第1章-计算机系统基础知识ppt课件.ppt

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1、第第1章章 计算机系统基础知识计算机系统基础知识程序员教程程序员教程 一、考一、考试说试说明明1考考试试要求：要求：（1）掌握数据及其）掌握数据及其转换转换、数据的机内表示、算、数据的机内表示、算术术和和逻辑逻辑运算，以及相关的运算，以及相关的应应用数学基用数学基础础知知识识；（2）理解）理解计计算机的算机的组组成以及各主要部件的性能指成以及各主要部件的性能指标标；（3）掌握操作系）掌握操作系统统、程序、程序设计语设计语言的基言的基础础知知识识；（4）熟）熟练练掌握掌握计计算机常用算机常用办办公公软软件的基本操作方法；件的基本操作方法；（5）熟）熟练练掌握基本数据掌握基本数据结结构和常用算法；

2、构和常用算法；（6）熟）熟练练掌握掌握C程序程序设计语设计语言，以及言，以及C、Java、VisualBasic中的一种程序中的一种程序设计语设计语言；言；（7）熟悉数据）熟悉数据库库、网、网络络和多媒体的基和多媒体的基础础知知识识；（8）掌握）掌握软软件工程的基件工程的基础础知知识识，了解，了解软软件件过过程基本知程基本知识识、软软件开件开发项发项目管理的常目管理的常识识；（9）了解常用信息技）了解常用信息技术标术标准、安全性，以及有关法律、准、安全性，以及有关法律、法法规规的基本知的基本知识识；（10）了解信息化、）了解信息化、计计算机算机应应用的基用的基础础知知识识；（11）正确）正确阅

3、读阅读和理解和理解计计算机算机领领域的域的简单简单英文英文资资料。料。2通通过过本考本考试试的合格人的合格人员员能根据能根据软软件开件开发项发项目管理和目管理和软软件工程的要求，按照程序件工程的要求，按照程序设计规设计规格格说说明明书编书编制并制并调试调试程序，写程序，写出程序的相出程序的相应应文档，文档，产产生符合生符合标标准准规规范的、范的、实现设计实现设计要求的、要求的、能正确可靠运行的程序；具有助理工程能正确可靠运行的程序；具有助理工程师师（或技（或技术员术员）的）的实际实际工作能力和工作能力和业务业务水平。水平。3本考本考试设试设置的科目包括：置的科目包括：（1）计计算机硬算机硬软软

4、件基件基础础知知识识，考，考试时间为试时间为150分分钟钟，笔，笔试试；（2）程序）程序设计设计，考，考试时间为试时间为150分分钟钟，笔，笔试试。1.计计算机科学基算机科学基础础1.1数制及其数制及其转换转换二二进进制、十制、十进进制和十六制和十六进进制等常用数制及其相互制等常用数制及其相互转换转换1.2数据的表示数据的表示数的表示（原数的表示（原码码、反、反码码、补码补码表示，整数和表示，整数和实实数的机内表示方法，精度和溢数的机内表示方法，精度和溢出）出）非数非数值值表示（字符和表示（字符和汉汉字的机内表示、声音和字的机内表示、声音和图图像的机内表示）像的机内表示）校校验验方法和校方法和

5、校验码验码（奇偶校（奇偶校验码验码、海明校、海明校验码验码）1.3算算术术运算和运算和逻辑逻辑运算运算计计算机中二算机中二进进制数的运算方法制数的运算方法逻辑逻辑代数的基本运算和代数的基本运算和逻辑逻辑表达式的化表达式的化简简1.4数学数学应应用用常用数常用数值计值计算（矩算（矩阵阵、方程的近似求解、插、方程的近似求解、插值值）排列排列组组合、合、应应用用统计统计（数据的（数据的统计统计分析）分析）1.5常用数据常用数据结结构构数数组组（表（表态态数数组组、动态动态数数组组）、）、线线性表、性表、链链表（表（单单向向链链表、双向表、双向链链表、循表、循环环链链表）、表）、队队列、列、栈栈、树树

6、（二叉（二叉树树、查查找找树树）、）、图图的定的定义义、存、存储储和操作和操作1.6常用算法常用算法常用的排序算法、常用的排序算法、查查找算法、数找算法、数值计值计算、字符串算、字符串处处理、数据理、数据压缩压缩算法、算法、递归递归算法、算法、图图的相关算法的相关算法算法与数据算法与数据结结构的关系，算法效率，算法构的关系，算法效率，算法设计设计，算法描述（流程，算法描述（流程图图、伪伪代代码码、决策表）决策表）第第1章章计算机系统基础知识计算机系统基础知识本章将简要介绍学习计算机所必须具备的基础知识，本章将简要介绍学习计算机所必须具备的基础知识，包括计算机系统的组成、计算机的类型、计算机中数

7、据包括计算机系统的组成、计算机的类型、计算机中数据的表示和运算、的表示和运算、CPU、存储器等基础知识。存储器等基础知识。1.1计算机系统概述计算机系统概述1.2计算机中数据的表示和运算计算机中数据的表示和运算1.3计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理1.4指令系统指令系统1.1计算机系统概述计算机系统概述1.1.1计算机系统的组成1.1.2计算机的类型和应用领域1.1.1计算机系统的组成计算机系统的组成n基本的计算机硬件系统由运算器、控制器、存基本的计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。储器、输入设备和输出设备五大部件组成。n运算器、控制器等

8、部件统称为中央处理器。运算器、控制器等部件统称为中央处理器。n运算器对数据进行加工处理，完成算术和逻辑运运算器对数据进行加工处理，完成算术和逻辑运算。算。n控制器从主存中取出指令并进行分析，控制计算控制器从主存中取出指令并进行分析，控制计算机的各个部件有条不紊地完成指令功能。机的各个部件有条不紊地完成指令功能。n存储器是记忆设备，分为内存和外存。存储器是记忆设备，分为内存和外存。n计算机软件是指为管理、运行、维护及应用计计算机软件是指为管理、运行、维护及应用计算机所开发的程序和相关文档的集合。算机所开发的程序和相关文档的集合。n通常将软件分为系统软件和应用软件两大类。通常将软件分为系统软件和应

9、用软件两大类。n控制器负责计算机的各部件协调工作控制器负责计算机的各部件协调工作CPU品质的高低，直接决定了一个计算机系统的档次品质的高低，直接决定了一个计算机系统的档次CPU指标指标:主频主频1.5G,2.0G,2.4GHZ数据传送的位数数据传送的位数16位机位机,32位机位机,64位机位机计算机主机系统的组成（图）电源 声卡 显卡调制解调器 无线网卡 计算机常用外部设备的组成（图）CRT显示器 键盘 LCD显示器 光电鼠标激光打印机移动硬盘 特征年代1.1.2计算机的类型和应用领域计算机的类型和应用领域巨型机（巨型机（Super-Computer）、大型机（）、大型机（Mainframe）

10、、）、中型机（中型机（Medium-sizeComputer）、小型机）、小型机（minicomputer）、微型机（）、微型机（microcomputer）、单片）、单片机（机（Single-ChipComputer）六类，）六类，按计算机处理信息的特征：n单指令流单数据流计算机SISDn单指令流多数据流计算机SIMDn多指令流单数据流计算机MISDn多指令流多数据流计算机MIMD 1.2计算机中的数据表示计算机中的数据表示1.2.1计算机中数据的表示1.2.2校验码1.2.3逻辑代数及逻辑运算1.2.4机器数的运算计算机中数是怎样表示的？计算机中数是怎样表示的？（1）按）按“值值”表示，解

11、决三个问题：表示，解决三个问题：数字符号的选择：引入进位计数制的概念数字符号的选择：引入进位计数制的概念小数点位置的表示：引入数的定点及浮点表示小数点位置的表示：引入数的定点及浮点表示正正负负号号的的表表示示：正正负负符符号号数数值值化化,引引入入机机器器数数的的概概念念（2）按）按“形形”表示，解决如何编码？表示，解决如何编码？举例：今天气温零上十五点六度举例：今天气温零上十五点六度数字符号数字符号按值表示为按值表示为156正负号正负号小数点位置小数点位置按形表示为按形表示为（ASCII码）码）0101011，0110001，0110101，0101110，0110110进位制数及其相互转换

12、进位制数及其相互转换1.进位制数进位制数定义：按进位方式进行计数的制度，称为进位计数制定义：按进位方式进行计数的制度，称为进位计数制进位制数的两要素：进位制数的两要素：（1）基数基数：表示一个进位制的基本特征数：表示一个进位制的基本特征数（2）位权位权：在一个进位制数中，同一个数字符号处于：在一个进位制数中，同一个数字符号处于不同数位时所表示的不同值不同数位时所表示的不同值举例举例（1）十进制、二进制、八进制、十六进制的基数与位见表）十进制、二进制、八进制、十六进制的基数与位见表进位制进位制十十进进制制二二进进制制八八进进制制十六进制十六进制特特点点（1）具具 有有 10个个数数字字符符号号0

13、，1，2，9（2）按按“逢逢十十进进一一”的的规规则计数则计数（3）基基数数为为10,第第i位权为位权为10i（1）具具有有2个个数数字符号字符号0，1（2）按按“逢逢二二进进一一”的的规规则则计计数数（3）基基数数为为2，第第i位权为位权为2i（1）具具有有8个个数数字字符符号号0，1，7（2）按按“逢逢八八进进一一”的的规规则则计计数数（3）基基数数为为8,第第i位权为位权为8i（1）具具有有16个个数数字字符符号号0，1，9，A，B，F（2）按按“逢逢十十六六进进一一”的规则计数的规则计数（3）基基数数为为16，第第i位位权为权为16i举举例例（1994.34）10=1103+9102+

14、9101+4100+310-1+410-2（1011.101）2=123+022+121+120+12-1+02-2+12-3（1753.204）8=183+782+581+380+28-1+08-2+48-3（19A5.EBC）16=1163+9162+A161+5160+E16-1+B16-2+C16-3表示方法表示方法（1994.34）10=1994.34D（1011.101）2=1011.101B（1753.204）8=1753.204Q（19A5.EBC）16=19A5.EBCH项项目目二进制数的位权二进制数的位权11111111202-4212-3222-2232-1(3)计算机中

15、计算机中 常用的权值常用的权值进位制数的相互转换进位制数的相互转换(1)(1)二进制转换为十进制二进制转换为十进制规则：按权展开相加规则：按权展开相加举例：（举例：（1011.101）2=（11.625）10(2)(2)十进制转换为二进制十进制转换为二进制对于整数对于整数规则：除规则：除2取余取余举例：（举例：（13）10=（1101）221361301101高位高位低位低位1 23+0 22+1 21+1 20+1 2-1+0 2-2+1 2-3=（11.625）10对于小数对于小数规则：乘规则：乘2取整取整举例：（举例：（0.625）10=（0.1010.101）20.62521.2501

16、0.25020.50000.50021.0001高位高位低位低位二进制与八进制的相互转换二进制与八进制的相互转换规则：规则：因因8=23故每一位八进制数转换为故每一位八进制数转换为3位二进制数，反之亦然。位二进制数，反之亦然。举例：举例：（63.54）8=（110011.101100）2（11110100.10111）2=（364.56）863.544.011.101 100011110100.1011103651106二进制十六进制的相互转换二进制十六进制的相互转换规则：规则：因因16=24故每一位十六进制数可转换为故每一位十六进制数可转换为4位二进制数，反之亦然。位二进制数，反之亦然。举例

17、：举例：（D8.C4）16=（11011000.11000100）2（1101110.10101）2=（6E.A86E.A8）16D8.C41000.1100 01001101A01101110.101010006E.8二进制数的定点及浮点表示二进制数的定点及浮点表示1定点表示法：在计算机中，数的小数点位置是固定的。定点表示法：在计算机中，数的小数点位置是固定的。格式：格式：定点整数定点整数定点小数定点小数假想小数点位置假想小数点位置特点：特点：（1）只能表示）只能表示“整数整数”或或“小数小数”（2）数的表示范围如何求）数的表示范围如何求2浮点表示法：在计算机中数的小数点位置是浮动的，怎样浮

18、动？浮点表示法：在计算机中数的小数点位置是浮动的，怎样浮动？先看数的科学计数法：先看数的科学计数法：十进制数中：十进制数中：56.78=1020.5678二进制数中：二进制数中：101.1=2110.1011一般地：一般地：N=2ES式中：式中：E称阶码称阶码，是一个正或负的整数，是一个正或负的整数S称尾数称尾数，是一个正或负的小数，是一个正或负的小数 2称基数称基数在计算机中，基数（在计算机中，基数（2 2或或1616）为隐含的，只需表示出）为隐含的，只需表示出E E和和S S，如下所示：如下所示：151411109802110.1011+00110101100EfESfS二进制数的原码、反

19、码、补码表示二进制数的原码、反码、补码表示在计算机中，数的符号数值化，可简单地理解为在计算机中，数的符号数值化，可简单地理解为“”号号“0”，“”号号“1”设计算机的字长为设计算机的字长为n位，它可表示的真值位，它可表示的真值 或或1，则有，则有（1）真值）真值 时，原码、反码和补码完全相同，即时，原码、反码和补码完全相同，即（2）真值）真值 时，原码、反码、补码与的关系如下：时，原码、反码、补码与的关系如下：补举例：举例：设：设：X=+0101010Y=-0101010则则X原原=X反反=X补补=00101010Y原原=10101010Y反反=11010101Y补补=11010110在在_(

20、7)_表示中，数值表示中，数值0是唯一表示的。是唯一表示的。供选择的答案：供选择的答案：(7)A原码原码B反码反码C补码补码D原码或反码原码或反码C20082008年年1111月月已知已知 X=X=121121，若采用，若采用8 8位机器码表示，则位机器码表示，则XX原原=(21)=(21)，XX补补=(22)=(22)。(21)A.11001001 B.11111001(21)A.11001001 B.11111001 C.01111001 D.01011001 C.01111001 D.01011001 (22)A.10110111 B.10000111 (22)A.10110111 B.

21、10000111 C.10100111 D.01111001 C.10100111 D.01111001 解析：解析：1 1）答案：答案：BB若用若用8 8位机器码表示十进制位机器码表示十进制-101-101，则原码表示，则原码表示形式为形式为_(8)_(8)_；补码表示的形式为；补码表示的形式为_(9)_ _(9)_。供选择的答案：供选择的答案：(8)(8)A A1110010111100101 B B10011011 10011011 C C11010101 11010101 D D1110011111100111(9)(9)A A11100101 11100101 B B10011011

22、 10011011 C C11010101 11010101 D D1110011111100111试题答案：试题答案：(8)A(9)B编码编码1什么是编码？什么是编码？按一定规则，用若干位二进制码来表示一个数或字符。按一定规则，用若干位二进制码来表示一个数或字符。2常用编码分类：常用编码分类：十进制编码十进制编码：8421码，余码，余3码等码等可靠性编码可靠性编码：奇偶校验码，海明码，循环冗余（：奇偶校验码，海明码，循环冗余（CRC）码码字符编码字符编码：ASCII码，汉字编码（输入码，机内码，字形码）码，汉字编码（输入码，机内码，字形码）.其他编码其他编码：语言，图形，图像的编码。：语言，

23、图形，图像的编码。3举例举例（1）8421码码规则：用规则：用4位权为位权为8421的二进制码表示一位十进制数，如下例所示：的二进制码表示一位十进制数，如下例所示：（456.7456.7）1010=（？）（？）84218421 （2）奇偶校验码）奇偶校验码规规则则：在在一一个个信信息息码码之之后后添添加加一一位位校校验验码码，使使整整个个码码中中“1”的的个数为奇数（或偶数），称为奇校验码（或偶校验码）。个数为奇数（或偶数），称为奇校验码（或偶校验码）。举例：见表举例：见表1.9（P19）（3）字符编码字符编码规则：规则：用用7位二进制码表示一个字符位二进制码表示一个字符举例：数字举例：数字0

24、9，ASCII码为码为30H39H字母字母AZ，ASCII码为码为41H5AH=010001010110.011120082008年年5 5月月已已知知某某字字符符的的编编码码为为“01001010100101”，若若最最高高位位增增加加一一个个偶偶校校验验位位，则则其其编编码码变变为为（9 9）。A.10100101 B.11001010A.10100101 B.11001010 C.01000110 D.01010101 C.01000110 D.01010101解析：解析：1 1）奇奇校校验验：01001010100101共共有有3 3个个1 1，要要使使1 1的的个个数数为为奇数奇数，

25、不需要补，不需要补1 1，得，得0 0100101100101。2 2）偶偶校校验验：01001010100101共共有有3 3个个1 1，要要使使1 1的的个个数数为为偶数偶数，需要补，需要补1 1，得，得1 10100101 0100101。答案：答案：A表1-98421码及其奇校验码表1-10ASCII码字符集十进制数8421码8421奇校验码十进制数8421码8421奇校验码0000000001501010101110001000106011001101200100010070111011103001100111810001000040100010009100110011高3位低4位0

26、000010100111001011101110000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111NULLSUMEOAEOMEOTWRURUBELLBKSPHTLFVTFFCRSOSIDC1DC2DC3DC4DC5ERRSYNCLEMCANEMSUBESCFSGSRSUS间隔!”#$%&1（）*+，/0123456789：；？ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz|DEL海明码海明码利利用用奇奇偶偶性性来来检检错错和和纠纠错错的的校校验验方方法法。海海明

27、明码码的的构构成成方方法法是是：在在数数据据位位之之间间插插入入k k个个校校验验位位，通过扩大码距来实现检错和纠错。通过扩大码距来实现检错和纠错。20022002年年对对于于1616位位的的数数据据，需需要要（4747）个个校校验验位位才才能能构构成海明码。成海明码。在在某某个个海海明明码码的的排排列列方方式式D D9 9D D8 8D D7 7D D6 6D D5 5D D4 4P P4 4 D D3 3D D2 2D D1 1P P3 3D D0 0P P2 2P P1 1，其其中中D Di i(0(0 i i 9)9)表表示示数数据据位位，P Pj j(1(1jj4)4)表表示示校校验

28、验位位，数数据据位位D D8 8由由（4848）进进行校验。行校验。(47)A 3 B 4 C 5 D 6(47)A 3 B 4 C 5 D 6(48)A P(48)A P4 4P P2 2P P1 1 B P B P4 4P P3 3P P2 2 C P C P4 4P P3 3P P1 1 D P D P3 3P P2 2P P1 1解析解析要要计计算算海海明明校校验验码码，首首先先要要知知道道海海明明校校验验码码是是放放在在2 2的的幂幂次次位位上上的的，即即“1 1、2 2、4 4、8 8、1616、3232”，而而对对于于信信息息位位为为mm的的原原始始数数据据，需需加加入入k k位

29、位的的校校验验码码，它它满满足足m+k+12m+k+12k k，计计算算时时很很繁繁琐。琐。而而有有一一种种简简单单的的方方法法，则则是是从从第第1 1位位开开始始写写，遇遇到到校校验验位位留留下下空空格格，因因此此需需要要第第1 1、2 2、4 4、8 8、1616位作为校验位，加上校验位后共有位作为校验位，加上校验位后共有2121位。位。加加上上P P1 1到到P P4 4四四个个校校验验位位之之后后，D D8 8就就是是第第1313位位，其其相相应应的的二二进进制制表表示示11011101，因因此此参参加加校校验验的的位位就是就是P P4 4P P3 3P P1 1。C20062006年

30、年1111月月在在某某次次通通信信中中，发发送送方方发发送送了了一一个个8 8位位的的数数据据（包包含含一一个个奇奇校校验验位位），若若传传输输过过程程中中有有差错，则接收方可检测出该差错，则接收方可检测出该8 8位数据位数据（9 9）。A.A.奇数个位出错奇数个位出错 B.B.偶数个位出错偶数个位出错 C.C.出错的位置出错的位置 D.D.出错的位数出错的位数解析：解析：奇奇校校验验码码是是添添加加1 1位位校校验验位位，根根据据信信息息码码中中的的1 1的的个个数数来来决决定定校校验验位位的的取取值值，使使得得填填入入校校验验位位后后，1 1的的个个数数为为奇奇数数。也也就就是是对对收收到

31、到的的信信息息码码按按位位做做异异或或运运算算的的结结果果应应该该是是1 1。如如果果有有偶偶数数个个位位出出错错，那那么么异异或或的的结结果果是是相相同同的的，因因此此无无法法检检测测出出错错误误，只只有有当当奇奇数数个个位位出出错错时时，才才会会导导致致异异或或运运算算的的结结果果为为0 0，从而检测出错误。，从而检测出错误。答案：答案：A20042004年年1111月月某某数数据据的的7 7位位编编码码为为01101010110101，若若在在其其最最高高位位之之前前增增加加一一位位偶偶校校验验位位，则则编编码码为为（1010）。A.10110101 B.00110101A.101101

32、01 B.00110101 C.01101011 D.01101010 C.01101011 D.01101010解析：解析：1 1）奇奇校校验验：01101010110101共共有有4 4个个1 1，要要使使1 1的的个个数数为为奇数奇数，就需要补，就需要补1 1，得，得1 101101010110101。2 2）偶偶校校验验：01101010110101共共有有4 4个个1 1，要要使使1 1的的个个数数为为偶数偶数，无须补，无须补1 1，得，得0 001101010110101。答案：答案：B1.2.3逻辑运算逻辑运算逻辑运算是一种逻辑运算是一种按位按位操作的运算，基本逻辑运算有：操作的

33、运算，基本逻辑运算有：“或或”运算（逻辑加）运算（逻辑加）“+”“”“与与”运算（逻辑乘）运算（逻辑乘）“”“”“非非”运算（逻辑非）运算（逻辑非）“”“异或异或”运算运算“”1规则：规则：（1）或运算：）或运算：00=001=110=111=1一般式：一般式：F=AB=A+B（2）与运算：与运算：00=001=010=0 1 11=1一般式：一般式：F=AB=AB=AB（3）非运算：非运算：0=1，1=0一般式：一般式：F=A（4）异或运算：异或运算：0 0=00 1=11 0=11 1=0 一般式：一般式：F=A B2举例：举例：设设A=01010101B=11001010则有：则有：A+

34、B=11011111AB=01000000A B=10011111A=101010102006年年1111月试题月试题1919 若若操操作作数数“0000010100000101”与与“0000010100000101”执执行行逻逻辑辑（1919）操作后，运算结果应为操作后，运算结果应为“0000000000000000”。A.A.或或 B.B.与与 C.C.异或异或 D.D.与非与非解析：解析：发现两个操作数一摸一样，结果全为发现两个操作数一摸一样，结果全为0 0，异或操作，异或操作的特征。的特征。20052005年年5 5月月某某逻逻辑辑电电路路有有两两个个输输入入端端分分别别是是X X和

35、和Y Y，其其输输出出端端为为Z Z。当当且且仅仅当当两两个个输输入入端端X X和和Y Y同同时时为为0 0时时，输输出出Z Z才才 为为 0 0，则则 该该 电电 路路 输输 出出 Z Z的的 逻逻 辑辑 表表 达达 式式 为为_(10)_(10)_。(10)A(10)AX XY Y B BX XY Y C CX XY Y D DX XY Y试题答案：(10)D20052005年年5 5月月对两个内存单元执行对两个内存单元执行（5656）逻辑操作，可逻辑操作，可实现全同比较功能。实现全同比较功能。A.ORA.OR或或 B.ANDB.AND与与C.EORC.EOR异或异或D.D.与非与非解析：

36、解析：使用异或，若值为使用异或，若值为0 0表示全同。表示全同。清零操作可用清零操作可用“与与”，将某部，将某部分置分置1 1可用可用“或或”。3逻辑代数的常用公式逻辑代数的常用公式根据逻辑代数中的基本等式，可证明下列根据逻辑代数中的基本等式，可证明下列常用公式常用公式：（1）A+AB=A（2）A+AB=A+B（3）A+BC=（A+B）.（A+C）（4）AB+AC+BC=AB+AC（5）（6 6）（7 7）注意：最近两年每次考试有注意：最近两年每次考试有1 1分的逻辑代数试题。分的逻辑代数试题。1.2.4 1.2.4 机器数的运算机器数的运算二进制数的四则运算二进制数的四则运算补码加减运算补码

37、加减运算十进制运算十进制运算逻辑运算逻辑运算二进制数的四则运算二进制数的四则运算举例：举例：（1）加法：）加法：1001+0101=1110（2）减法：）减法：1110-1011=0011（3）乘法：）乘法：11011001=1110101（4）除法：）除法：1000001101=11011101结论：结论：（1）二二进进制制数数只只有有0，1两两个个数数字字，四四则则运运算算较较十十进制数的简单。进制数的简单。（2）四则运算可通过加（减）和移位（左移、右）四则运算可通过加（减）和移位（左移、右移）来实现。移）来实现。补码加减运算补码加减运算在在计计算算机机中中，当当数数用用补补码码表表示示时

38、时，加加法法与与减减法法可可统统一一为为“加法加法”运算。运算。1规则规则：根据补码定义，可证明根据补码定义，可证明X+Y补补=X补补+Y补补X-Y补补=X+（-Y）补补=X补补+-Y补补2举例：举例：（1）设）设X=1010011，Y=0100101求：求：X+Y=？X-Y=？解：解：X补补=01010011Y补补=00100101-Y补补=11011011X补补=01010011X补补=01010011Y补补=00100101-Y补补=11011011X+Y补补=01111000X-Y补补=100101110丢掉丢掉=00101110X+Y=+1111000(正确正确)X-Y=010111

39、0（正确）正确）（2）设）设X=+0110110，Y=-1111001求：求：X+Y=？X-Y=？解：解：X补补=0，0110110Y补补=1，0000111-Y补补=0，1111001X补补=0,0110110X补补=0,0110110Y补补=1,0000111-Y补补=0,1111001X+Y补补=1,0111101X-Y补补=1,0101111X+Y=-1000011(正确正确)X-Y=-1010001（溢出溢出）3结论：结论：由由于于加加减减法法可可通通过过补补码码加加法法实实现现，故故计计算算机机的的运运算算器器中中只只需需设设置置加加法法器器，并并通通过过移移位位操操作作的的配合，

40、可实现乘配合，可实现乘/除法，从而简化运算器的结构。除法，从而简化运算器的结构。对对8 8位补码操作数位补码操作数(A5)(A5)1616，进行，进行2 2位算术右位算术右移的结果为移的结果为 _(60)_ _(60)_。A A、D2 BD2 B、5252 C C、E9 DE9 D、69 69 答案：答案：算术右移时，最前面是算术右移时，最前面是1时，补时，补1，否则，补，否则，补0。逻辑左移时，补。逻辑左移时，补0。逻辑移位（不管是左移位还是右移位）逻辑移位（不管是左移位还是右移位）都是空缺处补都是空缺处补01.3计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理1.3.1总线1.3.2C

41、PU1.3.3存储系统1.3.4输入输出技术1.3.11.3.1总线总线连接计算机中各个部件的一连接计算机中各个部件的一组物理信号线组物理信号线 内部总线内部总线 系统总线系统总线n 芯片内总线芯片内总线n 元件级总线元件级总线n 内总线：系统总线内总线：系统总线n 外总线：通信总线外总线：通信总线1.3.21.3.2中央处理单元中央处理单元CPUCPUn 基本功能基本功能 程序控制、操作控制、时序控制、数据处理程序控制、操作控制、时序控制、数据处理CPUCPU的基本构成：的基本构成：控制器，运算器，寄存器（控制器，运算器，寄存器（cachecache，指令缓存）指令缓存）寄存器的类型：寄存器

42、的类型：指令寄存器指令寄存器(I IR R)程序计数器程序计数器(PC)PC)数据寄存器数据寄存器(DR)DR)地址寄存器地址寄存器(AR)AR)状态寄存器状态寄存器(SR)SR)CPUCPU执行程序时，为了从内存中读取指令，需执行程序时，为了从内存中读取指令，需要先将要先将_(13)_(13)_的内存输送到的内存输送到_(14)_(14)_上。上。供选择的答案：供选择的答案：(13)(13)A A指令寄存器指令寄存器 B B程序计数器程序计数器(PC)(PC)C C标志寄存器标志寄存器 D D变址寄存器变址寄存器 (14)(14)A A数据总线数据总线 B B地址总线地址总线 C C控制总线

43、控制总线 D D通信总线通信总线试题答案：试题答案：(13)B(14)B20052005年年5 5月月CPUCPU中，保存当前正在执行的指令的寄中，保存当前正在执行的指令的寄存器是存器是（5959）。表征指令执行结果的寄。表征指令执行结果的寄存器是存器是（6060）。（5959）A.A.程序计数器程序计数器 B.B.标志寄存器标志寄存器 C.C.堆栈指示器堆栈指示器 D.D.指令寄存器指令寄存器（6060）A.A.程序计数器程序计数器 B.B.标志寄存器标志寄存器 C.C.堆栈指示器堆栈指示器 D.D.指令寄存器指令寄存器试题答案：试题答案：(59)D(60)B1.3.3 1.3.3 存储系统

44、存储系统存储器的分类存储器的分类n 存储器所处位置：内存和外存存储器所处位置：内存和外存n 构成存储器的材料：磁存储器、半导体存储器构成存储器的材料：磁存储器、半导体存储器和光存储器和光存储器n 工作方式：读写存储器工作方式：读写存储器(RAM)(RAM)和只读存储器和只读存储器(ROM)(ROM)n 存储方式：地址访问的存储器和内容访问的存存储方式：地址访问的存储器和内容访问的存储器储器n按寻址方式：随机存储器、顺序存储器和直接按寻址方式：随机存储器、顺序存储器和直接存储器存储器主存储器主存储器 主存储器主要由存储体、控制线路、地址寄主存储器主要由存储体、控制线路、地址寄存器存器(MAR)(

45、MAR)、数据寄存器、数据寄存器(MDR)(MDR)和地址译码电路和地址译码电路等五部分组成。等五部分组成。操作分为操作分为读操作读操作和和写操作写操作。存储周期存储周期 带宽带宽某某系系统统总总线线的的一一个个总总线线周周期期包包含含3个个时时钟钟周周期期，每每个个总总线线周周期期中中可可以以传传送送32位位数数据据。若若总总线线的的时时钟钟频频率率 为为 33MHz，则则 总总 线线 带带 宽宽 为为 _(55)_。(55)A132MB/sB33MB/sC44MB/sD396MB/s总总线线数数据据传传输输率率=时时钟钟频频率率/每每个个总总线线包包含含的的时时钟周期数钟周期数*每个总线周

46、期传送的字节数每个总线周期传送的字节数33MHZ/3*32位位=11M*4字节字节=44MB/s20042004年年5 5月月在在CPUCPU执执行行一一段段程程序序的的过过程程中中，CacheCache的的存存取取次次数数为为38003800次次，由由主主存存完完成成的的存存取取次次数数为为200200次次。若若cachecache的的存存取取周周期期为为5ns5ns，主主存存的的存存取取周周期期为为25ns25ns，则则cachecache的的命命中中率率为为（5656）；CPUCPU的平均访问时间为的平均访问时间为（5757）nsns。(56)A 0.93 B 0.95 C 0.97 D

47、 0.99(56)A 0.93 B 0.95 C 0.97 D 0.99(57)A 5 B 6 C 7 D 8(57)A 5 B 6 C 7 D 8解析：解析：Cache的的命命中中率率就就是是指指在在Cache中中存存取取次次数数的的比比例例，因因此此计计算算方法：方法：3800/（3800+200）=0.95而而如如果果Cache的的访访问问命命中中率率为为h，Cache的的访访问问周周期期时时间间是是t1,主主存存储储器器的的访访问问周周期期时时间间是是t2，则则整整个个系系统统的的平平均均访访问问时时间间就应该是：就应该是：t3=h*t1+(1-h)*t2平均访问时间平均访问时间=0.

48、95*5+(1-0.95)*25=6ns高速缓存高速缓存cachecache cachecache主要由两部分组成：控制部分和主要由两部分组成：控制部分和cachecache存储器部分。存储器部分。外存储器外存储器 磁盘存储器、光盘存储器、磁盘存储器、光盘存储器、USBUSB移动硬盘和移动硬盘和USBUSB闪存盘闪存盘下下列列几几种种存存储储器器中中，存存取取周周期期最最短短的的是是_(46)_(46)_。(46)(46)A A软盘软盘 B B硬盘硬盘 C C光盘光盘 D D内存内存 答案：答案：D存取时间从快到慢的排列顺序是：存取时间从快到慢的排列顺序是：Cache、主存、硬盘、光、主存、硬

49、盘、光盘、软盘盘、软盘20062006年年5 5月月存取速度最快的存取速度最快的_(7)_(7)_。A ACPUCPU内部寄存器内部寄存器 B B计算机的高速缓存计算机的高速缓存Cache Cache C C计算机的主存计算机的主存 D D大容量磁盘大容量磁盘答案：答案：A20062006年年1111月月存储器特性存储器特性如如果果计计算算机机断断电电，则则（6 6）中中的的数数据据会会丢丢失。失。A.ROM B.EPROMA.ROM B.EPROM C.RAM D.C.RAM D.回收站回收站RAMRAM：随随机机存存储储器器，可可读读写写，断断电电后后数数据据无无法法保保存存，只能暂存数据

50、。只能暂存数据。SRAMSRAM：静静态态随随机机存存储储器器，不不断断电电时时信信息息能能够够一一直直保持。保持。DRAMDRAM：动动态态随随机机存存储储器器，需需要要定定时时刷刷新新以以维维持持信信息不丢失息不丢失ROMROM：只只读读存存储储器器，掩掩膜膜技技术术写写入入，常常用用与与存存放放BIOSBIOS和微程序控制。和微程序控制。PROMPROM：可可编编程程ROMROM，只只能能够够一一次次写写入入，需需用用特特殊殊电电子设备进行写入。子设备进行写入。EPROMEPROM：可可擦擦除除的的PROMPROM，用用紫紫外外线线照照射射15-2015-20分分钟钟可擦去所有信息，可写