第1章 计算机系统概论
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第1章计算机系统概论1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件?硬件和软件哪个更重要?解:P3计算机系统:由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件:指计算机中的电子线路和物理装置。
计算机软件:计算机运行所需的程序及相关资料。
硬件和软件在计算机系统中相互依存,缺一不可,因此同样重要。
2. 如何理解计算机的层次结构?答:计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。
(1)硬件系统是最内层的,它是整个计算机系统的基础和核心。
(2)系统软件在硬件之外,为用户提供一个基本操作界面。
(3)应用软件在最外层,为用户提供解决具体问题的应用系统界面。
通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。
各层次之间关系密切,上层是下层的扩展,下层是上层的基础,各层次的划分不是绝对的。
3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。
答:机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言,汇编语言是机器语言的符号表示,高级语言是面向算法的语言。
高级语言编写的程序(源程序)处于最高层,必须翻译成汇编语言,再由汇编程序汇编成机器语言(目标程序)之后才能被执行。
4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构?答:计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性,如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O 机理等。
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性,包含对程序员透明的硬件细节,如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能,及相互连接方法等。
5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么?解:冯•诺依曼计算机的特点是:P8●计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成;●指令和数据以同同等地位存放于存储器内,并可以按地址访问;●指令和数据均用二进制表示;●指令由操作码、地址码两大部分组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置;●指令在存储器中顺序存放,通常自动顺序取出执行;●机器以运算器为中心(原始冯•诺依曼机)。
第一章计算机系统概论(一)选择题1.有些计算机将一部分软件永恒地存于只读存储器中,称之为A.硬件B.软件C.固件D.辅助存储器E.以上都不对2.输入、输出装置以及外接的辅助存储器称为A.操作系统B.存储器C.主机D.外部设备3.计算机系统中的存储系统是指A. RAM存储器B. ROM存储器C.主存D.主存和辅存4.计算机与日常使用的袖珍计算器的本质区别在于A.运算速度的高低B.存储器容量的大小C.规模的大小D.自动化程度的高低5.冯·诺伊曼机工作方式的基本特点是A.多指令流单数据流B.按地址访问并顺序执行指令C.堆栈操作D.存储器按内容选择地址6.用户与计算机通信的界面是A. CPU B外部设备 C.应用程序 D 系统程序7.下列属于应用软件。
A.操作系统 B 编译程序 C.连接程序D文本出来程序8下列不是输入设备。
A.画笔与图形板 B 键盘 C.鼠标器 D 打印机9.下列各装置中,具有输入及输出功能。
A.键盘 B 显示器 C.磁盘驱动器 D 打印机10.下列设备中不属于输出设备。
A.打印机 B 磁带机 C.光笔 D 绘图仪11下列语句中是正确的。
A.数据库属于系统软件B.磁盘驱动器只有输入功能C.评估计算机的执行速度可以用每秒执行的指令数为判断依据D.个人计算机是小型机12.计算机只懂机器语言,而人类熟悉高级语言,故人机通信必须借助A.编译程序B.编辑程序C.连接程序D.载入程序13.计算机的算术逻辑单元和控制单元合称为A. ALUB. UPC. CPUD. CAD14.只有当程序要执行时,它才会去将源程序翻译成机器语言,而且一次只能读取、翻译并执行源程序中的一行语句,此程序称为A.目标程序B.编译程序C解释程序 D.汇编程序15下列语句中是正确的。
A. 1 KB= 1024x1024 BB. 1 KB=1024 MBC. 1 MB = 1024 x1024 BD. 1 MB = 1 024 B16.一片1 MB的磁盘能存储的数据。
第一章计算机系统概论大纲考点(1)计算机发展历程(2)计算机系统层次结构计算机硬件的基本组成;计算机软件的分类;计算机的工作过程。
(3)计算机性能指标吞吐量、响应时间;CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间;MIPS、MFLOPS。
本章难度:★☆考察频度:★★☆实考试题分析名校真题精选单项选择题1.电子计算机问世至今,新型机器不断推陈出新,不管怎么更新,依然具有“存储程序”的特点,最早提出这种概念的是。
【上海交通大学1999年*】A.巴贝奇B.冯•诺依曼C.帕斯卡D.贝尔2.对有关数据加以分类、统计、分析,这属于计算机在______方面的应用。
A.数值计算B.辅助设计C.数据处理D.实时控制3.冯·诺依曼型计算机的最根本特征是。
【中科院计算所2001年】A.以运算器为中心B.采用存储程序原理C.存储器按地址访问D.数据以二进制编码,并采用二进制运算4.冯·诺依曼型计算机的基本工作方式是。
【中科院计算所1998年】A.控制流驱动方式B.多指令流多数据流方式C.微程序控制方式D.数据流驱动方式5.计算机系统采用层次化结构组成系统,从最上层的最终用户到最底层的计算机硬件,其层次化构成为。
A.高级语言机器—操作系统机器—汇编语言机器—机器语言机器—微指令系统B.高级语言机器—汇编语言机器—机器语言机器—操作系统机器—微指令系统C.高级语言机器—汇编语言机器—操作系统机器—机器语言机器—微指令系统D.高级语言机器—汇编语言机器—操作系统机器—微指令系统—机器语言机器6.计算机系统是由组成的。
【武汉大学2007年】A.CPU和存储器B.CPU和接口C.运算器和控制器D.硬件系统和软件系统7.下列描述中______是正确的。
【南京理工大学2001年*】A.控制器能理解、解释并执行所有的指令及存储结果;B.一台计算机包括输入、输出、控制、存储及算逻运算五个单元;C.所有的数据运算都在CPU的控制器中完成;D.以上答案都正确。
第一章计算机系统概论一、填空题:1.在计算机传统的术语中,将A.______和B.______合在一起称为CPU,而将CPU和C.______合在一起称为主机。
2.计算机硬件包括A.______、B.______、C.______、D.______、输入输出设备。
3.计算机软件一般分为两大类:一类叫A.______,另一类叫B.______。
操作系统属于C.______ 类。
4.主存储器容量通常以KB表示,其中K=A.______;硬盘容量通常以GB表示,其中G=B.______K。
5.存储A.______并按B.______顺序执行,这是冯•诺依曼型计算机的工作原理。
6.计算机系统中,根据应用条件和硬件资源不同,数据传输方式可采用:A.______传送、B.______传送和C.______传送。
7.字长是指__ ______ ______ ____,与机器有关;字节是指__ ______ ____,通常以KB表示。
8.计算机系统中的存储器分为A. 和B. 。
在CPU执行程序时,必须将指令存放在C. 中。
9.输入、输出设备以及辅助存储器统称为A. 。
10.计算机存储器的最小单位为A. 。
1KB容量的存储器能够存储B. 个这样的基本单位。
11.在计算机系统中,多个系统部件之间信息传送的公共通路称为A. 。
就其所传送的信息的性质而言,在公共通路上传送的信息包括B. 、C. 和D. 信息。
12.数字式电子计算机的主要外部特性是。
13.世界上第一台数字式电子计算机诞生于年。
14.第一代电子计算机逻辑部件主要由组装而成。
第二代电子计算机逻辑部件主要由组装而成。
第三代电子计算机逻辑部件主要由组装而成。
第四代电子计算机逻辑部件主要由组装而成。
15.当前计算机的发展方向是等方向发展。
16.电子计算机与传统计算工具的区别是。
17.冯·诺依曼机器结构的主要思想是。
18.冯·诺依曼机器结构由五大部分组成。
计算机组成与结构第1章计算机系统概论在当今数字化的时代,计算机已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从日常的通信交流到复杂的科学研究,从娱乐消遣到工业生产,计算机的身影无处不在。
要深入理解计算机是如何工作的,以及如何更好地利用它,我们首先需要了解计算机系统的组成与结构。
计算机系统可以看作是一个由多个部分协同工作的复杂整体。
它就像是一个高效运转的工厂,每个部件都有其特定的功能和职责。
首先,让我们来谈谈计算机的硬件部分。
硬件是计算机系统的物理基础,包括中央处理器(CPU)、内存、输入设备、输出设备和存储设备等。
中央处理器,也就是 CPU,是计算机的“大脑”。
它负责执行计算机程序中的指令,进行算术运算和逻辑判断。
想象一下,CPU 就像是工厂里的指挥中心,决定着生产的流程和节奏。
内存则是计算机的“临时工作区”,用于存储正在运行的程序和数据。
它的读写速度很快,但容量相对较小。
内存就像是工人手边的工作台,能够快速地获取和处理所需的工具和材料。
输入设备允许我们向计算机提供信息,比如键盘、鼠标、扫描仪等。
它们就像是工厂的原材料入口,将各种信息输入到计算机系统中。
输出设备则负责将计算机处理后的结果展示给我们,例如显示器、打印机、扬声器等。
可以把输出设备想象成工厂的成品出口,将生产出来的产品展示给外界。
存储设备用于长期保存数据和程序,包括硬盘、光盘、U盘等。
存储设备就像是工厂的仓库,能够大量且长期地存储各种物品。
接下来,我们再看看计算机的软件部分。
软件是计算机系统的灵魂,它指挥着硬件完成各种任务。
软件可以分为系统软件和应用软件两大类。
系统软件是管理和控制计算机硬件与软件资源的程序,比如操作系统、编译器、驱动程序等。
操作系统就像是工厂的管理层,负责协调各个部门的工作,确保整个工厂的高效运转。
应用软件则是为了满足用户的特定需求而开发的程序,例如办公软件、游戏软件、图像处理软件等。
应用软件就像是工厂里的各种生产线,专门生产特定类型的产品。
第一章计算机系统概论计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的,它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。
早起将运算器和控制器合在一起称为CPU(中央处理器)。
目前的CPU包含了存储器,因此称为中央处理器。
存储程序并按地址顺序执行,这是冯·诺依曼型计算机的工作原理,也是CPU自动工作的关键。
计算机系统是一个有硬件、软件组成的多级层次结构,它通常由微程序级、一般程序级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成,每一级上都能进行程序设计,且得到下面各级的支持。
习题:4冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么?它包括那些主要组成部分?主要设计思想是:存储程序通用电子计算机方案,主要组成部分有:运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备5什么是存储容量?什么是单元地址?什么是数据字?什么是指令字?存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。
每个存储单元都有编号,称为单元地址。
如果某字代表要处理的数据,称为数据字。
如果某字为一条指令,称为指令字7指令和数据均存放在内存中,计算机如何区分它们是指令还是数据?每一个基本操作称为一条指令,而解算某一问题的一串指令序列,称为程序第二章运算方法和运算器按对阶操作。
直接使用西文标准键盘输入汉字,进行处理,并显示打印汉字,是一项重大成就。
为此要解决汉字的输入编码、汉字内码、子模码等三种不同用途的编码。
1第三章 内部存储器CPU 能直接访问内存(cache 、主存)双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构。
cache 是一种高速缓冲存储器,是为了解决CPU 和主存之间速度不匹配而采用的一项重要的硬件技术,并且发展为多级cache 体系,指令cache 与数据cache 分设体系。
要求cache 的命中率接近于1适度地兼顾了二者的优点又尽量避免其缺点,从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想,因而得到了普遍采用。
习题: 1设有一个具有20位地址和32位字长的存储器,问:(1)该存储器能存储多少个字节的信息?(2)如果存储器由512K ×8位SRAM 芯片组成,需要多少片;(3)需要多少位地址做芯片选择?(1)字节M 4832*220= (2)片84*28*51232*1024==K K (3)1位地址作芯片选择 2 已知某64位机主存采用半导体存储器,其地址码为26位,若使用4M ×8位DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间,并选用内存条结构形式,问:(1) 若每个内存条16M ×64位,共需几个内存条?(2)每个内存条共有多少DRAM 芯片? (3)主存共需多少DRAM 芯片?CPU 如何选择各内存条?(1). 共需模块板数为m :m=÷2^24=4(块)(2). 每个模块板内有DRAM 芯片数为32 (片)(3) 主存共需DRAM 芯片为:4*32=128 (片)每个模块板有32片DRAM 芯片,容量为16M ×64位,需24根地址线(A23~A0) 完成模块板内存储单元寻址。
第章练习题参考答案一、判断题(正确,错误).信息是认识主体所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效用。
.信息就是数据。
.知识来源于信息。
.信息是可以交换的。
.信息处理的本质是数据处理。
.经加工后的信息一定比原始的信息更能反映现实的最新状态。
.信息技术是指用来取代人们信息器官功能,代替人类进行信息处理的一类信息技术。
.集成电路芯片的集成度越高,其工作速度就越快。
.集成电路按用途可分为通用和专用两类,机中的存储器芯片属于专用集成电路。
.现代微处理器都是大规模集成电路。
.现代通信指的是使用电波或光波传递信息的技术。
通信的任务就是传递信息。
.通信就是传递信息,因此书、报、磁带、唱片等都是现代通信的媒介。
.通信系统中的发送与接收设备称之为“终端”。
.在通信系统中,计算机既可以用作信源也可以用作信宿,接收和发送的都是数字信号。
.通信系统中信源和信宿之间必须存在信道,才能实现信息的传输。
.光纤是绝缘体,不受外部电磁波的干扰。
.微波可以按任意曲线传播。
.微波可以经电离层反射传播。
.与同轴电缆相比,双绞线容易受到干扰,误码率较高,通常只在建筑物内部使用。
.光纤通信、微波通信、卫星通信、移动通信,它们的任务都是传递信息,只是其传输介质和技术各有不同。
.微波中继站之间的距离大致与塔高平方成正比。
一般为公里左右。
.中低轨道通信卫星相对于地面是静止的。
.同步轨道上的卫星数目是有限的。
.卫星通信是微波接力通信向太空的延伸。
.传输信息量与传输速率是相同的概念。
.模拟信号是随时间而连续变化的物理量,包含无穷多个值。
.信道的带宽总是指信道上所能通过的信号的频带宽度。
和是指将任意多路信号复合在同一个信道中传输。
.无线电广播中的中波段和短波段都采用调幅方式调制声音信号,而且都利用电离层反射传输信号。
.调频广播比调幅广播的声音质量好,原因是调频广播的传输频带较宽,且外界信号不会对声音的频率形成干扰。
.光纤通信是利用光纤传导光信号来实现的,因此光纤不能弯曲。
重点难点内容整理第一章计算机系统概论重难点:计算机系统的基本组成和层次结构知识点1:计算机系统的组成计算机系统由计算机硬件和软件两部分组成。
1.硬件是计算机系统的物质基础,没有硬件就不成其为计算机。
计算机硬件包括中央处理机、存储器和外部设备。
中央处理机是计算机的核心部部件,由运算器和控制器两部分组成,主要功能是解释指令、控制指令执行、控制和管理机器运行状态,以及实时处理中央处理机内部和外部出现和各种应急事件。
存储器分为主存储器和辅助存储器。
主存储器的主要功能是存储信息和与中央处理机直接交换信息;辅助存储器包括磁盘机、磁带机和光盘机等,通常只与主存储器交换信息。
外部设备包括输入和输出设备、转换设备、终端设备等,如键盘、打印机、绘图仪和鼠标器等。
2. 软件通常分为两大类:系统软件和应用软件。
系统软件最靠近硬件层,是计算机的基础软件,如操作系统、高级语言处理程序等。
系统软件是计算机厂家预先设计好的。
操作系统主要用于组织管理计算机系统的所有便件和软件资源,使之协调一致、高效地运行;高级语言处理程序包括编译程序和解释程序等。
编译程序能将高级语言编写的源程序翻译成计算机执行的目标程序,解释程序是边解释边执行源程序。
应用软件处于计算机系统的最外层,是按照某种特定的应用而编写的软件。
知识点2:计算机系统的层次结构应用软件、系统软件和硬件构成了计算机系统的三个层次1.硬件系统位于最内层,它是整个计算机系统的基础和核心。
2.系统软件在硬件之外,为用户提供一个基本的操作界面。
3.应用软件位于最外层,为用户提供解决具体问题的应用系统界面通常将硬件系统之外的其余层次成为虚拟机。
三个层次之间关系紧密,外层是内层功能的扩展,内层是外层的基础。
但是,层次划分不是绝对的。
第二章运算方法和运算器重难点:1.定点和浮点数的表示及范围。
2.定点补码的加减运算及实现。
3.一位原码/补码的乘法和一位原码/补码的除法及实现。
4.浮点算术运算。