第一章 - 第2节- 计算机系统的基础结构

本文主要是介绍第一章 - 第2节- 计算机系统的基础结构 - 课件，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

第一章计算机基础知识

第1节计算机系统的基础结构

一、概述

计算机系统由硬件和软件两部分组成。硬件系统是计算机的“躯干”,是物质基础。而软件系统则是建立在这个“躯干”上的“灵魂”,没有安装任何软件的计算机称为裸机。

1.宏观角度

从宏观角度来看,计算机最底层的基础是各种硬件设备,然后在裸机上安装操作系统,之后再在操作系统下安装各种应用软件,最后用户只需使用各种应用软件即可。
在这里插入图片描述

2.微观角度

从微观角度来看,计算机组成及各部分的功能如下图所示。值得注意的是外部设备与主机之间、主机中的各个部件之间的存储速度不一样,存储速度由慢到快依次是外存、内存、Cache、CPU。可见CPU的存储速度是最快的。
在这里插入图片描述

二、计算机硬件系统

计算机硬件系统由五大部分组成:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

(一)处理器

1.中央处理器( CPU–Central Processing Unit)

由运算器、控制器和一些寄存器组成;
运算器进行各种算术运算和逻辑运算;
控制器是计算机的指挥系统;
CPU的主要性能指标是主频和字长。

2.图形处理器(GPU–Graphics Processing Unit)

图形处理器(英语:Graphics Processing Unit,缩写:CPU),又称显示核心、视觉处理器、显示芯片,是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上做图像和图形相关运算工作的微处理器。

3.张量处理单元(TPU–Tensor Processing Unit)

TPU(Tensor Processing Unit)即张量处理单元,是一款为机器学习而定制的芯片,经过了专门深度机器学习方面的训练,它有更高效能(每瓦计算能力)。

(二)存储器

存储器的主要功能是用来保存各类程序的数据信息。

存储器可分为主存储器和辅助存储器两类。
1.主存储器(也称为内存储器),属于主机的一部分。用于存放系统当前正在执行的数据和程序,属于临时存储器。
2.辅助存储器(也称外存储器),它属于外部设备。用于存放暂不用的数据和程序,属于永久存储器。存储器与CPU的关系表示如下:

(1)内存储器
内存又称为主存,它和CPU一起构成了计算机的主机部分,它存储的信息可以被CPU直接访问。
内存由半导体存储器组成,存取速度较快,但一般容量较小。内存中含有很多的存储单元,每个单元可以存放1个8位的二进制数,即1个字节(Byte,简称“B”)。
内存中的每个字节各有一个固定的编号,这个编号称为地址。
CPU在存取存储器中的数据时是按地址进行的。
所谓存储器容量指存储器中所包含的字节数,通常用KB、MB、GB、TB和PB作为存储器容量单位。它们之间的关系为:
1KB = 1024B
1MB = 1024KB
1GB = 1024MB
1TB = 1024GB
1PB = 1024TB
内存储器通常可以分为随机存储器RAM、只读存储器ROM和高速缓冲存储器Cache三种。

(2)外存储器
外存储器又称为辅助存储器,它的容量一般都比较大,而且大部分可以移动,便于在不同计算机之间进行信息交流。在微型计算机中,常用的外存有硬盘、闪存和光盘几种。
①固态硬盘存储器
固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同,在产品外形和尺寸上基本与普通硬盘一致。采用闪存作为存储介质,读取速度相对机械硬盘更快。
②机械硬盘存储器
机械硬盘存储器是由电机和硬盘组成的,一般置于主机箱内。机械硬盘是涂有磁性材料的磁盘组件,用于存放数据。机械硬盘是一个非常精密的机械装置,磁道间只有百万分之几英寸的间隙,磁头传动装置必须把磁头快速而准确地移到指定的磁道上。
③闪存
闪存又名优盘,是在存储速度与容量上介于软盘与硬盘之间的一种外部存储器。
④光盘
光盘的存储介质不同于磁盘,它属于另一类存储器。光盘根据其制造材料和记录信息方式的不同一般分为三类:只读光盘、一次写入型光盘和可擦写光盘。

(三)输入设备

输入设备是外界向计算机传送信息的装置。在微型计算机系统中,最常用的输入设备是键盘和鼠标,此外还有光电笔、数字化仪、图像扫描仪、触摸屏、麦克风、视频输人设备、条形码扫描器等。

(四)输出设备

输出设备的作用是将计算机中的数据信息传送到外部媒介,并转化成某种为人们所认识的表示形式。在微型计算机中,最常用的输出设备有显示器和打印机。

(五)总线结构

按照总线上传输信息的不同,总线可以分为数据总线(DB),地址总线(AB)和控制总线(CB)三种。

1.数据总线:
用来传送数据信息,它主要连接了CPU与各个部件,是它们之间交换信息的通路。

2.地址总线:
用来传送地址信息。CPU通过地址总线中传送的地址信息访问存储器通常地址总线是单向的。

3.控制总线:
用来传送控制信号,以协调各部件之间的操作。

(六)主要的性能指标

计算机的常用的指标有:

1.字长

字长是指一台计算机所能处理的二进制代码的位数。计算机的字长直接影响到它的精度、功能和速度。字长愈长,能表示的数值范围就越大,计算出的结果的有效位数也就越多;字长愈长,能表示的信息就越多,机器的功能就更强。

2.运算速度
运算速度是指计算机每秒钟所能执行的指令条数,一般用 MIPS(MillionofInstructionsPer Second,即每秒百万条指令)为单位。

3.主频
主频是指计算机CPU的时钟频率,它在很大程度上决定了计算机的运算速度。一般时钟频率越高,运算速度就越快。

4.内存容量
内存容量是指内存储器中能够存储信息的总字节数,一般以GB为单位。内存容量反映内存储器存储数据的能力。目前计算机的内存容量有4GB、8GB、16GB等。

课堂练习

1.【NOIP1999】微机内的存储器的地址是以( )编址的。
A.二进制位
B.字长
C.字节
D.微处理器的型号

正确答案:B
解析:

选项A:二进制位。二进制位是计算机存储和处理信息的最小单位,以0和1两种状态表示数据。但是,二进制位并不直接用于存储器编址。存储器的寻址和访问通常是以字节或字为单位进行的,而不是单个的二进制位。因此,二进制位虽然是数据的基础,但不是存储器编址的单位,A选项错误。
选项B:字长。字长是指计算机一次能处理的二进制数据的位数,如8位、16位、32位等。字长与机器字长、CPU位宽、总线宽度等参数相对应,反映了计算机的数据处理能力。一般来说,字长也是存储器进行编址的单位。例如,8位机的存储器以字节编址,16位机以字编址,32位机以双字编址。因此,字长是微机存储器编址的单位,B选项正确。
选项C:字节。字节是由8个二进制位组成的数据单位,可以表示一个ASCII码字符或0~255的整数。字节是常用的信息交换和存储单位,例如文件大小、内存容量等都以字节或其倍数为单位。对于8位的微型计算机,字节也是存储器编址的单位。但是,随着字长的增加,字长取代字节成为更常用的编址单位。因此,字节是8位机而非所有微机存储器编址的单位,C选项错误。
选项D:微处理器的型号。微处理器是计算机的运算和控制核心,不同型号在字长、频率、架构等方面存在差异,决定了计算机的整体性能。但是,微处理器的型号与存储器的编址单位没有必然联系。无论采用何种型号的CPU,存储器的编址单位都取决于该CPU的字长。不能根据微处理器型号来判断存储器的编址方式,D选项错误。
综上所述,微机内存储器的编址单位与CPU的字长有关。字长体现了CPU一次能处理的数据位数,也是存储器编址的最小单位。对于8位机,字节即字长,因此以字节编址;对于16位或32位机,字长大于一个字节,因此以字编址更加常用。二进制位是数据的最小单位,字节是8位信息的组合,微处理器型号反映性能差异,它们都不是存储器编址的直接依据。因此B选项是正确答案。

2.【NOIP2000】某种计算机的内存容量是640K,这里的640K容量是指( )个字节。
A.640
B.640 * 1000
C.640 * 1024
D.640 * 1024 * 1024

正确答案:C
解析:

选项A:640。这个选项将640K直接等同于640字节,是错误的理解。在计算机中,K代表1024而不是10,也就是说1K等于1024字节而不是1000字节。因此640K表示的字节数不是640,而是640乘以1024,A选项错误。
选项B:640*1000。这个选项将K理解为1000,计算出640K等于640000字节。但是,这种理解是不正确的。虽然在其他领域,K确实代表1000,例如1公里等于1000米,但在计算机领域,K是1024而不是1000。因此640K实际的字节数不是640000,B选项错误。
选项C:640*1024。这个选项正确理解了计算机中K的含义,即1K等于1024字节。640K的计算方法应该是640乘以1024,得到655360,这才是640K代表的真实字节数。因此,C选项正确。
选项D:64010241024。这个选项不仅理解了K等于1024,还将結果再次乘以1024。这是错误的计算方法。640K只需要将640乘以1024即可,不需要再平方。64010241024实际上等于640M,远远超出了题目中的640K容量。因此,D选项错误。
综上所述,在这道题中,只有选项C正确理解和计算了640K代表的字节数。1K字节等于1024字节是计算机领域的基本常识,这与公制单位的进率不同,容易导致混淆和错误。640K的正确计算方法是640*1024,得到的结果是655360字节,这才是640K这个内存容量的真实含义。因此,C选项是正确答案。

3.【NOIP2000】在外部设备中,绘图仪属于( )
A.输入设备
B.输出设备
C.辅(外)存储器
D.主(内)存储器

正确答案:B
解析:

选项A:输入设备。输入设备是用来将人们的信息输入到计算机中进行处理的设备,如键盘、鼠标、扫描仪等。绘图仪的功能是将计算机处理的结果以图形的形式输出,而不是输入信息,因此绘图仪不属于输入设备,A选项错误。
选项B:输出设备。输出设备是计算机将处理结果展示给用户的设备,如显示器、打印机等。绘图仪能够按照计算机的控制,在纸上自动绘制出精确的图形,是一种典型的输出设备。绘图仪可以将计算机处理的图形结果通过绘图输出,因此绘图仪属于输出设备,B选项正确。
选项C:辅(外)存储器。辅存储器是计算机的外部存储器,用于永久保存大量的数据和程序,如硬盘、U盘、光盘等。绘图仪的功能是绘图输出,本身不具有存储功能,也不能永久保存数据,因此绘图仪不属于辅存储器,C选项错误。
选项D:主(内)存储器。主存储器是计算机的内部存储器,用于暂时存放CPU当前运行的程序和数据,如内存条。主存储器的特点是速度快、容量小、掉电易失,而绘图仪是外部设备,既不存储程序和数据,也不具备快速存取和掉电易失的特性,因此绘图仪不属于主存储器,D选项错误。
综上所述,在四个选项中,只有输出设备符合绘图仪的功能定位。绘图仪是一种将计算机处理结果以图形方式输出的外部设备,既不输入数据,也不存储数据,而是通过在纸上绘制矢量图形来展示计算机的处理结果,是典型的输出设备。输入设备、辅存储器和主存储器虽然都是计算机系统的组成部分,但各自的功能与绘图仪不符。因此,B选项是正确答案。

4.【NOIP2000普及组】RAM中的信息是( )
A.生产厂家预先写入的
B.计算机工作时随机写入的
C.防止计算机病毒侵入所使用的
D.专门用于计算机开机时自检用的

正确答案:B
解析:

选项A:生产厂家预先写入的。这种说法适用于ROM(只读存储器),而不适用于RAM(随机存取存储器)。ROM中的内容是在生产时写入的,出厂后不能修改,用于存储计算机的基本输入输出系统(BIOS)等固件。而RAM中的内容是在计算机运行时动态写入的,可以随时修改,因此RAM中的信息不是预先写入的,A选项错误。
选项B:计算机工作时随机写入的。这正是RAM的特点和用途。RAM可以在计算机工作时根据需要随时读写,用于存储当前正在运行的程序和数据。"随机"指的是可以对任意地址的内容进行访问,而不是顺序访问。这种灵活的读写特性使得RAM成为计算机的主存储器,因此RAM中的信息是计算机运行时动态写入的,B选项正确。
选项C:防止计算机病毒侵入所使用的。这种说法是错误的,RAM并没有防病毒的功能。计算机病毒是一种恶意程序,可以通过网络、U盘等途径传播,破坏计算机的正常运行。防病毒主要依靠安全软件来实现,而不是依靠RAM。事实上,病毒程序也会被加载到RAM中运行,RAM对病毒没有识别和阻止能力,C选项错误。
选项D:专门用于计算机开机时自检用的。这种说法混淆了RAM和ROM的功能。开机自检(POST)是计算机启动时执行的一系列诊断测试,用于检查硬件是否正常。开机自检程序存储在主板的ROM中,而不是RAM中。RAM是在开机自检完成后才开始工作的,用于加载操作系统和其他程序,因此RAM不是专门用于开机自检的,D选项错误。
综上所述,B选项正确指出了RAM的关键特性,即在计算机工作时可以随机读写。ROM用于存储固件,RAM用于存储变量,这是两种不同类型的存储器。RAM不具备防病毒功能,也不是专门用于开机自检的。因此,只有B选项符合题意,当选。

5.【NOIP2000】计算机主机是由CPU与()构成的。
A.控制器
B.运算器
C.输入、输出设备
D.内存储器

正确答案:D
解析:

选项A:控制器。控制器是中央处理器(CPU)的一部分,负责控制和协调计算机各部件的工作,但它本身不能构成完整的计算机主机。一个完整的计算机主机除了CPU,还必须包括内存储器等其他部件。因此,控制器不是与CPU构成计算机主机的部件,A选项错误。
选项B:运算器。运算器也是CPU的一部分,负责执行算术运算和逻辑运算,但它也不能单独构成计算机主机。运算器只是执行运算的部件,还需要有存储程序和数据的内存储器,以及控制整个计算机工作的控制器,才能形成一个完整的计算机主机。因此,运算器不是与CPU构成计算机主机的部件,B选项错误。
选项C:输入、输出设备。输入设备和输出设备是计算机的外部设备,负责计算机与用户之间的信息交互,如键盘、鼠标、显示器、打印机等。它们与主机相连,但并不构成主机的一部分。计算机主机指的是计算机系统的核心部分,一般包括CPU和内存储器,而不包括外部设备。因此,输入、输出设备不是与CPU构成计算机主机的部件,C选项错误。
选项D:内存储器。内存储器是计算机的主存储器,与CPU直接相连,用于存储当前正在运行的程序和数据。程序和数据必须加载到内存中才能被CPU处理,内存的容量和速度直接影响计算机的性能。CPU从内存中读取指令和数据,经过运算和处理后,再将结果写回内存。因此,内存储器是与CPU紧密配合、共同构成计算机主机的核心部件,D选项正确。
综上所述,计算机主机由CPU(运算器+控制器)和内存储器两大部分构成,它们共同完成程序的存储和执行、数据的加工和处理等核心任务。输入输出设备作为外围设备,与主机相连但不构成主机。控制器、运算器分别是CPU的两个组成部分,但都不能单独构成主机,必须有内存储器的配合。因此,本题的正确答案是D选项,即内存储器是与CPU构成计算机主机的另一个核心部件。

6.【NOIP2000提高组】计算机系统总线上传送的信号有()。
A.地址信号与控制信号
B.数据信号、控制信号与地址信号
C.控制信号与数据信号
D.数据信号与地址信号

正确答案:B
解析:

选项A:地址信号与控制信号。这个选项只包括了总线上的两种信号:地址信号和控制信号,而遗漏了数据信号。地址信号用于寻址内存或I/O设备,控制信号用于指示读写等操作,但没有数据信号,这些地址和操作就无法传送实际的数据内容。因此,地址信号和控制信号是不完整的总线信号,A选项错误。
选项B:数据信号、控制信号与地址信号。这个选项涵盖了总线上传输的三种信号:数据信号、控制信号和地址信号,完整且准确。数据信号用于在CPU、内存和I/O设备之间传送实际的数据内容,如程序指令、运算数据等;控制信号用于指示总线上的读写方向、时序等控制命令;地址信号用于选择内存或I/O设备的特定单元进行数据传输。这三种信号缺一不可,共同完成总线上的信息交互,B选项正确。
选项C:控制信号与数据信号。这个选项包括了总线上的控制信号和数据信号,但遗漏了地址信号。有了控制信号指示读写方向,有了数据信号传送数据内容,但如果没有地址信号选择传输的目标,数据就无法准确送达。正如寄信需要既有信件内容,又有收信地址,总线传输也需要既有数据内容,又有目标地址。因此,控制信号和数据信号是不完整的总线信号,C选项错误。
选项D:数据信号与地址信号。这个选项包括了总线上的数据信号和地址信号,但遗漏了控制信号。有了数据信号传送数据内容,有了地址信号选择传输目标,但如果没有控制信号指示读写动作,数据就无法在源和目标之间进行传送。正如运输货物需要装货、运输、卸货等一系列动作,总线传输也需要读、写等控制信号引导数据的流动。因此,数据信号和地址信号是不完整的总线信号,D选项错误。
综上所述,只有数据信号、控制信号和地址信号三者齐备,才能在总线上完成有效的信息交互。数据信号传送数据内容,地址信号选择传输目标,控制信号引导传输动作,三种信号相互配合,构成了总线的完整工作机制。本题的考点就是总线的组成和工作原理,要求识记三种信号的名称和作用。在四个选项中,只有B选项完整罗列了总线上传送的全部三种信号,因此B选项是正确答案。其他选项都遗漏了一种必不可少的信号,属于不完整的表述,排除法可直接判定为错误答案。

7.【NOIP2001】在计算机硬件系统中,Cache是()存储器。
A.只读
B.可编程只读
C.可擦除可编程只读
D.高速缓冲

正确答案:D
解析:

选项A:只读存储器(ROM)。ROM是一种非易失性存储器,其内容在生产时写入,之后只能读取而无法修改。ROM通常用于存储计算机的基本输入输出系统(BIOS)、固件程序等,而不用于高速缓存。因此,Cache不是只读存储器,A选项错误。
选项B:可编程只读存储器(PROM)。PROM也是一种非易失性存储器,与ROM不同的是,PROM允许用户自行写入数据,但写入后无法修改。PROM一般用于存储特定用途的程序或数据,而不用于高速缓存。因此,Cache不是可编程只读存储器,B选项错误。
选项C:可擦除可编程只读存储器(EPROM)。EPROM是PROM的改进型,允许用户在专用设备上擦除已写入的数据,并重新写入新的数据。EPROM常用于微控制器、嵌入式系统等场合,而不用于高速缓存。因此,Cache不是可擦除可编程只读存储器,C选项错误。
选项D:高速缓冲存储器(Cache)。Cache是位于CPU和主存储器之间的一种高速小容量存储器,用于缓存CPU频繁访问的程序和数据,以弥补CPU和主存之间的速度差距。当CPU需要读写数据时,首先在Cache中查找,如果找到(命中)则直接读写,如果未找到(失效)则访问主存,并将数据块调入Cache。这种工作机制可以大大提高CPU的工作效率。因此,Cache就是高速缓冲存储器,D选项正确。
综上所述,在计算机的多级存储系统中,Cache作为一种高速缓冲存储器,位于CPU和主存储器之间,通过缓存热点数据来加速存储访问。而ROM、PROM、EPROM都属于非易失性存储器,主要用于存储固化的程序和数据,而不用于高速缓存。本题的考点是识记Cache的定义和作用,掌握高速缓存在存储系统中的特殊地位。Cache技术是现代计算机的一项关键技术,在CPU、磁盘等多个层次广泛应用,因此正确理解Cache的概念和原理,对于学习计算机组成原理具有重要意义。本题的正确答案是D选项,即Cache是高速缓冲存储器。

8.【NOIP2002提高组】微型计算机中,( )的存取速度最快。
A.高速缓存
B.外存储器
C.寄存器
D.内存储器

正确答案:C
解析:

选项A:高速缓存(Cache)。高速缓存是位于CPU和主存之间的一种高速小容量存储器,用于缓存CPU频繁访问的数据和指令,以缩短CPU的等待时间。高速缓存的速度虽然比主存快很多,但仍然比CPU内部的寄存器慢。因为缓存毕竟位于CPU外部,需要通过总线与CPU通信,而寄存器直接位于CPU内部,与CPU的通信更加直接。因此,高速缓存不是微型计算机中速度最快的器件,A选项错误。
选项B:外存储器。外存储器是计算机系统的辅助存储器,用于永久保存大量的程序和数据,如硬盘、U盘、光盘等。外存储器的存取速度要比内存慢几个数量级,更远远慢于CPU内部的寄存器。外存储器主要用于弥补内存容量不足,而不是为了提高存取速度。因此,外存储器是微型计算机中速度最慢的器件之一,B选项错误。
选项C:寄存器。寄存器是CPU内部用于暂存数据和地址的高速存储单元,是CPU进行算术逻辑运算和控制操作的直接数据源。寄存器的数量有限,容量很小,但速度非常快,通常与CPU的主频同步。CPU对寄存器的读写都在其内部完成,不需要通过总线,因此速度远高于主存和缓存等外部器件。因此,寄存器是微型计算机中速度最快的器件,C选项正确。
选项D:内存储器(主存)。内存储器是计算机的主存,用于存储当前CPU正在运行的程序和数据。内存的存取速度虽然比外存快很多,但仍然比CPU内部的寄存器慢。因为CPU读写内存数据需要通过地址总线发送地址,通过数据总线传送数据,通过控制总线发送控制信号,这些都需要一定的时间开销。相比之下,CPU对寄存器的读写则是在其内部的几个时钟周期内完成,不受总线延迟的影响。因此,内存不是微型计算机中速度最快的器件,D选项错误。
综上所述,在微型计算机的多级存储系统中,寄存器位于最内层,与CPU最为接近,因此具有最快的存取速度。高速缓存虽然比内存更接近CPU,但仍需通过总线与CPU通信,因此慢于寄存器。内存作为主存,比外存的速度要快得多,但由于总线开销,仍慢于寄存器。而外存虽然容量最大,但速度也最慢,远不能与寄存器相比。正是由于寄存器、高速缓存、内存、外存在容量和速度上的差异,构成了计算机存储系统的多级缓存结构。本题的正确答案是C选项。

9.【NOIP2003】下列计算机设备中,既是输入设备又是输出设备的是()。
A.键盘
B.触摸屏
C.扫描仪
D.投影仪
E.数字化仪

正确答案:B
解析:

选项A:键盘。键盘是最常用的输入设备之一,用于将用户的文字、数字、符号等信息输入到计算机中。但键盘只能单向地将信息从外界传入计算机,而无法将计算机的信息展示给用户,因此键盘不具有输出功能,不是既输入又输出的设备,A选项错误。
选项B:触摸屏。触摸屏是一种将输入和输出功能集于一体的人机交互设备。一方面,用户可以通过手指或触控笔在屏幕上点击、滑动等操作来输入信息;另一方面,屏幕可以显示图形、文字、视频等信息,向用户输出反馈。触摸屏广泛应用于平板电脑、智能手机、自助终端等领域,大大简化了人机交互。因此,触摸屏既是输入设备又是输出设备,B选项正确。
选项C:扫描仪。扫描仪是一种光学输入设备,可以将纸质文档、图像、物体等信息转换为数字图像,输入到计算机中。但扫描仪本身不具有显示功能,无法将计算机的信息输出展示,因此扫描仪只是输入设备,不是输出设备,C选项错误。
选项D:投影仪。投影仪是一种常用的输出设备,可以将计算机、视频源等设备的屏幕信号放大投射到幕布或墙面上,适用于教学、演示、会议等场合。但投影仪本身不具备输入功能,无法将人的操作信息传入投影信号源,因此投影仪只是输出设备,不是输入设备,D选项错误。
选项E:数字化仪。数字化仪是一种专业的输入设备,通过在物理介质(如纸张)上移动感应器,将图形、文字等连续介质上的信息转换为数字信号输入计算机。数字化仪常用于工程制图、地理信息采集等领域。但数字化仪本身不具有信息输出和展示的功能,因此只是输入设备,不是输出设备,E选项错误。
综上所述,在给出的五个选项中,只有触摸屏兼具信息输入和视觉输出的功能,符合既是输入设备又是输出设备的定义。触摸屏通过将触控感应技术与显示技术相结合,实现了人机交互的直观、便捷,代表了人机界面的发展方向。而其他选项要么只有输入功能,要么只有输出功能,都不是复合型的输入输出设备。本题的考点是识记常见的计算机外围设备,并根据其功能特点进行分类。要区分输入设备和输出设备的定义,前者将信息从外界传入计算机,后者将信息从计算机传出到外界。对于兼具两种功能的设备,需要仔细辨析其工作原理。本题的正确答案是B选项。

10.【NOIP2003提高组】下列哪个不是个人计算机的硬件组成部分()
A.主板
B.虚拟内存
C.电源
D.总线

正确答案:B
解析:

选项A:主板。主板是计算机最核心的部件之一,是各种芯片、接口、插槽等的载体,起到连接各部件、分配电源、传输数据的作用。主板直接决定了计算机的性能、扩展性、稳定性等关键指标,不同型号、规格的主板针对不同的应用需求。因此主板是个人计算机不可或缺的硬件组成,A选项错误。
选项B:虚拟内存。虚拟内存是操作系统的一种内存管理技术,通过将外存(如硬盘)映射为虚拟的内存空间,扩展了程序可用内存的大小。当物理内存不足时,操作系统会将暂时不用的内存页面交换到外存,从而让多个程序同时运行。虚拟内存的部分内容实际存储在外存中,因此访问速度较慢,但这是用空间换时间的折中。虚拟内存的实现依赖于操作系统软件和MMU(内存管理单元)硬件,但其本身是一种管理策略,而非硬件设备。因此虚拟内存不是个人计算机的硬件组成,B选项正确。
选项C:电源。电源是为计算机各部件提供电能的设备,将市电交流电转换为各种直流电,供给主板、CPU、硬盘等使用。电源的性能直接影响计算机的运行稳定性和使用寿命,因此电源也是计算机硬件的重要组成部分。一般来说,电源功率要与计算机的用电量相匹配,电源转换效率要尽量高,同时具有一定的防雷、过载等保护功能。因此电源是个人计算机必不可少的硬件组成,C选项错误。
选项D:总线。总线是连接计算机各部件的信息传输通道,包括数据总线、地址总线、控制总线等。总线的性能如宽度、频率等决定了计算机内部的数据交换速度,直接影响整机性能。按照传输介质和连接方式,总线可以分为并行总线和串行总线;按照传输协议,总线可以分为PCI、AGP、USB等多种标准。各种总线通过主板上的插槽、接口等硬件实现,是个人计算机的重要硬件组成。因此总线属于个人计算机的硬件组成,D选项错误。
综上所述,在四个选项中,只有虚拟内存是一种内存管理技术,而不是计算机硬件组成部分。虚拟内存的思想是利用程序的局部性原理,将不常用的内存空间临时交换到外存,从而在有限的物理内存条件下支持更多程序同时运行。虚拟内存的实现依赖于硬件的内存管理单元和操作系统的调度策略,但其本身是一种资源管理方式,不能划入硬件的范畴。而主板、电源、总线都是个人计算机不可或缺的硬件组成部分,分别承担不同的功能,共同支撑计算机的运行。本题的正确答案是B选项。

11.【NOIP2004】下面哪个部件对于个人桌面电脑的正常运行不是必需的( )
A.CPU
B.图形卡(显卡)
C.光驱
D.主板
E.内存

正确答案:C
解析:

选项A:CPU。CPU(中央处理器)是计算机的核心组件,负责执行各种程序指令,进行算术逻辑运算、数据处理和流程控制。没有CPU,计算机就无法工作,因此CPU是个人桌面电脑正常运行的必需部件,A选项错误。
选项B:图形卡(显卡)。图形卡是计算机中负责图形图像处理的专用处理器,可以大大减轻CPU的负担,加速图形渲染。虽然早期的计算机可以没有独立的图形卡,而使用CPU集成的显示控制器,但对于现代桌面电脑来说,图形卡已经是不可或缺的组件,尤其是从事多媒体、游戏、设计等工作的电脑,更需要性能强大的独立显卡。因此,图形卡是现代个人桌面电脑正常运行的必需部件,B选项错误。
选项C:光驱。光驱是读写光盘(如CD、DVD等)的设备,可以作为外部存储设备使用。但随着网络的普及、U盘等设备的兴起,光盘的使用率大大降低,很多现代电脑已经不再标配光驱。事实上,没有光驱并不影响电脑的正常运行,系统和程序可以通过网络下载或U盘等方式安装,数据也可以用其他存储设备保存。因此,光驱不是个人桌面电脑正常运行的必需部件,C选项正确。
选项D:主板。主板是计算机最核心的部件之一,是各种芯片、接口、插槽等的载体,起到连接各部件、分配电源、传输数据的作用。没有主板,CPU、内存、硬盘等部件就无法协同工作,整个电脑系统也就无从谈起。因此,主板是个人桌面电脑正常运行的必需部件,D选项错误。
选项E:内存。内存是计算机中用于暂存程序、数据的部件,它的容量和速度直接影响电脑的运行效率。没有内存,程序就无法加载运行,电脑也就失去了工作能力。因此,内存也是个人桌面电脑正常运行的必需部件,E选项错误。
综上所述,在五个选项中,只有光驱不是现代个人桌面电脑必需的组成部件。CPU、主板、内存是计算机的核心三件套,缺一不可;图形卡虽然并非所有电脑都需要,但对于现代多媒体电脑来说也是标准配置;而光驱则由于光盘使用率下降,逐渐成为可选配件。本题的考点是识记个人电脑的基本硬件组成,以及它们在系统中的作用。要注意随着计算机技术的发展,某些曾经必需的设备可能会逐渐边缘化,而另一些新兴设备可能会成为主流。硬件组成会随应用场景和时代变迁而变化,但核心部件的地位是相对稳固的。本题的正确答案是C选项。

12.【NOIP2004普及组】下列哪个不是计算机的存储设备( )
A.文件管理器
B.内存
C.高速缓存
D.硬盘
E.U盘

正确答案:A
解析:

选项A:文件管理器。文件管理器是操作系统的一个重要组成部分,用于管理计算机中的文件和文件夹,提供新建、删除、复制、移动等文件操作功能,以及文件搜索、属性查看等管理功能。文件管理器本质上是一个应用软件,运行在操作系统之上,方便用户使用存储设备,但其本身并不是一个存储设备。因此,文件管理器不是计算机的存储设备,A选项正确。
选项B:内存。内存是计算机中用于暂存程序、数据的存储部件,由众多内存芯片组成。内存的特点是速度快、容量小、掉电易失,常用的内存有DRAM、SRAM等。内存与CPU直接交换数据和指令,是程序运行的基础,因此内存毫无疑问是计算机最关键的存储设备之一,B选项错误。
选项C:高速缓存。高速缓存是位于CPU和内存之间的一种高速小容量存储器,用于缓存CPU频繁使用的数据和指令,以提高访问速度。高速缓存的容量一般在几十KB到几MB之间,速度可以达到CPU的工作频率。高速缓存对于改善计算机性能有着重要意义,因此高速缓存也是计算机不可或缺的存储设备,C选项错误。
选项D:硬盘。硬盘是计算机最主要的外存储设备,用于永久保存大量的程序和数据。硬盘由盘片、磁头、驱动电机等机械部件组成,通过磁记录技术进行数据存储。硬盘的容量大、速度相对内存慢、但掉电不丢失,是文件存储的主要载体。硬盘也是构成冯·诺依曼架构的五大部件之一。因此,硬盘毫无疑问是计算机的核心存储设备,D选项错误。
选项E:U盘。U盘是一种便携式外存储设备,通过USB接口与电脑连接,广泛用于数据的转移和备份。U盘采用闪存芯片进行数据存储,具有体积小、容量大、速度快、耐用等特点。U盘在当前已经成为仅次于硬盘的第二大外存储设备。因此,U盘也是计算机常用的存储设备,E选项错误。
综上所述,在五个选项中,只有文件管理器不是存储设备,而是一个管理存储设备的软件。内存、高速缓存是内存储器的两个层次,分别解决程序运行和程序速度的问题;硬盘、U盘是外存储器的两种形式,分别解决大容量永久存储和可移动存储的需求。本题的考点是识记常见存储设备,要求从硬件的视角理解存储技术,而不是从软件的角度理解。对于存储设备的分类和作用,要形成系统性的认识。本题的正确答案是A选项。

13.【NOIP2004】用静电吸附墨粉后转移到纸张上,是哪种输出设备的工作方式( )
A.针式打印机
B.喷墨打印机
C.激光打印机
D.笔式绘图仪
E.喷墨绘图仪

正确答案:C
解析:

选项A:针式打印机。针式打印机是一种撞击式打印机,通过打印头上的针头撞击色带,将色带上的油墨转印到纸面上形成图像。针式打印机适用于多层复写纸的打印,如银行单据等,但其打印原理与静电吸附无关,因此A选项错误。
选项B:喷墨打印机。喷墨打印机是一种非撞击式打印机,通过喷嘴将液态油墨直接喷射到纸面上形成图像。喷墨打印机墨水采用水性染料或颜料,利用压电或热泡原理产生微小墨滴,但其打印过程不涉及静电吸附,因此B选项错误。
选项C:激光打印机。激光打印机是一种静电照相式打印机,其打印过程分为感光、显影、转印、定影四个步骤。首先,激光器在感光鼓上形成静电潜像;然后,显影剂中携带负电荷的墨粉被静电吸引到感光鼓上;再然后,感光鼓上的墨粉在高压作用下转移到纸面;最后,加热定影,使墨粉永久附着在纸上。这一过程的核心正是利用静电吸附墨粉,然后转印到纸张,与题干描述完全吻合,因此C选项正确。
选项D:笔式绘图仪。笔式绘图仪是一种矢量式绘图设备,通过控制画笔在纸面上的移动来绘制图形。笔式绘图仪多用于绘制大幅面的工程图,其绘图原理是机械式的,与静电吸附无关,因此D选项错误。
选项E:喷墨绘图仪。喷墨绘图仪本质上是一种大幅面的喷墨打印机,采用与普通喷墨打印机类似的打印原理,只是幅面更大、喷头更多、染料更鲜艳。但喷墨绘图仪的打印过程仍然是将液态油墨喷射到介质上,与静电吸附无关,因此E选项错误。
综上所述,在列举的五种输出设备中,只有激光打印机的工作原理是用静电吸附墨粉后转移到纸张上。激光打印机利用了光电导体感光、静电吸引的物理特性,将图像信息转化为静电潜像,然后通过墨粉显影,再转印到纸面。这种打印方式的优点是分辨率高、速度快、噪音低,已经成为办公用打印机的主流。针式打印机、喷墨打印机、笔式绘图仪都不使用静电成像原理,因此可以直接排除。本题的考点是识记常见输出设备的工作原理,尤其是激光打印机独特的静电打印方式。正确答案是C选项。

14.【NOIP2005】一位艺术史学家有20000幅1024*768的真彩色图像,如果将这些图像以位图形式保存在CD光盘上(一张CD光盘的容量按600M计算),大约需要( )张CD光盘。
A.1
B.10
C.100
D.1000
E.10000

正确答案:C
解析:
这是一道考查数据容量计算的应用题。题目给出了图像的数量、分辨率、色深,以及CD光盘的容量,要求计算保存这些图像需要的光盘数量。我们可以分以下几步进行计算:

计算单张图像的数据量。

图像分辨率为1024768,即水平1024个像素,垂直768个像素,共1024768个像素点。
真彩色即32位色,每个像素点用32位(4字节)表示颜色信息。
因此,单张图像的数据量为:1024 * 768 * 32 = 25165824位 = 3145728字节 ≈ 3MB

计算所有图像的总数据量。

图像总数为20000幅。
所有图像的数据量为:3MB * 20000 = 60000MB = 60GB

计算需要的CD光盘数。

一张CD光盘的容量为600MB。
需要的光盘数为:60000MB / 600MB = 100张

因此,保存这20000幅真彩色图像,大约需要100张CD光盘,C选项正确。

对于其他选项:

A选项的1张光盘,容量远远不足以存储60GB的图像数据,低估了需求。
B选项的10张光盘,容量为6000MB,仍然不足以存储全部图像,低估了需求。
D、E选项的1000张和10000张光盘,容量分别为600GB和6TB,远远超出了实际需要,高估了需求。

本题的主要考点是二进制数据量单位的换算,以及数据总量的计算。需要熟悉位、字节、KB、MB、GB等单位之间的进率关系,并能根据图像的分辨率和色深计算其所占内存。通过单位换算和乘除法运算,即可得出最终结果。这种题型在信息技术的容量评估、存储规划等方面有一定的实际意义。

15.【NOIP2005】下列设备不具有计算功能的是( )。
A.笔记本电脑
B.掌上电脑
C.智能手机
D.电子计算器
E.液晶显示器

正确答案:E
解析:

选项A:笔记本电脑。笔记本电脑是一种便携式的个人电脑,集成了CPU、内存、硬盘、显示器等部件,可以独立运行各种操作系统和应用软件,具有完善的计算和数据处理功能,因此A选项错误。
选项B:掌上电脑。掌上电脑也称为PDA(Personal Digital Assistant),是一种小型化的移动计算设备。掌上电脑通常配备了嵌入式的微处理器、存储器、显示屏和输入设备,可以运行专用的操作系统和应用程序,具有一定的计算和数据处理能力,因此B选项错误。
选项C:智能手机。智能手机是一种集合了传统通讯功能和电脑功能的移动终端设备。智能手机采用了性能强大的移动处理器、大容量存储器、高分辨率触摸屏,可以运行通用的操作系统(如Android、iOS)和各种应用软件,具有强大的计算、多媒体、上网等功能,是当前个人移动计算的主流平台。因此C选项错误。
选项D:电子计算器。电子计算器是一种专用的计算设备,其核心部件是算术逻辑单元(ALU)芯片,可以完成加减乘除等基本运算。电子计算器虽然没有通用电脑的存储和控制功能,但其专用计算电路的计算能力甚至可以超过早期电脑,是一种典型的计算设备。因此D选项错误。
选项E:液晶显示器。液晶显示器(LCD)是一种常见的显示设备,由液晶面板、背光模组、驱动电路等部分组成。液晶显示器本身不具备计算功能,其作用是接收显卡传来的视频信号,并将其转换为可视的图像。液晶显示器的显示内容完全依赖于外部输入,本身不能进行数据运算和处理。因此E选项正确。
综上所述,在五个选项中,只有液晶显示器是一种纯粹的显示设备,不具备独立的计算功能。笔记本电脑、掌上电脑、智能手机都是典型的计算设备,集成了完整的计算机系统,可以运行通用的操作系统和应用程序;电子计算器虽然是一种专用设备,但其内部的算术逻辑电路可以执行复杂的数值计算,也属于计算设备的范畴。本题的考点是对不同电子设备的功能有一个基本的判断,要区分计算设备和非计算设备。对于非计算设备,如显示器、打印机、扫描仪等,都需要借助外部的计算机系统来工作,其本身并不具备数据处理和运算的能力。正确答案是E选项。

16.【NOIP2005普及组】以下哪个不是计算机的输出设备( )。
A.音箱
B.显示器
C.打印机
D.扫描仪
E.绘图仪

正确答案:D
解析:

选项A:音箱。音箱是一种声音输出设备,可以将计算机的数字音频信号转换为声波,再通过喇叭发声,是多媒体计算机的标准配置。音箱接收来自声卡的音频信号输入,再输出到用户,因此音箱属于输出设备,A选项错误。
选项B:显示器。显示器是最常用的视觉输出设备,可以将计算机的视频信号转换为可见光,再呈现给用户。显示器接收来自显卡的视频信号,再输出到屏幕,因此显示器也属于输出设备,B选项错误。
选项C:打印机。打印机可以将计算机处理的文字、图形、图像等信息打印在纸张等介质上,是最常用的硬拷贝输出设备。打印机接收来自计算机的打印数据,再经过打印引擎处理,输出到纸面,因此打印机也是一种输出设备,C选项错误。
选项D:扫描仪。扫描仪是一种典型的输入设备,可以将纸质的文字、图形、图像等信息扫描成数字图像,再传输给计算机处理。扫描仪通过光电转换将纸面信息转换为电信号,再通过接口输入到计算机,其工作方向与输出设备正好相反,是信息进入计算机的入口,因此扫描仪不是输出设备,D选项正确。
选项E:绘图仪。绘图仪是一种专业的大幅面打印设备,可以在卷纸或胶片上高精度地打印矢量图形或位图图像,广泛用于工程制图、广告喷绘等领域。绘图仪接收计算机传来的绘图数据,再通过高精度的机械系统和打印系统输出到介质上,因此绘图仪从功能上看也属于输出设备,E选项错误。
综上所述,在给出的五个选项中,只有扫描仪是一种输入设备,其功能是将外部信息转换为数字信号输入计算机,而不是将计算机信息输出显示。音箱、显示器、打印机、绘图仪尽管在实现方式上有所不同,但从根本功能看都是将计算机系统处理的声音、视频、图像等信息以某种可感知的形式展现给用户,都属于输出设备的范畴。本题的考点是掌握输入/输出设备的定义和分类,要从设备的数据流向和功能角度来判断,而不是被名称或外形所迷惑。对于I/O设备,判断的关键是信息是流入还是流出计算机系统。扫描仪是信息进入系统的通道,而其他选项都是信息展现给用户的出口。正确答案是D选项。

17.【NOIP2006普及组】以下断电之后仍能保存数据的有( )。
A.寄存器
B.ROM
C.RAM
D.高速缓存

正确答案:B
解析:

选项A:寄存器。寄存器是CPU内部用于暂存数据和地址的高速存储单元,其数据来源于内存或运算结果。寄存器的存储单元通常由触发器构成,需要持续的电源供给来保持数据。一旦断电,寄存器中的数据就会丢失。因此寄存器是易失性存储器,不能在断电后保存数据,A选项错误。
选项B:ROM。ROM(Read-Only Memory)是一种非易失性存储器,其内容在生产时写入,断电后仍能保存。ROM用于存储计算机的固件程序,如BIOS、字库等,这些内容在计算机运行过程中通常不会改变。ROM的数据保存在其内部的半导体管矩阵中,不需要外加电源维持,因此断电后数据不会丢失。所以ROM是断电后能保存数据的存储器,B选项正确。
选项C:RAM。RAM(Random Access Memory)是一种易失性存储器,作为计算机的主存,用于暂存CPU当前运行的程序和数据。RAM的数据保存在电容中,需要持续刷新和供电来维持。一旦断电,电容中的电荷就会泄漏,存储的数据也就丢失了。因此RAM不能在断电后保存数据,C选项错误。
选项D:高速缓存。高速缓存(Cache)是位于CPU和内存之间的一种高速小容量存储器,用于缓存CPU频繁访问的程序和数据,以提高存储系统性能。高速缓存通常使用 SRAM(静态随机存储器)实现,其数据保存在双稳态触发器中,同样需要持续的电源供给。因此高速缓存也是易失性存储器,断电后数据会丢失,D选项错误。
综上所述,在四个选项中,只有ROM是一种非易失性存储器,可以在断电后继续保存固化的程序数据。ROM利用了半导体二极管的单向导电特性,通过烧断熔丝或闭合栅极的方式固化数据,形成了不依赖电源的永久性存储。而其他三个选项都是易失性存储器,其数据保存依赖于电容或触发器,一旦失去电源供给,数据就会丢失。本题的考点是掌握常见存储器的分类和特点。易失性存储器的优点是速度快、读写灵活,缺点是断电易失;非易失性存储器的优点是断电保存、安全可靠,缺点是速度相对较慢。两类存储器在计算机存储系统中各有分工,协同工作。正确答案是B选项。

18.【NOIP2006提高组】BIOS(基本输入输出系统)是一组固化在计算机( )上的一个ROM芯片上的程序。
A.控制器
B.CPU
C.主板
D.内存条
E.硬盘

正确答案:C
解析:

选项A:控制器。控制器是一种用于控制和协调计算机各部件工作的硬件单元,如显示控制器、硬盘控制器等。控制器接受CPU的命令,负责具体硬件的运行调度和数据传输。控制器通常以芯片或卡的形式存在,上面可能有ROM、RAM等存储器,但并非BIOS的固有载体。因此,BIOS不是固化在控制器上的,A选项错误。
选项B:CPU。CPU(Central Processing Unit)是计算机的运算和控制核心,负责执行各种指令,处理计算机软硬件的运行。CPU内部确实有一些ROM,用于存储微码、加密密钥等,但这些ROM都是CPU内置的,用户无法访问,也与BIOS无关。真正的BIOS是独立于CPU的,用于启动CPU和加载操作系统。因此,BIOS不是固化在CPU内部的,B选项错误。
选项C:主板。主板是计算机最基础、最核心的部件,是各种芯片、接口、插槽的搭载平台。主板上的BIOS芯片是一种ROM,用于存储开机自检、硬件初始化、系统引导等固件程序。BIOS在计算机加电后自动运行,是启动计算机的关键。BIOS芯片通过专门的接口与主板相连,可以在一定条件下重写更新,但物理位置始终在主板上。因此,BIOS固化在主板上的ROM芯片上,C选项正确。
选项D:内存条。内存条是主存的物理载体,由若干内存芯片、电路基板等构成。常见的内存条多为DRAM或SDRAM,用于动态存储系统的数据和程序。内存条属于易失性存储,断电后内容会丢失,因此内存条不适合存储BIOS这样的固化程序。BIOS需要存储在非易失性存储器中,与内存条无关,D选项错误。
选项E:硬盘。硬盘是计算机的大容量外存,用于持久保存用户的程序和数据文件。硬盘通过磁记录、磁浮动读写头等机械装置实现存储功能,容量大、速度慢、价格低。硬盘也属于非易失性存储,断电后数据可以保存。但是,硬盘并不适合存储BIOS,因为BIOS需要在开机时最先运行,此时硬盘尚未启动,无法读取硬盘中的内容。BIOS必须存储在随主板通电就能立即访问的ROM中,与硬盘无关,E选项错误。
综上所述,BIOS芯片是固化在主板上的一种ROM芯片,与主板电路板相连但又相对独立。BIOS负责上电自检、硬件初始化、引导操作系统等任务,是计算机启动的根本。BIOS与CPU、内存、硬盘等部件都有交互,但其自身的存储器是主板上的ROM。控制器、内存条虽然也在主板上,但不是BIOS的载体;CPU、硬盘本身虽然也有某种形式的ROM,但与BIOS芯片的功能和位置都不相符。本题的考点是理解BIOS的概念、作用和物理载体,这是计算机组成原理的一个重要知识点。正确答案是C选项。

19.【NOIP2007普及组】一个完整的计算机系统应包括( )。
A.系统硬件和系统软件
B.硬件系统和软件系统
C.主机和外部设备
D.主机、键盘、显示器和辅助存储器

正确答案:B
解析:

选项A:系统硬件和系统软件。系统硬件是指计算机系统中起基础支撑作用的硬件设施,如主机、外设等;系统软件是指支持、管理、调度硬件工作的基础软件,如操作系统、驱动程序等。系统硬件和系统软件虽然是计算机系统的重要组成部分,但并不能完整涵盖整个计算机系统,还应包括应用软件。因此系统硬件和系统软件只是完整计算机系统的一个子集,A选项错误。
选项B:硬件系统和软件系统。硬件系统是指计算机中全部有形的物理设备及其互联组成的系统,包括中央处理器、存储器、输入输出设备等;软件系统是指计算机中全部无形的程序及其文档组成的系统,包括系统软件和应用软件。硬件系统是软件系统赖以运行的物质基础,软件系统则是硬件系统发挥功能的灵魂。两大系统缺一不可,共同组成了完整的计算机系统。因此硬件系统和软件系统是对计算机系统最全面、最准确的描述,B选项正确。
选项C:主机和外部设备。主机通常指计算机系统的核心部分,包括中央处理器、主存储器、主板等,是计算机的运算和控制中心;外部设备是指除主机以外的各种外围设备,如键盘、鼠标、显示器、打印机等,用于人机交互和信息输入输出。主机和外部设备虽然是组成计算机硬件系统的两大部分,但仅描述了计算机的硬件,忽略了同等重要的软件系统。没有软件的支持,主机和外设都无法正常发挥作用。因此主机和外部设备不能完整代表一个计算机系统,C选项错误。
选项D:主机、键盘、显示器和辅助存储器。这个选项列举了几个典型的计算机硬件设备,其中主机是核心,键盘、显示器是最基本的输入输出设备,辅助存储器(如硬盘)是重要的外部存储设备,它们都是计算机硬件系统的组成部分。但是,这些设备的罗列仍然局限于硬件层面,缺少了软件系统的视角,没有操作系统、数据库等软件的支撑,这些硬件就成了一盘散沙,谈不上是一个完整的计算机系统。因此主机、键盘、显示器和辅助存储器只是完整计算机系统的硬件组成,并不全面,D选项错误。
综上所述,对计算机系统最全面、最科学的表述应该是硬件系统和软件系统的有机结合。计算机硬件是各种软件实现其功能的物质基础,软件系统则是硬件发挥其应有作用的关键。两大系统互补互存,缺一不可。其他选项或过于笼统,如系统硬件和系统软件;或只局限于硬件,如主机和外设,主机和几个外设,都不能完整准确地定义一个计算机系统。本题的考点是理解计算机系统的组成,明确其两大子系统即硬件和软件。这是学习计算机科学的基础,是形成计算机系统观念的起点。正确答案是B选项。

20.【NOIP2007普及组】以下断电之后仍能保存数据的有( )。
A.硬盘
B.高速缓存
C.显存
D.RAM

正确答案:A
解析:

选项A:硬盘。硬盘是计算机主要的辅助存储器,用于永久保存大量的用户程序和数据文件。硬盘通过磁记录的方式存储信息,当磁头切换磁场方向时,磁盘上的磁性涂层就形成了稳定的磁化区域,代表了二进制的0和1,从而记录下数据。这种磁记录的特点是非易失性,即使断电,磁盘上的磁化图案仍然保持不变,存储的数据也就安全地保存下来。因此,硬盘是典型的断电后仍能保存数据的存储设备,A选项正确。
选项B:高速缓存。高速缓存是位于CPU和主存之间的一种高速小容量存储器,用于缓存CPU频繁访问的程序和数据,以提高存储系统性能。高速缓存通常使用静态RAM(SRAM)芯片实现,其特点是存取速度快,但需要不断刷新来保持数据。SRAM中的数据是以触发器的状态形式存在的,一旦断电,触发器状态就会丢失,数据也就无法保存。因此,高速缓存是易失性存储器,不能在断电后保存数据,B选项错误。
选项C:显存。显存是显卡上用于存储当前屏幕图像的一块专用存储器,其容量和速度直接影响图形显示的性能。早期的显存使用DRAM芯片,现在多采用更先进的GDDR芯片。但无论哪种显存,其数据都是以电荷形式存储在电容中的。一旦断电,电容中的电荷就会泄漏,存储的屏幕图像数据也就丢失了。因此,显存无法在断电后保存数据,C选项错误。
选项D:RAM。RAM是随机存取存储器的缩写,也就是通常所说的内存。RAM作为计算机的主存,用于存储CPU当前运行的程序、数据和中间结果。RAM分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)两类,其中DRAM成本更低、容量更大,是主流。但DRAM同样是易失性存储器,其数据是以电容的充放电状态表示的,需要持续刷新。一旦断电,电容电荷耗尽,存储的所有数据都会丢失。因此,RAM也不能在断电后保存数据,D选项错误。
综上所述,在四个选项中,只有硬盘是非易失性存储器,可以在断电后继续保存数据。这归功于硬盘的磁记录工作原理,数据是以磁化图案的形式存储的,不依赖电源维持。而高速缓存、显存、RAM都是易失性存储器,它们或使用触发器、或使用电容来存储数据,一旦失去电源供给,数据就无法保存。本题的考点是识别断电后数据是否丢失,这取决于存储器的物理实现方式。以磁性或相变化方式存储的数据,在断电后仍能长期保存;而以电荷方式存储的数据,在断电后就会丢失。分清存储介质的特性,是理解存储系统层次结构的基础。正确答案是A选项。

这篇关于第一章 - 第2节- 计算机系统的基础结构 - 课件的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！