《计算机原理》计算机系统的组成（1）（举一反三考点练）-讲义

举一反三考点练 《计算机原理》计算机系统的组成-讲义 1. 了解计算机系统的组成； 2. 了解计算机系统的各部分功能； 3. 理解MPU的组成； 知识点一 计算机系统的组成 1. 计算机系统的基本组成 计算机系统主要由硬件系统和软件系统两大部分组成。 （1）硬件系统：是计算机系统的物质基础，包括以下几部分： 中央处理器（CPU）：负责执行程序指令，是计算机的核心部件。CPU包括控制器和运算器。 主存储器（内存）：用于存储正在运行的程序和数据，具有存取速度快、容量有限的特点。 输入设备：将外部信息输入计算机，如键盘、鼠标、扫描仪等。 输出设备：将计算机处理后的信息输出，如显示器、打印机、音箱等。 外存储器：用于长期存储大量信息，如硬盘、U盘、光盘等。 总线：连接各个硬件组件，实现数据传输的通道。 （2）软件系统：是计算机系统的灵魂，包括系统软件和应用软件。 系统软件：负责管理计算机硬件资源、提供基本运行环境，如操作系统、编译器、数据库管理系统等。 应用软件：为解决特定问题而编写的程序，如办公软件、图形处理软件、游戏软件等。 2. 计算机系统的层次结构 计算机系统可以分为以下几个层次： （1）硬件层：包括CPU、内存、I/O设备等硬件组件。 （2）系统软件层：包括操作系统、编译器、数据库管理系统等。 （3）应用软件层：为用户提供具体应用功能的软件。 （4）用户层：计算机系统的使用者。 3. 计算机系统的性能指标 计算机系统的性能可以从以下几个方面进行评估： （1）速度：通常用CPU的主频、指令执行速度等来衡量。 （2）容量：包括内存容量、外存容量等。 （3）可靠性：指计算机系统在规定时间内正常运行的能力。 （4）可维护性：指计算机系统出现故障后，维修和恢复正常的难易程度。 （5）兼容性：指计算机系统与其他系统或设备的协同工作能力。 4. 计算机系统的基本工作原理 计算机系统的工作原理主要包括以下几个方面： （1）存储程序原理：将程序和数据存储在内存中，计算机按照程序顺序执行指令。 （2）冯·诺依曼体系结构：计算机硬件系统采用存储程序原理，由五大部件组成，即CPU、内存、输入设备、输出设备和总线。 （3）指令系统：计算机硬件能够识别和执行的一系列操作命令。 （4）运算方法：计算机进行算术运算和逻辑运算的方法。 (单项选择题)下列关于中央处理器（CPU）的说法，错误的是？（ ） A. CPU是计算机的核心部件，负责解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据 B. CPU主要包括控制器和运算器两部分 C. CPU的主频越高，计算机的运行速度就越慢 D. CPU可以直接访问内存中的数据 【答案】C 【解析】CPU的主频越高，通常情况下计算机的运行速度就越快。 【要点】考查CPU的基本概念和功能。 1. (单项选择题)下列关于计算机内存的说法，正确的是？（ ） A. 内存用于长期存储大量信息 B. 内存的速度比外存慢 C. 内存容量越大，计算机运行速度越快 D. 内存只能存储程序，不能存储数据 【答案】C 【解析】内存容量越大，计算机可以同时处理更多的数据，从而可能提高运行速度。 【要点】考查内存的特点和作用。 2. (单项选择题)下列关于计算机软件的说法，错误的是？（ ） A. 软件系统包括系统软件和应用软件 B. 操作系统属于系统软件 C. 编译器是一种应用软件 D. 数据库管理系统属于系统软件 【答案】C 【解析】编译器是一种系统软件，用于将高级语言程序转换为机器语言。 【要点】考查软件系统的分类。 3. (判断题)计算机系统的硬件系统包括CPU、内存、输入设备、输出设备和外存储器等组件。（ ） 【答案】√ 【解析】计算机硬件系统确实包括这些组件。 【要点】考查计算机硬件系统的组成。 1. (判断题)计算机系统的性能指标中，主频是指CPU在单位时间内执行的操作次数。（ ） 【答案】× 【解析】主频是指CPU的时钟频率，即CPU在单位时间内震荡的次数。 【要点】考查计算机性能指标中的主频概念。 2. (填空题)计算机硬件系统的五大部件包括______、______、______、______和______。 【答案】中央处理器（CPU）、主存储器（内存）、输入设备、输出设备、外存储器 【解析】这五大部件构成了计算机硬件系统的基本框架。 【要点】考查计算机硬件系统的基本组成。 3. (填空题)计算机系统的工作原理是基于______原理，该原理由______提出。 【答案】存储程序、冯·诺依曼 【解析】存储程序原理是计算机系统工作的基础，由冯·诺依曼提出。 【要点】考查计算机系统的工作原理及其提出者。 · 计算机系统组成：计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成，其中硬件系统是计算机运行的物理基础，包括中央处理器（CPU）、主存储器（内存）、输入设备、输出设备等关键组件。 · CPU的功能与结构：中央处理器（CPU）是计算机的核心，负责解释和执行指令，它由控制器和运算器组成，控制器负责指令的调度，运算器负责执行算术和逻辑运算。 · 存储程序原理：计算机的工作原理基于存储程序原理，即程序和数据一起存储在内存中，计算机按照程序顺序执行指令，这一原理由冯·诺依曼提出，形成了现代计算机的基本体系结构。 · 计算机性能指标：计算机系统的性能可以通过多个指标来衡量，如CPU的主频、内存容量、处理速度等，这些指标直接影响计算机的处理能力和运行效率。 知识点二 计算机系统的各部分功能 1. 中央处理器（CPU） 功能：执行程序中的指令，处理数据，控制计算机的运作。 相关概念： 运算器：负责执行算术运算和逻辑运算。 控制器：负责从内存中取出指令，解释指令，并控制其他硬件部件协同工作。 寄存器：高速存储单元，用于存储指令、数据和地址等信息。 指令集：CPU可以执行的指令集合。 时钟频率：CPU的时钟频率，即主频，决定了CPU每秒可以执行的指令数。 2. 内存（主存储器） 功能：存储正在运行的程序和数据。 相关概念： 存储单元：内存的基本存储单位，通常为字节。 地址：每个存储单元的唯一标识。 存储容量：内存可以存储的数据总量。 存取时间：从内存读取或写入数据所需的时间。 RAM（随机存取存储器）：可读可写的存储器，断电后数据丢失。 ROM（只读存储器）：只能读取的存储器，断电后数据不丢失。 3. 输入设备 功能：将外部信息输入计算机。 相关概念： 键盘：用于输入字符和命令。 鼠标：用于定位和选择操作。 扫描仪：将纸质文档转换为数字信号。 其他输入设备：如触摸屏、摄像头等。 4. 输出设备 功能：将计算机处理后的信息输出给用户。 相关概念： 显示器：显示计算机输出的文字、图像和视频。 打印机：将计算机信息打印到纸上。 音箱：输出计算机产生的音频信号。 其他输出设备：如投影仪、绘图仪等。 5. 外存储器（辅助存储器） 功能：长期存储大量数据和程序。 相关概念： 硬盘：机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。 光盘：如CD、DVD等。 U盘：便携式存储设备。 存储容量：外存储器可以存储的数据总量。 数据传输速率：外存储器与计算机之间传输数据的速度。 6. 总线 功能：连接计算机各部件，实现数据传输。 相关概念： 数据总线：传输数据信号。 地址总线：传输地址信号。 控制总线：传输控制信号。 总线宽度：总线能同时传输的数据位数。 总线频率：总线的工作频率。 7. 接口 功能：连接外部设备与计算机。 相关概念： USB（通用串行总线）：用于连接多种外部设备。 HDMI（高清多媒体接口）：用于连接高清视频和音频设备。 Ethernet（以太网接口）：用于连接计算机网络。 (单项选择题)下列关于中央处理器（CPU）的说法，错误的是？（ ） A. CPU是计算机的核心部件，负责执行程序中的指令 B. CPU的运算速度由其时钟频率决定 C. CPU的寄存器可以存储大量的程序数据 D. CPU中的控制器负责从内存中取出指令并解释指令 【答案】C 【解析】CPU的寄存器存储空间有限，不能存储大量的程序数据。 【要点】考查CPU的基本组成部分及其功能。 1. (单项选择题)下列关于内存的说法，正确的是？（ ） A. 内存的速度比外存慢 B. 内存断电后数据不会丢失 C. 内存的主要作用是存储正在运行的程序和数据 D. 内存的存储容量通常大于外存的存储容量 【答案】C 【解析】内存的主要作用是存储正在运行的程序和数据。 【要点】考查内存的功能和特点。 2. (单项选择题)下列关于总线的说法，错误的是？（ ） A. 总线用于连接计算机各部件，实现数据传输 B. 总线的宽度决定了同时传输的数据位数 C. 总线频率越高，数据传输速度越慢 D. 总线包括数据总线、地址总线和控制总线 【答案】C 【解析】总线频率越高，数据传输速度越快。 【要点】考查总线的基本概念和作用。 3. (判断题)计算机的输入设备包括键盘、鼠标和扫描仪，而显示器、打印机和音箱属于输出设备。（ ） 【答案】√ 【解析】输入设备用于将外部信息输入计算机，输出设备用于将计算机处理后的信息输出给用户。 【要点】区分输入设备和输出设备。 1. (判断题)外存储器（如硬盘、U盘）的速度通常比内存慢，但存储容量更大。（ ） 【答案】√ 【解析】外存储器用于长期存储大量数据和程序，速度较内存慢，但存储容量更大。 【要点】比较外存储器和内存的特点。 2. (填空题)计算机系统中，______是用于连接外部设备与计算机的部件，如USB、HDMI和Ethernet等。 【答案】接口 【解析】接口用于连接外部设备与计算机。 【要点】了解接口的作用。 3. (填空题)在CPU中，______负责执行算术运算和逻辑运算，而______负责从内存中取出指令并控制其他硬件部件协同工作。 【答案】运算器、控制器 【解析】运算器执行算术运算和逻辑运算，控制器负责取出指令并控制硬件部件。 【要点】区分CPU中的运算器和控制器。 · CPU是计算机核心，负责执行指令、处理数据和控制运作。 · 存储器分内存和外存，内存快但容量小，外存存储量大。 · 总线是数据、地址、控制信号传输通道，影响传输速度和效率。 · 输入输出设备和接口是用户与计算机交互的媒介，确保数据传输。 知识点三 MPU的组成 1. 中央处理单元（CPU） CPU是MPU的核心，主要由以下部分组成： （1）算术逻辑单元（ALU，Arithmetic Logic Unit）：负责执行算术运算（如加、减、乘、除）和逻辑运算（如与、或、非、异或）。 （2）控制单元（CU，Control Unit）：负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码，然后根据指令的要求，向其他部件发出控制信号，协调整个计算机系统的操作。 （3）寄存器组：包括通用寄存器、专用寄存器（如程序计数器PC、指令寄存器IR、状态寄存器PSW等）。寄存器用于存储指令、数据和地址等信息，便于快速访问。 2. 存储器 MPU中的存储器包括以下几类： （1）缓存（Cache）：位于CPU和主存储器之间，用于暂存频繁访问的数据和指令，提高访问速度。 （2）主存储器（Main Memory）：用于存储当前正在执行的程序和数据。主存储器通常分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。 （3）辅助存储器：如硬盘、固态硬盘等，用于长期存储数据和程序。 3. 总线系统 总线是连接MPU内部各个部件的数据传输通道，主要包括以下几类： （1）数据总线：用于传输数据信息。 （2）地址总线：用于传输地址信息。 （3）控制总线：用于传输控制信号。 4. 输入/输出接口（I/O Interface） MPU通过输入/输出接口与外部设备进行数据交换。输入/输出接口包括以下部分： （1）I/O端口：用于连接外部设备。 （2）I/O控制器：负责管理输入/输出操作，如数据缓冲、数据传输控制等。 （3）中断控制器：负责处理外部设备的中断请求，以便CPU能够及时响应。 5. 时钟和定时器 时钟电路为MPU提供基本的时钟信号，用于同步各个部件的操作。定时器用于实现定时功能，如定时中断、延时等。 (单项选择题)下列关于MPU中ALU的说法，错误的是？（ ） A. ALU负责执行算术运算和逻辑运算 B. ALU是CPU的核心组成部分 C. ALU可以直接访问外部存储器 D. ALU的操作结果会影响状态寄存器 【答案】C 【解析】ALU不能直接访问外部存储器，它只负责处理由CPU提供的数据。 【要点】考查ALU的功能和作用。 1. (单项选择题)下列关于总线的说法，正确的是？（ ） A. 数据总线用于传输地址信息 B. 地址总线用于传输控制信号 C. 控制总线用于传输数据信息 D. 总线是连接MPU内部各个部件的数据传输通道 【答案】D 【解析】总线确实是连接MPU内部各个部件的数据传输通道。 【要点】考查总线的定义和功能。 2. (单项选择题)下列关于存储器的说法，错误的是？（ ） A. 缓存位于CPU和主存储器之间 B. 主存储器包括RAM和ROM C. 辅助存储器用于长期存储数据和程序 D. 缓存的速度比主存储器慢 【答案】D 【解析】缓存的速度通常比主存储器快，用于提高数据访问速度。 【要点】考查存储器的类型和功能。 3. (判断题)MPU中的CPU仅包含算术逻辑单元（ALU）。（ ） 【答案】× 【解析】CPU除了包含ALU，还包括控制单元和寄存器组等。 【要点】考查CPU的组成。 1. (判断题)数据总线和地址总线在物理上可以合并使用。（ ） 【答案】√ 【解析】在某些设计中，数据总线和地址总线可以复用，即物理上使用同一组线路。 【要点】考查总线的复用技术。 2. (填空题)MPU中的______负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码。 【答案】控制单元 【解析】控制单元（CU）负责取出指令和译码。 【要点】考查控制单元的功能。 3. (填空题)在MPU中，______用于暂存频繁访问的数据和指令，以提高访问速度。 【答案】缓存 【解析】缓存（Cache）用于暂存频繁访问的数据和指令。 【要点】考查缓存的作用。 · MPU的核心组成部分是中央处理单元（CPU），它包括算术逻辑单元（ALU）和控制单元，负责执行指令和处理数据。 · MPU的存储系统由主存储器（包括RAM和ROM）和辅助存储器组成，其中缓存（Cache）位于CPU和主存储器之间，用于提高数据访问速度。 · 总线系统是MPU内部各个部件之间数据传输的通道，包括数据总线、地址总线和控制总线，它们分别用于传输数据、地址和控制信号。 · MPU的输入/输出（I/O）接口是连接外部设备的桥梁，通过I/O端口和控制器实现数据的输入输出操作，中断控制器则负责处理外部设备的中断请求。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$