第三節(jié) 微型計算機(jī)硬件系統(tǒng)
【學(xué)習(xí)目的與要求】
要求掌握馮•諾依曼計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本思想，掌握計算機(jī)硬件(包括中央處理器、內(nèi)外存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備)的各組成部分及其工作原理，掌握計算機(jī)中的常用術(shù)語和主要性能指標(biāo)。
1946年，美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮•諾依曼(JohnVon Neumann)提出并論證了計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本思想：
1.二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令
2. 將程序(包括數(shù)據(jù)和指令序列)事先存放在存儲器中，當(dāng)計算機(jī)工作時，能夠自動、高效地從存儲器中取出指令并執(zhí)行指令。(最重要)
指令：指揮計算機(jī)工作的命令
程序：有序的指令集合
工作過程：讀取指令、分析指令、執(zhí)行指令
3.計算機(jī)由五大部件構(gòu)成：
運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備
【例2-13】單選題：根據(jù)馮.諾依曼原理,計算機(jī)硬件的基本組成是( )。
A.輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、運(yùn)算器、控制器、存儲器
B.磁盤、軟盤、內(nèi)存、CPU、顯示器
C.打印機(jī)、觸摸屏、鍵盤、軟盤
D.鼠標(biāo)、打印機(jī)、主機(jī)、顯示器、存儲器
正確答案：A
解析：根據(jù)馮.諾依曼原理，計算機(jī)由五大部件構(gòu)成：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備
一、中央處理器(掌握)
1.中央處理器(CPU)：運(yùn)算器和控制器合稱中央處理器(CPU)
2.組成部分：
控制器：是計算機(jī)的指揮中心，從內(nèi)部存儲器(RAM)中取出指令進(jìn)行分析，控制計算機(jī)各部件完成各項操作。
運(yùn)算器：在控制器控制下完成算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算的部件
3.性能指標(biāo)：
(1)CPU的速度主要由字長和主頻兩個指標(biāo)決定。
(2)主頻：CPU工作的時鐘頻率，即CPU在單位時間內(nèi)的平均操作次數(shù)。主頻越高，計算機(jī)速度越快，單位MHZ。
(3)字長：我們將計算機(jī)一次能處理的二進(jìn)制的位數(shù)稱為字長(Word)。微機(jī)的字長目前以32位、64位為主。
4.CPU是衡量計算機(jī)性能的最重要的指標(biāo)。
【例2-14】單選題：中央處理器是由運(yùn)算器和( )構(gòu)成。
A.控制器 B.存儲器 C.輸入設(shè)備 D.輸出設(shè)備
正確答案：A
解析：中央處理器(CPU)由控制器和運(yùn)算器構(gòu)成。
【例2-15】單選題：微機(jī)硬件系統(tǒng)中最核心的部件是( )。
A.內(nèi)存儲器 B.輸入輸出設(shè)備 C.CPU D.硬盤
正確答案：C
解析：CPU是微機(jī)系統(tǒng)的中央處理器，主要由控制器和運(yùn)算器構(gòu)成，是計算機(jī)系統(tǒng)的核心。
存儲器用來存儲程序和數(shù)據(jù)，基本功能是在控制器的控制下按照指定的地址存入和取出各種信息。
存儲器中最小的存儲單元是字節(jié)(8個二進(jìn)制位的集合)(簡稱B)，存儲器中所有存儲單元的總和稱為這個存儲器的存儲容量。
描述存儲器容量的單位按從小到大的順序排列，分別有B、KB、MB、GB、TB。它們之間的換算關(guān)系如下：
1TB=1024GB=1024×1024MB=1024×1024×1024KB=1024×1024×1024×1024B
1TB=210 GB =210×210 MB=210×210×210 KB= 210×210×210×210 B
1KB=1024B=210B 1MB=1024KB=220B 1GB=1024MB=230 B
按照存儲器在計算機(jī)結(jié)構(gòu)中所處的位置不同，可分為兩大類型：內(nèi)存儲器和外存儲器。
二、內(nèi)存儲器(內(nèi)存、主存)(掌握)
內(nèi)存儲器也稱主存儲器，簡稱內(nèi)存。
1.功能：在計算機(jī)內(nèi)部，用于存放CPU當(dāng)前正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)，包括待加工處理的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果以及最后結(jié)果。
2.按功能分類可分為：
(1)RAM(Random Access Memory，簡稱RAM，隨機(jī)存儲器)：RAM中的信息可隨時讀出和寫入，用于存儲用戶信息、可讀可寫、關(guān)機(jī)(斷電)后，信息消失。
(2)ROM(Read Only Memory，簡稱ROM，只讀存儲器)：ROM中的內(nèi)容只讀不寫，用于儲存系統(tǒng)信息、關(guān)機(jī)(斷電)后，信息不消失。用于存放重要的、固定的并且反復(fù)使用的程序和數(shù)據(jù)。
(3)Cache(高速緩存)：Cache是位于CPU和內(nèi)存之間的規(guī)模較小但速度很快的一種存儲器，目的是解決CPU和RAM之間速度不匹配的矛盾。增加Cache不會改變內(nèi)存的容量，只是提高CPU的讀寫速度。
3.內(nèi)存容量：指內(nèi)部存儲器可容納的二進(jìn)制信息量。目前微機(jī)內(nèi)存(RAM)容量一般為64M，128M，256M，512M，1G.
4.內(nèi)存容量和存取時間是決定內(nèi)存優(yōu)劣的兩個重要指標(biāo)。
5.CPU和內(nèi)存即通常所稱的主機(jī)。
【例2-16】單選題：RAM的特點(diǎn)是( )。
A.可讀可寫 B.只讀不寫 C. 只寫不讀 D.不讀不寫
正確答案：A
解析：RAM(隨機(jī)存儲器)中的信息可隨時讀出和寫入，用于存儲用戶信息、可讀可寫;ROM(只讀存儲器)中的內(nèi)容只讀不寫，用于儲存系統(tǒng)信息。
【例2-17】單選題：微型計算機(jī)中，ROM的中文名字是( )。
A.隨機(jī)存儲器 B. 只讀存儲器 C. 高速緩沖存儲器 D.可編程只讀存儲器
正確答案：B
解析：RAM的中文名為隨機(jī)存儲器，ROM的中文名為只讀存儲器，Cache的中文名為高速緩沖存儲器。
【2-18】單選題：某一臺微型計算機(jī)的內(nèi)存容量為128M，指的是( )
A.128M位 B.128M字節(jié) C.128M字 D.128000K字
正確答案：B
解析：計算機(jī)數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)的最小單位就是二進(jìn)制的一位數(shù)，簡稱位，英文名稱是bit。而計算機(jī)存儲器中最小的存儲單元是字節(jié)(簡稱B)。因此，某一臺微型計算機(jī)的內(nèi)存容量為128M，指的是128M字節(jié)。
【學(xué)習(xí)目的與要求】
要求掌握馮•諾依曼計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本思想，掌握計算機(jī)硬件(包括中央處理器、內(nèi)外存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備)的各組成部分及其工作原理，掌握計算機(jī)中的常用術(shù)語和主要性能指標(biāo)。
1946年，美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮•諾依曼(JohnVon Neumann)提出并論證了計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本思想：
1.二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令
2. 將程序(包括數(shù)據(jù)和指令序列)事先存放在存儲器中，當(dāng)計算機(jī)工作時，能夠自動、高效地從存儲器中取出指令并執(zhí)行指令。(最重要)
指令：指揮計算機(jī)工作的命令
程序：有序的指令集合
工作過程：讀取指令、分析指令、執(zhí)行指令
3.計算機(jī)由五大部件構(gòu)成：
運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備
【例2-13】單選題：根據(jù)馮.諾依曼原理,計算機(jī)硬件的基本組成是( )。
A.輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、運(yùn)算器、控制器、存儲器
B.磁盤、軟盤、內(nèi)存、CPU、顯示器
C.打印機(jī)、觸摸屏、鍵盤、軟盤
D.鼠標(biāo)、打印機(jī)、主機(jī)、顯示器、存儲器
正確答案：A
解析：根據(jù)馮.諾依曼原理，計算機(jī)由五大部件構(gòu)成：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備
一、中央處理器(掌握)
1.中央處理器(CPU)：運(yùn)算器和控制器合稱中央處理器(CPU)
2.組成部分：
控制器：是計算機(jī)的指揮中心，從內(nèi)部存儲器(RAM)中取出指令進(jìn)行分析，控制計算機(jī)各部件完成各項操作。
運(yùn)算器：在控制器控制下完成算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算的部件
3.性能指標(biāo)：
(1)CPU的速度主要由字長和主頻兩個指標(biāo)決定。
(2)主頻：CPU工作的時鐘頻率，即CPU在單位時間內(nèi)的平均操作次數(shù)。主頻越高，計算機(jī)速度越快，單位MHZ。
(3)字長：我們將計算機(jī)一次能處理的二進(jìn)制的位數(shù)稱為字長(Word)。微機(jī)的字長目前以32位、64位為主。
4.CPU是衡量計算機(jī)性能的最重要的指標(biāo)。
【例2-14】單選題：中央處理器是由運(yùn)算器和( )構(gòu)成。
A.控制器 B.存儲器 C.輸入設(shè)備 D.輸出設(shè)備
正確答案：A
解析：中央處理器(CPU)由控制器和運(yùn)算器構(gòu)成。
【例2-15】單選題：微機(jī)硬件系統(tǒng)中最核心的部件是( )。
A.內(nèi)存儲器 B.輸入輸出設(shè)備 C.CPU D.硬盤
正確答案：C
解析：CPU是微機(jī)系統(tǒng)的中央處理器，主要由控制器和運(yùn)算器構(gòu)成，是計算機(jī)系統(tǒng)的核心。
存儲器用來存儲程序和數(shù)據(jù)，基本功能是在控制器的控制下按照指定的地址存入和取出各種信息。
存儲器中最小的存儲單元是字節(jié)(8個二進(jìn)制位的集合)(簡稱B)，存儲器中所有存儲單元的總和稱為這個存儲器的存儲容量。
描述存儲器容量的單位按從小到大的順序排列，分別有B、KB、MB、GB、TB。它們之間的換算關(guān)系如下：
1TB=1024GB=1024×1024MB=1024×1024×1024KB=1024×1024×1024×1024B
1TB=210 GB =210×210 MB=210×210×210 KB= 210×210×210×210 B
1KB=1024B=210B 1MB=1024KB=220B 1GB=1024MB=230 B
按照存儲器在計算機(jī)結(jié)構(gòu)中所處的位置不同，可分為兩大類型：內(nèi)存儲器和外存儲器。
二、內(nèi)存儲器(內(nèi)存、主存)(掌握)
內(nèi)存儲器也稱主存儲器，簡稱內(nèi)存。
1.功能：在計算機(jī)內(nèi)部，用于存放CPU當(dāng)前正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)，包括待加工處理的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果以及最后結(jié)果。
2.按功能分類可分為：
(1)RAM(Random Access Memory，簡稱RAM，隨機(jī)存儲器)：RAM中的信息可隨時讀出和寫入，用于存儲用戶信息、可讀可寫、關(guān)機(jī)(斷電)后，信息消失。
(2)ROM(Read Only Memory，簡稱ROM，只讀存儲器)：ROM中的內(nèi)容只讀不寫，用于儲存系統(tǒng)信息、關(guān)機(jī)(斷電)后，信息不消失。用于存放重要的、固定的并且反復(fù)使用的程序和數(shù)據(jù)。
(3)Cache(高速緩存)：Cache是位于CPU和內(nèi)存之間的規(guī)模較小但速度很快的一種存儲器，目的是解決CPU和RAM之間速度不匹配的矛盾。增加Cache不會改變內(nèi)存的容量，只是提高CPU的讀寫速度。
3.內(nèi)存容量：指內(nèi)部存儲器可容納的二進(jìn)制信息量。目前微機(jī)內(nèi)存(RAM)容量一般為64M，128M，256M，512M，1G.
4.內(nèi)存容量和存取時間是決定內(nèi)存優(yōu)劣的兩個重要指標(biāo)。
5.CPU和內(nèi)存即通常所稱的主機(jī)。
【例2-16】單選題：RAM的特點(diǎn)是( )。
A.可讀可寫 B.只讀不寫 C. 只寫不讀 D.不讀不寫
正確答案：A
解析：RAM(隨機(jī)存儲器)中的信息可隨時讀出和寫入，用于存儲用戶信息、可讀可寫;ROM(只讀存儲器)中的內(nèi)容只讀不寫，用于儲存系統(tǒng)信息。
【例2-17】單選題：微型計算機(jī)中，ROM的中文名字是( )。
A.隨機(jī)存儲器 B. 只讀存儲器 C. 高速緩沖存儲器 D.可編程只讀存儲器
正確答案：B
解析：RAM的中文名為隨機(jī)存儲器，ROM的中文名為只讀存儲器，Cache的中文名為高速緩沖存儲器。
【2-18】單選題：某一臺微型計算機(jī)的內(nèi)存容量為128M，指的是( )
A.128M位 B.128M字節(jié) C.128M字 D.128000K字
正確答案：B
解析：計算機(jī)數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)的最小單位就是二進(jìn)制的一位數(shù)，簡稱位，英文名稱是bit。而計算機(jī)存儲器中最小的存儲單元是字節(jié)(簡稱B)。因此，某一臺微型計算機(jī)的內(nèi)存容量為128M，指的是128M字節(jié)。