计算机硬件体系结构

计算机组成与结构

第1章计算机组成与体系结构根据考试大纲，本章内容要求考生掌握3个知识点。（1）构成计算机的各类部件的功能及其相互关系；（2）各种体系结构的特点与应用（SMP、MPP）；（3）计算机体系结构的发展。 1.1 计算机体系结构的发展冯·诺依曼等人于1946年提出了一个完整的现代计算机雏形，它由运算器、控制器、存储器和输入/输出设备组成。现代的计算机系统结构与冯·诺依曼等人当时提出的计算机系统结构相比，已发生了重大变化，虽然就其结构原理来说，占有主流地位的仍是以存储程序原理为基础的冯·诺依曼型计算机，但是，计算机系统结构有了许多改进，主要包括以下几个方面。（1）计算机系统结构从基于串行算法改变为适应并行算法，从而出现了向量计算机、并行计算机、多处理机等。（2）高级语言与机器语言的语义距离缩小，从而出现了面向高级语言机器和执行高级语言机器。（3）硬件子系统与操作系统和数据库管理系统软件相适应，从而出现了面向对象操作系统机器和数据库计算机等。（4）计算机系统结构从传统的指令驱动型改变为数据驱动型和需求驱动型，从而出现了数据流计算机和归约机。（5）为了适应特定应用环境而出现了各种专用计算机。（6）为了获得高可靠性而研制容错计算机。（7）计算机系统功能分散化、专业化，从而出现了各种功能分布计算机，这类计算机包括外围处理机、通信处理机等。（8）出现了与大规模、超大规模集成电路相适应的计算机系统结构。（9）出现了处理非数值化信息的智能计算机。例如自然语言、声音、图形和图像处理等。 1.2 构成计算机的各类部件的功能及其相互关系计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备组成。

计算机原理与体系结构

[模拟] 计算机原理与体系结构选择题第1题：中断响应时间是指(1) 。 A.从中断处理开始到中断处理结束所用的时间 B.从发出中断请求到中断处理结束后所用的时间 C.从发出中断请求到进入中断处理所用的时间 D.从中断处理结束到再次中断请求的时间参考答案：C 第2题： A.13 B.183 C.193 D.203 参考答案：D 第3题：在单指令流多数据流计算机(SIMD)中，各处理单元必(3) 。 A.以同步方式，在同一时间内执行不同的指令 B.以同步方式，在同一时间内执行同一条指令 C.以异步方式，在同一时间内执行不同的指令 D.以异步方式，在同一时间内执行同一条指令参考答案：B 在计算机中，最适合进行数字加减运算的数字编码是(4) ，最适合表示浮点数阶码的数字编码是(5) 。第4题： A.原码 B.反码 C.补码 D.移码

参考答案：C 第5题： A.原码 B.反码 C.补码 D.移码参考答案：D 操作数所处的位置，可以决定指令的寻址方式。操作数包含在指令中，寻址方式为(6) ；操作数在寄存器中，寻址方式为(7) ；操作数的地址在寄存器中，寻址方式为(8) 。第6题： A.立即寻址 B.直接寻址 C.寄存器寻址 D.寄存器间接寻址参考答案：A 第7题： A.立即寻址 B.相对寻址 C.寄存器寻址 D.寄存器间接寻址参考答案：C 第8题： A.相对寻址 B.直接寻址 C.寄存器寻址 D.寄存器间接寻址

参考答案：D 第9题：两个同符号的数相加或异符号的数相减，所得结果的符号位SF和进位标志CF 进行(9) 运算为1时，表示运算的结果产生溢出。 A.与 B.或 C.与非 D.异或参考答案：D 第10题：若浮点数的阶码用移码表示，尾数用补码表示。两规格化浮点数相乘，最后对结果规格化时，右规的右移位数最多为(10) 位。 A.1 B.2 C.尾数位数 D.尾数位数-1 参考答案：A 第11题： A.10/70△t

1计算机网络体系结构试题

一、计算机网络体系结构（一计算机网络概述） 1．计算机网络的概念、组成和功能 2．计算机网络的分类 3．计算机网络与互联网的发展历史 4．计算机网络的标准化工作及相关组织（二计算机网络体系结构与参考模型） 1．计算机网络分层结构 2．计算机网络协议、接口、服务等概念 3．ISO/OSI 参考模型和TCP/IP 模型 1．电路交换、报文交换和分组交换 2．数据报与虚电路重难点： 1．体系结构的基本概念的理解，包括协议、分层、体系结构、实体、接口和服务等概念。 2．OSI 参考模型和TCP/IP 模型的分层和各层的功能。3．带宽和时延的理解和计算 4．区分电路交换、报文交换和分组交换（数据报与虚电路）各自的优缺点以及使用范围。本章基础要点：计算机网络的概念、组成与功能计算机网络可以定义为：按照网络协议，以共享资源和传递信息为主要目的，将地理上分散且功能独立的计算机通过通信线路互连

起来构成的集合体。简言之，计算机网络就是一些互连的、自治的计算机的集合。从逻辑功能上讲，计算机网络由通信子网和资源子网两部分组成。计算机网络具有一下基本功能： 1. 数据通信：它是计算机网络最基本的功能。包括连接控制、传输控制、差错控制、流量控制、路由选择和多路复用等子功能。 2. 资源共享：包括数据资源、软件资源以及硬件资源的共享 3. 信息综合处理：将分散在各地计算机中的数据资料进行集中处理或分级处理。如自动订票系统、银行金融系统、信息采集与处理系统等。 4. 负载均衡：即将工作任务均衡地分配给计算机网络中的各台计算机。 5. 提高可靠性：指计算机网络中的各台计算机可以通过网络彼此互为替代机。 6. 分布式处理 OSI参考模型：物理层：规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及规程特性。该层为上层协议提供了传输数据的物理介质。数据的单位称为比特（bit ）流。属于物理层的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232 RJ-45 数据链路层：在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层作用包括：物理地址寻址、数据成帧、流量控制、数据检错、重发等。数据的单位称为帧。协议代表：HDLC PPP

常规计算机硬件体系结构

第二章常规计算机硬件体系结构早期的包处理系统是建立在常规计算机系统之上的，这也是最廉价的包处理系统。我们定义一个常规的计算机系统由四个基本部件组成：一个CPU，一个内存，一个或多个I/O设备，一条总线。总线连接另外的三个基本部件，并允许它们相互通信。PC机是一个常规计算机系统，因为它包括了以上所有四个部件。为了将一台常规的计算机转换成一个可以处理数据包的网络系统，必须在计算机上增加一些硬件和软件。增加的硬件用来发送和接收数据包，增加的软件用来处理数据包。 2.1 早期的NIC 将一个计算机系统连接到一个网络的硬件设备称为网络接口卡（Network Interface Card，NIC）。对于计算机来说，NIC和其它I/O设备一样连接到计算机的总线并由CPU控制，CPU 控制NIC的方法与控制其它I/O设备的方法也相同。对于网络来说，NIC表现得像一台主机，即NIC可以发送和接收数据包。主机和包分析器只连接到一个网络上，这样的系统只需要一块NIC。复杂一些的系统，像网桥、路由器等，要求多个网络连接。当系统需要多个网络连接时，有两种可能的实现方法。一种方法是将多块网卡插入到总线扩展槽中，每块网卡连接一个网络；另一种方法是在一块电路板上提供多个独立的网络接口，电路板插入扩展槽中，每个网络接口连接一个网络，目前已经出现了这种商用的NIC硬件。从计算机的角度来看，这两种方法没有什么区别。但是由于总线扩展槽的数量是有限的，因此后一种方法更好，可以节省扩展槽。网络接口由CPU操作，这意味着CPU控制着所有数据包的发送和接收。为发送一个数据包，CPU首先在内存中组装好数据包，然后将包传递给NIC，NIC再将数据包发送到网络上。在系统接收一个数据包前，CPU必须先允许NIC，指明数据包存放的位置。NIC等待从网络上到来的数据包，将其存放到指定的位置，然后通知CPU。NIC中通常包含实现物理层协议标准的物理接口芯片组，它们保证每个输出的帧具有正确的格式并且产生出符合物理层协议标准的信号波形；类似地，它们检查每个到来的帧以保证每个帧是有效的。数据总线上一次可以传输的数据量由数据总线的宽度（即数据线的数目）决定。一般来说，数据总线的宽度不足以一次传输一个完整的帧，因此一个帧必须分成许多较小的片段（如32比特）分多次传递给NIC。由于NIC是由CPU操作的，这意味着CPU必须参与到这种传输过程中。事实上，早期的NIC硬件依赖于计算机系统的CPU完成帧的收发。在帧的接收过程中，CPU反复地访问NIC取得下一个片段的数据，然后存放到内存中。在帧的发送过程中，CPU反复地将帧的片段发送给NIC。使用CPU传输数据包的主要优点是代价低，因为NIC硬件不需要做很多事，因此可以做得很简单。主要的缺点是开销大和可扩展性差，使用CPU处理输入输出意味着它不能做别的事；更重要的是，一个CPU无法适应高速网络，特别是当系统有多个网络接口时。 2.2 现代的NIC 为了支持多个网络接口和适应高速网络，必须将输入/输出和包处理分离开来，并尽可能避免使用CPU，因此现代的NIC都包含独立于CPU操作的复杂硬件。以下四种技术用来优化数据传输和减少开销：（1）卡上地址识别和过滤；（2）卡上包缓存；（3）直接内存访问DMA；（4）操作链。（1）卡上地址识别和过滤以太网使用共享媒体进行传输，每个节点实际上可以收到所有的帧，只是丢弃哪些不是

计算机体系结构复习

名词解释填空选择简答计算 1. 计算机系统的多级层次结构： 2. 系统结构的概念：计算机系统结构指的是计算机系统的软、硬件的界面，即机器语言程序员或编译程序设计者所能看到的传统机器级所具有的属性。 3. 在计算机技术中，对本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好象不存在的概念称为透明性。 4. 对于通用寄存器型机器，这些属性主要是指：（选择题） 1) 指令系统（包括机器指令的操作类型和格式、指令间的排序和控制机构等） 2) 数据表示（硬件能直接辩认和处理的数据类型） 3) 寻址规则（包括最小寻址单元、寻址方式及其表示） 4) 寄存器定义（包括各种寄存器的定义、数量和使用方式） 5) 中断系统（中断的类型和中断响应硬件的功能等） 6) 机器工作状态的定义和切换（如管态和目态等） 7) 存储系统（主存容量、程序员可用的最大存储容量等） 8) 信息保护（包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持） 9) I/O 结构（包括I/O 连接方式、处理机/存储器与I/O 设备间数据传送的方式和格式以及I/O 操作的状态等） 5. 计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计。 6. 计算机实现指的是计算机组成的物理实现。 7. 数据表示是指计算机硬件能够直接识别、指令集可以直接调用的数据类型。 8. 数据类型、数据结构、数据表示之间的关系第6级第5级第4级第3级第2级第1级

9.系列机指由同一厂商生产的具有相同体系结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。 10.常见的计算机系统结构分类法有两种：Flynn分类法和冯氏分类法。冯氏分类法是用系统的最大并行度对计算机进行分类；Flynn分类法是指按照指令流和数据流的多倍性进行分类。 11.定量分析技术（简答题）： 1)以经常性事件为重点：在计算机系统设计中，经常需要在多种不同的方法之间进行折中，这时应按照对经常发生的情况采用优化方法的原则进行选择。 2)Amdahl定律：加速某部件执行速度所能获得的系统性能加速比，受限于该部件的执行时间占系统中总执行时间的百分比。 3)CPU性能公式：执行一个程序所需的CPU时间=执行程序所需的时钟周期数*时钟周期时间 4)程序的局部性原理：指程序执行时所访问的存储器地址分布不是随机的，而是相对簇聚的。分为时间局部性和空间局部性。 12.冯诺依曼结构的特点：以运算器为中心；在存储器中，指令和数据同等对待；存储器是按地址访问、按顺序线性编址的一维结构，每个存储单元的位数是固定的；指令是按顺序执行的；指令由操作码和地址码组成；指令和数据均以二进制编码表示，采用二进制运算。 13.实现可移植性的常用方法有三种：采用系列机、模拟与仿真、统一高级语言。 14.系列机在兼容方面，向后兼容一定要保证，尽量保证向上兼容 15.模拟是指用软件的方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令集。（软件方法） 16.仿真是指用一台现有计算机上的微程序去解释实现另一台计算机的指令集。（硬件方法） 17.并行性包括同时性和并发性。 18.从执行程序的角度来看，并行性等级从低到高可分为：（简答） 1)指令内部并行：单条指令中各微操作之间的并行 2)指令级并行：并行执行两条或两条以上的指令 3)线程级并行：并行执行两个或两个以上的线程，通常是以一个进程内派生的多个线程为调度单位。 4)任务级或过程级并行：并行执行两个或两个以上的过程或任务，以子程序或进程为调度单位。 5)作业或程序级并行：并行执行两个或两个以上的作业或程序。 19.提高并行性的技术路径（12字）：时间重叠、资源重复、资源共享 20.能够对紧密耦合系统和松散耦合系统进行区分：紧密耦合系统共享主存，松散耦合系统共享外设

常规计算机硬件体系结构

系统只需要一块NIC。复杂一些的系统，像网桥、路由器等，要求多个网络连接。当系统需要多个网络连接时，有两种可能的实现方法。一种方法是将多块网卡插入到总线扩展槽中，每块网卡连接一个网络；另一种方法是在一块电路板上提供多个独立的网络接口，电路板插入扩展槽中，每个网络接口连接一个网络，目前已经出现了这种商用的NIC硬件。从计算机的角度来看，这两种方法没有什么区别。但是由于总线扩展槽的数量是有限的，因此后一种方法更好，可以节省扩展槽。网络接口由CPU操作，这意味着CPU控制着所有数据包的发送和接收。为发送一个数据包，CPU首先在内存中组装好数据包，然后将包传递给NIC，NIC再将数据包发送到网络上。在系统接收一个数据包前，CPU必须先允许NIC，指明数据包存放的位置。NIC等待从网络上到来的数据包，将其存放到指定的位置，然后通知CPU。NIC中通常包含实现物理层协议标准的物理接口芯片组，它们保证每个输出的帧具有正确的格式并且产生出符合物理层协议标准的信号波形；类似地，它们检查每个到来的帧以保证每

个帧是有效的。数据总线上一次可以传输的数据量由数据总线的宽度（即数据线的数目）决定。一般来说，数据总线的宽度不足以一次传输一个完整的帧，因此一个帧必须分成许多较小的片段（如32比特）分多次传递给NIC。由于NIC是由CPU操作的，这意味着CPU必须参与到这种传输过程中。事实上，早期的NIC硬件依赖于计算机系统的CPU完成帧的收发。在帧的接收过程中，CPU反复地访问NIC取得下一个片段的数据，然后存放到内存中。在帧的发送过程中，CPU 反复地将帧的片段发送给NIC。使用CPU传输数据包的主要优点是代价低，因为NIC硬件不需要做很多事，因此可以做得很简单。主要的缺点是开销大和可扩展性差，使用CPU处理输入输出意味着它不能做别的事；更重要的是，一个CPU无法适应高速网络，特别是当系统有多个网络接口时。 2.2 现代的NIC 为了支持多个网络接口和适应高速网络，必须将输入/输出和包处理分离开来，并尽可能避免使用CPU，因此现代的NIC都包含独立于CPU

常规计算机硬件体系结构

商用的NIC硬件。从计算机的角度来看，这两种方法没有什么区别。可是由于总线扩展槽的数量是有限的，因此后一种方法更好，能够节省扩展槽。网络接口由CPU操作，这意味着CPU控制着所有数据包的发送和接收。为发送一个数据包，CPU首先在内存中组装好数据包，然后将包传递给NIC，NIC再将数据包发送到网络上。在系统接收一个数据包前，CPU必须先允许NIC，指明数据包存放的位置。NIC等待从网络上到来的数据包，将其存放到指定的位置，然后通知CPU。NIC中一般包含实现物理层协议标准的物理接口芯片组，它们保证每个输出的帧具有正确的格式而且产生出符合物理层协议标准的信号波形；类似地，它们检查每个到来的帧以保证每个帧是有效的。数据总线上一次能够传输的数据量由数据总线的宽度（即数据线的数目）决定。一般来说，数据总线的宽度不足以一次传输一个完整的帧，因此一个帧必须分成许多较小的片段（如32比特）分多次传递给NIC。由于NIC是由CPU操作的，这意味着CPU必须参与到这种传输过程中。事实上，早期的NIC硬件依赖于计算机系统的CPU完成帧的收发。在帧的接收过程中，CPU重复地访问NIC取得下一个片段的数据，然后存放到内存中。在帧的发送过程中，CPU重复地将帧的片段发送给NIC。使用CPU传输数据包的主要优点是代价低，因为NIC硬件不需要做很多事，因此能够做得很简单。主要的缺点是开销大和可扩展性差，使用CPU处

第三章计算机硬件体系结构报告

第三章计算机硬件体系结构一、填空题 1．地址总线的位数决定了计算机的能力，数据总线的宽度决定了计算机的。2．计算机的运算速度用每秒钟所能执行的______数表示，单位是______。 3．按照总线上传送信息类型的不同，可将总线分为___________、___________、__________三种。 4．在计算机中通常以___________作为单位传送信息的。 5．指令一般包括___________和___________两部分。 6．若一台微机的地址总线位长为32位，则其最大寻址空间为___________。 7．CPU包括________、__________和_______________三个基本部分。 8. 光盘按读写性能可分为___________、___________、__________三种。二、单项选择题 1. 一个完整的微型计算机硬件系统应由____、存储器、输入设备和输出设备构成。 A. 硬盘 B. ROM和RAM C. CPU D. 显示器 2. 计算机中指令的执行主要由___完成的。 A. 存储器 B. 控制器 C. CPU D. 总线 3. 微型计算机的CPU主要由两部分构成，它们是____。 A. 内存和控制器 B. 内存和外存 C. 运算器和控制器 D. 外存和运算器 4. 磁盘经过高级格式化后，其表面形成多个不同半径的同心圆，这些同心圆称为____。 A. 磁道 B. 扇区 C. 族 D. 磁面 5. 下面有关计算机的叙述中，是正确的。 A. 计算机的主机包括CPU、内存储器和硬盘三部分 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 6. 计算机的内存储器比辅助存储器_______。 A. 存储更多信息，但存取速度慢 B. 可以存储的信息少，但存取速度快 C. 存储更多信息，且存取速度快 D. 可以存储的信息少，且存取速度慢 7. 计算机的输入输出设备中，处理速度最快的是_____。 A. 软盘 B. 键盘 C. 打印机 D. 硬盘 8. 在计算机中指令主要存放在中。 A. CPU B. 内存 C. 键盘 D. 磁盘 9. 下列有关存储器读写速度的排列，正确的是。 A. RAM>Cache>硬盘>软盘 B. Cache>RAM>硬盘>软盘 C. Cache>硬盘>RAM>软盘 D. RAM>硬盘>软盘>Cache 10. CPU中的可存放少量数据。 A. 存储器 B. 辅助存储器 C. 寄存器 D. 只读存储器

计算机硬件系统的组成教案

《计算机硬件系统组成》教学设计舟塔九年制学校赵媛一、教材分析本课是初中信息技术第一单元第二课第二课时，主要对计算机的发展和整个计算机硬件系统进行简要介绍，通过本节课的学习，揭开计算机的神秘面纱，使学生充分了解计算机硬件系统的组成，为后续知识的学习和操作，打下坚实的基础。本节课的内容涉及很多专业术语，这些术语都是比较难理解和掌握的，大多数学生学习起来有一定的难度，教师在教学中可以通过学习活动，引导学生观察、分析、比较、归纳和总结，使之逐步掌握《计算机硬件系统的组成》的知识。二、教学对象分析本课程的教学对象是初中生，具有活泼好动的特点，怀着对初中生活的憧憬来到一个新的环境里，对每样事物都充满着好奇，都想去探个究竟。随着社会的进步，计算机的使用范围越来越广，计算机的硬件发展越来越迅速，计算机在家庭中的普及程度越来越高，很多学生的家中都有了计算机，但对计算机的认识可能仅仅局限于上网与打游戏，对于计算机硬件系统也只能从自己可以看到的来理解，认识比较片面，通过学习本节内容，可以让学生系统地认识计算机硬件系统。三、教学准备多媒体设备、CPU、CPU风扇、内存条、硬盘、主板、整机一套（未组装）四、核心素养 1、信息意识：提高了学生对信息价值意识的重视程度 2、计算思维：锻炼了学生对未来信息世界的创新思维 3、数字化学习与创新：提高了学生利用数字化资源进行学习的能力和创新的能力 4、信息社会责任：强化了学生对信息社会的责任意识五、教学目标知识目标： 1、掌握外部设备的组成； 2、识别主板、CPU、内存、硬盘并掌握其作用与性能指标；

3、能识别其他部件如显卡、声卡等并了解其作用； 4、了解组装计算机的主要部件的过程。 5、了解计算机的发展及趋势。能力目标： 1、培养学生的科学精神、创新精神和实践能力，提高学生对信息社会的适应能力 2、培养学生敢于动手、乐于动手的能力，以及理论联系实物的能力情感目标： 1、通过教学探索，激发学生探求未知、认识新知的愿望，提高学习的积极性和主动性 2、通过介绍国产软件，对学生进行爱国主义教育，学生感受到知识的价值，对学习计算机产生深厚的兴趣。六、教学重点、难点 1．教学重点计算机硬件系统的组成、结构及各主要部件的作用。 2．教学难点计算机硬件系统的组成及结构。七、教学策略本课的教学内容涉及较多专业述语、名词和概念，其中很多与学生日常接触到的内容不一致。因此在设计教学情境和活动时，通过展示计算机实物和观察多媒体图片，引导学生根据这些体验，认识所学内容，掌握专业词汇，理解概念，自主归纳总结出系统结构图，同时培养学生自主探究、协作学习的能力，完成教学任务。八、教学过程（一）、导入小活动：日常生活中，大家都有哪些使用计算机的经历，从而引出计算机的作用，以及计算机是生活中必不可少的部分，那么计算机是由谁发明的呢？（二）、新授 1、教师讲解（1）讲授世界上第一台计算机的发明（2）计算机的发展：

计算机体系结构(计算)

1、有一条流水线如下所示。 100ns （1）求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率；（2）该流水线的瓶颈在哪一段？请采取三种不同的措施消除此“瓶颈”。对于你所给出的新流水线，计算连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率。解：（1）2200(ns) 2009200)10050(50t )1n (t T max m 1 i i pipeline =?++++=?-+?=∑= )(ns 220 1 T n T P 1 pipeline -==45.45%11 5 4400T P m t T P E m 1 i i ≈=? =??=∑= （2）瓶颈在3、4段。 ● 变成八级流水线（细分） 850(ns) 509850t 1)(n t T max m 1 i i pipeline =?+?=?-+?=∑=)(ns 85 1 T n T P 1pipeline -== 58.82%17 10 8400T P m ti T P E m 1 i ≈=? =?? =∑= ● 变成两级流水线（合并） 2200(ns) 20092200t 1)(n t T max m 1 i i pipeline =?+?=?-+?=∑= )(ns 220 1 T n T P 1pipeline -== 90.91%11 10 2400T P m ti T P E m 1 i ≈=? =?? =∑=

重复设置部件 1 Stage )(ns 85 1 T n T P 1pipeline -==58.82%17 10885010 400E ≈=??= 2、如果流水线有m 段，各段的处理时间分别是t i （i=1，2，…，m ），现在有n 个任务需要完成，且每个任务均需流水线各段实现，请计算：（1）流水线完成这n 个任务所需要的时间；（2）和非流水线实现相比，这n 个任务流水实现的加速比是多少？加速比的峰值是多少？解：（1）∑=?-+= m 1 i max i pipeline t 1)(n t T （2）∑=?= m 1 i i nopipeline t n T m) Speedup m,(n )t (t 1 n m n m Speedup t 1)(n t t n T T Speedup 0i max m 1 i max i m 1 i i pipeline nopipeline →>>=-+?=?-+?= =∑∑==

1.1计算机的硬件及其组成

第一节揭开计算机的面纱----计算机硬件系统的构成【教学目标】 1、知识与技能（1）能通过图片或者是实物分辨计算机的主要硬件。（2）能明确CPU、存储器、显示器（打印机）的作用。（3）知道计算机存储信息的计量单位，能估算常见媒体（图片、歌曲、视频）所需的存储空间。（4）了解计算机的工作原理，理解冯诺依曼结构。 2、过程与方法（1）通过观察分析，归纳总结计算机硬件系统的组成及各部分功能。（2）通过类比学习，了解计算机的工作原理。 3、情感态度与价值观：揭开神秘的主机面纱，感受到知识的价值。【教学重点】计算机硬件系统中各部件的功能【教学难点】计算机的工作原理【教学准备】课件、计算机硬件实物【教学方法】讲述法、任务驱动法、实验法、探究法【课时安排】1课时。【教学过程】一、情境导入师：展示一个谜语：没有脑袋会思考；缤纷世界全知晓；万事一点便明了；少了电源就睡觉。生：电脑师：同学们是通过什么开始了解电脑的呢？生：QQ、游戏、视频、动画、音乐。。。师：看来大家接触电脑的途径都是差不多的，老师最早接触电脑是在姐姐家里看到的一个冒险类小游戏，那么其实我们刚才说的这些都这只是计算机系统的一个部分，叫软件系统；而我们的计算机系统还有另一个重要的部分，大家知道是什么吗？生：硬件师：没错，就是硬件系统，这就是本节课我们要探究的主题《揭开计算机的面纱--计算机硬件系统的构成》【设计意图】创设情境、激发兴趣。二、友情测试师：下面我们先来做个“友情测试”，看看大家对你们身旁的这位电脑朋友了解多少？

首先，我们来看看它众所周知的一面：谁能说说这些设备叫什么名字？有什么作用？（展示图片、实物）生：显示器、主机、鼠标、键盘师：看来这些都难不倒同学们了，接下来我们一起来了解一下电脑鲜为人知的一面：有哪位同学知道主机里面有什么吗？生：硬盘、电源、内存【设计意图】激发学生学习欲望，培养学生观察能力。三、认识主机师：下面我们就一起来探一探主机里的秘密！（逐一展示实物和图片）机箱：不仅可以装载许多部件，还可防止电磁辐射，有一定的保护功能，电源：为电脑的各部件提供动力 CPU：风扇：硬盘：内存条：主板：主机的基础，前面我们所认识的设备，它们是独立的、分散的，需要一个桥梁把它们连接在一起，那么这就是主板的作用，几乎所有的设备都直接或间接的和主板相连。有了它们我们才能组成一个真正完整的计算机硬件系统。【设计意图】拓展认识，通过实物直观了解主机的实际系统组成。四、分组探究师：下面我们就来系统的了解一下计算机硬件系统的相关知识。请同学自主学习导学案，思考以下问题： 1、计算机硬件系统由哪几部分组成？ 2、划分的依据是什么？ 3、各部分有什么功能？生：探究学习【设计意图】养学生自主探究的能力。五、硬件系统师：下面我们就请同学们说一说计算机硬件系统有哪些部分组成生： 1、中央处理器CPU ，作用是信息处理 2、存储器，作用是存储信息，有内存条、硬盘、U盘 3、输入设备，作用是信息采集，有鼠标、键盘 4、输出设备，作用是信息输出，有显示器、音箱

福师大2013计算机体系结构作业一答案

作业一 1.简述计算机系统设计的主要方法。答：基于计算机系统层次结构的基础上，其计算机系统设计方法可以有以下的三种：方法1：由上向下（Top-Down）设计过程：面向应用的数学模型→面向应用的高级语言→面向这种应用的操作系统→面向操作系统和高级语言的机器语言→面向机器语言的微指令系统和硬件实现。应用场合：专用计算机的设计（早期计算机的设计）。特点：对于所面向的应用领域，性能（性能价格比）很高。随着通用计算机价格降低，目前已经很少采用。方法2：由下向上（Bottom-Up）（通用计算机系统的一种设计方法）设计过程：根据当时的器件水平，设计微程序机器级和传统机器级。根据不同的应用领域设计多种操作系统、汇编语言、高级语言编译器等。最后设计面向应用的虚拟机器级。应用场合：在计算机早期设计中（60～70年代）广为采用。特点：容易使软件和硬件脱节，整个计算机系统的效率降低。方法3：中间开始（Middle-Out）设计过程：首先定义软硬件的分界面。然后各个层次分别进行设计。应用场合：用于系列机的设计。特点：软硬件的分界面在上升，硬件比例在增加。硬件价格下降，软件价格上升。软硬件人员结合共同设计。 2. 一般来讲，计算机组成设计要确定的内容应包括那些方面？答： (1)数据通路的宽度; (2)专用部件的设置;(3)各种操作对部件的共享程度;(4)功能部件的并行度;(5)控制机构的组成方式;(6)缓冲和排队技术;(7)预估,预判技术(8)可靠性技术。 3. 简述计算机系统结构用软件实现和用硬件实现各自的优缺点。答：计算机系统结构用硬件实现：速度快、成本高；灵活性差、占用内存少。用软件实现：速度低、复制费用低；灵活性好、占用内存多。 4.简述冯.诺依曼计算机的特征。