对应 GESP C++ 2 级知识块①：计算机的存储与网络（存储部分）
官方要求：了解计算机存储的基本概念及分类，了解随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）和高速缓冲存储器（Cache）的功能及区别。
本章讲解存储相关硬件；网络部分（计算机网络分类、TCP/IP 与 OSI、IP 与子网）见第 10 章。
第9章 计算机的架构体系
9.1 计算机的体系结构
现代计算机大多基于冯·诺依曼体系结构，核心思想：
- 采用二进制存储数据与指令；
- 程序、数据统一存入存储器，可自动读取执行；
- 计算机五大核心部件：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
考试怎么考 GESP 选择题常把"五大部件"与"程序指令和数据一起存进存储器"作为考点，记住冯·诺依曼的"存储程序"思想即可。
9.2 CPU（中央处理器）
CPU 是计算机核心，被称为"大脑"，负责执行指令、运算数据。
9.2.1 内部组成
- 运算器：完成算术运算（加减乘除）、逻辑运算（与或非）；
- 控制器：取指令、解析指令、调度各部件协同工作；
- 寄存器：高速临时存储单元，存取速度远超内存，存放 CPU 正在处理的数据/指令。
9.2.2 性能指标
- 主频（Hz）：时钟频率，数值越高单位时间执行指令越多，运算越快；
- 核心数：多核 CPU 可并行处理多任务，提升并发能力；
- 字长：CPU 单次可处理的二进制位数，常见 32/64 位；字长越长寻址、处理能力越强。
9.3 存储器
存储器用于存放程序与数据，按读写速度、断电特性分为缓存、内存、外存。
9.3.1 Cache 高速缓冲存储器
位置：CPU 与内存之间，速度接近 CPU； 作用：缓存 CPU 高频访问数据，减少读取内存的耗时；
- 命中：Cache 找到数据，直接读取；
- 未命中：去内存读取并同步存入 Cache；
- 分级：L1（CPU 内置、最快、容量最小）、L2、L3（容量递增，速度递减）。
易错点 Cache 是"高速缓冲"，不是"主存"；它解决的是 CPU 与内存之间的速度差，断电后数据丢失。选择题里常把 Cache 与 RAM 混在一起考，注意区分层级。
9.3.2 内存（主存）
直接与 CPU 交换数据，速度快、容量偏小，断电数据丢失。
- RAM 随机存取存储器：可读可写，日常内存条；分为 DRAM（低成本）、SRAM（高速昂贵）；
- ROM 只读存储器：出厂固化数据，断电不丢失，用于 BIOS 开机固件。
9.3.3 外存（辅助存储器）
容量大、价格低、断电数据永久保存；无法直接给 CPU 传数据，必须先载入内存。
常见类型：
- HDD 机械硬盘：磁性存储，容量大、速度慢；
- SSD 固态硬盘：闪存芯片，读写快、抗震；
- 光盘 CD/DVD：激光读写，多用于影音资料；
- U 盘：便携闪存移动存储。
一句话记忆
| 存储器 | 速度 | 断电是否保留 | 典型用途 |
|---|---|---|---|
| Cache | 最快 | 否 | CPU 高频缓存 |
| RAM | 快 | 否 | 运行中的程序 |
| ROM | 慢 | 是 | 固件/BIOS |
| 外存 | 最慢 | 是 | 长期保存文件 |
9.4 输入/输出设备（I/O设备）
计算机和外界交互的桥梁。
9.4.1 输入设备（向电脑传数据）
键盘、鼠标、扫描仪、摄像头、麦克风。
9.4.2 输出设备（电脑向外输出结果）
显示器（LCD/OLED）、打印机、音箱、投影仪。
9.5 总线
连接 CPU、内存、外设的公共传输线路，统一传输数据、地址、控制信号。
9.5.1 三类总线
- 数据总线：传输运算数据，位数等于 CPU 字长；
- 地址总线：传输内存地址，位数决定最大寻址内存容量；
- 控制总线：传递读写、中断等控制信号。
9.5.2 特点
总线共享，同一时间仅一台设备发送数据、多台可接收；性能由总线宽度、频率决定。
9.6 系统软件
管理硬件、为应用软件提供运行环境。
9.6.1 操作系统 OS
最核心系统软件，管理软硬件资源、提供人机交互；Windows/macOS/Linux/Android/iOS。
9.6.2 语言处理程序
把高级语言转机器语言：
- 编译器（C/C++）：一次性整体翻译；
- 解释器（Python）：逐行实时执行；
- 汇编程序：汇编语言转机器码。
9.6.3 DBMS 数据库管理系统
MySQL、Oracle，负责数据增删改查。
9.6.4 工具软件
杀毒、磁盘清理、备份工具等维护程序。
9.7 应用软件
面向用户特定需求，运行在操作系统之上：
- 办公软件：Word、Excel、PPT；
- 图形设计：PS、CAD；
- 多媒体：剪映、播放器；
- 行业专用：医疗、金融管理系统。
练习题（2 级单选风格）
- 下列软件中属于"系统软件"的是？
- A. Microsoft Word
- B. Windows 操作系统
- C. 微信
- D. Photoshop
- 关于 CPU，下列说法正确的是？
- A. 负责长期存储文件
- B. 由运算器和控制器组成
- C. 即内存（RAM）
- D. 属于输入设备
- 下列设备中属于"输入设备"的是？
- A. 显示器
- B. 打印机
- C. 键盘
- D. 音箱
- CPU 能直接访问、断电后数据丢失的存储部件是？
- A. 硬盘
- B. 内存（RAM）
- C. 光盘
- D. U 盘
- 计算机中负责在各部件之间传输数据、地址和控制的"高速公路"是？
- A. 显卡
- B. 总线
- C. 电源
- D. 散热器
参考答案（点击展开）
- B — 操作系统管理硬件与软件资源，属于系统软件；Word、微信、PS 都是应用软件。
- B — CPU 由运算器（算数逻辑单元）和控制器组成，是运算核心，不是存储器也不是 I/O 设备。
- C — 键盘把外界信息送进计算机，是输入设备；显示器、打印机、音箱都是输出设备。
- B — 内存（RAM）CPU 可直接访问且断电丢失；硬盘、光盘、U 盘属于外存，断电不丢但 CPU 不能直接访问。
- B — 总线（Bus）是连接 CPU、内存、外设并传输数据/地址/控制信号的通道。