计算机系统基础知识 - 图文

第1章 计算机系统基础知识

大纲要求： ? ? ? ? ? ?

计算机的类型和特点，包括微机(PC机)、工作站、服务器、主机、大型计算机、巨型计算机、并行机。

中央处理器CPU，包括CPU的组成，常用的寄存器、指令系统、寻址方式、指令执行控制、中断控制、处理机性能。

主存和辅存，包括存储介质、高速缓存(Cache)、主存设备、辅存设备。

I/O接口、I/O设备和通信设备，包括I/O接口、I/O设备(类型、特性)，通信设备(类型、特性)，I/O设备、通信设备的连接方法和连接介质类型。

数制及其转换，包括二进制、十进制和十六进制等常用数制及其相互转换。

数据的表示，包括数的表示(原码、反码、补码表示，整数和实数的机内表示方法，精度和溢出)、非数值数据的表示(字符和汉字的机内表示、声音和图像的机内表示)。

算术运算和逻辑运算，包括计算机中二进制数的运算方法、逻辑代数的基本运算。

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1.1 计算机系统的基本组成

1.1.1 考点辅导

1.1.1.1 计算机系统的基本组成结构

计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成，其基本组成结构如图1-1所示。 1. 计算机硬件系统

计算机硬件是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分及总线组成，如图1-2所示。

运算器是计算机中进行数据加工的部件，主要完成算术运算和逻辑运算。 控制器是计算机中控制执行指令的部件。其主要功能如下。

? 正确执行每条指令。首先是获得一条指令，按硬件逻辑分析这条指令，再按指令

格式和功能执行这条指令。

? 保证指令按规定序列自动连续地执行。 ? 对各种异常情况和请求及时响应和处理。

存储器是存放程序和工作数据的地方，分为内部存储器(或称主存储器)和外部存储器(或称辅助存储器)，分别简称为内存(或主存)和外存(或辅存)。内存速度快容量小，外存速度慢容量大。寄存器是CPU中的记忆设备，用来临时存放指令和数据，其速度比内存更快。

一般把CPU和主存储器的组合称为主机。输入/输出(I/O)设备位于主机之外，是计算机

程序员考试同步辅导(上午科目)(第2版)

与外界交换信息的装置。

主机 硬件系统 运算器 中央处理器(CPU) 内存储器 外存储器 外部设备 输入设备 输出设备 操作系统 语言处理程序 数据库管理系统 常用服务程序 应用软件 图1-1 计算机系统组成

输入 设备 存储器 运算器 控制器 数据线路 控制信号 输出 设备 控制器 随机存取存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 计算机系统 系统软件 软件系统

图1-1 1-2 计算机硬件结构 图计算机的基本结构2. 计算机软件系统

计算机软件是指为管理、运行、维护及应用计算机所开发的程序和相关文档的集合。

其中，程序是让计算机硬件完成特定功能的指令序列，数据是程序处理的对象。计算机软件通常分为系统软件和应用软件。

1) 系统软件

系统软件是指那些为计算机所配置的、用于完成计算机硬件资源的控制与管理，为用户提供操作界面，以及为专业人员提供开发工具和环境的软件，如操作系统、程序设计语言及处理程序、数据库管理系统、实用程序与软件工具。

2) 应用软件

应用软件是指用于解决各种不同的具体应用问题的专门软件。应用软件可以分为通用软件和定制软件，如文字处理软件、电子表格软件、图形图像软件、网络通信软件、简报软件、统计软件等。

1.1.1.2 计算机的类型和应用领域

按照计算机的工作能力，计算机可分为巨型机、大型机、小型机和微型机。微型机又

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第1章 计算机系统基础知识

可分为工作站、台式机、便携机、掌上型、个人数字助理(PDA)等。按照功能是否专一，计算机可分为通用计算机和嵌入式计算机。

计算机的应用领域主要有数值计算、数据处理、实时控制(或过程控制)、人工智能、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助教学(CAI)、计算机辅助管理(CMA)等。

1.1.2 典型例题分析

例1：图1-3所示的微机主板的①处是 (23) 插槽，②处是 (24) 接口。(2008年上半年试题23、24)

① ②

图1-3

(23) A. CPU B. PCI C. RAM D. IDE (24) A. COM B. RJ-45 C. USB D. PS/2 分析：在微机主板中①处是CPU插槽，可以将CPU插入该插槽中。②处为RJ-45接口，可以用RJ-45连接线连接相关设备，如集线器、路由器等。

答案：(23)A (24)B

例2：主板(也称母板或系统板)是计算机硬件系统集中管理的核心载体，几乎集中了全部系统功能，是计算机中的重要部件之一。在图1-4所示的计算机主板上，①处是 (23) ，②处是 (24) 。(2007年下半年试题23、24)

② 图1-4

①

(23) A. CPU插槽 (24) A. CPU插槽

B. 内存插槽 B. 内存插槽 C. PCI插槽 C. PCI插槽 D. IDE插槽 D. IDE插槽

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分析：在计算机主板中①处是内存插槽，用来插内存条。②处为PCI接口卡插槽。 答案：(23) B (24) C

例3： (10) 是指系统或其组成部分能在其他系统中重复使用的特性。(2007年上半年试题10)

A. 可扩充性 B. 可移植性 C. 可重用性 D. 可维护性 分析：可重用性是指系统或其组成部分能在其他系统中重复使用的特性。 答案：C

例4：针对某计算机平台开发的软件系统，其 (11) 越高，越不利于该软件系统的移植。(2007年上半年试题11)

A. 效率 B. 成本 C. 质量 D. 可靠性 分析：效率越高，软件系统与硬件/软件环境相关也就越大，所以越不利于该软件系统的移植。

答案：A

1.1.3 同步练习

1. 若一台计算机的字长为 32 位，则表明该机器 。

A. 能处理的数值最大为4位十进制数 B. 能处理的数值最多为4字节

C. 在 CPU 中能够作为一个整体加以处理的二进制数据为4字节 D. 在 CPU 中运算的结果最大为 232

2. 计算机硬件由 (1) 5个部分组成，其中，存储器又可分为 (2) 和 (3) 。计算机正在运行的程序和数据放在 (2) 中。程序由指令组成，指令一般由 (4) 表示。中央处理器中的 (5) 指明要执行的指令所在 (2) 单元的地址。

(1) A. 运算器、控制器、存储器、显示器和硬盘

B. CPU、控制器、存储器、软盘和硬盘

C. 运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 D. 中央处理器、运算器、存储器、终端和打印机

(2)～(3) A. 寄存器 B. 主存 C. 硬盘 D. 辅存

E. 软盘 F. 磁带 G. CD-ROM H. Cache

(4) A. 操作码 B. 地址码 C. 控制码 D. 操作码和地址码

E. 操作码和控制码

A. 指令译码器

B. 指令指针寄存器(或程序计数器) C. 指令寄存器

D. 状态寄存器(或标志寄存器)

3. 计算机的主机包括 (1) 。指令由 (2) 解释。设某条指令中的操作数(地址)部分为 X，地址为 X 的单元内容为 Y，地址为 Y 的单元内容为 Z。如果用直接寻址方式，

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(5)