第二章 计算机组成原理冲刺班讲稿概论.docx
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第二章计算机组成原理冲刺班讲稿概论
第二章计算机组成原理
【知识点1】
USB的通用串行接口在使用的过程中,用户无需安装驱动程序,即插即用,但是要求操作系统是windows2000及以上的版本。
【典型考题】
86.在Windows中使用优盘不需专门安装相应的驱动程序,其他外围设备也无需安装驱动程序就可以正常工作。
(错)
【知识点2】
计算机系统金字塔存储体系结构
在计算机中为了解决CPU和内存之间的速度不匹配,增加了访问速度介于两者之间的cache存储器。
计算机系统的组成:
v硬件(计算机系统中所有实际物理装置的总称)
v软件(计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档)
计算机硬件组成:
(从功能上分五大部件)
v中央处理器(CPU包括:
运算器和控制器)
v内存储器
v外存储器
v输入设备和输出设备(I/O)
v总线
“存储程序控制”原理
❿将问题的解算步骤编制成为程序,程序连同它所处理的数据都用二进位表示并预先存放在存储器中
•程序运行时,CPU从内存中一条一条地取出指令和相应的数据,按指令操作码的规定,对数据进行运算处理,直到程序执行完毕为止
机器指令(简称指令)
一种使用二进制编码表示的命令语言(称为计算机的“机器语言”),它用来规定计算机执行什么操作以及操作对象所在的位置。
用机器指令编写的程序中的每一条指令都可以直接被控制器译码产生执行指令所需的控制信号。
操作码
操作数
机器指令格式:
操作码:
表示计算机应执行何种操作的一个二进制代码。
操作数:
表示该指令所操作(处理)的数据(直接数)或数据所在存储单元的地址
一个CPU所能执行的全部指令称为该CPU的指令系统或指令组。
指令系统中有数以百计的不同的指令。
每一种不同类型的CPU都有它自己独特的一组指令.
CPU的性能指标
1、字长(位数):
CPU中定点运算器的宽度(计算精度)
目前个人PC使用的CPU都是32位,新一代的PC机使用64位处理器
2、主频(CPU时钟频率)
一般而言,主频越高,执行一条指令的时间就越少,CPU处理速度越快
3、运算速度:
计算机每秒能执行指令的条数(MIPS)
4、高速缓存(cache)的容量与结构。
5、指令系统
指令的类型和数目、指令的功能等都会影响程序的执行速度
【典型考题】
10.计算机系统配置高速缓冲存储器(Cache)是为了解决__A__
A.CPU与内存储器之间速度不匹配问题B.CPU与辅助存储器之间速度不匹配问题
C.内存与辅助存储器之间速度不匹配问题D.主机与外设之间速度不匹配问题
84.高速缓存(cache)可以看作是主存的延伸,与主存统一编址,接受CPU的访问,但其速度要比主存高得多。
(×)
85.RAM按工作原理的不同可分为DRAM和SRAM.DRAM的工作速度比SRAM的速度慢。
(√)
6.下列存储器按读写速度由高到低排列,正确的是___B____。
A.RAM、cache、硬盘、光盘B.cache、RAM、硬盘、光盘
C.RAM、硬盘、cache、光盘D.cache、RAM、光盘、硬盘
11.能够直接与外存交换数据的是___D_____。
A.控制器B.运算器C.键盘D.RAM
83.通常情况下,高速缓存(Cache)容量越大,级数越多,CPU的执行效率越高。
(√)
【知识点3】
总线的定义:
用于在CPU、内存、外存和各种输入输出设备之间传输信息的一个共享的信息传输通路及其控制部件。
系统总线:
处理器总线、I/O总线和存储器总线的统称。
处理器总线(CPU总线)
用于连接CPU和内存的总线称为处理器总线或者前端总线(FSB)。
I/O总线(主板总线)是各类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.这些信号线与主板上扩充插槽中的各扩充板卡(I/O控制器)直接连接。
I/O总线上的信号类别:
数据信号、地址信号、控制信号
I/O总线上线路类别:
数据线、地址线、控制线
总线控制器:
位于主板的芯片组中,协调与管理总线操作
I/O总线的带宽(总线的数据传输速率):
单位时间内总线上可传送的数据量(字节数)
计算公式:
总线带宽(MB/s)=(数据线宽度/8)×总线工作频率(MHz)
微机中常用总线:
①ISA总线:
工业标准总线,也叫AT总线,数据16位
②EISA总线:
扩展的工业标准总线与ISA总线兼容,数据线32位
③PCI总线:
局部总线标准,数据线32-64位。
【典型考题】
69.在计算机硬件系统中,提供各部件之间相互交换各种信息的通道是_总线____。
41.微型计算机系统采用总线对CPU、存储器设备进行连接,他们主要负责传送的信号是__BCD____。
A.管理信息B.地址信号C.数据信号D.控制信号
6.微型计算机系统的CPU、存储器和外部设备之间采用总线连接。
总线通常由__A___三部分组成。
A.地址总线、数据总线和控制总线B、系统总线、数据总线和控制总线
C.地址总线、数据总线和系统总线D.地址总线、系统总线和控制总线
12.自20世纪90年代初开始,PC机一直采用一种称为PCI的总线,它的工作频率为33MHz可以用于挂接中等速度的外部设备。
当数据线宽度为64位时,其传输速率约为__D___。
A.33MB/sB.66MB/sC.133MB/sD.266MB/s
【知识点4】
计算机中存储器的存储容量的计算方法:
容量=磁盘面数磁道数/面扇区数/磁道字节数/扇区
注意:
在容量计算机的过程中,内存的容量计算机以1024为换算单位,除了内存以外的容量和网络传输速度均以1000为换算单位。
3.5英寸的软盘以同心圆作为磁道来保存数据。
一张盘片两面,每面80个磁道,每个道18个扇区,每个扇区512个字节。
容量=28018512(字节)=1474560(字节B)1024=1440(KB)=1.44(MB)
【典型考题】
8.3.5英寸的软盘总容量为___D__
A.40磁道×18扇区×512字节/扇区×2B.40磁道×18扇区×1024字节/扇区×2
C.80磁道×9扇区×1024字节/扇区×2D.80磁道×18扇区×512字节/扇区×2
【知识点5】
存储空间中,最小单位为二进制位bit,基本单位为字节(byte),每个存储单元为一个基本单位,由8个二进制的位即bit组成,每个存储单元都被赋予一个惟一的序号称为地址。
【典型考题】
83.PC机的主存储器包含大量的存储单元,每个存储单元可以存放8个Byte。
(×)
66.内存储器中的每个存储单元都被赋予一个惟一的序号,称为__地址_。
存储单元的基单位是字节。
【知识点6】
计算机的分类方法:
1.按内部逻辑结构分为
单处理机、多处理机(并行机)
单处理器是指在计算机中只有一个CPU
多处理机(并行机)指在一台计算机中存在两个以上的CPU
2.按字长分为
16位机、32位机或64位计算机等
字长:
中央处理器中运算器和寄存器的宽度。
即数据在运算器中做运算或存储时的二进制位数。
字长决定了计算的精度。
字长通常是2的整数次幂。
3.按计算机的性能、用途和价格分为
(1)巨型计算机(Supercomputer)
采用大规模并行处理的体系结构,CPU由数以百计、千计、万计的处理器组成,有极强的运算处理能力,速度达到每秒万亿次以上,多用在军事、科研、气象、石油勘探等领域。
我国的联想深腾6800
(2)大型计算机(Mainframe)
运算速度快、存储容量大、通信联网功能完善、可靠性高、安全性好、有丰富的系统软件和应用软件的计算机;CPU通常有4、8、16、32个甚至更多处理器;为企业或政府的数据提供集中的存储、管理和处理,作为主服务器(企业级服务器)
(3)小型计算机(Minicomputer)
供部门使用的计算机,以IBM公司的AS/400为代表。
近年来,小型机逐步为高性能的服务器所取代。
(4)个人计算机(PersonalComputer,也称个人电脑、微机)
特点:
以微处理器为中心的一个独立完整的计算机系统。
价格便宜,使用方便,软件丰富,适合办公或家庭使用。
通常只用来处理一个用户的任务,可独立使用,也可与其他计算机互连。
个人计算机类别:
台式机、便携机、笔记本(膝上机)、手持式计算机(掌上机)、工作站
【典型考题】
86.32位计算机是指该计算机能同时处理的二进制信息的位数是32位。
(√)
5.中央处理器(CPU)是计算机的核心部件,一台计算机中最多包含__D__中央处理器。
A.一个B.两个C.四个D.多个
5.字长为32位的计算机是指_D___
A.该计算机的内存容量为32MB
B.该计算机每秒钟所能执行的指令条数为32MIPS
C.该计算机能够处理的最大的数值不超过232
D.该计算机的CPU中定点运算器的宽度为32位
【知识点7】
一个完整的计算机系统应该由硬件和软件构成。
硬件:
计算机系统中所有实际物理装置的总称
软件:
在计算机中运行的各种程序和相关的数据及文档
程序:
用来向计算机指出应如何一步步地进行规定操作
数据:
程序处理的对象
文档:
提供给用于使用的操作说明、技术资料等
硬件是软件的工作基础,软件是硬件功能的扩充和完善。
两者相互依存,相互促进。
软件与硬件的结合,构成完整的计算机系统。
【典型考题】
1.一个完整的计算机系统应包括__C__。
A.主机及外部设备B.机箱、键盘、显示器及打印设备
C.硬件系统和软件系统D.中央处理器、存储器及外部设备
【知识点8】
计算机中常用的输入设备主要有:
键盘、鼠标、数码相机、扫描仪、条形码读入器、麦克风等,在这些常用的输入设备中,键盘是标准的输入设备,没有键盘计算机无法启动,也被称作基本输入设备。
输入(input):
指把信息(程序,数据,信息)送入计算机的过程。
即向计算机输入内容。
输入设备:
用来向计算机输入信息的设备;输入到计算机中的信息都使用二进制中的“0”和“1”两个符号来表示。
1、键盘(Keyboard)当用户按下某键时,键盘内的控制电路根据该键的位置就把该字符信号转换为二进制码,通过电缆送给主机。
键盘的能参数:
键的个数。
例如104键盘(台式PC机普遍采用)108键盘
键盘与主机的接口:
PS/2接口、USB接口、无线接口(用于无线键盘)
2、鼠标器(Mouse)利用自身的移动,把移动距离及方向的信息变成脉冲送给计算机,再由计算机把脉冲转换成鼠标光标的坐标数据,从而达到指示位置的目的。
鼠标的分类:
机械式:
结构简单,价格便宜,但准确性和灵敏度较差
光机式:
借助球的滚动得出X,Y方向上的移动距离,精度比机械式鼠标高。
需要在平整表面上操作。
光学式:
速度快,准确性和灵敏度高,寿命长。
鼠标的性能参数:
1)分辨率:
鼠标器最主要的技术指标。
用dpi(dotperinch)表示,目前多为:
300—400dpi
2)轨迹速度:
反映鼠标的移动灵敏度,以达到600mm/sec以上为佳
鼠标连接到主机的接口:
RS-232串行口(9针D形)PS/2接口(6针圆形)USB接口无线鼠标
3、笔输入设备兼有键盘、鼠标和写字笔的功能,可以替代键盘和鼠标输入文字、命令和作图。
输入汉字时,需运行“手写汉字识别软件”
4、扫描仪将原稿输入计算机的一种输入设备。
(图片、照片、底片、书稿)
扫描仪的分类(按结构):
(1)手持式扫描仪
特点:
扫描头较窄,只适用于扫描较小的图件。
(2)平板式扫描仪
特点:
适用范围广,扫描速度、精度、质量比较好。
(3)胶片专用和滚筒式
高分辨率的专业扫描仪;
特点:
在光源、色彩捕捉等方面均具有较高的技术性能,
多用于专业印刷排版领域。
扫描仪的性能指标:
(1)分辨率:
反映了扫描图像的清晰程度;用每英寸生成的像素数目(dpi)来表示。
(2)色彩位数(色彩深度):
反映扫描仪对图像色彩的辨析能力;
色彩位数越多,扫描仪所能反映的色彩就越丰富,扫描的图象效果也越真实。
(3)扫描幅面
5、数码相机
工作原理镜头和快门与传统相机基本相同。
不同之处是它不使用光敏卤化银胶片成像,而是将影像聚焦在成像芯片(CCD或CMOS)上,并由成像芯片转换成电信号,再经模数转换(A/D转换)变成数字图像,经过必要的图象处理和数据压缩之后,存储在相机内部的存储器中。
数码相机主要性能指标
(1)CCD像素个数决定照片图像能达到的最高分辨率。
(2)存储器的容量
【典型考题】
3.PC机的标准输入设备是__A__,缺少该设备计算机就无法正常工作。
A.键盘B.鼠标C.扫描仪D.数字化仪
【知识点9】
在计算机系统中硬件主要包含:
运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备(冯.诺依曼提出)
CPU、主存储器(内存)、辅助存储器(外存)、输入设备、输出设备(现在计算机结构)
其中cpu和内存是影响一台计算机的主要性能的器件。
PC机的物理组成:
机箱、显示器、键盘、鼠标器等
机箱内包含:
主板、硬盘、软驱、光驱、电源、风扇等
主板上安装:
CPU、芯片组、内存条、总线插槽、I/O控制器、I/O端口、扩充卡等部件
【典型考题】
4.衡量一台计算机的主要技术指标通常是指_B__
A.所有设备的系统软件的优劣B.CPU的主频、运算速度、字节和存储容量等
C.显示器的分辨率、打印机的配置D.软、硬盘容量的大小
42.下列部件中属于计算机外部设备的是__CD___
A.电源B.CPUC.鼠标D.扫描仪
【知识点10】
I/O设备接口(I/Oport)
(1)I/O设备接口:
计算机中用于连接I/O设备的各种插头/插座以及相应的通信规程及电器特性,就称为I/O设备接口。
简称I/O接口。
计算机系统中的I/O设备通过I/O端口与各自的控制器连接,然后由控制器与总线相连。
(2)I/O端口分类
●从数据传输方式来分:
串行(一次只传输1位):
COM1,COM2
并行(8位或者16位、32位一起进行传输):
LTP1
●从数据传输速率来分:
高速、低速
●从是否能连接多个设备来分:
总线式(可连接多个设备,被多个设备共享)USB的接口可以通过集线器连接127,FIREWARE的可以通过集线器连接63个。
独占式(只能连接1个设备)
●从是否符合标准来分:
标准接口(通用接口):
USB
专用接口(专用接口):
VIDEO视频口
USB2.0版:
高达480Mb/s(60MB/s)
使用4线连接器,体积小,符合即插即用规范
使用“USB集线器”扩展机器的USB接口,最多连接127个设备
可通过USB接口由主机向外设提供电源(+5V,100~500mA)。
USB的两个版本:
1.1版,2.0版
IEEE-1394接口
简称1394,又称i.Link或FireWire
主要用于连接需要高速传输大量数据的音频和视频设备。
数据传输速度特别快(高达400MB/s),连接器共有6线,采用级联方式连接外部设备,
在一个接口上最多可以连接63个设备,设备间以菊花链方式进行转接。
【典型考题】
64.计算机所使用的I/O接口分为多种类型。
从数据传输方式来看,有串行接口和_并行_接口。
53.优盘,扫描仪,数码相机等计算机外设都可使用_USB__接口与计算机连接。
84.无线键盘和无线鼠标采用的是无线接口,通过无线电波将信息传送给计算机,需要专用的接收器。
(√)
9.USB是一种高速的可以连接多个设备的接口,现在已经在PC机中普遍使用。
下列关于USB的叙述,正确的是___C___
A.从外观上看,USB连接器与PC机并行口连接器差不多
B.USB接口有两种规格,2.0版的数据传输速度要比1.1版大约快一倍
C.USB能够通过其连接器引脚向外设供电
D.USB采用并行方式进行数据传输,以提高数据的传输速度
6.PC机配有多种类型的I/O接口。
下列关于串行接口的叙述,正确的是__B_______。
A.慢速设备连接的I/O接口就是串行接口B.串行接口一次只传输l位数据
C.一个串行接口只能连接一个外设D.串行接口的数据传输速率一定低于并行接口
10.与CPU执行的算术和逻辑运算相比I/O操作有许多不同特点。
下列关于I/O操作的叙述,错误的是___C___。
A.I/O操作速度慢于CPU的运算速度
B.多个I/O设备能同时工作
C.由于I/O操作需要CPU的控制,因此I/O操作与CPU的数据处理不能同时讲行
D.每个I/O设备都有自己专用的控制器
64.近些年开始流行一种___SATA___硬盘接口(写英文简称),它以高速串行的方式传输数据,传输速率达到150MB/s~300MB/s,可用来连接大容量高速硬盘,目前已被广泛使用。
9.下列关于USB接口的叙述,错误的是___B__。
A.主机可以通过USB接口向外设提供+5V电源
B.USB接口使用6线接线器
C.一个USB接口通过USB集线器可以连接最多127个设备
D.USB接口符合即插即用规范,即不需要关机或者重启计算机,就可以插拔设备
10.I/O操作是算机中最常见的操作之一,下列关于I/O操作的叙述,错误的是____D___。
A.I/O设备的种类多,性能相差很大,与计算机主机的连接方法也各不相同
B.为了提高系统的效率,I/O操作与CPU的数据处理操作通常是并行进行的
C.I/O设备的操作由I/O控制器负责完成的
D.PC机中CPU通过执行I/O指令向I/O控制器发出启动I/O操作的命令,并负责对I/O设备进行全程控制
52.硬盘与主机的接口为硬盘与主机之间提供一个通道,实现高速数据传输。
目前,PC机中常用的硬盘接口有___BD____。
A.COM1B.IDEC.RS-232D.SATA
【知识点11】
常用的输出设备输出(output):
把信息送出计算机的过程;指计算机所产生的结果。
计算机的输出可以是文本、语音、音乐、图像、动画等多种形式。
输出设备:
完成信息输出的设备。
即把计算机存储器中用“0”和“1”表示并存储的信息转换成人可直接识别的信息形式的设备。
一、显示器将数字信号转化为光信号,最终将文字、图形、图像显示出来.
1、显示系统组成:
监视器(Monitor)——俗称“显示器”
CRT(阴极射线管)、LCD液晶
显示控制器——即“显示卡”(图形卡、视频卡)
2.主要性能指标
(1)显示屏的尺寸对角线的长度。
例如,15吋,17吋,21吋
屏幕横向与纵向的比例,一般为4∶3,现在还有16:
916:
10
(2)显示器的分辨率整屏可显示像素的个数,分辨率越高,图像越清晰
一般用“水平像素个数*垂直像素个数”表示
(3)刷新速率显示图像每秒钟更新的次数,速率越高图像稳定性越好
(4)像素的颜色数目
一个像素可以显示出的颜色数量,由表示一个像素颜色编码的二进制数的位数决定。
例如,4位二进制数可以表示16种颜色。
二、显示控制器又称显示卡,显示适配卡
1).组成:
显示控制电路控制显示器工作,绘图处理器,显示存储器(VRAM)存储屏幕上所有像素的颜色信息,接口电路负责显示控制器与主机的数据传输
说明:
显示卡一般插在主板上的PCI总线扩展槽上。
若主板上集成了显示卡的电路,便不再需要显示卡。
2).显示卡与主存之间传送数据的方式
(1)通过AGP端口
AGP端口:
加速图形端口。
将主存和显示存储器直接连接,数据宽度32位或64位,时钟频率133MHz,最高传输速率533MB/s或1GB/s。
可以在普通电脑上以更快的速度显示3D图形。
(2)通过PCI总线
PCI总线:
数据宽度32位或64位,时钟频率33MHz,最高传输速率达133MB/s或266MB/s。
三、打印机一种主要输出设备。
把程序、数据、字符、图形打印在纸上。
1)分类
1、针式打印机一种击打式打印机,其工作原理主要体现在打印头上。
特点:
耗材成本低、能多层套打、打印质量低、工作噪声大
2、激光打印机激光技术与复印技术相结合的产物
特点:
分辨率较高,打印质量好、高速度、低噪声、价格适中的输出设备。
3、喷墨打印机
特点:
能输出彩色图像、经济、打印效果好,低噪音、使用低电压,环保、墨水成本高,消耗快
2)打印机的主要性能指标:
打印精度(dpi每英寸像素点数)例如,600*600dpi
打印速度(CPS每秒钟打印字符数)例如,100~200CPS
色彩数目:
黑白、彩色
打印幅面
【典型考题】
54.对一台显示器而言,当分辨率越高时,其扫描率将会_不变__。
74.针式打印机的耗材是色带;喷墨打印机的耗材是墨水;激光打印机的耗材是碳粉。
63.打印机的性能指标主要包括打印_精度__、打印速度、色彩数目和打印成本等。
8.扫描仪是常用的输入设备,在扫描仪的性能指标中不包括_D__。
A.扫描仪的分辨率B.扫描仪的色彩位数C.扫描仪的扫描幅面D.扫描仪的结构
84.激光打印机是一种非击打式输出设备,它使用低电压不产生臭氧,在彩色图像输出设备中已占绝对优势。
(×)
52.下列关于打印机的叙述,正确的是_BCD__。
A.针式打印机只能打印汉字和ASCII字符,不能打印图案
B.喷墨打印机使墨水喷射到纸上形成图案或字符
C.激光打印机利用激光成像、静电吸附碳粉原理工作
D.针式打印机是击打式打印机,喷墨打印机和激光打印机是非击打式打印机
【知识点12】
摩尔(Moore)定律,单块集成电路的集成度平均每18~24个月翻一番。
在未来的十年里Moore定律依然有效,但是不会永远成立。
在集成度日益提高的情况下,尺寸到达纳米级别后出现新的量子现象。
【典型考题】
4.根据摩尔(Moore)定律,单块集成电路的集成度平均每__B__翻一番。
A.8~14个月B.18~24个月C.28~34个月D.38~44个月
【知识点13】
计算机中的存储器主要有:
寄存器:
位于CPU中,仅有少量,价格昂贵,速度最快,临时性的存放数据。
Cache存储器:
位于CPU中,容量在2-4MB,y一般的计算机中分为多级,级数越多,容量越大计算机的性能就越高级。
内存:
通过相应的主板插槽插在主板上,容量在1-8GB之间。
速度快,容量相对外存来讲较小。
外存:
作为信息永久性存放的地点。
所有位于外存中的数据无法被CPU直接读取,只有调入到内存中才能被CPU运行。
1、软盘存储器
作用:
长期保存各类信息
特点:
可读可写,便于携带
磁道(同心圆)
一张双面软盘,每面有80磁道,每道有18扇区,计算软盘的容量。
容量=1.44(MB)
容量=磁盘面数磁道数/面扇区数/磁道字节数/扇区
组成:
主轴驱动系统、磁头、其它定位系统
软盘控制器是CPU与软盘驱动器的接口电路,通常集成在主盘上
软盘的发展趋势:
逐步被U盘取代
2、硬盘存储器
组成:
磁盘片(存储介质)主轴与主轴电机移动臂和磁头控制电路
密封于一个盒状装置内,即硬盘驱动器。
(1)硬盘盘片:
由铝合金制成,上涂有很薄的磁性材料;
(2)每块硬盘由1-5张盘片组成,它们都固定在主轴上;
(3)当硬盘工作时,主轴底部的
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