计算机操作系统管理-CPU解析
简述计算机控制系统基本组成
简述计算机控制系统基本组成计算机控制系统是指对计算机硬件和软件进行有效管理、协调和控制的系统，以实现计算机正常运行和完成特定任务。
计算机控制系统的基本组成包括以下几个方面：1. 中央处理器（Central Processing Unit, CPU）：-功能：CPU是计算机的大脑，负责执行指令、进行算术和逻辑运算。
-组成：包括控制单元（Control Unit）和算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit）。
2. 存储器（Memory）：-功能：存储器用于存放程序和数据，分为主存储器（RAM）和辅助存储器（如硬盘、固态硬盘）。
-作用：主存储器用于存放当前运行的程序和数据，辅助存储器用于永久性存储数据和程序。
3. 输入设备（Input Devices）：-功能：输入设备用于向计算机输入数据，例如键盘、鼠标、触摸屏等。
-作用：通过输入设备，用户可以与计算机进行交互，向计算机提供操作指令和数据。
4. 输出设备（Output Devices）：-功能：输出设备用于将计算机处理的结果显示给用户，例如显示器、打印机、音响等。
-作用：通过输出设备，计算机可以向用户呈现运算结果、图形、声音等信息。
5. 系统总线（System Bus）：-功能：系统总线是连接计算机内部各个组件的数据通道，包括地址总线、数据总线和控制总线。
-作用：系统总线负责在各个硬件组件之间传递数据、地址和控制信号。
6. 输入/输出控制器（I/O Controller）：-功能：输入/输出控制器负责管理输入和输出设备的数据传输。
-作用：控制器将数据从输入设备传输到主存储器，或者将主存储器中的数据传输到输出设备。
7. 系统时钟（System Clock）：-功能：系统时钟用于同步计算机中的各个部件的工作。
-作用：时钟信号驱动CPU执行指令，确保各个部件协调一致地工作。
8. 操作系统（Operating System）：-功能：操作系统是计算机控制系统的核心，负责管理和协调计算机硬件和软件资源，提供用户界面和执行应用程序的环境。
操作系统处理器管理作业
操作系统处理器管理作业在计算机系统中，操作系统起着至关重要的作用，它就像是一个大管家，负责管理和协调计算机的各种资源，让计算机能够高效、稳定地运行。
而处理器管理则是操作系统中的一个关键部分，它直接影响着计算机系统的性能和效率。
处理器，也就是我们常说的 CPU（Central Processing Unit），是计算机的核心部件，负责执行各种指令和计算任务。
操作系统的处理器管理主要涉及到进程和线程的管理、处理器调度以及中断处理等方面。
首先，我们来谈谈进程和线程。
进程可以理解为正在运行的程序的实例，它包含了程序执行所需的各种资源，如代码、数据、堆栈等。
而线程则是进程中的执行单元，一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的资源，但又能独立执行。
在操作系统中，进程和线程的管理是非常复杂和重要的。
操作系统需要为每个进程和线程分配资源，如内存空间、CPU 时间等，并对它们的状态进行监控和管理。
进程的状态通常包括就绪、运行、阻塞等。
当一个进程准备好执行但还没有被分配到 CPU 资源时，它处于就绪状态；当它正在 CPU 上执行时，处于运行状态；而当它因为等待某个事件（如输入输出操作完成）而暂时无法执行时，就处于阻塞状态。
接下来，处理器调度是操作系统处理器管理的核心任务之一。
处理器调度的目标是合理地分配 CPU 资源，以满足各个进程和线程的执行需求，同时提高系统的整体性能和效率。
常见的处理器调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）等。
先来先服务算法按照进程到达的先后顺序来分配 CPU 资源，这种算法简单直观，但可能会导致短作业等待时间过长，影响系统的整体性能。
短作业优先算法则优先选择执行时间短的进程，能够有效地减少平均等待时间，但可能会对长作业不公平。
时间片轮转算法将 CPU 时间分成固定大小的时间片，每个进程轮流在一个时间片内执行，如果时间片用完但进程还没有执行完，就会被放回就绪队列等待下一次调度。
CPU的结构和功能解析
CPU的结构和功能解析CPU（Central Processing Unit，中央处理器）是计算机中的核心部件，负责执行指令、进行算术和逻辑运算以及控制外部设备的操作。
CPU的结构和功能是计算机硬件设计中的重要内容。
本文将对CPU的结构和功能进行解析。
一、CPU的结构1. 控制器（Control Unit）：控制器是CPU的指挥中心，负责协调和控制整个计算机系统的运行。
它从内存中读取指令并对其进行解释与执行。
控制器由指令寄存器（Instruction Register，IR）、程序计数器（Program Counter，PC）和指令译码器（Instruction Decoder）等构成。
-指令寄存器（IR）：用于存储当前从内存中读取的指令。
-程序计数器（PC）：存储下一条需要执行的指令在内存中的地址。
- 指令译码器（Instruction Decoder）：对指令进行解码，将其转化为相应的操作信号。
2.运算器（ALU）：运算器是负责执行算术和逻辑运算的部件。
它可以进行整数运算、浮点数运算、位操作等。
运算器通常包含多个加法器、乘法器和逻辑门电路，以实现不同的运算功能。
3. 寄存器（Registers）：寄存器是CPU内部的高速存储器，用于存储指令、数据、地址等信息。
寄存器分为通用寄存器、程序计数器和状态寄存器等多种类型。
-通用寄存器：用于存储临时数据和计算结果，供运算器使用。
-程序计数器：存储下一条需要执行的指令的地址。
- 状态寄存器：用于存储CPU的运行状态，如零标志（Zero Flag）、进位标志（Carry Flag）等。
二、CPU的功能CPU的功能主要包括指令执行、运算处理、控制管理和数据存取等方面。
1.指令执行：CPU从内存中读取指令，进行解码并执行相应的操作。
不同指令的功能包括数据传输、算术运算、逻辑运算、条件分支、循环等。
2.运算处理：CPU通过运算器进行各种算术和逻辑运算。
算术运算包括加法、减法、乘法和除法等操作，逻辑运算包括与、或、非、异或等操作。
(完整版)操作系统第五版费祥林_课后习题答案解析参考
第一章操作系统概论1、有一台计算机，具有IMB 内存，操作系统占用200KB ，每个用户进程各占200KB 。
如果用户进程等待I/O 的时间为80 % ，若增加1MB 内存，则CPU 的利用率提高多少？答：设每个进程等待I/O 的百分比为P ，则n 个进程同时等待刀O 的概率是Pn ，当n 个进程同时等待I/O 期间CPU 是空闲的，故CPU 的利用率为1-Pn。
由题意可知，除去操作系统，内存还能容纳4 个用户进程，由于每个用户进程等待I/O的时间为80 % , 故：CPU利用率＝l-（80%)4 = 0.59若再增加1MB 内存，系统中可同时运行9 个用户进程，此时：cPu 利用率＝l-（1-80%)9 = 0.87故增加IMB 内存使CPU 的利用率提高了47 % :87 ％/59 ％=147 %147 ％-100 % = 47 %2 一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序A 先开始做，程序B 后开始运行。
程序A 的运行轨迹为：计算50ms 、打印100ms 、再计算50ms 、打印100ms ，结束。
程序B 的运行轨迹为：计算50ms 、输入80ms 、再计算100ms ，结束。
试说明（1 ）两道程序运行时，CPU有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会等待？( 2 ）程序A 、B 有无等待CPU 的情况？若有，指出发生等待的时刻。
答：画出两道程序并发执行图如下：（1）两道程序运行期间，CPU存在空闲等待，时间为100 至150ms 之间（见图中有色部分）（2）程序A 无等待现象，但程序B 有等待。
程序B 有等待时间段为180rns 至200ms 间（见图中有色部分）3 设有三道程序，按A 、B 、C优先次序运行，其内部计算和UO操作时间由图给出。
试画出按多道运行的时间关系图（忽略调度执行时间）。
完成三道程序共花多少时间？比单道运行节省了多少时间？若处理器调度程序每次进行程序转换化时lms , 试画出各程序状态转换的时间关系图。
电脑CPU架构解析常见的处理器有哪些优势和劣势
电脑CPU架构解析常见的处理器有哪些优势和劣势电脑CPU架构，作为计算机硬件的核心组成部分，直接影响着计算机的性能和稳定性。
不同的处理器架构在设计思想、指令集、运算速度等方面存在着差异。
本文将解析常见的处理器架构，并探讨它们各自的优势和劣势。
一、x86架构x86架构是目前最为广泛应用的处理器架构，它由英特尔公司于20世纪80年代推出，目前代表产品为英特尔的酷睿系列处理器。
x86架构具有以下优势和劣势：优势：1.应用广泛：x86架构广泛应用于个人电脑和服务器领域，具有良好的兼容性，可以运行绝大多数的软件和操作系统。
2.生态完善：基于x86架构的处理器拥有庞大的生态系统，有大量的研发和生产厂商，从而带来更多的硬件和软件选择。
3.性能强劲：x86架构在同等工艺制程下，可以提供较高的性能，具备较高的单核和多核处理能力，适用于多线程和计算密集型任务。
劣势：1.功耗较高：由于x86架构的复杂性和发展历史的积累，导致其功耗比其他架构要高一些。
这也限制了其在移动设备等低功耗领域的应用。
2.价格较高：鉴于x86架构的成熟度和市场份额，其产品价格一般较高，不利于低成本应用领域的推广。
3.指令冗余：x86架构的指令集较为冗余，指令执行效率不如精简指令集架构（RISC）。
二、ARM架构ARM架构是一种精简指令集计算机（RISC）架构，广泛应用于移动设备领域，代表产品为高通、苹果等公司的处理器。
ARM架构具有以下优势和劣势：优势：1.低功耗：ARM架构以其简洁而高效的设计，具备较低的功耗，适用于移动设备等对续航能力要求较高的领域。
2.强大的图形处理能力：基于ARM架构的处理器通常搭载了较为先进的图形核心，具备出色的图形处理能力，适用于游戏和媒体应用。
3.灵活性高：ARM架构可根据需求进行定制和扩展，非常适合于定制芯片和嵌入式系统领域。
劣势：1.兼容性较弱：由于ARM架构相对于x86架构有所不同，存在着较弱的兼容性。
某些PC软件和操作系统可能无法直接在ARM架构上运行。
操作系统 ---- 处理器管理
具体对内中断（异常）的产生原因，做一 下分类： 访管中断：主动引发进行系统调用 硬件故障：处理器内部的硬件问题 程序性异常：运算过程中出现错误，比如 除数为0、页故障、地址越界等
①
② ③
异常均不可屏蔽，因为其不是错误，就是 有意为之，都是有目的的，而中断则是要 分情况，有些可屏蔽，有些不可屏蔽
外中断信号，不一定是代表了一定发生了 需要CPU处理的事情，很多时候，只是告 诉一下CPU设备完成了某项工作，这个时 候，CPU其实并不一定要知道这个中断发 生了
因此，外中断可以分为可屏蔽中断与不可 屏蔽中断
有一些中断，是比较紧急的情况，是不可 以忽略的，CPU在收到这些中断信号后， 必须马上进行处理，否则会引起系统的问 题，这些就是不可屏蔽中断
举例：Intel x86规定的一些中断和异常：
①
②
Linux中把异常按照发生之后处理的方式， 分为以下四种： 故障（Fault）：发生问题处理完毕后， 再执行一次原来的指令 陷阱（Trap）：执行特定的调试指令时 触发，被调试的进程遇到所设置的断点 处会暂停等待
③
④
终止（Abort）：某些错误发生后，无法 恢复，不会返回原进程，有时甚至需要重 启计算机 编程异常（Programmed Exception）： 用于实现系统调用
①
②
③
④
中断与信号有很多类似之处： 概念上一致：都是中断源向某个目的地发 送中断信号 均是异步：不知道何时会发生中断事件 实现方式均采用向量表，以向量号做索引 查找中断处理程序 均设有“中断屏蔽位”，可以对于一些中 断信号，置之不理
中断与信号的区别：
中断由硬件和软件实现，信号则专门由软 件实现 中断向量表与中断处理程序位于内核空间， 而信号向量表属于内核空间，但信号处理 程序一般位于用户空间 中断会立即处理，而信号则可能会延时
操作系统重点概念
1.CPU的两种运行模式：内核态（又称核心态、系统态、管态）与用户态（又称目态）。
2.指令是控制计算机执行某种操作的命令。
3.特权指令：是一类具有特殊权限的指令，只用于操作系统或其他系统软件，普通用户不能直接使用4.非特权指令：也称为用户指令或普通指令，是普通用户能够直接使用的指令。
这是指令集中除特权指令外的所有指令。
5.操作系统的用户观点与系统观点:用户观点：为用户提供使用计算机系统的接口与各种资源管理服务（从系统外部看）系统观点：管理与分配计算机系统硬件及软件资源。
因此，操作系统是计算机资源的管理者（从系统内部看6.操作系统：是控制与管理计算机系统内各种硬件与软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。
功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口7.多道程序设计的基本思想：在内存中同时存放多道程序，在管理程序的控制下交替地执行。
这些作业共享CPU与系统中的其他资源。
8.多道批处理系统优缺点：优点:系统资源利用率高；系统吞吐量大。
缺点:用户作业等待时间长；无交互性，用户一旦提交作业就失去了对其运行的控制能力9.多道：系统在内存中存放多个作业，并且在外存上还保存大量的后备作业。
10.成批：系统按批次调度作业，而在系统运行过程中不允许用户与机器之间发生交互作用。
11.分时：对时间的共享。
在分时系统中，分时主要是指若干并发程序对CPU时间的共享12.Linux系统特点:与UNIX兼容；自由软件，源码公开；性能高，安全性强；便于定制与再开发；互操作性高；全面的多任务与真正的32位操作系统13.进程概念：程序在并发环境中的执行过程进程最根本的属性：是动态性与并发性进程的特征：动态性并发性独立性异步性批处理系统的特征：脱机多道成批处理分时系统的特征：多路性独立性及时性交互性14.进程间的相互关系主要分为如下三种形式：1.互斥——竞争同一资源而发生相互制约2. 同步——协同完成一项任务3. 通信——交换信息，合作完成一项工作15.进程与程序的区别与联系：（1）进程是动态概念，程序是静态概念（2）进程有并发性，程序没有（3）一个程序对应多个进程（4）进程有三个基本状态进程的三种状态及其转换16.进程控制块的作用：每个进程有唯一的进程控制块；操作系统根据PCB对进程实施控制与管理；进程的动态、并发等特征是利用PCB表现出来的；PCB是进程存在的唯一标识17.临界资源：一次仅允许一个进程访问的资源18.临界区：简称CS区进程中访问临界资源的那段程序代码19.原语是为完成某些特定的功能而编制的一段系统程序。
操作系统处理器管理
信号机制
一种模拟硬件中断的简单通信机制（软件 中断）
– 内核向进程（进程发生异常，向其通知） – 进程向进程（进程间通信，发送某个事件）
signal, kill POSIX定义的信号类型（终端，Ctrl+C，2）
– Ctrl + Z，SIGSTOP
信号的检测与处理流程
发送信号 断点
执行信号处 理程序
应用程序 继续执行
从内核 返回用 户空间
进程
进程是现代操作系统中最基本、最重要的概念 两个角度看进程概念：
– 从理论角度看，进程是对正在运行的程序活动规律的 抽象
– 从实现角度看，进程是一种数据结构
为什么引入进程？
– 刻画系统的动态性、发挥系统的并发性，提高资源利 用率（并发程序设计的工具）
– 解决共享性，正确描述程序的执行状态（标识程序的 多次运行）
– 按使用者分：
特权指令，仅供操作系统内核调用 非特权指令
处理器状态
特权指令的执行限制，使处理器必须能区分当前 运行的程序是操作系统还是普通应用程序 处理器状态：
– 管理状态（特权状态、系统状态、特态、管态），能 执行所有机器指令
– 用户状态（目标状态、用户模式、常态、目态），只 能执行非特权指令
– 程序段、数据段、共享存储区、用户栈
寄存器上下文
– 程序状态字寄存器、栈指针寄存器、控制寄存器、 通用寄存器
系统级上下文
– 进程控制块、主存管理信息（如页表）、核心栈
进程的描述
进程控制块的结构
– 每个进程都有且只有一个进程控制块
进程标识信息（外部标识+内部标识）
进程现场信息 （通用寄存器、PSW寄存器、各种指针）
PCB
操作系统的原理和功能解析
操作系统的原理和功能解析操作系统是计算机系统中非常重要的一部分，它负责管理和控制计算机硬件资源，并提供各种功能和服务，使得计算机能够高效地运行。
本文将对操作系统的原理和功能进行解析，帮助读者更好地理解和应用操作系统。
一、操作系统的原理1. 中断机制：操作系统通过中断机制来处理外部设备和应用程序的请求，例如键盘输入、鼠标点击等。
当发生中断事件时，操作系统会立即响应，并进行相应的处理和调度。
2. 进程管理：操作系统通过进程管理来实现程序的并发执行。
它将程序划分为多个进程，并分配CPU时间片给不同的进程，以实现多任务处理。
3. 内存管理：操作系统负责管理计算机的内存资源，包括内存分配、内存回收和内存保护等。
它通过虚拟内存机制来扩充实际物理内存的容量，提高内存利用率。
4. 文件系统：操作系统提供文件系统来管理计算机中的文件和文件夹。
它定义了文件的组织结构、访问权限以及文件的存储和检索等操作。
5. 设备管理：操作系统负责管理计算机的各种设备，如硬盘、打印机、网络接口等。
它通过设备驱动程序来控制设备的运行和数据传输。
二、操作系统的功能1. 用户接口：操作系统提供用户接口，方便用户与计算机进行交互。
常见的用户接口有命令行界面和图形界面，用户可以通过输入命令或者点击图标来操作计算机。
2. 进程调度：操作系统负责调度和管理计算机中的进程。
它根据进程的优先级、进程状态和CPU繁忙程度等因素，决定哪些进程能够获得CPU的执行时间。
3. 内存管理：操作系统管理计算机的内存资源，包括内存分配、内存回收和内存保护等。
它通过页面置换算法和内存分页机制来优化内存的使用效率。
4. 文件管理：操作系统提供文件管理功能，方便用户创建、编辑、复制和删除文件。
它通过目录结构来组织文件，并提供文件权限和文件访问控制等功能。
5. 设备管理：操作系统管理计算机的各种设备，包括硬盘、打印机、鼠标等。
它通过设备驱动程序来控制设备的运行和数据的传输，保证设备的正常工作。
Windows系统任务管理器解析查看和结束进程
Windows系统任务管理器解析查看和结束进程Windows系统任务管理器是Windows操作系统提供的一种工具，用于管理和监视计算机上运行的进程、应用程序和系统性能。
通过任务管理器，我们可以查看和结束正在运行的进程，以及监控CPU、内存、磁盘和网络的使用情况。
本文将详细介绍Windows系统任务管理器的功能和如何使用它来查看和结束进程。
一、任务管理器的打开方式要打开任务管理器，我们可以使用以下几种方法：1. 使用快捷键组合：Ctrl + Shift + Esc。
2. 右键点击任务栏空白处，选择“任务管理器”选项。
3. 按下Ctrl + Alt + Delete组合键，然后选择“任务管理器”选项。
二、任务管理器的界面介绍打开任务管理器后，我们可以看到以下几个选项卡：1. 进程：显示所有正在运行的进程和应用程序。
2. 性能：显示系统的性能信息，如CPU、内存、磁盘和网络的使用情况。
3. 应用：显示所有正在运行的应用程序。
4. 启动：显示系统启动时自动启动的程序列表。
5. 用户：显示当前登录用户的会话信息。
6. 详细信息：显示更详细的系统和应用程序信息。
三、查看进程和应用程序在“进程”选项卡下，我们可以查看当前正在运行的进程和应用程序。
每个进程都会显示其进程名、进程ID、CPU占用率、内存占用率等信息。
要查看某个进程的详细信息，可以右键点击该进程，并选择“打开文件位置”、“结束任务”、“设置优先级”等选项。
四、结束进程有时候，我们需要结束某个进程来解决问题，或释放系统资源。
在任务管理器中，我们可以使用以下步骤来结束进程：1. 打开任务管理器。
2. 在“进程”选项卡下，找到要结束的进程。
3. 右键点击该进程，并选择“结束任务”选项。
请注意，在结束进程之前，我们需要确保结束的进程不是系统关键进程或其他重要的应用程序。
结束了关键进程可能会导致系统不稳定或出现其他问题。
五、性能监控和优化通过任务管理器的“性能”选项卡，我们可以实时监控系统的性能参数，包括CPU使用率、内存使用率、磁盘活动等。
CPU的作用与功能
CPU的作用与功能中央处理器（CPU）是计算机的核心组件，它承担着控制和执行计算机指令的重要任务。
CPU的作用与功能可以总结为以下几个方面。
一、指令解析与执行作为计算机的大脑，CPU负责解析并执行计算机指令。
当计算机接收到指令时，CPU会将指令解码并按照指令的要求完成相应的操作。
这包括算术运算、逻辑运算、数据传输等，以实现各种不同的功能。
二、运算能力CPU具备强大的运算能力，可以进行各种复杂的数学运算。
通过算术逻辑单元（ALU），CPU可以执行加法、减法、乘法、除法等基本的算术运算。
此外，CPU还支持浮点运算，可以处理复杂的科学计算和图形处理等任务。
三、控制设备和外围设备CPU控制着计算机系统中的各种设备和外围设备的工作。
它通过I/O接口与外围设备进行通信，实现数据的输入、输出和存储等功能。
例如，通过CPU控制，计算机可以将数据存储到硬盘、读取光盘上的信息，以及连接和管理打印机、键盘、鼠标等外部设备。
四、内存管理CPU负责管理计算机的内存资源，包括内存的分配和回收。
通过内存管理单元（MMU），CPU可以将程序和数据加载到内存中，并在需要时读取和修改内存中的数据。
此外，CPU还负责虚拟内存的管理，将物理内存与逻辑地址进行映射，提供更高效的内存使用方式。
五、时钟管理CPU通过时钟信号来控制计算机各个部件的工作节奏。
通过时钟信号的同步，CPU确保各个部件按照固定的时间间隔完成各自的任务。
时钟信号的频率决定了CPU的工作速度，通常以兆赫（MHz）或千兆赫（GHz）为单位。
六、多任务处理现代CPU支持多任务处理，即能够同时处理多个程序或任务。
通过时间片轮转和中断机制，CPU可以在不同任务之间进行切换，使得多个任务可以同时运行。
这为多用户、多线程的操作系统提供了支持，提高了计算机系统的整体效率。
总结起来，CPU作为计算机的核心部件，承担着指令解析与执行、运算能力、设备控制、内存管理、时钟管理以及多任务处理等多个功能。
cpu什么原理
cpu什么原理
CPU，即中央处理器，是计算机中的核心部件，负责执行指令、控制数据流动和进行算术逻辑运算等任务。
它是计算机内部的“大脑”，与其他硬件设备协同工作，保证计算机的正常运行。
CPU的工作原理可以分为指令和数据的处理以及控制单元的
工作。
首先，CPU从内存中获取指令，并按照指令的要求操
作数据。
指令包括数据传输、运算和控制等操作。
通过运算单元完成算术和逻辑操作，将运算结果储存或传递给其他部件。
控制单元则负责指挥和协调整个CPU的工作，包括指令的解码、时序控制和控制信号的发出。
除了核心工作原理外，CPU还有一些关键技术，如流水线技
术和分支预测技术。
流水线技术将指令处理过程分解为多个阶段，各阶段同时进行，以提高CPU的处理效率。
分支预测技
术则用于解决分支指令（如if-else判断）对流水线造成的延迟问题，通过预测分支结果来提前进行后续操作。
此外，现代CPU还采用了超线程和多核技术。
超线程技术通
过模拟并行执行多个线程，增加了CPU的处理能力。
而多核
技术实现了将多个CPU集成到一个芯片上，每个核心能够独
立执行指令，提高了系统的整体性能。
总的来说，CPU通过指令和数据的处理以及控制单元的工作，负责执行计算机的指令和算术逻辑运算等任务。
通过流水线、分支预测、超线程和多核技术等不断提升其性能，以适应日益增长的计算需求。
解析计算机基础知识参考试题及答案解析
计算机基础知识参考试题及答案解析一、单选题1．下列叙述中，准确的是【答案】D）A）计算机的体积越大，其功能越强B）CD－ROM的容量比硬盘的容量大C）存储器具有记忆功能，故其中的信息任何时候都不会丢失二、D）CPU是中心处理器的简称【解析】中央处理器：Central Processing Unit，缩写为CPU，主要包括运算器（ALU）和控制器（CU）两大部件。
2．下列字符中，其ASCII码值最小的一个是（）。
A）控制符B）9 C）A D）a【答案】A）【解析】在ASCII码表中，根据码值由小到大的排列顺序是：控制符、数字符、大写英文字母、小写英文字母。
3．一条指令必须包括A）操作码和地址码B）信息和数据C）时间和信息D）以上都不是【答案】A）【解析】一条指令就是对计算机下达的命令，必须包括操作码和地址码（或称操作数）两部分。
前者指出该指令完成操作的类型，后者指出参与操作的数据和操作结果存放的位置。
4．以下哪一项不是防备计算机病毒的措施？A）建立备份B）专机专用C）不上网D ）定期检查【答案】C）【解析】网络是病毒传播的最大来源，预防计算机病毒的措施很多，但是采用不上网的措施显然是防卫过度。
5．计算机操作系统通常具有的5大功能是（）。
A）CPU的治理、显示器管理、键盘管理、打印机管理和鼠标器管理B）硬盘管理、软盘驱动器管理、CPU的管理、显示器管理和键盘管理C）CPU的管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理D）启动、打印、显示、文件存取和关机【答案】C）【解析】计算机操作系统通常具有的5大功能是CPU的管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理。
6．微机上广泛使用的Windows2000是（）。
A）多用户多任务操作系统B）单用户多任务操作系统C）实时操作系统D）多用户分时操作系统【答案】B）【解析】Microsoft公司开发的DOS是一单用户单任务系统，而Windows操作系统则是一单用户多任务系统，经过十几年的发展，已从Windows 3.1发展到目前的Windows NT、Windows 2000、Windows XP和V ista。
专业知识 计算机操作系统通常具有的五大功能
计算机操作系统通常具有的五大功能计算机操作系统通常具有的5大功能：CPU管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理。
操作系统（英语：Operating System，缩写：OS）是一组主管并控制计算机操作、运用和运行硬件、软件资源和提供公共服务来组织用户交互的相互关联的系统软件程序。
根据运行的环境，操作系统可以分为桌面操作系统，手机操作系统，服务器操作系统，嵌入式操作系统等。
从资源管理的角度来看，操作系统对计算机资源进行控制和管理的功能主要分为如下5部分：1、CPU的控制与管理：CPU是计算机系统中最重要的硬件资源，任何程序只有占有了CPU才能运行，其处理信息的速度远比存储器存取速度和外部设备工作速度快，只有协调好它们之间的关系才能充分发挥 CPU 的作用。
操作系统可以使 CPU 按预先规定的优先顺序和管理原则，轮流地为外部设备和用户服务，或在同一段时间内并行地处理多项任务，以达到资源共享，从而使计算机系统的工作效率得到最大的发挥。
2、内存的分配与管理：计算机在处理问题时不仅需要硬件资源，还要用到操作系统、编译系统、用户程序和数据等许多软件资源，而这些软件资源何时放到内存的什么地方，用户数据存放到哪里，都需要由操作系统对内存进行统一的分配并加以管理，使它们既保持联系，又避免互相干扰。
如何合理地分配与使用有限的内存空间，是操作系统对内存管理的一项重要工作。
3、外部设备的控制和管理：操作系统控制外部设备和 CPU 之间的通道，提出请求的外部设备按一定的优先顺序排好队，等待CPU 响应。
为提高 CPU 与输入／输出设备之间并行操作的程度，以及为了协调高 CPU 和低速输入输出设备之间的工作节奏，操作系统通常在内存中设定一些缓冲区，使 CPU 与外部设备通过缓冲区成批传送数据。
数据传输方式是，先从外部设备一次读入一组数据到内存的缓冲区， CPU 依次从缓冲区读取数据，待缓冲区中的数据用完后再从外部设备读入一组数据到缓冲区。
计算机操作系统
计算机操作系统计算机操作系统是指控制和管理计算机硬件与软件资源的一个系统软件。
它负责协调各种应用程序和用户的操作，使得计算机能够高效地运行，并提供给用户一个友好的界面。
本文将从操作系统的定义、功能、分类以及发展历程等方面进行探讨。
一、定义计算机操作系统是指一种系统软件，它位于计算机硬件与应用软件之间，对计算机系统的硬件资源进行管理和调度，提供用户与计算机系统之间的接口。
它是计算机系统的核心组成部分，负责处理和分配计算机的资源、控制和管理计算机的工作流程，以及为用户提供友好的操作界面。
二、功能1. 资源管理操作系统负责管理计算机的各种资源，包括中央处理器(CPU)、内存、外部设备等。
它通过进程调度、内存管理、文件系统和设备管理等功能，合理分配和利用这些资源，以满足不同应用程序和用户的需求。
2. 进程管理操作系统负责管理计算机中所有的进程。
它负责进程的创建、删除和调度，确保每个进程能够公平地使用CPU资源，并且能够相互协作，共同完成任务。
3. 内存管理操作系统负责管理计算机的内存资源。
它通过内存分配、地址转换和内存回收等机制，为应用程序提供连续的内存空间，并防止不同应用程序之间的内存互干扰。
4. 文件系统操作系统负责管理计算机中的文件和目录。
它提供了文件的创建、存储和访问等功能，使得用户可以方便地组织和管理自己的数据。
5. 设备管理操作系统负责管理计算机的各种外部设备，如显示器、打印机、硬盘等。
它通过设备驱动程序和设备控制器，协调和控制这些外部设备的工作，保证它们能够正常运行。
三、分类根据不同的标准，操作系统可以分为不同的类型。
常见的分类方式包括单用户操作系统、多用户操作系统、批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统等。
1. 单用户操作系统单用户操作系统是指只能同时为一个用户提供服务的操作系统。
它主要用于个人计算机，用户可以独占地使用计算机的资源，进行各种应用程序的运行和开发。
2. 多用户操作系统多用户操作系统是指能够同时为多个用户提供服务的操作系统。
操作系统进程管理解析
操作系统进程管理解析在我们日常使用计算机或其他智能设备时，操作系统就如同一位默默付出的幕后工作者，有条不紊地管理着各种任务和资源。
其中，进程管理是操作系统的核心功能之一，它对于系统的性能、稳定性和资源利用效率起着至关重要的作用。
要理解进程管理，首先得明白什么是进程。
简单来说，进程就是正在运行的程序的实例。
当我们打开一个应用程序，比如浏览器、音乐播放器或者文档编辑器，操作系统就会为这个程序创建一个进程，为其分配所需的资源，如内存、CPU 时间等，并监控其运行状态。
进程有几个重要的状态，包括就绪、运行和阻塞。
就绪状态意味着进程已经准备好运行，只等 CPU 分配时间给它；运行状态则是进程正在 CPU 上执行；阻塞状态通常是因为进程在等待某些外部事件，比如输入输出操作完成。
操作系统通过进程控制块（PCB）来管理进程。
PCB 就像是进程的“身份证”，包含了进程的各种信息，比如进程标识符、进程状态、优先级、程序计数器、内存指针等等。
通过 PCB，操作系统能够清晰地了解每个进程的情况，并进行有效的调度和管理。
进程调度是进程管理中的关键环节。
操作系统需要根据一定的策略和算法，决定哪个进程先获得 CPU 资源。
常见的调度算法有先来先服务、短作业优先、时间片轮转等。
先来先服务算法很直观，就是按照进程到达的先后顺序进行调度。
这种算法简单易懂，但可能会导致短进程等待时间过长。
短作业优先算法则优先调度执行时间短的进程，能有效地减少平均等待时间，但可能对长进程不太公平。
时间片轮转算法将 CPU 时间划分成固定长度的时间片，每个进程轮流获得一个时间片来执行。
这种算法能够保证每个进程都能得到一定的执行机会，增加了系统的响应性，但频繁的上下文切换可能会带来一定的开销。
进程同步和互斥是进程管理中另一个重要的方面。
当多个进程需要共享资源或者协同工作时，就需要进行同步和互斥操作，以避免出现混乱和错误。
比如说，有两个进程都要对同一个文件进行读写操作，如果不进行适当的控制，就可能导致数据不一致或者损坏。
处理器管理
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四、处理器的状态
根据运行程序对资源和机器指令的使用权限将处理器设 置为不同状态，处理器状态又称为处理器模式。
多数系统将处理器工作状态划分为核心态和用户态。
1.核心态（Kernel Mode)
CPU执行操作系统程序时所处的状态。较高的特权级别，又 称为特权态（特态）、系统态 、管态。
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2.中断屏蔽
在CPU上运行的程序，有时由于种种原因， 不希望其在执行过程中被别的事件所中断， 称为中断屏蔽。
在PSW中设置中断屏蔽位以屏蔽某些指定的中 断类型 各设备接口中也有中断禁止位，以禁止该设 备的中断
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3.多个中断的处理
若中断处理过程中又发生中断，引起多中断处理问题。
两种策略方法：
一、进程的概念
计算机出现以来，“程序”是使用广泛的一个概念， 在多道程序设计技术出现之前，程序是顺序执行的。
1.程序的顺序执行
例：在系统中有n个作业，每个作业都有三个处理步骤： 首先输入用户的程序和数据（Ii），然后进行计算（Ci）， 最后将结果打印出来（Pi ）。
在计算机系统中只有一个程序在运行，这个程序独占 系统中所有资源，其执行不受外界影响。一道程序执行完 后另一道才能开始。
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三、特权指令和非特权指令 1.处理器执行指令过程
处理器依据在程序计数器中的指令地址从存 储器中取一条指令 取到的指令放在指令寄存器（IR）中 处理器解释并执行指令 自动将程序计数器的值变成下条指令的地址
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2.五类指令
(1)数据处理类指令； (2)转移类指令； (3)数据传送类指令； (4)移位与字符串类指令； (5)I/O类指令。
操作系统管理计算机硬件和软件资源
操作系统管理计算机硬件和软件资源操作系统作为一种核心软件，广泛应用于各类计算机设备中，它主要的功能是管理和协调计算机硬件和软件资源。
对于操作系统而言，其重要性不言而喻，它扮演着连接用户与计算机之间的桥梁角色。
本文将讨论操作系统如何管理计算机硬件和软件资源，并探讨其对计算机性能和用户体验的影响。
一、硬件资源管理操作系统管理计算机的硬件资源，包括中央处理器（CPU）、内存以及外部设备等。
其中，CPU是计算机的核心部件，是执行程序的引擎。
操作系统通过分配CPU时间片，实现多道程序的并发执行，提高计算机的整体效能。
同时，操作系统还负责管理内存资源，将程序的指令和数据存放到合适的物理内存位置，并进行内存的分配和回收，以确保各个程序之间的独立性与安全性。
另外，操作系统还与外部设备打交道。
通过驱动程序的支持，操作系统使得计算机可以与各类外部设备进行通信，如打印机、扫描仪、鼠标等。
操作系统负责设备的初始化、数据传输以及错误处理等功能，使得用户可以方便地进行设备的使用。
通过有效管理硬件资源，操作系统能够充分发挥计算机的潜力，提升计算效率，保证计算机能够高效地完成各类任务。
二、软件资源管理操作系统管理计算机的软件资源，包括应用程序、系统服务以及文件系统等。
庞大的软件资源需要高效的管理，以满足用户的需求。
首先，操作系统负责加载和执行应用程序。
操作系统通过加载器将应用程序从磁盘加载到内存中，并分配必要的资源给予程序的执行。
它还提供了一些系统调用接口，以供应用程序进行输入输出、文件操作以及进程间通信等操作。
其次，操作系统还提供了一系列的系统服务。
系统服务是一些常驻内存的程序，它们为应用程序提供了诸如进程管理、文件管理、网络通信等功能。
这些服务能够为应用程序提供便利的编程接口，使得开发者可以专注于业务逻辑的实现，而无需过多关注底层细节。
最后，操作系统管理文件系统。
文件系统为用户和应用程序提供了一种组织和访问数据的方式。
操作系统通过文件管理器实现对文件的创建、读取、修改和删除等操作，保证数据的安全和可靠的存储。
【精品】计算机基础知识参考试题及答案解析
计算机基础知识参考试题及答案解析一、单选题1．下列叙述中，正确的是A）计算机的体积越大，其功能越强B）CD－ROM的容量比硬盘的容量大C）存储器具有记忆功能，故其中的信息任何时候都不会丢失D）CPU是中央处理器的简称【答案】D）【解析】中央处理器：Central Processing Unit，缩写为CPU，主要包括运算器（ALU）和控制器（CU）两大部件。
2．下列字符中，其ASCII码值最小的一个是（）。
A）控制符 B）9 C）A D）a【答案】A）【解析】在ASCII码表中，根据码值由小到大的排列顺序是：控制符、数字符、大写英文字母、小写英文字母。
3．一条指令必须包括A）操作码和地址码B）信息和数据C）时间和信息D）以上都不是【答案】A）【解析】一条指令就是对计算机下达的命令，必须包括操作码和地址码（或称操作数）两部分。
前者指出该指令完成操作的类型，后者指出参与操作的数据和操作结果存放的位置。
4．以下哪一项不是预防计算机病毒的措施？A）建立备份B）专机专用C）不上网D）定期检查【答案】C）【解析】网络是病毒传播的最大来源，预防计算机病毒的措施很多，但是采用不上网的措施显然是防卫过度。
5．计算机操作系统通常具有的5大功能是（）。
A）CPU的管理、显示器管理、键盘管理、打印机管理和鼠标器管理B）硬盘管理、软盘驱动器管理、CPU的管理、显示器管理和键盘管理C）CPU的管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理D）启动、打印、显示、文件存取和关机【答案】 C）【解析】计算机操作系统通常具有的5大功能是CPU的管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理。
6．微机上广泛使用的Windows2000是（）。
A）多用户多任务操作系统 B）单用户多任务操作系统C）实时操作系统 D）多用户分时操作系统【答案】B）【解析】Microsoft公司开发的DOS是一单用户单任务系统，而Windows操作系统则是一单用户多任务系统，经过十几年的发展，已从Windows 3.1发展到目前的Windows NT、Windows 2000、Windows XP和Vista。
管理用计算机参数
管理用计算机参数计算机参数管理是指对计算机硬件和软件的相关参数进行配置、调整和管理的过程。
通过合理配置和管理计算机参数，可以提高计算机的性能，加快计算速度，降低能耗，提升用户的使用体验。
下面将从硬件参数和软件参数两个方面进行阐述。
一、硬件参数管理硬件参数管理主要包括对计算机的处理器、内存、硬盘、显卡等硬件设备的配置和管理。
1.处理器：处理器是计算机的核心部件，其性能对计算机的整体性能起到至关重要的作用。
在管理处理器参数时，可以通过调整处理器的频率、增加处理器的核心数量、设置超线程技术等方式来提升运算速度和处理能力。
2.内存：内存是计算机存储数据的临时空间，对计算机程序的运行速度和多任务处理能力有着重要影响。
在管理内存参数时，可以增加内存容量、调整内存工作频率，以提高计算机的响应速度和运行效率。
3.硬盘：硬盘是计算机存储数据的永久空间，对计算机的数据读写速度和存储容量有着重要影响。
在管理硬盘参数时，可以选择高速硬盘，提高数据传输速率；合理分区和格式化硬盘，提高数据的存储效率和访问速度。
4.显卡：显卡是计算机处理图形显示的关键设备，对图形处理和游戏运行有着重要影响。
在管理显卡参数时，可以调整显卡的驱动程序，提高图形处理效率和显示质量；选择合适的分辨率和刷新频率，以提高图像显示效果。
二、软件参数管理软件参数管理主要包括操作系统、应用软件和网络参数的配置和管理。
1.操作系统：操作系统是计算机的核心软件，对计算机的资源管理和任务调度起着重要作用。
在管理操作系统参数时，可以优化系统的启动项，减少开机时间；关闭不必要的系统服务，提高系统响应速度；合理设置虚拟内存和页面文件，提高系统的运行效率。
2.应用软件：应用软件是计算机的应用程序，对计算机的功能和性能要求不同。
在管理应用软件参数时，可以合理选择和安装软件；及时更新软件版本，以获得更好的功能和性能；合理设置软件的选项和参数，提高软件的运行效率和稳定性。
3.网络参数：网络参数是计算机连接互联网的相关配置，对网络通信速度和稳定性有影响。
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输出设备之间一次实际传输数据的位数。
11、CPU扩展指令集 （1）指令集就是CPU中所有指令的集合/ （2）常见指令集有：
MMX（多媒体扩展指令集，Intel）、 SSE（因特网数据流单指令扩展，Intel）、 3DNOW!（可以大幅度提高3D处理性能，AMD）
一级高速缓存（L1 Cache ）： 作用是CPU内部指令集与数据的交换区
二级高速缓存（L2 Cache ）： 作用是CPU与内存之间的交换区
寄存器 CPU
L1 cache L2 cache
内存条
其它设备
注：CPU二级缓存速度等于CPU的速度 缓存越大，CPU性能越好，价格越高。
Байду номын сангаас
7、制造工艺
指内部各元器件的连接宽度，一般用微米um或纳 米nm表示，值越小，制作工艺越先进，CPU可达到的 频率越高，集成的晶体管的数量就越多，目前，Intel和 AMD以达到0.09微米，先在Intel将达到0.065/0.045微米 的制造工艺。
存储单元
寄存器 缓存
一 认识CPU（Central Processing Unit,中央处理器）
CPU是电脑中最重要的组成部分，它相当于人的大脑， 是整个电脑系统的核心。
其内部结构可分为控制单元、逻辑单元和存储单元3大 部分。
其工作原理就像一个工厂对产品的加工过程：进入工厂 的原料（指令），经过物资管理部门（控制单元）的调度 分配，被送往生产线（逻辑运算单元），生产出成品（处 理后的数据）后，再存储在仓库（存储器）中，等着拿到 市场上去交易（交由应用程序使用）
3DNow！指令集：由AMD公司开发，出现在SSE指令集之前， 并被广泛应用于其K6-2、K6-3以及Athlon（K7）处理器上。 与Intel公司的MMX技术侧重于整数运算有所不同，3DNow！ 指令集主要针对三维建模、坐标变换和效果渲染等三维应用 场合，在软件的配合下，可以大幅度提高3D处理性能。
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主要知识点： 一、认识CPU 二、CPU 的发展 三、CPU的工作原理 四、CPU的技术参数 五、CPU的分类 六、CPU的型号和品牌 七、CPU的超频
CPU
（了解） （了解） （了解） （掌握） （掌握） （了解） （了解）
CPU
CPU内部可分为三大部分：
运算器
算术运算 逻辑运算
CPU 控制器
8、CPU工作电压
一般制作工艺越小，工作电压越低；电压一般都在 1.6v~3v，低电压能解决功耗和发热大的问题。 而当 CPU正常工作时电压称工作电压,其数值是保持不变最 佳。
9、地址总线宽度 CPU一次能接纳和处理多少位数据，其宽度越大
（一次处理的二进制数的位数），就意味着CPU的性 能越高。如8位，16位，32位，64位。
指令集技术
指令集是为了增强CPU在某些方面（如多媒体）的功能而特意 开发的一组程序代码集合。目前常见的指令集有以下几种。
MMX指令集：它是Intel公司于1996年推出的一项多媒体扩展指 令技术。指令集中包括有57条多媒体指令。通过这些指令可 以一次处理多个数据，在处理结果超过实际处理能力时也能 进行正常处理
SSE 2指令集：是INTER在SSE指令集基础上扩展而成的，该指 令新添加了144条新建指令，进一步提高了浮点运算能力，主 要集成在P4以上的CPU上。能够加快许多应用程序的运行， 包括视频、话音、图像、照片处理、加密、财务、工程和科 学应用。
SSE 3指令集：SSE3是在SSE2基础上，又新增了13条指令，主要 加强了复杂算法，视频压缩与编码和线程同步等方面。
3DNow！+指令集：针对3DNOW！的不足，在原有基础上， 增加了52条指令，包含部分SSE指令，主要用在64位以上的 AMD CPU上
14、几样流行的CPU术语：
1、流水线技术 2、超流水线 3、超标量技术
与主频多少的P4CPU性能相当 一般AMD的CPU性能的表示方法
4、前端总线（FSB）频率 （1）前端总线频率即总线频率。是CPU和北桥芯片之间
的数据通道;是整个电脑系统中，数据吞吐量最大的总线;直 接影响CPU和内存的数据交换速度。
（2）前端总线频率与外频的区别：
前端总线的速度指的是数据传输的速度。 外频,通常为系统总线的工作频率（系统时钟频率），CPU与
周边设备传输数据的频率,具体是指 CPU到芯片组之间的总 线速度。 外频是 CPU与主板之间同步运行的速度。
5、高速缓存（Cache）
缓存（Cache）又称为高速缓存，是可以进行高速数据传 输的存储器。
由于CPU运行速度远远高于内存和硬盘等存储器，因此有 必要将常用的指令和数据等放进缓存，让CPU在缓存中直 接读取，以提升电脑的性能。 Cache的功能是用来减少 CPU因等待慢速设备（如内存）所导致的延迟，进而改善 系统的性能。
一 CPU的技术参数
1、主频 CPU运行时的时钟频率。主频直接影响 CPU的 运行速度，主频越高速度越快，但主频相同的 CPU性能不一定相同。
2、外频 CPU的基准频率，单位为MHz，外频是CPU与主 板、内存之间同步运行的速度。
3、倍频系数： 倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比
例关系，在相同外频下，倍频越高CPU的频率越 高。
主频、外频、倍频之间的关系
主频 = 外频 × 倍频
例：Pentium 4 2.4G的CPU 主频 2400MHZ =外频400MHZ ×倍频6= 2400
补充：
1、CPU性能：
IPC是指CPU每一时钟周期内所执行的指令多少 CPU性能 =IPC×频率（主频）
2、PR值：
指的是TPI (True Performance Initiative) 即所谓“真实性能标准” ——频率并不是一切，性能才是关键“
SSE指令集：它是Intel公司在Pentium III处理器中率先推出的。 此指令集包括了70条指令，其中包含50条提高3D图形运算效 率的SIMD浮点运算指令、12条MMX整数运算增强指令、8条 优化内存指令。这些指令理论上这些指令对目前流行的图像 处理、浮点处理、3D运算、视频处理、音频处理等诸多多媒 体应用起到全面强化的作用。