图形系统硬件及软件功能、软件标准调查报告一．计算机图形硬件
1.图形计算机系统
●硬件性能与一般计算机系统相比，要求主机性能更高、速度更快、存储容量更大、
外设种类更齐全
●目前，面向图形应用的计算机系统包括：
（1）微型计算机
●开放式体系结构
●体积小、价格低廉、用户界面友好
●一种普及的图形计算机系统
●CPU*以Intel和AMD公司提供的为主
●操作系统以微软公司的windows为主
●厂商以IBM、Dell、Acer和联想公司为主
（2）工作站
●具有高速的科学计算、丰富的图形处理、灵活的窗口以及网络管理功能
●交互式计算机系统
●主要应用领域：办公自动化、文字处理、文字编辑、工程与产品的设计与绘图、工
业模拟、艺术模拟
●主要厂商：HP、IBM、SGI
（3）计算机网络
（3）中小型计算机
●一类高级的、大规模计算机工作环境
●一般在特定的部门、单位和应用领域采用
●建立大型信息系统的重要环境
●具有强大的处理能力、集中控制和管理能力、海量数据存储能力
●一般情况下，图形系统在这类平台上作为一种图形子系统来独立运行和工作
2.图形设备
（1）图形输入设备
①键盘
●常用的图形输入设备
●用于屏幕坐标的输入、菜单的选择、图形功能选择、输入非图形数据
●普通键盘、带手写输入板、无线键盘
②鼠标
●常用的图形输入设备
●用于图形定位、选取等图形操作
●有线鼠标、无线鼠标
③操纵杆、跟踪球和空间球
●操作杆
A.由一个手柄通过一个球形轴承半固定在底座上，在手柄运动时带动一对电
位器或电脉冲产生器产生位置信号，控制屏幕上光标的坐标
B.一般用于游戏和虚拟现实系统中
C.将纯粹的物理动作（手部运动）完完全全地转换成数字形式（一连串0
或1组成的计算机语言）
●跟踪球和空间球
A.根据球在不同方向收到的推或拉的压力来实现定位和选择的，从而控制屏
幕上光标的位置
B.游戏、虚拟系统、动画、CAD等应用中一般作三维定位设备和选取设备
④触摸屏系统
●新型输入设备
●目前最方便、最自然的人机交互方式
●适用人群广、坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流
●应用广泛：公共信息场所
⑤集成输入板
●将使用者的手的影像映射到屏幕上，使用者通过屏幕上的虚拟手来操作窗体上
的对象
●完成了键盘、鼠标、书写板、触摸板、触摸屏五件设备的所有输入功能
●根本意义在于人机界面上的改革和创新
●开创的“动态图形用户界面（DGUI）”结合了触摸技术和传统图形界面的优势，
是真正意义上的“自然用户界面”
⑥图形扫描仪
●从专用工具变为家用计算机外设做典型的代表
●直接把图形和图像扫描到计算机中以像素信息进行存储的设备
●传统扫描仪：普通平板扫描仪（扫描面积大）、手持扫描仪（手持灵活）
●三维扫描仪（3D扫描仪）
A.采集实物表面各个点的位置信息
B.结构与传统扫描仪不同
C.生成的文件不是常见的图像文件，而是能精确描述物体三维结构的一系列
坐标数据
D.从结构来讲，分为激光式和机械式
●机械式：依靠一个机械臂触摸物体的表面，以获得物体的三维数据
●激光式：由激光代替机械臂来完成这个工作
E.三维数据远大于常见图像的二维数据，扫描速度慢、视物体大小和精确度
底，扫描时间不等
⑦数字化仪
●一种吧图形转变成计算机能接收的数字形式的专用设备
●基本工作原理：采用电磁感应技术，通常由电磁感应数据板、游标触笔和相应
的电子电路组成。数据板中布满了金属栅格，当触笔在数据板上移动时，其正
下方的金属栅格上就会产生相应的感应电流。根据已产生电流的金属栅格的位
置，就可以判断出触笔当前的几何位置，按动按钮，数字化仪则将此时对应的
命令符号和该点的位置坐标值排列成有序的一组信息，然后通过接口（多用串
行接口）传送到主计算机。许多数字化仪提供了多种压感电流，用不同的压力
就会有不同的信息传向计算机。
●一块超大面积的手写板，用户可以通过用专门的电磁感应压感笔或光笔在上面
写或者画图形，并传输给计算机系统
●高精度的数字化仪适用于适用于地质、测绘等行业
●普通的数字化仪适用于工程、机械、服装设计等行业
⑧数据手套
●通过传感器和天线获得和发送手指的位置和方向的信息
●适用于需要多自由度手模型对虚拟物体进行复杂操作的虚拟现实系统
●本身不提供与空间位置有关的信息，必须与位置跟踪设备连用
（2）图形输出设备
①观察显示设备
●见（3）
②打印机
●将绘制的图像输出到纸片或其他媒体上的设备
●喷墨打印机、针式打印机、激光打印机（广泛用于办公自动化（OA）、各种计
算机辅助设计（CAD）系统领域）
③绘图仪
●精确地绘图
●将图形准确地绘制在图纸上并输出（供工程技术人员参考）
●从原理上分，分为笔式、喷墨式、热敏式、静电式
●从结构上分，分为平台式、滚筒式
A.平台式绘图仪：在计算机信号的控制下，笔或喷墨头沿X、Y方向移动，
而纸在平面上不动从而进行绘图
B.滚筒式绘图仪：笔或喷墨头沿X方向移动，纸沿Y方向移动，可以绘制较
长的图样
●单色、彩色
A.彩色喷墨绘图仪绘图线型多，速度快、分辨率高，价格不高
④激光照相排版设备
●使计算机里的图文生到胶片上，为印刷提供了可晒版的胶片，大大地缩短了制
作周期，提高了响应信息的速度
（3）图形显示与观察设备
①阴极射线管显示器（CRT）
●CRT显示器发展历程：存储管式显示器、随机扫描显示器（矢量显示器）、光
栅扫描显示器（刷新式光栅扫描显示器，彩色光栅扫描显示器）
●主要用途：构造显示系统，俗称显像管
●缺点
A.屏幕的加大导致显像管的加长，体积加大，使用时候受到空间限制
B.利用电子枪发射电子束来产生图像，产生辐射与电磁波干扰，长期使用对
健康不利
●单色显示器：每个像素占用1个bit
●灰度显示器：每个像素占用多个bit
●衡量CRT性能的指标
(a)屏幕尺寸大小
(b)点距
(c)分辨率
(d)画面刷新率
(e)带宽
●阴极射线管中的加热灯丝使得金属阴极发射大量电子，电子飞出去多少受栅极
所加电压控制。电子枪发出的电子，经过聚焦系统和加速系统产生高速聚焦的
电子束，再经过磁偏转系统到达荧光屏的特定位置，轰击荧光屏表面的荧光物
质，在荧光屏上产生足够小的光点，光点称为像素，从而产生可见图形
●要保持荧光屏上有稳定的图像就必须不断地发射电子束，刷新一次指电子束从
上到下将荧光屏扫描一次，只有刷新频率高到一定值后，图像才能稳定显示
●阴极射线管可以利用能够发射不同颜色的荧光粉的组合来产生彩色图形。彩色
CRT显示器的荧屏上涂有三种荧光物质，分别能发出红、绿、蓝三种颜色的光。
红、绿、蓝三支电子枪装在同一管颈中，电子枪发射这三束电子来激发这三种
物质，中间通过一个控制栅格来决定三术电子到达的位置。根据屏幕上荧光点
的排列不同，控制栅格也就不一样
●光栅扫描显示系统的逻辑部件
A.帧缓存器
B.视频控制器
C.显示处理器
●光栅扫描显示系统工作原理
A.应用程序发出绘图命令->解析成显示处理器可接受命令格式，存放在刷新存
储器中
B.刷新存储器中所有的绘图命令组成一个显示文件
C.由显示处理器负责解释执行（刷新）->视频控制器控制驱动电子枪在屏幕上
绘图（修改图形，实际上是修改显示文件中的某些绘图命令）
●荫罩式显像管
?一般用三角形的排列方式
?三束电子经过荫罩的选择，分别到达三个荧光点的位置
?通过调节电子枪发射的电子束中所含的电子的多少，可以控制击中的相应
荧光点的亮度，因此以不同的强度击中荧光点，就能够在像素点上生成极
其丰富的颜色
?三个电子枪
?三个荧光点构成一个像素
?各像素与荫罩板上的洞对应
图形处理器
（1）显卡
（2）核心：显示主芯片GPU
●代替CPU完成部分图形处理功能
●各图形函数基本上集成在这里
（3）显存
●存储将要显示的图形信息
●保存图形运算的中间数据
●与显示主芯片的关系，像计算机内存之于CPU
（4）视频存储数字模拟转换器RAMDAC
●在视频处理中，把二进制的数字转换成为和显示器相适应的模拟信号
总结
数量关系
●帧缓存容量N=L*屏幕分辨率（bits）
●位面数L
●可显示的不同颜色数量m=2^L
●刷新速率F>30帧/秒
●带宽T>F*N
●像素访问周期=1/(刷新速率F*帧缓存容量N)
影响显示器成本的因素
●分辨率
●可显示的不同颜色数
●帧缓存容量（与可显示颜色数、分辨率之间存在冲突）
解决方法：
（1）查色表
（2）隔行扫描（解决刷新频率与刷新周期之间矛盾的方法）
A.一帧完整的画面分为两场（奇数场与偶数场）
B.场频=帧频*2
光栅显示系统的特点
●优点：使其占据市场主流
（1）成本低
（2）易于绘制填充图形
（3）灰度色彩丰富，图像逼真
（4）可以与电视机兼容
（5）刷新频率一定，与图像复杂度无关
●缺点：正在被克服
（1）需要扫描转换
（2）扫描转换率速度偏低，交互操作响应慢
（3）分辨率偏低，有阶梯效应
②液晶显示器（LCD）
●液晶：一种介于液体与固体之间的特殊物质，具有液体的流态性质和固体的光
学性质。具有液体的流态体制和固体的光学性质
●当液晶收到电压的影响时，就会改变它的物理性质而发生形变，此时通过它的
光的折射角度就会发生变化，而产生色彩
●外观轻便、工作电压低、功耗小、节约能源、没有电磁辐射、无闪烁现象，已
替代CRT显示器成为主流
●液晶屏幕后面有一个背光，光源先传过第一层偏光板，再来到液晶体上，当光
线透过液晶体时，会产生光线的色泽改变。从液晶体射出来的光线，再经过一
块彩色滤光片以及第二块偏光板。由于两块偏光板的偏振方向成90度，再加
上电压的变化和一些其他装置，就能显示颜色了
●两个基本技术指标
A.可视角度
?液晶的成像原理是通过光的折射，因此在不同的角度看液晶显示屏必
然有不同的效果
?能看到清晰图像的最大角度即可视角度
?左右两边最大角度相加
?CR10、CR5两种标准来判断液晶显示器的可视角度
B.点距和分辨率
?点距：两个液晶颗粒（光点）之间的距离（0.28~0.32mm能得到较好
的显示效果）
?分辨率：即其真实分辨率，只有在真实分辨率下液晶显示器才能得到
最佳的显示效果
③等离子显示器（PRP）
●基本显示原理：显示屏上排列了上千个密封的小低压气体室，电流激发气体时
使其发出肉眼看不到的紫外光，碰击后面玻璃上的红、绿、蓝三色荧光体，使
其发出我们在显示器上所看到的可见光
●各个单元的结构完全相同，不会出现图像几何畸变
●亮度均匀，不收磁场影响，有很好的环境适应能力
●不存在聚焦问题，不会产生显像管的色彩漂移现象，表面平直使大屏幕边角处
的失真和色纯度变化得到彻底改善
●亮度高、色彩还原性好、灰度丰富、对迅速变化的画面响应速度快
④3D显示器
●需佩戴立体眼镜和无需佩戴立体眼镜两大立体显示技术体系
●需佩戴立体眼镜
A.传统的3D电影在荧幕上有两组图像（来源于在拍摄时的互成角度的两台
摄影机），观众必须戴上偏振镜才能消除重影（让一只眼只接受一组图
像），形成视差并建立立体感
●无需佩戴立体眼镜
A.利用自动立体显示技术即所谓的“真3D技术”
B.利用所谓的视差栅栏，使两只眼睛分别接受不同的图像来形成立体效果
●平面显示器要形成立体感的影像，必须至少提供两组相位不同的图像
●带有视差栅栏的显示器提供了两组图像，而两组图像之间存在90度的相位差⑤投影机
●主流投影机：LCD投影机
A.技术：透射式投影技术
B.优点：投影画面色彩还原真实鲜艳、色彩饱和度高、光利用率高、比用相
同瓦数光源灯的DLP投影机有更高的ANSI流明光输出
C.缺点：黑色层次表现不好，对比度：500:1左右
●家庭影院型、便携商务型、教育会议型、主流工程型、专业剧院型
⑥立体眼镜
●利用人类左眼与右眼影像视角间距的视差，因而产生有三度空间感的三维效果
⑦立体相机
●一种双镜头或多镜头的相机
●使相机模拟人的双目视觉观察系统，利用两个镜头同时拍摄图像时形成两幅图
像之间的视差可以计算出图像的深度信息，进一步得到该图像的三维信息
⑧多通道立体环幕系统
●采用多台投影机组合而成的多通道大屏幕展示系统
●更大的显示尺寸、更宽的视野、更多的显示内容、更高的显示分辨率、更具冲
击力和沉浸感的视觉效果
●用于模拟仿真、系统控制、科学研究
●院校和科博馆是该技术最大应用场所
⑨立体影院
●立体电影即利用人双眼的视角差和汇聚功能制作的可产生立体效果的电影。放
映电影时两幅画面重叠在银幕上，通过特制的眼镜或者幕前辐射状半椎体投射
光栅，使观众左眼看到从左视角拍摄的画面，右眼看到从右视角拍摄的画面，
通过双眼的会聚功能合成立体视觉影像
●3D影院：在普通投影数字电影基础上，在片源制作时，片源画面使左右眼错
位2路显示，每通道投影画面使用两台摄影机投射相关画面，通过偏振镜片
与偏振眼镜，片源左右画面分别对应投射到观众左右眼球，从而产生立体临场
效果
●4D影院：在3D影院的基础上加上观众周边环境的各种特效
⑩显示适配器（显卡）
●图形系统结构的重要元件
●连接计算机和显示终端的纽带
●作用：控制显示器的显示方式
?显示器中也有控制电路，但起主要作用的还是显卡
●主要配件：显示主芯片、显示缓存（显存）、数字/模拟转换器（RAMDAC）
●作用过程：在CPU的控制下，将主机送来的显示数据通过总线传送到显卡上
的主芯片，然后显示主芯片对数据进行处理，并将处理数据存放到显存中。显
卡从显存中将数据传送到RAMDAC并进行数/模转换。RAMDAC将模拟信号通
过VGA接口输送到显示器，最后再由显示器输出各种各样的图像
●核心——显示主芯片（图形处理单元）
?主要任务：对系统输入的视频信息进行构建和渲染，各图形函数基本上都
集中在这里
●显存
?用来存储要显示的图形信息以及保存图形运算的中间数据
?与显示主芯片密不可分
?大小和速度直接影响着主芯片性能的发挥
●RAMDAC即数字/模拟转换器
?在视频处理中，作用是把二进制的数字转换成与显示器相适应的模拟信号二．计算机图形软件
●计算机图形软件分为图形应用数据结构、图形应用软件、图形支撑软件三部分。这三者
都处于计算机系统之内而与外部的图形设备进行连接。三者之间彼此相互联系、互相调
用、互相支持，形成计算机图形系统的整个软件部分
1.图形应用数据结构
?图形数据文件、图形基元模型、子模/字体库、图案模型、几何描述数据
?对应一组图形数据文件，其中存放着将要生成的图形对象的全部信息（定义物体的
所有组成部分的形状和大小的几何信息；与图形相关的拓扑信息；与这个物体图形
显示有关的所有属性信息；非几何数据信息）
?数据以图形文件的形式存放于计算机中，根据不同的系统硬件和结构组成不同的数
据结构，或者形成一种通用的或专用的数据集
?正确地表达了物体的性质、结构和行为，构成了物体的模型
?计算机图形系统根据这类信息的详细描述生成对应的图形，并完成这些图形的操作
和处理
?是生成图形的数据基础
2.图形应用软件
?图形处理软件、图形生成软件、图形用户接口、图形辅助控制、图形工具软件
?解决某种应用问题的图形软件
?计算机图形系统的核心部分
?包括各种图形生成和处理技术
?包括若干辅助操作，如性能模拟、分析计算、后处理、用户接口、系统维护、菜单
提示以及维护等，从而构成一个功能完整的图形软件系统环境
?图形应用软件从图形应用数据结构中获取物体的几何模型和属性等，按照应用要求
进行各种处理，然后根据从图形输入设备经图形支撑软件送来的命令、控制信息、
参数和数据、完成命令分析、处理和交互式操作，构成和修改被处理物体的模型，
形成更新后的图形数据文件并保存
3.图形支撑软件
?操作系统图形扩展、图形BIOS程序、语言图形语句、图形子程序库、图形软件包
?由一组公用的图形子程序组成
?扩展了系统中原有高级语言和操作系统的图形处理功能
?标准图形支撑软件在操作系统上建立了面向图形的输入、输出、生成、修改等功能
命令、系统调用和定义标准，而且对用户透明，与所采用的图形设备无关，同时具
有高级语言的接口
?采用标准图形支持软件即图形软件标准，不仅降低了软件研制的难度和费用，也便
于应用软件在不同系统间的移植
?采用了图形软件标准后，图形应用软件的开发得到如下好处
A.与设备无关，即在图形软件标准基础上开发的各种图形应用软件，不必关心具
体设备的物理性能和参数，可以在不同硬件系统之间方便地进行移植和运行
B.与应用无关，图形软件标准的各种图形输入、输出处理功能，考虑了多种应用
的不同要求，因此具有很好地适应性
C.具有较高性能，即图形软件标准能够提供多种图形输出原语，能处理各种类型
的图形输入设备的操作，允许对图形分段或进行各种变换
二．图形系统软件标准
1.计算机图形软件一般分为
①扩充某种高级语言，使其具有图形生成和处理功能，简练、紧凑、执行速度快、不可移植
②按国际标准或公司标准，用某种语言开发的图形子程序库（功能丰富、通用性强，不依赖于具体设备与系统，与多种语言均有接口，在此基础上开发的图形应用软件性能好、易于移植）
③专用的图形系统，对某一类型的设备配置专用的图形生成语言，专用系统功能可做的更强，执行速度快、效率高，但系统开发工作量大、移植性差
2.图形软件标准是指系统的各界面之间进行数据传递和通信的接口标准，即图形界面标准，一般分为三个层面
①图形应用程序与图形软件包之间的接口标准
②图形软件包与硬件设备之间的接口标准
③图形程序之间的数据交换接口标准
3.图形软件标准的特点主要体现在可移植性
①应用程序在不同系统间的可移植性
②应用程序与图形设备的无关性
③图形数据本身的可移植性
4.发展历程
①20世纪70年代后期，计算机图形在工程、控制、科学管理方面应用逐渐广泛。为了图形软件向着通用、与设备无关的方向发展，提出了图形软件标准化的问题
②1972年，美国国家标准局（ANSI）举行的ACM SIGGRAPH“与机器无关的图形技术”工作会议，提出了制定有关计算机图形标准的基本规则。美国计算机协会（ACM）成立了图形标准化委员会，开始图形标准的制定和审批工作
③1977年，美国计算机协会图形标准化委员会（ACM GSPC）提出“核心图形系统（GKS-Graphical Kernel System）”
④1985年，GKS成为第一个计算机图形国际标准
⑤1987年，国家标准化组织（ISO）宣布CGM（Computer Graphics Metafile）为国际标准，CGM成为第二个国际图形标准
5.图形软件标准
（1）数据及文件格式标准
●各界面进行数据传送和通信的接口标准
●计算机图形接口CGI
标准号：ISO DP 9636
可看作是图形设备驱动标准
●计算机图形元文件CGM
标准号：ISO IS8632
通过元文件产生器生产并通过元文件解释器与CGI配套使用
●基本图形转换规范IGES
实际上的工业标准
目的：处理不同的CAD/CAM系统间的数据交换
内容：定义了一套表示CAD/CAM系统中常用的几何和非几何数据格式以及响应的文件
结构
使用：由系统中的IGES前，后处理器完成IGES格式文件的输入、输出
问题：数据不精确，数据量太大
●产品模型数据转换标准STEP
具体组成：
①描述方法标准
②实现方法标准
③一致性测试方法和工具标准
④信息模型标准
⑤应用协议
（2）子程序界面标准
●供图形应用程序调用的子程序功能及格式标准
●图形核心系统GKS、GKS-3D
GKS二维图形标准
GKS-3D：GKS的扩展
●PHIGS、PHIGS+
向应用程序员提供控制图形设备的接口
图形数据按层次结构组织，使多层次的应用模型能方便地应用PHIGS进行描述 提供动态修改和绘制显示图形数据的手段
●图形功能库GL
基本图素生成
坐标变换
设置图形属性和显示方式
输入/输出处理
真实图形显示
●计算机图形参考模型CGRM
为计算机图形用户和计算机图形软件的开发者提供有关标准化方面的重要信息 比较现有的和将来的计算机图形标准，描述它们之间的关系
6.通用编程图形软件包功能
（1）输出图元功能
（2）属性设置功能
（3）变换功能
（4）图段功能
（5）输入功能
（6）通用控制功能
7.可伸缩图形标准
XXX人脸识别系统 一、XXX人脸识别系统简介 XXX人脸识别系统采用区域特征分析算法，融合计算机图像处理技术与生物统计学原理于一体，利用计算机图像处理技术从视频中提取人像特征点，利用生物统计学的原理进行分析建立数学模型，实现在大规模人脸图像数据库中进行人脸检索。从各种采集源获取的人脸图像可以迅速地与预先存储的数以千万计的图像数据库如逃犯照片库、失踪人口照片库、常住人口照片库等）完成比较，返回一个包含若干最相似人脸图像的匹配列表。支持照片比照片、视频流比照片、视频流比视频流等多种方式。可以实现在局域网、内部网、In ternet上进行照片比对和身份确认。 二、功能特性 先进性：采取XXX独特的混合人脸识别算法，识别精度更高，识别速度更快。 多样化：支持数据来源的多样化，动态人脸捕抓、手机拍摄、摄像机抓取，照片扫描等多种方式；支持现场捕捉照片与数据库中照片自动匹配检索； 高效低成本化：合理配置和选取合适的产品软硬件型号，使整个系统稳定、高效、可靠、低成本运行。 快速化：普通照片中提取人脸特征值，极大地降低了数据存储空间，加快了比对查询速度，单台计算机对比速度为每秒5 300万张（因选用的面纹模板而异）；
方便性：完善的照片比对功能，比对方式多，比对准确率 高，比对速度快，支持全局人脸识别和分部人脸部件的人脸识别 （化装问题），系统操作清晰，公安侦查人员和授权用户都能方便 的使用系统。 实用性：适合于各国人种，不受种族肤色及性别的影响， 不 受面部表情，胡须和发型等变化的影响。 简易性：支持现场捕捉照片与库中照片自动匹配检索照 片 库的授权链接访问； 三、系统逻辑结构图 四、应用情景 XXX 人脸识别产品已广泛应用于金融、司法、军队、公安、边 检、政府、航天、电力、工厂、教育、医疗及众多企事业单位等领 域。 1、 企业、住宅安全和管理。 2、 电子护照及身份证。 人脸相关业务 人脸识别系统 人脸比对 人脸建库 JMCT 人脸图像散据 移动警务 身盼豪■ 1} --------- 人輪阳憧JMtVEft ■库于累气
(仅供参考，不作为考试标准)， 选择题分，每题分)2(30计算机系统结构设计者所关心的是________所看到的的计算机结构。 A)硬件设计人员B)逻辑设计人员 D)高级语言程序员C)机器语言或汇编语言程序员 。意________，应当注提系在计算机统设计时，为了高系统性能度的令执行速快A)加经常性使用指大的指令特B)要别精心设计少量功能强数的占减少在数量上很小比例的指令条C)要度D)要加快少量指令的速 。的问题统中因________而导致系主重叠寄存器技术要用于解决在RISC 流水线影A)JMP指令响保护令B)CALL指的现场问存储器不便来只C)有LOAD和STORE指令带的访度速器访问D)存储 ________ 效率高计为使流水算机运行要A)各过程段时间不同B)连续处理的任务类型应该不同 D)连续处理的任务数尽可能少C)连续处理的任务类型应该相同 栈型替是的________。换算法堆不属于B)近期最少A)近期最使用法久未用法 D)页面失效频率法出进C)先先法 象联组，相映的优点。是________象联全与相映相比B)块冲突概率低C)命中率高D)主存利用率小录A)目表高 是方好关相指除中叠次一重消令最的法________。B)设相关专用令指改准A)不修通路 令指条下析分后推C) 令指条下行执后推D) 流的用采，时关据数到，中作水操遇相________。有法办解决器译编化优A)用办的排新重令指过通，测检序法据数B)向定重技术 C)延迟转移技术 D)加快和提前形成条件码 经多级网络串联来实现全排列网络，只能用________。 A)多级立方体网络B)多级PM2I网络 D)上述多级混洗交换网络任何网络C) 序传送的________。是以虫蚀寻径流水方式在各寻径器是顺B)包A)消息C)片节D)字 ________ 处理机超标量作指条令部件个B) 只有一操期A)在一个时钟周内分时发射多多钟C)在一个时周期内同时发射条指令件有只一个取指部D)
[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
计算机组成与系统结构 1.冯·诺依曼计算机设计思想：依据存储程序，执行程序并实现控制。 2.早期计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。 3.软件系统爆过两大部分：系统软件和应用软件。 4.计算机的层次结构分为：微程序或逻辑硬件、机器语言、操作系统、汇编语言、高级语言、应用语言。 5.计算机系统结构、组成与实现之间的区别与联系： ①计算机结构：也称为计算机体系结构，是一个系统在其所处环境中最高层次的概念；是对计算机系统中各机器级之间界面的划分和定义，以及对各级界面上、下的功能进行分配。 ②计算机组成：也常译为计算机组织或成为计算机原理、计算机组成原理。在计算机系统结构确定了分配给硬件子系统的功能及其概念之后，计算机组成的任务是研究硬件子系统各部分的内部结构和相互联系，以实现机器指令级的各级功能和特性。 ③计算机实现：指的是计算机组成的物理实现，主要研究个部件的物理结构，机器的制造技术和工艺等，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度、速度和信号。器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，电源、冷却、装配等技术。 6.Flynn分类法：按照计算机在执行程序时信息流的特征分为单指令单数据流计算机(SISD)、单指令多数据流计算机(SIMD)、多指令单数据流计算机(MISD)、多
指令多数据流计算机(MIMD). 7.加速比Sp=1/{(1-Fe)+Fe/Re},Fe为可改进比例，Re为部件加速比。 8.在计算机中有两种信息在流动，一种是控制流，即控制命令，由控制器产生并流向各个部件；另一种是数据流，它在计算机中被加工处理。 9.摩尔定律得以延续的理由：集成电路芯片的集成度每18个月翻一番。 10.冯·诺依曼计算机的执行过程：将要处理的问题用指令编程成程序，并将程序存放在存储器中，在控制器的控制下，从存储器中逐条取出指令并执行，通过执行程序最终解决计算机所要处理的问题。 11.数据编码的好处：用更少的数据表示更多的信息。 12.定点数：若约定小数点的位置固定不变，则成为定点数。定点数分为两种：定点整数(纯整数，小数点在最低有效数值位之后)和定点小数(纯小数，小数点最高有效数值位之前)。 13.浮点数：基数为2的数F的浮点表示为：F=M*2^E.其中M称为尾数，E称为阶码。尾数为带符号的纯小数，阶码为带符号的纯整数。 14.补码：非负数整数的补码为其原码，负数整数的补码在原码基础上取反加1. 15.n位补码表示的整数数值范围为-2^(n-1)~+(2^(n-1)-1)，n位补码表示的小数数职的范围为-1~+(1-2^(-n+1))。 16.补码的特点： ①0的表示是唯一的。②变形码。③求补运算。 ④简化加减法。⑤算术或逻辑左移。⑥算术右移。 17.反码：正整数反码与原码相同。负整数反码即原码取反。 18.汉字编码分为三类：汉字输入编码、国际码和汉字内码以及汉字字模码。
一、填空题 1、一个完整的计算机系统是由（）和（）两部分组成的。 2、冯·诺依曼结构计算机主要有（）、（）、（）、（）和（）等五部分组成。 3、系统总线是CPU与其他部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。根据传送内容的不同，可分为（）、（）和（）。 4、（）是构成计算机系统的物质基础，而（）是计算机系统的灵魂，二者相辅相成，缺一不可。 5、CPU的接口形式只有两类：（）或（）。 6、在计算机系统中，CPU起着主要作用，而在主板系统中，起重要作用的则是主板上的（），大部分主板则采用（）的控制芯片组。 7、从功能上看，BIOS分为三个部分：（）、（）、（）。 8、计算机电源一般分为：（）和（）。 9、选购主板时应考虑的主要性能是：（）、（）、（）、（）、（）。 10、（），成功地把算术运算器和逻辑控制器集成在一起，发明了世界上第一片微处理器。 11、（）是决定一台计算机性能的核心部件，其由（）和（）组成。 12、（），首次用于IBM PC中，开创了全新的计算机时代。 13、（），Intel公司推出了（），它是80x86系列中的第一个32位微处理器芯片。 14、CPU的主要性能指标是：（）、（）、（）、（）、（）、（）。 15、未来处理器展望的两个方向是：（）、（）。 16、按内存的工作原理，可将内存分为：（）和（）。 17、内存的主要性能指标是：（）、（）、（）、（）等。 18、软盘的技术指标有：（）、（）、（）、（）、（）。 19、在使用DOS的格式化命令对软盘进行格式化时除了对磁盘划分磁道和扇区外，还同时将软盘划分为4个区域，它们分别是：（）、（）、（）和（）。 20、硬盘作为计算机主要的外部存储设备，随着设计技术的不断更新和广泛应用，不断朝着（）、（）、（）、（）、（）的方向发展。 21、硬盘驱动器的主要参数是：（）、（）、（）、（）、（）。 22、现在的主板支持3种硬盘工作模式：（）、（）和（）。 23、SCSI接口的主要特点是：（）、（）、（）、（）。 24、根据光盘存储技术的不同，光盘驱动器可分为5种，即：（）、（）、（）、（）、（）。 25、光驱的接口主要有3种：（）、（）、（）。 26、选购光驱时，要考虑的三个最重要的参数是：（）、（）、（）。 27、键盘按开关接触方式的不同可分为：（）和（）。 28、按鼠标的接口类型分类，有（）、（）和（）。 29、扫描仪主要由（）、（）、（）三部分组成。 30、扫描仪的主要技术参数有：（）、（）、（）和（）。 31、条码阅读器是读取条码包含信息所必需的设备，条码阅读器的结构通常有以下几个部分：（）、（）、（）、（）和（）。 32、条码阅读器选择的三个主要依据是：（）、（）和（）。 33、数码相机的种类大致为三类：（）、（）和（）。 34、数码相机的取景方式主要有三种：（）、（）和（）。 35、显示器的主要技术参数有：（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）和（）等。 36、VESA组织于1997年规定（）为无闪烁的垂直刷新频率。 37、按照工作原理可将打印机分为：（）、（）和（）。 38、打印机的主要技术参数是：（）、（）、（）。
计算机系统的基本组成 完整的计算机系统系统包括：硬件系统和软件系统。硬件系统和软件系统互相依赖，不可分割，两个部分又由若干个部件组成(如图所示）。 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”。 （一）计算机硬件 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。（如下图所示） * 中央处理器（CPU —— Central Processing Unit ） CPU由运算器、控制器和一些寄存器组成； 1.运算器 运算器是计算机中进行算术运算和逻辑运算的部件，通常由算术逻辑运算部件（ALU）、累加器及通用寄存器组成。 2.控制器 控制器用以控制和协调计算机各部件自动、连续地执行各条指令，通常由指令部件、时序部件及操作控制部件组成。 运算器和控制器是计算机的核心部件，这两部分合称中央处理单元（Centre Process Unit，简称CPU），如果将CPU集成在一块芯片上作为一个独立的部件，该部件称为微处理器（Microprocessor，简称MP）。 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。 字长表示CPU每次计算数据的能力。如80486及Pentium系列的CPU一次可以处理32位二进制数据。 时钟频率主要以MHz为单位来度量，通常时钟频率越高，其处理速度也越快。目前的主流CPU的时钟频率已发展到500MHz以上，甚至高达2GHz以上。 *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。 ①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的关系可用(图1）来表示。 ( 图1） （1）内存储器 一个二进制位（bit）是构成存储器的最小单位。实际上，常将每8位二进制位组成一个存储单位，简称字节（Byte）。字节是数据存储的基本单位。为了能存取到指定位置的数据，给每个存储单元编上一个号码，该号码称为内存地址。 度量内存主要性能指标是存储容量和存取时间。 存储容量是指存储可容纳的二进制信息量，描述存储容量的单位是字节。 存取时间是指存储器收到有效地址到在输出端出现有效数据的时间间隔。通常存取时间用纳秒为单位。存取时间愈短，其性能愈好。 内存储器按其工作方式可分为随机存储器（Random Acess Memory，简称RAM）和只读存储器（Read Only Memory，简称Rom）两类。 ①RAM RAM在计算机工作时，既可从中读出信息，也可随时写入信息，所以，RAM 是一种在计算机正常工作时可读/写的存储器。在随机存储器中，以任意次序读写任意存储单元所用时间是相同的。目前所有的计算机大都使用半导体随机存储器。半导体随机存储器是一种集成电路，其中有成千上万个存储单元。 根据元器体结构的不同，随机存储器又可分为静态随机存储器（Static RAM，简称SARM）和动态随机存储器（Dynamic RAM，简称DRAM）两种。 静态随机存储器（SARM）集成度低，价格高。但存取速度快，它常用作高速缓冲存储器（Cache）。 Cache是指工作速度比一般内存快得多的存储器，它的速度基本上与CPU速度相匹配，它的位置在CPU与内存之间(如图2所示）。在通常情况下，Cache 中保存着内存中部分数据映像。CPU在读写数据时，首先访问Cache。如果Cache含有所需的数据，就不需要访问内存；如果Cache中不含有所需的数据，才去访问内存。设置Cache的目的，就是为了提高机器运行速度。
C1: 以下哪些设备不属于冯?诺伊曼体系结构计算机的五大部件？寄存器, 缓冲器 适配器的作用是保证_____用计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息。正确答案是：I/O设备 1966年，Flynn从计算机体系结构的并行性能出发，按照_____的不同组织方式，把计算机系统的结构分为SISD、SIMD、MISD和MIMD四类。指令流, 数据流 具有相同_____的计算机，可以采用不同的_____ 。：计算机体系结构，计算机组成 冯?诺伊曼型计算机的设计思想是_____。正确答案是：存储程序并按地址顺序执行 1958年开始出现的第二代计算机，使用_____作为电子器件。晶体管 在计算机系统的层次结构中，_____采用符号语言。高级语言级, 汇编语言级 世界上第一台通用电子数字计算机ENIAC使用_____作为电子器件电子管 在计算机系统的层次结构中，属于硬件级的是_____。微程序设计级, 机器语言级 C2： 为了提高浮点数的表示精度，当尾数不为_____时，通过修改阶码并移动小数点，使尾数域的最高有效位为_____，这称为浮点数的规格化表示。0，1 在我国使用的计算机汉字操作平台中，_____字符集未收录繁体汉字。GB2312 在定点_____运算中，为了判断溢出是否发生，可采用双符号位检测法。不论溢出与否,其_____符号位始终指示正确的符号。小数，最高, 整数，最高 在定点二进制运算器中，减法运算一般通过_____来实现。补码运算的二进制加法器 在奇偶校验中，只有当数据中包含有_____个1时, 偶校验位=_____。偶数，0, 奇数，1 奇偶校验无法检测_____个错误，更无法识别错误信息的_____。偶数，位置, 偶数，内容在PC机中，若用扩展ASCII码、Unicode UCS-2和UCS-4方法表示一个字符，则三者之间的差异为：扩展ASCII码用_____位表示，Unicode UCS-2用_____位表示，Unicode UCS-4用_____位表示。8，16，32 C3： 相联存储器是以______来访问存储器的。关键字, 内容 Cache由高速的______组成。SRAM Cache存储器在产生替换时，可以采用以下替换算法：______。LFU算法, LRU算法, 随机替换 Cache的功能由______实现，因而对程序员是透明的。硬件 MOS半导体存储器中，______的外围电路简单，速度______，但其使用的器件多，集成度不高。SRAM，快 EPROM是指______。光擦可编程只读存储器 虚拟地址空间的大小实际上受到______容量的限制。辅助存储器 相联存储器是以______来访问存储器的。关键字, 内容 从CPU来看，增加Cache的目的，就是在性能上使______的平均读出时间尽可能接近Cache 的读出时间。主存, 内存 虚拟地址由______生成。编译程序 MOS半导体存储器中，______可大幅度提高集成度，但由于______操作，外围电路复杂，速度慢。DRAM，刷新 虚拟存储器可看作是一个容量非常大的______存储器，有了它，用户无需考虑所编程序在
计算机系统的组成部分选择题 1.不同的芯片有不同的字长，目前芯片有多种型号，其中奔腾IV芯片的字长是______。 A、 8位 B、 16 位 C、 32位 D、 64位 2.计算机应用中，CAI表示的是（） A、计算机辅助设计 B、计算机辅助制造 C、计算机辅助工程 D、计算机辅助教学 3.利用计算机来模仿人的高级思维活动称为_____。 A、数据处理 B、自动控制 C、计算机辅助系统 D、人工智能 4.一个完备的计算机系统应该包含计算机的_____。 A、主机和外设 B、硬件和软件 C、CPU和存储器 D、控制器和运算器 5.构成计算机物理实体的部件被称为_____。 A．计算机系统B．计算机硬件C．计算机软件D．计算机程序 6.组成计算机主机的主要是_____。 A、运算器和控制器 B、中央处理器和主存储器 C、运算器和外设 D、运算器和存储器 7.以下不属于外部设备的是_____。 A、输入设备 B、中央处理器和主存储器 C、输出设备 D、外存储器 8.下列对软件配置的叙述中不正确的是_____。 A、软件配置独立于硬件 B、软件配置影响系统功能 C、软件配置影响系统性能 D、软件配置受硬件的制约 9.冯·诺依曼结构计算机的五大基本构件包括运算器、存储器、输入设备、输出设备和 _____。 A、显示器 B、控制器 C、硬盘存储器 D、鼠标器 10.时至今日，计算机仍采用程序内存或称存储程序原理，原理的提出者是_____。 A、莫尔 B、比尔·盖茨 C、冯·诺依曼 D、科得 11.冯·诺依曼计算机的基本原理是_____。 A、程序外接 B、逻辑连接 C、数据内置 D、程序存储 12.为解决某一特定的问题而设计的指令序列称为_____。 A、文档 B、语言 C、系统 D、程序 13.通常所说的“裸机”是指计算机仅有_____。 A、硬件系统 B、软件 C、指令系统 D、CPU
第二章计算机系统基本组成（专项练习题） 一、选择题（每小题1.5分共68题） 1.硬盘属于（） A.内部存储器 B.外部存储器 C.只读存储器 D.输出设备 2.显示器的什么指标越高，显示的图像越清晰？（） A.对比度 B.亮度 C.对比度和亮度 D.分辨率 3.下列关于ROM的叙述中，错误的是（） A.ROM中的信息只能被CPU读取 B.ROM主要用来存放计算机系统的程序和数据 C.不能随时对ROM 改写 D.ROM一旦断电信息就会丢失 4.主算机软件系统包括（） A.程序、数据和相应的文档 B.系统软件与应用软件 C.数据库管理系统和数据库 D.编译系统和办公软件 5.按操作系统的分类，UNIX操作系统是（） A.批处理操作系统 B.实时操作系统 C.分时操作系统 D.单用户操作系统 6.运算器的主要功能是进行（） A.算术运算 B.逻辑运算 C.加法运算 D.算术和逻辑运算 7.DVD-ROM属于（） A.大容量可读可写外存储器 B.大容量只读外部存储器 C. CPU可直接存取的存储器 D.只读内存储器 8.计算机的硬件主要包括：中央处理器（CPU）、存储器、输出设备和（） A.键盘 B.鼠标 C.输入设备 D.显示器 9.对计算机操作系统的作用描述完整的是（） A.管理计算机系统的全部软、硬件资源，合理组织计算机的工作流程，以达到充分发挥计算机资源的效率，为用户提供使用计算机的友好界面。 B.对用户存储的文件进行管理，方便用户 C.执行用户键入的各类命令 D.它是为汉字操作系统提供运行的基础 10.操作系统的主要功能是（） A.对用户的数据文件进行管理，为用户管理文件提供方便 B.对计算机的所有资源进行统一控制和管理，为用户使用计算机提供方便 C.对源程序进行编译和运行 D.对汇编语言程序进行翻译 11.下列叙述中，正确的是（） A.CPU 能直接读取硬盘上的数据 B.CPU 能直接存取内存储器 C.CPU 由存储器、运算器和控制器组成 D.CPU 主要用来存储程序和数据 12. 在计算机中，条码阅读器属于（） A.输入设备 B.存储设备 C.输出设备 D.计算设备 13.下列各组软件中，全部属于系统软件的一组是（） A.程序语言处理程序、操作系统、数据库管理系统 B.文字处理程序、编辑程序、操作系统 C.财务处理软件、金融软件、网络系统 D.WPS Office 2003、Excel 2000、Windows 98 14.下列叙述中，正确的是（） A.计算机能直接识别并执行用高级程序语言编写的程序
计算机图形学的发展 1963年，伊凡?苏泽兰(Ivan Sutherland)在麻省理工学院发表了名为《画板》的博士论文，它标志着计算机图形学的正式诞生。至今已有三十多年的历史。此前的计算机主要是符号处理系统，自从有了计算机图形学，计算机可以部分地表现人的右脑功能了，所以计算机图形学的建立具有重要的意义。近年来，计算机图形学在如下几方面有了长足的进展： 1、智能CAD CAD 的发展也显现出智能化的趋势，就目前流行的大多数CAD 软件来看，主要功能是支持产品的后续阶段一一工程图的绘制和输出，产品设计功能相对薄弱，利用AutoCAD 最常用的功能还是交互式绘图，如果要想进行产品设计，最基本的是要其中的AutoLisp语言编写程序，有时还要用其他高级语言协助编写，很不方便。而新一代的智能CAD 系统可以实现从概念设计到结构设计的全过程。例如，德国西门子公司开发的Sigraph Design软件可以实现如下功能：（1）从一开始就可以用计算机设计草图，不必耗时费力的输入精确的坐标点，能随心所欲的修改，一旦结构确定，给出正确的尺寸即得到满意的图纸；（2）这个软件中具有关系数据结构，当你改变图纸的局部，相关部分自动变化，在一个视图上的修改，其他视图自动修改，甚至改变一个零件图，相关的其它零件图以及装配图的相关部分自动修改：（3）在各个专业领域中，有一些常用件和标准件，因此，
希望有一个参数化图库。而Sigraph不用编程只需画一遍图就能建成自己的图库；（4）Sigraph还可以实现产品设计的动态模拟用于观察设计的装置在实际运行中是否合理等等。智能CAD的另一个领域是工程图纸的自动输入与智能识别，随着CAD技术的迅速推广应用，各个工厂、设计院都需将成千上万张长期积累下来的设计图纸快速而准确输入计算机，作为新产品开发的技术资料。多年来，CAD 中普遍采用的图形输入方法是图形数字化仪交互输入和鼠标加键盘的交互输入方法．很难适应工程界大量图纸输入的迫切需要。因此，基于光电扫描仪的图纸自动输入方法已成为国内外CAD工作者的努力探索的新课题。但由于工程图的智能识别涉及到计算机的硬件、计算机图形学、模式识别及人工智能等高新技术内容，使得研究工作的难点较大。工程图的自动输入与智能识别是两个密不可分的过程，用扫描仪将手绘图纸输入到计算机后，形成的是点阵图象。 CAD 中只能对矢量图形进行编辑，这就要求将点阵图象转化成矢量图形。而这些工作都让计算机自动完成。这就带来了许多的问题。如（1）图象的智能识别；（2）字符的提取与识别；（3）图形拓扑结构的建立与图形的理解；（4）实用化的后处理方法等等。国家自然科学基金会和863计划基金都在支持这方面的研究，国内外已有一些这方面的软件付诸实用，如美国的RVmaster，德国的VPmax，以及清华大学，东北大学的产品等。但效果都不很理想，还未能达到人们企盼的效果。 2 计算机美术与设计 2．1 计算机美术的发展
第 1 章习题答案 5．若有两个基准测试程序P1和P2在机器M1和M2上运行，假定M1和M2的价格分别是5000元和8000 请回答下列问题： （1）对于P1，哪台机器的速度快？快多少？对于P2呢？ （2）在M1上执行P1和P2的速度分别是多少MIPS？在M2上的执行速度又各是多少？从执行速度来看，对于P2，哪台机器的速度快？快多少？ （3）假定M1和M2的时钟频率各是800MHz和1.2GHz，则在M1和M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI各是多少？ （4）如果某个用户需要大量使用程序P1，并且该用户主要关心系统的响应时间而不是吞吐率，那么，该用户需要大批购进机器时，应该选择M1还是M2？为什么？（提示：从性价比上考虑）（5）如果另一个用户也需要购进大批机器，但该用户使用P1和P2一样多，主要关心的也是响应时间，那么，应该选择M1还是M2？为什么？ 参考答案： （1）对于P1，M2比M1快一倍；对于P2，M1比M2快一倍。 （2）对于M1，P1的速度为：200M/10=20MIPS；P2为300k/0.003=100MIPS。 对于M2，P1的速度为：150M/5=30MIPS；P2为420k/0.006=70MIPS。 从执行速度来看，对于P2，因为100/70=1.43倍，所以M1比M2快0.43倍。 （3）在M1上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：10×800M/(200×106)=40。 在M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：5×1.2G/(150×106)=40。 （4）考虑运行P1时M1和M2的性价比，因为该用户主要关心系统的响应时间，所以性价比中的性能应考虑执行时间，其性能为执行时间的倒数。故性价比R为： R=1/(执行时间×价格) R越大说明性价比越高，也即，“执行时间×价格”的值越小，则性价比越高。 因为10×5000 > 5×8000，所以，M2的性价比高。应选择M2。 （5）P1和P2需要同等考虑，性能有多种方式：执行时间总和、算术平均、几何平均。 若用算术平均方式，则：因为(10+0.003)/2×5000 > (5+0.006)/2×8000，所以M2的性价比高，应选择M2。 若用几何平均方式，则：因为sqrt(10×0.003) ×5000 < sqrt(5×0.006) ×8000， 所以M1的性价比高，应选择M1。 6．若机器M1和M2具有相同的指令集，其时钟频率分别为1GHz和1.5GHz。在指令集中有五种不同类型的指令A~E。下表给出了在M1和M2上每类指令的平均时钟周期数CPI。
计算机系统由什么组成 计算机系统由计算机硬件和软件两部分组成。具有接收和存储信息、按程序快速计算和判断并输出处理结果等功能。 硬件（英文名Hardware）是计算机硬件的简称（中国大陆及香港用语，台湾作硬体），是指计算机系统中由电子，机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体为计算机软件运行提供物质基础。 简言之，硬件的功能是输入并存储程序和数据，以及执行程序把数据加工成可以利用的形式。从外观上来看，微机由主机箱和外部设备组成。主机箱内主要包括CPU、内存、主板、硬盘驱动器、光盘驱动器、各种扩展卡、连接线、电源等；外部设备包括鼠标、键盘等。软件（中国大陆及香港用语，台湾称作软体，英文：Software）是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。一般来讲软件被划分为系统软件、应用软件和介于这两者之间的中间件。软件并不只是包括可以在计算机（这里的计算机是指广义的计算机）上运行的电脑程序，与这些电脑程序相关的文档一般也被认为是软件的一部分。简单的说软件就是程序加文档的集合体。另也泛指社会结构中的管理系统、思想意识形态、思想政治觉悟、法律法规等等。 计算机系统的特点是能进行精确、快速的计算和判断,而且通用性好,使用容易，还能联成网络。 ①计算：一切复杂的计算，几乎都可用计算机通过算术运算和逻辑运算来实现。 ②判断：计算机有判别不同情况、选择作不同处理的能力,故可用于管理、控制、对抗、决策、推理等领域。 ③存储：计算机能存储巨量信息。 ④精确：只要字长足够，计算精度理论上不受限制。 ⑤快速：计算机一次操作所需时间已小到以纳秒计。 ⑥通用：计算机是可编程的，不同程序可实现不同的应用。 ⑦易用：丰富的高性能软件及智能化的人-机接口,大大方便了使用。 ⑧联网：多个计算机系统能超越地理界限，借助通信网络，共享远程信息与软件资源。
计算机图形学与图形图像处理技术分析 计算机技术的普及与发展带动了全社会的进步，现代社会活动中几乎所有领域都在使用计算机技术，该技术为企业节约了大量的生产成本，提高了工作效率，改变了人们的生活方式。计算机图形学和图形图像技术在人们工作中的使用日益频繁，凸显了现代科学应用领域对该技术研究的重要性，本文就计算机图形学与图形图像处理技术从定义、区别和联系以及具体应用几方面展开论述，期望该技术能够为人们的工作和生活提供更大便利。 标签：计算机图形学；图形图像处理；技术 1概述 1.1概念 计算机图像处理是指利用计算机技术，来对图像进行一定的加工和分析，以获取最终的目标图像及结果。 目前该项处理技术在应用中，主要经过两个基本过程。第一，转化要研究的图像，把它变成通过计算机能够清晰辨别的数据，这样把图像存放在计算机中；第二，在将电脑中的图像做出相关处理与转化时，将采用不同形式的计算方法进行处理。 1.2图像的分类 根据图像能否在计算机上处理，将图像的种类进行了以下归类： 第一类，数字化图像。由于科技的迅猛发展，图像已经逐渐走向数字化。同时，数字化图像具有与生俱来的优势，例如处理方法便捷、精准度高等，满足了现代化国家的需求。 第二类，模拟图像。在现代生活中，模拟图像到处可以看到，比如胶片照相机相片、光学图像等，这些都是模拟图像。模拟图像一般在输出时较方便快捷，但是也有不是很灵活、精密度不够的缺陷。 2计算机图形与图像技术的区别与联系 计算机图形处理技术与图像处理技术是两种技术，两种技术密不可分，两者的有机融合才能将图像和图像处理更加符合客户需求，两者的转换和联系如图1所示，但两者也有若干区别： （1）理论基础不同。计算机图形学的理论基础是计算几何、分型、透视、变换、仿射理论、分形理论等，而计算机图像处理技术的理论基础是统计学、模
第1章微型计算机概述 数字电子计算机系统俗称计算机或电脑，是一种具有高速数值运算、自动信息处理、逻辑判断和超强信息存储记忆功能的电子设备，也是一种能按照程序员事先安排的程序来工作，高速地处理各类数据信息的智能化设备。 电子计算机是人类现代科技的重大成就之一，它起始于1946年由美国宾夕法尼亚大学研制成功的第一台电子计算机ENIAC。这是一台由电子管构成的重达30吨并能按照事先安排的指令快速完成指定计算任务的现代意义上的电子计算机。自此，电子计算机及其相关技术经历了一个快速发展的过程。这期间，计算机的构成经历了电子管、晶体管、集成电路和大规模及超大规模集成电路的几个发展阶段，对应了电子计算机发展的4个时代，而微型计算机属于第4代电子计算机产品，属于超大规模集成电路计算机，是集成电路技术高度发展的产物。 电子计算机按体积、性能、用途和价格指标可分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机5类。从工作原理上来讲，微型机与其他计算机并没有本质的区别，所不同的是微型计算机（简称微机）是直接面向个人用户的，其结构、功能和售价也是全面适应个人用户的。微型计算机的核心部件是微处理器，其性能与微处理器的性能直接相关。 微型计算机对现代社会的方方面面有着无可比拟的影响力。 1.1 微型计算机发展概况 微型计算机的发展是以微处理器的发展为特征的。微处理器自1971年问世以来，随着大规模集成电路技术的不断进步，在短短几十年的时间里以极快的速度发展。 1971—1973年，标志着第1代微机的4位和8位低档微处理器问世了，其代表性产品是Intel公司的4004和8008微处理器，分别是4位和8位微处理器。8008算得上是世界上第一种8位的微处理器，其集成度约4000个晶体管/片，芯片主频仅1MHz。 1974—1977年，出现了标志着第2代微机的8位中高档微处理器，其代表产品有Intel 8080、M6800和Z80等，集成度有了大幅提高，已具备了典型的计算机体系结构，包括中断、DMA等控制功能，主频约2MHz。由于有了较完善的指令系统，软件可采用BASIC、Fortran等高级语言及相应的编译程序。 1978—1984年进入了拥有16位微处理器的第3代微机时代。这个时代的微处理器代表产品是Intel 8086、Intel 8088、M68000和Z8000等，集成度和运算速度比上一代有了成
1.计算机系统主要由哪两部分组成？硬件结构主要有哪几大部 分？ 答：计算机系统主要由硬件、软件两 大部分组成，硬件结构从概念上来说 主要由中央处理器（运算器、控制 器）、存贮器、输入设备、输出设备 等几大部分组成。 2.PLC、DCS的中文全称和英文全 称分别是什么？ 答：PLC中文全称：可编程序逻辑控 制器，英文全称：ProgrammablepLogicalpController 。DCS中文全称：分散控制系统，英 文全称： DistributedpControlpSystem。 3.一体化PLC和模块化PLC各有什 么特点？ 答：一体化PLC通常为小型PLC，其 I/O点数规模小，I/O、PS、CPU等都 集中在一起，适合于单机自动化任务
或简单的控制对象。模块化PLC通常为中、大规模PLC，其I/O点数在几 百点、几千点甚至上万点，所有I/O 以及PS、CPU、CP等等功能单元均做成独立的模块形式，根据需要以总线形式连接组合在一起，构成一个完整的系统，以实现复杂的自动控制任务。 4.PLC由哪几个部分组成？ 答：PLC的基本组成部分有：电源模块、CPU模块、I/O模块、编程器、 编程软件工具包等，根据不同类型的系统，一般还会有安装机架（底板）、通讯模板、智能模板、接口模板等 5.一般而言,PLC的I/O点数要冗 余10%。 6.PLC设计规范中,RS232通讯的 距离是为15m。 7.PLC的RS485专用通讯模块的通 讯距离500m。 8.PLC采用典型的计算机结构，由
中央处理器、存储器、输入输出接口 电路和其它一些电路组成。 9.PLC的输入信号模式中，交流输 入的电压大多采用AC110V或 AC220V，直流输入额定电压为 DC24～48V。 10.PLC中CPU的主要作用是什么？ 答：CPU是PLC的主要部分，是系统的控制中枢，它接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、 存储器、I/O以及警戒定时器的状态， 并诊断用户程序的语法错误。 11.PLC在循环扫描周期内，将所需 要输入输出信息存到预先准备 好的一定区域，这个区域称为 I/O镜像区。 12.控制系统的各类模块中，PS、 CPU、CP、AI、AO、DI、DO、IM分别 指的是哪些类型的模块？ 答：PS－电源模块，CPU－中央处理 器模块，CP－通讯处理器模块，AI －模拟量输入模块，AO－模拟量输出
考试科目名称 计算机组织与系统结构 （A-1卷）2007——2008学年第 2 学期 教师 袁春风/窦万春考试方式：闭卷系（专业） 计算机科学与技术年级 2006班级 学号 姓名 成绩 题号一二三四五六 分数 一、填空题（本大题共15小题，每空1分，共20分） 得分 1. 二进制指令代码的符号化表示被称为汇编语言源程序。必须通过相应的翻译程序把它转 换为机器语言程序才能被计算机执行。 2. 通常用一个寄存器来存放当前执行指令的地址，MIPS结构中将该寄存器简写为PC。由于历史的原 因，PC寄存器通常被称为程序计数器（或Program Counter）。 3. 在MIPS中，分支指令的转移目标地址是由分支指令的下条指令地址加上一个位移量决定的。通常 把这种方式称为(PC)相对寻址方式。 4. 假定寄存器$s1中存放二进制信息为0000 0000 0000 0000 0000 0000 1101 1000，则在屏幕上用 16进制显示为0x 0000 00D8。若该信息是一个无符号整数，则表示的值为 216。 5. 过程调用时，涉及到调用过程和被调用过程之间的数据交换和程序切换，所以要有相应的存储空间 来存放调用参数、返回数据和返回地址等信息。这种用于过程调用的存储空间被称为堆栈Stack （或栈帧Stack Frame）。 6. 衡量CPU性能好坏的一个重要指标是CPU执行时间。它与程序包含的指令条数和每条指令的平均 时钟数以及时钟周期有关。通常用英文缩写CPI 来表示每条指令的平均时钟数。有时也用基准程序来测试处理器的性能，“基准程序”对应的英文单词是Benchmark。 7. 进行基本加/减等算术运算和与/或/非等逻辑运算的部件被称为算术逻辑部件。用英文缩写表示为 ALU。 8. 由于Cache数据是主存数据的副本，所以Cache和主存之间存在一致性问题，可以采用两种不同的 写策略来解决。这两种写策略是Write Back(或写回法/一次性写)和Write Through（或写通过法）。 9. 在流水线中，如果多条指令同时需要用到同一个功能部件，就发生了流水线冒险，会引起流水线的 阻塞。通常把这种流水线冒险称为结构（或资源冲突）冒险。
(仅供参考，不作为考试标准)， 选择题(30分，每题2分) 计算机系统结构设计者所关心的是________所看到的的计算机结构。 A)硬件设计人员B)逻辑设计人员 C)机器语言或汇编语言程序员D)高级语言程序员 在计算机系统设计时，为了提高系统性能，应当注意________。 A)加快经常性使用指令的执行速度 B)要特别精心设计少量功能强大的指令 C)要减少在数量上占很小比例的指令的条数 D)要加快少量指令的速度 重叠寄存器技术主要用于解决在RISC系统中因________而导致的问题。 A)JMP指令影响流水线 B)CALL指令的现场保护 C)只有LOAD和STORE指令带来的访问存储器不便 D)存储器访问速度 为使流水计算机运行效率高________ A)各过程段时间要不同B)连续处理的任务类型应该不同 C)连续处理的任务类型应该相同D)连续处理的任务数尽可能少不属于堆栈型替换算法的是________。 A)近期最少使用法B)近期最久未用法 C)先进先出法D)页面失效频率法 与全相联映象相比，组相联映象的优点是________。 A)目录表小B)块冲突概率低C)命中率高D)主存利用率高"一次重叠"中消除"指令相关"最好的方法是________。 A)不准修改指令B)设相关专用通路 C)推后分析下条指令D)推后执行下条指令 流水操作中，遇到数据相关时，采用的解决办法有________。 A)用优化编译器检测，通过指令重新排序的办法 B)数据重定向技术 C)延迟转移技术 D)加快和提前形成条件码 经多级网络串联来实现全排列网络，只能用________。 A)多级立方体网络B)多级PM2I网络 C)多级混洗交换网络D)上述任何网络 虫蚀寻径以流水方式在各寻径器是顺序传送的是________。 授课：XXX
计算机系统的组成 一、教学课题：计算机系统的组成 二、教学课时：1课时 三、教学目标：1、学生了解计算机组成各部分的名称和作用。 2、学生了解计算机处理信息的过程。 3、学生知道什么是计算机软件，了解计算机软件的作用。 四、教学重点：1、学生掌握计算机组成各部分设备的作用。 2、学生了解常用软件的作用 3、学生了解计算机处理信息的过程。 五、教学难点：计算机硬件和软件的概念。 六、教学环境：多媒体教室、投影仪 七、教学资源：计算机及相关软件Powerpoint。 八、教学过程 一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的，如图1所示。硬件（HardWare）是指计算机的各种看得见，摸得着的实实在在的物理设备的总称，包括组成计算机的电子的，机械的，磁的或光的元器件或装置，是计算机系统的物质基础；软件（SoftWare）是指在硬件系统上运行的各类程序，数据及有关资料的总称。硬件是软件建立和依托的基础，软件是计算机系统的灵魂。没有硬件对软件的物质支持，软件的功能则无法发挥。所以硬件和软件相互结合构成了一个完整的计算机系统，只有硬件和软件相结合才能充分发挥计算机系统的功能。 图1：微型计算机系统组成框 图
计算机软件是指在硬件设备上运行的各种程序以及有关资料。所谓程序实际上是用户用于指挥计算机执行各种动作以便完成指定任务的指令的集合。用户要让计算机做的工作可能是很复杂的，因而指挥计算机工作的程序也可能是庞大而复杂的，有时还可能要对程序进行修改与完善。因此，为了便于阅读和修改，必须对程序作必要的说明或整理出有关的资料。这些说明或资料（称之为文档）在计算机执行过程中可能是不需要的，但对于用户阅读、修改、维护、交流这些程序却是必不可少的。因此，也有人简单地用一个公式来说明包括其基本内容：软件=程序+文档。 计算机硬件的基本功能是接受计算机程序的控制来实现数据输入、运算、数据输出等一系列根本性的操作。虽然计算机的制造技术从计算机出现到今天已经发生了极大的变化，但在基本的硬件结构方面，一直沿袭着冯·诺伊曼的传统框架，即计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件构成。图1-5列出了一个计算机系统的基本硬件结构。图中，实线代表数据流，虚线代表指令流，计算机各部件之间的联系就是通过这两股信息流动来实现的。原始数据和程序通过输入设备送入存储器，在运算处理过程中，数据从存储器读入运算器进行运算，运算的结果存入存储器，必要时再经输出设备输出，如图1-5。指令也以数据形式存于存储器中，运算时指令由存储器送入控制器，由控制器控制各部件的工作。 图1.5 各主要设备之间的关系 由此可见，输入设备负责把用户的信息（包括程序和数据）输入到计算机中；输出设备负责将计算机中的信息（包括程序和数据）传送到外部媒介，供用户查看或保存；存储器负责存储数据和程序，并根据控制命令提供这些数据和程序，它包括内存（储器）和外存（储器）；运算器负责对数据进行算术运算和逻辑运算（即对数据进行加工处理）；控制器负责对程序所规定的指令进行分析，控制并协调输入、输出操作或对内存的访问。下面分别对其各部分进行介绍。 1 .中央处理器 中央处理器简称CPU（Central Processing Unit）,它是计算机系统的核心，中央处理器包括运算器和控制器两个部件。