一、概述
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计算机系统的基本结构包括硬件和软件两个方面。硬件是指计算机的物理部分,包括中央处理器(CPU)、内存、硬盘、显卡等;软件是指计算机的程序部分,包括操作系统、应用程序等。
1.1计算机常识1.1.1 计算机的概念:
计算机是一种能迅速而高效的自动完成信息处理的电子设备,他能按照程序对信息进行 加工,处理,储存。
1.1.2 计算机的诞生与发展:
1946 年,美国为了计算弹道轨迹而研制成功了第一台计算机 ENIAC。
阶段
时间
逻辑器件
应用范围
第一代
1946−1958
真空电子管
科学计算,军事研究
第二代
1959−1964
晶体管
数据处理
第三代
1965−1970
集成电路
工业控制
第四代
1971−now
大规模集成电路
各个领域
1.1.3 计算机分类
按规模分:巨,中,小,微(个人计算机)。
按用途分:专用机,通用机。
1.2 硬件
硬件(Hardware)是指构成计算机的所有物理部件什么是操作系统,包括各种元器件、电路板卡、机械装置以及各种连接件,是看得见、摸得着的“硬”设备,故称为硬件。
1.3 软件
软件(Software)是指管理和控制计算机执行各种操作的所有程序、数据、文档资料的总称。
二、计算机硬件2.1 中央处理器(CPU)
CPU(Central Processing Unit,中央处理器)是一台计算机的核心部件,CPU出现于大规模集成电路时代,处理器架构设计的迭代更新以及集成电路工艺的不断提升促使其不断发展完善。
CPU由运算器、控制器和一些寄存器组成,是计算机系统的核心。
运算器是对数据进行运算和加工,完成算术和逻辑运算的部件;
控制器是计算机的指挥中心,控制各部分协调工作,完成对指令的解释和执行。
CPU的主要性能指标是主频和字长。
主频:指计算机主时钟在一秒钟内发出的脉冲数,在很大程度上决定了计算机的运算速度。主频的单位一般是GHz。
字长:指计算机能够直接处理的二进制数据的位数。单位为位(bit)。计算机的字长直接影响计算机的精度、功能和速度。平常我们说的32位机,64位机。
2.2 存储器
存储器是记忆部件,用于存放程序和数据。 存储器可分为主存储器和辅助存储器两类。
主存储器(Main memory),简称主存。是计算机硬件的一个重要部件,其作用是存放指令和数据,并能由中央处理器(CPU)直接随机存取。
辅助储存器是指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器,此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的外存储器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。
2.3 内存
内存(主存)主要由随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和高速缓冲存储器(Cache)构成 。
在计算机内部,信息都是用二进制的形式进行存储、运算、处理和传送的。信息存储单位有位(bit)、字节(Byte简称B)等。
1Byte=8bit 1KB=210B=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB
2.4 IO设备
I/O( Input/Output) 是进行数据输入输出的装置。 计算机通过 I/O 和外部实现数据交换。 计算机的处理操作按照从外部读取数据、 在内部处理数据、 再向外部输出结果的顺序进行。 以个人电脑为例, 如图所示, 它从鼠标或键盘输入数据, 处理器根据程序处理数据, 通过显示器等向外部输出结果。
2.4.1 输入设备
键盘(Keyboard):目前大多使用104或108键盘
鼠标(Mouse):主要有机械型鼠标和光电型鼠标两种
手写笔 触摸屏 麦克风 扫描仪(Scanner)视频输入设备条形码扫描器
2.4.2 输出设备
显示器(Monitor):目前主要有CRT(阴极射线管)显示器和LCD液晶显示器。
打印机(Printer):主要有针式打印机、喷墨打印机、激光打印机。
绘图仪 音箱
2.5 主板
主板上集成了各种电子元件、插槽和接口等,为CPU、内存和各种功能卡,如声卡、网卡等提供了安装插槽,为各种多媒体和通信设备提供了接口。如下图所示为主板的结构图。
2.5.1 北桥芯片
北桥芯片是主板芯片组中最重要的一块芯片。电脑中的CPU、内存和显卡都是由北桥芯片控制,因此北桥芯片的优劣在一定程度上决定了主板的性能。由于北桥芯片处理的数据较多,为降低其工作时散发出的热量,一般情况下还会在其上方安装散热片。
2.5.2 南桥芯片
南桥芯片是主板的第二大芯片(第一大芯片是北桥芯片)。南桥芯片控制了输入/输出设备和外部设备,如USB设备、IDE设备、SATA设备、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器和高级电源管理等设备。
2.5.3 系统总线和IO总线
一般主机板芯片组有分北桥与南桥, 北桥的系统总线称为系统总线,因为是CPU、内存、显卡传输的主要通道,所以速度较快。南桥就是所谓的输入输出(I/O)总线,主要在联系硬盘、USB、网络卡等周边设备,最常见的是PCI总线。这两条总线之间用桥接的芯片或者说电路连接起来。
按照总线上传输信息的不同,总线分为三类,数据总线(DB),地址总线(AB)和控制总线(CB)。
2.5.3.1 数据总线
数据总线用于传递数据信息。数据总线是双向的,CPU既可以向其他部件发送数据,也可以接收来自其他部件的数据。
2.5.3.2地址总线
地址总线用于传输地址的信息,如要访问外设的内存地址、某个外设的地址等。由于地址通常由CPU提供的,所以地址总线一般是单向传输的。
由于地址总线传输内存的地址,所以,地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的内存范围。例如32位CPU的地址总线通常也是32位,可以表示出232个不同的内存地址,即可访问的内存容量为4GB。
2.5.3.3 控制总线
顾名思义,控制总线用于传送控制信号。例如CPU向内存或输入输出接口电路发出的读写信号;又如,输入输出接口电路向CPU发送的用于同步工作的联络信号等。
2.6 冯·诺依曼体系结构
数学家冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则(采用二进制、程序存储、顺序执行),以及计算机的五个组成部分(运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备),这套理论被称为冯·诺依曼体系结构,根据这一原理制造的计算机被称为冯·诺依曼结构计算机。
冯·诺依曼最先提出程序存储的思想,并成功将其运用在计算机的设计之中。冯·诺伊曼体系结构是现代计算机的基础,现在大多计算机仍是冯·诺伊曼计算机的组织结构,因此冯·诺依曼又被称为“现代计算机之父”。
三、计算机软件系统
计算机软件是控制计算机实现用户需求的计算机操作以及管理计算机自身资源的指令集合, 是指在硬件上运行的程序和相关的数据及文档, 是计算机系统中不可缺少的主要组成部分,可分成两大部分:系统软件和应用软件。
3.1 系统软件
系统软件是计算机最基本的软件, 它负责实现操作者对计算最基本的操作, 管理计算机的软件与硬件资源,具有通用性什么是操作系统, 主要由计算机厂家和软件公司开发提供。 主要包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统和服务程序 。
3.2 应用软件
应用软件是指除了系统软件以外的所有软件,是为解决实际问题所编写的软件的总称,涉及到计算机应用的各个领域。绝大多数用 户都需要使用应用软件,为自己的工作和生活服务
四、CSP 考试常见考题微型计算机的问世是由于( C ) 的出现。计算机主机是由 CPU 与( D )构成的。美籍匈牙利数学家冯·诺依曼对计算机科学发展所做出的贡献是( C )。
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