计算机的基本组成及工作原理

计算机的基本组成及工作原理

1.3.1计算机系统的组成

计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成，这一节将分别介绍计算机硬件系统和软件系统。

计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合。是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机硬件是看得见、摸得着的，实实在在存在的物理实体。

计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。其中程序是用程序设计语言描述的适合计算机执行的语句指令序列。

没有安装任何软件的计算机通常称为“裸机”，裸机是无法工作的。如果计算机硬件脱离了计算机软件，那么它就成为了一台无用的机器。如果计算机软件脱离了计算机的硬件就失去了它运行的物质基础；所以说二者相互依存，缺一不可，共同构成一个完整的计算机系统。

计算机系统的基本组成如图1-6所示。

1.3.2 计算机硬件系统的基本组成及工作原理

现代计算机是一个自动化的信息处理装置，它之所以能实现自动化信息处理，是由于 采用了“存储程序”工作原理。这一原理是 1946 年由冯 · 诺依曼和他的同事们在一篇题 为《关于电子计算机逻辑设计的初步讨论》的论文中提出并论证的。这一原理确立了现代 计算机的基本组成和工作方式。

⑴ 计算机硬件由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 ⑵ 计算机内部采用二进制来表示程序和数据。

⑶ 采用“存储程序”的方式，将程序和数据放入同一个存储器中（内存储器），计算 机能够自动高速地从存储器中取出指令加以执行。

可以说计算机硬件的五大部件中每一个部件都有相对独立的功能，分别完成各自不同 的工作。如图 1-7 所示，五大部件实际上是在控制器的控制下协调统一地工作。首先，把 表示计算步骤的程序和计算中需要的原始数据，在控制器输入命令的控制下，通过输入设 备送入计算机的存储器存储。其次当计算开始时，在取指令作用下把程序指令逐条送入控 制器。控制器对指令进行译码，并根据指令的操作要求向存储器和运算器发出存储、取数 命令和运算命令，经过运算器计算并把结果存放在存储器内。在控制器的取数和输出命令 作用下，通过输出设备输出计算结果。 运算器

程序

数据

存储器 输出结果

控制器

控制流 数据流

图 1-7 计算机基本硬件组成及简单工作原理

1．运算器（ALU ）

运算器也称为算术逻辑单元 ALU （Arithmetic Logic Unit ）。它的功能是完成算术运算 和逻辑运算。算术运算是指加、减、乘、除及它们的复合运算。而逻辑运算是指“与”、 “或”、“非”等逻辑比较和逻辑判断等操作。在计算机中，任何复杂运算都转化为基本的 算术与逻辑运算，然后在运算器中完成。

2．控制器（CU ）

控制器 CU （Controller Unit ）是计算机的指挥系统，控制器一般由指令寄存器、指令 译码器、时序电路和控制电路组成。它的基本功能是从内存取指令和执行指令。指令是指 示计算机如何工作的一步操作，由操作码（操作方法）及操作数（操作对象）两部分组成。 控制器通过地址访问存储器、逐条取出选中单元指令，分析指令，并根据指令产生的控制 信号作用于其它各部件来完成指令要求的工作。上述工作周而复始，保证了计算机能自动 连续地工作。

通常将运算器和控制器统称为中央处理器，即 CPU （Central Processing Unit ）,它 是整个计算机的核心部件，是计算机的“大脑”。它控制了计算机的运算、处理、输入和输 出等工作。

集成电路技术是制造微型机、小型机、大型机和巨型机的 CPU 的基本技术。它的发展 使计算机的速度和能力有了极大的改进。在 1965 年，芯片巨人英特尔公司的创始人戈登 · 摩尔，给出了著名的摩尔定律：芯片上的晶体管数量每隔 18~24 个月就会翻一番。让所有 人感到惊奇的是，这个定律非常精确的预测了芯片的 30 年发展。1958 年第一代集成电路 仅仅包含两个晶体管，而 1997 年，奔腾 II 处理器则包含了 750 万个晶体管，2000 年的

Pentium4已达到了0.13微米技术，集成了4200万个晶体管。CPU集成的晶体管数量越大，就意味着更强的芯片计算能力。

３．存储器（Memory）

存储器是计算机的记忆装置，它的主要功能是存放程序和数据。程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。

⑴信息存储单位

程序和数据在计算机中以二进制的形式存放于存储器中。存储容量的大小以字节为单位来度量。经常使用KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（千兆字节）和TB来表示。它们

之间的关系是：

1KB=1024B=210B，1MB=1024KB=220B，1GB=1024MB=230B，1TB=1024G=240B，在某些计算中为了计算简便经常把210（1024）默认为是1000。

位（bit）：是计算机存储数据的最小单位。机器字中一个单独的符号“0”或“1”被称为一个二进制位，它可存放一位二进制数。

字节（Byte，简称B）：字节是计算机存储容量的度量单位，也是数据处理的基本单位，8个二进制位构成一个字节。一个字节的存储空间称为一个存储单元。

字（Word）：计算机处理数据时，一次存取、加工和传递的数据长度称为字。一个字通常由若干个字节组成。

字长（Word Long）：中央处理器可以同时处理的数据的长度为字长。字长决定CPU 的寄存器和总线的数据宽度。现代计算机的字长有8位、16位、32位、64位。

⑵存储器的分类

根据存储器与CPU联系的密切程度可分为内存储器

（主存储器）和外存储器（辅助存储器）两大类。内存在计算机主机内，它直接与运算器、控制器交换信息，容量虽小，但存取速度快，一般只存放那些正在运行的程序和待处理的数据。为了扩大内存储器的容量，引入了外存储器，外存作为内存储器的延伸和后援，间接和CPU联系，用来存放一些系统必须使用，但又不急于使用的程序和数据，程序必须调入内存方可执行。外存存取速度慢，但存CPU

内存

CPU

内存

外存

储容量大，可以长时间地保存大量信息。CPU与内、外存图1-8CPU访问内、外存储器的方式之间的关系如图1-7所示。

现代计算机系统中广泛应用半导体存储器，从使用功能角度看，半导体存储器可以分

成两大类：断电后数据会丢失的易失性（V olatile）存储器和断电后数据不会丢失的非易失

性（Non-volatile）存储器。微型计算机中的RAM属于可随机读写的易失性存储器，而

ROM属于非易失性（Non-volatile）存储器

⑶存储器工作原理

为了更好地存放程序和数据，存储器通常被分为许多等长的存储单元，每个单元可以

存放一个适当单位的信息。全部存储单元按一定顺序编号，这个编号被称为存储单元的地址，简称地址。存储单元与地址的关系是一一对应的。应注意存储单元的地址和它里面存

放的内容完全是两回事。

对存储器的操作通常称为访问存储器，访问存储器的方法有两种，一种是选定地址后

向存储单元存入数据，被称为“写”；另一种是从选定的存储单元中取出数据，被称为“读”。可见，不论是读还是写，都必须先给出存储单元的地址。来自地址总线的存储器地址由

地址译码器译码（转换）后，找到相应的存储单元，由读／写控制电路根据相应的读、写

命令来确定对存储器的访问方式，完成读写操作。数据总线则用于传送写入内存或从内存

取出的信息。主存储器的结构框图如图1-8所示。

图 机 部传送信息

地址总线 存储单元 存储单元 存储单元

数据总线 地址信息 存储单元

存储单元

存储单元 数据信息

读写操作命令

读写控制电路 4. 输入设备

输入设备是从计算机外部向计算1-9 内内存储器原理 的装置。其功能是将数据、程序及其 他信息，从人们熟悉的形式转换为计算机能够识别和处理的形式输入到计算机内部。

常用的输入设备有键盘、鼠标、光笔、扫描仪、数字化仪、条形码阅读器等。

5. 输出设备

输出设备是将计算机的处理结果传送到计算机外部供计算机用户使用的装置。其功能 是将计算机内部二进制形式的数据信息转换成人们所需要的或其他设备能接受和识别的信 息形式。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。

通常我们将输入设备和输出设备统称为 I/O 设备（Input/Output ）。它们都属于计算

机的外部设备。

1.3.3 计算机软件系统

一个完整的计算机系统是由硬件和软件两部分组成的。硬件是组成计算机的物理实体。 但仅有硬件计算机还不能工作，要使计算机解决各种问题，必须有软件的支持，软件是介 于用户和硬件系统之间的界面。

“软件”一词 20 世纪 60 年代初传入我国。国际标准化组织（ISO ）将软件定义为： 电子计算机程序及运用数据处理系统所必需的手续、规则和文件的总称。对此定义，一种 公认的解释是：软件由程序和文档两部分组成。程序由计算机最基本的指令组成，是计算 机可以识别和执行的操作步骤；文档是指用自然语言或者形式化语言所编写的用来描述程 序的内容、组成、功能规格、开发情况、测试结构和使用方法的文字资料和图表。程序是 具有目的性和可执行性的，文档则是对程序的解释和说明。

程序是软件的主体。软件按其功能划分，可分为系统软件和应用软件两大类型。

1. 1. 系统软件（System Software ）

系统软件一般是由计算?Ъ 姨峁??ǔ８涸鸸芾怼⒖刂坪臀?ぜ扑慊?母髦秩砑?试 矗?⑽?没?峁┮桓鲇押玫牟僮鹘缑妗Ｆ淠康氖俏?俗畲笙薅确⒒蛹扑慊?淖饔茫?浞掷 ?眉扑慊?试础Ｏ低橙砑?爰扑慊?布??涞摹熬嗬搿弊罱??span lang=EN-US>

常见的系统软件主要指操作系统，当然也包括语言处理程序（汇编和编译程序等）、服

务性程序（支撑软件）和数据库管理系统等。

便、友善、使用灵活的服务界面的同时，也提供了其他

CPU 管理，作业管理，存储器管理，设备管理及文件管 用 理。操作系统是每一台计算机必不可少的软件，现在具 有一定规模的现代计算机甚至具备几个不同的操作系统。 操作系统的性能在很大程度上决定了计算机系统工作的工盘 DOS （Disk 系 具盘欠； Unix 、Xenix 、Linux 、Windows98/2000、NetWare 、Win 系 dowsNT 、WindowsXP 等。 统系 系图 1-10 用户 对的计算机系统 ⑵ 语言处理程序作 系作 统 在介绍语言处理程序之前，很有必要先介绍一下计算机程序设计语言的发展。统 统

软件是指计算机 统中的各种程序，而程序是用计算机语言来描述的指令序列。计算系 系 系 机语言是人与计算机 流的一种工具，这种交流被称为计算机程序设计。程序设计语言按统 统 交 系

⑴ 操作系统 OS （Operating System ）

操作系统是系统软件的核心。为了使计算机系统的所有资源（包括硬件和软件）协调 一致、有条不紊地工作，就必须用一个软件来进行统一管理和统一调度，这种软件称为操 作系统。它的功能就是管理计算机系统的全部硬件资源、软件资源及数据资源，从图 1-10 可以看出，操作系统是最基本的系统软件，其他的所有软件都是建立在操作系统的基础之 上的。操作系统是用户与计算机硬件之间的接口，没有操作系统作为中介，用户对计算机 的操作和使用将变得非常难且低效。操作系统能够合理地组织计算机整个工作流程，最大

限度地提高资源利用率。操作系统在为用户提供一个方

软件开发，运行的平台。它具备五个方面的功能，即 户 作 Operating System ）、 统 统 面 作 系 统 作 系 统 其发展演变过程可分为三种：机器语言、汇编语言和高级语言，前二者统称为低级语言。

机器语言（Machine Language ）是直接由机器指令（二进制）构成的，因此由它编写 的计算机程序不需要翻译就可直接被计算机系统识别并运行。这种由二进制代码指令编写 的程序最大的优点是执行速度快、效率高，同时也存在着严重的缺点：机器语言很难掌握， 编程繁琐、可读性差、易出错，并且依赖于具体的机器，通用性差。

汇编语言（Assemble Language ）采用一定的助记符号表示机器语言中的指令和数据， 是符号化了的机器语言，也称作“符号语言”。汇编语言程序指令的操作码和操作数全都用 符号表示，大大方便了记忆，但用助记符号表示的汇编语言，它与机器语言归根到底是一 一对应的关系，都依赖于具体的计算机，因此都是低级语言。同样具备机器语言的缺点， 如：缺乏通用性、繁琐、易出错等），只是程度上不同罢了。用这种语言编写的程序（汇编 程序）不能在计算机上直接运行，必须首先被一种称之为汇编程序的系统程序“翻译”成 机器语言程序，才能由计算机执行。任何一种计算机都配有只适用于自己的汇编程序 （Assembler ）。

高级语言又称为算法语言，它与机器无关，是近似于人类自然语言或数学公式的计算 机语言。高级语言克服了低级语言的诸多缺点，它易学易用、可读性好、表达能力强（语 句用较为接近自然语言的英文字来表示）、通用性好（用高级语言编写的程序能使用在不同 的计算机系统上）。但是，对于高级语言编写的程序仍不能被计算机直接识别和执行，它也 必须经过某种转换才能执行。

高级语言种类很多，功能很强，常用的高级语言有：其中面向过程的有 Basic 、用于 科学计算的 Fortran 、支持结构化程序设计的 Pascal 、用于商务处理的 COBOL 和支持现代 软件开发的 C 语言 ；现在又出现了面向对象的 VB （Visual Basic ）、VC++(Visual C++)、 Delphi 、Java 等语言使得计算机语言解决实际问题的能力得到了很大的提高。

Fortran 语言在 1954 年提出，1956 年实现的。适用于科学和工程计算，它 已经具有相当完善的工程设计计算程序库和工程应用软件。

Pascal 语言是结构化程序设计语言，适用于教学、科学计算、数据处理和 系统软件开发等，目前逐渐被 C 语言所取代。

C 语言是美国 Bell 实验室开发成功的，是一种具有很高灵活性的高级语言。 它语言程序简洁，功能强，适用于系统软件、数据计算、数据处理等，成为目前使用得最

目标程序 目标程序 多的程序设计语言之一。

Visual Basic 是在 Basic 语言的基础上发展起来的面向对象的程序设计语 言的，它既保留了 Basic 语言简单易学的特点，同时又具有很强的可视化界面设计功能， 能够迅速地开发 Windows 应用程序，是重要的多媒体编程工具语言。

C++是一种面向对象的语言。面向对象的技术在系统程序设计、数据库及多 媒体应用等诸多领域得到广泛应用。专家们预测，面向对象的程序设计思想将会主导今后 程序设计语言的发展。

Java 是一种新型的跨平台分布式和程序设计语言。Java 以它简单、安全、 可移植、面向对象、多线程处理和具有动态等特性引起世界范围的广泛关注。Java 语言是 基于 C++的，其最大的特色在于“一次编写，处处运行”。Java 已逐渐成为网络化软件的核 心语言。

语言处理程序的功能是将除机器语言以外，利用其他计算机语言编写的程序，转换成 机器所能直接识别并执行的机器语言程序的程序。可以分为三种类型，即汇编程序、编译 程序和解释程序。通常将汇编语言及各种高级语言编写的计算机程序称为源程序（Source Program ），而把由源程序经过翻译（汇编或者编译）而生成的机器指令程序称为目标程序 (Object Program)。语言处理程序中的汇编程序与编译程序具有一个共同的特点，即必须 生成的目标程序，然后通过执行目标程序得到最终结果。而解释程序是对源程序进行解释 （逐句翻译），翻译一句执行一句，边解释边执行，从而得到最终结果。解释程序不产生将 被执行的目标程序，而是借助解释程序直接执行源程序本身。

汇编语言源程序

高级语言源程序 汇编 执行 汇编程序 编译 执行

编译程序 结果

结果

高级语言源程序 解释 执行 结果

解释程序

图 1-11 汇编、编译与解释过程

应该注意的是，除机器语言外，每一种计算机语言都应具备一种与之对应的语言处理 程序。

⑶ 服务性程序（支撑软件）是指为了帮助用户使用与维护计算机，提供服务性手段， 支持其他软件开发而编制的一类程序。此类程序内容广泛，主要有以下几种：

工具软件：工具软件主要是帮助用户使用计算机和开发软件的软件工具，如 美国 Central Point Software 公司推出的 PC tools 。

编辑程序：编辑程序能够为用户提供一个良好的书写环境。如 EDLIN 、EDIT 、写字板等。

调试程序：调试程序用来检查计算机程序有哪些错误，以及错误位置，以便 于修正，如 DEBUG 。

诊断程序：诊断程序主要用于对计算机系统硬件的检测和维护。能对 CPU 、 内存、软硬驱动器、显示器、键盘及 I/O 接口的性能和故障进行检测。

⑷ 数据库管理系统。

数据库技术是计算机技术中发展最快、用途广泛一个分支，可以说，在今后的各项计算机应用开发中都离不开数据库技术。数据库管理系统是对计算机中所存放的大量数据进行组织、管理、查询有效提供一定处理功能的大型系统软件。主要分为两类，一类是基于微型计

算机的小型数据库管理系统，如FoxBase和Foxpro；另一类是大型数据库管理系统。

2. 2.应用软件

应用软件是指在计算机各个应用领域中，为解决各类实际问题而编制的程序，它用来帮助人们完成在特定领域中的各种工作。应用软件主要包括：为解决各类实际问题而编制的程序，它用来帮肋人们完成在特定领域中的各种工作。应用软件主要包括：

⑴文字处理程序：文字处理程序用来进行文字录入、编辑、排版、打印输出的程序，如Microsoft Word、Wps2000等。

⑵表格处理软件：电子表格处理程序用来对电子表格进行计算机、加工、打印输出的程序，如Lotus、Excel等。

⑶辅助设计软件：软件开发程序是为用户进行各种应用程序的设计而提供的程序或软件包。常用的有AutoCAD、Photoshop、3D Studio MAX等。另外，上述的各种语言及语言处理程序也为用户提供了应用程序设计的工具，也可视为软件开发程序。

⑷实时控制软件：在现代化工厂里，计算机普遍用于生产过程的自动控制，称为“实时控制”。例如，在化工厂中，用计算机控制配料、温度、阀门的开闭；在炼钢车间，用计算机控制加料、炉温、冶炼时间等；在发电厂，用计算机控制发电机组等。这类控制对计算机的可靠性要求很高，否则会生产出不合格产品，或造成重大事故。目前，PC机上较流行的软件有FIX、InTouch、Lookout等。

⑸用户应用程序；用户应用程序是指用户根据某一具体任务，使用上述各种语言、软件开发程序而设计的程序。如人事档案管理程序、计算机辅助教学软件、各种游戏程序等。

第一章 微机基本组成与工作原理

前言 “微机组成与工作原理” 是电气信息类本科生教学的主要学科基础课之一，是自动控制、工业自动化、电气技术、电力系统及其自动化、自动化仪表等自动化类专业的一门重要的专业基础课，也是无线电类、机械类等其它许多非自动化类专业的一门专业基础课。 本课程紧密结合电气信息类的专业特点，围绕微型计算机原理和应用主题，以Intelx86CPU为主线，系统介绍微型计算机的基本知识、基本组成、体系结构和工作模式，从而使学生能较清楚的了解微机的结构与工作流程，建立起系统的概念。在此基础上，课程详细介绍了微机中的常用接口电路原理和应用技术，并对现代微机系统中涉及的总线技术、高速缓存技术、数据传输方法、高性能计算机的体系结构和主要技术作了简要分析。 课程通过课堂教学和一定量的实验教学相结合，使学生建立起“程序存储和程序控制”的牢固概念，培养学生进行微机扩展的应用能力和独立分析问题、解决问题的能力。通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力，为未来的工作和后继课程的学习打下基础。 通过本课程的学习，使学生了解微型计算机系统的特点、工作原理和组织结构，建立起“程序存储和程序控制”的牢固概念，掌握微型计算机接口技术的基本原理和方法，培养学生进行微机扩展的应用能力和独立分析问题、解决问题的能力。通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力，为开发和应用微型计算机系统打下良好的理论和实践基础。

第一章微机基本组成与工作原理 1．1 微型计算机概况 微型计算机属于第四代电子计算机产品，即大规模及超大规模集成电路计算机，是继承电路技术不断发展，芯片集成度不断提高的产物。 我们知道，主机按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类，从其工作原理上来讲，微型机与其它几类计算机并没有本质上的差别。所不同的是由于微机采用了集成度较高的器件，使得其在结构上具有独特的特点，即将组成计算机硬件系统的两大核心部分—运算器和控制器，集成在一片集成电路芯片上，构成了整个微机系统的核心，称为中央处理器CPU，或者微处理器MPU。 在微处理器的基础上，可以进一步构成微型计算机、微型计算机系统。 微处理器即CPU,是微型机的主要核心部件,由运算器和控制器集成而成，构成微机的运算中心和控制中心。 微型计算机由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成，是属于微机的硬件组成，必须配置上软件，才能发挥作用。 微型计算机系统由硬件和软件构成，硬件由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成。软件由系统软件和应用软件构成。硬件是基础，软件是灵魂，计算机的功能只有在硬件基础上通过软件才能发挥。 微处理器、微型计算机、微型计算机系统的组成及相互关系见图1-1 。

《计算机组成与工作原理》试卷(附答案)

《计算机组成与工作原理》试卷（附答案） 一、填空题（每空1分，共20分） 1.微型计算机中最大最重要的一块电路板称为。 2.一条完整的指令应由操作码和两部分组成。 3.CPU有多种控制外部设备工作的方式，主要有程序查询方式、和DMA方式。 4.计算机中图形图像的表示形式有点阵图和矢量图两类。靠存储一个个点的颜色信息来表示整 幅图像；而用数学公式的方式存储有规律的图像。 5.模数转换包括和量化两个过程。 6.逻辑代数有与逻辑、和非逻辑三种基本运算，对应的运算符则分别是“·”、“+”和“ˉ”。 7.任何复杂的流程都可以用顺序、和循环三种基本结构组合而成。 8.先执行循环体，再判断条件是否成立，若成立就结束循环的执行，这是循环结构。 9.计算机语言的发展经历了由低级到高级逐步发展的过程，大体可分为机器语言、汇编语言和 三个阶段。 10.计算机语言中_______语言的书写方式接近于人们的思维习惯，更易阅读和理解。 11.目前网页设计所应用的语言主要是HTML，它的中文名称是。 12.国际标准化组织定义了开放系统互连参考模型（OSI/RM），该参考模型将协议分成层，其中最高层 是。 13.进行计算机系统管理、监控和维护的软件称为系统软件，而为解决某种应用需要编写的软件称为 软件。 14.某用户向杭州电信申请了一个电子邮箱，账号为abc、密码为a123，假设邮件服务器域名为 https://www.docsj.com/doc/e76906508.html,，那么这个用户的电子邮件地址是。 15.按作用范围分，计算机网络可分为. 、城域网和广域网。常见的网络传输介质 有、同轴电缆和. 。 16. 是计算机所要执行的一种基本操作命令，是对计算机进行控制的最小单位。 17.对于字长是8位的CPU来说，它能处理的机器数是位的。 二、选择题（每题0.5分，共20分） 1.统一指挥和协调计算机工作的部件是（）。 A.内存储器 B.运算器 C.控制器 D.寄存器 2.在选购PC时，CPU选的是PIII933,这里的933的含义是（）。 A.运算速度 B.总线速度 C.CPU的时钟频率 D.内存容量 3.主板上的AGP扩展槽是（）的专用插槽。 A.显卡 B.声卡 C.网卡 D.内置调制解调器 4.下列四种存储器中，存取速度最快的是（）。 A.光盘 B.软盘 C.硬盘 D.内存 5.在内存和CPU之间增加Cache（高速缓存）的目的是（）。 A.增加内存容量 B.提高内存可靠性 C.解决CPU和内存之间的速度匹配 D.增加内存容量并加快存取速度 6.或非的运算法则是（）。 A.有1出0，全0出1 B.有1出0，全0出0 C.有0出1，全1出0 D.有0出0，全1出1 7.通常说的0.28反映显示器的（），它是显示器性能的主要技术指标之一。

计算机组成与工作原理[刘晓川主编][习题解答]

中等职业学校教学用书（计算机技术专业） 计算机组成与工作原理 习题答案 刘晓川主编 Publishing House of Electronics Industry 北京·BEIJING

第1章 一、填空题 1.运算器控制器存储器输入设备输出设备 2.硬件系统软件系统 3.运算器控制器 4.总线 5.入出存储 6.接口 7.中断控制 DMA I/O通道 8.字节多路通道选择通道数组多路通道 9.触点式无触点式 10.轨迹球触摸板 11.针式打印机喷墨打印机激光打印机 二、单项选择题 1．A 2．D 3．C 4．C 5．C 6．A 7．A 8．B 9．A 10．B 11．C 12．C 13．C 14．B 三、简答题 （略） 四、实践题 （略） 第2章 一、填空题 1．按权展开 2. 23=8 24=16 3．11100.001 4．原码反码 5．-8 6．00000000 11111111 0 255 7．265 B5 181 8．1111011.101 33 9．0.9375 0 -0.0625 10．大32 大35 二、单项选择题 1．B 2．B 3．无答案（正确答案应为11110111） 4．A 5．B 6．D（原码对应的应为-0） 7．D 8．C 9．C 10．C 三、简答题 1．答：机器数是指在计算机中表示数的形式：约定二进制数的最高位为符号位，“0”表示正号，“1”表示负号；真值是指直接用“＋”、“－”号加绝对值来表示数值的大小的一种形式。 2．答：①对于正数它们都等于真值本身，而对于负数各有不同的表示。②最高位都表示符号位，补码和反码的符号位可作为数值位的一部分看待，和数值位一起参加运算；但原码的符号位不允许和数值位同等看待，必须分开进行处理。③对于真值0，原码和反码各有两种不同的表示形式，而补码只有唯一的一种

计算机的基本组成与工作原理

计算机的基本组成及工作原理 1.3.1 计算机系统的组成 计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成，这一节将分别介绍计算机硬件系统和软件系统。 计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合。是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机硬件是看得见、摸得着的，实实在在存在的物理实体。 计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。其中程序是用程序设计语言描述的适合计算机执行的语句指令序列。 没有安装任何软件的计算机通常称为“裸机”，裸机是无法工作的。如果计算机硬件脱离了计算机软件，那么它就成为了一台无用的机器。如果计算机软件脱离了计算机的硬件就失去了它运行的物质基础；所以说二者相互依存，缺一不可，共同构成一个完整的计算机系统。

计算机系统的基本组成如图1-6 所示。 ，是由于《。 ），计算机 。首先，把通过输入设制器、取数 1．运算器（ALU ） 运算器也称为算术逻辑单元ALU （Arithmetic Logic Unit ）。它的功能是完成算术运算和逻辑运算。算术运算是指加、减、乘、除及它们的复合运算。而逻辑运算是指“与”、“或”、“非”等逻辑比较和逻辑判断等操作。在计算机中，任何复杂运算都转化为基本的算术与逻辑运算，然后在运算器中完成。 2．控制器（CU ） 控制器CU （Controller Unit ）是计算机的指挥系统，控制器一般由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。它的基本功能是从内存取指令和执行指令。指令是指示计算机如何工作的一步操作，由操作码（操作方法）及操作数（操作对象）两部分组 程序 数据 图 1-7 计算机基本硬件组成及简单工作原理 用户自己开发的软件系统 链接装配程序其它

计算机的基本组成及工作原理

计算机的基本组成及工作原理（初中信息技术七年级） 讲课：教技12江旭美【教学设计学科名称】 计算机的基本组成及工作原理是广西教育出版社出版的初中 信息技术七年级教材第一册模块二<计算机的发展》第二节教学内容。 【学情分析】 初一新生刚入学，对信息技术硬件方面的知识知道可能不多，对硬件普遍 有一种神秘感，觉得计算机高深莫测，本节课就是要对电脑软硬件进行深入 “解剖”，并对工作原理做讲解，让学生了解电脑各组成部分，更好的使用 电脑。 【教材内容分析】 本节内容是广西教育出版社初中信息技术七年级第一册模块 二《计算机的发展》第二节教学内容。本节主要让学生掌握计算机的组成， 理解计算机系统中信息的表示，了解计算机的基本工作原理。本节内容以感 性认识为主，增强学生的计算机应用意识，通过大量举例及用眼睛看、用手摸、 用脑想，对计算机的基本组成、软硬件常识、发展有一定了解和比较清晰的认 识。通过学生亲手触摸计算机组件和教师运行自主制作的多媒体课件进行教 学，打破学生对计算机的“神秘感”，觉得计算机并不难学，而且非常实际，认 识到计算机只是普通技能，提高学生学习兴趣。 【教学目标】 知识与技能：掌握计算机的组成，理解计算机系统中信息的表示，了解 计算机的基本工作原理。 过程与方法：向学生展示拆卸的旧电脑部件及未装任何系统的电脑，通过 实际观察加教师讲授的方法完成本节内容。 情感态度与价值观：培养学生的科学态度，激发学生的想象能力和探索精 神。 【教学重难点分析】 教学重点：计算机的组成，计算机系统中信息的表示。 教学难点：计算机的基本工作原理。 【教学课时】 2课时 【教学过程】 图片图片 师：观察图片结合实物并思考：从外观上来看，计算机广．般由哪些部分组成？ 生：讨论、思考、回答 [设计意图】通过图片的展示，同学们对计算机的硬件有了直观的印象， 初步的了解。 （二）自主学习，探究新知 1、先请同学们自己看书P17-P20内容，边看书边思考： ①完整的计算机系统由哪两部分组成？

计算机组成原理课后答案

第一章计算机系统概论 1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？ 解：P3 计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。 计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。 硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。 5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么？ 解：冯?诺依曼计算机的特点是：P8 ●计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成； ●指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问； ●指令和数据均用二进制表示； ●指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操 作数在存储器中的位置； ●指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行； ●机器以运算器为中心（原始冯?诺依曼机）。 7. 解释下列概念： 主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。 解：P9-10 主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。 CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE）。 主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。 存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。 存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。 存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。 存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数。 存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。 机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。 指令字长：一条指令的二进制代码位数。 8. 解释下列英文缩写的中文含义： CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS 解：全面的回答应分英文全称、中文名、功能三部分。 CPU：Central Processing Unit，中央处理机（器），是计算机硬件的核心部件，主要由运算器和控制器组成。 PC：Program Counter，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数

计算机组成原理原理图

课程设计任务书 学生姓名：专业班级：软件0602 指导教师：田小华工作单位：计算机学院 题目: 静态存储器(6116)电路设计与实现 初始条件： 1.完成<<计算机组成原理>>课程教学与实验 2.TDN-CM 计算机组成原理教学实验系统 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1.掌握存储器的设计目标和功能特点，熟悉SRAM6116的结构特点 2.利用SRAM6116和相关的基本电路设计8位地址的存储器电路 3.在TDN-CM+实验系统中，用SRAM6116和门电路实现8位地址的存储器电路 4.以表格记录在学号加班号为起点的16个地址单元中，分别写入相应的反码 5．绘制带开关输入功能的存储器电路连接图，撰写相应的设计报告 时间安排： 1.第17周周二(08年1223日):全体集中讲解课程设计方法与要求（鉴3-302） 2.第18~19周(元月1~7日):分班设计与调试, 撰写课程设计报告 指导教师签名： 2008 年元月 7日 系主任（或责任教师）签名：年月日

目录 1.课程设计目的 (3) 2.课程设计设备 (3) 3.课程设计要求 (3) 4.课程设计内容 (3) 4.1课程设计原理 (3) 4.2课程设计相关芯片简介 (5) 4.3 38K×16位SRAM的逻辑框图 (7) 5.课程设计总结心得体会 (8)

静态存储器(6116)电路设计与实现 1 课程设计目的 在计算机组成原理的课程中学到了很多与硬件相关的知识。其中课程设计是一个重要的教学实践环节，是教学计划的一个重要组成部分。在培养自己动手能力和培养创新精神等方面，有着极其重要的作用。 同时，还可以培养严谨的科研作风，利用选修课和计算机组成原理课程的理论知识和实验技能。在该课程所涉及的工程技术范围内，创造性地完成部件及系统的分析、设计、组装和调试，从而加深对计算机组成原理课程的内容的理解和掌握。 2课程设计设备 TDN-CM+计算机组成原理实验系统,排线若干； PC微机一台（选配）。 3 课程设计要求 （1）掌握计算机中存储器的功能与结构特点 （2）熟悉静态存储器（6116）的结构特点和功能特性 （3）利用6116设计8K×16位SRAM的逻辑框图 （4）在TDN-CM+ 教学实验系统中，利用各种电路芯片实现存储器的功能 （5）绘制以上8K×16位SRAM的逻辑框图，撰写相应的设计报告 4 课程设计内容 4.1 课程设计原理 存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。 课程设计中所用的存储器数据通路如图1所示。其中的静态存储器是由一片6116(2K*8)

2计算机系统组成和工作原理

计算机系统组成和工作原理 1、计算机系统由（C）组成 A、主机和系统软件 B、硬件系统和应用软件 C、硬件系统和软件系统 D、微处理器和软件系统 2、在微型计算机中，微处理器的主要功能是进行（D） A 、算术运算B、逻辑运算C、算术逻辑运算D、算术逻辑运算及全机的 控制 3、微型计算机硬件系统中最核心的部件是（B） A、显示器 B、CPU C、内存储器 D、I/O 设备 4、微型计算机中，合称为中央处理单元的是指（A） A、运算器和控制器 B、累加器和算术逻辑运算部件 C、累加器和控制器 D、通用寄存器和控制器 5、运算器的主要功能是（ A ） A、实现算术运算和逻辑运算 B、保存各种指令信息供系统其他部件使用 C、分析指令并进行译码 D、按主频指标规定发出时钟脉冲 6、微型计算机中，控制器的基本功能是（D） A、进行算术运算和逻辑运算 B、存储各种控制信息 C、保持各种控制状态 D、控制机器各个部件协调一致地工作 7、计算机系统的“主机”由（B）构成 A、CPU，内存储器及辅助存储器 B、CPU 和内存储器 C、存放在主机箱内部的全部器件 D、计算机的主板上的全部器件 8、为解决某一特定问题而设计的指令序列称为（C） A、文档 B、语言 C、程序 D、系统 9、计算机最主要的工作特点是（ A ） A、程序存储于自动控制 B、高速度与高精度 C、可靠性与可用性 D、有记忆能力 10、冯.诺依曼计算机工作原理的设计思想是（B） A、程序设计 B、程序存储 C、程序编制D 、算法设计 11、世界上最先实现的程序存储的计算机是（ B ） A、ENIAC B、EDSAC C、EDVAC D、NIV AC 12、通常，在微机中表明的P4 或奔腾 4 是指（D） A、产品型号 B、主频 C、微机名称 D、微处理器型号 13、以平均无故障时间，用于描述计算机的（A） A、可靠性 B、可维护性 C、性能价格比 D、以上答案都不对 14、以平均修复时间达到，用于描述计算机的（B） A、可靠性 B、可维护性 C、性能价格比 D、以上答案都不对 15、性能价格比也是一种用来衡量计算机产品优劣的概括性指标。 性能代表系统 的使用价值，它一般不包括（D）

计算机的基本结构及工作原理

计算机的基本结构及工作原理 教学内容：计算机的基本结构及工作原理 教学目的：了解计算机的分类及其基本结构，知道计算机的基本工作原理。教学过程： 一、学生看书： 二、精讲及板书： 1、计算机的基本结构 2、计算机的基本工作原理 三、小结： 计算机的工作原理 四、练习： 计算机是怎样工作的？ 计算机的工作真是ZYB重油煤焦油泵全自动的吗？ 第6课时计算机的分类及计算机的文化 教学内容：计算机的分类及计算机的文化 教学目的：了解计算机的分类，了解计算机文化的主要特点。 教学过程： 一、学生看书： 二、精讲及板书： 1、计算机的分类： 按工作用途可以分为通用计算机和专用计算机 按工作原理可以分为数字计算机和模拟计算机 2、计算机文化 所谓计算机文化就是因为计保温沥青泵算机的产生与使用使人类社会的生存方式发生了根本变化从而产生的一种新的文化形态。 三、小结： 计算机分类和计算机文化 四、练习： 1、计算机是怎样分类的？ 2、什么是计算机文化？ 第7课时计算机的硬件系统和软件系统 教学内容：计算机的硬件系统和软件系统 教学目的：了解计算机的硬件的基本组成，能正确识别计算机上的主要部件，并知道其作用。教学过程： 一、学生看书： 二、精讲及板书： 三、小结： 计算机的硬件系统和软件系统 四、练习： 计算机的硬件系统由那几部份组成？ 第8课时学会正确开、关机 教学内容：学会正确开、关机 教学目的和要求 学会开、关机 教学难点：1、了解计算机外设的开、关顺序

2、正确学会开、关机 教学准备：计算机、网络 教学过程： 一、教学导入 同学们，在你们面前看ZYB-B可调压式渣油泵到的是什么呀？ 对了，是电脑。 老师告诉你们电脑现在正在睡觉，这个大懒虫，到现在还在睡觉，我们让小朋友把它喊醒，让他和小朋友们一起学习好不好？ 二、教学新课 （一）教师示范讲解 在把电脑喊醒之前老师先考考小朋友们一个最最简单的问题，小朋友们早上醒来第一件事是干吗？老师再重复一遍，是第一件事。 刚才小朋友们说了很多，有的说穿衣服，有的小朋友说是洗脸，还有的小朋友说叠被子，但老师却不同意小朋友的意见，再好好想想，我们早上醒来的第一件事是做什么？ 对了，首先是睁开眼睛，我们小朋友只有先睁开眼睛然后才能去穿衣服、洗脸、刷牙等等。电脑同样如此，它也要先睁开眼睛，然后才能和小朋友一起学习。所以第一步我们要让电脑睁开眼睛。怎么做？ 1、教师示范开显示器，同时提醒电源指示灯的颜色变化 光睁开眼睛怎么行呢？，我KCB齿轮泵们的目的是让他和小朋友们一起做游戏，我们要让他动起来，那第二步我们应该怎么做？其实很简单，就是接通电源。 2、教师出示电源开关“POWER”标志，同时逐台电脑巡视开机情况 按下它之后，我们请小朋友们说一说你发现了什么？；左边的三个灯会同时闪一下，同时第一个灯变绿了，其；3、教师先展示几幅电脑作品，然后用“金山画王笔”；4、教师一步一步示范，手把手教学生关机，并重复几；小朋友早上起来的第一件事是3GR三螺杆泵睁开眼睛；5、教师示范关显示器；（二）、学生练习开、关电脑；在教师的组织下，有步骤的打开电脑和关闭电脑；教师巡视指导；第9 按下它之后，我们请小朋友们说一说你发现了什么？ 左边的三个灯会同时闪一下，同时第一个灯变绿了，其它两个灯熄灭了。现在电脑就会和小朋友一起来学习了。比如说画画了 3、教师先展示几幅电脑作品，然后用“金山画王笔”给学生做示范。刚才我们让电脑给我们小朋友画了几幅画，它说他累了，我们还是让他休息吧，下面我们就先来学习如何关机。 4、教师一步一步示范，手把手教学生关机，并重复几次。 小朋友早上起来的第一件事是3GR三螺杆泵睁开眼睛，那上床后我们会把眼睛闭上。然后开始休息。电脑同样如此。我们最后也要让电脑把眼睛闭上，要不然电脑就休息不好，他会生气的。再次提醒小朋友，我们最后千万不要让电脑的睁着眼睛睡觉。记住了要把电脑的显示器关掉。 5、教师示范关显示器。 （二）、学生练习开、关电脑 在教师的组织下，有步骤的打开电脑和关闭电脑。 教师巡视指导。

第一章 微机基本组成与工作原理讲解学习

第一章微机基本组成与工作原理

前言 “微机组成与工作原理” 是电气信息类本科生教学的主要学科基础课之一，是自动控制、工业自动化、电气技术、电力系统及其自动化、自动化仪表等自动化类专业的一门重要的专业基础课，也是无线电类、机械类等其它许多非自动化类专业的一门专业基础课。 本课程紧密结合电气信息类的专业特点，围绕微型计算机原理和应用主题，以Intelx86CPU为主线，系统介绍微型计算机的基本知识、基本组成、体系结构和工作模式，从而使学生能较清楚的了解微机的结构与工作流程，建立起系统的概念。在此基础上，课程详细介绍了微机中的常用接口电路原理和应用技术，并对现代微机系统中涉及的总线技术、高速缓存技术、数据传输方法、高性能计算机的体系结构和主要技术作了简要分析。 课程通过课堂教学和一定量的实验教学相结合，使学生建立起“程序存储和程序控制”的牢固概念，培养学生进行微机扩展的应用能力和独立分析问题、解决问题的能力。通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力，为未来的工作和后继课程的学习打下基础。 通过本课程的学习，使学生了解微型计算机系统的特点、工作原理和组织结构，建立起“程序存储和程序控制”的牢固概念，掌握微型计算机接口技术的基本原理和方法，培养学生进行微机扩展的应用能力和独立分析问题、解决问题的能力。通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力，为开发和应用微型计算机系统打下良好的理论和实践基础。

第一章微机基本组成与工作原理 1．1 微型计算机概况 微型计算机属于第四代电子计算机产品，即大规模及超大规模集成电路计算机，是继承电路技术不断发展，芯片集成度不断提高的产物。 我们知道，主机按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类，从其工作原理上来讲，微型机与其它几类计算机并没有本质上的差别。所不同的是由于微机采用了集成度较高的器件，使得其在结构上具有独特的特点，即将组成计算机硬件系统的两大核心部分—运算器和控制器，集成在一片集成电路芯片上，构成了整个微机系统的核心，称为中央处理器CPU，或者微处理器MPU。 在微处理器的基础上，可以进一步构成微型计算机、微型计算机系统。 微处理器即CPU,是微型机的主要核心部件,由运算器和控制器集成而成，构成微机的运算中心和控制中心。 微型计算机由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成，是属于微机的硬件组成，必须配置上软件，才能发挥作用。 微型计算机系统由硬件和软件构成，硬件由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成。软件由系统软件和应用软件构成。硬件是基础，软件是灵魂，计算机的功能只有在硬件基础上通过软件才能发挥。 微处理器、微型计算机、微型计算机系统的组成及相互关系见图1-1 。 图 1-1 微处理器、微型计算机、微型计算机系统构成图

计算机的工作过程

计算机基本构成模式 计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件 计算机中数的表示 计算机内部应采用二进制表示指令和数据 计算机的工作原理 计算机系统应按照下述模式工作：将编好的程序和原始数据，输入并存储在计算机的内存储器中（即“存储程序”）；计算机按照程序逐条取出指令加以分析，并执行指令规定的操作（即“程序控制”）。这一原理称为“存储程序”原理，是现代计算机的基本工作原理，至今的计算机仍采用这一原理。 计算机的工作原理 按照冯·诺依曼存储程序的原理，计算机在执行程序时须先将要执行的相关程序和数据放入内存储器中，在执行程序时CPU根据当前程序指针寄存器的内容取出指令并执行指令，然后再取出下一条指令并执行，如此循环下去直到程序结束指令时才停止执行。其工作过程就是不断地取指令和执行指令的过程，最后将计算的结果放入指令指定的存储器地址中。计算机工作过程中所要涉及的计算机硬件部件有内存储器、指令寄存器、指令译码器、计算器、控制器、运算器和输入/输出设备等，在以后的内容中将会着重介绍。 （一）计算机硬件系统 硬件通常是指构成计算机的设备实体。一台计算机的硬件系统应由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。这五大部分通过系统总线完成指令所传达的操作，当计算机在接受指令后，由控制器指挥，将数据众输入设备传送到存储器存放，再由控制器将需要参加运算的数据传送到运算器，由运算器进行处理，处理后的结果由输出设备输出。 中央处理器 CPU（central processing unit）意为中央处理单元，又称中央处理器。CPU由控制器、运算器和寄存器组成，通常集中在一块芯片上，是计算机系统的核心设备。计算机以CPU为中心，输入和输出设备与存储器之间的数据传输和处理都通过CPU来控制执行。微型计算机的中央处理器又称为微处理器。 控制器 控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部件。它一般由指令寄存器、状态寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。计算机的工作方式是执行程序，程序就是为完成某一任务所编制的特定指令序列，各种指令操作按一定的时间关系有序安排，控制器产生各种最基本的不可再分的微操作的命令信号，即微命令，以指挥整个计算机有条不紊地工作。当计算机执行程序时，控制器首先从指令指针寄存器中取得指令的地址，并将下一条指令的地址存入指令寄存器中，然后从存储器中取出指令，由指令译码器对指令进行译码后产生控制信号，用以驱动相应的硬件完成指纹操作。简言之，控制器就是协调指挥计算机各部件工作的元件，它的基本任务就是根据种类指纹的需要综合有关的逻辑条件与时间条件产生相应的微命令。 运算器 运算器又称积极态度逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）。运算器的主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。算术运算是指各种数值运算，比如：加、减、乘、除等。逻辑运算是进行逻辑判断的非数值运算，比如：与、或、非、比较、移位等。计算机所完成的全部运算都是在运算器中进行的，根据指令规定的寻址方式，运算器从存储或寄存器中取得操作数，进行计算后，送回到指令所指定的寄存

计算机组成与工作原理第二章复习题

《计算机组成与工作原理》 第2章复习题 一、填空题 1、计算机处理的信息形式各种各样，可以分为和数据两大类。 2、就是计数的方法，指用一组固定的符号和一套统一的规则来表示数值的方法，如 在计数过程中采用进位的方法，则称为。 3、进位计数制的三要素是、和。 4、是指在某种进位计数制中，某一数位所代表的大小。 5、是指在某种进位计数制中允许使用的计数符号。 6、是指在某种进位计数制中，允许使用的数码的个数。 7、十六进制数中，A的位权是，2的位权是。 8、R进制数转化成十进制数的方法是。 9、十进制数转化成R进制数的方法是：整数部分；小数 部分。 10、由于，可得3位二进制数可用1位八进制数表示，1位八进制数可转化为3位二 进制数。 11、由于，可得4位二进制数可用1位十六进制数表示，1位十六进制数可转化 为4位二进制数。 12、n位无符号数的范围是。 13、约定二进制数的最高位为符号位，0表示正号，1表示负号，这种在计算机中使用的数的表示形 式称为。常见的有原码、反码和补码。 14、在表示法中约定，所有数据的小数点位置固定不变。 15、是小数点的位置固定在最高有效数位之前，符号位之后。小数点位置 隐含固定在最低有效数位之后。 16、和的0有两种形式，即+0和—0 17、表示法的实质是把减法运算变成加法运算。 18、两个整数A和B除以同一正整数M，所得余数相同，则称A和B对M 。 19、一个字长为n位的纯整数的模是，纯小数的模是。 20、一般说，任意一个负数X的补码，等于该数加上其。 21、定点表示法可以分为定点和定点。 22、正数的补码与原码相同，负数的补码是其原码除符号位外各位，然后。 23、—1010的8位原码是，反码是，补码是，移码 是。—的8位原码是，反码是，补码是。 24、在浮点数表示法中，数的表示范围由的位数来决定，而的位数决定了有效数 字的精度。 25、在计算机中可以采用4位二进制数来表示1位十进制数，称为， 简称为。 26、根据4位二进制位的各位是否具有权值可以将BCD编码分为和。8421BCD码是 属前者。 27、4的8421BCD码为，2421BCD码为，余3码为。 28、余3码是一种无权码，编码是在8421BCD码基础上各位加形成的。

计算机系统及其工作原理(教案)

四川省义务教育课程改革实验教科书 《信息技术》七年级上 第四课计算机系统及其工作原理 教案 一、教学目标： １、知识目标：要求学生基本掌握计算机系统的基本组成，对计算机的工作原理和分类要有一个简单的认识 ２、能力目标：能正确辨认常见硬件与常见软件，能给自己配置计算机，能理解计算机的工作原理，理解计算机的基本容量单位及换算关系。初步培养学生使用信息技术对其它课程进行学习和探讨的能力，培养学生的自学能力。 ３、情感目标：体会通过自己的学习，列出计算机配置清单所带来的愉悦，从而达到培养学生对信息技术的兴趣意识和爱国主义精神。 二、教学重、难点： １、重点：计算机系统的基本组成，各硬件的重要作用 ２、难点：计算机的工作原理 三、教学方法：讲授法、观察法、讨论法、赏识教育法、实习实作 四、教学媒体：多媒体网络教室、相关教学课件、硬件系统的实物（ＣＰＵ、内存条、硬盘及其他硬件实物） 五、教学课时２课时（１+１） （１节理论课+１节实习实作课） 六、教学过程（第一课时） 课题：第４课计算机系统及其工作原理 （一）组织教学 （二）新课导入：问题导入“对于大家经常使用的计算机，从外观上看，它是由哪些部分组成的呢？”学生回答（略）师（看得见、摸得着的设备在计算机中都称硬件）（有了硬件计算机就能工作了吗？）为了回答这个问题，今天我们就来学习第四课－计算机系统及工作原理 （三）知识讲解（系统讲解）： 第一部分：计算机系统 Ａ：硬件部分知识简介： １、中央处理器（芯片）－ＣＰＵ计算机的大脑（核心部件）组成、功能，观察实物，分类，生产发展及国内外的差异，激发学生的爱国热情和学习动力的目的。 ２、存储器（存储大量的数据和信息）：内存和外存实物展示、作用地位、容量单位及换算。概括：内存容量较小，运行速度快，价格高，外存容量更大，存取速度比内存较慢，价格较便宜。 ３、其他硬件简介：主板、输入设备、输出设备等等

计算机的基本工作原理

计算机的基本工作原理 计算机的工作原理 1、冯诺依曼原理 “存储程序控制”原理是1946年由美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出的，所以又称为“冯诺依曼原理”。该原理确立了现代计算机的基本组成的工作方式，直到现在，计算机的设计与制造依然沿着“冯诺依曼”体系结构。 2、“存储程序控制”原理的基本内容 ①采用二进制形式表示数据和指令。 ②将程序（数据和指令序列）预先存放在主存储器中（程序存储），使计算机在工作时能够自动高速地从存储器中取出指令，并加以执行（程序控制）。 ③由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件组成计算机硬件体系结构。 3、计算机工作过程 第一步：将程序和数据通过输入设备送入存储器。 第二步：启动运行后，计算机从存储器中取出程序指令送到控制器去识别，分析该指令要做什么事。 第三步：控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法），将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中。 第四步：当运算任务完成后，就可以根据指令将结果通过输出设备输出。 计算机的软件分类 计算机软件是指计算机运行、管理、应用和维护所需的各种程序、数据及其有关技术文档资料。只有硬件没有软件的计算机称为“裸机”，裸机只能运行由 0 和1 组成的机器语言程序，没有软件系统的计算机几乎是没有用的。通常人们使用的计算机是经过软件“包装”的计算机，计算机的功能不仅仅取决于硬件系统，更大程度上由所安装的软件系统来决定。 软件种类繁多，通常根据软件用途可将其分为系统软件和应用软件。系统软件是用于管理、控制和维护计算机系统资源的软件，主要包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统和服务程序等。应用软件是针对某一应用而开发的软件，可分为通用应用软件和专用应用软件。 1.2.4 计算机系统的层次结构 在一个完整的计算机系统中，计算机硬件和软件之间是有一定的层次关系的，如图 1-3 所示。计算机硬件位于是最低层，是计算机系统的基础。操作系统位于硬件之上，而操作系统的上一层为其他系统软件和应用软件，最高层是用户程序或文档。 用户程序或文档

微机原理答案1

第 1 章微型计算机系统概述 习题参考答案 1-1．微型计算机包括哪几个主要组成部分，各部分的基本功能是什么？ 答：微型计算机由CPU、存储器、输入/输出接口及系统总线组成。 CPU是微型计算机的核心部件，一般具有下列功能：进行算术和逻辑运算。暂存少量数据。对指令译码并执行指令所规定的操作。与存储器和外设进行数据交换的能力。提供整个系统所需要的定时和控制信号。响应其他部件发出的中断请求；总线是计算机系统各功能模块间传递信息的公共通道，一般由总线控制器、总线发送器、总线接收器以及一组导线组成；存储器是用来存储数据、程序的部件；I/O接口是微型计算机的重要组成部件，在CPU和外设之间起适配作用。1-2．CPU 执行指令的工作过程。 答：指令执行的基本过程： （1）开始执行程序时，程序计数器中保存第一条指令的地址，指明当前将要执行的指令存放在存储器的哪个单元。 （2）控制器：将程序计数器中的地址送至地址寄存器MAR，并发出读命令。存储器根据此地址取出一条指令，经过数据总线进入指令寄存器IR。 （3）指令译码器译码，控制逻辑阵列发操作命令，执行指令操作码规定的操作。 （4）修改程序计数器的内容。 1-3．果微处理器的地址总线为20 位，它的最大寻址空间为多少？ 答：220=1048576=1MB 1-4．处理器、微型计算机和微型计算机系统之间有什么关系？ 答： 微处理器是微型计算机的核心部件。微处理器配上存储器、输入/输出接口及相应的外设构成完整的微型计算机。以微型计算机为主体，配上系统软件和外部设备以后，就构成了完整的微型计算机系统。 1-5．下面十进制数分别转换为二进制、八进制和十六进制数：128，65535，1024 答： 128，二进制：10000000B，八进制：200O，十六进制：80H 65535，二进制：1111111111111111B，八进制：177777O，十六进制：FFFFH 1024，二进制：10000000000B，八进制：2000O，十六进制：400H

计算机基础知识理论

计算机基础知识 一、计算机的发展与应用 1.1 计算机的概念与发展 1.1.1、内容要点 1、计算机工作原理： 1）什么是计算机 计算机（Computer）是一种能接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序（这些程序是人们意志的体现）对输入的信息进行加工、处理，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。 2）计算机工作原理——冯·诺依曼原理（又称为存储程序原理） （1）组成计算机的物理设备（硬件）包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分； （2）所有程序和数据都以二进制形式存储在存储器中； （3）计算机系统在程序控制下自动运行。 2、计算机的发展： 1）计算机的发展： 计算机从诞生发展到今天，已经经历了四个阶段，现正向第五代过渡。见下表。 计算机发展的四个阶段 2）微型计算机的发展： 上世纪70年代初，美国Intel公司等采用先进的微电子技术将运算器和控制器集成到一块芯片中，称之为微处理器（MPU）。其发展大约经历了六个阶段，如下表。

微机的六个发展阶段 3）我国计算机的发展情况 我国的计算机事业始于20世纪50年代。 1952年我国的第一个电子计算机科研小组在中科院数学所内成立。 1960年，我国第一台自行研制的通用电子计算机107机问世。 1964年，我国研制了大型通用电子计算机119机，用于我国第一颗氢弹研制工作的计算任务。 20世纪70年代以后，我国生产的计算机进入了集成电路计算机时期。 1974年，我国设计的DJS-130机通过了鉴定并投入批量生产。 进入20世纪80年代，我国又研制成功了巨型机。 1982年，我国独立研制成功了银河I型巨型计算机，运算速度为每秒1亿次。 1997年6月研制成功的银河Ⅲ型巨型计算机，运算速度为每秒130亿次。这些机器的出现，标志着我国的计算机技术水平踏上了一个新的台阶。 1999年，银河四代巨型机研制成功。 2000年，我国自行研制成功高性能计算机“神威Ｉ”，其主要技术指标和性能达到国际先进水平。我国成为继美国、日本之后世界上第三个具备研制高性能计算机能力的国家。 2005年4月18日，完全由我国科学界自行研发、拥有自主知识产权的中国首款六十四位高性能通用CPU芯片CPU———“龙芯二号”芯片正式发布。这款芯片性能经检测已达到英特尔“奔3”水平，比2002年9月28日发布的“龙芯一号”提高了10倍。 3、计算机的特点： 计算机是高度自动化的信息处理设备。主要特点有处理速度快、计算精度高、记忆能力强、可靠的逻辑判断能力、可靠性高、通用性强。 1）处理速度快：计算机的运算速度用MIPS（每秒钟执行多少百万条指令）来衡量。 2）计算精度高：数的精度主要由表示这个数的二进制码的位数决定。

第一部分 计算机组成与工作原理

第一部分计算机组成与工作原理 一、填空题（请将答案填在下面相应的答题位置。每空3分，共30分） 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 1.在主机和外设之间的信息传送控制方式中，直接存储器存取方式又称为方式 2.将二进制数1100转换成对应的十进制数是。 3.已知8位有效信息代码为10100111，其奇校验码是。 4.在CPU的结构模型中，算术逻辑运算单元的英文缩写是。 5.CPU时序控制方式有同步、异步和联合方式，现代计算机大多采用控制方式。 6.主存相对于CACHE而言，存储容量，存取速度低。 7.按存储介质不同，存储器分为半导体、磁表面和光存储器等，硬盘属于介质存 储器。 8.在虚拟存储器中，主存与外存之间传送的数据单位称为或段。 9.计算机中按传送信息的不同，可以把系统总线分为数据总线、控制总线和总线。 10.计算机将高级语言源程序翻译成目标程序的方式有方式和解释方式两种。 二、单项选择题（请在下列各题选项中选出最符合题意的一项，将代表该选项的字母填在 下面相应的答题位置。每题3分，共30分） 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 1.下列属于移动存储设备的是（） A.U盘 B.CACHE C.显存 D.内存条 2.十进制数237对应的8421码是（） A.0000 1110 1101 B.0010 0011 0111 C.0000 0011 0111 D.0010 0010 0111 3.低档机上运行的软件可以在高档机上运行，体现了指令系统的（） A.完备性 B.有效性 C.兼容性 D.规整性 形式的是（）指令 4. A.一地址 B.二地址 C.三地址 D.四地址 5.执行一条指令至少需要两个机器周期，即取指周期和（） A.取数周期 B.中断周期 C.指令周期 D.执行周期 6.下列选项中（）不是主存和CACHE的地址映像方式 A.全相联映像 B.部分相联映像 C.直接映像 D.组相联映像 7.在单总线结构的基础上，又在CPU和主存之间专门设置一组高速存储总线，该结构 称为（） A.四总线 B.三总线 C.双总 D.多总线 8.传送信息时只需一根传输线，每次按顺序传送一位脉冲信号的是（）传送方式。 A.同步 B.异步 C.并行 D.串行

计算机的基本组成及工作原理

计算机的基本组成及工 作原理 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

计算机的基本组成及工作原理 计算机系统的组成 计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成，这一节将分别介绍计算机硬件系统和软件系统。 计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合。是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机硬件是看得见、摸得着的，实实在在存在的物理实体。 计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。其中程序是用程序设计语言描述的适合计算机执行的语句指令序列。 没有安装任何软件的计算机通常称为“裸机”，裸机是无法工作的。如果计算机硬件脱离了计算机软件，那么它就成为了一台无用的机器。如果计算机软件脱离了计算机的硬件就失去了它运行的物质基础；所以说二者相互依存，缺一不可，共同构成一个完整的计算机系统。 计算机系统的基本组成如图1-6 所示。

计算机硬件系统的基本组成及工作原理 现代计算机是一个自动化的信息处理装置，它之所以能实现自动化信息处理，是由于采用了“存储程序”工作原理。这一原理是1946年由冯 · 诺依曼和他的同事们在一篇题为《关于电子计算机逻辑设计的初步讨论》的论文中提出并论证的。这一原理确立了现代计算机的基本组成和工作方式。 ⑴ 计算机硬件由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 ⑵ 计算机内部采用二进制来表示程序和数据。 ⑶ 采用“存储程序”的方式，将程序和数据放入同一个存储器中（内存储器），计算机能够自动高速地从存储器中取出指令加以执行。 可以说计算机硬件的五大部件中每一个部件都有相对独立的功能，分别完成各自不同的工作。如图1-7所示，五大部件实际上是在控制器的控制下协调统一地工作。首先，把表示计算步骤的程序和计算中需要的原始数据，在控制器输入命令的控制下，通过输入设备送入计算机的存储器存储。其次当计算开始时，在取指令作用下把程序指令逐条送入控制器。控制器对指令进行译码，并根据指令的操作要求向存储器和运算器发出存储、取数命令和运算命令，经过运算器计算并把结果存放在存储器内。在控制器的取数和输出命令作用下，通过输出设备输出计算结果。 1．运算器（ALU ） 运算器也称为算术逻辑单元ALU （Arithmetic Logic Unit ）。它的功能是完成算术运算和逻辑运算。算术运算是指加、减、乘、除及它们的复合运算。而逻辑运算是指 “与”、“或”、“非”等逻辑比较和逻辑判断等操作。在计算机中，任何复杂运算都转化为基本的算术与逻辑运算，然后在运算器中完成。 2．控制器（CU ） 控制器CU （Controller Unit ）是计算机的指挥系统，控制器一般由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。它的基本功能是从内存取指令和执行指令。指令是指示计算机如何工作的一步操作，由操作码（操作方法）及操作数（操作对象）两部分组成。控制器通过地址访问存储器、逐条取出选中单元指令，分析指令，并根据指令产生的控制信号作用于其它各部件来完成指令要求的工作。上述工作周而复始，保证了计算机能自动连续地工作。 控制流 数据流 图 1-7 计算机基本硬件组成及简单工作原理