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1、第一章概论第一节计算机硬件的基本构成一、计算机五大功能部件及各功能部件的功能1 .计算机硬件的五大功能部件：运算器、控制器、存储器、输入单元和输出单元2 .主机：由CPU、存储器与I/O接口合在一起构成的处理系统称为主机3 .CPU：中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。4 .运算器：计算机中完成运算功能的部件，由ALU和寄存器构成。5 .控制器：是计算机中控制和协调计算机中各个部件进行工作的部件。6 .ALU：算术逻辑运算单元，负责执行各种算术运算和逻辑运算。7 .存储器：计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存。8 .外围设备：计算机的输入输出设备，包括输入设备，输出设
2、备和外存储设备。名词解释题（几乎每年都考）1 .主机：由CPU、存储器与I/O接口合在一起构成的处理系统称为主机。（2002年、2003年）2 .ALU：算术逻辑运算单元，负责执行各种算术运算和逻辑运算。（2004年）3 .运算器：运算器是计算机中完成算术和逻辑运算功能的部件。（2006年）4 .CPU：中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。（2008年7月）选择题1.中央处理器包含（）。（2008年）A.运算器和主存储器B.控制器和主存储器C.运算器和控制器D.运算器和输入输出接口【分析】中央处理器是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。【答案】C二、相关基本概念1 .位：
3、计算机中的一个二进制数据代码，计算机中数据的最小表示单位。2 .字节：衡量数据量以及存储容量的基本单位。1字节等于8位二进制信息。3 .字：数据运算和存储的单位，其位数取决于具体的计算机。4 .字长：一个数据字中包含的位数，反应了计算机并行计算的能力。一般为8位、16位、32位或64位。历年真题1 .硬盘的存储容量常用GB表示，1GB=1OOOMB（2004年）【分析】存储容量单位间的关系：ITB=IO24GB、1GB=1O24MB1MB=1O24KBlKB=1024BolB=8bit【答案】硬盘的存储容量常用GB表示，1GB=Io24MB,第二节计算机软件概述一、软件的概念及与硬件的关系2
4、.软件：由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件。3 .应用软件：完成应用功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。4 .系统软件：计算机系统的一部分，进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件，与具体的应用领域无关。5 .软件兼容：一个计算机系统上的软件能在另一个计算机系统上运行，并得到相同的结果，则称这两个计算机系统是软件兼容的。名词解释1 .应用软件：完成应用功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。（2005年）简答题2 .什么是应用软件、系统软件和硬件系统?三者的关系是什么？（2007年）【答案】应用软件：完成应用功能的软件，专门
5、为解决某个应用领域中的具体任务而编写。系统软件：计算机系统的一部分，进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件，与具体的应用领域无关。硬件系统：由物理元器件构成的系统，计算机硬件是一个能够执行指令的设备。应用软件、系统软件和硬件系统构成了计算机的三个层次。应用软件为用户提供一个应用系统的界面，使用户能够方便的使用计算机解决具体问题。系统软件则向用户提供一个基本的操作界面,并向应用软件提供功能上的支持。硬件系统是整个计算机系统的基础和核心,所有功能最终由一件完成，所以硬件是最内层的。系统软件扩展了硬件的功能，是中间层。应用软件建立在系统软件之上是，最外层。第三节程序
6、语言及其编译一、各种计算机语言的概念3 .机器语言：是由二进制代码构成，计算机可以直接接受的语言。4 .汇编语言：采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应，但不能被计算机的硬件直接识别。5 .高级语言：是与自然语言接近、需要通过翻译才能成为计算机接受的语言；是与计算机硬件结构无关的程序设计语言。6 .汇编程序：将汇编语笆程序翻译成机器语言程序的计算机软件。7 .编译程序：将高级语言程序转换成机器语言程序的计算机软件。8 .解释程序：解释执行高级语言程序的计算机软件，解释并立即执行源程序的语句。选择题1 .一种与自然语言接近、需要通过翻译才能成为计算机接
7、受的语言是（）。（2007年）A.高级语言B.汇编语言C.机器语言D.二进制代码【分析】高级语言是与自然语言接近、需要通过翻译才能成为计算机接受的语言。高级语言程序需要经过编译程序将其转换成机器语言程序，才能被计算机的硬件识别。【答案】A第二章数据编码和数据运算第一节数字与文字的编码一、数制的转换（每年必考，选择题一道，2分，共10种情况）1.十进制转换为二进制（考过三次）例题：若十进制数为37.25,则相应的二进制数为（）。（2006年）A.100110.01B.110101.01C.100101.1D.100101.01【分析】卜进制数转化为二进制数时，整数部分和小数部分要用不同的方法来处
8、理。整数部分的转化采用除2取余法：将整数除以2,所得余数即为二进制数最低位上的数码，再将商除以2,余数为二进制次低位上的数码如此反复进行，直到商是0为止；对于小数的转化，采用乘2取整法：将小数乘以2,所得积的整数部分即为二进制数小数点后第一位上的数码，再将此积的小数部分乘以2,所得积的整数部分为二进制数小数点后第二位上的数码，如此反复直到积是0为止。此题经转换后得二进制数为100101.01o【答案】D2 .十进制转换为八进制例题：若十进制数据为137.5则其八进制数为（）。（2001年）A.89.8B.211.4C.211.5D.1011111.101【分析】十进制数转化为八进制数时，整数部
9、分和小数部分要用不同的方法来处理。整数部分的转化采用除8取余法：将整数除以8,所得余数即为八进制数最低位上的数码，再将商除以8,余数为八进制次低位上的数码如此反复进行，直到商是0为止；对于小数的转化，采用乘基取整法：将小数乘以8,所得积的整数部分即为八进制数小数点后第位上的数码，再将此积的小数部分乘以8,所得积的整数部分为八进制数小数点后第二位上的数码，如此反复直到积是0为止。此题经转换后得八进制数为211.40。【答案】B3 .十进制转换为十六进制例题：若十进制数为132.75,则相应的十六进制数为（）。（2002年）A.21.3B.84.cC.24.6D.84.6【分析】十进制数转化为十六
10、进制数时，采用除16取余法；对于小数的转化，采用乘16取整法：将小数乘以16,所得积的整数部分转换为十六进制。此题经转换后得十六进制数为84.Cc【答案】B4 .二进制转换为十进制例题：若二进制数为1111.101,则相应的十进制数为（）（2004年）A.15.625B.15.5C.14.625D.14.5【分析】将二进制数111LlOl转换为相应的十进制数，可采用乘鼎相加法完成，即：123+l22+l21+l20+l21+l23=15.625。【答案】A5 .八进制转换为十进制方法：将八进制数转换为相应的十进制数，可采用乘哥相加法完成。6 .十六进制转换为十进制。（考过三次）例题：若十六进制
11、数为A3.5,则相应的十进制数为（）。（2003年）A.172.5B.179.3125C.163.3125D.188.5【分析】将十六进制数A3.5转换为相应的十进制数，可采用乘基相加法完成，HP：IOX16+3160+516,=163.3125。【答案】C7 .二进制转换为八进制方法：以小数点为界，整数部分从右向左每三位分为一组，最左端不够三位补零；小数部分从左向右每三位分为组，最右端不够三位补零；最后将每小组转换位位八进制数。8 .二进制转换为十六进制方法：以小数点为界，整数部分从右向左每四位分为组，最左端不够四位补零；小数部分从左向右每四位分为一组,最右端不够四位补零;最后将每小组转换位
12、一位十六进制数。9 .八进制换为二进制方法：以小数点为界，整数部分从右向左每位八进制数转换为三位二进制数；小数部分从左向右每位八进制数转换为三位二进制数。最后，去掉最左端的零和最右端的零。10 .十六进制转换为二进制方法：以小数点为界，整数部分从右向左每位十六进制数转换为四位二进制数；小数部分从左向右每位十六进制数转换为四位二进制数。最后，去掉最左端的零和最右端的零。二、定点数编码（每年必考，选择2分或名词解释3分）1 .原码：带符号数据表示方法之一，一个符号位表示数据的IE负，0代表正号，2代表负号，其余的代表数据的绝对值。2 .补码：带符号数据表示方法之一，正数的补码与原码相同，负数的补码
13、是将二进制位按位取反后在最低位上加Io3 .反码：带符号数据的表示方法之一，正数的反码与原码相同，负数的反码是将二进制位按位取反。4 .移码：带符号数据表示方法之一，符号位用1表示正，0表示负，其余位与补码相同。历年真题1.若X=IOlI,则凶补=（）o（2002年）A.OlOllB.1011C.0101D.10101【分析】X为正数，符号位为0,数值位与原码相同，结果为（MOI1。【答案】A2 .如果X为负数,由X补求-X补是将（）。（2000年）A. X补各值保持不变B. X补符号位变反，其它各位不变C. X补除符号位外，各位变反，未位加1D. X补连同符号位起各位变反，未位加1【分析】不
14、论X是正数还是负数，由X补求-X补的方法是对X补求补，即连同符号位一起按位取反，末位加U【答案】D3 .若X=1.1011,则真值X是（）（2003年）A.-0.1011B.-0.0101C.0.1011D.0.0101【分析】X补=1.1011,其符号位为1,真值为负；真值绝对值可由其补码经求补运算得到,即按位取后得0.（HoO再末位加1得0.0101,故其真值为-0.01010【答案】B4 .已知X原=LoO0,则X反为（）（2007年）A.0.000B.1.000C.1.111D.0.111【分析】X原=LoO0,其符号位为1,则X的真值为负数；所以X反由X原除符号位外其它位按位取反得到
15、，为1.111。【答案】C三、定点数编码表示的数值范围有关定点数编码表示的数值范围也几乎每年都考。下面表格总结了相关内容。编码方式最小值编码最小值最大值编码最大值数值范围nl位无符号定点整数0000000Ilb-Ill2n4,-l0x2n,-ln+1位无符号定点小数0.00-00000.11111l-2n0xl-2nn+1位定点整数原码1111-111-2n+l0111-1112n-l-2n+lx2n-ln+1位定点小数原码1.111-111-1+210.1111111-2-l+2nxl-2nn+1位定点整数补码1000-000-2n0111-1112n-l-2nx2n-ln+1位定点小数补码
16、1.000-000-10.111-1111-21-lxl-2nn+1位定点整数反码1000-000-2n+l01111112-1-2n+lx2n-ln+1位定点小数反码1.000000-1+2n0.1111111-2nT+2YxW1-2n+1位定点整数移码0000-000-2n1111-1112n-l-2nx2n-lnl位定点小数移码小数没有移码定义1.若定点整数64位含1位符号位，补码表示，则所能表示的绝对值最大负数为（）o（2001年）A.-264B.-（264-l）C-263D.-（263-l）【分析】字长为64位，符号位为1位，则数值位为63位。当表示负数时，数值位全0为负绝对值最大，
17、为-2”。【答案】C2 .某机字长8位，含一位数符，采用原码表示，则定点小数所能表示的非零最小正数为（）。（2002年）A.B.28C.1-D.27【分析】求最小的非零正数，符号位为0,数值位取非0中的原码最小值，此8位数据编码为：OOOOoo01,表示的值是：2【答案】D3 .定点小数反码x反=xo.XiXII表示的数值范围是（）。（2004年）A. -1+2nxl-2nB. -l+2nxl-2nC. -1+2-nX1-2nD. -1+2nx4lo此类题目每年考题基本一样，同学画图时要注意的是地址线条数的计算，多少条片内地址线，多少条片选，多少条空闲。不要漏掉控制线画图注意布局，要规整、清晰
18、,在演算纸上画好后再画道试卷上。第二节存储系统的构成一、提高存储器工作速度的技术（前10年没考过相关内容，了解，能做选择题即可）2 .芯片技术（1）快速页式动态存储器（FPMDRAM）存储器的下一次访问可以利用上一次访问的行地址，这样就可以减少两次输入地址带来的访问延迟。（2）增强数据输出存储器（EDoDRAM）与FPMDRAM相似，增加了个数据锁存器，并采用不同的控制逻辑连接到芯片的数据驱动电路中以提高数据传输速率。（3）同步型动态存储器芯片（SDRAM）,芯片在系统时钟控制下进行数据的读出与写入。（4）相联存储器是种按内容访问的存储器，每个存储单元有匹配电路，可用于Caehe中查找数据，整
19、个存储器阵列同时进行数据的匹配操作.3 .结构技术（1）增加存储器的数据宽度：将存储器的位宽展到多个字的宽度以增加同时访问的数据量，从而提高数据访问的吞吐率。（2）采用多体交叉存储器：由多个相互独立、容量相同的存储体构成的存储器，每个存储体独立工作，读写操作重叠进行，从而提高数据访问的速度。二、层次化存储系统存储系统的四个层次（1）寄存器：CPU内部，容量小，速度快。（2）高速缓存：Cache,存放当前访问频繁的内容，即主存某些页的内容复制。特点是速度最快、容量较小。（3）主存储器：存放需要CPU运行的程序和数据，速度较快，容量较大.（4）辅助存储器：存放需联机保存但暂不执行的程序和数据。容量
20、很大而速度较慢。历年真题1 .在存储系统中，为什么设有主存和辅存这样两个层次？（2006年）【答案】CPU可直接访问的是主存，故主存速度块，但容量小，每位价贵，为此设置轴存。由于CPU不能直接访问辅存，所以速度可慢点，但它容量大，每位价低，以弥补主存容量的不足，而存储系统总价格可降低。于是主存一辅存构成的存储系统可看成一个速度接近主存速度、容量相当于辅存容量，总价又十分低廉的存储器。2 .若存储器存取周期为，每次读/写1字节，则该存储器的数据传输率等于（）。（2006年）A.810SB.8107bSC.10SD.10S【分析】lS=10S=106S=109nS.1字节，即lB=8b该存储器的数
21、据传输率等于lB100nS=lB（100109）S=l107BS=8107bS【答案】B第三节高速缓存存储器一、Cache原理Cache是为提高存储器带宽而在主存储器和CPU之间增加的存储器，有时也在CPU内部集成少量CaChe。CaChe用来存放使用频繁的指令和数据，存取方式应与主存储器相同，均为随机存取方式Cache命中：PU访问主存的数据或程序代码存在于Cache中时的情形称为Cache命中。历年真题1 .高速缓冲存储器Cache一般采取（）。（2001年）A.随机存取方式B.顺序存取方式C.半顺序存取方式D.只读不写方式【分析】Cache是为提高存储器带宽而在主存储器和CPU之间增加的
22、存储器，目的是用来存储使用频繁的数据和指令，存取方式应与主存储器相同，均为随机存取方式。【答案】A2 .CaChe命中：PU访问主存的数据或程序代码存在于CaChe中时的情形称为CaChe命中。（2008年）二、地址映象与变换主存与CaChe之间的映象方式：有直接映象、全相联印象、组相联印象三种。（1）直接映象是指主存储器中的每个块只能够映象到Cache中唯一一个指定块的地址映象方式。（2）全相联映象是指每个主存块都能够映象到任一Cache块的地址映象方式。（3）组相联印象是直接映象和全相联映象两种方式的结合，它将存储空间分成若干组,在组间直接映象方式，而在组内使用全相联印象方式。历年真题）。
23、（2002 年）B.大容量高速CaCheD.大容量低速Caehe1 .一般来讲，直接映象常用在（A.小容量高速CacheC.小容量低速CaChe【分析】直接映象的地址转换速度快，但块的冲突概率较高。在大容量高速CaChe系统中使用直接映象方式，即可以发挥CaChe的高速度，又可以减少块的冲突概率。【答案】B2 .组相联映象和全相联映象通常适合于（）。（2005年）A.小容量CaCheB.大容量CaeheC.小容量ROMD.大容量ROM【分析】直接映象的地址转换速度快，但块的冲突概率较高。在大容量高速CaChe系统中使用直接映象方式，即可以发挥CaChe的高速度，又可以减少块的冲突概率。组相联映象和全相联映象速度较低，通常适合于小容量Cacheo【答案】A3 .直接映象：Cache的一种地址映象方式，一个主存块只能映象到Cache中的唯个指定块。（2007年）三、替换策略与更新策略1. CadIe的替换策略：（三种）（1）随机法是用一个随机数产生器产生一个随机的替换块号；（2）先进先出法是替换最早调入的存储单元；（3）近期最少用法替换近期最少使用的存储。2. CaChe的更新策略：写操作CaChe命中时，CaChe更新策略有两种：写直达法：将内容同时写入CaChe和主存。写回
