2 计算机系统的基本组成

二、 计算机系统的基本组成

大纲要求：

1. 计算机系统的概念； 2. 硬件系统

1）计算机的“存储程序”工作原理； 2）硬件系统组成框图  中央处理器功能；

 存储器功能及分类：内存储器（RAM、ROM、EPROM、EEROM、Cache）；外

存储器（软盘、硬盘、光盘、优盘等）；

 外部设备功能及分类：键盘、鼠标、显示器、打印机、软驱、光驱和其

他常用外设；

 总线结构（数据总线、地址总线、控制总线）；  通用串行总线接口USB；

3）微机的主要性能指标（运算速度、字长、内存容量、外设配置、软件配置、可靠性及性价比等）。

3.软件系统 1）系统软件； 2）应用软件. 4.程序设计基础 1）指令和程序的概念；

2）程序设计语言的分类及区别：机器语言、汇编语言、高级语言（面向过程）、4GL（非过程化，面向对象）；

3）数据类型、控制结构的基本概念。

大纲知识点：

一、计算机系统的概念；

计算机系统由硬件（Hardware）系统和软件（Software）系统两大部分组成。硬件系统主要包括控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备等。软件系统主要包括系统软件和应用软件。

二、硬件系统

1. 计算机的“存储程序”工作原理；

美籍匈牙利数学家冯.诺依曼是著名的数学家和计算机学家。他的思想奠定了现代计算机设计的基础。他提出设计一个全新的通用电子计算机EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer）方案。核心思想有3点：

 计算机是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5个基本功能部件组

成；

 程序和数据采用二进制代码表示；

 按预先设定的存储程序控制实现计算机的自动工作。 后来人们将采用这种设计思想的计算机称为冯.诺依曼型计算机。

计算机的工作原理：将计算机工作的指令存放在存储器中，控制器从存储器中逐条取出指令，然后向其他部件发出指令，指挥各部件协调地工作，从而完成信息输入、信息加工处理（运算）和信息输出等任务。 2. 硬件系统组成框图

1)中央处理器功能；

中央处理器（CPU）是由控制器和运算器组成。

控制器（Control Unit, CU）：是计算机的神经中枢和指挥中心，指挥计算机各个部件自动、协调的工作。其主要功能是按预定的顺序不断取出指令进行分析，然后根据指令要求

向运算器、存储器等各部件发出控制信号，让其完成指令所规定的操作。

运算器（Arithmetic Logic Unit, ALU）：主要功能是进行算术运算和逻辑运算；算术运算指加、减、乘、除等运算，逻辑运算指逻辑判断、关系比较以及其他基本逻辑运算与、或、非等。

2)存储器功能及分类：内存储器（RAM、ROM、EPROM、EEROM、Cache）；外存储器（软盘、硬盘、光盘、优盘等）；

存储器（Memory）是计算机中用来存放程序和数据的。可分为两大类，一类是内部存储器，一类是外部存储器。

 内存储器（内存、主存）：直接与CPU相连，存储容量较小，速度快，用来存放当

前运行程序的指令和数据，并与CPU、输入设备、输出设备直接交换信息。内存的速度直接影响计算机的速度。内存储器有：只读存储器（Read Only Memory, ROM）: 只能读，不能写，断电不会丢失所存内容。随机存储器（Random Access Memory, RAM）: 可以随时读取和写入，断电后内容将丢失。

 外存储器：用容量大、价格低、存储速度慢用，来长期存放暂时不用的程序和数据，

通常外存只和内存交换数据，不与其他部件直接交换数据。常用的外存有软磁盘、硬磁盘、光盘等。

3)外部设备功能及分类：键盘、鼠标、显示器、打印机、软驱、光驱和其他常用外设；  输入设备（Input Device）的主要作用是把准备好的数据、程序、命令及各种信号

信息转变为计算机能接受的电信号送人计算机。

 输出设备（Output Device）的主要作用是计算机处理的结果或工作过程按人们需

要的方式输出。

4)总线结构（数据总线、地址总线、控制总线）；

总线（Bus）是系统部件之间传送信息的公共通道，是一簇用来进行信息传递的公共信号线。它把微机中各个部件有机地连接在一起。

按总线传递的数据类型分为数据总线（DB）、地址总线（AB）、控制总线(CB)。 5)通用串行总线接口USB；

3. 微机的主要性能指标（运算速度、字长、内存容量、外设配置、软件配置、可靠性及性价比等）。

三、软件系统

1. 系统软件

系统软件由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成，提供操作计算机最基础的功能。没有系统软件，就无法使用应用软件。

常见的系统软件有操作系统、数据库管理系统、语言处理系统和服务性程序等。 1）操作系统（Operating System,OS）

操作系统是管理、控制计算机软、硬件和数据资源的大型程序。操作系统是一个平台，其他的软件都是在这个平台上运行。同时对硬件进行直接监管、对计算机资源（内存、处理器时间等）进行管理。

 操作系统是计算机系统中的核心软件，它提供CPU 管理、内存管理、设备管理、文

件管理、作业管理五大管理功能。

 从操作系统支持的用户数和任务数来看，操作系统分为三类：  单用户单任务操作系统。如：DOS等  单用户多任务操作系统。如：Windows XP 等  多用户多任务操作系统。如：Unix 等

2）数据库管理系统（Data Base Management System,DBMS）

数据库管理系统主要对数据进行存储、修改、查询、排序、分类和统计等一系列管理的计算机软件。 2. 应用软件

应用软件是应用于特定领域中的某种具体软件。是为了解决各种实际问题而编写的计算机程序。如：企业管理系统、财务管理系统、人事档案管理系统、计算机辅助设计（CAD）等。

四、程序设计基础【熟记】指令与程序的概念以及指令的组成；3种语言的主要特征；汇编、解释、编译的概念。

1. 指令和程序的概念；

指令就是给计算机下达的命令，它告诉计算机要干什么，所要用到的数据出自于哪里，操作结果又将送往何处。所以，指令包括操作码和地址码。

 操作码：指出指令完成操作的类型，如加、减、乘、除、传送等。  地址码（或称操作数）：指出参与操作的数据和操作结果存放的位置。

一条指令只能完成一个简单的操作，若想完成一个比较复杂的操作，就需要由许多简单操作组合而成，这就形成了程序。简单地说，程序就是一组计算机指令序列。

一台计算机可能有多种多样的指令，这些指令的集合称之为该计算机的指令系统。 2. 程序设计语言的分类及区别：机器语言、汇编语言、高级语言（面向过程）、4GL（非过程化，面向对象）；

程序设计语言是用来编写计算机程序的，是人们与计算机交往的语言。按其指令代码的类型分为机器语言、汇编语言和高级语言。

1）机器语言

计算机的指令系统也称为机器语言。 主要特征：

 它是计算机唯一能识别并且直接执行的语言；

 每条指令是由0、1组成的一串二进制代码，可读性差，不易记忆；  用它编写的程序执行速度快，占用内存空间小；  编写程序难而繁，易出错，难调试修改；  直接依赖于机器；

 由于不同型号（或系列）的计算机的指令系统不完全相同，故可移植性差。 总之，机器语言效率高，但不易掌握和使用。 2）汇编语言

用以比较容易识别、记忆的助记符代替机器语言的二进制代码。这种符号化的机器语言，

称为汇编语言，也成为符号语言。

主要特征：

 指令一般采用相近英语词汇的缩写，如加法运算的指令为ADD（加），减法运算的

指令为SUB（减）；

 在编写程序时，较指令编码容易记忆，出错时也容易修改；

 汇编语言其实就是用代码表示的机器语言，同机器语言一样都依赖于具体的机器；  计算机不能直接识别和执行汇编语言程序，汇编语言源程序必须经过汇编过程翻译

成机器语言程序（称目标程序），才能被执行。 3）高级语言

高级语言是更接近于生活的计算机语言。命令类似于生活语言，运算式类似于数学式，因此推广、移植和使用就很方便。大多数的应用程序都是用高级语言编写的。常见的高级语言有

 FORTRAN（第一个高级语言，科学计算）；  BASIC（交互式编程语言，初学者）；  Pascal(结构化编程语言，专业教学）；  C（灵活高效的编程语言，系统软件开发）；  C++（面向对象程序设计的语言）；

 Java（跨平台分布式面向对象程序设计语言）。

和汇编语言一样，高级语言程序不能直接被计算机识别和执行，必须由翻译程序把它翻译成机器语言后才能被执行。翻译程序按翻译方法分为解释方式和翻译方式两种。

 解释方式：是在程序的运行中，将高级语言逐句解释为机器语言，解释一句，执行

一句，所以运行速度较慢。

 编译方式：是用相应的编译程序先把源程序编译成机器语言的目标程序，再把目标

程序和各种标准库函数连接装配成一个完整的可执行的机器语言程序，然后再执行。简单而言，一个高级语言源程序必须经过“编译”和“连接”两步后才能成为可执行的机器语言。

尽管编译过程复杂一些，但它形成的可执行文件可以反复执行，速度较快。 3. 数据类型、控制结构的基本概念。

练习题

一、单相选择题

1. 操作系统是一种（ A）。

A. 系统软件 B. 系统程序库 C. 编译程序系统 D. 应用软件 2. 一台完整的计算机系统由（ B ）组成。

A. 主机、键盘、显示器 B. 硬件系统和软件系统

C. 主机及其外部设备 D. 系统软件和应用软件 3. 人们通常说的“裸机”指的是（ C ）。

A. 只装备有操作系统的计算机 B. 不带输入输出设备的计算机

C. 未装任何软件的计算机 D. 计算机主机暴露在外

4. CPU是计算机硬件系统的核心，它是由（ C ）组成的。

A．运算器和存储器 B. 控制器和存储器 C. 运算器和控制器 D. 加法器和减法器 5. 计算机的存储系统通常包括（ A）。

A. 内存储器和外存储器

C. ROM和RAM

B. 软盘和硬盘 D. 内存和硬盘

6. 计算机的内存储器简称内存，它是由（ B ）构成的。

A．内存储器和外存储器 B. 随机存储器和只读存储器

C. 只读存储器和控制器 A. EMS

B. RAM

D. 软盘和硬盘

D. ROM D. ROM

7. 计算机内存中的只读存储器简称为（ D ）。

C. XMS

8. 随机存储器简称为（ B ）。 A. CMOS B. RAM C. XMS

9. 关于随机存储器RAM，不具备的特点（ D ）。

A. 信息不能长期保存 B. 信息可读可写

C. 是一种半导体存储器 D. 用来存放计算机本身的监控程序 10. 计算机软件系统包括（ A ）。

A. 系统软件和应用软件 B. 编译系统和应用系统 C. 数据库管理系统和数据库 D. 程序、相应的数据和文档 11. 计算机系统的软件是指所使用的（ D ）。 A. 各种程序的集合 B. 有关的文档资料

C. 各种程序和数据的集合 D. 各种程序、数据和文档的集合 12. 巨型计算机指的是（ A ）。

A. 功能强 B. 体积大 C. 重量大 D. 耗电量大 13. 以下有关叙述中，正确的是（ C ）。 A. 存储信息的最小单位是扇区

B. 计算机只能进行数值运算

C. 计算机中信息的存储和处理都使用二进制 D. 计算机中信息的输入和输出都使用二进制 14. 现在使用的计算机其工作原理为（ D ）。 A. 存储程序 B. 程序控制 C. 程序设计

D. 存储程序和程序控制

15. 计算机能够自动地按照人们的意图进行工作的思想是（ B ）。

A. 采用了逻辑器件 B. 存贮程序控制原理 C. 识别控制代码 D. 总线结构 16. 通常所说的32位机，指的是这种计算机的CPU（ B ）。

A. 是由32个运算器组成的 B. 能够同时处理32位的二进制数据

C. 包含32个寄存器

D. 一共有32个运算器和控制器

17. 下列存储器中，存取速度最快的是（ D ）。 A. U盘 B.光盘 C. 硬盘 D. 内存

18.

PC机的“PC”的含义是（ B ）。

A. 计算机的型号 B. 个人计算机 C. 小型计算机 D. 兼容机

19. 用汇编语言编写的程序需经过（ C ）翻译成机器语言后，才能在计算机中执行。

A. 编译程序 B. 解释程序 C. 操作系统 D. 汇编程序 20. 把用高级语言编写的源程序变为目标程序，要经过（ A ）。

A. 编译 B. 汇编 C. 连接 D. 编辑

21. 计算机指令的有序集合称为（ B ）。

A. 计算机语言 B. 程序 C. 软件 D. 机器语言

二、多项选择题

1. 与低级程序设计语言相比，用高级语言编写的程序其主要优点有（ ）。

A. 通用性强 B. 交流方便 C. 执行效率高 D. 学习、掌握容易 E. 可以直接执行 2. 属于微型计算机主要部件的有（ ）。

A. 运算器

B. 控制器

E. UPS电源

C. 存储器

D. 输入输出设备

3. 下列叙述中，正确的是（ ）。

A. 内存容量是指微型计算机硬盘所能容纳信息量的字节数 B. 微处理器的主要性能指标是字长和主频 C. 微型计算机应避免磁场的干扰 D. 微型计算机房湿度不宜过大

E. 以MIPS为单位来衡量计算机的性能，它指的是传输速率 4. 静态RAM的特点是（ ）。

A. 在不断电的条件下，其中的信息保持不变 B. 其中的信息只能读不能写 C. 在不断电的条件下，其中的信息不能长时间保持 D. 其中的信息断电后也不会丢失 E. 其中的信息断电后会丢失

5. 下列关于系统软件的叙述中，正确的是（ ）。

A. 系统软件与具体应用领域无关 B. 系统软件与具体应用领域有关 C. 系统软件是在应用软件基础上开发的 D. 系统软件并不具体提供人机界面 E. 系统软件具体提供人机界面

6. 微型计算机的总线一般由（ ）组成。

A. 地址总线 B. 数据总线 C. 控制总线 D. 传输总线 E. PCI总线 7. 能用来向计算机输入数据的设备有（ ）。

A. 绘图仪 B. 触摸屏 C. 键盘 D. 扫描仪 E. 打印机 8. 下面是关于解释程序和编译程序的叙述，正确的是（ ）。

A. 编译程序和解释程序均能产生目标程序

B. 编译程序和解释程序不能产生目标程序 C. 编译程序能产生目标程序而解释程序不能 D. 编译程序不能产生目标程序而解释程序能 E. 解释程序对源程序的语句是翻译一条执行一条 9. 计算机硬件系统由（ ）构成。

A. 运算器

B. 输入/输出设备

C. 存储器

D. 控制器

10. 电源断电后仍能保留数据信息的有（ ）。 A. RAM B. ROM C. 磁盘 D. 光盘

三、判断题

1. 计算机系统是指计算机的软件系统，不包括硬件。（ ）

2. 计算机与其它计算工具的本质区别是它能够存贮和控制程序。（ ） 3. 任何程序不需进入内存，在硬盘上就可以运行。（ ）

4. 在计算机中CPU是通过数据总线与内存交换数据。（ ） 5. 6. 7. 8.

计算机能直接识别的语言是汇编语言。（ ）

为解决某一个问题而设计的有序指令序列就是程序。（ ） 运算器的主要功能是实现算术运算和逻辑运算。（ ） 机器语言是能够直接被计算机识别和执行的计算机语言。（ ）

9. 计算机系统的外部设备UPS的作用是当计算机运行过程中突遇断电时，能紧急提供电源，保护计算机中的数据免遭丢失。（ ） 10. Visual FoxPro程序设计语言是一种高级程序设计语言。（ ） 11. 内存储器与外存储器主要的区别在于是否位于机箱的内部。（ ） 12. 每个逻辑硬盘都有一个根目录，根目录是在格式化时建立的。（ ） 13. 在计算机领域中通常用MIPS来描述计算机的运行速度。（ ） 14. 对磁盘格式化将会删除磁盘中原有的全部信息。（ ） 15. 高级语言不必经过编译，可直接运行。（ ） 16. 内存存取速度比外存快，容量也比外存大。（ ）

四、填空题

1. 首先提出在电子计算机中存储程序的概念的科学家是（ ）。 2. 输出设备能将计算机中的（ ）信息转换成人们需要的信息形式。

3. 能把计算机处理好的结果转换成文本、图形、图像或声音等形式并输出来的设备称为（ ）。

4. 可以将各种数据转换成为计算机能够处理的形式并输送到计算机中去的设备统称为（ ）。

5. 在微型计算机中，I/O设备的含义是（ ）设备。 6. 一般情况下，计算机运算的精度取决于（ ）。

7. 中央处理器的主要组成部分是（ ）和寄存器。

8. 从计算机系统的角度来划分，软件可分为（ ）两大类。 9. U盘通常是通过（ ）接口与计算机相连的。

10. 在计算机中运行程序，必须先将程序调入计算机的（ ）。

11. 用（ ）语言编写的程序可由计算机直接执行。

12. 按某种顺序排列的，使计算机能执行某种任务的指令的集合称为（ ）。 13. 在内存储器中，只能读出不能写入的存储器叫做（ ）。 14. 运算器的主要功能是算术运算和（ ）。 15. 计算机软件系统由系统软件和（ ）两大部分组成。