计算机硬件基础试题及答案,计算机硬件基础作业
文章1、计算机系统硬件的基本组成2、中央处理器1、CPU的功能2、CPU的组成3、多核CPU 1、计算机系统硬件的基本组成计算机系统由硬件和软件组成，它们共同工作运行程序；
计算机的基本硬件系统由五部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
运算单元、控制器等部件集成在一起，统称为中央处理器(CPU)；
CPU是硬件系统的核心，用于数据处理，并能完成各种算术、逻辑运算和控制功能；
内存是计算机系统中的存储设备，分为内存和外存；
内存速度快，容量小，一般用于临时存储程序、数据和中间结果；
外存速度慢，容量大，可以长时间存储程序和数据；
输入输出设备统称为外部设备(简称外设)；
输入设备用于输入原始数据和各种命令；
输出装置，用于输出计算机运算的结果；
二、中央处理器中央处理器(CPU)是计算机系统的核心部件，负责获取程序指令，解码并执行；
1.CPU功能程序控制：CPU通过执行指令来控制程序的执行顺序，这是CPU的重要功能；
操作：一条指令功能的实现需要几个操作信号的配合。CPU产生每条指令的操作信号，并发送给相应的部件，控制相应的部件按照指令的功能进行操作；
时间控制：CPU控制各种操作的时间，即指令执行过程中操作信号的发生时间、持续时间和时序需要严格控制；
数据处理：CPU通过算术和逻辑运算处理数据，数据处理的结果为人所用，所以处理数据也是CPU最根本的任务；
此外，CPU还需要对系统内外的中断(异常)做出响应，并进行相应的处理；
2.CPU的组成CPU主要由运算器、控制器、寄存器和内部总线组成。
1)算术单元
算术单元由算术逻辑单元、累加寄存器、数据缓冲寄存器和状态条件寄存器等组成。它是一个数据处理单元，用来完成计算机的各种算术和逻辑运算。
与控制器相比，运算器接受控制器的命令而动作，即运算器进行的所有运算都是由控制器发出的控制信号来指挥的，所以它是执行部分。
算术单元有两个主要功能：
执行所有算术运算，如加、减、乘、除等基本运算和附加运算；
执行所有逻辑运算并执行逻辑测试，如and、OR、NOT、零值测试或两个值的比较；
(1)算术逻辑单元(ALU)
它是ALU的重要组成部分，负责处理数据，实现对数据的算术和逻辑运算。
(2)累加器寄存器(AC)
交流电通常简称为蓄电池。它是一个通用寄存器，作用是在运算器的算术逻辑单元进行算术或逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。例如，在执行减法运算之前，将被减数取出并临时存储在AC中，然后从内存中取出被减数，然后从AC的内容中减去被减数，并将所得结果发送回AC。运算结果放在累加器中，运算器中至少要有一个累加寄存器；
(3)数据缓冲寄存器(DR)
当读/写内部存储器时，DR用于临时存储由内部存储器读/写的指令或数据字，以便隔离在不同时间段读/写的数据。
灾难恢复的主要功能有：
作为CPU、内存和外部设备之间数据传输的中转站；
作为CPU、内存和外围设备在运行速度上的缓冲；
在单累加器结构的运算器中，数据缓冲寄存器也可用作操作数寄存器。
(4)状态条件寄存器(PSW)
PSW存储算术指令和逻辑指令的运算或测试结果所建立的各种条件码的内容，主要分为状态标志和控制标志，如：
运算结果进位标志(c)；
运算结果溢出标志(v)；
其运算结果为0的标志(z );
操作的结果是负标志(n)；
中断标志(I)；
方向标志(d)；
单步标记
这些标志通常由1位触发器保存，它保存当前指令执行后的状态。通常，算术运算产生一个运算结果，而逻辑运算产生一个决策；
2)控制器
运算器只能完成运算，而控制器是用来控制整个CPU的，决定了计算机运行过程的自动化。它既保证了程序的正确执行，又能处理异常事件。
控制器通常包括指令控制逻辑、定时控制逻辑、总线控制逻辑和中断控制逻辑。
指令控制逻辑
要完成指令控制逻辑：取指令、指令分析、指令执行，其过程分为取指令、指令解码、指令操作码执行和下一个指令地址的形成步骤。
(1)指令寄存器
当CPU执行一条指令时，它首先被从内部存储器取到缓冲寄存器，然后被发送到IR进行临时存储。指令解码器根据IR的内容生成各种微操作指令，并控制其他部件工作，完成所需功能。
(2)程序计数器(PC)
PC机有登记信息和计数两种功能，也称指令计数器。程序的执行分为两种情况，一种是顺序执行，另一种是转移执行。
在程序开始执行之前，程序的起始地址被传送到PC，这个地址是在程序加载到内存的时候确定的，所以PC的内容就是程序的第一条指令的地址。当一条指令被执行时，CPU自动修改PC机的内容，使其始终保持下一条要执行的指令的地址。由于大多数指令是按顺序执行的，修改过程通常只是简单地在PC上加1。当遇到分支指令时，根据当前指令的地址加上向前或向后移位，或者根据分支指令给出的直接分支的地址，获得后续指令的地址。
(3)地址寄存器
AR保存当前CPU访问的内存单元的地址。由于内存和CPU运行速度的差异，需要AR保存地址信息，直到内存的读/写操作完成。
(4)指令解码器(ID)
指令包含两部分：操作码和地址码。为了执行任何给定的指令，必须分析操作码以识别完成的操作。指令解码器是分析和解释指令中的操作码字段，识别指令中指定的操作，向操作控制器发送特定的控制信号，控制各部件的工作，完成所需的功能。
时序控制逻辑
时序控制逻辑应该为时序中的每个指令提供适当的控制信号。
总线控制逻辑
总线控制逻辑是服务于多个功能组件的信息通道的控制能力。
中断控制逻辑
中断控制逻辑用于控制各种中断请求，并将中断请求按优先级排队，交给CPU逐一处理。
3)注册组
寄存器组可以分为专用寄存器和通用寄存器。运算器和控制器中的寄存器是特殊寄存器，它们的功能是固定的。通用寄存器应用广泛，可以由程序员指定。通用寄存器的数量因处理器而异。
3.多核CPU核心，也称内核，是CPU最重要的组成部分。中央处理器中央凸起的芯片是核心，由单晶硅经过一定的生产工艺制成。CPU的所有计算、接收/存储命令和处理数据都由内核执行。各种CPU内核都有固定的逻辑结构，一级缓存、二级缓存、执行单元、指令级单元、总线接口等逻辑单元都会有合理的布局。
即多核将两个或两个以上的处理器核集成在一个芯片上，其中每个核都有自己的逻辑单元、控制单元、终端处理器和运算单元。一级缓存和二级缓存是共享的或唯一的，其组件的完整性与单核处理器核完全一致。
CPU主要厂商AMD和Intel的双核技术在物理结构上是不一样的。AMD在一个芯片(Die)上制作两个内核，通过直连架构连接，集成度更高。所以AMD的方案被称为“双核”。英特尔把两个核心封装在不同的核心上，所以英特尔的方案叫做“双核”。
从用户的角度来看，AMD的解决方案可以保持双核CPU与单核CPU的管脚和功耗一致，从单核升级到双核，不需要改变电源、芯片组、散热系统和主板，只需要刷新BIOS软件。
多核CPU系统最大的优势(也是开发的主要目的)就是可以满足用户同事对多任务的要求。
单核多线程CPU交替执行多个任务，但交替转换的时间很短，用户一般感觉不到。如果你同时执行太多的任务，你会觉得“慢”或“卡”。多核理论上就是每个核随时执行自己的任务，不存在交替问题。所以单核多线程和多核(一般每个核也是多线程)都可以执行多任务，但是多核更快。
虽然采用英特尔超线程技术的单核可以视为双核，但4核可以视为8核。但是8核的CPU性能普遍不如8核的CPU。
要充分发挥CPU的多核性能，就需要操作系统分配任务和资源(如缓存、总线、内存等。)及时合理地分配给每个内核，并让应用软件将并行线程同时分配给多个内核进行处理。
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