计算机系统

计算机系统由计算机硬件和软件两部分组成。硬件包括中央处理器、存储器和外部设备等；软件是计算机的运行程序和相应的文档。计算机系统具有接收和存储信息、按程序快速计算和判断并输出处理结果等功能。

主要技术指标

字长：字长是指CPU能够同时处理二进制数据的位数。决定了计算机的精度、寻址速度和处理能力。一般情况下，字长越长，计算机精度越高，处理能力越强。计算机按字长可分为：8位、16位、32位、64位。

32位CPU：一次能处理32位，即4个字节的数据

64位CPU：一次能处理64位，即8个字节的数据

主频：主频是指CPU的时钟频率，通常以时钟频率表示系统运算速度，单位是Hz。

运算速度：是指CPU每秒能执行的指令条数。单位：每秒执行百万条指令（MIPS）

存储容量：存储器所能储存的字节数。决定计算机能否运行较大程序，并直接影响运行速度，在系统中直接与CPU交换数据，向CPU提供程序和原始数据，并接受CPU产生的处理结果数据。

存储容量是指存储的信息量，它用字节(Byte)作为基本单位，缩写为B。

计算机存储信息的最小单位，称之为位（bit，又称比特），缩写为b。

容量换算关系：

1B=8b；1KB=1024B；1MB=1024KB；1GB=1024MB；1TB=1024GB；1PB=1024TB；1EB=1024PB；1ZB=1024EB；1YB=1024ZB……

冯·诺依曼体系结构

美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1946年提出存储程序原理，把程序本身当作数据来对待，程序和该程序处理的数据用同样的方式储存。冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。人们把冯·诺依曼的这个理论称为冯·诺依曼体系结构。

冯·诺依曼体系结构的基本思想：存储程序、程序控制。

冯·诺依曼体系结构的主要特点：

1、采用二进制形式表示数据和指令

2、计算机应该按照程序顺序执行。

3、由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成计算机硬件系统，并规定了这五部分的基本功能。

中央处理器

中央处理器（CPU——Central Processing Unit）由运算器、控制器和一些寄存器组成。运算器进行各种算术运算和逻辑运算；控制器是计算机的指挥系统。

主要性能指标：

主频：也叫时钟频率，用来表示CPU的运算速度。例如：Inter Core 2 Quad Q8200 2.6GHz。

接口类型：CPU的接口，即针脚式接口，对应到主板上就有相应的插槽类型。常见接口：Socket LGA775 、Socket LGA940等。

二级缓存：L2 3072K，CPU缓存位于CPU与内存之间的临时存储器。缓存对CPU的性能影响很大，主要是因为CPU的数据交换顺序和CPU与缓存间的带宽引起的）

生产工艺：如45纳米。

前端总线频率：如1066MHz。

存储器

内部存储器是中央处理器能直接访问的存储器称为内部存储器，它包括快速缓冲存储器和主存储器，中央处理器不能直接访问的存储器称为外部存储器，外部存储器中的信息必须调入内存后才能为中央处理器处理。

主存储器：内存也常泛称主存，但严格上说，只有当内存中只有主存，而没有快速缓冲存储器时，才能称为主存。主存储器按读写功能，可分只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）两种。

外部存储器：也称为辅助存储器，一般容量较大，速度比主存较慢。

硬盘：硬盘有固态硬盘（SSD 盘，新式硬盘）、机械硬盘（HDD 传统硬盘）、混合硬盘（HHD 一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘）。SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用磁性碟片来存储，混合硬盘(HHD: Hybrid Hard Disk)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。

光盘：光盘是以光信息做为存储的载体并用来存储数据的一种物品。分不可擦写光盘，如CD-ROM、DVD-ROM等；和可擦写光盘，如CD-RW、DVD-RAM等。

存储器的两个重要技术指标：存取速度和存储容量。

存储器的存取速度：内存>硬盘>光盘

其他部件速度比较：CPU>高速缓存>内存>硬盘>U盘>光盘>软盘

外部设备

输入设备：键盘、鼠标、手写笔、触摸屏、麦克风、扫描仪、视频输入设备、条形码扫描器等。

输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音箱等。

总线与接口

从外型上看，微型计算机硬件系统是由主机和外设(I/O设备)两大部分组成的总线结构。

所谓总线，就是在模块与模块之间或者设备与设备之间供求传送信息、 相互通信的一组公用信号线，是系统在主控器的控制下，将发送器(模块或设备) 发出的信息准确地传送给某个接收器(模块或设备)的信息载体或通路。总线的特点在于其公用性，如果是两个模块或设备间的专用线就不称为总线了。

为了准确无误传送信息，总线按其信号线性质不同一般可分三组。

一是地址总线（AB）：在它上面传送的是地址信息，CPU 用此信息寻找数据的存放地址。 地址线一般为 CPU 发出的单向总线。

二是数据总线（DB）：此总线负责计算机内部各部件之间、内部与外设之间的数据交换。数据线一般是双向的，既可读，也可写。

三是控制总线（CB）：这组总线传送控制信号，控制计算机各部件之间按所设定的程序有条不紊地工作。其中数据总线和地址总线比较简单，各种型号不同但位数相同的 CPU，其DB和AB基本相同，功能也比较单纯。

软件

操作系统：对计算机硬件直接控制及管理的系统软件，如Windows XP、Windows 2003、Vista、Windows 7、Windows 10、Windows Phone、Linux、Unix、Solaris、AIX、Netware、Mac OS、Android、iOS等。

服务性程序：机器的调试、故障检查和诊断程序等。

数据库系统：如SQL Sever、Oracle、Foxpro、Access、Sybase等等。

语言处理程序：如C、C++、C#、Java、HTML5、Python、Swift、汇编程序、编译程序、解释程序等。

应用软件：有Office、CAD/CAM、即时通讯软件、财务管理软件、游戏软件等。

---

每日练习

1、微型计算机的问世是由于( ) 的出现。

A)中小规模集成电路  B)晶体管电路  C) (超)大规模集成电路 D) 电子管电路

2、中央处理器(CPU)能访问的最大存储器容量取决于( ) 。

A)地址总线    B)数据总线    C) 控制总线    D) 实际内存容量

3、微型计算机中，( ) 的存取速度最快。

A)高速缓存    B)外存储器    C) 寄存器    D) 内存储器

4、在计算机硬件系统中，cache是( )存储器。

A)只读 　B)可编程只读 　C)可擦除可编程只读 　D)高速缓冲

5、若我们说一个微机的CPU是用的PII300，此处的300确切指的是( )。

A)CPU的主时钟频率 　B)CPU产品的系列号

C)每秒执行300百万条指令 　D)此种CPU允许最大内存容量

6、计算机主机是由CPU与（ ）构成的。

A)控制器　　B)输入、输出设备　　C)运算器　　D)内存储器

7、计算机系统总线上传送的信号有（）。

A)地址信号与控制信号　　B)数据信号、控制信号与地址信号

C)控制信号与数据信号　　D)数据信号与地址信号

8、不同类型的存储器组成了多层次结构的存储器体系，按存取速度从快到慢的排列是（）。

A)快存/辅存/主存　　B)外存/主存/辅存

C)快存/主存/辅存　　D)主存/辅存/外存

9、微机内存储器的地址是按（ ）编址的。

A)二进制位  B)字长C)字节  D)微处理器的型号

10、在微机中，通用寄存器的位数是（）。

A)8 位   B)16位  C)计算机字长  D)32位

11、不同的计算机，其指令系统也不同，这主要取决于（）。

A)所用的操作系统  B)系统的总体结构

C)所用的CPU    D)所用的程序设计语言

12、下列说法中，哪个（些）是错误的（ ）。

A)程序是指令的序列，它有三种结构：顺序、分支和循环。

B)数据总线决定了中央处理器CPU所能访问的最大内存空间的大小。

C)中央处理器CPU内部有寄存器组，用来储存数据。

D)不同厂家生产的CPU所能处理的指令集是相同的。

E)数据传输过程中可能会出错，奇偶校验法可以检测出数据中哪一位在传输中出了差错。

13、CPU访问内存的速度比访问下列哪个（些）存储设备要慢（ ）。

A)寄存器 B)硬盘  C)软盘  D)高速缓存 E)光盘

14、下列哪个（些）不是个人计算机的硬件组成部分（ ）。

A)主板 B)虚拟内存 C)电源 D)硬盘 E)总线

15、美籍匈牙利数学家冯·诺依曼对计算机科学发展所做出的贡献是（）。

A)提出理想计算机的数学模型，成为计算机科学的理论基础。

B)是世界上第一个编写计算机程序的人。

C)提出存储程序工作原理，并设计出第一台具有存储程序功能的计算机EDVAC。

D)采用集成电路作为计算机的主要功能部件。

E)指出计算机性能将以每两年翻一番的速度向前发展。

16、下列哪个不是CPU (中央处理单元)（ ）。

A)Intel Itanium   B)DDR SDRAM   C)AMD Athlon64

D)AMD Opteron   E)IBM Power 5

17、下列说法中错误的是（ ）。

A)CPU的基本功能就是执行指令。

B)CPU访问内存的速度快于访问高速缓存的速度。

C)CPU的主频是指CPU在1秒内完成的指令周期数。

D)在一台计算机内部，一个内存地址编码对应唯一的一个内存单元。

E)数据总线的宽度决定了一次传递数据量的大小，是影响计算机性能的因素之一。

18、用静电吸附墨粉后转移到纸张上，是哪种输出设备的工作方式（ ）。

A)针式打印机  B)喷墨打印机  C)激光打印机  D)笔式绘图仪  E)喷墨绘图仪

19、处理器A每秒处理的指令数是处理器B的2倍。某一特定程序P分别编译为处理器A和处理器B的指令，编译结果处理器A的指令数是处理器B的4倍。已知程序P在处理器A上执行需要1个小时，那么在输入相同的情况下，程序P在处理器B上执行需要（ ）小时。

A)4   B)2   C)1   D)1/2       E)1/4

20、以下哪个不是计算机的输出设备（ ）。

A)音箱 B)显示器 C)打印机 D)扫描仪 E)绘图仪

---

历年真题

1、微型计算机中，控制器的基本功能是（  ）。

A)控制机器各个部件协调工作     B)实现算术运算和逻辑运算

C)获取外部信息                    D)存放程序和数据

2、在下列关于图灵奖的说法中，不正确的是（  ）。

A)图灵奖是美国计算机协会于1966年设立的，专门奖励那些对计算机事业作出重要贡献的个人

B)图灵奖有“计算机界诺贝尔奖”之称

C)迄今为止，还没有华裔计算机科学家获此殊荣

D)图灵奖的名称取自计算机科学的先驱、英国科学家阿兰•图灵

3、计算机在工作过程中，若突然停电，（    ）中的信息不会丢失。

A)ROM和RAM      B)CPU       C)ROM      D)RAM

4、在以下各项中，（  ）不是操作系统软件。

A)Solaris   B)Linux   C)Windows Vista   D)Sybase

5、Web2.0是近年来互联网的热门概念之一，其核心思想是互动与分享。下列网站中，（   ）是典型的Web2.0应用。

A)Sina    B)Flickr    C)Yahoo     D)Google

---

计算机系统原理每日练习参考答案：

1C 2A 3C 4D 5A 6D 7B 8C 9C 10C 11C

12BDE 13AD 14B 15C 16B 17B 18C 19D 20D

计算机系统原理历年真题参考答案：

1A 2C 3C 4D 5B