2013冲剌班计算机复习要点（第二讲）

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1、2013 南师兴国专转本冲刺班计算机内部材料 教务电话：13851908872 版权所有 翻印必究第 1 页 共 19 页2013 冲剌班计算机复习要点（第二讲）计算机硬件一、发展历史1、按什么器件将计算机划代？计算机主机所使用的主要元器件。最主要是 CPU 使用的主要 元器件。注意：不是内存或外存等。2、划分成几代？共 4 代3、目前处于第几代？第 4 代4、每一代主要元器件是什么？第一代：CPU 是用电子管 。内存是磁鼓（不是电子管 ） 。用什么语言编程？用机器语言和汇编语言编程序。 计算机应用领域？主要是科学计算（即：加、减、乘、除、开平方等）什么是机器语言？就是 CPU 的指令系统。是

2、二进制数。是硬件唯一的可直接执行的语言。不可移植。 （这是因为不同机器的 CPU 的指令系统不同，因而机器语言不同。 ）什么是汇编语言？就是符号语言。几乎直接对应二进制的机器指令。不能直接执行。 （要先通过汇编程序(一种系统软件 )，将汇编语言程序 整个汇编成机器语言程序，然后才能执行。 ）也是不可移植的。 （这是因为它几乎直接对应二进制的机器指令，而不同 CPU，其指令系统通常不同。因此不可移植。 ）注：问：机器语言写的程序都是系统软件。错误。机器语言可以写任何软件（不一定非是系统软件） 。 第二代：CPU 是用晶体管 。内存是磁芯（不是晶体管 ） 。用什么语言编程？用高级语言编程序(如：F

3、ORTRAN 、BASIC 等) 。 计算机应用领域？主要是数据处理（或信息处理）什么是高级语言？就是面向人的语言（机器语言与汇编语言是面向机器的语言） 。高级语言写的程序是可移植的（这是因为它远离机器，不面向机器，因而抽象级别高） ，但不可直接执行。如何执行高级语言的程序？方法 1：先通过编译程序（一种系统软件）变成等价的机器语言程序，然后再运行该机器语言程序。方法 2：取出高级语言程序中的一条语句，立即按语句的含义进行解释执行。然后再取下一条语句，解释执行。反复这样做。比较：方法 1 称为：编译方式。方法 2 称为解释方式。编译方式特点：程序运行性能高，用于写复杂性的程序。会生成等价的机器

4、语言程序，但人机交到性差。解释方式特点：程序的人机交互性好，不生成等价的机器语言程序。程序运行性能不高。适用于不复杂或性能要求不高的场合。高级语言与机器语言（或汇编语言）比较：高级语言开发的效率高，机器语言开发的效率差。但机器语言执行性能高，高级语言执行性能差些。高级语言不能直接执行，而机器语言可直接执行。第三代：CPU 是用 SSI 或 MSI。内存也是 SSI 或 MSI。用什么语言编程？用高级语言编程序(如：FORTRAN 、BASIC 等) 。 计算机应用领域？主要是数据处理（或信息处理）2013 南师兴国专转本冲刺班计算机内部材料 教务电话：13851908872 版权所有 翻印必究

5、第 2 页 共 19 页但此时软件上：先出现了操作系统，后出现了 DBMS（数据库管理系统） 。它们都是系统软件。第四代：CPU 是用 LSI 或 VLSI。内存也是 LSI 或 VLSI。用什么语言编程？用高级语言编程序(如：FORTRAN 、BASIC 等) 。 计算机应用领域？主要是数据处理（或信息处理）但此时软件上：出现了软件工程、各种软件开发工具等。用于大规范的软件开发。5、计算机应用模式：集中计算模式：50-70 年代，以 大型机为中心，连接 50-60 台终端。分散计算模式：80 年代，个人计算机迅速发展，计算能力分散到大量的个人计算机上。网络计算模式：90 年代及目前， 由于计

6、算机网络的迅猛发展，计算能力不仅由自己的计算机承担，更主要是从网络上获取所需要的信息处理能力。即从网络上获取硬件、软件和数据资源。6、发展趋势：智能化。以知识处理为核心。(注：旧的说法是：巨型化 指：功能越来越强、运算速度越来越高，不是指体积越来越大；微型化 体积越来越小 、网络化、多媒体化、智能化)测试:p9二、计算机组成1、计算机系统是由硬件系统与软件系统两部分组成。2、计算机硬件系统，逻辑上是由 CPU、内存储器、外存储器、输入设备、输出设备通过总线连接而成。 （或者说由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备） 。2013 南师兴国专转本冲刺班计算机内部材料 教务电话：

7、13851908872 版权所有 翻印必究第 3 页 共 19 页那个逻辑图要记忆住。 （图容易记忆）从图中，读出如下信息（理解后容易记住）有：每一条要点表达的含义都很重要，用于灵活解题。S1） CPU、内存 之间是通过 CPU 总线（又称为：前端总线 、CPU- 存储器总线）连接。速度快、带宽高。用于连接高速设备。显卡也是连接在该总线上。2） I/O 总线（又称： 系统总线 ）是各种 I/O 设备、外存储器设备、网卡、声卡、键盘、MOUSE 等连接的场所的。3） 所有的设备都通过各自的控制器连接到总线上。4） CPU 与所有的输入设备、输出设备同时并行工作。5） 所有的设备之间也是同时并行工

8、作。6） 主机：CPU、内存、总线、各个设备的控制器的总称。7） 外部（围）设备：输入设备、输出设备和外存储器。简称：外设。8） 计算机硬件是由：主机和外部（围）设备组成。9） 外围设备是通过接口连接到主机上的。10） I/O 操作、I/O 设备、I/O 接口、I/O 控制器、I/O 总线之间的关系：11） 每一类设备都有自己独特的控制器。不再种类的设备通常有不同的 I/O 控制器。12） I/O 操作 的启动是由 CPU 发出 I/O 指令，由 I/O 控制器启动的。以后整个 I/O 操作是由 I/O 控制器全程控制 的。注意： 不是由 CPU 控制的。I/O 操作结束，也是由 I/O 控制

9、器向 CPU 报告一下。此时 CPU 同时并行处理它自己的其它任务。13） 输入设备：将外界的各种形式的数据，经过输入设备，通过 I/O 接口，经过 I/O 控制器，经过 I/O 总线，最终到达 内存中某处 此时一定是二进制 。例：问：输入设备是将外界数据输入到硬盘中。答：错误。14）常用输入设备有哪些？：键盘、MOUSE、扫描仪、麦克风等。15）输出设备：将内存某处的二进制数据经过 I/O 总线、经过 I/O 控制器、通过 I/O 接口，2013 南师兴国专转本冲刺班计算机内部材料 教务电话：13851908872 版权所有 翻印必究第 4 页 共 19 页最终通过输出设备变成各种各样形式的

10、数据。16）常用输出设备有哪些？：显示器、打印机、绘图仪、音箱等。17）I/O 设备：指的是输入设备与输出设备的总称。计算机系统是通过 I/O 设备与外界（用户、环境、其它设备）互相联系与沟通。18）处理器：对输入的信息（数据）进行各种处理的部件。微处理器：用 VLSI 制作的处理器。 大小为几个平方厘米。体积很小，故称微处理器。19）一台计算机有多少个处理器？一台计算机有许多个处理器。每一个处理器都有自己的任务。如：显卡中的处理器（绘图处理器）是用于绘图。网卡中的处理器是用于通信。等等。20）CPU ：一种处理器。用于运行系统软件与应用软件的 处理器。21）CPU 与处理器的关系 ?处理器不

11、一定是 CPU，而 CPU 一定是处理器。 注意：不一定都是微处理器。有些面积比较大 。22）CPU 的必须性 ？一台计算机 必须至少有一个 CPU。因此是计算机的核心部件。23）并行处理（并行计算）：用许多个 CPU（可能成千上万 个）同时进行计算，以实现超高速计算的技术。注意：是 CPU 不是处理器。24）什么是多处理器系统？具有多个 CPU 以实现超高速计算（并行处理或并行计算）的计算机系统。例：问：多处理器系统是指具有多个处理器的计算机系统。答：错误。因为：一台计算机系统具有许多个处理器但可能只有一个 CPU。25）存储器：存储程序和数据。分：内存（或主存）与外存。26）内存与外存比较

12、：内存速度快、容量小、价格高。外存速度慢、容量大、价格低。27）内存与 CPU 关系？CPU 通过 CPU 总线（或 CPU存储器总线）与内存直接相连。故：CPU 才能 直接访问内存 中的程序和数据。28） （a）任何程序只有在内存中才能得到执行。(b)任何程序，运行之前，先调用内存，然后再运行 （C）程序运行结束 ，从内存中撤除，释放出内存空间以被运行其它程序。 （D）运行时所有需要的数据及临时数据都在内存中。29）外存与 CPU 关系？外存是通过它的控制器直接连接在 I/O 总线上的。CPU 不能直接访问。只能间接访问（即：先将外存中数据通过 I/O 总线传输到内存-读盘） ，然后 CPU

13、 再直接访问内存。30）外存的作用？用于长时间或永久地存储数据。因而自然地，停电后数据不会丢失。31）总线：在 CPU、存储器、I/O 设备之间传输数据并协调工作。精确讲：计算机部件之间传输信息的一组公用信号线及其相关的控制线路。控制线路很重要，是总线控制器，控制总线上信号的传输。分为：a)CPU 总线（或：前端总线或 CPU存储器总线）-直接连接 CPU 与内存 b)I/O总线：各种 I/O 设备或外存通过各自控制器连接在上面。注：显卡是连接在 CPU 总线上的（因为要：高速数据传输）32）计算机分类：按内部逻辑结构分：16 位机、32 位机。按性能、用途、价格分:巨型计算机 （成千上万个

14、CPU 组成、大规模并行处理） 、大型计算机（几十个或上百个 CPU。企业或政府数据集中存储、管理、处理） 、小型计算机（部门级使用） 、个人计算机（台式机、笔记本电脑）在 C/S 模式中：前三类计算机通常做 Server,个人计算机一般做 Client。33）单片计算机（嵌入式计算机）：运算器、控制器、存储器、I/O 控制与接口电路都集成在一片 VLSI 上。34）哪些设备含有单片计算机？数码相机、MP3 播放器、电视机机顶盒、汽车、手机等等几2013 南师兴国专转本冲刺班计算机内部材料 教务电话：13851908872 版权所有 翻印必究第 5 页 共 19 页乎所有的电子产品中。35）单

15、片计算机特点是什么？软件固化在芯片上（功能用途相对固定） 、实时信息处理、功耗很小、适应恶劣工作环境。36) 微处理器的发展：Intel: Intel-Pentium-Pentium Pro-Pentium II-Pentium III -Pentium 4-Core 2 DuoAMD: Athlon 、Sempron、Phenom 且 与 Intel CPU 兼容 . 时钟频率越来越高、处理速度越来越快、结构上：超标量、超流水线。目前市场 最大的微处理器是英国的 ARM 公司的 ARM 微处理器。手机与平板。测试：P9P10三、CPU 结构1)冯诺依曼：提出“存储程序控制 ”原理。2）CPU

16、 执行程序过程：程序与数据装入内存- CPU 从内存中取出一条指令- 分析执行指令-再取出下一条指令- 反复如此。3）CPU 结构： 记住 CPU 的结构图。图中：四个组成部分：运算器、控制器、寄存器组、CACHE。4）运算器：算术运算（加、减、乘、除）与逻辑运算（与、或、非） 。由许多个ALU（算术、逻辑部件）组成（这样可以提高运算性能） ，ALU 有多种，如有整数 ALU、实数 ALU、特殊运算的 ALU 等。5）控制器: 指令计数器（放当前正在执行的指令的地址，每执行完一条指令，该计数器的值加上 1） 、指令寄存器（临时存放当前从内存中取来的指令，即将要进行译码与执行） 、指令译码电路（对指令进行译码看看是加法操作还是减法操作等等 ，发出各种控制信号）6)寄存器组：速度最快。 临时存放运算数