计算机基础知识（10年基础培训） - 图文(3)

是求补码 的逆运算，先将其减 ，得 0010，再除了符号 位外各位取 反得 ， 后将数值 位转换成十 进制，得－13。

计算机中整 数有多种，同一个二进 制代码表示 不同类型的 整数时，其含义（数值） 能不同，一个代码它 到底代表哪 种整数（或其它东西 ），是由指令决 定的。

(3)变号 将一个整数 变成绝对值 相同但符号 相反的另一 个整数，此为变号 ? 。例如，补码表示的 8位整数 01，经过变号 后的结果 为 1011。计算方法是 先将 减1，再除 高位 外各位取反 得到原码 11， 后将符号 位1变为 。

1.下面关于比 特的叙述中 ，错误的是 。(2007年 秋基础第 题) A.比特是组成 数字信息的 小单位 B.比特只有“ ”和“ ”两个符号 C.比特既 以 表示数值和 文字， 以表示 图像和声音 D.比特“ ”总是大于比 特“ ” 2.与十六进制 数AB等值 的八进制数 是 _ 。(2009年 秋基础第3 题)

A. 253 10 101 011 B.254 C.171 D.172 3.二进制数 000和 10进行逻 辑“与”运算，结果再与 10进行逻 辑“或”运算， 终结果的 16进制形 式为 ___ 。(2008年 秋基础第 题)

A.A2 B.DE C.AE D.95

4.二进制数(1010)2与十六进制数(B2)16相加，结果为 。 (2007年 春基础第3 题) A.(273)8 B.(274)8 C.(314)8 D.(313)8

5. 大的 位无符号二 进制整数转 换成八进制 数是 __ 。 (2009年 春基础第 题) 1 111 111 111

A.1023 B.1777 C.1000 D.1024 6.在下列有关 数字技术的 一些叙述中 ，错误的是 __ 。 (2010年 春基础第3 题) A.数字技术是 采用有限个 状态（例如“ ”和“ ”）来表示、处理、存储和传输 信息的 B.在逻辑代数 中，1与1进行 逻辑加(∨)和逻辑乘(∧)的结果相同 C.任何一个十 进制数，均 以精确 地转换成等 值的二进制 数 D.在PC机中 ，通常用原码 表示正整数 、用补码表示 负整数 7.在计算机中 ，数值为负的 整数一般不 采用“原码”表示，而是采用“补码”方式表示。若某带符号 整数的8位 补码表示为 1000 0001，则该整数为 。(2006年 春基础第4 题)

A.129 B.-1 1000 0000

1111 1111 C.-127 D.127

计算机硬件

计算机硬件 是计算机基 础知识考得 多的部分 ， 重 的部 分是PC机 的主机，其中的主板 、芯片组、BIOS，存储器，接口是每年 必考的。

CPU的结 构及指令系 统、各种外存储 器 经常考 到。

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2.2.1 计算机的组 成与分类

1．计算机的发 展(*)

1946年 在美国诞生 了第一台数 字电子计算 机， 计算机。计算机按使 用的元器件 进行划分，分为四代：

第一代：电子管计算 机。 第二代：晶体管计算 机。 第三代：中小规模集 成电路（SSI，MSI）计算机。 第四代：大规模(LSI)和超大规模 集成电路（VLSI）计算机。 新一代计算 机着眼于计 算机的智能 化。 目前所使用 的计算机都 属于第四代 计算机。

2．计算机的组 成 (***)

完整的计算 机系统是由 硬件和软件 组成的。 (1)计算机硬件 计算机硬件 是计算机系 统中所有实 际物理装置 的总称。 计算机硬件 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五 大部件组成 。其中运算器 和控制器合 称为中央处 理器，用CPU表 示。CPU和内 存储器构成 了计算机的 主机，外存储器、输入输出设 备构成了计 算机的外围 设备，简称外设。

① CPU CPU是计 算机必不 少的核心组 成部件，用于执行系 统软件和应 用软件。多数个人计 算机只有 个CPU，但 有一些 计算机 含 有2个、4个、8个甚至成 百上千个 PU。

② 存储器 存储器用于 储存以二进 位形式表示 的程序和数 据。 内存储器：简称内存或 主存，存取速度快 ，成本高，存储容量小 ，断电后信息 消失，存放已经运 行的程序和 需 立即处 理的数据，CPU所处 理的指令及 数据 直接 从内存中取 出。

外存储器：简称外存或 辅存，存取速度慢 ，成本低，存储容量大 ，断电后信息 仍保持，长期存放计 算机中几乎 所有的信息 ，程序及相关 数据必须先 送入内存后 才能被 U使用。 ③ 输入设备和 输出设备

输入设备：用来向计算 机输入信息 ，如，键盘、鼠标器、扫描仪等。不论信息的 原始形态如 何，输入到计算 机中的信息 都使用二进 位来表示。

输出设备：用来从计算 机输出信息 ，如，显示器、打印机、扬声器等。多数输出设 备把计算机 中的二进位 信息转换成 人 感知的 形式(文字、符号、图形、声音等)。

2)计算机软件 计算机软件 是指在计算 机中运行的 各种程序及 其处理的数 据和相关的 文档。 计算机软件 分系统软件 和应用软件 两类，其中系统软 件 含 系统、数据库管理 系统、程序语言处 理系统及实 用程序等。详见下节。

3．计算机的分 类 (*)

按内部逻辑 结构分类：8位/16位/32位/64位，单CPU/多CPU。

按性能和价 格分类：巨型计算机 、大型计算机 、小型计算机 、个人计算机 。个人计算机 笔记本 PC、台式PC、工 站、超级便携机 UMPC。

按计算机服 务的对象和 用划分：个人计算机 、服务器、嵌入式计算 机。

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4．微处理器和 嵌入式计算 机 (**) (1) 处理器

处理器是 使用单片大 规模集成电 路制成的、具有运算和 控制功能的 电子部件。 处理器是 计算机的核 心组成部分 ，用于执行系 统软件和应 用软件的 处理器称为 CPU。除了 外，还有许多专 用的 处理 器产品，如绘图处理 器、通信处理器 等。

主流 芯片有三大 系列： on系列、 um系列、Core系 列。 大多数 机只存一块 CPU芯片 ，即使是“双核”CPU 是 一块芯片。 (2)嵌入式计算 机

把运算器、控制器、存储器、输入/输出控制、接口电路全 都集成在一 块芯片上， 样的超大 规模集成电 路称为“单片计算机 ”或“嵌入式计算 机”。 嵌入式计算 机内嵌在其 他设备中 为信息处理 的核心装置 ，例如数码相 机、MP3播放 器、手机、汽车、机顶盒等。

其特点是功 能固定、专用，软件固化在 芯片上。

2.2.2 CPU的结 构与原理

1．CPU的结 构 (****)

(1)CPU的组 成

CPU除了 运算器和控 制器外，一般还 含 若干个寄存 器，称为寄存器 组。 运算器：用来对数据 进行算术运 算和逻辑运 算。运算器由 个处理整数 的算术逻辑 运算部件（ALU）和1个处理 实数的浮点 运算器组成 ， 以同时进 行整数和实 数运算。

控制器：用来取指令 、解释指令的 含义、产生控制其 他部件的 控制信号 、记录内部状 态。

寄存器组：一般 含几 十个寄存器 ，用来临时存 放参加运算 的数据和得 到的中间结 果。 (2)CPU的任 务及工 原 理 CPU的任 务是取指令 并完成指令 所规定的 。我们现在所 用的计算机 都是按照数 学家冯·诺依曼提出 的“存储程序控 制”的原理进行 工 的，称为“冯·诺依曼”计算机，具体如下：

① 计算机的工 由程序控 制，程序是一个 指令序列，指令是能被 计算机理解 和执行的

命令。

② 程序(指令)和数据均以 二进制编码 表示，均预先存放 在存储器中 。 ③ 程序运行时 ，CPU从存 储器中一条 一条取出指 令和相应数 据，按指令 码的规定，

对数据进行 运算处理，直到程序执 行完毕为止 。

2．指令和指令 系统 (****)

(1)指令、指令组成、指令系统 指令就是命 令，它用来规定 CPU执行 什么 。指令是构成 程序的基本 单位，采用二进位 表示，大多数情况 下，

指令由 码和 数 两个部分组 成： 码：指出 应执行何种 ，例如，加、减、乘、除、取数、存数等。 数地址 ：指出该指令 所 (处理)的数据或者 数据所在位 置。 CPU所能 执行的全部 指令的集合 ，称为该 U的指令系 统。 um系列处 理器在其发 展过程中，其指令系统 越来越丰富 。

(2)指令在计算 机中的执行 过程

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取指令：CPU的控 制器从存储 器读取一条 指令并放入 指令寄存器 。 指令译码：指令寄存器 中的指令经 译码，决定该指令 应进行何种 、 数在哪 里。 执行指令：取 数进 行运算。 修改指令计 数器：决定下一条 指令的地址 。 (3)CPU的兼 容性 同一公司同 一系列的 PU具有向 下（前）兼容性。 不同公司生 产不同的 PU产品各 有自己的指 令系统，它们 能兼 容 能不兼 容，如 l公司和A MD公司产 品互相兼容 ，而与其他公 司如 B 公司、SUN公司 等是不兼容 的。

3．CPU的性 能指标(***)

(1)衡量 性能的方法

计算机的性 能主 表现 在程序执行 速度的快慢 ，它由许多因 素决定，例如 、内存、硬盘、显卡等，但通常 U是主 因 素。

CPU性能 高低的主 指标是 U的速度，有2种衡量 方法：计算每秒钟 执行的指 令数目（单位：MIPS、 O S）及使用常用 软件的执行 速度。

(2)CPU的性 能指标 CPU的字 长（位数）：指CPU整 数寄存器和 定点运算器 的宽度，目前PC机 使用的 U大多数是 32位或 4位处理器 。

主频（CPU时钟 频率）：CPU中电 子线路的工 频率，主频越高，速度越快。 CPU总线 的速度：前端总线的 工 频率和 数据线宽决 定CPU与 内存间传输 数据的速度 。 高速缓存（ ）的容量与结 构：使用 he的目的 是减少 U访问内存 的次数，解决 与内存之间 速度不匹配 的问题。 容量越大、级数越多，其效用就越 明显。

CPU的指 令系统：指令的类型 和数目、指令的功能 都 影响程 序的执行速 度。 CPU的逻 辑结构：CPU 含 的运算器数 目、是否有数字 信号处理能 力、有无指令预 测和数据预 测功能、流水线结构 和级数等都 对指令执行 的速度有影 响。

1.在下列有关 PC机 U的叙述中 ，错误的是 。(2009年 秋基础第4 题) A.CPU中 含几十个甚 至上百个寄 存器，用来临时存 放数据、指令和控制 信息 B.所有PC机 的CPU都 具有相同的 指令系统，因而PC机 使用相同 的软件 C.一台计算机 至少 含 个CPU， 以 含 2个、4个、8个甚至更 多个 公司是国际 上研制和生 产CPU的 主 公司，我国 能生 产CPU 2.下列有关 PU的叙述 中错误的是 。(2007年 春基础第 题) A. CPU的主 组成部分 有运算器、控制器和寄 存器组 B. CPU的主 功能是执 行指令，不同类型 PU的指令 系统通常有 所不同 C. 为了加快运 算速度，CPU中 含多个算 术逻辑部件 （ALU）

D. 目前PC机 所有的 U芯片均为 公司的产品 3.CPU的运 算速度与许 多因素有关 ，下面哪些是 提高 速度的有效 措施 __ ? (2008年 春基础第3 题) ①增加 中寄存器的 数目 ②提高 的主频 ③增加 中高速缓存 )的容量 ④优化B O S的设计

A.①、③和④ B.①、②和③ C.①和④ D.②、③和④ 4. 在下列4个 处理器产 品中，采用双核结 构的是 ___ 。 (2010年 春基础第 题) A.Core 2 Duo B RO um 4

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PC机的主 机

1．主板、芯片组与 IOS (*****)

(1)台式PC机 的物理组成

台式PC机 由机箱、显示器、键盘鼠标等 组成。机箱内有主 板、硬盘、光驱、电源、风扇等。主板上安装 了CPU、内存、总线、I/O控制器等 部件。

(2)主板 主板用来安 装所有的电 子器件、电路与连接 件。主板上有 PU插座、芯片组、内存插座、总线插槽、BIOS ROM芯片 、CMOS芯 片、电池、I/O控制器、I/O端口、扩充卡等。

为了便于不 同PC机主 板的互换，主板的物理 尺寸已经标 准化。现在使用的 主 是AT X和BT 规格的主板 。

(3)芯片组的 用 芯片组是 C机各组成 部分相互连 接和通信的 枢纽，一般由2块 VLSI芯 片组成： 北桥芯片（存储控制中 心）：连接 、存储器、显卡、南桥芯片的 枢纽。 南桥芯片（I/O控制中心 ）：为了对多种 I/O设备进行 控制，提供了各种 I/O接口。 芯片组与 PU芯片同 步发展，有什么样功 能和速度的 CPU，就有什么样 的芯片组与 之配套。主板上所有 的存储器控 制，I/O控制功能 几乎都集成 在芯片组内 。芯片组决定 了主板上所 能安装的内 存 大容量 、速度及 使 用的内存条 类型。

由于集成电 路集成度越 来越高，为降低系统 成本，芯片组中集 成了越来越 多的功能， 网卡、显卡、声卡等功能 。

(4) BIOS BIOS的 中文名为“基本输入/输出系统”，它是存放在 主板上只读 存储器（ROM）芯片中的一 组机器语言 程序。BIOS 芯片中 含 4个部分的 程序： 加电自检程 序程序（POST）：用于检测计 算机硬件故 障。

系统自举程 序（Boot）：启动计算机 ，加载并进入 系统运 行状态。 CMOS设 置程序：设置系统参 数， 日期、时间、口令、配置参数等 。 常用外部设 备的驱动程 序（ r）：实现对键盘 、显示器、外存驱动器 等常用外部 设备输入输 出 的控 制。

(5) CMOS CMOS的 中文名为“互补金属氧 化物半导体 存储器”，它是一种易 失性存储器 ，断电后由电 池供电。

CMOS芯 片用来存放 计算机硬件 的参数（称为“配置信息”）， 日期和 时间、口令、软盘/硬盘/光盘驱动器 的数目、类型及参数 、显卡类型、 使用状况、启动机器时 访问外存的 顺序等，供 程序使用。

BIOS和 CMOS存 储器安装在 主板上，普通用户一 般不能自己 更换。 (6)PC机的启 动工 过程 接通电源时 CPU自动 执行B O S中的 O ST程序，按照 O S中预先设 定的启动顺 序，搜寻外存储 器，CPU自动 执行自举程 序，从外存读出 引导程序，然后由引导 程序读出 系统并装 入内存， 后，将控制权交 给 系统 ，整个计算机 由 系统 所控制。

2．内存储器 (***)

(1)计算机中存 储器的层次 结构

为了获得好 的性能/价格比，计算机中各 种存储器组 成一个层状 的塔式结构 ，取长补短，协调工 。在各级存储 器中，速度越快，成本较高，容量越小。速度从高到 低依次为：寄存

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