第2章PC基本原理

pc机的工作原理个人电脑（PC）是一种基于计算机技术和电子元件的数字信息处理设备。

它是由各种硬件组成的，包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显卡、声卡和输入输出设备等。

它们共同协作，使得PC工作起来。

PC的工作原理可以简单地概括为以下几个步骤：1. 开机与自检：当用户按下电源开关时，电脑的电源将供电给主板。

主板上的BIOS芯片会对硬件进行自检，并加载系统启动程序。

2. 启动操作系统：BIOS加载系统启动程序后，它将控制权转交给操作系统。

操作系统开始运行，并将控制权交给用户。

3. 用户操作：用户通过输入设备（如键盘和鼠标）与电脑进行交互，输入指令或操作。

4. 中央处理器工作：当用户输入指令后，操作系统将其发送到中央处理器（CPU）。

CPU根据指令进行计算、逻辑运算和控制其他硬件设备。

5. 内存存储与读取：CPU需要与内存进行频繁的数据交换。

CPU将需要操作的数据从硬盘读取到内存中进行处理。

6. 数据存储：CPU处理完数据后，将结果存储回内存。

若数据需要长期保存，可以将其写入硬盘或其他存储设备。

7. 图像与声音输出：CPU将处理完的结果发送给显卡和声卡。

显卡将图形数据转换为电子信号，并发送给显示器进行显示。

声卡则将音频数据转换为电子信号，并发送给扬声器进行播放。

8. 数据的输入输出：用户通过输入设备向电脑输入数据，并通过输出设备获取处理结果。

9. 关机：当用户不再需要使用电脑时，可以选择将其关机。

操作系统会保存用户数据，并断开硬件设备的供电。

总体来说，PC的工作原理是通过硬件和软件之间的相互配合，实现了用户指令的执行、数据的存储和交互，并通过输入输出设备将结果显示给用户。

这种协同工作是PC能够正常运行的基础。

第2章练习题参考答案一、判断题（正确Y，错误N）1. CPU在很大程度上决定了计算机的性能，CPU的运算速度又与CPU的工作频率密切相关。

因此，在其它配置相同时，使用主频为500MHz的Pentium4作为CPU 的PC机，比使用主频为1GHz Pentium4作为CPU的PC机速度快。

N2. 近年来，PC机中使用的1394接口比USB传输速度更快。

Y3. Cache存储器的存取速度比主存储器要快得多。

因此，为了提高程序的运行速度，在软件开发时，应尽可能多地使用Cache存储器。

N4. 主存储器在物理结构上由若干插在主板上的内存条组成。

目前，内存条上的芯片一般选用DRAM而不采用SRAM。

Y5. 在Pentium处理器中，整数ALU和浮点运算器可以分别对整数和实数同时进行运算处理。

Y6. RAM是随机存取存储器的缩写，其中“随机”的含义是：不论从(向)哪个地址读出或写入数据，所需时间都是相同的。

N7. 3.5英寸软盘的角上有一个小口，当滑动保护片将其盖住时，软盘就不能进行读写操作了。

N8. CPU工作时，它所执行的指令和处理的数据都是直接从磁盘或光盘中取出，处理结果也直接存入磁盘。

N9. 一般情况下，计算机加电后自动执行BIOS中的程序，将所需的操作系统软件装载到内存中，这个过程称为“自举”或“引导”。

Y10. 若某台PC机主板上的CMOS信息丢失，则该机器将不能正常运行，此时只要将其他计算机中的CMOS信息写入后，该机器便能正常运行。

N11. BIOS芯片和CMOS芯片实际上是一块芯片的两种叫法，是启动计算机工作的重要部件。

N12. 一个完整的计算机系统的两个基本组成部分是操作系统和数据库系统.N13. USB接口是一种高速的并行接口。

N14. 计算机中总线的重要指标之一是带宽，它指的是总线中数据线的宽度，用二进位数目来表示（如16位，32位总线）。

N15. 在BIOS中不包含扫描仪、打印机等设备的驱动程序。

第 2 章计算机组成原理★考核知识要点、重点、难点精解★考点 1 * ：计算机硬件的组成及其功能计算机硬件主要包括中央处理器（CPU ）、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等，它们通过系统总线互相连接1. 输入设备（1）输入设备的概念用来向计算机输入信息的设备通称为“输入设备”。

（2）输入设备的分类输入设备有多种，例如，数字和文字输入设各（键盘、写字板等），位置和命令输入设备（鼠标器、触摸屏等），图形输入设备（扫描仪，数码相机等），声音输入设各（麦克风、MIDI 演奏器等），视频输入设备（摄像机），温度、压力输入设备．（温度、压力传感器）等。

注意：输入到计算机中的信息都使用二进位（“0”和“ 1 " ）来表示。

2 中央处理器（CPU）负责对输入信息进行各种处理（例如计算、排序、分类、检索等）的部件称为“处理器”。

注意：一台计算机中往往有多个处理器，它们各有其不同的任务，有的用于绘图，有的用于通信．其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为“中央处理器（CPU），它是任何一台计算机必不可少的核心组成部件。

3 ．内存储器( l ) 内存储器的概念计算机的一个重要特性是它具有强大的“记忆”功能，能够把程序和数据（包括原始数据、中间运算结果与最终结果等）储存起来，具有这种功能的部件就是“存储器”。

( 2 ) 内存的工作原理内存是存取速度快而容量相对较小（因成本较高）的一类存储器。

内存储器直接与CPU 相连接，是计算机中的工作存储器，它用来存放正在运行的程序和需要立即处理的数据。

CPU 工作时，它所执行的指令及处理的数据都是从内存中取出的，产生的结果也存放在内存中。

4 ．外存储器外存则是存取速度较慢而容量相对很大的一类存储器。

外存储器也称为辅助存储器，其存储容量很大，它能长期存放计算机系统中几乎所有的信息。

计算机执行程序时，外存中的程序及相关的数据必须先传送到内存，然后才能被CPU 使用。

第二章计算机组成原理2.1计算机的组成与分类2.1.1计算机的发展与作用作用：①速度快，通用性强②具有多种多样的信息处理能力，不仅能进行复杂的数学运算，而且能对图像，文字和声音等多种形式的信息进行获取，编辑，转换，存储，展现等处理③信息存储容量大，存取速度高④具有互联，互通和互操作的特性，计算机网络不仅能进行信息的交流与共享，还可借助网络上的其他计算机协同完成复杂的信息处理任务。

2.1.2 计算机的逻辑组成计算机系统由硬件和软件两部分组成。

硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称。

软件是指计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档。

CPU，内存存储器，总线等构成计算机的“主机”输入/输出设备和外存储器称为“外设”承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为“中央处理器”使用多个CPU实现超高速计算的技术称为“并行处理”总线是用于在CPU，内存，外存和各种输入输出设备之间传输信息并协调它们工作的一种部件（含传输线和控制电路）计算机系统中的I/O设备一般都通过I/O接口与各自的控制器连接，然后由控制器与I/O总线相连2.1.3计算机的分类巨型机，大型机，服务器，个人计算机，嵌入式计算机微处理器（µP或MP），通常指使用单片大规模集成电路制成的，具有运算和控制功能的部件SOC：单个集成电路芯片中包含微处理器，存储器，输入/输出控制与接口电路，电子系统模拟电路，数字/模拟混合电路和无线通信使用的射频电路2.2 CPU的结构与原理2.2.1 CPU的作用与组成匈牙利数学家冯·诺依曼的“存储程序控制”原理CPU的根本任务是执行指令CPU的组成：寄存器组（用来临时存放参加运算的数据和运算得到的中间结果），运算器：也称算术逻辑部件（ALU），控制器：指令计数器（用来存放CPU正在执行的指令的地址）和指令寄存器（用来保存当前正在执行的指令）2.2.2 指令与指令系统指令是构成程序对的基本单位，采用二进制表示，指令由操作码和操作数地址组成，CPU所能执行的全部指令称为指令系统2.2.3 CPU的性能指标字长，主频，CPU总线速度，高速缓存的容量与结构，指令系统，逻辑结构，内核个数 TFLOPS（万亿条浮点指令/秒）MIPS（百万条定点指令/秒），MFLOPS（百万条浮点指令/秒）2.3 PC主机的组成2.3.1 主板，芯片组与BIOSCPU芯片和内存条分别通过主板上的CPU插座和存储器插槽安装在主板上，PC机常用外围设备通过扩充卡或I/O接口与主板相连，扩充卡借助卡上的印刷插头插在主板上的PCI总线插槽中主板上还有两块特别有用的集成电路：一块是闪烁存储我，其中存放的是BIOS，它是PC机软件中最基础的部分，没有它机器就无法启动，另一个集成电路芯片是CMOS存储器，其中存放者与计算机系统相关的一些参数（称为配置信息），包括当前的日期和时间，开机口令，已安装的光驱和硬盘的个数及类型等，CMOS 芯片是一种易失性存储器，它由主板上的电池供电，即使计算机关机后它也不会丢失所存储的信息芯片组由北桥芯片（MCH）和南桥芯片（ICH）组成，CPU时钟信号由芯片组提供芯片组还决定了主板上所能安装的内存最大容量，速度及可使用的内存条的类型每次机器加电时，CPU首先执行BIOS程序，它具有诊断计算机故障和加载操作系统并启动其运行的功能BIOS:加电自检程序，引导装入程序，CMOS设置程序，基本外围设备的驱动程序内存储器由称为存储器芯片的半导体集成电路组成，RAM目前多采用MOS型半导体集成电路芯片制成DRAM:电路简单，集成度高，功耗小，成本低SRAM:电路复杂，集成度低，功耗大，成本高每个存储单元都有一个地址，CPU按地址对存储器进行访问存储器的存取时间指的是从CPU给出存储器地址开始到存储器读出数据并送回到CPU所需要的时间解决主存速度慢的方法是：①采用cache存储器②改进存储器芯片的电路与工艺，并对DRAM的存储控制技术进行改进2.3.3 I/O总线与I/O接口CPU芯片与北桥芯片相互连接总线称为CPU总线（前端总线FSB），I/O设备控制器与CPU，存储器之间相互交换信息，传输数据的一组公用信号线称为I/O总线，总线上有三类信号：数据信号，地址信号和控制信号总线带宽（MB/S）=(数据线宽度/8)X总线工作频率（MHZ）X每个总线周期的传输次数PCI-E是PC机I/O总线的一种新标准，采用高速串行传输USB电源（5V,100mA～500Ma） USB3.0的电流是1A2.4常用输入设备扫描仪的性能指标：①扫描仪的光学分辨率：普通家用扫描仪分辨率在1600～3200dpi②色彩位数③扫描幅面④与主机的接口2.5 常用输出设备显示器的刷新频率越高，图像的稳定性越好，响应时间越小越好。

一、判断题1.计算机系统由软件和硬件两部分组成，其中计算机执行的所有程序构成了计算机软件。

F解析：软件由程序相关数据和文档组成2.为了提高计算机的处理速度，计算机中可以包含多个CPU，实现操作的并行处理。

T3.计算机中正在运行的程序和数据可以存放在内存中，也可以存放在外存中。

F4.一个CPU所能执行的全部指令称为该CPU的指令系统，不同CPU的指令系统之间相互兼容F5.从第一代计算机开始一直到现在使用的计算机，工作原理都是程序存储和程序控制，没有发生任何根本的改变T6.PC机的所有外设必须通过在指定的扩展槽中插入扩充卡的形式才能与主板相连。

F有的外设的接口就集成在主板上7.CMOS芯片是主板上一个很有用的集成电路，主要保存计算机硬件的设置参数，它不是易失性的存储器，断电后内容不会丢失F8.芯片组是PC机各组成部分的枢纽，CPU类型不同，通常需要使用不同的芯片组T9.在CMOS中存放计算机的一些设置参数，其内容包括系统的日期和时间、软盘和硬盘驱动器的数目、类型、参数以及操作系统的类型等F显示卡的类型10.显示屏上的图像数据存储在显卡的显示存储器中，不用存储在内存中F显卡上的存储器也是内存11.CMOS中可以设定计算机系统的启动顺序，除了CD ROM驱动器，软盘、硬盘驱动器都可以设置为系统启动驱动器T12.SRAM与DRAM相比具有工作速度快，集成度高价格贵的特点F低13.所有的ROM存储器都是只读存储器，其内容只能读不能修改F解析：ROM有MaskROM PROM EPROM EEPROM FlashROM非易失性存储器可以快速写入信息14.Cache存储器中存放的内容是主存部分内容的映射，将主存信息调入Cache存储器的操作是在主板芯片组的控制下自动完成的解析：T15.RDRAM是新一代的高性能存储器，其数据通路只有16位宽，在一个时钟周期内可以实现两次数据传送T解析：RAM（Rambus DRAM）是美国的RAMBUS公司开发的一种内存。