计算机硬件系统习题与答案.pdf

计算机基础简答题 复习题 1计算机由哪几部分组成，其中哪些部分组成了中央处理器？ 答：计算机硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出 设备等五部分组成 其中，运算器和控制器组成中央处理器（CPU）。 （P69） 2试简述计算机多级存储系统的组成及其优点？ 答：多级存储系统主要包括：高速缓存、主存储器和辅助存储器。 把存储器分为几个层次主要基于下述原因： （1）合理解决速度与成本的矛盾，以得到较高的性能价格比。 （2）使用磁盘、磁带等作为外存，不仅价格便宜，可以把存储容 量做得很大，而且在断电时它所存放的信息也不丢失，可以长久保存， 且复制、携带都很方便。 (P74-P75) 3简述Cache的工作原理，说明其作用。 答：Cache的工作原理是基于程序访问的局部性的。即主存中存储的程 序和数据并不是CPU每时每刻都在访问的，在一段时间内，CPU只访问 其一个局部。这样只要CPU当前访问部分的速度能够与CPU匹配即可， 并不需要整个主存的速度都很高。 Cache与虚拟存储器的基本原理相同，都是把信息分成基本的块并 通过一定的替换策略，以块为单位，由低一级存储器调入高一级存储 器，供CPU使用。但是，虚拟存储器的替换策略主要由软件实现，而 Cache的控制与管理全部由硬件实现。因此Cache效率高并且其存在和操 作对程序员和系统程序员透明，而虚拟存储器中，页面管理虽然对用户 透明，但对程序员不透明；段管理对用户可透明也可不透明。 Cache的主要作用是解决了存储器速度与CPU速度不匹配的问题， 提高了整个计算机系统的性能。 (P77) 4描述摩尔定律的内容，并说明其对于计算机的发展具有怎样的指导 意义？ 答：摩尔定律（Moore law）源于1965年戈登摩尔（GordonMoore，时 任英特尔(Intel)公司名誉董事长）的一份关于计算机存储器发展趋势的 报告。根据他对当时掌握的数据资料的整理和分析研究，发现了一个重 要的趋势：每一代新芯片大体上包含其前一代产品两倍的容量，新一代 芯片的产生是在前一代产生后的18-24个月内。 随着计算机技术的发展，摩尔定律得到业界人士的公认，并产生巨 大的反响，逐渐成为硬件领域最重要的规律。许多基于未来预期的研究 和预测都是以它为理论基础。这里需要特别指出，摩尔定律并非数学、 物理定律，而是对发展趋势的一种分析预测，因此，无论是它的文字表 述还是定量计算，都应当容许一定的宽裕度。 从某种意义上说，摩尔定律是关于人类创造力的定律，而不是物理学定 律。摩尔定律实际上是关于人类信念的定律，当人们相信某件事情一定 能做到时，就会努力去实现它。摩尔当初提出他的观察报告时，在某种 程度上是给了人们一种信念，使大家相信他预言的发展趋势一定会持 续。而所以摩尔定律在长达40多年的时间里不断被证实，正是由于人们 这些年来的不懈努力。摩尔提出的周期可以认为是英特尔公司芯片研发 的基本计划周期。 (P72-P73) 5与主存相比Cache具有哪些特点？ 答：主存相比Cache具有以下特点： （1）Cache一般用存取速度高的SRAM元件组成，其速度已经与CPU 相当。 （2）Cache与虚拟存储器的基本原理相同，都是把信息分成基本的 块并通过一定的替换策略，以块为单位，由低一级存储器调入高一级存 储器，供CPU使用。但是，虚拟存储器的替换策略主要由软件实现，而 Cache的控制与管理全部由硬件实现。因此Cache效率高并且其存在和操 作对程序员和系统程序员透明，而虚拟存储器中，页面管理虽然对用户 透明，但对程序员不透明；段管理对用户可透明也可不透明。 （3）Cache的价格较贵，为了保持最佳的性能价格比，Cache的容量应 尽量小，但太小会影响命中率，所以Cache的容量是性能价格比和命中 率的折衷。 （P77） 6简述RAM元件与ROM元件的存储原理的区别及其应用领域？ 答：随机存取存储器（Random-Access Memory，简称RAM）要求能随 机地对存储器中的任何单元进行存取，且与存取的时间和该单元的物理 位置无关。 只读内存（Read-Only Memory，简称ROM）是一种在机器运行过 程中只能读出、不能写入信息的存储器，采用非易失性器件制造，在没 有电源供电的情况下，其存储的信息也能长期保存。 主内存和高速缓冲存储器通常采用RAM，而ROM在计算机中主要 用来保存出厂的一些固定设置和系统硬件引导程序，即通常所谓 BIOS，ROM技术也用于一些固件产品中。 (P75-P77) 7I/O设备主要包含哪几类，并分别举例？ 答：机-机通信设备，如调制解调器（Modem）或组网用的网卡 计算机信息的驻存设备，即计算机的外存储设备，如磁盘、光盘等 人-机交互设备，就是人和计算机间交流信息的设备，如键盘、图 形扫描仪、摄像机、语言识别器等 (P80-81) 8计算机显卡主要使用哪一种总线与计算机进行连接，为何要与其他 外设使用的总线进行区别？ 答： AGP（Accelerated Graphics Port）总线。AGP总线是一种专用的显 示总线，并且将显示卡与其他外设独立出来，使得PCI声卡、SCSI设 备、网络设备等的工作效率随之得到提高，其根本目的是提高系统图形 显示的水平，特别是满足3D显示的需要。 用于取代AGP接口的PCI Express接口位宽为X16，将能够提供 5GB/s的带宽，即便有编码上的损耗但仍能够提4GB/s左右的实际带宽， 远远超过AGP 8X的2.1GB/s的带宽。 PCI Express是新一代的总线接口，被称之为第三代I/O总线技术。 2002年7月正式公布了PCI Express 1.0规范，并于2007年初推出2.0规范 （Spec 2.0），将传输率由PCI Express 1.1的2.5GB/s提升到5GB/s。 (P84-85) 9计算机辅助存储器主要包含哪几类，为什么说闪存可能成为替代机 械硬盘的存储器？ 答：辅助存储器是主存储器的后援存储设备，用以存放当前暂时不用的 程序或数据。对辅助存储器的基本要求是：容量大、成本低、可以长时 间不加电保存信息。目前主要有磁记录、光记录两类，具体形式如磁 盘、磁带、光盘、光磁盘等。 从理论上讲，闪存属于电子器件，其速度比硬盘、光盘等机械装置 快，而且具备抗震动、体积小、功耗低等优点。现在已经出现以闪存为 核心的固态硬盘，但由于成本原因，其容量还不能做到很大。 另一方面，闪存不像RAM（随机存取存储器）一样以字节为单位 改写数据，而且由于其技术原因，其速度也没有RAM快，因此无论从 哪方面看，闪存并不会取代RAM。事实上，现在闪存的速度还没有完 全赶上高速硬盘的速度，但从长远看，它是替代机械硬盘的良好替代方 案。 (P78-P79) 10选择计算机硬件产品时应注意哪些方面，你个人有什么认识？ 参考：从计算机组成、各个部件的作用、性价比和计算机应用领域等方 面描述 （1） 练习题 1一个完整的计算机系统包括_。 A）计算机及其外部设备 B）主机、键盘、显示器 C）系统软件和应用软件 D）硬件系统和软件系统 D （P69） 2计算机的主存储器主要使用_。 A）RAM和C磁盘 B）ROM C）ROM和RAM D）硬盘和控制器 C (P75) 3下列各类存储器中，断电后其中信息会丢失的是_。 A）RAM B）ROM C）硬盘 D）软盘 A （P75） 4中央处理器CPU是指_。 A）运算器 B）控制器 C）运算器和控制器 D）运算器、控制器和主存 C (P70) 5下面关于Cache的叙述，错误的是_。 A）高速缓冲存储器简称Cache B）Cache处于主存与CPU之间 C）程序访问的局部性为Cache的引入提供了理论依据 D）Cache的速度远比CPU的速度慢 D (P77) 6EPROM是指_。 A）随机读写存储器 B）只读存储器 C）可编程只读存储器 D）可擦除可编程只读存储器 D (P76) 7下列说法正确的是_。 A）半导体RAM信息可读可写，且断电后仍能保持记忆 B）半导体RAM属易失性存储器，而静态RAM的存储信息是不易失 的 C）静态RAM、动态RAM都属易失性存储器，前者在电源不掉时， 不易失 D）静态RAM不用刷新，且集成度比动态RAM高，所以计算机系统 上常使用它 C (P75-P76) 8下列不能做输出设备的是_。 A）扫描仪 B）显示器 C）光学字符阅读机 D）打印机 C (P80) 9计算机内存的存取速度比外存储器_，内存由_和 _组成。 快 主存 高速缓存 (P75) 10计算机由_、_、_、_和_五部分 组成，其中_和_组成CPU。 运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备 运算器 控制器 (P70) 11计算机系统总线一般由_总线、_总线和_总线 组成。 系统总线 内部总线 I/O总线 (P83) 12运算器是计算机五大功能部件之一，由_、_、 _和_组成，它是数据加工处理部件。在_的指挥控 制下，完成指定给它的运算处理功能。运算器通常包括_和 _两种类型。 加法器 移位器 多路选择器 通用寄存器组 控制器 定点运算器 浮点运 算器 （P69-P71） 13控制器主要由_、_和_组成。 CPU寄存器组 操作控制部件 时序部件 (P70-P71) 14存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机 中的全部信息，包括输入的_、_、_和_都保 存在存储器中。它根据控制器_存入和取出信息。 输入的数据 运行的程序 运算的中间结果 最终结果 指定的位置 (P73) 15现代计算机中的主存储器按照信息的存取原理可以分为_和 _两大类。 RAM ROM (P75-P76) 16按照与CPU的接近程度，存储器分为_与_，简称内 （主）存与外（辅）存。主存属于_的组成部分；辅存属于 _。CPU不能像访问内存那样，直接访问外存，外存要与CPU或 I/O设备进行数据传输，必须通过内存进行。 内部存储器 外部存储器 主机 外部设备 (P74) 17外设的发展促进了计算机的应用，外设的_化、_化、 _化是外设的发展方向。 智能化 小型化 接口标准化 (P80) 18PCI总线的传输带宽达到_。 133MB/s （P84） 19、判断题 （1）中央处理器由控制器和存储器组成。 （ ） （2）Cache的速度远高于CPU。 （ ） （3）存储器容量越大，则其存取数据的速度越慢。 （ ） （4）ROM在断电后，仍能保存其存储的数据。 （ ） （5）AGP总线是一种专用的显示总线，供显示卡专用。 （ ） （1） (P70) （2） (P77) （3） (P72-P77) （4） (P76) （5） (P84) 20画出计算机硬件系统的基本框图结构，并简述其各部分的主要功 能。 运算器在硬件实现时称作算术逻辑部件ALU（Arithmetic Logic Unit）。它是计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件 控制器的主要作用就是控制计算机各功能部件按照程序执行的要求 协调有序的工作。其与运算器一起组成中央处理器（CPU），是计算机 的核心部件。 存储器（Memory），是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序 和数据。 输入/输出设备是计算机基本功能部件，由于其通常作为单独的设 备配置在主机之外，又称为计算机外围设备（简称外设或I/O设备）。 它们是计算机与人和计算机与其他机器之间建立关系的设备。 (P70-P80) 21叙述“输入”和“输出”的概念，并举例说出3种以上的计算机输入和 输出设备 答：“输入”，就是通过输入设备，把人的五感可以识别的信息媒体，转 换成计算机可以识别的信息。输入设备主要有键盘、图形扫描仪、摄像 机、语言识别器等；“输出”就是把计算机处理的结果信息，转换为人的 五感可以识别的信息媒体。输出设备主要有打印机、显示器、绘图仪、 语音合成器等。 (P80-P81) 22计算机存储器分为内存和外存，它们的主要区别和用途是什么？ 答：存储器分为主存储器（简称主存）和辅助存储器（简称辅存）。在 早期的计算机中，由于主存储器通常与处理器集中配置在主机内部作为 主机的一部分，所以俗称为内部存储器（简称内存）；而辅助存储器 （简称辅存），由于体积较大，通常作为单独的外部设备配置，俗称外 部存储器（简称外存）。其主要区别是CPU能够直接访问内存，但不能 直接访问外存，访问外存的方式更接近于I/O设备的访问，而且外存的 数据，必须通过内存才能为CPU所用。在随着CPU速度的提高，有些计 算机中还配置了高速缓冲存储器（chache），这时内存包括主存与高速 缓存两部分。 内部存储器主要存储正处在运行中的程序和数据(或一部分)的部件， 通过地址、数据、控制三类总线与CPU等其他部件连通 外部存储器是内部存储器的后援存储设备，用以存放当前暂时不用 的程序或数据。 (P74-P79) 23简述静态RAM和动态RAM的主要差别。 答：静态RAM是利用双稳态触发器的开关特性进行记忆，只要保持供 电，它总能保持两个稳定的状态中的一个状态。动态RAM靠MOS电路 中的栅极电容来记忆信息，由于电容的电荷会泄漏除要保持电源外，还 必须设置刷新电路，动态地每隔一定的时间间隔对它进行一次刷新，否 则信息就会丢失。SRAM读写速度高而成本也高，DRAM比SRAM集成 度高、功耗低，从而成本也低，适于作大容量存储器。 (P76) 24什么是多级存储体系？简述其特点。 答：多级存储系统是指计算机存储器选用生产与运行成本不同的、存储 容量不同的、读写速度不同的多种存储介质，组成一个统一的存储器系 统，使每种介质都处于不同的地位，发挥不同的作用，充分发挥各自在 速度、容量、成本方面的优势，从而达到最优性能价格比，以满足使用 要求的存储系统。 多级存储系统有如下规律(从上到下)： 价格依次降低； 容量依次增加； 访问时间依次增长； CPU访问频度依次减小。 多级存储系统能够合理地分配存储器容量、速度和价格之间的矛 盾，是当前解决存储器性能与需求矛盾的最理想的技术途径。 (P74-P75) 25、试比较PCI总线和PCI-E总线。 答：PCI是在CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个 桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传 送。管理器提供信号缓冲，能在高时钟频率下保持高性能，社和为显 卡，声卡，网卡，MODEM等设备提供连接接口，工作频率为 33MHz/66MHz。 PCI总线系统要求有一个PCI控制卡，它必须安装在一个PCI插槽 内。这种插槽是目前主板带有最多数量的插槽类型。根据实现方式不 同，PCI控制器可以与CPU一次交换32位或64位数据，它允许智能PCI辅 助适配器利用一种总线主控技术与CPU并行地执行任务。PCI允许多路 复用技术，即允许一个以上的电子信号同时存在于总线之上。 PCI Express总线采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI 以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连 接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很 高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。相对于传统PCI总线在单一时 间周期内只能实现单向传输，PCI Express的双单工连接能