计算机原理辅导资料一
计算机原理辅导资料一主 题：第一章第一—五节 “计算机系统概论”的相关知识
学习时间：2010年10月18日－10月24日
内 容：
我们这周主要学习第一章第一—五节 “计算机的分类”、“计算机的发展简史”、“计算机硬件”、“计算机软件”、“计算机系统的层次结构”的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对计算机系统概论相关知识的理解。
一、学习要求
1．了解计算机系统概述；
2．掌握计算机硬件知识；
3．掌握计算机软件知识；
4．掌握计算机系统的层次结构；
5．掌握计算机系统的主要技术与性能指标。
二、主要内容
1．计算机系统概述
（1）这里说的计算机系统（computer system），是指电子数字通用计算机系统，三个定语各自表明了计算机系统的一个方面的特性。
（2）计算机系统由硬件和软件两大部分组成。
硬件指由中央处理器、存储器以及外围设备等组成的实际装置，硬件的作用是完成每条指令规定的功能。指令是计算机运行的最小的功能单位，指令是指示计算机硬件执行某种运算、处理功能的命令。
软件是为了使用计算机而编写的各种系统的和用户的程序，程序由一个序列的计算机指令组成。指令是用于设计程序的一种计算机语言。
硬、软件系统相互依存，分工互动，缺一不可，如同一个健全人的物质性的肉体和精神性的智力与思维。
2．计算机中的基本软件系统
软件是为了使用计算机而编写的各种系统的和用户的程序，程序由一个序列的计算机指令组成。在计算机系统的６层结构中给出的基本软件包括操作系统和３个级别的计算机语言。操作系统主要完成对系统中的硬、软件资源的管理与调度分配，并向程序设计人员和计算机的操作者提供各种服务。个级别的语言是机器语言（二进制代码语言）、汇编语言（符号语言）和高级语言（算法语言），使用它们设计程序的难易程度和工作效率差别很大。
3．计算机中的基本硬件系统
硬件系统由5个功能部件组成，是课程的核心内容。硬件系统由5个功能部件组成。数据输入设备分担对程序和原始数据的输入功能，数据存储部件分担对程序和数据的存储功能，数据运算部件分担对数据的运算处理功能，结果输出设备分担对运算处理结果的输出功能。控制器部件则是依照每条指令的运行功能的需要，向各个部件或设备提供它们协调运行所需要的控制信号，在整个硬件系统中起到指挥、协调和控制的作用。
4．计算机系统的主要技术与性能指标
（1）计算机的字长
在计算机系统内部，通常选用多少个二进制位来表示一个数据或一条指令是一个关键技术指标，例如16、32或者64位，这个位数被称为计算机的字长。例如在32位字长的计算机系统中，一个整数、一条指令通常都用32位二进制数表示，叫做一个字，运算器、存储器、数据和地址总线等通常都被设计成32位。字长对计算机的处理能力和运行性能有明显影响，字长较长有利于提高计算机的性能，但需要使用更多的硬件，计算机系统的价格也会高一些。
（2）CPU的速度
衡量CPU速度，通常有两种方式。
第一种方式是使用CPU主频，即每一秒钟提供给CPU的时钟脉冲的个数，通常用赫兹（Hz）表示，例如500MHz。但对不同厂家、不同系列的计算机系统，只用CPU主频来说明其运行速度则未必准确。
第二种方式是使用CPU每一秒钟能执行的指令条数，单位是MIPS（million instructions per second）.
（3）存储容量和读写速度
计算机中的存储器通常包括内存储器和外存储器两大类。
内存储器又被称为主存储器，通常用半导体器件实现，读写速度快，价格较高，通常容量要小一些，例如几百MB或几到十几GB，可供CPU通过指令直接访问。
外存储器又称辅助存储器、海量存储器等，主要包括磁盘设备、光盘设备、磁带设备等，读写速度要慢得多，价格较低，容量很大，例如几十、几百GB或几十TB，外存储器上的信息需要经过操作系统成批量地（而不是以字为单位）与内存储器进行交换。
内存储器的读写周期通常为几十ns到一二百ns，读写外存储器中的几百个字节数据的时间通常要几到十几ms，而连续读出辅存中的一大批数据所用时间平均到每个数据上可能要更短得多。
通常还关心单位时间内能够对主存储器读写数据的总量，单位时间内能对辅助存储器交换设据的总量。
当前的计算机系统中都采取了许多增加存储器容量和速度的技术措施。
（4）输入输出设备的入出速度
计算机的输入输出设备是计算机系统中比较复杂的部分，不同设备组成和运行原理各不相同，与计算机主机的连接与控制方式也多有差异，在电子线路之外还涉及到精密机械、光学、激光、电磁转换等许多知识。
不同的输入输出设备的运行速度各不相同，例如针式打印机每秒只能打印几个字符，而激光打印机则可以打印多行甚至几页打印纸的信息，键盘输入则主要取决于人员打字的速度。显示器的屏幕大小、分辨率高低、显示字符还是图形的不同内容、屏幕刷新频率等都对系统性能有重要影响。
目前的输入输出设备包含的种类特别多，远远超出了传统入出设备的概念，特别是随着多媒体技术的发展和应用，大量的电子设备已经成为现代计算机的外围设备。
三、重要考点
（一）选择题
1. 计算机硬件系统由5部分组成，包括数据输入设备、数据存储部件、结果输出设备（ ）。
A.数据运算部件B.数据整理部件C.控制器部件D.资料存储设备
答案：AC
2. 衡量CPU速度，通常有两种方式（ ）。
A.内存容量B.主频C.CPU每一秒钟能执行的指令条数D.性能指标
答案：BC
3. 计算机系统的主要技术与性能指标不包括下面那一项（ ）。
A. 计算机的字长B. CPU的速度C.存储容量和读写速度
D.输入输出设备的入出速度E.计算机硬件配置
答案：E
（二）简答题
1．简要说明你是如何理解计算机硬件系统的？
答：可以把计算机想象为一个加工处理数据的工厂，则数据运算部件就是数据加工车间，数据存储部件就是存放原材料、半成品和产品的库房，输入设备相当于运入原材料的卡车，输出设备相当于运出最终产品的卡车，控制部件则相当于承担领导指挥功能的厂长和各个职能办公室。在领导的正确指挥下，如果能够源源不断地取得原材料，工厂内又有存放的场所，车间能够对这些原材料进行指定的加工处理，加工后的产品可以畅通地运出去销售，则这个工厂（计算机）就纳入正常运行的轨道。
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