按集成电路的功能分数字集成电路和模拟集成电路。
按晶体管结构、电路和工艺的不同分双极型电路、金属氧化物半导体（MOS）电路等。 2．集成电路的发展趋势 (***) (1) 集成电路的特点及工作速度
集成电路体积小、重量轻、功耗小、成本低、速度快、可靠性高。
集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门电路的开关速度就越快，相同面积的晶片可容纳的晶体管数目就越多。
提高集成度，关键在缩小门电路面积。 (2) Moore定律
Moore定律指出，单个集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番。
当前世界上集成电路大生产的主流技术已经达到12～16英寸晶圆、45或32nm（纳米）的工艺水平，2010年的最新产品已达到32nm的水平。在未来的十年时间里，集成电路的技术还将继续遵循Moore定律得到进一步的发展。预计2014年达到18英寸晶圆、14nm的工艺水平。
3．IC卡 (***) (1) IC卡及其特点
IC卡又称集成电路卡，它把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储信息、处理和传递数据的载体。 IC卡存储信息量大、保密性强、可以防止伪造和窃用、抗干扰能力强、可靠性高。 (2) IC卡的分类
①按卡中所镶嵌的集成电路芯片分
存储器卡：卡片封装的集成电路为存储器。如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等。
CPU卡：也叫智能卡，卡上集成了CPU、存储器，还配有操作系统。处理能力强，保密性好，常用于作为证件和信用卡使用的重要场合。如手机中使用的用户识别卡（SIM）。
②IC卡按使用方式分
接触式IC卡：如电话IC卡，多用于存储信息量大、读写操作比较复杂的场合。易磨损、怕油污，寿命不长。
非接触式IC卡：又叫射频卡、感应卡，采用电磁感应方式无线传输数据，操作方便，快捷。记录的信息简单，读写要求不高，常用于身份验证等场合，使用寿命很长。
1.微电子技术是信息技术领域中的关键技术，它以集成电路为核心。下列有关集成电路的叙述中，错误的是 。(2010年秋基础第1题)
A.现代集成电路使用的半导体材料只能是硅(Si)，不能使用其它任何半导体材料 B.集成度是指集成电路包含的电子元件数目，可分为SSI、MSI、VLSI等 C.Moore定律指出，单块集成电路的集成度平均18~24个月翻一番
D.我国第二代身份证中嵌入了集成电路芯片，可以实现电子防伪和数字管理功能 2.在下列有关集成电路及其应用的叙述中，错误的是_______。(2010年春基础第2题)
A.集成电路的制造工序繁多，工艺复杂且技术难度高
B.经过抛光后的硅片称为晶圆，每个晶圆最多可以制成一个合格的集成电路芯片 C.IC卡分为接触式IC卡和非接触式IC卡，后者通常又称为射频卡或感应卡 D.集成电路应用十分广泛，目前我国第2代居民身份证中就有集成电路芯片 3.在下列有关集成电路的叙述中，正确的是___________。(2009年秋基础第2题)
A.现代集成电路所使用的半导体材料都是硅 B.所有的集成电路都是数字集成电路
C.Moore定律认为单块集成电路的集成度平均每年翻一番
D.Intel公司微处理器产品Core 2 Duo，其集成度已高达数千万个电子元件 4.在下列有关微电子技术与集成电路的叙述中，错误的是_____。(2008年春基础第1题)
A.微电子技术是以集成电路为核心的技术
B.集成度是指单个集成电路所含电子元件的数目
C.Moore定律指出，单个集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番 D.IC卡仅有存储器和处理器，卡中不可能存储有软件
5.在下列有关集成电路的叙述中，错误的是__________ 。(2007年秋基础第2题)
A.现代集成电路使用的半导体材料主要是硅
B.大规模集成电路一般以功能部件、子系统为集成对象 C.我国第2代居民身份证中包含有IC芯片
D.目前超大规模集成电路中晶体管的基本线条已小到lnm左右 年达到14nm的工艺水平。【答案】D
第 计算机的组成及分类、CPU的结构与原理 PC主机的组成
常用的输入输出设备和外存储器。
2章 计算机组成原理 计算机组成原理主要介绍计算机的硬件及工作原理，是计算机基础知识考得最多的部分，包含： 最重要的部分是：PC主机的组成，其中的主板、芯片组、BIOS、内存储器、接口是每年必考的。 另外，CPU的结构及指令系统、常用输入输出设备及各种外存储器也经常考到。
2.1 计算机的组成与分类
1．计算机的发展与作用(*)
1946年在美国诞生了第一台数字电子计算机，ENIAC计算机。 计算机按使用的元器件进行划分，分为四代：
第一代：电子管计算机 第二代：晶体管计算机
第三代：中小规模集成电路（SSI，MSI）计算机 第四代：大规模(LSI)和超大规模集成电路（VLSI）计算机
新一代计算机着眼于计算机的智能化。目前所使用的计算机都属于第四代计算机。 2．计算机的逻辑组成 (***)
完整的计算机系统是由硬件和软件组成的。
计算机硬件包括运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，它们由总线相连。其中运算器和控制器合称为中央处理器，用CPU表示。CPU、内存、总线构成了计算机的主机，外存储器、输入输出设备构成了计算机的外围设备，简称外设。
(1) 中央处理器CPU
CPU是计算机必不可少的核心组成部件，用于执行系统软件和应用软件。
微处理器是使用单片大规模集成电路制成的、具有运算和控制功能的电子部件，是计算机的核心组成部分。用于执行系统软件和应用软件的微处理器称为“中央处理器”（CPU）。除了CPU外，还有许多专用的微处理器产品，如绘图处理器、通信处理器等。
多数PC机只有1个CPU，也有一些计算机包含有2个、4个、8个甚至成百上千个CPU。现在，PC机也采用2个、4个甚至更多个CPU集成在同一芯片内，形成多核CPU。
(2) 存储器
存储器用于存储以二进位形式表示的程序和数据，有内存储器和外存储器。 ①内存储器
简称内存或主存，存取速度快，成本高，存储容量小，断电后信息消失，存放已经运行的程序和需要立即处理的数据，CPU所处理的指令及数据可直接从内存中取出。
②外存储器
简称外存或辅存，存取速度慢，成本低，存储容量大，断电后信息仍保持，长期存放计算机中几乎所有的信息，程序及相关数据必须先送入内存后才能被CPU使用。
(3) 输入设备和输出设备 ①输入设备
输入设备用来向计算机输入信息，如，键盘、鼠标器、扫描仪等。不论信息的原始形态如何，输入到计算机中的信息都使用二进位来表示。 ②输出设备
输出设备用来从计算机输出信息，如，显示器、打印机、扬声器等。多数输出设备把计算机中的二进位信息转换成人可感知的形式，如文字、符号、图形、声音等。
(4) 总线与I/O接口
总线（bus）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部件。总线包括CPU总线（前端总线）、存储器总线、I/O总线（主板总线）。
I/O接口是I/O设备与I/O控制器之间的连接器，I/O设备通过I/O接口与各自的控制器相连，然后由控制器与I/O总线相连，这样方便I/O设备的更换和扩充。
3．计算机的分类 (*) (1)按内部逻辑结构分类 16位/32位/64位。 (2)按性能和价格分类
巨型计算机、大型计算机、小型计算机、个人计算机、嵌入式计算机。个人计算机包括笔记本PC、台式PC、超级便携机UMPC（上网本）。 把运算器、控制器、存储器、输入/输出控制、接口电路全都集成在一块芯片上，这样的超大规模集成电路称为“单片计算机”或“嵌入式计算机”，嵌入式计算机内嵌在其他设备中作为信息处理的核心装置，例如数码相机、MP3播放器、手机、汽车、机顶盒等。其特点是功能固定、专用，软件固化在芯片上。
由于计算机技术发展很快，不同类型计算机之间的划分标准是变化的。
2.2 CPU的结构与原理
1．CPU的结构 (****) (1)CPU的任务及工作原理
CPU的任务是取指令并完成指令所规定的操作。我们现在所用的计算机都是按照数学家冯·诺依曼提出的“存储程序控制”的原理进行工作的，具体如下：
①程序（指令）和数据均以二进制编码表示，预先存放在存储器中。
②程序运行时，CPU从内存中一条一条取出指令和相应数据，按指令操作码的规定，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止。 (2)CPU的组成 ①运算器
运算器也叫算术逻辑运算部件（ALU），用来对数据进行算术运算和逻辑运算。CPU由多个ALU部件，有的负责处理整数，有的负责处理实数或者特殊运算。
②控制器
控制器是CPU的指挥中心。指令计数器存放正在执行指令的地址，执行完一条指令后自动加1。指令寄存器用来保存当前正在执行的指令、通过译码器解释指令的含义控制运算器操作、记录CPU内部状态。
③寄存器组
CPU除了运算器和控制器外，一般还包含几十个寄存器，称为寄存器组。寄存器组用来临时存放参加运算的数据和得到的中间结果。 2．指令和指令系统 (****) (1)指令、指令组成、指令系统
指令就是命令，它用来规定CPU执行什么操作。指令是构成程序的基本单位，采用二进位表示。大多数情况下，指令由操作码和操作数两个部分组成。
操作码：指出CPU应执行何种操作，例如，加、减、乘、除、取数、存数等。 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。
CPU所能执行的全部指令的集合，称为该CPU的指令系统。Pentium系列等处理器在其发展过程中，其指令系统越来越丰富，有数百条不同的指令。
(2)指令在计算机中的执行过程
取指令：CPU的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器。
指令译码：指令寄存器中的指令经译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里。 执行指令：取操作数进行运算，结果保存到寄存器，需要时保存到内存。 修改指令计数器：决定下一条指令的地址。 (3)CPU的兼容性
同一公司同一系列的CPU具有向下（前）兼容性。
不同公司生产不同的CPU产品各有自己的指令系统，它们可能兼容可能不兼容，如Intel公司和AMD公司产品互相兼容，而与其他公司如IBM公司、SUN公司等是不兼容的。
3．CPU的性能指标(***) (1)衡量CPU性能的方法
计算机的性能主要表现在程序执行速度的快慢，它由许多因素决定，例如CPU、内存、硬盘、显卡等，但通常CPU是主要因素。 CPU性能高低的主要指标是CPU的速度，有2种衡量方法：计算每秒钟可执行的指令数目（单位：MIPS、MFLOPS）及使用常用软件的执行速度。
(2)CPU的性能指标 ①CPU的字长（位数）
CPU整数寄存器和定点运算器的宽度，目前PC机使用的CPU大多数是32位或64位。 ②主频（CPU时钟频率）
CPU中电子线路的工作频率，主频越高，速度越快。 ③CPU总线速度
前端总线的工作频率和数据线宽决定CPU与内存间传输数据的速度。 ④高速缓存（cache）的容量与结构
使用cache的目的是减少CPU访问内存的次数，解决CPU与内存之间速度不匹配的问题。cache容量越大、级数越多，其效用就越明显。 ⑤CPU的指令系统
指令的类型和数目、指令的功能都会影响程序的执行速度。 ⑥CPU的逻辑结构
CPU包含的运算器数目、是否有数字信号处理能力、有无指令预测和数据预测功能、流水线结构和级数等都对指令执行的速度有影响。 1.在下列有关PC机CPU的叙述中，错误的是___________ 。(2009年秋基础第4题)
A.CPU中包含几十个甚至上百个寄存器，用来临时存放数据、指令和控制信息 B.所有PC机的CPU都具有相同的指令系统，因而PC机可使用相同的软件 C.一台计算机至少包含1个CPU，也可以包含2个、4个、8个甚至更多个CPU D.Intel公司是国际上研制和生产CPU的主要公司，我国也能生产CPU 2.下列有关CPU的叙述中错误的是 。(2007年春基础第5题) A. CPU的主要组成部分有运算器、控制器和寄存器组
B. CPU的主要功能是执行指令，不同类型CPU的指令系统通常有所不同 C. 为了加快运算速度，CPU中可包含多个算术逻辑部件（ALU） D. 目前PC所用的CPU芯片均为Intel公司的产品
3.CPU的运算速度与许多因素有关，下面哪些是提高CPU速度的有效措施_______。
(2008年春基础第3题)
①增加CPU中寄存器的数目 ②提高CPU的主频 ③增加CPU中高速缓存(cache)的容量 ④优化BIOS的设计 A.①、③和④ B.①、②和③ C.①和④ D.②、③和④ 4. 在下列4个Intel微处理器产品中，采用双核结构的是__________。
(2010年春基础第5题)
2.3 PC主机的组成
1．主板、芯片组与BIOS (*****)
(1)台式PC机的物理组成
台式PC机由机箱、显示器、键盘、鼠标等组成。机箱内有主板、硬盘、光驱、电源、风扇等。主板上安装了CPU、内存、总线、I/O控制器等部件。
(2)主板
又称母板，用来安装所有的电子器件、电路与连接件。主板上有CPU插座、芯片组、内存插座、显卡插槽、扩充卡插槽、BIOS、CMOS芯片、I/O插口等。
为了便于不同PC机主板的互换，主板的物理尺寸已经标准化。现在使用的主要是ATX和BTX规格的主板。 (3)芯片组
芯片组是PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽，一般由2块VLSI芯片组成： 北桥芯片（存储控制中心）：连接CPU、存储器、显卡、南桥芯片。
南桥芯片（I/O控制中心）：为了对多种I/O设备进行控制，提供了各种I/O接口。
芯片组与CPU芯片同步发展，有什么样功能和速度的CPU，就有什么样的芯片组与之配套。主板上所有的存储器控制、I/O控制功能几乎都集成在芯片组内。芯片组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类型。
由于集成电路的集成度越来越高，为降低系统成本，芯片组中集成了越来越多的功能，包括网卡、显卡、声卡等功能。 (4) BIOS
BIOS的中文名为“基本输入/输出系统”，它是存放在主板上闪烁存储器中的一组机器语言程序，关机后内容也不会改变。BIOS 芯片中包含4个部分的程序：
①加电自检程序（POST）。用于检测计算机硬件故障。
②系统主引导记录的装入程序。启动计算机，加载并进入操作系统运行状态。 ③CMOS设置程序。用来设置系统参数，包括日期、时间、口令、配置参数等。
④基本外围设备的驱动程序。实现对键盘、显示器、外存驱动器等常用外部设备输入输出操作的控制。 (5) CMOS
CMOS是一种易失性存储器，断电后由电池供电。CMOS芯片用来存放计算机硬件的参数（称为“配置信息”），包括日期和时间、口令、软盘/硬盘/光盘驱动器的数目、类型及参数、显卡类型、cache使用状况、启动机器时访问外存的顺序等，供BIOS程序使用。
BIOS和CMOS存储器安装在主板上，普通用户一般不能自己更换。 2．内存储器 (*****) (1)计算机中存储器的层次结构
为了获得好的性能/价格比，计算机中各种存储器组成一个层状的塔式结构，取长补短，协调工作。在各级存储器中，速度越快，成本较高，容量越小。速度从高到低依次为：寄存器、高速缓存cache、主存（RAM和ROM）、外存（硬盘、U盘、光盘、软盘）、后备存储器（磁带库、光盘库）。
(2)内存类型
①随机存取存储器（RAM）
既可以读又可以写，是易失性存储器，关机或断电时，其中的信息都将随之丢失。 动态随机存取存储器DRAM：集成度高、功耗小、成本低、速度慢，用作主存储器。
静态随机存取存储器SRAM：集成度高、功耗大、价格贵、速度快，用作高速缓冲存储器Cache。 ②只读存储器（ROM）
永久性存储器，关机或断电时，其中的信息不会丢失。。 不可在线改写内容的ROM：用做BIOS存储器。
快擦除存储器（Flash ROM）：也叫闪存，低电压下可读不可写，高电压下可读可写。 (3)存储容量和存取时间
存储容量：指存储器所包含的存储单元的总数。单位一般为MB、GB等。每个存储单元都有一个地址，CPU按地址对存储器进行访问。 存取时间：指在存储器地址被选定后，存储器读出数据并送到CPU或者把CPU数据写入存储器所需要的时间。寄存器、高速缓存cache、主存的存取时间数量级在ns，外存为ms，后备存储器为s。 (4)工作过程
①CPU运行时，需要的操作数大部分来自寄存器。
②如需要从（向）存储器中取（存）数据时，先访问cache，如在，取自cache。 ③如操作数不在cache，则访问RAM，如在RAM中，则取自RAM。
④如操作数不在RAM，则访问硬盘，操作数从硬盘中读到RAM，并存入cache。 (5)PC机主存储器的物理结构
PC机的主存储器由若干内存条组成。内存条是由若干片DRAM芯片焊装在一小条印制电路板上制成，内存条必须插在主板上的内存条插槽中才能使用。
目前流行的内存条是DDR、DDR2和DDR3，均采用双列直插式，其触点分布在内存条的两面，但它们的物理结构有所不同，例如引脚数目不同。