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计算机系统组成与层次结构解析

计算机系统组成与层次结构解析计算机系统是由各个组成部分相互协作而形成的，它是一个复杂而庞大的系统。

计算机系统的组成主要包括硬件系统、操作系统和应用软件，并按照一定的层次结构来组织和管理。

本文将对计算机系统的组成和层次结构进行深入解析。

一、硬件系统1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，它负责执行各种命令和控制计算机的运行。

CPU主要由控制单元和算术逻辑单元组成，通过控制单元对外部输入进行解析和判断，并指挥算术逻辑单元进行数据处理和运算。

2. 存储器存储器用来存储计算机的指令和数据，分为主存和辅助存储器两种。

主存储器是计算机运行时的临时存储空间，辅助存储器则用于永久性地存储大量的数据和程序。

3. 输入输出设备输入输出设备用于计算机与外界进行数据交换。

常见的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪等，输出设备则包括显示器、打印机和声音播放器等。

二、操作系统操作系统是计算机系统中的核心软件，它负责管理和调度计算机的各个硬件资源，提供公共服务和接口。

操作系统的功能包括进程管理、文件管理和存储管理等。

1. 进程管理操作系统通过进程管理来管理计算机上运行的各个程序。

它负责分配和回收计算机的处理器资源，并确保各个进程按照优先级合理地运行。

2. 文件管理文件管理是操作系统负责管理计算机上的文件和目录结构。

它提供了文件的创建、读取、写入和删除等功能，并通过文件系统来组织和存储文件。

3. 存储管理存储管理是操作系统负责管理计算机存储器的一项重要任务。

它负责为进程和文件分配空间，并进行存储空间的回收和整理。

三、应用软件应用软件是计算机系统的最高层次，它通过操作系统提供的接口与硬件进行交互，并为用户提供各种功能和服务。

1. 办公软件办公软件包括文字处理软件、电子表格软件和演示文稿软件等，它们为用户提供了创建、编辑和展示各种办公文档的功能。

2. 图形图像处理软件图形图像处理软件主要用于编辑和处理图形和图像。

它们提供了各种绘图和编辑工具，使用户能够创建和修改各种类型的图形和图像。

计算机基本结构(图解)

电脑主机构成：1. CPU；2. 主板；3. 硬盘；4. 内存；5. 显卡；6. 声卡；7. 网卡；8. 光驱；9.电源。

电脑机箱主板，又叫主机板、系统板或母板，它分为商用主板和工业主板两种。

主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有芯片部分（BIOS芯片、CMOS 芯片等）、接口部分（COM、LPT、USB、MIDI、IDE、SATA、PS/2等）、扩展槽部分（AGP插槽、PCI插槽、CNR插槽、内存插槽等）。

芯片BIOS芯片：是一块方块状的存储器，里面存有与该主板搭配的基本输入输出系统程序。

能够让主板识别各种硬件，还可以设置引导系统的设备，调整CPU外频等。

BIOS芯片是可以写入的，这方便用户更新BIOS的版本，以获取更好的性能及对电脑最新硬件的支持。

CMOS芯片：是一种低耗电随机存贮器，其主要作用是用来存放BIOS中的设置信息以及系统时间日期。

如果CMOS中数据损坏，计算机将无法正常工作，为了确保CMOS数据不被损坏，主板厂商都在主板上设置了开关跳线，一般默认为关闭。

当要CMOS数据进行更新时，可将它设置为可改写。

为使计算机不丢失CMOS和系统时钟信息，在CMOS芯片的附近有一个电池给他持续供电。

南北桥芯片：横跨AGP插槽左右两边的两块芯片就是南北桥芯片。

南桥多位于PCI插槽的上面；而CPU插槽旁边，被散热片盖住的就是北桥芯片。

北桥芯片主要负责处理CPU、内存、显卡三者间的“交通”。

南桥芯片则负责硬盘等存储设备和PCI之间的数据流通。

南桥和北桥合称芯片组。

芯片组以北桥芯片为核心，一般情况，主板的命名都是以北桥的核心名称命名的。

芯片组在很大程度上决定了主板的功能和性能。

需要注意的是，AMD平台中部分芯片组因AMD CPU内置内存控制器，可采取单芯片的方式，如nⅥDIA nForce 4便采用无北桥的设计。

从AMD的K58开始，主板内置了内存控制器，因此北桥便不必集成内存控制器。

计算机组成与结构实验指导(学生)1

《计算机组成与结构》实验指导（学生用书）1.实验硬件环境简介2.运算器原理实验3.存储器工作原理实验4.简单模型机的设计与实现实验硬件环境简介一．系统构成TDN-CN计算机组成原理实验箱由八个功能模块单元构成，各功能模块的名称及包含的主要器件如表1-1所示。

表1-1TDN-CM系统构成电路名称主要电路内容运算器单元(ALUUNIT) 运算器、进位控制器、移位寄存器、寄存器堆、通道内部总线程序存储器单元(PRAMUNIT)RAM6116、地址寄存器、地址移位寄存器微控器单元(MCROCONTROLLERUNIT) 指令寄存器、指令译码器、微代码控制寄存器及其编程器、逻辅译码单元、时序电路逻辑信号测量单元两路逻辑信号PC示波器12131313131单片机控制单元（PC UNIT)控制单片机、RS-232C串口等I/O单元开关、显示灯、控制台(读写、启动、停机〉电源采用高效开关电源、输出为5V/2A、±12V/02A 系统操作器(选件〉24键键盘和8位LED显示、打印机接口二．系统主要元件配置系统中各主要功能单元所采用的器件如表1-2所示表1-2 实验板的主要元件配置名称器件型号数量运算器74LS181 2移位器74LS299 1通用寄存器74LS273 2 74LS274 3指令程序存储器SRAM6116 1 指令寄存器74LS273 1程序计数器74LS161 2时序发生器74LS175 1 74LS74 1启停控制器拨动开关 2微动开关 2 微程序控制存储器E2PROM2816 3微指令寄存器74LS273 2 74LS175 1微地址寄存器74LS74 3 编辑运行方式开三态开关 1信号源555 1 74LS123 1 电位器 2显示灯发光二极管8 机内电源|5V、±12V输出8 单片机89C51 1串行通讯接口MC1488 1 MC1489 1 9针插座 1实验用元件排线若干三．系统单元电路简介1．运算器单元（ALU UNIT）运算器电路单元由两部分组成：运算器单元（ALU UNIT）和寄存器堆单元（REG UNIT），运算器运算器电路单元位于实验板的左部，其中标有“ALU UNIT”。

计算机的结构组成

计算机的结构组成计算机是由多个组成部分构成的复杂机器，它们相互协作以实现各种功能。

计算机的结构组成包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备和存储设备。

一、中央处理器(CPU)中央处理器是计算机的核心部件，负责执行计算机的指令和控制计算机的操作。

CPU包括控制单元和算术逻辑单元。

控制单元负责指令的解码和执行，以及协调各个组件之间的通信。

算术逻辑单元负责执行算术和逻辑运算。

二、内存内存是计算机用来存储数据和程序的地方，也被称为主存。

内存分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。

RAM用于临时存储数据和程序，当计算机关闭时数据会被清除。

ROM存储了计算机的固定程序和数据，不会被清除。

三、输入输出设备输入输出设备用于将数据和指令输入到计算机中，以及将计算机处理的结果输出到外部。

常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等；常见的输出设备包括显示器、打印机、音响等。

四、存储设备存储设备用于长期保存数据和程序。

硬盘是一种常见的存储设备，它使用磁盘来存储数据。

另外，还有固态硬盘(SSD)和光盘等存储设备。

这些存储设备可以存储大量的数据，并且可以长期保存。

五、总线总线是计算机内部各个组件之间进行数据传输的通道。

它包括数据总线、地址总线和控制总线。

数据总线用于传输数据，地址总线用于指定数据的存储位置，控制总线用于控制数据的读写和传输。

六、操作系统操作系统是计算机的核心软件，它负责管理和控制计算机的资源，并提供用户和计算机之间的接口。

操作系统可以调度程序的执行顺序，管理内存和文件系统，以及处理输入输出等操作。

七、扩展卡和接口扩展卡和接口用于扩展计算机的功能。

它们可以连接外部设备，如显卡、声卡、网卡等。

扩展卡和接口可以通过插槽或接口与计算机主板连接。

八、主板主板是计算机的主要电路板，上面集成了CPU、内存插槽、扩展插槽等。

主板负责将各个组件连接起来，并提供电源和时钟信号。

九、电源电源为计算机提供电能，使计算机能够正常工作。

计算机组成与体系结构

计算机组成与体系结构计算机组成与体系结构是计算机科学中的重要理论基础之一。

它涉及到计算机硬件架构、逻辑设计和计算机内部各组件之间的相互关系。

本文将从计算机的组成和体系结构的概念入手，深入讨论计算机内部各组件的功能和相互连接的方式，同时介绍计算机的工作原理和性能优化。

一、概念解析在介绍计算机组成与体系结构之前，首先需要澄清它们的定义。

计算机的组成是指计算机硬件部件的构成和相互连接方式，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等。

而计算机的体系结构则是指计算机的功能与数据的表示方式，包括指令集体系结构（Instruction Set Architecture，ISA）和处理器微体系结构（Microarchitecture）。

二、计算机组成1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心，负责执行指令和进行运算。

它由运算器和控制器组成，其中运算器用于执行各类算术和逻辑运算，而控制器则负责解析和执行指令。

CPU中的寄存器用于存储指令和数据。

2. 存储器存储器用于存储指令和数据，是计算机的内部存储设备。

常见的存储器包括内存（主存）和硬盘（辅助存储器）。

内存用于暂时存储正在执行的程序和数据，而硬盘则用于永久存储程序和数据。

3. 输入输出设备输入输出设备用于计算机与外部世界的信息交换。

常见的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪，而输出设备包括显示器、打印机和音频设备。

输入输出设备通过接口与计算机主机相连接。

三、计算机体系结构1. 指令集体系结构（ISA）指令集体系结构定义了处理器与软件之间的接口，包括指令的类型、寻址方式和编码方式。

常见的ISA有x86、ARM和MIPS等。

ISA的选择和设计对计算机的性能和运行效率有很大影响。

2. 处理器微体系结构（Microarchitecture）处理器微体系结构是指处理器内部的设计和实现方式，包括流水线、超标量、乱序执行等技术。

微体系结构的优化可以提高处理器的性能和执行效率，比如增加缓存、优化指令调度算法等。

计算机的基本组成

计算机的基本组成计算机是一种电子设备，它的功能包括存储、处理和传输信息。

为了更好地理解和使用计算机，我们需要了解它的基本组成。

1、硬件系统计算机的硬件系统是它的物理部分，包括中央处理器（CPU）、存储器（内存和硬盘）、输入/输出设备（键盘、鼠标、显示器、打印机等）和总线（用于连接各个部件）。

中央处理器是计算机的“大脑”，负责执行程序中的指令并处理数据。

存储器分为内存和硬盘。

内存包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

RAM用于存储运行中的程序和数据，ROM用于存储固件和操作系统。

硬盘是用于长期存储数据的外部存储器。

输入/输出设备允许用户与计算机交互。

键盘和鼠标是最常见的输入设备，而显示器和打印机是最常见的输出设备。

总线是用于连接各个部件的通信通道。

2、软件系统计算机的软件系统是它的程序部分，包括系统软件和应用软件。

系统软件包括操作系统、编译器和数据库管理系统等，它们为应用程序提供了一个运行环境。

应用软件是为特定任务设计的程序，例如办公软件、图像处理软件和游戏等。

3、网络系统现代计算机通常通过互联网与其他计算机连接，形成一个网络。

网络系统包括硬件（如路由器和调制解调器）和软件（如浏览器和电子邮件客户端），这些部件可以帮助用户连接到其他计算机并共享资源。

计算机的基本组成包括硬件系统、软件系统和网络系统。

这些组件协同工作，使计算机成为一种强大的信息处理工具，可以满足我们的工作、学习和娱乐需求。

计算机系统的基本组成计算机系统是一种复杂的电子系统，它由多个不同的部分组成，这些部分协同工作，使计算机能够执行各种任务。

以下是计算机系统的基本组成：1、硬件系统硬件系统是计算机系统的物理组成部分，包括中央处理器（CPU），内存，硬盘，显卡，声卡，网卡，电源，主板，显示器，键盘，鼠标等。

这些硬件组件通过各种接口和线路连接在一起，形成一个完整的计算机系统。

中央处理器（CPU）是计算机系统的核心，它负责执行程序中的指令，处理数据和执行计算。

计算机组成与系统结构

计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构是计算机科学中的重要领域，涉及计算机硬件和软件的设计、实现和优化。

本文将探讨计算机组成与系统结构的基本概念、原理和应用。

一、概述计算机组成与系统结构是指将计算机硬件和软件组织在一起以实现特定功能的过程。

它关注计算机系统中各个部分的功能、结构和相互关系。

计算机组成与系统结构的目标是实现高性能、高可靠性和可扩展性的计算机系统。

二、计算机组成1. 中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）中央处理器是计算机的核心部件，负责执行指令和处理数据。

它由控制器和运算器组成。

控制器负责解析和执行指令，而运算器负责执行算术和逻辑操作。

2. 存储器存储器用于存储程序和数据。

常见的存储器包括内存（Random Access Memory，简称RAM）和磁盘存储器。

内存是计算机中主要的工作存储器，用于临时存储程序和数据。

磁盘存储器则用于长期存储大量数据。

3. 输入输出设备输入输出设备用于与计算机进行交互。

常见的输入设备包括键盘、鼠标和触摸屏，而输出设备包括显示器和打印机。

输入输出设备通过与计算机的接口进行数据传输。

三、系统结构1. 单处理器系统单处理器系统是指只有一个中央处理器的计算机系统。

它具有简单的结构和较低的成本，但处理能力有限。

在单处理器系统中，任务按照顺序执行，无法并行处理多个任务。

2. 多处理器系统多处理器系统是指具有多个中央处理器的计算机系统。

多处理器系统能够并行处理多个任务，提高计算能力和系统吞吐量。

多处理器系统可以进一步划分为对称多处理系统和非对称多处理系统。

3. 分布式系统分布式系统是指由多个计算机连接而成的系统。

在分布式系统中，计算机之间通过网络进行通信和协同工作。

分布式系统具有高可靠性和可扩展性，能够处理大规模的计算和存储任务。

四、应用领域计算机组成与系统结构的理论和技术在各个领域得到广泛应用。

例如，在超级计算机中，通过结合多个处理器和存储器单元，可以实现高性能的科学计算；在嵌入式系统中，通过优化计算机硬件和软件的结构，可以实现低功耗和高效率的计算。

计算机体系结构与组成

计算机体系结构与组成计算机体系结构与组成是计算机科学和工程中一个重要的领域，研究的是计算机系统的基本组成和工作原理。

本文将介绍计算机体系结构与组成的相关概念和原理，并探讨其在现代计算机科学中的应用和发展。

一、引言计算机体系结构与组成是计算机科学与工程领域中的基础知识，其涉及了计算机系统的硬件和软件层面。

理解计算机体系结构与组成对于学习计算机科学和工程非常重要，因为它涵盖了计算机系统内部各个组件之间的相互作用和工作原理，以及计算机系统如何执行指令和处理数据。

二、计算机体系结构1. 冯·诺伊曼体系结构冯·诺伊曼体系结构是计算机体系结构的一种基本模型，由冯·诺伊曼于1945年提出。

其主要特点是将程序和数据存储在同一存储器中，并通过控制器对存储器进行访问。

冯·诺伊曼体系结构为现代计算机的设计奠定了基础。

2. 存储器层次结构计算机系统中的存储器层次结构将存储器按照访问速度和容量划分为多个层次，从高速缓存到主存再到外部存储器。

不同层次的存储器在性能和成本之间进行权衡，以提供高效的数据访问。

3. 指令系统指令系统定义了计算机系统支持的指令集和指令的操作方式。

常见的指令系统包括精简指令集(RISC)和复杂指令集(CISC)等。

指令系统直接影响了计算机系统的性能和可编程性。

三、计算机组成1. 中央处理器(CPU)中央处理器是计算机系统的核心组件，负责执行指令和处理数据。

CPU包括运算单元和控制单元，运算单元执行算术和逻辑运算，控制单元协调各个组件的操作。

2. 存储器存储器包括主存储器和辅助存储器，用于存储程序和数据。

主存储器是CPU直接访问的存储空间，而辅助存储器如硬盘和闪存则用于长期存储数据。

3. 输入输出设备输入输出设备负责计算机系统与外部世界的信息交换。

常见的输入设备包括键盘和鼠标，输出设备包括显示器和打印机。

四、现代计算机体系结构与组成的应用1. 并行计算并行计算利用多个处理器同时执行任务，以提高计算速度和问题解决能力。

计算机组成与结构

第1章计算机系统概论1.1计算机的诞生和发展
1.2计算机的硬件
1. 计算机中执行的程序
2. 计算机硬件的组成
图1.1以总线连接的计算机框图
3. 计算机系统的分类
1.3计算机的软件
图1.2计算机系统的多级层次结构
1.4计算机网络基础
1. 计算机网络基础知识
图1.3载波调幅信号
2. 网络协议（ISO/OSI基本参考模型、TCP/IP协议）
习题
1.1说明高级语言、汇编语言和机器语言三者的差别和联系。

1.2计算机硬件由哪几部分组成?各部分的作用是什么?各部分之间是怎样联系的?
1.3计算机系统可分为哪几个层次?说明各层次的特点及其相互联系。

1.4操作系统的作用是什么?
1.5如何划分计算机发展的5个阶段(第一代～第五代)?当前广泛应用的计算机主要采取哪一代的技术?
1.6列出通用机、小型机和微型机等计算机的典型机种以及这些计算机的主要应用范围。

1.7早期的主机系统的主要特点是什么？
1.8计算机能够普及应用的主要原因是什么?
1.9冯·诺依曼型计算机的结构特点是什么?
1.10试用机器语言编写求5个数平均值的程序(自定指令系统)。

1.11SISD、SIMD和MIMD计算机系统的主要差别是什么？
1.12什么是局域网、广域网和互联网？试解释IP地址。

1.13请解释网络中传输信息的两种方式: 基带传输和宽带传输。

1.14请说明制订标准（或协议）对计算机和网络的重要性。

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计算机组成与体系结构

第1章计算机组成与体系结构根据考试大纲，本章内容要求考生掌握3个知识点。

（1）构成计算机的各类部件的功能及其相互关系；（2）各种体系结构的特点与应用（SMP、MPP）；（3）计算机体系结构的发展。

1.1 计算机体系结构的发展冯·诺依曼等人于1946年提出了一个完整的现代计算机雏形，它由运算器、控制器、存储器和输入/输出设备组成。

现代的计算机系统结构与冯·诺依曼等人当时提出的计算机系统结构相比，已发生了重大变化，虽然就其结构原理来说，占有主流地位的仍是以存储程序原理为基础的冯·诺依曼型计算机，但是，计算机系统结构有了许多改进，主要包括以下几个方面。

（1）计算机系统结构从基于串行算法改变为适应并行算法，从而出现了向量计算机、并行计算机、多处理机等。

（2）高级语言与机器语言的语义距离缩小，从而出现了面向高级语言机器和执行高级语言机器。

（3）硬件子系统与操作系统和数据库管理系统软件相适应，从而出现了面向对象操作系统机器和数据库计算机等。

（4）计算机系统结构从传统的指令驱动型改变为数据驱动型和需求驱动型，从而出现了数据流计算机和归约机。

（5）为了适应特定应用环境而出现了各种专用计算机。

（6）为了获得高可靠性而研制容错计算机。

（7）计算机系统功能分散化、专业化，从而出现了各种功能分布计算机，这类计算机包括外围处理机、通信处理机等。

（8）出现了与大规模、超大规模集成电路相适应的计算机系统结构。

（9）出现了处理非数值化信息的智能计算机。

例如自然语言、声音、图形和图像处理等。

1.2 构成计算机的各类部件的功能及其相互关系计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备组成。

1966年，Michael.J.Flynn提出根据指令流、数据流的多倍性特征对计算机系统进行分类（通常称为Flynn分类法），有关定义如下：⏹指令流：指机器执行的指令序列。

⏹数据流：指由指令流调用的数据序列，包括输入数据和中间结果，但不包括输出数据。

计算机系统结构与组成

计算机系统结构与组成计算机是人类创造的一种自动执行计算、存储和处理信息的工具。

而计算机系统结构与组成则是指计算机在硬件和软件两个层面上的组成和结构安排。

本文将就计算机系统结构与组成的相关内容进行详细阐述。

一、计算机硬件组成计算机硬件是指计算机内部的实体部件，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等。

下面将详细介绍计算机硬件组成的各个部分。

1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机系统的核心部件，主要负责执行各种指令和进行数据处理。

CPU由控制单元和算术逻辑单元组成，分别负责控制程序流程和执行运算。

2. 存储器存储器用于存储计算机程序和数据。

主要分为主存储器和辅助存储器两种类型。

主存储器指的是CPU能够直接访问的内存，而辅助存储器则是指磁盘、固态硬盘等存储设备。

3. 输入输出设备输入输出设备用于实现计算机与外部世界的信息交互。

常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等；输出设备包括显示器、打印机、音响等。

二、计算机软件组成计算机软件是指控制计算机硬件工作的程序和数据，分为系统软件和应用软件两类。

下面将具体介绍计算机软件组成的两个部分。

1. 系统软件系统软件是计算机操作系统及其相关辅助工具的总称。

操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理计算机硬件资源、提供用户接口、调度任务等。

辅助工具则包括编译器、调试器、驱动程序等。

2. 应用软件应用软件是根据用户需求而开发的各种软件程序，包括文字处理软件、图像处理软件、视频编辑软件等。

它们通过系统软件与计算机硬件进行交互，实现特定的应用功能。

三、计算机系统结构计算机系统结构是指计算机硬件和软件之间的组织和安排方式。

根据计算机系统结构的不同，可以分为冯·诺依曼结构和哈佛结构两种。

1. 冯·诺依曼结构冯·诺依曼结构是目前广泛采用的一种计算机系统结构。

它将存储器、控制单元和算术逻辑单元集中在一起，通过总线进行数据传输。

程序和数据都存储在同一块存储器中，按照顺序执行。

计算机组成与结构

（1）CPU主要包括______。

•A控制器•B控制器、运算器、cache•C运算器和主存•D控制器、ALU和主存正确答案:B（2）根据国标规定，每个汉字在计算机内占用()存储。

•A一个字节•B二个字节•C三个字节•D四个字节正确答案:B（3）下述I/O控制方式中，主要由程序实现的是______。

•A PPU(外围处理机)方式•B中断方式•C DMA方式•D通道方式正确答案:B（4）下列数中最大的数是______。

•A（10010101）2•B（227）8•C（96）16•D（143）10正确答案:B（5）某存储器芯片的存储容量为8K×12位，则它的地址线为____。

•A11•B12•C13•D14正确答案:C（6）设X=－0.1011，则〔Ｘ〕补为______。

•A1.1011•B1.0100•C1.0101•D1.1001正确答案:C（7）一个256K×8的存储器，其地址线和数据线总和为______。

•A16•B18•C26•D20正确答案:C（8）下列数中最小的数为______。

•A（101001）2•B（52）8•C（101001）BCD•D（233）16正确答案:C（9）在动态分区式内存管理中，倾向于优先使用低址部分空闲区的算法是（）•A最佳适应算法•B最坏适应算法•C首次适应算法•D循环首次适应算法正确答案:C（10）在指令的地址字段中，直接指出操作数本身的寻址方式，称为______。

•A隐含寻址•B立即寻址•C寄存器寻址•D直接寻址正确答案:B11）计算机问世至今，新型机器不断推陈出新，不管怎样更新，依然保有“存储程序”的概念，最早提出这种概念的是______。

•A巴贝奇•B冯. 诺依曼•C帕斯卡•D贝尔正确答案:B（12）目前我们所说的个人台式商用机属于______。

•A巨型机•B中型机•C小型机•D微型机正确答案:D（13）当采用()对设备进行编址情况下，不需要专门的I/O指令组。

简述计算机系统的结构组成

简述计算机系统的结构组成计算机系统是由多种硬件和软件组成的复杂系统，能够执行各种计算任务。

它包括计算机硬件、操作系统、应用软件以及用户等多个方面。

下面将从计算机硬件、操作系统、应用软件和用户四个方面来详细介绍计算机系统的结构组成。

一、计算机硬件计算机硬件是计算机系统的物理部分，主要包括中央处理器（CPU）、内存、存储器、输入设备、输出设备和通信设备等。

1.中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，负责执行计算机程序中的指令以及进行数据处理。

它包括运算单元、控制单元和寄存器等组成。

运算单元负责进行各种算术运算和逻辑运算，控制单元负责控制指令的执行顺序，寄存器用于临时存放数据和指令。

2.内存内存是计算机系统中用于存储数据和指令的部件，也是中央处理器能够快速访问数据的地方。

它分为主存储器和辅助存储器两种。

主存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM），用于存储程序和数据；辅助存储器包括硬盘、光盘、闪存等，用于长期存储和备份数据。

3.存储器存储器是指计算机系统中用于存储数据的硬件设备，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

随机存储器用于临时存放数据和程序，具有读写功能；只读存储器则用于存放固化的程序和数据，只能读取而不能写入。

4.输入设备输入设备用于将外部信息传输给计算机系统，包括键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等。

键盘用于输入文字和命令，鼠标用于控制光标和选择操作，扫描仪和摄像头用于将实物转化为数字格式。

5.输出设备输出设备用于将计算机系统处理结果显示或输出，包括显示器、打印机、投影仪、耳机等。

显示器用于显示文字、图像和视频等，打印机用于将计算结果打印出来，投影仪用于将计算结果投影到屏幕上，耳机用于音频输出。

6.通信设备通信设备用于计算机之间或计算机与外部设备之间的数据传输，包括网卡、调制解调器、路由器等。

网卡用于计算机和局域网之间的数据传输，调制解调器用于计算机和广域网之间的数据传输，路由器用于数据包的转发和路由选择。

(完整word版)计算机系统结构

完成以下带队号的题√. 各章所占试题的比例第一章 30％第二章 10% 第三章 30%第五章10％第六章10% 第七章10％所用教材计算机系统结构张晨曦第一章计算机体系结构的基本概念√1. 解释下列术语：层次结构翻译解释体系结构透明性系列机软件兼容兼容机计算机组成计算机实现并行性时间重迭资源重复资源共享同构型多处理机异构型多处理机紧密耦合响应时间测试程序大概率事件优先系统加速比Amdahl 定律程序的局部性原理CPI√2。

传统的存储程序计算机的主要特征是什么?存在的主要问题是什么?我们目前的计算机系统是如何改进的？√3。

假设在某程序的执行过程中，浮点操作时间占整个执行时间的10% ，现希望对浮点操作加速. （1）设对浮点操作的加速比为Sf。

画出程序总加速比Sp和Sf之间的关系曲线;（2)请问程序的最大加速比可达多少?√4。

计算机系统中有三个部件可以改进方法，这三个部件的部件加速比如下：部件加速比1 = 30部件加速比2 = 20部件加速比3 = 10（1）如果部件1和部件2的可改进比例均为30％,那么当部件3的可改进比例为多少时，系统加速比才可以达到10?（2）如果三个部件的可改进比例分别为30%、30％和20%，三个部件同时改进，那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少?(3）如果相对某个测试程序三个部件的可改进比例分别为20％、20%和70％，要达到最好改进效果，仅对一个部件改进时,要选择那个部件?如果允许改进两个部件，又如何选择？第二章计算机指令集结构设计1. 解释下列术语堆栈型机器累加器型机器通用寄存器型机器有效地址√CISC√RISC指令集结构的正交特性2。

堆栈型机器、累加器型机器和通用寄存器型机器各自有什么优缺点？3。

常见的三种类型的通用寄存器型机器的优缺点有哪些？4. 指令集结构设计所涉及的内容有哪些？√ 5. 简述CISC指令集结构功能设计的主要目标。

从当前的计算机技术观点来看，CISC 指令集结构的计算机有什么缺点?√6。

计算机组成与体系结构

计算机组成与体系结构计算机是现代社会中不可或缺的工具，而计算机的运行离不开计算机组成和体系结构的支撑。

计算机组成和体系结构是计算机科学和工程领域中重要的概念，它们相互关联，共同决定了计算机的功能和性能。

一、计算机组成计算机组成是指计算机内部不同硬件组件之间的互联关系和工作原理。

它包括计算机的五大组成部分：输入设备、输出设备、中央处理器（CPU）、存储器和控制器。

1. 输入设备：输入设备是将外部数据或指令输入到计算机中的设备，例如键盘、鼠标、扫描仪等。

输入设备通过将输入信号转换成计算机可以理解的形式，传递给CPU进行处理。

2. 输出设备：输出设备是将计算机处理后的数据或结果显示或输出到外部的设备，例如显示器、打印机、投影仪等。

输出设备将计算机的处理结果以人们可以理解的形式呈现出来。

3. 中央处理器：中央处理器是计算机的核心部件，负责执行计算机指令和处理数据。

它由算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器组成。

ALU负责执行算术和逻辑运算，CU负责控制整个计算机系统的运行，寄存器用于存储暂时的数据和指令。

4. 存储器：存储器是计算机用于存储数据和指令的设备。

它分为主存储器和辅助存储器两种类型。

主存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM），用于存储正在被处理的数据和指令。

辅助存储器包括硬盘、光盘等，用于永久性地保存数据和指令。

5. 控制器：控制器负责控制计算机中不同硬件组件的工作，协调计算机的运行。

它根据指令的要求，向其他硬件发出控制信号，使计算机正确地执行指令。

二、计算机体系结构计算机体系结构是指计算机硬件和软件之间的接口，以及计算机内部不同硬件组件之间的互联和工作方式。

它包括计算机的层次结构、指令集架构和数据流结构。

1. 计算机层次结构：计算机层次结构是指计算机硬件组件按照从底层到顶层的层次排列的方式。

常用的计算机层次结构包括冯·诺依曼结构和哈佛结构。

冯·诺依曼结构中，存储器共享程序和数据，指令和数据都存储在同一块存储器中。

计算机组成与体系结构简介

计算机组成与体系结构简介引言：计算机组成与体系结构是计算机科学中非常重要的概念，它们涉及到了计算机硬件和软件的组成、工作原理、层次结构等方面。

本文将对计算机组成与体系结构进行简要介绍，并分为以下几个部分进行阐述。

一、计算机组成的基本概念：1.计算机硬件组成：包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出设备等。

2.计算机硬件工作原理：CPU是计算机的大脑，负责执行各种指令和处理数据；内存用来存储正在使用的指令和数据；输入输出设备用于与计算机进行交互。

3.计算机中的数据表示：二进制是计算机中最基本的数据表示形式，用0和1表示逻辑上的开关状态。

二、计算机的层次结构：1.计算机的层次结构概述：为了将计算机系统的复杂性进行层次化管理，人们提出了计算机的层次结构概念。

常见的计算机层次结构包括：硬件层、微程序层、指令层、操作系统层、应用层等。

2.计算机的层次结构之间的关系：各个层次之间通过接口进行通信和交互，上层的功能依赖于下层的支持。

三、计算机体系结构的分类：1.冯·诺伊曼体系结构：由冯·诺伊曼在上世纪40年代提出，是目前计算机体系结构的主流。

其特点包括：存储程序、存储数据、按顺序执行程序、以及采用二进制表示方法等。

2.哈佛体系结构：与冯·诺伊曼体系结构相比，哈佛体系结构在存储程序和存储数据方面进行了分离，具有更高的执行效率和并行性。

3.其他体系结构：还有一些其他的计算机体系结构，如向量处理器、多核处理器等，它们在特定的应用领域中具有重要的作用。

四、计算机组成与体系结构的发展趋势：1.性能提升：随着科技的进步，计算机的性能不断提升，从CPU的时钟频率增加到多核处理器的出现，以及量子计算的研究等。

2.能源效率：计算机的能源消耗一直是个严重的问题，因此研究者们不断寻找新的方法来提高计算机的能源效率，如低功耗技术、绿色计算等。

3.可靠性和安全性：计算机的可靠性和安全性对于用户来说至关重要，因此在计算机组成与体系结构中，研究者们一直在致力于提高计算机的可靠性和安全性。

计算机组成与系统结构

计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构是计算机科学中的重要领域，涉及到计算机硬件和软件的设计、构建和运行。

本文将探讨计算机组成与系统结构的基本概念、主要组成部分以及它们之间的关系和相互作用。

一、概述计算机组成与系统结构是指计算机硬件和软件的组成和结构。

计算机组成涉及到计算机的物理部件，包括中央处理器（CPU）、内存、存储器、输入输出设备和总线等。

系统结构则关注计算机的整体结构和工作原理。

二、计算机组成1.中央处理器（CPU）：CPU是计算机的核心，负责执行指令和控制计算机的运行。

它由控制单元和算术逻辑单元组成。

2.存储器：存储器用于存储和读取数据和指令。

它分为主存储器和辅助存储器两部分。

主存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等。

3.输入输出设备：输入输出设备用于与计算机进行信息交互。

常见的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪等，输出设备包括显示器、打印机和音响等。

4.总线：总线用于传输数据和指令，连接计算机内的各个组件。

三、系统结构1.冯·诺依曼体系结构：冯·诺依曼体系结构是现代计算机体系结构的基础，它将指令和数据存储在同一个存储器中，并采用顺序执行的方式处理指令。

2.并行结构：并行结构允许多个处理器同时执行指令，以提高计算机的处理能力。

常见的并行结构包括对称多处理器（SMP）和向量处理器等。

3.分布式系统：分布式系统由多台计算机组成，通过网络进行通信和协调工作。

分布式系统具有高可靠性和高扩展性的优势。

四、组成与结构的关系计算机组成和系统结构相互依存，组成决定了结构的实现方式，结构又反过来影响了组成的选择和配置。

组成和结构的协调与平衡对于实现高性能、高可靠性的计算机系统至关重要。

总之，计算机组成与系统结构是计算机科学中的核心概念。

了解计算机组成与系统结构的基本原理和关系，有助于理解计算机的工作原理，提高计算机的性能和可靠性。

只有在正确的组成和结构的指导下，计算机才能发挥出最大的潜力，为人类提供更加强大的计算和处理能力。

计算机体系结构与组成

计算机体系结构与组成计算机体系结构与组成是计算机科学中重要的概念之一。

计算机体系结构指的是计算机系统的各个组成部分以及它们之间的联系和工作方式。

而计算机的组成则是指计算机系统所使用的硬件设备，包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备等。

一、计算机体系结构计算机体系结构是计算机系统的总体结构和功能组成的抽象模型。

它定义了计算机硬件和软件的接口，以及它们之间的交互方式。

计算机体系结构的设计是基于特定的应用需求和性能目标。

计算机体系结构可分为单处理器体系结构和多处理器体系结构两种。

单处理器体系结构包括单指令流单数据流(SISD)、单指令流多数据流(SIMD)、单指令流多线程(SMT)等。

多处理器体系结构则包括对称多处理(SMP)、非对称多处理(AMP)、片上多处理(CMP)等。

二、计算机组成计算机的组成是指计算机系统中各个部件的组合和安排。

它包括了中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备等硬件组件以及操作系统和应用软件等软件组件。

1. 中央处理器(CPU)中央处理器是计算机系统的核心部件，用于执行计算机指令、控制计算机的运行和处理数据。

CPU由运算器、控制器和寄存器等部件组成。

运算器负责执行算术和逻辑运算，控制器负责解码指令和控制数据传输，寄存器则用于存储数据和指令。

2. 内存内存是计算机系统中的临时存储设备，用于存储正在执行的程序和数据。

内存分为主存储器和辅助存储器两种。

主存储器包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)，它们存储的数据可读写或只读不可写。

辅助存储器包括磁盘、光盘和闪存等，用于存储大容量的数据。

3. 输入输出设备输入输出设备用于向计算机系统输入数据和从计算机系统输出数据。

常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等，而输出设备则包括显示器、打印机、音频设备等。

输入输出设备通过接口与计算机系统连接，实现数据的传输和交互。

4. 操作系统和应用软件操作系统是计算机系统中的核心软件，负责管理计算机硬件和软件资源，提供用户界面和文件管理等功能。

计算机组成与系统结构课后答案全(清华大学出版社袁春风主编).docx

第1章习题答案5 .若有两个基准测试程序P1和P2在机器M1和M2上运行，假定M1和M2的价格分别是5000元和8000请回答下列问题：（1）对于P1,哪台机器的速度快？快多少？对于P2呢？（2）在M1上执行P1和P2的速度分别是多少MlPS ?在M2上的执行速度又各是多少？从执行速度来看，对于P2，哪台机器的速度快？快多少？（3）假定M1和M2的时钟频率各是800MHZ和1.2GHZ，则在M1和M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI各是多少？（4）如果某个用户需要大量使用程序P1 ,并且该用户主要关心系统的响应时间而不是吞吐率，那么, 该用户需要大批购进机器时，应该选择M1还是M2 ?为什么？（提示：从性价比上考虑）（5）如果另一个用户也需要购进大批机器，但该用户使用P1和P2一样多，主要关心的也是响应时间，那么，应该选择M1还是M2 ?为什么？参考答案：（1）对于P1，M2比M1快一倍；对于P2，M1比M2快一倍。

（2）对于M1，P1 的速度为：200M∕10=20MIPS ；P2 为300k∕0.003=100MIPS。

对于M2，P1 的速度为：150M∕5=30MIPS ；P2 为420k∕0.006=70MIPS。

从执行速度来看，对于P2,因为100/70=1.43倍，所以M1比M2快0.43倍。

（3）在M1上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：10疋00M∕（200×106）=40。

在M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：5X1.2G/（150 ×06）=40°（4）考虑运行P1时M1和M2的性价比，因为该用户主要关心系统的响应时间，所以性价比中的性能应考虑执行时间，其性能为执行时间的倒数。

故性价比R为：R=1∕（执行时间×介格）R越大说明性价比越高，也即，执行时间×介格”的值越小，则性价比越高。

因为10×5000 > 5 ×000,所以，M2的性价比高。