大学信息技术学习指导第2章

1第2章计算机组成原理2.1计算机的组成与分类计算机系统的组成计算机硬件的逻辑结构计算机的分类个人计算机的特点与分类1.【判断题】包含了多个处理器的计算机系统就是“多处理器系统”。参考答案：N分析：多处理器系统仅仅指包含了多个中央处理器(CPU)的计算机系统。处理器和中央处理器是有区别的。一台计算机中往往会有多个处理器，每个处理器各自承担不同的信息处理任务。例如，网卡上的处理负责网络通信，图形卡上的处理器负责绘图，声卡和视频卡上的处理器负责信号处理和编码/解码。但是，只有担当系统程序和应用程序运行任务的处理器才是中央处理器。2.【单选题】计算机的存储器分为内存储器和外存储器两大类，这两类存储器的本质区别在于。A.内存储器在机箱内部而外存储器在机箱外部B.内存储器存取速度快而外存储器存取速度慢C.内存储器容量小而外存储器容量大D.内存储器能被CPU直接访问而外存储器不能被CPU在直接访问参考答案：D分析：内、外存储器的区别不在于其物理位置的不同，内存储器具有被CPU直接访问的特性。3.【多选题】巨型机与大型机的区别体现在。A.巨型机的体积比大型机大B.巨型机的运算速度比大型机快C.巨型机中包含的CPU数量比大型机多D.巨型机支持多用户而大型机不支持多用户参考答案：BC4.【填空题】PC机硬件在逻辑上主要由CPU、内存、外存、I/O设备与等主要部件组成。参考答案：系统总线分析：PC机是总线结构，系统总线用于连接知识点例题分析2CPU、内存储器、外存储器、输入输出设备等部件并在它们之间高速传递信息。PC机的系统总线通常包括“处理器总线”、“存储器总线”和“I/O总线”等几类。5.【简答题】什么是微处理器？它与中央处理器(CPU)是什么关系？与PC机是什么关系？参考答案：处理器就是传统所说的运算器及控制器，而微处理器则是处理器电路的集成化、微型化产品。一个微处理器就是一个具有运算和控制功能的大规模或超大规模的集成电路芯片。自从集成电路出现后，计算机中的CPU大多采用微处理器，其中PC机(“个人计算机”简称)是典型的采用作为CPU的计算机。微处理器是从处理器电路形式的角度定义一类处理器；中央处理器是从处理器在计算机中所担当职责的角度定义的一类处理器。1.【判断题】计算机系统由硬件和软件两部分组成，其中只有硬件是必不可少的。2.【判断题】在基于网络的客户机/服务器模式中，服务器不仅可以由巨型机、大型机或小型机担当，也可以由个人计算机担当。3.【单选题】计算机的字长一般不可能是。A.8B.15C.32D.1284.【单选题】通常将一台大型计算机连接很多终端用户的应用模式称为。A.集中式计算模式B.分散计算模式C.网络计算模式D.客户机/服务器模式5.【填空题】微处理器的发展主要以它的作为标志。6.【多选题】以下设备中，属于输入设备的是。A.键盘B.鼠标C.显示器D.扫描仪E.打印机F.硬盘G.数码相机7.【多选题】以下设备中属于输出设备的是。A.键盘B.鼠标C.显示器D.扫描仪E.打印机F.绘图仪G音箱8.【简答题】计算机硬件在逻辑上由哪几部分组成？每个部分的主要功能是什么？2.2CPU的结构与原理计算机的基本工作原理CPU的任务及主要组成部件的作用高速缓冲存储器的作用与简单原理复习自测题知识点3影响CPU速度的主要因素与CPU速度的度量单位(CPU的工作主频、CPU总线频率、cache的存储容量、寄存器与运算器的倍数)指令的含义、格式及各组成部分的作用指令的执行过程1.【判断题】计算机的性能与CPU的速度密切相关，因此在其他配置相同时，一台使用2GHZ主频CPU的PC机比另一台使用1GHZ主频CPU的PC机在完成同一项任务时速度。参考作案：N分析：主频指的是提供给CPU工作的脉冲信号的频率。主频超高，CPU执行一条指令所用的时间就越短，其运算速度就越快。但是，除主频外的其他因素也会影响到CPU的运算速度。例如，cache的存储容量与速度、寄存器的数量、运算器的逻辑结构等。即便是相同类型的CPU，当主频提高1倍时，cache的存储容量与速度、寄存器的数量、运算器的性能等并不一定也相应提高1倍，因此不能简单地说“主频2GHZ的CPU比主频1GHZCPU运算速度快1倍”。2.【判断题】机器指令是一种使用二进制编码表示的操作命令，它用来规定计算机执行什么操作以及操作数所在的位置。一条机器指令是由运算符和操作数组成的。参考作案：N分析：一条机器指令由操作码和操作数两部分组成。操作码代表指令的功能，是每条指令必不可少的组成部分。运算符一般情况下指的是代表算术运算或逻辑运算的符号，它与指令操作码的含义不完全相同。3.【判断题】微处理器通常以单片集成电路制成，具有运算和控制功能，但不具备数据存储功能。参考作案：N分析：一般微处理器中都包含寄存器组，在寄存器组中存储的是正在运算器中参加运算的数据和经过运算器运算后产生的结果数据。此外，一些新型微处理器(例如Pentium4)中还包含了数据cache。因此，微处理器不但具备运算和控制功能，也具备数据存储功能。4.【单选题】以下关于PC机CPU的叙述中，错误的是。A.CPU中包含几十个甚至上百个寄存器，用来临时存放数据B.CPU是PC机中不可缺少的部件，它担负着运行系统软件和应用软件的任务C.所有PC机的CPU都具有相同的指令系统D.一台计算机至少必须包含1个CPU，也可以包含2个、4个、8个甚至更多个CPU参考作案：C分析：目前有多个公司能生产PC机中使用的CPU。不同公司生产的CPU例题分析4不一定都有完全相同的指令系统。例如，Intel公司生产的CPU的指令系统与Motorola公司生产的CPU的指令系统就是完全不相同的。同一个公司在不同时期生产的CPU的指令系统也不是完全相同的。例如，Pentium4和Pentium3都是Intel公司生产的CPU产品，Pentium4指令系统中包含了Pentium3的全部指令，但Pentium4中还扩充了一些Pentium3所没有的指令，因此Pentium4和Pentium3的指令系统也不是完全相同的。5.【单选题】CPU的运算速度与许多因素有关，下面哪些是提高运算速度的有效措施？①增加CPU中寄存器的个数②提高CPU的主频③增加高速缓存(cache)的容量④优化BIOS的设计A.①③B.①②③C.①④D.②③④参考答案：B分析：①增加CPU中寄存器的个数。由于程序在处理数据的过程中会产生很多中间结果，这些数据往往后续的运算中还会被反复多次地使用，显然，保存中间结果的位置将会影响CPU能否很快取到所需的数据，从而影响CPU的运算速度。由于CPU访问内存的时间相对于访问内部寄存器的时间要长得多，因此，如果增加了寄存器的数量，则可以使运算过程中产生的中间结果尽是多地保存在CPU内部的寄存器中，避免将其直接保存到内存单元中之后很快又要再从内存中取回来，因而减少了CPU的等待时间，提高了运算的速度。②提高CPU的主频。提高CPU的主频可以减少执行一条指令所花费的时间，因而提高了运算的速度。③增加高速缓存(cache)的容量。增加高速缓存(cache)的容量可以增大CPU从cache取到指令或数据的概率，相应地减少了到主存去取指令或数据的次数，因而减少了CPU等待内存读写的时间，提高了运算的速度。BIOS中存储的是启动和运行的操作系统的一些程序，与提高CPU运算的速度没有关系。6.【填空题】当CPU从cache或主存取到一条将要执行的指令后，立即进入操作。参考答案：指令译码分析：指令译码指的是将存储在指令寄存器中的指令的操作码转换为实现该指令功能所需要的全部控制信号的过程。指令译码是每条指令执行过程中必不可少的一个阶段，通常在取到指令后立即由译码部件完成。7.【多选题】以下关于CPU的叙述中，错误的是。A.一台计算机只能有一个CPUB.只有CPU才能运行程序C.CPU是直接与系统总线连接的部件D.CPU能直接读取外存储器上存储的数据参考答案：ABD分析：选项A错误的原因：通常个人计算机只有一个CPU，但具有并行处理能力的大型或巨型计算机则包含了多个5CPU。选项B错误的原因：凡是处理器都能运行程序，一台计算机通常包含了多个处理器，每个处理器分别执行自己的程序，例如网卡上的处理器执行的是通信程序，显示卡上的处理器执行的是绘图程序，而CPU执行的是系统软件和应用软件相关的程序。选项D错误的原因：CPU只能直接读取内存储器中存储的数据。8.【多选题】以下关于cache的叙述中，正确的是。A.Cache和主存都用半导体芯片作为存储介质，因此它们的存取速度相差不大B.在程序中不能用数据传送指令读出cache中某个单元中存储的内容C.Cache存储容量的大小对计算机的运行速度会产生影响D.只有将一个程序的全部指令从内存装入cache才能在CPU运行该程序参考答案：BC分析：cache通常用SRAM，主存通常有DRAM，虽然同为半导体存储器芯片，但SRAM的读写速度比DRAM快。如果cache的读写速度与主存基本相同，则失去了设置cache的意义，因此，选项A是错误的。Cache的特性之一是程序不可访问，指的就是在程序中不能用数据传送指令读或写cache中某个单元的内容，因此，Cache存储容量越大，CPU访问cache的命中率就越高，取得指令和数据所花费的平均时间就越少，运行速度就越高，因此，选项C是正确的。CPU可以直接读写内存中的所有单元，程序只要装载到内存中便可以在CPU中运行，因此，选项D是错误的。1.【判断题】CPU中指令计数器的作用是统计已经执行过的指令数目。2.【判断题】不同公司生产的CPU，其指令系统必定是完全不相同的。3.【单选题】在CPU的运算器中参加算术运算或逻辑运算的数据均保存在中。A.内存单元B.cacheC.寄存器D.控制器4.【单选题】在Windows系统中，当用户发出运行一个可执行程序(如MicrosoftWord)的命令时，该程序将被从硬盘中读出并直接装入到中之后才开始执行。A.ROMB.RAMC.cacheD.控制器5.【填空题】将要被CPU执行的指令从内存或cache取出后是保存在寄存器中的。6.【填空题】命中率是cache的一个重要指标，直接影响命中率的因素是。7.【填空题】MIPS是衡量计算机运算速度的一个常用度量单位，它的含义是。8.【多选题】PC机CPU中通常包含的部件有。A.指令译码器B.指令计数器复习自测题6C.运算器D.寄存器E.I/O控制器9.【简答题】简述CPU执行一条指令的过程。2.3PC机的主机主板上内置的主要部件芯片组的作用及主要集成块的功能BIOSROM芯片中存储的内容及作用CMOSRAM芯片中存储的内容及作用计算机存储器层次结构中各种存储器的性能半导体存储器芯片的主要类别与特性PC机主存储器的类型、速度及相差参数I/O操作的任务与特点I/O总线的作用、包含的信号线类型与总线带宽的计算I/O接口的作用、类型与特性USB的作用、特性与传输速率1.【判断题】RAM代表随机存取存储器，ROM代表只读存储器，关机后前者所存储的信息丢失，后者则不会。参考答案：Y2.【判断题】保存在BIOS中的自举程序的功能是装入操作系统。参考答案：N分析：BIOS中保存的自举程序是用于读取保存在CMOS中的启动设备顺序信息，并依照该信息依次搜索外部存储设备，从第一个安装有操作系统的外部存储设备中读出引导程序并将其装入内存，然后将控制权交给所装入的引导程序，由引导程序完成装入操作系统的任务。3.【单选题】PC机中IDE接口标准主要用于连接。A.打印机与主机B.显示器与主机C.图形卡与主机D.硬盘与主机参考答案：D分析：打印机与主机的接口为并行口或USB。显示器与主机的接口是专用视频口(VGA接口)。图形卡与主机的接口是PCI总线扩展槽或AGP插槽。硬盘与主机的接口是IDE接口。知识点例题分析74.【单选题】用于衡量存储容量的度量单位是。A.MIPSB.bpsC.dipD.GB参考答案：D5.【填