专题2 计算机系统（讲义）-浙江省（单独招生）计算机类《计算机基础》考纲讲练测

编写说明：本专辑为浙江省（单独招生）计算机类《计算机基础考纲讲练测》，严格依据浙江省普通高校单独招生考试大纲（专业课）计算机类考试范围及要求编写，精准对标考纲，兼顾考点覆盖与实战应用。每套讲练测提供讲义、课件、练习三大配套教学文件，贯穿九大核心环节：考点解读、思维导图、知识梳理、背诵环节、常考题、高考真题、课堂练习、课堂小结及课后测验，形成“讲-练-测-评”闭环式教学与复习逻辑，助力考生夯实基础、突破重难点。 浙江省计算机类 《计算机基础考纲讲练测》 专题2 计算机系统 讲义 [考点解读] 1．掌握计算机系统的基本组成。 [思维导图] [知识梳理] 1.计算机系统概述 一个完整的计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件系统两部分组成。 计算机的硬件系统由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。 计算机软件系统包括系统软件和应用软件。系统软件包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、系统支撑软件等。应用软件包括办公软件、图形图像软件、网络通信软件、多媒体软件、为用户需求开发设计的软件等。 2.中央处理器 中央处理器(Cen tral Processing Unit，CPU)，是一块高集成度的芯片，在微型计算机中也称为微处理器。CPU是计算机的大脑，计算机的运算和控制都是由它来完成的。CPU主要由控制器、运算器和寄存器组成。 ①控制器：是计算机的控制中心，其作用是控制整个计算机的工作，指挥计算机各部件按照指令功能的要求进行所需要的操作。控制器是计算机指令的执行部件，其工作是取指令、解释指令以及完成指令的执行。控制器由指令指针寄存器、指令寄存器、控制逻辑电路和时钟控制电路等组成。 ②运算器：是负责对数据进行算术运算和逻辑运算的部件。运算器由算术逻辑部件(ALU)、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。 ③寄存器：是CPU内部的临时存储单元，用于存储运算中的数据、中间结果、地址和状态信息等。CPU中寄存器数量对CPU运算速度有一定影响。 3.存储器 存储器是计算机用来存放程序和数据的记忆部件，是计算机各种信息存放和交流的中心。存储器的基本功能是在控制器的控制下按照指定地址存入和取出信息。 按不同的分类依据，存储器有不同的分类方法，如下表。 分类依据 类型 存储介质的材料 半导体存储器、磁表面存储器、光存储器 工作方式 随机读写存储器、顺序读写存储器、只读存储器 系统结构 内存储器、外存储器 （1）内存储器 内存储器一般采用半导体存储器件，其作用是在计算机工作中存储正在运行的程序和程序所需要的数据。内存储器由随机读写存储器(RAM)、高速缓冲存储器(Cache)和只读存储器(ROM)组成。内存储器是CPU可直接访问的存储器，内存容量是指RAM的容量。 内存储器由存储单元构成，每个存储单元由若干个二进制位(8位、16位、32位、64位)组成。为了查找存储单元，每个存储单元有一个地址，存储地址由二进制数表示。若地址码有10位二进制数，则共可表示210=1024个地址。它的地址编码为0~1023，对应的二进制数是0000000000~1111111111，对应的十六进制数是000~3FF。若每个地址存储一个字节，则此内存储器有1KB的存储容量，或者说，10位地址码可寻址1KB的存储空间。 ①随机存取存储器(RAM)。 RAM也称为内存，可以根据需要随时按地址读出或写入，其存储的内容，读出后存储单元内容不变，写入后的存储单元中是新写入的内容。RAM用于存储运行中的程序和数据，断电后RAM中的内容会全部丢失。 根据制造原理的不同，RAM可分为静态随机存储器(SRAM)和动态随机存储器(DRAM)两种，如下表。 类型 特点 SRAM 读写速度快、集成度低、生产成本高、不需要电流刷新 DRAM 需要不断电流刷新 ②高速缓冲存储器(Cache)。 高速缓冲存储器(Cache)是CPU与主存储器之间的一种规模较小但速度很快的存储器，Cache的内容是随机存储器(RAM)中部分存储单元内容的副本。高速缓存一般采用静态随机存储器(SRAM)。 由于CPU的工作速度比RAM读写速度快，CPU读写RAM时需要花费时间等待RAM进行读写，造成CPU工作速度下降。为了提高CPU读写程序和数据的速度，在RAM和CPU之间增加了高速缓存部件。CPU读写程序或数据时先访问高速缓存，若高速缓存中没有所需的信息再访问RAM，读写RAM的同时把所需信息的副本送入高速缓存。使用高速缓存的目的是提高CPU读写程序和数据的速度，进而提高计算机整体的工作速度。 在计算机中增加高速缓存部件不能增加主存容量，断电后高速缓存的内容会丢失。Cache虽然也是存储器，但用户不能直接访问；Cache容量不大，只是存放内存中某部分内容的拷贝；为了保证CPU访问时有较高的命中率，Cache中的内容根据特定算法进行更换。Cache中的内容应该与内存中对应的部分保持一致，如果内存中的内容在调入Cache之后发生变化，Cache中的相应内容也随之改变。 Cache存储器通常分为一级缓存、二级缓存、三级缓存。 ③只读存储器(ROM)。 只读存储器(ROM)中的内容只能读出不能写入。只读存储器一般用于存储计算机系统中固定的程序和数据。ROM根据它的信息设置方法，可分为以下几种类型，见下表。 类型 特点 普通ROM 其中的信息在芯片制造时由生产厂家写入，内容写入后不能被更改 可编程只读存储器(PROM) 出厂时没有写入信息，允许用户用特定设备将编写好的程序固化在PROM中，内容写入后不能被更改 可擦除可编程只读存储器(EPROM) 可通过紫外线擦除其中的内容，可多次改写 电式可擦除可编程只读存储器(EEPROM) 可通过加电擦除其内容，可多次改写且操作方便 闪速存储器 (Flash Memory) 本质上属于EEPROM，闪速存储器使用安全可靠，速度快 （2）外存储器 外存储器也称为辅助存储器，作用是存储当前计算机运行中不使用的程序和数据，外存储器为计算机提供持久、大容量数据存储，并支持数据共享与传输。与主存相比，它的特点是存储容量大、成本低、存取速度慢，可以永久地脱机保存信息。常用的辅助存储器有磁带、机械硬盘、固态硬盘、光盘、U盘、移动硬盘等。目前主流移动存储器主要包括U盘和移动硬盘。 4.输入设备 输入设备是向计算机输入数据和信息的设备。计算机中除了常见的鼠标、键盘、扫描仪、麦克风等输入设备以外，还包括几种输入设备，见下表。 设备 特点及应用 条形码阅读器 条形码阅读器是用于读取条形码所包含的信息的输入设备，在商品流通、图书管理、邮政管理等许多领域都得到广泛的应用 手写笔 将手写笔与计算机连接，并配备专门的手写识别软件，可以方便用户输入中文或在计算机上绘图 数码相机 数码相机(DC)利用感光元件将原始数据转换为可存储的图像文件存储在存储卡中，数码相机的主要部件是CMOS(互补式金属氧化物半导体图像传感器) 5.输出设备 输出设备是将计算机处理后的信息以人或其他设备所能接受的形式输出的设备。计算机中常见的输出设备见下表。 设备 特点及应用 显示器 显示器是最标准的输出设备。所有的字符和图形最终都在显示器屏幕上显示 投影仪 投影机是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，目前广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所 6.总线 计算机工作时各部件之间需要经常进行数据交换、地址传送、控制信号和状态信号的发送，这些信息的传递需要信息传递的通路，总线就是用于连接计算机中各部件的一组公共信号线。 (1)总线分类 ①按功能分类：总线可分为内部总线、系统总线、外部总线。 内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算部件的总线。 系统总线：连接CPU和计算机内部其他高速功能部件的总线。系统总线的构成包括数据总线、地址总线和控制总线。数据总线用来传送数据，地址总线用来传送主存与外设的地址信息，控制总线用来指明数据传送的方向、中断控制和定时控制等。 外部总线：是微机系统之间或微机系统与其他系统之间信息传递的通路。外部总线有串行总线RS 232C、串行总线IEEE1394、并行总线IEEE488、通用串行总线USB等。 ②按传输的数据格式分类：总线可以分为串行总线和并行总线。 串行总线：在串行通信中，数据是一位接一位地顺序传输的，通常只需要一根数据线。 并行总线：在并行通信中，数据是多位同时传输的，可以是4位、8位、16位甚至更多。 ③按时序控制方式分类:总线可分为同步总线和异步总线。 同步总线：总线上的数据传输由一个统一的时钟信号来协调和控制。这个时钟信号由系统时钟产生，并发送到总线上的所有设备。 异步总线：不依赖统一的时钟信号，部件之间通过握手信号来协调数据传输。即源设备发出数据后，通过“请求”信号通知目标设备，目标设备接收数据后，通过“应答”信号告知源设备。 （2）微型计算机中的总线 微型计算机中常用的总线有ISA总线、PCI总线、AGP总线、PCI-E总线等。 ①ISA总线：简称工业标准结构总线，是IBM公司推出的最早的通用型总线。 ②PCI总线：即外部设备互连总线，是由Intel公司推出的一种标准局部总线。 ③AGP总线：AGP是加速图像接口，是Intel公司推出的一种3D标准图像接口。 ④PCI-E总线：PCI-E的全称为PCI-Express，是一种通用的总线规格，它由Intel公司提出，是目前主流的总线和接口标准，实现现有计算机系统内部总线标准的统一。 PCI-E总线的主要优点有：第一是数据传输速率高；第二是一种点对点串行连接的设备连接方式；第三是具有支持热插拔以及热交换等特性。 总线是计算机硬件中用于数据传输的公共通道，而主板是承载这些总线的核心电路板。 [背诵环节] 1.简述计算机的硬件系统组成部分。 【答案】计算机的硬件系统由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。 2.简述存储器的不同分类方法和类型。 【答案】 分类依据 类型 存储介质的材料 半导体存储器、磁表面存储器、光存储器 工作方式 随机读写存储器、顺序读写存储器、只读存储器 系统结构 内存储器、外存储器 3.简述系统总线的构成。 【答案】系统总线的构成包括数据总线、地址总线和控制总线。 4.简述微型计算机中的总线。 【答案】微型计算机中常用的总线有ISA总线、PCI总线、AGP总线、PCI-E总线等。 [常考题] 1.一个完整的计算机系统由（ ）两大部分组成。 A.主机和外部设备 B.硬件系统和软件系统 C.运算器和控制器 D.系统软件和应用软件 【答案】B 2.计算机硬件五大组成部件中，不属于输入、输出设备的是（ ）。 A.存储器 B.键盘 C.显示器 D.扫描仪 【答案】A 3.中央处理器（CPU）的主要组成部分是（ ）。 A.运算器、控制器、寄存器 B.内存、硬盘、运算器 C.控制器、存储器、输入设备 D.运算器、外存、寄存器 【答案】A 4.下列选项中，全部属于系统软件的是（ ）。 A.Windows操作系统、数据库管理系统 B.微信、Photoshop、办公软件 C.打印机、键盘、显示器 D.短视频软件、图文编辑软件 【答案】A 5.用来临时存放当前运行程序和数据，断电后数据会丢失的内存储器是（ ）。 A.ROM B.RAM C.硬盘 D.U盘 【答案】B 6.运算器主要负责指挥、协调计算机各个部件协同工作。（ ） 【答案】× 7.应用软件是为满足用户不同应用需求而开发的软件，运行在系统软件之上。（ ） 【答案】√ 8.条形码阅读器、手写笔、数码相机都属于计算机输入设备。（ ） 【答案】√ 9.外存储器存取速度快、容量小，是CPU可以直接访问的设备。（ ） 【答案】× 10.触摸屏同时具备输入和输出设备的双重功能。（ ） 【答案】√ [高考真题] 1.（单项选择题）下列关于内存储器与外存储器的对比，说法正确的是（ ） A.外存读写速度高于内存 B.内存容量通常大于外存 C.CPU可直接访问内存，无法直接访问外存 D.断电后内存、外存数据都会全部丢失 【答案】C 2.（单项选择题）在计算机硬件五大部件中，承担算术运算与逻辑判断功能的是（ ） A.控制器 B.运算器 C.存储器 D.总线 【答案】B 3.（单项选择题）下列软件分类对应关系正确的一组是（ ） A.Windows 11——应用软件 B.驱动程序——应用软件 C.WPS办公软件——系统软件 D.数据库管理系统——系统软件 【答案】D 4.（单项选择题）高速缓冲存储器（Cache）部署在CPU与RAM之间，其主要作用是（ ） A.扩大硬盘存储容量 B.提升CPU读写数据的整体速度 C.长期保存系统核心程序 D.替代外部存储器完成数据存储 【答案】B 5.（判断题）完整的计算机硬件系统包含运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大核心部件。( ) 【答案】√ 6.（判断题）ROM（只读存储器）中的数据只能读出，不能随意改写，断电后存储内容不会丢失。( ) 【答案】√ 7.（判断题）音箱、绘图仪、扫描仪均属于计算机输出设备。( ) 【答案】× 8.（判断题）计算机软件分为系统软件和应用软件，应用软件是计算机正常运行必不可少的基础软件。( ) 【答案】× [课堂练习] 1.计算机系统中，用来存放当前正在运行的程序和数据的部件是（ ） A.内存储器 B.外存储器 C.输出设备 D.输入设备 【答案】A 2.下列设备中，既不属于输入设备也不属于输出设备的是（ ） A.主板总线 B.手写板 C.投影仪 D.麦克风 【答案】A 3.下列全部属于应用软件的一组是（ ） A.操作系统、编译程序 B.画图软件、视频剪辑软件 C.驱动程序、数据库管理系统 D.语言处理程序、网络服务程序 【答案】B 4.计算机五大硬件部件之间传输数据、指令和控制信号的公共通道是（ ） A.内存条 B.硬盘 C.总线 D.显卡 【答案】C 5.关于寄存器的描述，正确的是（ ） A.属于外部存储设备 B.断电后数据永久保存 C.主要用于存放海量文件 D.集成在CPU内部，读写速度极快 【答案】D 6.控制器可以从存储器中取出指令，并对指令进行译码、执行。（ ） 【答案】√ 7.U盘、固态硬盘、光盘都属于计算机内存储器。（ ） 【答案】× 8.没有安装任何软件的计算机，称为“裸机”，裸机无法直接使用。（ ） 【答案】√ 9.可擦除可编程只读存储器（EPROM）可以多次改写内部存储内容。（ ） 【答案】√ 10.运算器在工作时，不需要控制器发出控制信号。（ ） 【答案】× [课堂小结] 1、 计算机系统 1、 中央处理器 2、 存储器 3、 输入设备、输出设备 4、 总线 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $