十六进制与二进制转化:将每一个十六进制数字改写成等值的4位二进制数

(6)计算机中的数值分为整数与实数,整数可以精确的转换为不同的进制,而实数不一定都能精确转换,有时只能取近似值。 （7）计算机中定点数的表示：无符号数、原码、补码、反码 N位二进制整数 无符号：0~2-1 原码：-2+1 ~2-1

补码：-2~2-1 补码总比原码多表示一个（原码中的-0在补码中表示-2） 正数：原码=反码=补码 负数：原码、反码、补码不同

（8）浮点数：使用阶码和尾数表示，其中阶码决定了数值的大小，尾数决定了数值的精度。

第二章:计算机组成原理

2.1：计算机逻辑组成 （1）计算机逻辑组成：

A．输入设备：鼠标、键盘、扫描仪、麦克风 不管信息原始状态如何，在计算机中均以二进制方式进行表示。 B．输出设备：显示器、打印机，绘图仪 将计算机内的二进制数据表示成人可以感知的形式。 C．中央处理器 ：

区分处理器和中央处理器的概念，中央处理器——能同时执行系统软件和应用软件 并行技术：至少两个CPU同时运行,并行处理的目的是为了提高计算机的运行速度★ D．存储器：内存和外存的区别★ 内存储器 (简称内存或主存) 存取速度 存储容量 性质 用途 很快 较小(因单位成本较高) 断电后信息消失 存放已经启动运行的程序和需要立即处理的数据 外存储器 (简称外存或辅存) 较慢 很大(因单位成本较低) 断电后信息保持 长期存放计算机系统中几乎所有的信息 n-1

n-1

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n

与CPU关系 CPU所处理的指令及数据直接从内存中取出 程序及相关数据必须先送入内存后才能被CPU使用 E．总线：系统中各个部件共享的传输线及控制电路。 分类 按传输信号形式不同：数据线、地址线、控制线

按连接部件不同：系统总线、前端（CPU）总线、I/0总线

总线带宽：总线的工作频率*总线宽度/8*每个周期传输的次数（MB/S）（总线带宽是衡量总线性能的决定性指标）

补充：

主机：CPU、内存、总线构成了计算机的主机。

外设：I/0设备+外存，所有计算机的外设具有工作速度慢，无法由CPU直接访问的特点。 （2）计算机分类

A．按内部逻辑结构划分（字长）：32位、64位计算机

B．按性价比划分：巨型计算机、大型计算机、小型计算机、个人PC （工作站：通常性能比PC强，能高速进行图形的处理） C．按计算机中使用的元器件：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）、第四代（超大规模极大规模集成电路）

（3）嵌入式计算机（单片机）：把CPU、存储器、I/O等集成在一个芯片上，嵌入式计算机一般需要使用专门的嵌入式操作系统，具体见第三章。 典型试题：

1．CPU执行指令需要数据时，数据搜索的顺序是 A. cache、DRAM、硬盘 B．DRAM、cache、硬盘 C．DRAM、硬盘、cache D．硬盘、DRAM、cache A．CPU访问存储器遵循的原则是：优先访问速度快的存储器。

2． 一台计算机中采用多个CPU的技术称为“并行处理”。采用并行处理的目的是为了 A．提高计算机的处理速度 B．扩大计算机的存储容量

C．降低单个CPU的成本 D．降低单个CPU的功耗 A

3. 带宽是总线的重要性能指标。若总线的数据线宽度为16位，总线的工作频率为133MHz，每个总线周期传输一次数据，

则其带宽为 A.16 MB/s B.133 MB/s C.266 MB/s D.2128 MB/s C

2.2:CPU结构与原理

按冯.诺依曼提出的“存储程序控制”原理进行工作 (1) CPU由三个部分组成:

a. 寄存器组:保存当前正在运算的数据和中间结果变量。考试试题中出现寄存器通常不做特殊说明就是指代CPU中的寄存

器组。

b. 运算器:对数据进行加、减、乘、除等算术运算，计算机中算术逻辑运算部件称为ALU。

c. 控制器:CPU指挥中心，又分为指令计数器（保存当前正在执行指令的内存地址，CPU按照该地址从内存中取出指令，

多数情况下，指令是顺序执行的，所以每执行完一条指令，指令计数器的值加1）和指令寄存器（保存当前正在执行的指令，并译码）。

(2)指令有两个部分组成:操作码和操作数地址。一条指令执行周期：取指令、指令译码、执行指令。

(3)每一种CPU都有它自己的指令系统,CPU所能执行的全部指令称为该CPU的指令系统,通常采用”向下兼容方式”来开发新的处理器,即在新处理器中保留老处理器的所有指令,不同公司生产的CPU各有自己的指令系统,他们未必互相兼容（Intel 和AMD公司的处理器兼容★）

(4)CPU的性能指标主要包括:（注意：六个因素共同决定，而不是单一决定）

字长(位数):CPU中整数寄存器和定点运算器的宽度（也就是指CPU一次可以处理的二进制位的位数）,现在大多数是64位（CORE 2以上处理器均为64位）

主频:指CPU中电子线路的工作频率,决定着CPU芯片内部数据传输与操作速度的快慢（单位：GHZ）

高速缓存Cache：Cache的容量决定CPU访问的命中率（Cache的工作原理：程序局部控制原理；Cache的作用：解

决高速CPU和相对低速内存之间速度不匹配的问题，提高CPU效率，在计算机系统中引入cache后，CPU的访问顺序为cache、内存、硬盘；cache中的内容是内存中部分内容的映射，内存中的内容是硬盘上部分内容的映射）

此外还有前端总线速率、指令系统的结构、CPU内部的逻辑结构（比如说几核）。 衡量CPU速率的单位：MIPS 、 FLOPS等。

典型试题:

1.在下列4个Intel微处理器产品中,采用双核结构的是 _____。

A. Core 2 Duo B．Pentium PRO C．Pentium III D．Pentium 4 1.A

2.在下列有关PC机CPU的叙述中,错误的是。

A.CPU中包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机可使用相同的软件 C.一台计算机至少包含1个CPU,也可以包含2个、4个、8个甚至更多个CPU D.Intel公司是国际上研制和生产CPU的主要公司,我国也能生产CPU 2.B 说明:不同公司生产的CPU各有自己的指令系统,他们未必互相兼容 2.3：PC机的主机

(1)主板：通常包括CPU插座、芯片组、存储器插槽、扩展卡插槽、显卡插槽、BIOS、CMOS,I/O接口等。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。

(2) 主板上有两块特别有用的集成电路:一块是BIOS（存放在主板上的Flash ROM中，非易失性）,是PC机软件中最基础的部分,一块是CMOS存储器,存放着与计算机硬件相关的一些参数,包括当前的日期时间等,CMOS芯片是易失性存储器,必须电池供电。

a. BIOS和CMOS即相互独立，又存在关联（BIOS和CMOS中存放的数据不同，但是BIOS在执行时，又需要用到CMOS中的数据）。

b.下列情况需要启动CMOS程序设置：①PC机组装完第一次加电；②I/O设备变更；③CMOS电量耗尽或掉电；④重新调整一些参数。

(3)BIOS包括四个程序:加电自检（检测计算机硬件故障）、系统主引导（由引导程序装入OS）、CMOS设置程序（修改配置参数）、基本外围设备的驱动程序。

(4)芯片组：主板的控制中心，主板上各个部分通信的枢纽。分为北桥芯片（主导芯片，负责CPU、内存、显卡以及南桥芯片的通信）和南桥芯片（负责硬盘和I/O设备的通信）。芯片组决定内存和CPU。CPU工作的时钟频率是由芯片组提供的，若芯片提供的时钟与CPU时钟不兼容，则需要更换CPU。 (5)内存储器

A.RAM分为DRAM和SRAM两种

DRAM芯片的电路简单,集成度高,功耗小,成本低,适合于内存储器的主体部分,速度慢。SRAM与DRAM比,电路较复杂,集成度低,功耗大,成本高,价格贵,但工作速度快,适合用作高速缓冲存储器Cache。 B.只读存储器(ROM)是一种能够永久或半永久地保存数据的存储器,分为两种 不可在线改写内容的ROM

Flash ROM:工作原理是:低电压下存储的信息可读不可写,较高电压下,存储的信息可以更改和删除,在PC机中用于存储

BIOS程序或者制作各种存储卡、U盘、固态硬盘。 RAM和ROM最本质区别：断电易失性 (6)主存储器

a．以字节为单位进行连续编址，每次读取的数据量和数据线位数相关（字长） b．容量：存储单元个数或者地址个数，和地址线位数相关（会计算★）

c．存储器的存储时间指的是从CPU给出存储器地址开始到存储器读出数据并送到CPU所需的时间,存取时间的单位是ns。 d. CPU速度快于内存，所以为提高CPU访问速度，主要从以下两个方面提高CPU性能：①引入cache。②改进存储器芯片制作工艺，例如现在使用的DDR2，DDR3均采用双列直插方式（DIMM内存条），并在主板上配备多个DIMM插槽。 (7)I/O操作的特点：CPU和I/O设备并行工作；多个I/O设备同时工作；可以任意增减I/O设备的数量或者种类；I/O操作由各自控制器控制完成，而不由CPU直接控制。

注意：大多I/O设备都是一个独立的物理实体，并不包含在PC的主机内，因此，I/O设备与主机之间必须通过连接器（插头/插座）相连，为了连接不同的设备，PC机有多种不同的I/O接口。

(8)I/O总线（主板总线）：I/O控制器与CPU、存储器之间相互搅浑信息，传输信息的公用信号线，与主板扩展槽中的各扩展卡（I/O控制器）直接相连。