电脑系统的工作原理,电脑系统的原理是什么意思

1.简述计算机的工作原理

2.计算机工作的原理

3.计算机基本工作原理

4.计算机组成原理是什么

5.计算机的原理是什么

6.计算机的组成原理是什么

7.计算机系统工作原理

8.电脑系统运行的原理

计算机的基本工作原理

计算机基本工作原理即“存储程序”原理，它是由冯·诺依曼提出的。

1946年，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼提出了关于计算机的构成模式和工作原理的基本设想。

计算机基本构成模式

计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件

计算机中数的表示

计算机内部应采用二进制表示指令和数据

计算机的工作原理

计算机系统应按照下述模式工作：将编好的程序和原始数据，输入并存储在计算机的内存储器中（即“存储程序”）；计算机按照程序逐条取出指令加以分析，并执行指令规定的操作（即“程序控制”）。这一原理称为“存储程序”原理，是现代计算机的基本工作原理，至今的计算机仍采用这一原理。

简述计算机的工作原理

计算机的工作原理：

计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。依此进行下去。直至遇到停止指令。

程序与数据一样存贮，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。

扩展资料：

计算机的特点

1、运算速度快：计算机内部电路组成，可以高速准确地完成各种算术运算。当今计算机系统的运算速度已达到每秒万亿次，微机也可达每秒亿次以上，使大量复杂的科学计算问题得以解决。

2、计算精确度高：科学技术的发展特别是尖端科学技术的发展，需要高度精确的计算。计算机控制的导弹之所以能准确地击中预定的目标，是与计算机的精确计算分不开的。

3、逻辑运算能力强：计算机不仅能进行精确计算，还具有逻辑运算功能，能对信息进行比较和判断。计算机能把参加运算的数据、程序以及中间结果和最后结果保存起来，并能根据判断的结果自动执行下一条指令以供用户随时调用。

4、存储容量大：计算机内部的存储器具有记忆特性，可以存储大量的信息，这些信息，不仅包括各类数据信息，还包括加工这些数据的程序。

5、自动化程度高：由于计算机具有存储记忆能力和逻辑判断能力，所以人们可以将预先编好的程序组纳入计算机内存，在程序控制下，计算机可以连续、自动地工作，不需要人的干预。

6、性价比高：几乎每家每户都会有电脑，越来越普遍化、大众化，21世纪电脑必将成为每家每户不可缺少的电器之一。

百度百科-计算机原理

计算机工作的原理

计算机的工作原理是利用计算机解题首先要把指挥计算机如何进行操作的指令序列（即程序）和原始数据通过输入设备输送到计算机内存储器中，计算机运行时，依次从内存中取出一条条指令，控制器对指令进行分析判断，按照指令要求，发出不同的控制信号，在控制器的指挥下完成规定的操作，直到完成全部操作为止。

一般把计算机完成一条指令所花费的时间称为一个指令周期，指令周期越短，指令执行越快。通常所说的CPU主频或工作频率，就反映了指令执行周期的长短。

计算机在运行时，CPU从内存读出一条指令到CPU内执行，指令执行完，再从内存读出下一条指令到CPU内执行。CPU不断地取指令、分析指令、执行指令，这就是程序的执行过程。

总之，计算机的工作就是执行程序，即自动连续地执行一系列指令，而程序开发人员的工作就是设计程序。一条指令的功能虽然有限，但是由一系列指令组成的程序可完成复杂的任务。

扩展资料

主要特点：

运算速度快：计算机内部电路组成，可以高速准确地完成各种算术运算。当今计算机系统的运算速度已达到每秒万亿次，微机也可达每秒亿次以上，使大量复杂的科学计算问题得以解决。

例如：卫星轨道的计算、大型水坝的计算、24小时天气算需要几年甚至几十年，而在现代社会里，用计算机只需几分钟就可完成。

计算精确度高：科学技术的发展特别是尖端科学技术的发展，需要高度精确的计算。计算机控制的导弹之所以能准确地击中预定的目标，是与计算机的精确计算分不开的。

一般计算机可以有十几位甚至几十位（二进制）有效数字，计算精度可由千分之几到百万分之几，是任何计算工具所望尘莫及的。

逻辑运算能力强：计算机不仅能进行精确计算，还具有逻辑运算功能，能对信息进行比较和判断。计算机能把参加运算的数据、程序以及中间结果和最后结果保存起来，并能根据判断的结果自动执行下一条指令以供用户随时调用。

百度百科-计算机

计算机基本工作原理

微机基本工作原理

1、计算机系统的组成

微型计算机由硬件系统和软件系统组成。

硬件系统：指构成计算机的电子线路、电子元器件和机械装置等物理设备，它包括计算机的主机及外部设备。

软件系统：指程序及有关程序的技术文档资料。包括计算机本身运行所需要的系统软件、各种应用程序和用户文件等。软件是用来指挥计算机具体工作的程序和数据，是整个计算机的灵魂。

计算机硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五部分组成。

2、计算机的工作原理

（1）冯?诺依曼原理

“存储程序控制”原理是1946年由美籍匈牙利数学家冯?诺依曼提出的，所以又称为“冯?诺依曼原理”。该原理确立了现代计算机的基本组成的工作方式，直到现在，计算机的设计与制造依然沿着“冯?诺依曼”体系结构。

（2）“存储程序控制”原理的基本内容

①采用二进制形式表示数据和指令。

②将程序（数据和指令序列）预先存放在主存储器中（程序存储），使计算机在工作时能够自动高速地从存储器中取出指令，并加以执行（程序控制）。

③由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件组成计算机硬件体系结构。

（3）计算机工作过程

第一步：将程序和数据通过输入设备送入存储器。

第二步：启动运行后，计算机从存储器中取出程序指令送到控制器去识别，分析该指令要做什么事。

第三步：控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法），将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中。

第四步：当运算任务完成后，就可以根据指令将结果通过输出设备输出。

二、中央处理器

中央处理器又称CPU（Central Processing Unit），是计算机系统的核心，它由运算器、控制器和寄存器组成。

1、运算器（ALU）

运算器是负责对数据进行算术运算或逻辑运算的部件，由算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器和通用寄存器组等组成。算术逻辑单元用于算术运算、逻辑运算及移位、求补等操作；累加器用于暂存被操作数和运算结果；通用寄存器组是一组寄存器，运算时用于暂存操作数和数据地址；状态寄存器也称标志寄存器，它用于存放算术逻辑单元工作中产生的状态信息。

2、控制器

控制器是计算机指令的执行部件，其工作是取指令、解释指令以及完成指令的执行。控制器由指令指针寄存器（IP）、指令寄存器（IR）、控制逻辑电路和时钟控制电路等到组成。指令指针寄存器用于产生及存放下一条待取指令的地址。指令寄存器用于存放正在执行的指令。

三、存储系统

1、存储器的作用及分类

计算机的存储和程序控制两大特点决定了计算机一定要有存储器，存储器的作用是存储计算机工作中需要的程序和数据。

从不同角度可以对存储器进行不同的分类：

（1）按存储器的工作方式分类有：随机读/写存储器、顺序读/写存储器和只读存储器；

（2）按存储介质的材料分类有：半导体存储器、磁表面存储器、光存储器；

（3）按多层次存储系统的概念，计算机的存储系统由高速缓冲存储器（Cache）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、软盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器、磁带存储器、优盘存储器等组成。

2、主存储器

主存储器的作用是在计算机工作中存储正在运行的程序和程序所需要的数据。主存储器一般采用半导体存储器，半导体存储器的参数主要有两个：存储容量和工作频率。与辅助存储器相比，其特点有：容量小、读写速度快、价格高等。主存储器可以由高速缓冲存储器（Cache）、随机读写存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等组成。

（1）随机读写存储器（RAM）

特点：断电后RAM中的内容全部丢失，既可以读又可以写，速度比Cache慢，但比辅存（辅助存储器）快。RAM可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种。

（2）高速缓冲存储器（Cache）

由于CPU工作的速度比RAM读写速度快，CPU读写RAM时需要花费时间等待RAM进行读写，造成CPU工作速度下降。为了提高CPU读写程序和数据的速度，在RAM和CPU之间增加了高速缓存（Cache）部件。

（3）只读存储器（ROM）

特点：数据不易丢失，即使计算机断电后ROM存储单元的内容依然保存，计算机运行时其内容只能读出不能写入。只读存储器一般存储计算机系统中固定的程序和数据，如引导程序、监控程序等。

ROM分为不可擦写的只读存储器（PROM）和可擦写的只读存储器（EPROM）。不可擦写的只读存储器的内容是生产中写入或生产后一次性写入；可擦写只读存储器的内容可多次改写，按其擦除的方法对只读存储器分为紫外线擦除的只读存储器（EPROM）和用电擦除的只读存储器（EEPROM）。

3、辅助存储器

辅助存储器的作用是存储当前计算机运行中暂不使用的程序和数据。与主存储器相比，它的特点是存储容量大、成本低、存取速度较慢、可以永久地脱机保存信息。

常用的辅助存储器有磁带存储器、软盘存储器、硬盘存储器和光盘存储器。

（1）磁带存储器

磁带存储器的特点是信息按顺序读写、不能随机读写、存储容量大、访问速度慢、成本低。

（2）软盘存储器

软盘存储器由软盘片和软盘驱动器组成。

软盘目前在使用的主要有3.5英寸盘。

软盘的每一面包含许多同心圆，称为磁道。磁道由外到内顺序编号，最外面是0磁道，最里面是末磁道（3.5英寸软盘为第79磁道，5.25英寸软盘为第39磁道）。磁道被从圆心发射出的若干条线分为若干个扇区（扇区编号从1开始，一般为15或18个扇区）。软盘上的信息就是按磁道和扇区存放的，扇区是软盘的基本存储单位，每当磁盘读或写时，不论其中数据多少，总是读写一个完整的扇区。软盘在使用前必须格式化，其作用是划分磁道和扇区，指明扇区的位置、大小，并写入地址标志。写保护用于对盘片中的内容进行保护，5.25英寸软盘用胶纸贴住写保护口不透光时可禁止写入数据，3.5英寸软盘的写保护方式与5.25英寸软盘相反，当运动滑片使写保护口透光时便禁止写入数据，防止由于意外写操作而破坏原存储的信息。簇则是磁盘分配存储空间的基本单位。一个簇由若干个扇区组成，具体则由磁盘容量和存储格式决定。如FAT32中1簇等于8个扇区。一般1个扇区等于512字节。

每张盘片容量=盘片面数╳磁道数╳每道扇区数╳每扇区字节数

（3）硬盘存储器

硬盘是一种可移动磁头、固定盘片的磁盘存储器。

硬盘存储器容量=磁头数╳磁道数╳每道扇区数╳每扇区字节数

对硬盘分配存储空间时通常用柱面（cylinders）做单位。硬盘是由若干片硬盘片组成的盘片组，人们把一个硬盘中所有面的同一条磁道称为一个柱面。硬盘一般被固定在计算机机箱内，目前大量流行的移动硬盘采用USB接口技术，方便携带，容量大（一般在10G到100G之间），深受人们喜爱。

与软盘可比，其特点是：容量大、速度快。在使用前先进行格式化，在使用过程中要避免振动，以免损坏盘片造成整个硬盘报废。

（4）光盘存储器

光盘存储器是指利用光学方式进行读写信息的存储器。光盘可以分为只读光盘（CD-ROM）、一次写入型光盘（WROM）和可擦写光盘。光盘片的直径一般为5.25英寸，光盘信息记录密度比磁盘高。目前一般用户使用的光盘是CD-ROM，单片存储容量约为650MB；CD-ROM驱动器的速度通常以数据传输速率来衡量。数据传输率以每秒150KB/s为一倍速，则四倍速光盘驱动器的数据传输速率为600KB/s。

（5）优盘存储器

优盘由于其存储容量大（一般为32M，64M，128M），价格低，使用USB（通用串行总线）接口，方便携带、体积小等优点受到人们的喜爱。目前32M优盘不过几十元钱，逐渐成为人们装机必备之物。

四、输入输出系统

1、输入/输出控制方式

CPU控制输入输出设备工作有3种方式：程序查询方式、中断方式、直接存储器访问方式。

（1）程序查询输入/输出方式

程序查询方式在程序控制下与外设之间交换数据。其工作过程是首先应用程序向外设发出进行数据传输的控制信号，然后从外设读取外设状态，检查是否可以进行数据传送，若外设准备就绪，则进行数据传送；否则反复读取并检查外设状态，直到外设准备就绪再进行数据传送。注意：使用程序查询方式，在外设没有准备就绪或外设正在进行其他工作时只能等待，不能进行其他工作。

程序查询方式主要用软件方法来实现，工作效率低。

（2）中断方式

①中断概念

中断是主机在执行程序过程中，遇到突发事件而中断程序的正常执行，转去对突发事件进行处理，待处理完成后返回原程序继续执行。其中突发事件指程序执行中出现的除数为零、外部设备请求、断电等程序执行前不可预知的情况（即中断的条件）。

②中断的类型

中断分为软件中断（简称软中断）和硬件中断（简称硬中断）。硬中断又分为内中断和外中断，外中断可分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断。

③中断过程

指从外设发出中断请求到CPU对该中断请求处理完毕，返回原程序继续执行的过程。

中断过程是：中断请求→中断响应→中断处理→中断返回。

注意：计算机有多个中断源，有可能在同一时刻有多个中断源向CPU发出中断请求。在这种情况下，CPU不可能同时响应多个中断，CPU按中断的优先级顺序进行中断响应。

（3）直接存储器访问（DMA）方式

DMA方式指高速外设（一般指磁盘存储器）与内存之间直接进行数据交换，不通过CPU并且CPU不参加数据交换的控制。DMA方式下高速外设和内存之间进行数据传输需要使用总线。总线的使用权一般情况下由CPU掌握，但在DMA工作期间总线使用权交给DMA控制器使用，数据交换完成后交还给CPU。

2、输入/输出设备

输入设备是外界向计算机传送信息的装置。在计算机系统中，最常用的输入设备是键盘和鼠标，还有如光笔、数字化仪、数码照相机、图像扫描仪等。

输出设备的作用是将计算机中的数据传送到外部媒介，并转化成某种为人们所识别的形式。在微型计算机中，最常用的输出设备有显示器和打印机，还有如绘图仪等。

（1）显示器

计算机的显示系统由显示器、显示卡及相应软件构成。显示器和显示卡构成计算机显示系统的硬件部分。

①分类

按显示的内容可以分为字符显示器、图形显示器和图像显示器。

按显示的颜色分为单色显示器和彩色显示器。

按分辨率分为高分辩率、中分辩率和低分辩率显示器。

按使用的器件分为液晶显示器（LCD）和阴极射线管显示器（CRT）。

②显示器性能指标

分辩率：显示器的分辩率用屏幕上每列的像素数乘以每行的像素数来表示。如：800╳600、1024╳768等。

点间距：指显示器屏幕上像素间的距离。点间距越小，可使分辩率越高，图像越清晰。目前常用的有).28mm和0.26mm等。

灰度级：指像素的亮暗程度。彩色显示器的灰度级指颜色的种类。灰度级越多，图像层次越逼真清晰。

屏幕尺寸：用显示器屏幕对角线长度表示。目前常用的是15英寸、17英寸、21英寸等。

对比度：又称反差，指图像（字符）和背景的浓度差。

帧频：字符（图像）每秒种在屏幕上出现的次数。

行频：是电子扫描束从屏幕左边到右边的扫描速度。

扫描方式：有逐行扫描和隔行扫描两种。采用逐行扫描的图像稳定，使人眼不易疲劳。

（2）打印机

打印机是最常用的输出设备，一般分为针式打印机、喷墨打印机和激光打印机。

它们所采用的材料分别为色带、墨水和硒鼓。打印机按数据传输方式分为串行打印机和并行打印机。打印机按打印原理分为击打式和非击打式。非击打式打印机有热敏打印机、喷墨打印机、激光打印机等。

①热敏打印机：是利用打印头加热，在纸上形成字符或图形。这种打印机一般用于笔记本计算机。

②激光打印机：是利用激光扫描把打印的字符或图像在硒豉上形成静电潜象，然后转成磁信号，使磁粉吸附在纸上，经定影后输出。激光打印机的特点是：分辩率高，一般是300DPI（每英寸300个点）、600DPI、速度快（以页为单位印刷），噪音小，但价格高。

③喷墨打印机：是在打印头上有喷墨孔，打印时在需要打印的位置从喷墨孔喷出墨汁到纸上，形成字符或图形。这种打印机的特点：分辩率可达240DPI或更高，噪音小。

（3）调制解调器

调制解调器（Modem）既是输入设备又是输出设备。调制就是把数字信号转换成模拟信号。解调就是把模拟信号转换成数字信号。一般个人用户常通过Modem连接Internet，其传输速率的单位b/s，每秒的二进制位数即bps。

四、系统总线的组成与类型

系统总线是用于连接计算机中各部件（CPU、内存、外设接口等）的一组公共信号线。系统总线由数据总线（DB）、地址总线（AB）和控制总线（CB）等3组信号线组成。数据总线用于传输数据，地址总线用于传输地址，控制总线用于传输控制信号。常用的总线有4种，分别为ISA总线、VESA局部总线、PCI局部总线和MCA总线。

五、计算机接口

接口电路的作用是完成主机和外设之间信息形式的转换和信息传输，包括以下几部分：

1、显示卡（即显示适配器）

显示卡是主机和显示器之间的接口电路，它的作用是把主机要显示的字符、图形、图像经过显示卡电路的转换，用显示器可以接受的方式传送给显示器显示。

目前显示卡的两种显示方式为：字符显示方式和图形显示方式。

显示卡的显示标准主要有MDA（单色字符）、CGA（彩色图形）、EGA（增强图形）、VGA（视频图形阵列）、SVGA（超级视频图形阵列）。

2、硬盘接口

目前随着计算机技术的发展，硬盘正向智能化发展，使得硬盘与主机之间的接口走向标准化。常用的硬盘接口有：IDE接口、EIDE接口、Ultra DMA接口和SCSI接口等。

3、串行接口

串行接口由串行接口电路和串行接口信号线两部分组成。用串行接口进行数据传输时，数据是按二进制位进行传输的。目前计算机常用的串行接口标准是RS-232C。

4、并行接口

用并行接口进行数据传输时若干个二进制位同时传输。常用并行接口为打印机并行接口。

5、USB接口

USB是英文Universal Serial Bus的缩写，中文含义为“通用串行总线”，它是目前广泛应用的新型接口技术。USB使用一个4针插头作为标准插头，通过这个标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，并且不会损失带宽。USB需要主机硬件、操作系统和外设三方面支持才能工作。目前主板一般都采用支持USB功能的控制芯片组，而且安装了USB接口插槽。Windows98及以上版本都支持USB接口。目前已经有数码相机、数字音箱、扫描仪、键盘、鼠标等很多USB外设问世。

典型例题：

1、CPU的主要功能是进行（ ）。

A、算术运算 B、逻辑运算

C、算术逻辑运算 D、算术逻辑运算与全机的控制

答案：D

分析：中央处理器（CPU），它包括运算器和控制器，其中运算器完成各种运算任务（包括算术运算与逻辑运算两大类），控制器根据指令的内容产生指挥其他硬件部件直辖市工作的控制信号。所以正确答案D。

2、CPU能直接访问的存储部件是（ ）。

A、软盘 B、硬盘 C、内存 D、光盘

答案：C

分析：内存与外存有一个重要区别：内存能够被CPU直接访问，而外存的信息只能由CPU通过输入输出操作来存取，不能与CPU直接交换信息。所以，当前CPU正在执行的程序、正在处理的数据都存在内存里，外存上保存的程序、数据只有先调入内存，才能再被CPU访问。换句话说，内存是工作存储器，外存是后备性的存储器，是内存的扩充与备份。内、外存组成这样一种层次结构，在存取速度、容量、价格几方面实现了合理的配合。本题正确答案是C。

3、如果一个存储单元存放一个字节，那么一个64KB的存储单元共有（ ）个存储单元，用十六进制的地址码则编号为0000~（ ）。

A、64000 B、65536 C、10000H D、0FFFFH

答案：依次为B和D

分析：存储器的容量是指它能存放多少个字节的二进制信息，1KB代表1024个字节，64KB就是65536个字节。内存储器是由若个存储单元组成的，每个单元有一个唯一的序号以便识别，这个序号称为地址。通常一个存储单元存放一个字节，那么总共就有65536个存储单元。要有65536个地址，从0号编起，最末一个地址号为65536-1=65535，即十六进制FFFF。所以本题的两个正确答案依次为B和D。注意地址的编号都从0开始，因此最高地址等于总个数减1。

4、计算机中访问速度最快的存储器是（ ）。

A、RAM B、Cache C、光盘 D、硬盘

答案：B

分析：在微机存储器的层次结构里，内存、外存是两大层次，而内存又可分为高速缓冲存储器（Cache）和主存。主存是内存的主体，Cache也用半导体电路构成，访问速度很高，但容量很小，有的甚至就做在CPU芯片内，所以严格地说，Cache只起一个缓冲器的作用，其中保存着最近一段时间内刚刚从内存读来的信息。每当CPU要访问内存时，将先到Cache中查找，如果没有再到主存中去做实际的访问操作。所以，存取速度最高的是Cache，其次是主存（如果没有Cache则最高的就是主存）。所以本题的正确答案是B。

5、通常所说的CPU芯片包括（ ）。

A、控制器、运算器和寄存器组 B、控制器、运算器和内存储器

C、内存储器和运算器 D、控制器和内存储器

答案：A

分析：CPU芯片是微机硬件系统的核心，又称微处理器芯片，其中包括控制器、运算器和寄存器组。注意：CPU不仅包括控制器和运算器，而且包括寄存器组。寄存器组是CPU内部的一些存储单元，例如，存储程序运行状态的状态寄存器，存储正在运行指令的指令寄存器，存储将要执行的下一条指令地址的程序计数器，存储参与运算的数据及运算结果的累加器、寄存器等。所以正确答案是A。

6、在内存中，每个基本单位都被赋予一个惟一的序号，这个序号称为（ ）。

A、字节 B、编号 C、地址 D、容量

答案：C

分析：在内存中，通常是以字节为基本单位，所赋予的序号称为地址，在读写过程中都必须给出地址，才能进行读写。所以正确答案为C。

7、在微机的性能指标中，用户可用的内存储器容量是指（ ）。

A、ROM的容量 B、RAM的容量

C、ROM和RAM的容量总和 D、CD-ROM的容量

答案：B

分析：ROM是只读存储器的英文简称，它对用户来说是只读而不能写的。只能有计算机生产厂商用特殊方式写入一些重要的软件和数据，如引导程序、监控程序等，断电后，其内容不会丢失。RAM是随机存储器的英文简称，由用户随时对其进行读写操作。CPU需要的数据只能从外存储器调入RAM，CPU根据程序来处理数据，处理完成的结果数据暂时存入RAM中。人们常说的可用的内存容量就是指RAM的容量。断电后，RAM中的数据将丢失。CD-ROM是只读光盘的英文简称。其特点也是一次性写入，写入的数据将永久保存在光盘上。CD-ROM属于外存，不属于内存。

8、5.25英寸软盘片外框上有一个矩形缺口，其作用是（ ）。

A、机械定位 B、“0”磁道定位

C、写保护作用 D、磁道的起点定位

答案：C

分析：5.25英寸软盘片的矩形缺口是写保护口，用于对盘片中的内容写保护，5.25英寸软盘用胶纸贴住此缺口不透光时即禁止写入，防止由于意外写操作而破坏原存储信息。

9、DRAM存储器的中文含义是（ ）。

A、静态随机存储器 B、静态只读存储器

C、动态随机存储器 D、动态只读存储器

答案：C

分析：RAM是随机存储器。随机存储器分为静态随机存储器和动态随机存储器。DRAM为动态随机存储器。半导体动态存储器DRAM的存储容量大，价格比静态存储器便宜。目前市场上多为动态随机存储器DRAM。

10、在不同的计算机中，字节的长度是固定不变的。设计算机的字长是4B，那么意味着（ ）。

A、该机最长可使用4B的字符串

B、该机在CPU中一次可以处理32位

C、CPU可以处理的最大数是24

D、该机以4个字节为1个单位将信息存放在软盘上

答案：B

分析：字节是计算机系统存储信息的基本单位，不同计算机中字节的长度是不变的，都占8位二进制位。字长是CPU一次处理的信息长度，不同计算机系统的字长是不同的。若计算机字长是4个字节，则意味着该机在CPU一次可以处理的信息长度为32位。

11、计算机的I/O设备和主机之间的数据传送可通过（ ）或（ ）实现，其中远距离的数据通信一般通过（ ）来实现。

A、串行接口 B、并行接口 C、双向接口 D、单向接口

答案：串行接口 并行接口 串行接口

分析：I/O设备和主机之间的数据传送可通过并行接口和串行接口实现。其中串行接口由串行接口电路和串行接口信号线两部分组成。目前计算机常用的串行接口是RS-232C接口。用并行接口进行数据传输时若干位二进制位同时传输，这种接口的传输距离比较短，所以一般要进行远距离数据通信，通过串行接口来实现。

12、高性能的多媒体计算机中，多采用（ ）。

A、PCI B、EISA C、ISA D、MCA

答案：A

分析：一般性能的多媒体计算机可以采用ISA总线结构；较高性能的多媒体计算机可采用EISA总线结构，PCI是总线的新技术，可满足许多多媒体应用程序对数据传输速率的要求，PCI为32/64位总线，它的数据传输速率也从132MB/S发展到了2676MB/S，可以满足高清晰度电视信号与实时的三维目标实体化过程的要求。因此，高性能的多媒体计算机中，多采用PCI总线结构。

13、下列叙述正确的是（ ）。

A、指令中操作数规定准备招待的功能

B、断开电源后，DRAM中的内容便会丢失

C、在16位计算机中，一个字节由16位组成

D、软盘驱动器属于主机，软盘属于外设

答案：B

分析：指令由操作码和操作数（或者操作数的地址码）构成，其中操作码规定该条指令将要招待的功能，操作数只是操作的对象。一个字节总是由8个二进制位组成，16位计算机通常指的是其数据总线为16位。软盘驱动器和软盘片都属于I/O设备。主存中的RAM分为动态RAM（DRAM）和静态RAM（SRAM），RAM只要一断电，其内容便会全部丢失，故选B。

14、存储的内容在被读出后并不被破坏，这是（ ）的特性。

A、随机存储器 B、内存 C、磁盘 D、存储器共同

答案：D

分析：目前所使用的存储器一般都具有“非破坏性读出”的存取特性，即读出时并不破坏原来存储的内容，只有在写入新内容时才使原有的内容丢失。理解这个特性可以用录音磁带来做形象的类比：把录音带放入录音机内放送多遍，录音带上的内容依然如旧；只有当录入新内容时，原有的节目才被“洗掉”。对于用半导体电路构成的内存（包括随机存储器和只读存储器）、磁盘、磁带等外存，都有这样的特性。

15、激光打印机属于（ ）。

A、点阵式打印机 B、击打式打印机

C、非击打式打印机 D、热敏式打印机

答案：C

分析：打印机是另一种常用输出设备，从工作原理上可分为两大类：击打式与非击找式。击打式打印机（包括点阵式的、链式的等），通过“机头”向纸上打击而印出字符。其缺点是工作时噪声大，其优点是点阵式的比较便宜。非击打式的印字机（如激光式、喷墨式、热敏式等），工作时没有机件与纸面发生撞击，所以严格地说不应叫“打”印机，而应叫“印字机”。不过，人们习惯上还是称呼“激光打印”、“喷墨打印”等等。激光打印机印刷质量高、速度高、工作时噪声很小，但价格偏高。虽然它在工作时也有一道对纸张加热的工序，但那只是为 了固定印在纸上的墨粉，并不是通过加热才显出字符来，所以不属于“热敏式打印机”。

计算机组成原理是什么

　计算机系统的组成

　微型计算机由硬件系统和软件系统组成。

　硬件系统：指构成计算机的电子线路、电子元器件和机械装置等物理设备，它包括计算机的主机及外部设备。

　软件系统：指程序及有关程序的技术文档资料。包括计算机本身运行所需要的系统软件、各种应用程序和用户文件等。软件是用来指挥计算机具体工作的程序和数据，是整个计算机的灵魂。

　计算机硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五部分组成。

　计算机的工作原理

　1、冯诺依曼原理

　?存储程序控制?原理是1946年由美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出的，所以又称为?冯诺依曼原理?。该原理确立了现代计算机的基本组成的工作方式，直到现在，计算机的设计与制造依然沿着?冯诺依曼?体系结构。

　2、?存储程序控制?原理的基本内容

　①采用二进制形式表示数据和指令。

　②将程序(数据和指令序列)预先存放在主存储器中(程序存储)，使计算机在工作时能够自动高速地从存储器中取出指令，并加以执行(程序控制)。

　③由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件组成计算机硬件体系结构。

　3、计算机工作过程

　第一步：将程序和数据通过输入设备送入存储器。

　第二步：启动运行后，计算机从存储器中取出程序指令送到控制器去识别，分析该指令要做什么事。

　第三步：控制器根据指令的含义发出相应的命令(如加法、减法)，将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中。

　第四步：当运算任务完成后，就可以根据指令将结果通过输出设备输出。

　计算机的软件分类

　计算机软件是指计算机运行、管理、应用和维护所需的各种程序、数据及其有关技术文档资料。只有硬件没有软件的计算机称为?裸机?，裸机只能运行由 0 和 1 组成的机器语言程序，没有软件系统的计算机几乎是没有用的。通常人们使用的计算机是经过软件?包装?的计算机，计算机的功能不仅仅取决于硬件系统，更大程度上由所安装的软件系统来决定。

　软件种类繁多，通常根据软件用途可将其分为系统软件和应用软件。系统软件是用于管理、控制和维护计算机系统资源的软件，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等。应用软件是针对某一应用而开发的软件，可分为通用应用软件和专用应用软件。

　计算机系统的层次结构

　在一个完整的计算机系统中，计算机硬件和软件之间是有一定的层次关系的，如图 1-3 所示。计算机硬件位于是最低层，是计算机系统的基础。操作系统位于硬件之上，而操作系统的上一层为其他系统软件和应用软件，最高层是用户程序或文档。

　从图中可以看出，操作系统向下对计算机硬件进行管理和控制，向上支持其他各种软件，即所有其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。因此，操作系统是系统软件的核心，是其他软件的基础，同时也是用户与计算机进行交流的`接口软件。

　计算机的工作原理

　计算机工作的过程就是执行程序的过程。了解程序的执行过程，也就明白了计算机的工作原理。为了解决某一问题，程序设计人员将一条条指令进行有序的排列，然后在计算机上执行这一指令序列，便可完成预定的任务。因此，程序是一系列有序指令的集合，计算机执行程序就是执行一系列有序指令。

　1.计算机的指令和指令系统

　指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种操作。通常一台计算机有许多条作用不同的指令，所有指令的集合称为该计算机的指令系统。

　一条指令通常由操作码和操作数两部分组成的，即：

　( 1 )操作码：指明该指令要完成的操作类型或性质，如加、减、取数或输出数据等。

　( 2 )操作数：指明操作对象的内容或所在的单元地址，操作数在大多数情况下是地址码。

　指令系统中的指令条数因计算机类型的不同而不同，少则几十条，多则数百条。一般来说，无论是哪一种类型的计算机，都具有以下功能的指令：数据传送型指令、数据处理型指令、程序控制型指令、输入 / 输出型指令、硬件控制型指令。

　2.计算机工作原理

　计算机的工作过程实际上就是快速地执行指令的过程。指令执行是由计算机硬件来实现的，指令执行时，必须先装入计算机内存， CPU 负责从内存中逐条取出指令，并对指令分析译码，判断该条指令要完成的操作，向各部件发出完成操作的控制信号，从而完成了一条指令的执行。当执行完一条指令后再处理下一条指令， CPU 就是这样周而复始地工作，直到程序的完成。

　在计算机执行指令过程中有两种信息在流动：数据流和控制流。数据流是指原始数据、中间结果、结果数据和源程序等，这些信息从存储器读入运算器进行运算，所得的计算结果再存 入 存储器或传送到输出设备。控制流是由控制器对指令进行分析、解释后向各部件发出的控制命令，指挥各部件协调地工作。

计算机的原理是什么

计算机组成原理是什么

　计算机组成指的是系统结构的逻辑实现，包括机器机内的数据流和控制流的组成及逻辑设计等。计算机由什么组成的，有什么原理呢?下面我为大家分析一下!

　计算机性能指标

　计算机的性能指标主要是CPU性能指标、存储器性能指标和I/O吞吐率。

　处理机字长：是指处理机运算器中一次能够完成二进制运算的位数。

　总线宽度：一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。

　存储器带宽：单位时间内从存储器读出事物二进制数信息量，一般用字节数/秒表示。

　主频/时钟周期：CPU的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率(f)叫CPU的主频。主频的倒数称为CPU的周期(T)。

　CPI：表示每条指令周期数，即执行一般程序所占用的CPU时间，

　CPU执行时间=CPU时钟周期数*CPU时钟周期

　MIPS：表示平均每秒执行多少百万条定点指令数，

　FLOPS:表示每秒执行浮点操作的次数，用来衡量机器浮点操作的性能。

　FLOPS=程序中的浮点操作次数/程序执行时间(s)

　定点数的表示和运算

　一个定点数由符号位和数值域两部分组成。按小数点位置不同，定点数有纯小数和纯整数两种表示方法。在定点计算机中，两个原码表示的数相乘的运算规则是：乘积的符号位由两数的符号位按异或运算得到，而乘积的数值部分则是两个正数相乘之积。两个原码表示的数相除时，商的符号位由两数的符号按位相加求得，商的数值部分由两数的数值部分相除求得。

　算数逻辑单元ALU

　为运算器构造的简单性，运算方法中算数运算通常采用补码加、减法，原码乘除法或补码乘除法。为了运算器的高速性和控制的简单性，采用了先行进位、阵列乘除法、流水线等并行技术措施。ALU不仅具有多种算术运算和逻辑运算的功能，而且具有先行进位逻辑，从而能实现高速运算。

　存储器的分类

　按存储介质，用半导体器件组成的存储器称为半导体存储器，用磁性材料做成的存储器称为磁表面存储器;作为存储介质的基本要求，必须有两个明显区别的物理状态，分别用来表示二进制的代码0和1。另一方面，存储器的存取速度又取决于这种物理状态的改变速度。

　按存取方式，存储器中任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的位置无关的存储器称为随机存储器，存储器只能按某种顺序来存取，即存取时间和存储单元的物理位置有关的存储器称为顺序存储器;半导体存储器是随机存储器，RAM和ROM都是采用随机存取的方式进行信息访问，磁带存储器是顺序存储器。

　按信息易失性，断电后信息消失的存储器称为易失性存储器，断电后仍能保存信息的存储器称为非易失性存储器;半导体读写存储器RAM是易失性存储器，ROM是非易失性存储器，磁性材料做成的存储器是非易失性存储器。

　按存储内容可变性，有些半导体存储器存储的内容是固定不变的，即只能读出而不能写入，这种半导体存储器称为只读存储器(ROM)，既能读出又能写入的半导体存储器称为随机读写存储器(RAM);

　按系统中的作用，可分为内部存储器、外部存储器;又可分为主存储器、高速缓冲存储器、辅助存储器、控制存储器;半导体存储器是内部存储器，磁盘是外部存储器，又是辅助存储器。

　存储器的层次化结构

　目前在计算机系统中，通常采用多级存储器体系结构，即使用高级缓冲存储器(cache)、主存储器和外存储器。CPU能直接访问的存储器称为内存储器，它包括cache和主存储器。CPU不能直接访问外存储器，外存储器的信息必须调入内存储器后才能为CPU进行处理。cache是计算机系统中的一个高速小容量半导体存储器，在计算机中利用cache来高速存取指令和数据。cache的工作原理基于程序运行中具有的空间局部性和时间局部性特征。cache能高速地向CPU提供指令和数据，从而加快了程序的执行速度。从功能上看，它是主存的缓冲存储器，由高速的SRAM组成。为追求高速，包括管理在内的全部功能由硬件实现，因而对程序员是透明的。与主存容量相比。cache的容量很小，它保存的内容只是主存内容的一个子集，且cache与主存的数据交换是以块为单位。主存储器是计算机系统的主要存储器，由MOS半导体存储器组成，用来存放计算机运行期间的大量程序和数据，能和cache交换数据和指令。外存储器是大容量辅助存储器，通常用来存放系统程序和大型数据文件及数据库。

　存储器的技术指标有存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽。存取时间、存储周期、存储器带宽三个概念反映了主存的速度指标。

　存取时间：指一次读操作命令发出到该操作完成，将数据读出到数据总线上所经历的时间。通常取写操作时间等于读操作时间，故称为存储器存取时间，存取时间又称存储器访问时间。

　存储周期：指连续两次读操作所需间隔的最小时间。通常，存储周期略大于存取时间。

　?位(bit)?是电子计算机中最小的数据单位，每一位的状态只能是0或1。8个二进制位构成一个?字节(Byte)?,字节是储存空间的基本计量单位，一个字节可以储存一个英文字母，2个字节可以储存一个汉子。?字?由若干字节构成，字的位数叫作字长，不同档次的机器有不同的字长。存储器的基本单位字节的长度是8 bit。表示主存容量的常用单位字节B，是基本单位。此外还有KB、MB、GB、TB。一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，均可以存储一位二进制代码。这个二进制代码位是存储器中最小的存储单位，称为存储位元。

　所有的SRAM的特征是用一个锁存器(触发器)作为存储元，触发器具有两个稳定的状态，只要直流供电电源一直加在这个记忆电路上，它就无限期地保持记忆的1或0状态;如果电源断电，那么存储的数据(1或0)就会丢失。SRAM是易失性存储器。半导体静态存储器 SRAM 的存储原理是依靠双稳态电路。SRAM存储器的存储元是一个触发器，它具有两个稳定的状态。SRAM的优点是存取速度快，但存储容量不如DRAM大。动态MOS随机读写存储器DRAM的存储容量极大，通常用作计算机的主存储器。主存也可以用SRAM实现，只是成本高。与SRAM相比，DRAM成本低、功耗低，但需要刷新。动态RAM存储信息依靠的是电容。DRAM存储器的存储元是由一个MOS晶体管和电容器组成的记忆电路，其中MOS晶体管作为开关使用，而所存储的信息1或0则是由电容器上的电荷量来体现--当电容器充满电荷时，代表储存了1，当电容器放电没有电荷时，代表存储了0。读出过程也是刷新过程。输入缓冲期与输出缓冲器总是互锁的。这是因为读操作和写操作是互斥的，不会同时发生。与SRAM不同的是：DRAM增加了行地址锁存器和列地址锁存器，增加了刷新计数器和相应的控制电路。DRAM比SRAM集成度更高。DRAM读出后必须刷新，而未读写的存储元也要定期刷新，而且要按行刷新，所以刷新计数器的长度等于行地址锁存器。DRAM存储位元是基于电容器上的电荷量存储，这个电荷量随着时间和温度而减少，因此必须定期地刷新，以保持它们原来记忆的信息。DRAM是易失性存储器。一次读操作会自动地刷新选中行中的所有存储位元。然而通常情况下，人们不能准确地预知读操作出现的频率，因此无法阻止数据丢失。在这种情况下，必须对DRAM进行定期刷新。DRAM使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新(refresh)一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失。DRAM存储器有读周期、写周期和刷新周期，刷新周期比读/写周期有更高的优先权。DRAM存储器需要逐行进行定时刷新，以使不因存储信息的电容漏电而造成信息丢失。另外，DRAM芯片的读出是一种破坏性读出，因此在读取之后要立即按读出信息予以充电再生。动态MOS随机读写存储器DRAM的存储容量极大，通常用作计算机的主存储器。SRAM和DRAM都是随机读写存储器，它们的特点是数据可读可写。ROM叫作只读存储器，在它工作时只能读出，不能写入，其中存储的原始数据必须在它工作以前写入。FLASH叫作闪存存储器，是高密度非易失性的读/写存储器，高密度意味着它具有巨大比特数目的存储容量，非易失性意味着存放的数据在没有电源的情况下可以长期保存。FLASH存储元是在EPROM存储元基础上发展起来的。闪存存储器有三个主要的基本操作，它们是编程操作、读取操作和擦除操作。可编程ROM有PROM、EPROM、EEPROM。其中，PROM是一次性编程。EPROM叫作光擦除可编程只读存储器，它的存储内容可以根据需要写入，当需要更新时将原存储内容抹去，再写入新的内容。EEPROM叫作电擦除可编程只读存储器，其储存元是一个具有两个栅极的NMOS管，这种存储器在出厂时，存储器内容为全?1?状态。使用时，可根据要求把某些存储元写?0?。EPROM是可改写的，但它不能用作为随机存储器用。

　主存储器与CPU的连接

　主储存器和CPU之间增加cache的目的是解决CPU和主存之间的`速度匹配问题。程序和数据存储在主存中，主存通常采用多体交叉存储器，以提高访问速度。cache是一个高速缓冲存储器，用以弥补主存和CPU速度上的差异。指令部件本身又构成一个流水线，它由取指令、指令译码、计算操作数地址、取操作数等几个过程段组成。指令队伍是一个先进先出(FIFO)的寄存器栈，用于存放经过译码的指令和取来的操作数。它也是由若干个过程段组成的流水线。执行部件可以具有多个算数逻辑运算部件，这些部件本身又用流水线方式构成。为了使存储器的存取时间能与流水线的其他各过程段的速度匹配，一般采用多体交叉存储器。执行段的速度匹配问题，通常采用并行的运算部件以及部件流水线的工作方式来解决。一般采用的方法包括：将执行部件分为定点执行部件和浮点执行部件两个可并行执行的部分，分别处理定点运算指令和浮点运算指令;在浮点执行部件中，又有浮点加法部件和浮点乘/除部件，它们也可以同时执行不同的指令;浮点运算部件都以流水线方式工作。所谓资源相关，是指多条指令进入流水线后在同一机器时钟周期内争用同一个功能部件所发生的冲突。在一个程序中，如果必须等前一条指令 执行完毕后，才能执行后一条指令，那么这两条指令就是数据相关的。为了解决数据相关冲突，流水CPU的运算器中特意设置若干运算结果缓冲寄存器，暂时保留运算结果，以便于后继指令直接使用，这称为?向前?或定向传送技术。控制相关冲突是由转移指令引起的。当执行转移指令时，依据转移条件的产生结果，可能为顺序取下条指令;也可能转移到新的目标地址取指令，从而使流水线发生断流。为了减小转移指令对流水线性能的影响，常采用以下两种转移处理技术：由编译程序重排指令序列来实现的延迟转移法、硬件方法来实现的转移预测法。

　双口RAM和多模块存储器

　双端口存储器采用空间并行技术，能进行高速读/写操作。双端口存储器提供了两个相互独立的读写电路，可以对存储器中任意位置上的数据进行独立的存取操作。事实上双端口存储器也可以由DRAM构成。当两个端口的地址不相同时，在两个端口上进行读写操作，一定不会发生冲突。当两个端口同时存取存储器同一存储单元时，便发生冲突。总之，当两个端口均为开放状态且存取地址相同时，发生读写冲突。

　一个由若干模块组成的主存储器是线性编址的，这些地址在各模块中的安排方式有两种：一种是顺序方式，一种是交叉方式。从定性分析，对连续字的成块传送，交叉方式的存储器可以实现多模块流水式并行存取，大大提高存储器的带宽，由于CPU的速度比主存快，假如能同时从主存取出n条指令，这必然会提高机器的运行速度。多模块交叉存储器是一种并行存储器结构。

　高速缓冲存储器(cache)

　cache是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术。其原理基于程序运行中具有的空间局部性和时间局部性特征。cache能高速地向CPU提供指令和数据，从而加快了程序的执行速度。从功能上看，它是主存的缓冲存储器，由高速的SRAM组成。为追求高速，包括管理在内的全部功能由硬件实现，因而对程序员是透明的。当前随着半导体器件集成度的进一步提高，cache已放入到CPU中，其工作速度接近于CPU的速度，从而能组成两级以上的cache系统。cache除包含SRAM外，还要有控制逻辑。若cache在CPU芯片外，它的控制逻辑一般与主存控制逻辑合成在一起，成为主存/cache控制器;若cache在CPU内，则由CPU提供它的控制逻辑。CPU与cache之间的数据交换是以字为单位，而cache与主存之间的数据交换是以块为单位。一个块由若干字组成，是定长的。当CPU读取内存中一个字时，便发出此字的内存地址到cache和主存。此时cache控制逻辑依据地址判断此字是否在cache中：若是，此字立即传送给CPU;若非，则用主存读周期把此字从主存读出送到CPU，与此同时，把含有这个字的整个数据块从主存读出送到cache中。从CPU看，增加一个cache的目的，就是在性能上使主存的平均读出时间尽可能接近cache的读出时间。为了达到这个目的，在所有的存储器访问中由cache满足CPU需要的部分应占很高的比例，即cache的命中率应接近于1.由于程序访问的局部性，实现这个目标是可能的。运算器由算数逻辑单元(ALU)、通用寄存器、数据缓冲寄存器DR和状态条件寄存器PSW组成，它是数据加工处理部件。运算器接受控制器的命令而进行动作，即运算器所进行的全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的，所以它是执行部件。运算器有两个主要功能：(1)执行所有的算数运算;(2)执行所有的逻辑运算，并进行逻辑测试，如零值测试或两个值的比较。通常，一个算数操作产生一个运算结果，而一个逻辑操作则产生一个判决。

　与主存容量相比，cache的容量很小，它保存的内容只是主存内容的一个子集，且cache与主存的数据交换是以块为单位。为了把主存块放到cache中，必须应用某种方法把主存地址定为到cache中，称做地址映射。?映射?的物理含义是确定位置的对应关系，并用硬件来实现。这样当CPU访问存储器时，它所给出的一个字的内存地址会自动变换成cache的地址。由于采用硬件，这个地址变换过程很快，软件人员丝毫感觉不到cache的存在，这种特性成为cache的透明性。地址映射方式有全相联方式、直接方式和组相联方式三种。在全相联映射中，将主存中一个块的地址(块号)与块的内容(字)一起存于cache的行中，其中块地址存于cache行的标记部分中。这种带全部块地址一起保存的方法，可使主存的一个块直接拷贝到cache中的任意一行上。全相联映射方式的检索过程：CPU访存指令指定了一个内存地址(包括主存和cache),为了快速检,指令中的块号与cache中所有行的标记同时在比较器中进行比较。如果块号命中，则按字地址从cache中读取一个字;如果块号未命中，则按内存地址从主存中读取这个字。在全相联cache中，全部标记用一个相联存储器来实现，全部数据用一个普通RAM来实现。全相联方式的主要缺点是比较器电路难于设计和实现，因此只适合于小容量cache采用。直接映射方式也是一种多对一的映射关系，但一个主存块只能拷贝到cache的一个特定行位置上去。直接映射方式的优点是硬件简单，成本低。缺点是每个主存块只有一个固定的行位置可存放，如果块号相距m整数倍的两个块存于同一cache行时，就要发生冲突。发生冲突时就要将原先存入的行换出去，但很可能过一段时间又要换入。频繁的置换会使cache的效率下降。因此直接映射方式适合于需要大容量cache的场合，更多的行数可以减小冲突的机会。采用直接映射时，cache无需考虑替换问题。从存放位置的灵活性和命中率来看，全相联映射方式为优;从比较器电路简单及硬件投资来说，直接映射方式为佳。组相联映射方式将cache分成u组，每组v行，主存块存放到哪个组是固定的，至于存到该组哪一行是灵活的。组相联映射方式的比较器电路容易设计和实现，而块在组中的排放又有一定的灵活性，使冲突减少。全相联映射方式和组相联映射方式速度较低，通常适合于小容量cache。

　cache工作原理要求它尽量保存最新数据。当一个新的主存块需要拷贝到cache，而允许存放此块的行位置都被其他主存块占满时，就要产生替换。对直接映射方式来说，因一个主存块只有一个特定的行位置可存放，所以只要把此特定位置上的原主存块换出cache即可。对全相联和组相联cache来说，就要允许存放新主存块的若干特定行中选取一行换出。cache的替换全部靠硬件实现。

　如何选取就涉及替换策略，又称替换算法，硬件实现的常用算法主要有以下三种：1)近期最少使用(LRU)算法：将近期内长久未被访问的行换出;2)最不经常使用(LFU)算法:将一段时间内被访问次数最少的那行数据换出;3)随机替换：实际上是不要什么算法，从特定的行位置中随机地选出一行换出即可。在Cache替换算法中，近期最少使用法比较正确地利用了程序访存局部性原理，替换出近期用得最少的存储块，命中率较高，是一种比较好的替换算法;随机法是随机地确定替换的存储单元，先进先出法是替换最早调入的存储单元，它们都没有根据程序访存局部性原理，命中率较低;而后进先出法不是cache所使用的替换算法，此法在堆栈存储结构中使用。

　虚拟存储器

　常用的虚拟存储系统由主存-辅存两级存储器组成，其中辅存是大容量的磁表面存储器。在虚拟存储器中，主存的内容只是辅存的一部分内容。虚拟存储系统是为了提高存储系统的性能价格比而构造的分层存储体系，力图使存储系统的性能接近高速存储器，而价格和容量接近低速存储器。虚拟存储利用了程序运行时的局部性原理把最近常用的信息块从相对慢速而大容量的存储器调入相对高速而小容量的存储器。虚拟存储主要是解决存储容量问题，另外还包括存储管理、主存分配和存储保护等方面。虚存所依赖的辅存与CPU之间不存在直接的数据通路，当主存不命中时只能通过调页解决，CPU最终还是要访问主存。虚存管理由软件(操作系统)和硬件共同完成，由于软件的介入，虚存对实现存储管理的系统程序员不透明，而只对应用程序员透明(段式和段页式管理对应用程序员?半透明?)。主存未命中时系统的性能损失要远大于cache未命中时的损失。

　虚拟内存管理

　虚存机制也要解决一些关键问题：(1)调度问题：决定哪些程序和数据应被调入主存;(2)地址映射问题：在访问主存时把虚地址变为主存物理地址，在访问辅存时把虚地址变为辅存的物理地址，以便换页;(3)替换问题：解决哪些程序和数据应被调出主存;虚拟存储器的替换算法与cache的替换算法类似，有FIFO算法、LRU算法、LFU算法，虚拟存储器的替换有操作系统的支持(4)更新问题：确保主存和辅存的一致性。虚拟存储器分为页式、段式、段页式三种。

　页式虚拟存储系统中，虚地址空间被分成等长大小的页，称为逻辑页;主存空间也被分成同样大小的页，称为物理页。相应地，虚地址分为两个字段：高字段为逻辑页号，低字段为页内地址(偏移量);实存地址也分为两个字段：高字段为物理页号，低字段为页内地址。通过页表可以把虚地址(逻辑地址)转换成物理地址。在大多数系统中，每个进程对应一个页表。现代的中央处理机通常有专门的硬件支持地址变换。每个进程所需的页数并不固定，所以页表的长度是可变的，因此通常的实现方法是把页表的基地址保存在寄存器中，而页表本身则放在主存中。由于虚地址空间可以很大，因而每个进程的页表有可能非常长。由于页表通常在主存中，因而即使逻辑页已经在主存中，也要至少访问两次物理存储器才能实现一次访存，这将使虚拟存储器的存取时间加倍。为了避免对主存访问次数的增多，可以对页表本身实行二级缓存，把页表中的最活跃部分存放在高速存储器中。这个专用于页表缓存的高速存储部件通常称为转换后援缓冲器(TLB)，又称快表。而保存在主存中的完整页表则称为慢表。快表的作用是加快地址转换。TLB的作用和与主存与CPU之间的cache作用相似，通常由相联存储器实现，容量比慢表小得多，存储慢表中部分信息的副本，可以完成硬件高速检索操作。地址转换时，根据逻辑页号同时查快表和慢表，当在快表中有此逻辑号时，就能很快地找到对应的物理页号。根据程序的局部性原理，多数虚拟存储器访问都将通过TLB进行，从而有效降低访存的时间延迟。由于TLB的缓冲过程与cache的缓冲过程是独立的，所以在每次存储器访问过程中有可能要经历多次变换。

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计算机的组成原理是什么

计算机的基本原理：存储程序控制原理。

该原理的特点是：(1):在执行程序和处理数据时必需将程序和数据装入存储器中，然后才能使计算机在工作时能够自动地从存储器中取出指令并加以执行。

(2):用二进制形式表示数据和指令。

(3):对计算进行集中的顺序控制。

(4):计算机系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备等5大部件组成。

冯·诺依曼“存储程序”工作原理的核心包含两层含义：首先，将编写好的程序和原始的数据存储在计算机的存储器中，即“存储程序”；其次，计算机按照存储的程序逐条取出指令加以分析，并执行指令所规定的操作，即“程序控制”。

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计算机系统工作原理

计算机基本工作原理冯·诺依曼原理世界上第一台计算机基于冯·诺依曼原理，其基本思想是：存储程序与程序控制。存储程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列（即程序）及运行中所需的数据，通过一定方式输入并存储在计算机的存储器中。程序控制是指计算机运行时能自动地逐一取出程序中一条条指令，加以分析并执行规定的操作。到目前为止，尽管计算机发展了4代，但其基本工作原理仍然没有改变。根据存储程序和程序控制的概念，在计算机运行过程中，实际上有两种信息在流动。一种是数据流，这包括原始数据和指令，它们在程序运行前已经预先送至主存中，而且都是以二进制形式编码的。在运行程序时数据被送往运算器参与运算，指令被送往控制器。另一种是控制信号，它是由控制器根据指令的内容发出的，指挥计算机各部件执行指令规定的各种操作或运算，并对执行流程进行控制。这里的指令必须为该计算机能直接理解和执行。计算机指令与指令系统指令是指计算机完成某个基本操作的命令。指令能被计算机硬件理解并执行。一条指令就是 计算机机器语言的一个语句，是程序设计的最小语言单位。一台计算机所能执行的全部指令 的集合，称为这台计算机的指令系统。指令系统比较充分地说明了计算机对数据进行处理的 能力。不同种类的计算机，其指令系统的指令数目与格式也不同。指令系统越丰富完备，编 制程序就越方便灵活。指令系统是根据计算机使用要求设计的。一条计算机指令是用一串二进制代码表示的，它通常应包括两方面的信息：操作码和地址码。操作码用来表征该指令的操作特性和功能，即指出进行什么操作；地址码指出参与操作的数据在存储器中的地址。一般情况下，参与操作的源数据或操作后的结果数据都在存储器中 ，通过地址可访问该地址中的内容，即得到操作数。CPU访问存储器需要一定的时间，为了提高运算速度，有时也将参与运算的数据或中间结果 存放在CPU寄存器中或者直接存放在指令中。通常一台计算机硬件系统，由五个必要的部分组成：控制器、计算器、存储器、输入设备和输出设备。而在微型计算机中，是把控制器和计算器整合集成在一个集成块中，这就是CPU了。CPU是一台微机的核心部件，顾名思义，计算机的控制和计算都是由它来完成的，所以有人把它比喻为人的大脑。由CPU的型号，就可以大体判断一台计算机的等级高低。这18条背下来没人敢和你忽悠CPU第3个 采用( )结构的计算机即精简指令系统计算机，具有十分简单的指令系统、指令长度固定、指令格式与种类相对较少、寻址方式也相对较少、每条指令的执行速度相当快等特点，具有很高的性能/价格比第4个 你所谓的虚拟存储器是不是虚拟内存虚拟内存是用硬盘空间做内存来弥补计算机RAM空间的缺乏。当实际RAM满时（实际上，在RAM满之前），虚拟内存就在硬盘上创建了。当物理内存用完后，虚拟内存管理器选择最近没有用过的，低优先级的内存部分写到交换文件上。这个过程对应用是隐藏的，应用把虚拟内存和实际内存看作是一样的。在Windows2000 （XP）目录下有一个名为pagefile.sys的系统文件（Windows98下为Win386.swp），它的大小经常自己发生变动，小的时候可能只有几十兆，大的时候则有数百兆，这种毫无规律的变化实在让很多人摸不着头脑。其实，pagefile.sys是Windows下的一个虚拟内存，它的作用与物理内存基本相似，但它是作为物理内存的“后备力量”而存在的，也就是说，只有在物理内存已经不够使用的时候，它才会发挥作用。高速缓冲存储器(Cache)实际上是为了把由DRAM组成的大容量内存储器都看做是高速存储器而设置的小容量局部存储器，一般由高速SRAM构成。这种局部存储器是面向CPU的，引入它是为减小或消除CPU与内存之间的速度差异对系统性能带来的影响。Cache 通常保存着一份内存储器中部分内容的副本（拷贝），该内容副本是最近曾被CPU使用过的数据和程序代码。Cache的有效性是利用了程序对存储器的访问在时间上和空间上所具有的局部区域性，即对大多数程序来说，在某个时间片内会集中重复地访问某一个特定的区域。如PUSH/POP指令的操作都是在栈顶顺序执行，变量会重复使用，以及子程序会反复调用等，就是这种局部区域性的实际例证。因此，如果针对某个特定的时间片，用连接在局部总线上的Cache代替低速大容量的内存储器，作为CPU集中重复访问的区域，系统的性能就会明显提高。系统开机或复位时，Cache 中无任何内容。当CPU送出一组地址去访问内存储器时，访问的存储器的内容才被同时“拷贝”到Cache中。此后，每当CPU访问存储器时，Cache 控制器要检查CPU送出的地址，判断CPU要访问的地址单元是否在Cache 中。若在，称为Cache 命中，CPU可用极快的速度对它进行读/写操作；若不在，则称为Cache未命中，这时就需要从内存中访问，并把与本次访问相邻近的存储区内容复制到 Cache 中。未命中时对内存访问可能比访问无Cache 的内存要插入更多的等待周期，反而会降低系统的效率。而程序中的调用和跳转等指令，会造成非区域性操作，则会使命中率降低。因此，提高命中率是Cache 设计的主要目标。

电脑系统运行的原理

计算机系统工作原理：在计算机在运行时先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令要求，从存储器中取出数据进行指定运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去，程序与数据一样存取，按程序编排的顺序一步步取出指令，自动完成指令规定的操作。

计算机的基本原理主要分为存储程序和程序控制，预先要把控制计算机如何进行操作的指令序列（称为程序）和原始数据通过输入设备输送到计算机内存中。每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地址去等步骤。

计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。依此进行下去。直至遇到停止指令。程序与数据一样存取，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。

计算机根据人们预定的安排，自动地进行数据的快速计算和加工处理。人们预定的安排是通过一连串指令（操作者的命令）来表达的，这个指令序列就称为程序。

概念上讲，一部计算机的存储器可以被视为一组“细胞”单元。每一个“细胞”都有一个编号，称为地址；又都可以存储一个较小的定长信息。这个信息既可以是指令（告诉计算机去做什么），也可以是数据（指令的处理对象）。原则上，每一个“细胞”都是可以存储二者之任一的。

算术逻辑单元（ALU）可以被称作计算机的大脑。它可以做两类运算：第一类是算术运算，比如对两个数字进行加减法。算术运算部件的功能在ALU中是十分有限的，事实上，一些ALU根本不支持电路级的乘法和除法运算（由是使用者只能通过编程进行乘除法运算）。第二类是比较运算，即给定两个数，ALU对其进行比较以确定哪个更大一些。

输入输出系统是计算机从外部世界接收信息和向外部世界反馈运算结果的手段。对于一台标准的个人电脑，输入设备主要有键盘和鼠标，输出设备则是显示器，打印机以及其他许多后文将要讨论的可连接到计算机上的I/O设备。

控制系统将以上计算机各部分联系起来。它的功能是从存储器和输入输出设备中读取指令和数据，对指令进行解码，并向ALU交付符合指令要求的正确输入，告知ALU对这些数据做那些运算并将结果数据返回到何处。控制系统中一个重要组件就是一个用来保持跟踪当前指令所在地址的计数器。通常这个计数器随着指令的执行而累加，但有时如果指令指示进行跳转则不依此规则。

20世纪80年代以来ALU和控制单元（二者合成中央处理器，CPU）逐渐被整合到一块集成电路上，称作微处理器。这类计算机的工作模式十分直观：在一个时钟周期内，计算机先从存储器中获取指令和数据，然后执行指令，存储数据，再获取下一条指令。这个过程被反复执行，直至得到一个终止指令。

由控制器解释，运算器执行的指令集是一个精心定义的数目十分有限的简单指令集合。一般可以分为四类：1）、数据移动（如：将一个数值从存储单元A拷贝到存储单元B）2）、数逻运算（如：计算存储单元A与存储单元B之和，结果返回存储单元C）3）、条件验证（如：如果存储单元A内数值为100，则下一条指令地址为存储单元F）4）、指令序列改易（如：下一条指令地址为存储单元F）

指令如同数据一样在计算机内部是以二进制来表示的。比如说，10110000就是一条Intel x86系列微处理器的拷贝指令代码。某一个计算机所支持的指令集就是该计算机的机器语言。因此，使用流行的机器语言将会使既成软件在一台新计算机上运行得更加容易。所以对于那些机型商业化软件开发的人来说，它们通常只会关注一种或几种不同的机器语言。

更加强大的小型计算机，大型计算机和服务器可能会与上述计算机有所不同。它们通常将任务分担给不同的CPU来执行。今天，微处理器和多核个人电脑也在朝这个方向发展。

超级计算机通常有着与基本的存储程序计算机显著区别的体系结构。它们通常由者数以千计的CPU，不过这些设计似乎只对特定任务有用。在各种计算机中，还有一些微控制器采用令程序和数据分离的哈佛架构