自考02384计算机原理考点

第1章计算机系统概论
电子计算机是一种能够自动、高速、精确地对各种信息进行处理和存储的电子设备，从总体上可以分为两大类：电子模拟计算机和电子数字计算机。

1．1 计算机发展简史
[填空]计算机最初是作为一种计算工具而问世的。

早在计算机问世之前，就有各种各样的计算工具。

纵观计算工具的发展历史，人类的计算工具已经经过了算筹、算盘、计算尺、手摇计算机、电动计算机、真空管计算机、晶体管计算机、大规模集成电路计算机，正在向生物
计算、光计算、量子计算等方向探索。

[单选、填空]ENIAC是个划时代的创举，是世界上第一台电子数字计算机，成为现代数字计算机的始祖。

1．2 计算机系统
[单选、填空]一个完整的计算机系统包括硬件和软件两大部分。

硬件是指计算机的所有器件或装置的总称，它们是“看得见、摸得着"的有形设备。

软件是相对硬件而言的，是指在计算机硬件上运行的各种程序以及有关文档资料，例如操作系统、汇编程序、编译程序、诊断程序、数据库管理系统、专用软件包、各种维护
使用手册、程序流程图和说明等，是无形的东西。

’。

硬件是计算机系统的物质基础，没有硬件对软件的支持，软件的功能就无从谈起，也就无法计算、处理某一
方面的问题。

同样，软件是计算机系统的灵魂，是硬件功能的完善与扩充。

没有软件，计算机“仍是个“死"东西，根本无法工作。

因此，计算机的硬件与软件是相互渗透、相互依存、互相配合、相互促进的关系，二者缺一
不可。

所以计算机系统性能的好坏取决于软、硬件功能的总和。

[简答]冯·诺依曼思想体制主要包括：
(1)采用二进制数字代码形式表示各种信息。

(2)采用存储程序控制工作方式。

(3)计算机硬件由五大部件组成。

计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成，其组成框图如图1—1所示。

图中，空心箭头代表数据信号流向，实心箭头代表控制信号流向。

[填空]运算器是对信息进行运算和处理的部件。

在计算机中的运算有两类：算术运算和逻辑运算。

运算器主要由算术逻辑运算部件(ALU)和用来暂存数据或存放运算结果的一系列寄存器组成。

[单选、填空]通常，人们把运算器和控制器统称为中央处理机(CPU)，而把CPU和内部存储器一起称为主机。

主机内的存储器称为内部存储器或简称内存，位于主机之外的存储器称为外部存储器或简称外存。

外存和输入、输出设备一起又统称为外部设备或简称外设。

[单选、填空]总线通常包括数据总线、地址总线和控制总线
[简答]计算机系统的层次结构如下：
(1)数字逻辑层。

最底层是由逻辑门组成的逻辑电路，称为数字逻辑层。

(2)微程序设计层。

这是一个实在的硬件层，它是机器硬件直接执行微指令。

如果某一个应用程序直接用微指令来编写，那么可在这一级上运行该应用程序。

对于非微程序控制的计算机，此层合并人数字逻辑层。

(3)机器语言层。

又称为一般机器层，它是微程序解释机器指令系统。

(4)操作系统层。

它由操作系统程序实现，而操作系统由机器指令和广义指令组成。

所谓广义指令，是操
作系统定义和解释的软件指令。

(5)汇编语言层。

它给程序员提供一种符号形式的语言，以减少程序员利用机器语言编写程序的复杂性。

这一层由汇编程序支持或执行。

(6)高级语言层。

这一层由各种高级语言编译程序支持。

高级语言层上运行的程序是用比汇编语言更高级、更接近人类自然语言的高级语言所编写的。

高级语言程序员在这一级上不需要了解计算机硬件、编译及操作系统等内容。

1·3 计算机系统的技术指标
[填空、简答]计算机系统的技术指标如下．
(1)字长是指计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。

字长通常是字节的整倍数：它与计算机的功能和用途有很大的关系。

字长不但决定着寄存器、加法器、数据总线等部件的位数，直接影响着硬件的代价，而且还决定了计算机的运算精度。

字长越长：计算机的运算精度就越高。

(2)内存容量。

一个内存所能存储的全部信息量称为内存容量。

它可以以字长为单位来计算，也可以以字节为单位来计算。

在以字节为单位时，约定以8位二进制位为一个字节(Byte，缩写为B)。

(2)运算速度。

它是用每秒能执行的指令条数来表示的，单位一般用MIPS(每秒百万条指令)表示。

第2章数字逻辑基础
2．1 逻辑代数与逻辑门
[简答]逻辑代数与普通代数的区别如下：
逻辑代数和普通代数一样用字母代表变量，称为逻辑变量。

和普通代数不同的是，逻辑变量的取值只有两种：”1”和”0”，这里的”1"和”0”，不再像普通代数那样具有数值大小的含义，而是表示所研究问题的两个相互对立的逻辑状态。

在逻辑关系中，最基本的逻辑关系只有“与"、“或’’和“非"三种，因此逻辑代数中变量的运算也只有“与"、“或’’和“非”三种基本逻辑运算，而其他任何复杂的逻辑运算都可以用这三种基本逻辑运算来实现。

1．逻辑“与"关系
若假设在表2—1中，用“1"表示开关闭合或灯亮，用“0"表示开关断开或灯灭，便可以得到反映开关状态与灯亮/灭之间因果关系的数学表达形式——逻辑真值表，简称真值表，如表2—2所示。

由表2-2可知，逻辑变量Y与逻辑变量A、B之间的关系是：只有当A与B都是“1”是，Y才为“1”；否则，Y 为“0”。

这一关系用逻辑表达式表示为：
Y=A·B或Y=AB
式中，“·"表示逻辑变量A、B的“与"运算，又称为逻辑乘。

逻辑与运算的规律是：
0·0==0 0·1==0 1．0==0 1．1==1
2．逻辑“或"关系
其逻辑表达式表示为：
Y=A+B
式中，“+"表示逻辑变量A、B的“或”运算，又称为逻辑加。

逻辑或运算的规律是：
0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1
3．逻辑“非"关系
当决定一件事情的条件不具备时，这件事情才会发生，这样的逻辑关系称为逻辑“非’’关系。

非就是相反，就是否定。

当开关A闭合时，灯Y灭；而当开关A断开时，灯Y会亮。

所以对灯Y亮这一事件来说，开关A闭合是一种“非"的逻辑关系。

其逻辑表达式表示为：
式中，字母A上方的符号“一”表示逻辑变量A的“非”或“反’’运算。

逻辑非运算的规律是：
4．常用复合逻辑运算
除了与、或、非这三种基本逻辑运算之外，经常用到的还有基于这三种基本运算构成的一些复合运算，它们是与非(先“与’’后“非’’)、或非(先“或”后“非”)、异或等运算。

与非、或非和异或运算的逻辑表达式分别是：
5．逻辑代数的运算法则
[计算]根据逻辑与、或、非的三种运算法则，可推导出逻辑运算的一些基本定律和法则，其中最常用的有以下几种：
(1)关于变量与常量的关系
(2)重复律
(3)吸收率
(4)分配律
(5)交换律
(6)结合律
(7)反演律
=
2.2 组合逻辑电路．
[单选、填空]通常数字系统的逻辑电路可以分为两大类：组合逻辑电路和时序逻辑电路。

组合逻辑电路是指电路的输出状态只与当时输入状态有关，而与电路的以前状态无关，即输出与输入的关系具有即时性，不具备记忆功能。

2.3 常用时序电路
[单选、填空]逻辑电路中的输出状态不但与当时的输入状态有关，而且还与电路以前的输入状态有关，这种逻辑电路称为时序逻辑电路。

因此，时序逻辑电路中必须要有能够储存信息的记忆元件――触发器。

触发器也是构成各种复杂时序逻辑电路中的基本部件。

[单选、填空]触发器的种类很多，按时钟控制方式来分，有电位触发、边沿触发、主从触发等方式的触发器；按功能来分，有RS型、D型、J K型等触发器。

同一功能的触发器可以由不同的触发方式来实现，因此在选用触发器时必须考虑触发方式。

．
[单选、填空]计算机中的许多部件都需要有能够暂时寄存数据的部件，而寄存器就是这样的部件，它具有接收信息、存放信息或传递信息的功能。

寄存器主要由触发器和一些控制门构成。

由于一个触发器只能存放1位二进制信息，那么存放n位二进制信息的寄存器就需要n个触发器来构成。

[简答]74LS175的具体逻辑功能如下：
(1)异步清零。

当MR=0时，寄存器处于异步清零工作方式。

这时，不管其他输人端的状态如何(包括时钟信号CLK)，寄存器Q3～Q0被直接清零。

由于清零不受时钟信号CLK控制，因而称为异步清零。

(2)同步并行置数。

当MR=1时，在CLK上升沿作用下，数据输人端D3～D0的数据将被分别置人Q3～Q0。

由于置数操作要与CLK上升沿同步，且D3～D0的数据同时置人寄存器，所以称为同步并行置数。

(3)保持功能。

当MR=1时，在CLK上升沿以外的时间，寄存器的内容保持不变，即各个输出端的状态与输人数据无关。

[填空]移位寄存器不仅能够存储数据，而且具有移位的功能。

按照数据移动的方向，可分为单向移位和双
向移位两大类。

[填空、简答]计算器的分类主要有下面几种：
(1)按构成计数器的触发器的翻转次序分类，可分为异步计数器和同步计数器。

．当计数脉冲CLK输入时，所有触发器同时都翻转的计数器称为同步计数器；当计数脉冲CLK输人时，各级触发器不同时翻转的计数器称为异步计数器。

(2)按计数过程中计数器中数字的增减来分类，可分加法计数器、减法计数器和可逆计数器(加减计数器)。

(3)按计数器中数字的编码方式来分类，可分为二进制计数器和十进制计数器。

第3章计算机中的信息表示
[填空]在计算机中，信息分为两大类：数据信息和控制(指令)信息。

数据信息泛指计算机处理的对象，它们又可分为数值型数据和非数值型数据。

(如文字、声音、图像等)；控制信息就是控制计算机工作的信息，计算机执行指令时，用指令产生的各种操作命令控制有关操作，所以指令序列属于控制信息。

3.1 数值型数据的表示
[填空]所谓进位计数制，就是人们利用数字符号来计数的方法。

凡是用数字符号排列，按由低位向高位进位计数的方法叫做进位计数制，简称计数制或进位制。

进位计数制有很多种，计算机科学中常用的是二进制、十进制、十六进制。