大学信息技术学习指导第2章.docx

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大学信息技术学习指导第2章

第2章计算机组成原理

2.1计算机的组成与分类

●

计算机系统的组成

●计算机硬件的逻辑结构

●计算机的分类

●个人计算机的特点与分类

1.【判断题】

包含了多个处理器的计算机系统就是“多处理器系统”。

参考答案：

N分析：

多处理器系统仅仅指包含了多个中央处理器（CPU）的计算机系统。

处理器和中央处理器是有区别的。

一台计算机中往往会有多个处理器，每个处理器各自承担不同的信息处理任务。

例如，网卡上的处理负责网络通信，图形卡上的处理器负责绘图，声卡和视频卡上的处理器负责信号处理和编码/解码。

但是，只有担当系统程序和应用程序运行任务的处理器才是中央处理器。

2.【单选题】计算机的存储器分为内存储器和外存储器两大类，这两类存储器的本质区别在于。

A.内存储器在机箱内部而外存储器在机箱外部B.内存储器存取速度快而外存储器存取速度慢C.内存储器容量小而外存储器容量大D.内存储器能被CPU直接访问而外存储器不能被CPU在直接访问参考答案：

D分析：

内、外存储器的区别不在于其物理位置的不同，内存储器具有被CPU直接访问的特性。

3.【多选题】巨型机与大型机的区别体现在。

A.巨型机的体积比大型机大B.巨型机的运算速度比大型机快C.巨型机中包含的CPU数量比大型机多D.巨型机支持多用户而大型机不支持多用户参考答案：

BC

4.【填空题】PC机硬件在逻辑上主要由CPU、内存、外存、I/O设备与等主要部件组成。

参考答案：

系统总线分析：

PC机是总线结构，系统总线用于连接CPU、内存储器、外存储器、输入输出设备等部件并在它们之间高速传递信息。

PC机的系统总线通常包括“处理器总线”、“存储器总线”和“I/O总线”等几类。

5.【简答题】什么是微处理器？

它与中央处理器（CPU）是什么关系？

与PC机是什么关系？

参考答案：

处理器就是传统所说的运算器及控制器，而微处理器则是处理器电路的集成化、微型化产品。

一个微处理器就是一个具有运算和控制功能的大规模或超大规模的集成电路芯片。

自从集成电路出现后，计算机中的CPU大多采用微处理器，其中PC机（“个人计算机”简称）是典型的采用作为CPU的计算机。

微处理器是从处理器电路形式的角度定义一类处理器；中央处理器是从处理器在计算机中所担当职责的角度定义的一类处理器。

1.【判断题】

计算机系统由硬件和软件两部分组成，其中只有硬件是必不可少的。

2.【判断题】在基于网络的客户机/服务器模式中，服务器不仅可以由巨型机、大型机或小型机担当，也可以由个人计算机担当。

3.【单选题】计算机的字长一般不可能是。

A.8B.15C.32D.128

4.【单选题】通常将一台大型计算机连接很多终端用户的应用模式称为。

A.集中式计算模式B.分散计算模式C.网络计算模式D.客户机/服务器模式

5.【填空题】微处理器的发展主要以它的作为标志。

6.【多选题】以下设备中，属于输入设备的是。

A.键盘B.鼠标C.显示器D.扫描仪E.打印机F.硬盘G.数码相机

7.【多选题】以下设备中属于输出设备的是。

A.键盘B.鼠标C.显示器D.扫描仪E.打印机F.绘图仪G音箱

8.【简答题】计算机硬件在逻辑上由哪几部分组成？

每个部分的主要功能是什么？

2.2

CPU的结构与原理

●计算机的基本工作原理

●CPU的任务及主要组成部件的作用

●高速缓冲存储器的作用与简单原理

●影响CPU速度的主要因素与CPU速度的度量单位（CPU的工作主频、CPU总线频率、cache的存储容量、寄存器与运算器的倍数）

●指令的含义、格式及各组成部分的作用

●

指令的执行过程

1.【判断题】计算机的性能与CPU的速度密切相关，因此在其他配置相同时，一台使用2GHZ主频CPU的PC机比另一台使用1GHZ主频CPU的PC机在完成同一项任务时速度。

参考作案：

N分析：

主频指的是提供给CPU工作的脉冲信号的频率。

主频超高，CPU执行一条指令所用的时间就越短，其运算速度就越快。

但是，除主频外的其他因素也会影响到CPU的运算速度。

例如，cache的存储容量与速度、寄存器的数量、运算器的逻辑结构等。

即便是相同类型的CPU，当主频提高1倍时，cache的存储容量与速度、寄存器的数量、运算器的性能等并不一定也相应提高1倍，因此不能简单地说“主频2GHZ的CPU比主频1GHZCPU运算速度快1倍”。

2.【判断题】机器指令是一种使用二进制编码表示的操作命令，它用来规定计算机执行什么操作以及操作数所在的位置。

一条机器指令是由运算符和操作数组成的。

参考作案：

N分析：

一条机器指令由操作码和操作数两部分组成。

操作码代表指令的功能，是每条指令必不可少的组成部分。

运算符一般情况下指的是代表算术运算或逻辑运算的符号，它与指令操作码的含义不完全相同。

3.【判断题】微处理器通常以单片集成电路制成，具有运算和控制功能，但不具备数据存储功能。

参考作案：

N分析：

一般微处理器中都包含寄存器组，在寄存器组中存储的是正在运算器中参加运算的数据和经过运算器运算后产生的结果数据。

此外，一些新型微处理器（例如Pentium4）中还包含了数据cache。

因此，微处理器不但具备运算和控制功能，也具备数据存储功能。

4.【单选题】以下关于PC机CPU的叙述中，错误的是。

A.CPU中包含几十个甚至上百个寄存器，用来临时存放数据B.CPU是PC机中不可缺少的部件，它担负着运行系统软件和应用软件的任务C.所有PC机的CPU都具有相同的指令系统D.一台计算机至少必须包含1个CPU，也可以包含2个、4个、8个甚至更多个CPU参考作案：

C分析：

目前有多个公司能生产PC机中使用的CPU。

不同公司生产的CPU不一定都有完全相同的指令系统。

例如，Intel公司生产的CPU的指令系统与Motorola公司生产的CPU的指令系统就是完全不相同的。

同一个公司在不同时期生产的CPU的指令系统也不是完全相同的。

例如，Pentium4和Pentium3都是Intel公司生产的CPU产品，Pentium4指令系统中包含了Pentium3的全部指令，但Pentium4中还扩充了一些Pentium3所没有的指令，因此Pentium4和Pentium3的指令系统也不是完全相同的。

5.【单选题】CPU的运算速度与许多因素有关，下面哪些是提高运算速度的有效措施？

①增加CPU中寄存器的个数②提高CPU的主频③增加高速缓存（cache）的容量④优化BIOS的设计A.①③B.①②③C.①④D.②③④参考答案：

B分析：

①增加CPU中寄存器的个数。

由于程序在处理数据的过程中会产生很多中间结果，这些数据往往后续的运算中还会被反复多次地使用，显然，保存中间结果的位置将会影响CPU能否很快取到所需的数据，从而影响CPU的运算速度。

由于CPU访问内存的时间相对于访问内部寄存器的时间要长得多，因此，如果增加了寄存器的数量，则可以使运算过程中产生的中间结果尽是多地保存在CPU内部的寄存器中，避免将其直接保存到内存单元中之后很快又要再从内存中取回来，因而减少了CPU的等待时间，提高了运算的速度。

②提高CPU的主频。

提高CPU的主频可以减少执行一条指令所花费的时间，因而提高了运算的速度。

③增加高速缓存（cache）的容量。

增加高速缓存（cache）的容量可以增大CPU从cache取到指令或数据的概率，相应地减少了到主存去取指令或数据的次数，因而减少了CPU等待内存读写的时间，提高了运算的速度。

BIOS中存储的是启动和运行的操作系统的一些程序，与提高CPU运算的速度没有关系。

6.【填空题】当CPU从cache或主存取到一条将要执行的指令后，立即进入操作。

参考答案：

指令译码分析：

指令译码指的是将存储在指令寄存器中的指令的操作码转换为实现该指令功能所需要的全部控制信号的过程。

指令译码是每条指令执行过程中必不可少的一个阶段，通常在取到指令后立即由译码部件完成。

7.【多选题】以下关于CPU的叙述中，错误的是。

A.一台计算机只能有一个CPUB.只有CPU才能运行程序C.CPU是直接与系统总线连接的部件D.CPU能直接读取外存储器上存储的数据参考答案：

ABD分析：

选项A错误的原因：

通常个人计算机只有一个CPU，但具有并行处理能力的大型或巨型计算机则包含了多个CPU。

选项B错误的原因：

凡是处理器都能运行程序，一台计算机通常包含了多个处理器，每个处理器分别执行自己的程序，例如网卡上的处理器执行的是通信程序，显示卡上的处理器执行的是绘图程序，而CPU执行的是系统软件和应用软件相关的程序。

选项D错误的原因：

CPU只能直接读取内存储器中存储的数据。

8.【多选题】以下关于cache的叙述中，正确的是。

A.Cache和主存都用半导体芯片作为存储介质，因此它们的存取速度相差不大B.在程序中不能用数据传送指令读出cache中某个单元中存储的内容C.Cache存储容量的大小对计算机的运行速度会产生影响D.只有将一个程序的全部指令从内存装入cache才能在CPU运行该程序参考答案：

BC分析：

cache通常用SRAM，主存通常有DRAM，虽然同为半导体存储器芯片，但SRAM的读写速度比DRAM快。

如果cache的读写速度与主存基本相同，则失去了设置cache的意义，因此，选项A是错误的。

Cache的特性之一是程序不可访问，指的就是在程序中不能用数据传送指令读或写cache中某个单元的内容，因此，Cache存储容量越大，CPU访问cache的命中率就越高，取得指令和数据所花费的平均时间就越少，运行速度就越高，因此，选项C是正确的。

CPU可以直接读写内存中的所有单元，程序只要装载到内存中便可以在CPU中运行，因此，选项D是错误的。

1.【判断题】

CPU中指令计数器的作用是统计已经执行过的指令数目。

2.【判断题】不同公司生产的CPU，其指令系统必定是完全不相同的。

3.【单选题】在CPU的运算器中参加算术运算或逻辑运算的数据均保存在中。

A.内存单元B.cacheC.寄存器D.控制器

4.【单选题】在Windows系统中，当用户发出运行一个可执行程序（如MicrosoftWord）的命令时，该程序将被从硬盘中读出并直接装入到中之后才开始执行。

A.ROMB.RAMC.cacheD.控制器

5.【填空题】将要被CPU执行的指令从内存或cache取出后是保存在寄存器中的。

6.【填空题】命中率是cache的一个重要指标，直接影响命中率的因素是。

7.【填空题】MIPS是衡量计算机运算速度的一个常用度量单位，它的含义是。

8.【多选题】PC机CPU中通常包含的部件有。

A.指令译码器B.指令计数器C.运算器D.寄存器E.I/O控制器

9.【简答题】简述CPU执行一条指令的过程。

2.3PC机的主机

●

主板上内置的主要部件

●芯片组的作用及主要集成块的功能

●BIOSROM芯片中存储的内容及作用

●CMOSRAM芯片中存储的内容及作用

●计算机存储器层次结构中各种存储器的性能

●半导体存储器芯片的主要类别与特性

●PC机主存储器的类型、速度及相差参数

●I/O操作的任务与特点

●I/O总线的作用、包含的信号线类型与总线带宽的计算

●I/O接口的作用、类型与特性

●

USB的作用、特性与传输速率

1.【判断题】RAM代表随机存取存储器，ROM代表只读存储器，关机后前者所存储的信息丢失，后者则不会。

参考答案：

Y

2.【判断题】保存在BIOS中的自举程序的功能是装入操作系统。

参考答案：

N分析：

BIOS中保存的自举程序是用于读取保存在CMOS中的启动设备顺序信息，并依照该信息依次搜索外部存储设备，从第一个安装有操作系统的外部存储设备中读出引导程序并将其装入内存，然后将控制权交给所装入的引导程序，由引导程序完成装入操作系统的任务。

3.【单选题】PC机中IDE接口标准主要用于连接。

A.打印机与主机B.显示器与主机C.图形卡与主机D.硬盘与主机参考答案：

D分析：

打印机与主机的接口为并行口或USB。

显示器与主机的接口是专用视频口（VGA接口）。

图形卡与主机的接口是PCI总线扩展槽或AGP插槽。

硬盘与主机的接口是IDE接口。

4.【单选题】用于衡量存储容量的度量单位是。

A.MIPSB.bpsC.dipD.GB参考答案：

D

5.【填空题】既可以连接键盘、鼠标，也可以连接数码相机和外接移动硬盘的外设接口是。

参考答案：

USB分析：

USB是一种通用的、中高速率的、总线型的标准串行接口，可以连接多种不同类型的设备，包括键盘、鼠标、数码相机和外接移动硬盘。

6.【填空题】用户若想要修改CMOS中的某个系统参数（例如，设置/修改开机口令），需要启动运行在中的CMOS设置程序来完成这项工作。

参考答案：

BIOSROM芯片分析：

在PC机中，用于修改CMOS中保存的系统参数的程序通常保存在BIOSROM芯片中。

在机器加电后，当BIOS中的系统自检程序运行完毕后会检测键盘上的CMOS设置键（如：

DEL）是否处于按下状态，若是则转去执行CMOS设置程序。

CMOS设置程序可接收用户输入的命令，并根据命令的功能完成对某项系统参数的修改。

7.【多选题】以下关于目前流行的台式PC机主板的叙述中，正确的是。

A.主板上通常包含处理器插座（或插槽）和芯片组B.主板上通常包含PCI总线插槽C.主板上通常包含IDE连接器D.主板上通常包含BIOSROM和内存储器（内存条）插座E.主板上通常包含电源电路参考答案：

ABCD分析：

目前台式PC机的主板和外部设备工作时所需要的直流电均由电源盒通过连接器提供，电源电路大多做在电源盒内而不在主板上，而电源盒则固定在机箱上。

因此，主板上一般不包含电源电路。

8.【多选题】可以存储当前正在CPU中运行的程序和处理的数据的存储器有。

A.cacheB.ROMC.RAMD.硬盘E.软盘F.光盘参考答案：

ABC分析：

只有内存储器中相信的程序和数据才能被CPU直接读取。

在本题的几个选项中，cache、ROM和RAM都属于内存储器，而硬盘、软盘和光盘则属于外存储器。

1.【判断题】

在PC机中，I/O设备和CPU可以并行工作。

2.【判断题】USB可以高速地传输数据，因此USB是并行接口。

3.【单选题】一台PC机中允许安装的内存最大容量，首先与主板上的能否支持有关。

A.CPUB.BIOS中的自检程序C.CMOS中保存的内存参数D.芯片组

4.【单选题】总线型接口指的是能同时连接多个设备的接口。

以下接口不属于总线型接口的是。

A.USBB.IEEE1394C.SCSID.PS/2

5.【填空题】在PC机中，键盘、鼠标、显示器、软盘和硬盘等常用设备的驱动程序通常存储在中。

6.【填空题】PC机的CPU在运行BIOS中的自举程序时需要首先从中读取访问外存储器顺序的信息。

7.【多选题】PC机主板上安装的主要部件有。

A.CPU插座B.芯片组C.BIOS芯片D.CMOS芯片E.硬盘F.内存条插槽G.I/O接口H.总线插槽

8.【多选题】DRAM芯片与SRAM芯片相比具有的特性是。

A.存取速度相对慢B.单个芯片上的存储容量相对大C.价格相对高D.能更长久地保存数据

9.【简答题】简述MASKROM、PROM、EPROM和FlashROM在读写特性上的不同之处。

2.4常用输入设备

●

键盘的作用与类型

●键盘常用控制键

●键盘接口类型

●鼠标的性能指标与接口类型

●扫描仪的作用与类型

●数码相机的作用及特性

●

数码相机的工作原理及性能指标

1.【判断题】单击鼠标左键后完成什么样的操作是由操作系统决定的。

参考答案：

N分析：

在没有运行任何应用程序的情况下上述说法是成立的，但如果有一个或多个应用程序处于运行状态，而屏幕上的鼠标箭头位于某应用程序对应的窗口内，则单击鼠标左键后完成什么样的操作应由应用程序决定。

2.【判断题】键盘上的ALT键只能与另一个字母键或功能键同时按下时才有作用。

参考答案：

Y

3.【单选题】数码相机中CCD芯片的像素数目与图像的分辨率密切相关。

假设一个数码相机的像素数目为200万，则它所拍摄的数字图像能达到的最大分辨率是。

A.1024×768B.1280×1024C.1600×1200D.2048×1536参考答案：

C分析：

数码相机所拍摄的数字相片的分辨率通常表示为：

水平方向像素数量×垂直方向像素数量（例如，800×600），这个表达式的乘积就是一幅数字图像的像素数量总数。

数码相机的一个性能指标是像素数量（例如本题中的200像素），在设定所要拍摄的相片分辨率时，其分辨率的乘积必定小于或等于数码相机的像素数量总数。

4.【填空题】扫描仪能够将图片、照片、底片和书稿等输入到计算机中，其工作原理主要基于光电转换，目前用于光电转换的电子元件大多是。

参考答案：

CCD芯片分析：

扫描仪中的电机牵引着扫描头沿着原稿移动，扫描头发出光束照射到原稿并接收从原稿反射回来的光束，反射光束聚集后照射在CCD器件上，CCD将光转换成电流输出。

原稿上不同的色彩以及灰度的区别，使得反射回来的光的强度也有不同，当反射光强时，CCD输出的电流就大，当反射光弱时，CCD输出的电流就小，电流经A/D转换后即变成计算机可以处理的数字图像信号。

5.【多选题】当在显示器上再现一个用扫描仪输入的数字图像时，如果不考虑显示设备引起的失真，则其图像的真实感程度与扫描仪的有关。

A.扫描分辨率B.色彩位数C.扫描幅面D.与主机的接口类型参考答案：

AB分析：

图像真实度是指再现的图像与原始图像比较其色彩的还原情况。

扫描仪的分辨率和色彩深度对所输入的图像质量都有。

分辨率的大小实质上是对图像进行取样时的取样频率的高低。

取样频率过低时，会严重影响到再现图像的清晰程度，出现马赛克现象。

色彩位数的大小实质上是像素量化精度的高低。

量化精度过低时，不但减少了可表示的色彩的数目，而且会引入噪声，影响图像的真实感程度。

6.【多选题】在下列接口中，可用于连接鼠标器的接口是。

A.串行口B.并行口C.PS/2D.USBE.IEE1394参考答案：

ACD分析：

PC上可接入鼠标的接口有串行口、PS/2和USB。

不同接口类型的鼠标器可以连接在主机的不同接口上。

1.【判断题】

在数码相机中存储器存储容量不变的前提下，拍摄图像时所设定的图像分辨率越高，则一次可拍摄的数字相片的数量就越少。

2.【判断题】扫描能直接将印刷体文字输入到计算机中。

3.【单选题】在Windows操作系统中，按下键可将当前屏幕上窗口显示的全部内容复制到剪贴板中。

A.CtrlB.AltC.EscD.Alt+PrintScreen

4.【单选题】一幅彩色照片经过扫描仪数字化处理后得到一个图像文件，当在显示器上显示该图像文件时，如果不考虑显示器的失真，则在色彩位数相同的情况下，该图像的清晰程度主要由扫描仪在扫描照片的来决定。

A.扫描分辨率B.与主机的接口C.扫描幅面D.扫描时间

5.【填空题】键盘上12个功能键（F1~F12）的具体功能是由正在前台运行的决定的。

6.【填空题】在不同类型的鼠标中，目前灵敏度最高的是鼠标。

7.【多选题】使用一个300像素的数码相机拍摄照片时，可将数字照片的分辨率设定为。

A.1024×768B.1600×1200C.1920×1440D.2560×1920

8.在下列设备中，用户可使用输入命令给正在运行的程序。

A.键盘B.鼠标器C.手写笔D.扫描仪

9.【简答题】简述数码相机中CCD芯片、A/D芯片和DSP芯片的作用。

2.5常用输出设备

●

显示器的作用与组成

●监视器的类型与主要性能指标

●显示卡、监视器与CPU、内存的关系

●打印机的作用、类型与特性

●打印机的主要性能指标

1.【判断题】

CRT显示器的刷新速率越高，图像越清晰。

参考答案：

N分析：

刷新速率的高低主要对图像的稳定程度有影响，而对图像的清晰程度没有影响。

2.【判断题】PC机中常用的输出设备都通过各自的扩充卡与主板相连，这些扩充卡只能插在主板的PCI总线插槽中。

参考答案：

N分析：

PC机中常用的输出设备有显示器、打印机和音箱等，不同设备与主机的连接方式是不一样的。

显示器通过显示控制器（显示卡）与主板相连，但显示卡不一定只能插在PCI总线插槽中，目前多数显示卡插在AGP插槽中，有的PC机上显示卡已集成在主板中了；打印机通过并行口或USB与主板相连；音箱通过声卡与主板相连，有一些声卡必须插在PCI总线插槽中，有一些老式的声卡只能插在ISA总线插槽中，还有很多制造商已把声卡与主板集成在一起了。

3.【判断题】打印分辨率越高的打印机，其印刷出来的图像就越清晰。

参考答案：

Y分析：

再现一幅图像时图像的清晰程度是与组成该图像的像素点数密切相关的，像素点数越多则图像越清晰。

打印分辨率是决定印刷出来的图像上总的像素点数的一个性能指标。

4.【单选题】显示器是PC机不可缺少的一种输出设备，它通过显示控制卡（简称显卡）与PC机相连。

在下面有关PC机显示卡的叙述中，错误的是。

A.显示存储器做在显卡中，在物理上独立于系统内存B.目前PC机使用的显卡，其分辨率大多达到1024×768，但可显示的颜色数目一般不超过65536种C.显示屏上显示的信息都被保存在显卡中，通过显卡中的显示控制器送到屏幕上D.显卡中的接口用于显示存储器与系统内存之间交换数据，目前显卡大多使用AGP接口直接与系统内存连接参考答案：

B分析：

如果不考虑显示器自身的性能限制，那么在显示一幅图像时可出现的颜色数目的最大值是由显示存储器中存储每个像素的颜色信息时所用的二进制位数所决定的。

目前大多数显示卡上的显示存储器都支持用24位二进制数存储每个像素的颜色编码值，因此显示的颜色数目可以达到224（称为真彩色）。

5.【填空题】就常规应用来说，位于显示卡上的显示存储器中存储的信息是。

参考答案：

当前所显示图像的全部像素点的颜色编码值。

分析：

显示器显示一幅图像期间，为保持屏幕上图像的可见性，即使图像的内容没有发生变化，也必须不断地重新显示整个图像，这个操作被称之为“刷新”。

在做每一次屏幕刷新时，都需要得到对应于屏幕所有像素点的颜色信息，为了能快速地得到这些信息，通常将其单独保在显示卡上被称之为“显示存储器”的存储芯片内。

显示存储器在物理上独立于主内，但逻辑上与主存统一编址，可被CPU访问。

另外，目前显示存储器容量很大，其中少部分用来存入被显示的图像，大部分有其他用途，请参见《大学计算机信息技术教程》有关内容。

6.【多选题】下列显示器的性能参数中，对图像显示质量有影响的参数是。

A.屏幕的尺寸B.显示分辨率C.可显示颜色数目D.刷新速率参考答案：

BCD分析：

显示器上显示的图像质量包含三个方面：

清晰度、色彩逼真度和稳定度；而刷新速率则会影响到所显示图像的稳定程度。

7.【多选题】以下关于针式打印机、激光打印机和喷墨打印机的叙述中错误的是。

A.针式打印机的耗材成本比激光打印机和喷墨打印机都高B.针式打印机的工作噪音比激光打印机和喷墨打印机都大C.三类打印机都可以多层套打D.三类打印机的印刷原理是相同的参考答案：

ACD分析：

针式打印机的耗材是色带，激光打印机的耗材是硒鼓（带炭粉），喷墨打印机的耗