第2章计算机组成原理考点

第2章计算机组成原理

★出题方向提示.

・计算机硬件的组成及其功能；计算机的分类；微处理器.

•CPU的结构；指令与指令系统；指令的执行过程；CPU的险能指标.

•PC机的主板、芯片组与BIOS;Cache存储器与主存储器

•PC机I/0操作的原理；I/O总线与I/O接口.

•常用输入设备(健盘、鼠标器、扫描仪、数码相机)的功能、性能指标及基

本工作原理.

•常用偷出设备〔显示器、打印机〕的功能、分类、性能指标及基本工作原

理.

•常用外存储器〔软盘、硬盘、光盘〕的功能、分类、性能指标及基本工作

原理.

★考核知识要点、重点、难点精解

★考点1*：计算机硬件的组成及其功能

计算机硬件主要包括中央处理器(CPU)、内存储器、外存储器、输入设备

和输出设备等，它们通过系统总线互相连接

1.输入设备

(1)输入设备的概念

用来向计算机输入信息的设备通称为“输入设备二

(2)输入设备的分类

输入设备有多种，例如，数字和文字输入设各（键盘、写字板等），位置和命

令输入设备（鼠标器、触摸屏等），图形输入设备（扫描仪，数码相机等），声音

输入设各（麦克风、MIDI演奏器等），视频输入设备（摄像机），温度、压力输

入设备.（温度、压力专感器）等。

注意：输入到计算叽中的信息都使用二进位（"0”和“1”）来表示。

2中央处理器（CPU）

负责对输入信息进行各种处理（例如计算、排序、分类、检索等）的部件称为

“处理器工

注意：一台计算机中往往有多个处理器，它们各有其不同的任务，有的用于绘

图，有的用于通信.其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为“中央处

埋器（CPU）,它是任何一台计算机必不可少的核心组成部件。

3.内存储器

（1内存储器的概念

计算机的一个重要特性是它具有强大的“记忆”功能，能够把程序和数据（包括

原始数据、中间运算结果与最终结果等）储存起来，具有这种功能的部件就是“存

储器

（2内存的工作原理

内存是存取速度快而容量相对较小（因成本较高）的一类存储器。内存储器直

接与CPU相连接，是计算机中的工作存储器，它用来存放正在运行的程序和需要

立即处理的数据。CPU工作时，它所执行的指令及处理的数据都是从内存中取出

的，产生的结果也存放在内存中。

4.外存储器

外存则是存取速度较慢而容量相对很大的一类存储器。外存储器也称为辅助存

储器，其存储容量很大，它能长期存放计算机系统中几乎所有的信息。计算机执行

程序时，外存中的程序及相关的数据必须先传送到内存，然后才能被CPU使用。

5,输出设备

用于从计算机输出信息的设备称为“输出设备］它们的功能是把计算机中用"

。“和“1”表示的信息转换成为人可直接识别和感知的形式。

计算机的输出可以是文本、语音、音乐、图像、动画等多种形式。例如在PC

机中，显示器、打印机、绘图仪等都是输出文字和图形的设备，音箱是输出语音和

音乐的设备。

6.系统总线与1/0接口

（1系统总线

系统总线是用于在CPU、内存、外存和各种输入输出设备之间传输信息并协

调它们工作的一种部件（含传输线和控制电路）。

有些计算机把用于连接CPU和内存的总线称为系统总线（或CPU总线、前端

总线），把连接内存和I/O设备（包括外存）的总线称为I/O总线。

（21/0接口

计算机系统中的I/O设备一般都通过I/O接口与各自的控制器连接，然后由控

制器与I/O总线相连。常用的I/O接口有并行口、串行口、视频口、USB口等。

★考点2：计算机的分类

1.根据计算机的内部逻辑结构分类

按计算机的内部逻辑结构进行分类，可分为单处理机与多处理机（并行机），

16位机、32位机或64

位计算机等。

2.根据计算机的性能、用途和价格分类

按计算机的性能、用途和价格进行分类，通常把计算机分成下面的四大类：

(1巨型计算机

巨型计算机也称超级计算机。

(2大型计算机

大型计算机指运算速度快、存储容量大、通信联网功能完善、可靠性高、安全

性好、有丰富的系统软件和

应用软件的计算机.CPU通常有4、8、16、32个甚至更多处理器°

(3小型计算机

小型计算机是一种供部门使用的计算机。

(4个人计算机

个人计算机(简称PC)也称个人电脑、PC机或微型计算机。个人计算机的

特点是价格便宜，使用方

便，软件丰富，性能不断提高，适合办公或家庭使用。

★考点3：微处理器

1.微处理器的概念

微处理器简称uP或MP,通常指使用单片大规模集成电路制成的、具有运算

和控制功能的部件。还有

一种把处理器、存储器、输入/输出接口电路等都集成在单块芯片上的大规模

集成电路，称为微控制器，也叫单片机，它们多半以嵌入方式大量地使用在智能仪

表、智能玩具、外围设备、数字家电和通信设备等产品中。

2.微处理器的发展

由于集成电路技术进步神速，微处理器自1971年问世以来，它就得到了异乎

寻常的发展，其主要标志就

是微处理器的字长、结构、功能、晶体管数目和工作频率的变化。

3.微处理器的发展历程简述

(14位和8位的微处理器，如Apple-II微型计算机采用8位的微处理器。

(216位的微处理器，代表是Intel8086。

(332位的微处理器，如Intel公司的80386和80486微处理器。

(4Pentium(奔腾)微处理器，集成了310万个晶体管，速度超过100MIPS

(MIPS表示每秒钟可完

成100万次整数运算

(5随后，PentiumMMX、PentiumPro以及Pentium11、Pentium111和

Pentium4微处理器。

★考点4:CPU的结构

I.CPU的任务

CPU的主要任务是执行指令，它按照指令的要求完成对数据的运算和处理。

2.CPU的结构

CPU的结构主要由三个部分组成：

(1寄存器组

它由十几个甚至几十个寄存器组成。寄存器的速度很快，它们用来临时存放参

加运算的数据和运算得到的中间(或最后)结果。需要运算器处理的数据总是预先

从内存传送到寄存器；运算结果不再需要继续参加运算时就

从寄存器保存到内存。

(2运算器

用来对数据进行加、减、乘、除或者与、或、非等各种基本的运算和逻辑运

算，所以也称为算术逻辑部件

(ALU)o

(3控制器

这是CPU的指挥中心。

控制器有一个指令计数器，用来存放CPU正在执行的指令的地址，CPU将按

照该地址从内存读取所要

执行的指令。控制器中还有一个指令寄存器，它用来保存当前正在执行的指

令，通过译码器解释该指令的含义，控制运算器的操作，记录CPU的内部状态

等。

注意：迄今为止，我们所使用的计算机都是按照匈牙利数学家冯•诺依曼提出

的“存储程序控制”的

原理进行工作的。

★考点5：指令与指令系统

1.指令的概述

在计算机内部，程序是由一连串指令组成的，指令是构成程序的基本单位。指

令采用二进位表示，它用来

规定计算机执行什么操作。

2.指令的组成

大多数情况下，指令由两个部分组成，格式如下：

操作码操作数地址

(1操作码

指出计算机应执行何种操作的一个命令词，例如加、减、乘、除、取数、存数

等，每一种操作均有各自的

代码，称为操作码。

(2操作数地址

指出该指令所操作(处理)的数据或者数据所在位置。操作数地址可能是1

个、2个甚至多个，这需要

由操作码决定。

3.指令的执行过程

指令的执行过程如下：

(1CPU的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器。

(2指令寄存器中的指令经过译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪

里。

（3根据操作数的位置取出操作数。

（4运算器按照操作码的要求，对操作数完成规定的运算，并根据运算结果修

改或设置处理器的一些状

态标志。

（5把运算结果保存到指定的寄存器，需要时符结果从寄存器保存至内存单

兀。

（6修改指令计数器，决定下一条指令的地址。

4.指令的分类

通常，指令系统中有数以百计的不同的指令，它们分成许多类，例如在

Pentinm4处理器中共有六大类指

令，即数据传送类、算术运算类、逻辑运算类、移位操作类、位（位串）操作

类、控制转移类、输入/输出类等。

每一类指令（如数据传送类、算术运算类）又按照操作数的性质（如整数还是

实数）、长度（16位、32位、64位、128位等）等区分为许多不同的指令。

注意：每一种CPU都有它自己独特的一组指令。CPU所能执行的全部指令称

为该CPU的指令系统或指令组。

★考点6:CPU的性能指标

CPU的主要性能指标如下：

1.字长

字长指的是计算机一次能够处理的二进制代码的位数。字长越大，表示数的有

效位越多，计算机处理数

据的精度也就越高。因此，字长是衡量计算机精度的重要因素。目前，微机的

字长有8位、16位、32位、64位。

2.主频

主频也称为时钟频率，指的是CPU每秒平均所能运行的次数，单位是MHz

（兆赫）。主频的大小直

接影响着计算机的运算速度，主频越高，计算机的运算速度就越快。例如：

486的主频一般为25MHz-lOOMz;586的主频己达到550MHz,甚至1GHz以

±O

3.运算速度

运算速度指的是计算机每秒所能执行指令的条数，单位是MIPS（百万条指令

每秒）或MFLOPS（百

万条浮点指令每秒）。运算速度是衡量计算机运算快慢的指标。目前，计算机

的运算速度己达到300MIPS以上。

4.内存容量

内存容量指的是计算机内存储器所能存储信息的字节数，单位是字节。内存容

量的大小直接影响到整机

的性能和软件的运行效率，内存容量越大，所能存储的数据和运行的程序就越

多，运算速度就越快，微机处理数据的能力也就越强。目前，微机的内存己达到

512MB以上。

5.存储周期

存储周期指的是对内存储器进行一次完整的存取操作（读操作或写操作）所需

的时间，单位是微秒（n

s)或纳秒(ns)。存储周期是直接影响计算机速度的一个技术指标。

6.RAS技术

RAS技术指的是可靠性(Reliability),可维护性(Auliability)和可使用性

(Serviceabijity)o

它们的具体含义如下：

(1可靠性：计算机系统无故障的平均工作时间。

(2可维护性：计算机的维修效率，一般用故障平均排除时间来表示。

(3可使用性：计算机的使用效率，一般用系统地执行任务的任意时刻所能正

常工作的概率来表示。

★考点7:PC机的主板

1.主板又称母板，在主板上通常安装有CPU插座(或插槽)、CPU调压

器、主板芯片组、存储器插座、总线插槽、ROMBIOS,时钟/CMOS、电池、

超级I/O芯片等。

2.CPU和存储器芯片分别通过主板上的CPU插座和存储器插座安装在主板

±o

3.PC机常用外围设备主要通过一些扩充长(例如声音卡、视频卡等，也叫做

适配器或控制器)与主板相连，扩充卡通过卡上的印刷插头插在主板上的PCI总

线插槽中。

4.CRT显示器通过插入AGP插槽的图形长与主板相连。

5.随着集成电路的发展和计算机设计技术的进步，许多扩充卡的功能可以部

分或全部集成在主板上(例如，软盘、硬盘、串行口、并行口、声卡等控制电路都

可以集成在主板上)。

6.主板上还有两块特别有用的集成电路：一块是只读存储器（ROM）,其

中存放的是基本输入/输出系统（BIOS）；另一个集成电路芯片是CMOS存储

器，其中存放着用户对计算机硬件所设置的一些参数（称为“配置信息”）O

★考点8:PC机的芯片组

芯片组是PC机各毋成部分的枢纽，主板上的所有控制功能几乎都集成在芯片

组内，它既实现了PC机系统总线的功能，又提供了各种I/O接口及相关的控制。

芯片组一般由2-4块超大规模集成电路组成。注意：CPU类型或参数不同时，

需要使用不同的芯片组。CPU的系统时钟及各种与其同步的时钟均由芯片组提

供。芯片组还决定了主板上所能安装的内存最大容量、速度及可使用的内存条的类

型。

★考点9:BIOS

1.BIOS概念

BIOS的中文名叫做基本输入/输出系统，它是存放在主板上只读存储器

（ROM）芯片中的一组机器语言程序，基有启动计算机工作，诊断计算机故障及

控制低级输入输出操作的功能。

2.BIOS的组成

BIOS主要包含四个部分的程序：⑴POST（加电自检）程序。（2）系

统自举（装入）程序。

（3CMOS设置程序。（4）基本外围设备的驱动程序。3.CMOS设置程序

在PC机执行自举程序之前，用户若按下某一热键（如Del键或其他键，各种

BIOS的规定不同），就可以启动CMOS设置程序。一般来说，在下列情况下需要

启动CMOS设置程序对系统进行设置：

（1PC机组装好之后第一次加电。

（2系统增加、减少或更换硬件或I/O设备。

（3CMOS芯片因掉电、病毒侵害、放电等原因造成其内容丢失或被错误修

改。（4用户希望更改或设置系统的口令。（5系统因某种需要而调整某些参数。

★考点10*：存储器

存储器是计算机的汜忆装置，用于存储程序和数据等各种信息。存储器分为内

存储器和外存储器两大类。1.内存储器

内存储器又称为主存储器，简称为内存或主存。内存位于主机的内部，容量较

小，但它与运算器和控制器直接相连，能与CPU直接交换信息，因此存取速度较

快。内存储器分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）两部分。目前，

微机中内存容量一般指的是RAM的容量。

注意：在计算机中，通常将CPU和内存的组合称为主机（1只读存储器

（ROM）

只读存储器（ROM）的特点是：存储的信息只能读出，不能写入；断电后，

ROM中的信息不会丢失。只读存储器分为掩膜ROM、PROM、EPROM和

EEPROM（E2PROM。

MaskROM（掩膜ROM

掩膜ROM上的程序和数据是由生产厂家采用掩膜技术直接固定在上面，出厂

后用户只能读取不能改写。

PROM

PROM称为可编程只读存储器,也称为一次写入的ROM°PROM允许用户

一次性地写入程序和数据，然后将其固化，内容不能更改。

EPROM

EPROM称为可擦除可编程只读存储器。它允许用户多次写入信息。重新写入

信息的方法是：通过紫外线照射EPROM,擦除原有的信息，然后就可以再次输入

新信息。

FlashROM

E2PROM称为电擦除可编程只读存储器，其性能与EPROM相同。但在重新

写入信息时，其擦

除的方式与EPROM不同，它使用电来擦除原有信息。（2随机存储器

（RAM）

随机存储器（RAM）是易失性存储器，其特点是：可以随机读取或写入信

息；计算机一旦断电后，RAM

中的信息将全部丢失，且不可恢复。随机存储器可分为静态随机存储器

（SRAM和动态随机存储器（DRAM）两种。

静态随机存储器（SRAM）

静态随机存储器（SRAM）采用双极性型晶体管触发器作为记忆元件，只要

不断电，信息就可以长期保存。SRAM的优点是存取速度快，不需要刷新，工作

状态稳定；SRAM的缺点是集成度较低，价格昂贵。

动态随机存储器（DRAM）

动态随机存储器（DRAM）采用MOS电路和电容作为记忆元件。由于电容

会放电，因此为了不断地补充被释放的电荷，就必须定时对所存的信息进行刷新。

DRAM的优点是集成度高，功耗低，价格便宜；DRAM的缺点是存储速度慢需

要不断地刷新。

（3高速缓冲存储器（Cache）

在微机中，CPU的速度在不断提高，而内存的存储速度却慢于CPU。为了能

够解决内存与CPU速度不匹配的问题，更快地存取数据，产生了位于CPU与内存

之间的高速缓冲存储器Cache。Cache的存储速度与CPU相当。因此，只要将内

存中当前常用的信息放在Cache中，当CPU向内存读取信息时，就会首先访问

Cache,存取速度也就随之迅速提高了。

2.外存储器

外存储器简称为外存或辅存。外存储器不能与CPU直接交换信息，它必须通

过内存储器才能与CPU进行信息交换，因此存储速度较慢。但外存储器的容量

大、可以移动、便于不同计算机之间进行信息交流并且价格低廉。在微型计算机

中，常见的外存储器有软盘、硬盘、光盘和磁带等。

★考点11:PC机1/0操作的原理

1.1/0操作

I/O操作的任务是将输入设备输入的信息送入内存的指定区域，或者将内存指

定区域的内容送出到输出设备。

2.I/O操作的特点

与CPU执行的算术逻辑操作相比，I/O操作有许多不同的特点。

（I多数I/O设备在操作过程中包含机械动作，其工作速度比CPU慢得多。为

了提高系统的效率，I/O操作与CPU的数据处理操作往往是并行进行的。

（2多个I/O设备必须能同时进行工作（例如一面键盘输入，一面屏幕显示，

同时还进行打印输出等）（3除了键盘、显示器、鼠标器等基本的I/O设备之外，

不同计算机所配置的I/O设备数量、品种和性能

差别很大，且经常需要增减和更新。

（4I/O设备的种类繁多，性能各异，操作控制的复杂程度相差很大，与计算机

主机的连接也各不租同。每个（类）I/O设备都有各自专用的控制器，它们的任务

是接收CPU启动I/O操作的命令后，独立地控制I/O操作的全过程，直到I/O操作

完成，最后再通知CPU。3.PC机中I/O的操作过程

CPU通过执行INPUT指令和OUTPUT指令向I/O控制器发出启动I/O操作

（例如读光盘数据）的命令。I/O控制器接受命令后，负责对I/O设备进行全程控

制，不再需要CPU的过问和干预。它首先向I/。设备（光盘）下达操作命令

（读），在收到设备的应答信号（如盘片己装入驱动器）之后，就向DMA控制器

（在芯片组内部）发出清求数据传输的要求，获得认可后，就启动I/O设备进行

数据传输（数据从光盘专输到内存储器）。在执行数据传输操作时，借助于DMA

（直接存储器访问）控制器，实现I/O设备与内存之间数据的直接传输。数据传输

完毕后，I/O控制器会向CPU发出一个信号（称为“中断”），通知CPU任务己

经完成。注意：磁盘、光盘等外存储器的操作与控制过程，与I/O设备完全相

同。因此，从这个意义上来讲，外存储器的读写操作也称为I/O操作。

★考点12:PC机口的I/O总线

1.1/0总线的概念

系统总线中与I/O有关的部分，它们称为I/O总线，也叫做主板总线，它是各

类I/O设备控制器与CPU、存储器之间相互交换信息、传输数据的一组公用信号

线，这些信号线与主板上扩充插槽中的各扩充板卡（I/O控制器）直接连接。处理

器总线和I/O总线都是“系统总线”的一部分。

2.I/O总线上的三类信号

I/O总线上有三类信号：数据信号、地址信号和控制信号，负责传输这些信号

的线路分别称为数据线、地址线和控制线。

协调与管理总线操作的是总线控制器，总线控制器包含在主板的芯片组内。

3.总线的带宽

总线最重要的性能是它的数据传输速率，也称为总线的带宽，即单位时间内总

线上可传输的数据量。总线带宽的计算公式如下：

总线带宽（MB/s）=（数据线宽度/8）x总线有效工作频率（MHz）

在微型计算机中，常用的总线有PC总线、ISA总线、MCA总线、EISA总

线、PCI总线。

★考点13:I/O设备接口

1.1/0设备接口的概念

计算机中用于连接I/O设备的各种插头/插座以及相应的通信规程及电器特

性，就称为I/O设备接口，

简称I/O接口。

2.1/0接口的分类

（1从数据传输方式来看，分为：

串行：一位一位地专输数据，一次只传输1位。并行：8位或者16位、32

位一起进行传输。（2从数据传输速率来看，分为低速和高速。（3从是否能连接

多个设备来看，分为：总线式：可串接多个设备，被多个设备共享。独占式：只

能连接1个设备。

（4）从是否符合标准来看，分为标准接口与专用接口，3.PC机的常用I/O

接口

详见表2.1。I/O接口

Z称敢靠传他题第传的出序标准“l头/必睡可在推的通常逢接的设得

〃式心式贻敷H

申行nmt/.双向50-192006/%EIA-232或DB25f或1以，小瑞.MODIN

E1A-422DB9F

i'i；Mfr.双日15MBlIEEE1284DB25M1打即机•H播仪

USBi1.0.LI)小行.双向1SMhM慢速)ITSBA公多127HUB.数的

15MR.M(M4)相机,移动发段等

USB(2.0)举行・双向6OMBA4环连)USBA皎名127外接艘13.散字网项

出招，H揣仪第

Firrwwc(i,串行.双向I2.5255OMBAIfcfct1394■多63数7次归设花

Link)泉岛400MR/*

IDFtftf.双向33MBAUltraATA/33IDHFIDni17«!«.先娈.软*

66MB/»UltraATAXS6

I00MB/1UltraATA/KX)

月行.单向200-5WM%VGAHDBI51口存

PS/2ItH小行.双向低速IBM1■fit或以M器

红外线接n申厅.双向IIMXKbps<4打外线敢期不高要1913.小卬

（IrDA）4MhfK用会机尊

4.USB接口

USB是英文UniversalSerialBuS（通用串行总线）的缩写，它是一种可以连

接多个设备的总线式串行接口。USB接口使用4线连接器，它的插头比较小，不

用螺钉连接,可方便地进行插拨。它符合“即插即用"（Plug&Play,即PnP规范，

在操作系统的支持下，用户无需于动配置系统就可以插上或者拔出一个使用USB

接口的外围设备，计算机会自动识别该设备并进行配置，使其正常工作。同时

USB接口还支持热插拔，即在计算机运行时（不需要关机）就可以插拔设备。

一个USB接口最多能连接127个设备，这时必须使用“USB集线器”来扩展原

来机器的USB接口。

★考点14*：常用输入设备（健盘、鼠标器、扫描仪、数码相机）的功能、

性能指标及其基本工作原理

1.键盘

键盘是计算机最常用的输入设备，它用于向计算机内输入字符、汉字等。表2.

2列出了键盘中常用键的名称和功能。

表2.2常用键

名称功能名称功能

Alt控制键Ins插入/覆盖f

Backspace(__)退格键NumLock数字锁定键

CapsLock大写锁定键PageUp向上翻页键

Ctrl控制键PageDown向下翻页键

EnterEI车健Shift换档键

Esc强行退出键Space空格键

Del删除键Tab制表定位键

键盘与主机的接口有多种形式，一般采用的是AT接口或PS/2接口，比较新

的产品使用USB接口。无线键盘采用的是无线接口，它与电脑主机之间没有直接

的物理连线，而是通过红外线或无线电波将输入信息传送给主机上安装的专用接收

器。

2.鼠标器（1鼠标的概念

鼠标器（mouse）简称鼠标，它是一种指示设备，能方便地控制屏幕上的鼠

标箭头准确地定位在指定的位置处，并通过按钮完成各种操作。

鼠标器通常有两个按键，称为左键和右键，它们的按下和放开，均会以电信号

形式传送给主机。至于按动按键后计算机做些什么，则由正在运行的软件决定。鼠

标器中间还有一个滚轮，这是用来控制屏幕内容进行移动的。

（2鼠标的性能指标

鼠标器的技术指标之一是分辨率，用dPi（dotperinch表示，它指鼠标每移动

一英寸距离可分辨的点的数目。分辨率越高，定位精度就越好。过去鼠标器的分辨

率为300—400dPi,现在可达到600~800dpi。

（3鼠标的结构

鼠标器的结构有多种：最早是机械式鼠标、接着出现的是光机式鼠标、现在流

行的是光学鼠标（4鼠标与主机的接口鼠标器与主矶的接口有三种：

①传统的鼠标器采用EIA—232串行接口（9针D型插头座）。

②现今用得很多的是PS/2接口，它是一种6针的小圆形接口，优点是可以

节省一个常规串行接口，

并使鼠标操作具有更快的响应速度。

③还有一种USB鼠标器也己广泛使用，它使用USB接口，可以方便地进行

插拔。另外，无线鼠标也已开始推广使用，有些产品作用距离可达10m左右,

与鼠标器作用类似的设备还有操纵杆和触摸屏。操纵杆经常用于游戏的控制，

触摸屏使用于博物馆、酒店大堂中安装的多媒体电脑上，供用户查询信息之用。

3.扫描仪（1扫描仪的概念

扫描仪是将原稿（图片、照片、底片、书稿）输入计算机的一种输入设备。

（2扫描仪的分类

按扫描仪的结构来分，扫描仪可分为手持式、平板式、胶片专用和滚筒式等几

种。（3扫描仪的性能指标扫描仪的主要性能指标包括：

扫描仪的分辨率

它反映了扫描仪扫猫图像的清晰程度，用每英寸生成的像素数目（dpi）来表

示，如300X600dpi、6o0X1200dpi.1200X2400dPi等。

色彩位数（色彩深度）

它反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力，色彩位数越多，扫描仪所能反映的色

彩就越丰富，扫描的图像效果也越真实。色彩位数可以是24位、30位、36位、

42位、48位等。

扫描幅面

指允许被扫描原稿的最大尺寸，例如A4、A4加长、A3、Al、A0等。

与主机的接口

通常有SCSI接口、USB接口和最新的IEEE1394接口。

4.数码相机

数码相机（digitalcamera）是扫描仪之外的另一种重要的图像输入设备。数

码相机又叫数字相机，与传统照相机相比，它不需要胶卷和暗房，能直接将照片以

数字形式记录下来，并输入电脑进行处理，或通过打印机打印出来，或与电视机连

接进行观看。

★考点15*：常用输出设备（显示器、打印机）的功能、分类、性能指标及

其工作原理

1.显小器

显示器是计算机必不可少的一种图文输出设备，其作用是将数字信号转换为光

信号，最终将文字与图形显示出来。

计算机显示器通常由两部分组成：监视器和显示控制器。（1监视器

它是一个独立的设备，就是我们日常所说的“显示器”（2显示控制器

显示控制器在PC机中多半做成扩充卡的形式，所以也叫做显示卡、图形卡或

者视频卡。有些PC机的主板上巳包含有显示卡。

显示卡主要由显示控制电路、绘图处理器、显示存储器和接口电路四个部分组

成。

显示控制电路

显示控制电路负责对显示卡的操作进行控制和协调，包括对CRT（或液晶）

显示器进行控制，如光栅扫描、同步、画面刷新等。

接口电路

接口电路负责显示卡与CPU和内存的数据传输。目前大多使用AGP接口，它

可把主存（RAM和VRAM直接连接起来，其数据线宽度为32位，时钟频率是

66MHz,最高传输速率达533MB/s（双倍速）或IGB/s（四倍速）以上。

绘图处理器

绘图处理器是显示卡的核心。

显示存储器

显示存储器又称为喷存储器、刷新存储器或简称VRAM,它用于存储显示屏

上所有像素的颜色信息。注意：计算机使用的显示器主要有两类：CRT显示器和

液晶显示器（3显示器的性能指标

无论是CRT还是LCD显示器，它们主要有如下的一些性能参数：

显示屏的尺寸

目前常用的显示器有15英寸、17英寸、19英寸、21英寸等。显示屏的水平

方向与垂直方

向之比一般为4:3。

显示器的分辨率

分辨率是衡量显示器的一个重要指标，它指的是整屏可显示像素的多少，一般

用水平分辨率x垂直分辨率来表示，例如1024x768、1280X1024等。

刷新速率

刷新速率指所显示的图像每秒钟更新的次数。刷新频率越高，图像的稳定性越

好。PC机显示器的画面刷新速率一般在85Hz以上。

可显示颜色数目

一个像素可显示出多少种颜色，由表示这个像素的二进位位数数决定，彩色显

示器的彩色是由三个基色R、G、B合成而得到的，因此是R、G、B三个基色

的二进位位数之和决定子可显示颜色的数目。例如，R、G、B分别用8位表

示，则它就有224=1680万种不同的颜色。辅射和环保

2.打印机

打印机也是PC机的一种主要输出设备，它能把程序、数据、字符、图形打印

在纸上。目前使用较广的打印机有针式打印机、激光打印机和喷墨打印机二种。

（1针式打印机

针式打印机是一种击打式打印机，由于打印质量不高、工作噪声大，现己被淘

汰出办公和家用打印机市场。（2激光打印机

激光打印机是激光技术与复印技术相结合的产物，它是一种高质量、高速度、

低噪声、价格适中的输出设备。激光打印机分为黑白和彩色两种。

激光打印机多半使用并行接口或USB接口，一些高速激光打印机则使用SCSI

接口。（3喷墨打印机

喷墨打印机也是一种非击打式输出设备，它的优点是能输出彩色图像，经济、

低噪音，打印效果好，使用低电压不产生臭氧，有利于保护办公室环境等。

喷墨打印机按打印头的工作方式可以分为压电喷墨技术和热喷墨技术两大类。

按照喷墨材料的性质又可以分为水质料、固态油墨和液态油墨等类型。（4打印机

的性能指标

打印机的性能指标主要是打印精度、打印速度、色彩数目和打印成本等。

打印精度

打印精度也就是打印机的分辨率，它用dpi（每英寸可打印的点数）来表示，

是衡量图像清晰程度最重要的指标。300dpi是人眼分辨文本与图形边缘是否有锯

齿的临界点，再考虑到其他一些因素，因此360dpi以

上的打印效果才能基本令人满意。

针式打印机的分辨率一般只有180dpi；激光打印机的分辨率最低是300dPi,

有的产品为400dpi、600dPi、800dpi，甚至达到1200dpi；喷墨打印机分辨率一般

可达300-360dPi,高的能达到720dpi以上。

打印速度

针式打印机的打印速度用CPS（每秒打印的字符数目）来衡量，一般为100-

200CPS；激光打印机和喷墨打印机是一种页式打印机，它们的速度单位是每分钟

打印多少页纸（PPM）,家庭用的低速打印机大约为4PPM,办公使用的高速激

光打印机速度可达到10PPM以上。

色彩数目

这是指打印机可打印的不同彩色的总数。

其他

包括打印成本、打印时的噪音、打印幅面大小、可打印字体的数目及种类、功

耗及节能功能、可打印的拷贝数目、与主机的接口类型等。

★考点16*：常用外存储器（软盘、硬盘、光盘）的功能、分类、性能指标

及其基本工作原理

1.软盘存储器

软盘存储器由软盘片、软盘驱动器、软盘控制器三部分组成。（1软盘片

软盘片由一张圆形软塑料片涂上可记录信息的磁性材料而制成。3.5英寸软

盘片封装在一个开有读写窗的硬塑料保护壳中，读写窗被一个可移动的金属套（快

门）保护着，写保护口处有一块可移动的翼片，移动翼片，露出写保护口，信息就

无法记录到盘片上，因而实现了写保护。软盘上的信息是按磁道和扇区来存放的。

一张新的盘片必须经过咯式化以后才能使用，所谓格式化就是按操作系统规定的格

式对每个磁道划分扇区，在扇区中填写地址信息，并对磁盘空间进行分区，定义文

件定位表、文件目录表等。

（2软盘驱动器

软盘驱动器是用来带动盘片旋转、并对盘片中信息进行读出与写入操作的装

置，它由主轴驱动系统（带动盘片旋转）、磁头（进行信息的读写）及其定位系统

（将磁头定位到指定的段道）等组成。

（3软盘控制器

软盘控制器是CPU与软盘驱动器的接口电路，通常集成在主板上，软盘驱动

器通过标准的34芯电缆与主板上的软驱插槽（IDE接口）连接。

随着网络时代的到来，信息量的迅速增长，多媒体数据文件的日益庞大，软盘

因其容量小、速度慢、性能不稳定，己不能满足人们的使用要求，逐渐被淘汰。

2.硬盘存储器

硬盘存储器由磁盘盘片（存储介质）、主轴与主轴电机、移动臂、磁头和控制

电路等组成，它们全部密封于

一个盒状装置内，这就是通常所说的硬盘驱动器。

（1硬盘接口

主机与硬盘的接口，其功能是在主机与硬盘驱动器之间提供一个数据、地址和

控制信号的高速通道，实现主机对硬盘驱动器的各种控制，完成主机与硬盘之间的

数据交换。

硬盘接口主要有两大类：IDE接口和SCSI接口。

IDE接口

PC机使用的硬盘接口主要是IDE接口，为了提高IDE接口的数据传输速度，

IDE接口经历了多次改进，相继出现了ATA-2、ATA-3UltraATA（ATA-4

接口，当前流行的IDE硬盘差不多都采用了UltraATA接口。

SCSI接口

SCSI（小型计算机系统接口）接口使用一根50芯的扁平电缆，可串接多种外

部设备。选用SCSI接口必须在主机中配置SCSI适配器及相应的驱动程序。SCSI

接口的硬盘数据传输速度快，CPU占用率低，能支持更多的设备在多任务方式下

工作。但SCSI接口的硬盘较贵，还需购买SCSI卡，安装也不十分方便，比较适

用于服务器之类的计算机。

（2硬盘存储器的性能指标

衡量硬盘存储器性能的主要技术指标有如下几个：

容量

硬盘的存储容量现在以千兆字节（GB）为单位，目前PC机硬盘单碟容量约

为40—100GB,硬盘中的存储碟片一般有1~4片，其存储容量为所有单碟容量之

和。

计算公式为：硬盘容量二碟片数目x单碟容量

平均等待时间

平均等待时间是指数据所在的扇区转到磁头下的平均时间，它是盘片旋转周期

的1/2。如今主流硬盘的转速多为5400rpm、7200rpm和lOOOOrpm,因此平均

等待时间大约在3—6ms之间。

平珍寻道时间

平均寻道时间是指W磁头移动到数据所在磁道（柱面）所需要的平均时间，这

是衡量硬盘机械能力的重要指标，一般在5-10ms之间。

平均访问时间

硬盘的平均访问时间是平均寻道时间与平均等待时间之和，它表示硬盘找到数

据所在扇区所需要的平均时间。平均访问时间最能代表硬盘找到某一数据所用的时

间。注意，不少硬盘的产品广告中所说的平均访问时间是用平均寻道时间代替的。

Cache容量

高速缓冲存储器Cache能有效地提高硬盘的数据传输性能，理论上讲Cache是

越快越好、越大越好。目前硬盘的缓存容量一般为IMB或2MB,有的己达到

8MB。

数据传输速率

数据传输速率分为外部传输速率和内部传输速率。

♦通常称外部传输速率为突发数据传输速率或接口传输速率，指主机从

（向）硬盘缓存读出（写入）

数据的速度，它与采用的接口电路有关，一般为66〜100MB/S。

♦令内部传输速率也称持续传输速率，指硬盘在盘片上读写数据的速度，现

在的硬盘大多在20MB2

到30MB/S之间。由于硬盘的内部传输速率要小于外部传输速率，所以内部

传输速率的高低才是

评价一个硬盘整体性能的决定性因素。一般来说，硬盘转速相同时，单碟容量

越大，则硬盘的内部

传输速率越高；在单碟容量相同时，转速高的硬盘内部传输速率也高。

注意硬盘上的一块数据要用三个参数来定位：柱面号、扇区号和磁头号.操

作系统为了在磁盘上找到所需

要的文件，每一个文件的位置信息必须集中记录在“文件分配表”（FAT中，

FAT本身位于磁盘

的固定位置。

3.移动硬盘

目前广泛使用的移动存储器有闪存盘和移动硬盘两种。

（1闪存盘

闪存盘也称为“优盘”，它采用Flash存储器（闪存）技术，体积很小，重量很

轻，容量可以按需要而定（例如8MB—2GB）,具有写保护功能，数据保存安

全可靠，使用寿命可长达数年。利用USB接口，可以与几乎所有计算机连接。

(2移动硬盘

所谓移动硬盘，主要指采用USB或IEEE1394接口的、可以随时插上或拔下

的、小巧而便于携带的硬盘存储器，通常它是用笔记本电脑的硬盘加上特制的配套

硬盘盒构成的一个大容量存储系统。

移动硬盘的优点是：

①容量大。移动硬盘容量少则几个GB,大至100GB甚至更大。

②兼容性好，即插即用。

③速度快。

④体积小，重量轻。

⑤安全可靠。

4.光盘

光盘存储器具有记录密度高、存储容量大、采用非接触方式读写信息，信息可

长期保存等优点。

光盘存储器主要可分为固定型光盘、追记型光盘、可改写型光盘等三种类型。

(1固定型光盘

固定型光盘又叫只读光盘，它把需要记录的信息事先制作到光盘上，用户不能

抹除，也不能再写入，只能读出盘中的信息，现在PC机上广泛使用的CD一

ROM光盘和DVD-ROM光盘就属于这一类。

(2追记型光盘

追记型光盘可以由用户自己将信息写入光盘，但写过后不能抹除和修改，只能

在空白处追加写入。这种光盘主要供用户作为信息存档和备份之用，CD—R光

盘就属于此类，它可反复多次读取数据。

(3可改写型光盘

可改写型光盘也叫可擦写型光盘，用户可以自己写入信息，也可以对写入的信

息进行擦除和改写，就像使用磁盘一样。CD-RW光盘就属于这类光盘，它可多次

写入和读出。

光盘存储器的读出速度和数据传输速度比硬盘慢得多。

CD—ROM存储器

CD光盘驱动器的性能指标之一是数据传输速率，它以第一代CD—ROM驱

动器的传送速率(每秒150KB)为单位，目前驱动器的速率多为40倍速

(6MB/S)、48倍速(7.2MB/S)，甚至更高。

光驱与主机的接口有IDE(E—IDE和SCSI之分。目前所使用的光驱大多为

E-IDE接口，它可以直接与主板连接。

♦CD-R

CD-R的中文名称是可记录式光盘，也叫做光盘刻录机。它是一种写入后不

能修改但允许反复多次读出的CD光盘存储器。

♦CD—RW

CD-R光盘刻录机的不足之处是写入数据后不允许改写，操作过程一旦有误则

可能导致整个盘片报废。CD-RW是一种可重复擦写型光盘存储器，它与CD-R在

结构、工艺与成本方面均差别不大，且可使用CD-R盘片进行刻录。

DVD光盘存储器

DVD的英文全名是DigitalversatileDisk,即数字多用途光盘。DVD不仅可

以存储数字音像资料，而且可以作为计算机的外存储器。

DVD有下列三种不同的产品：

DVD-ROM。DVD只读光盘，用途类似CD—ROM。♦

DVD—Ro限写一次的DVD,用途类似CD—Ro♦DVD—RAMo可

多次读写的光盘，用途类似CD—RW。

DVD盘片与CD盘片的大小相同，直径约12cm（也有8cm的），可单面存

储，也可双面存储，每一面可以是单层也可以是双层。因此一张DVD光盘最多可

有双面共4层的存储空间。表2.3是各种不同DVD光

盘的存储容量及其名称。DVD的道间距只有CD盘的一半，信息坑更加密

集，因而大大提高了盘片的存储容量。

表2.3各种不同DVD光盘的存储容量

DVD光盘类型120mmDVD存储容量(GB)80mmDVD存储容量：（G

单面单层（SS/SL）4.7(DVD-5)1.46(DVD-1)

单面双层（SS/DL）8.5(DVD-9)2.66(DVD-2)

双面雎层（DS/SL）9.4(DVD-10)2.92(DVD-3)

双面双层（DS/DL）17(DVD-18)5.32(DVD—4)

★典型例题及考题分析

一、选择题分析

【例I】计算机技术对人类社会进步与发展产生了巨大的影响，其作用不包

括O

(A可以互联互通，进行信息交流与共享等

(B提供了人类创造文化的新工具

(C增添了人类发展科学技术的新手段

(D计算机的出现开拓了人类认识自然、改造自然的新资源

分析：计算机的作用有：开发了人类认识自然、改造自然的新资源；增添了人

类发展科学技术的新手段；提供了人类创造文化的新工具；弓|起了人类的工作与生

活方式的变化，故B、C、D的说法都是正确的；而A是计算机的特性，不属于

作用，故选A。

答案：A

【例2】计算机的存储单元中存储的内容。

(A只能是数据(B)只能是程序(C可以是数据和指令(D)只能是指令

分析：计算机的存储单元中存储的内容可以是数据和指令。

答案：C

【例3】下面有关计算机的叙述中，正确的是_____o

(A计算机的主机只包括CPU(B计算机程序必须装载到内存中才能执行

(C计算机必须具有硬盘才能工作(D)计算机键盘上字母键的排列方式是随

机的

分析：计算机硬件系统包括主机和外部设备，主机包括CPU和内存两部分；

硬盘是外存，并不是必须的设备，如可以从软驱启动计算机，运行软盘上的程序

等；计算机键盘上的字母键是为了方便用户操作计算机并加快录入速度而优化排列

的；CPU只能直接访问内存，要运行程序，第一步必须把程序装载到内存中。

答案：B

【例4】下列叙述口错误的一条是_____。

(A内存容量是指微型计算机硬盘所能容纳信息的字节数

(B微处理器的主要性能指标是字长和主频

(C微型计算机应避免强磁场的干扰

(D微型计算机机房湿度不宜过大

分析：硬晶是外存而不是内存°微处理器的主要性能指标有字长、主频、内存

容量、速度。计算机是电子器件，受潮容易短路或生锈，影响计算机的使用寿命。

受强磁场的干扰，会使计算机工作不正常或使磁盘上存放的信息丢失。

答案：A

【例5】电子计算机工作最重要的特征是

(A高速度(B)高精度(C存储程序自动控制(D)记忆力强

分析：现代的计算矶都是采用冯。诺依曼原理，该原理的思想是控制计算机进

行操作的程序预先以二进制的形式存放在计算机中，程序执行的数据也是以二进制

的形式存放在计算机中，计算机在程序的控制下一步一步地执行，而不需要人的干

预。存储程序和程序自动控制是该原理的核心，也是电子计算机工作最重要的特

征。

答案：C

【例6】在电脑控制的家用电器中，有一块用于控制家用电器工作流程的大规

模集成电路芯片，它把处理器、存储器、输入/输出接口电路等都集成在一起，这

块芯片是______O

（A微处理器（B）内存条（C微控制器（D）ROM

分析：微处理器简称uP或MP,通常指使用单片大规模集成电路制成的、具

有运算和控制功能的部，‘牛。一种把处理器、存储器、输入/输出接口电路等都集成

在单块芯片上的大规模集成电路，称为微控制器，也叫单片机，它们多半以嵌入方

式大量地使用在智能仪表、智能玩具、外围设备、数字家电和通信设备等产品中。

答案：C

【例7】对计算机的性能进行评测时，经常会用MIPS来描述计算机的一

_____O

（A平均无故障时间（B）硬盘的等待时间（C平均故障修复时间（D）

CPU的运算速度分析：本题考查的是计算机的性能评测参数。MIPS（Million

InstructionsPerSecond,是一种以单字长定点指令的平均执行时间来计算的CPU

运算速度单位。还有一种用单字长浮点指令的平均执行时间来计算的CPU运算速

度的方法，单位是MFIPS（MillionFLOationginstrdctionsPerSecondo

答案：D

【例8】CPU执行每一条指令都需分成若干步，每一步完成一个操作，下面

指令执行步骤正确的是一o（A指令译码、预取指令、执行运算、计算地址、回

送结果

（B预取指令、执行运算、指令译码、计算地址、回送结果

（C预取指令、计算地址、指令译码、执行运算、回送结果

（D预取指令、指令译码、计算地址、执行运算、回送结果

分析：计算机中，指令的执行过程如下：

(1CPU的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器。

(2指令寄存器中的指令经过译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪

里。

(3根据操作数的位置取出操作数。

(4运算器按照操作码的要求，对操作数完成规定的运算，并根据运算结果修

改或设置处理器的一些状态标志。

(5把运算结果保存到指定的寄存器，需要时将结果从寄存器保存至内存单

兀。

(6修改指令计数器，决定下一条指令的地址。

答案：D

【例9】CPU正在运行的程序和需要立即处理的数据存放在_______中。

(A磁盘(B)硬盘(C)内存(D)光盘

分析：内存的存取速度快而容量相对较小，它与CPU直接相连，用来存放等

待CPU运行的程序和处理的数据。外存的存取速度较慢而容量相对很大，它与

CPU并不直接连接，用于永久性地存放计算机中几乎所有的信息。硬盘和光盘都

属于外存，磁盘是一种统称。故选C。

答案：C