《微型计算机系统》PPT课件.ppt

第2章微型计算机系统,硬件和软件系统,硬件“看得见、摸得着”的物理载体,软件程序及其配套的数据、文档等,计算机系统？,硬件系统软件系统,硬件主要概念有哪些？,软件主要概念有哪些？,第2章微型计算机系统,微型计算机概述微型计算机系统微型计算机硬件系统外部存储器常用外部设备微型计算机的软件系统,重点：微型计算机硬件系统组成计算机工作原理,一、硬件概念,Q1硬件系统是指？Q2什么是主机？CPU？Q3微型计算机与计算机的区别是？Q4内存与外存的不同之处是？Q5计算机各组成部件如何连接、通信？Q6计算机主要技术指标有哪些？,讨论：,2.1计算机系统,计算机硬件组成,输入,运算器,存储器,控制器,输出,人脑：感受判断计算记忆反应,电脑：输入控制运算存储输出,BUS,外部设备,2.1计算机系统,计算机硬件系统由五部分组成：,也可以说由三部分组成：,问：计算机硬件系统由哪几部分组成？,问：主机包含哪些部件？CPU又是什么意思？,主机运算器+控制器+存储器CPU运算器+控制器,答：,CentralProcessingUnit,中央处理器CPU,CPU是计算机的大脑，计算机的运算、控制都是由它来处理的。CPU的性能决定了整个微机的性能，是衡量微机档次的一个重要指标。,CPU（中央处理器）：由运算器、控制器、寄存器组成运算器CPU中负责对数据进行算术逻辑运算的部件控制器CPU中负责分析和控制执行指令的部件寄存器CPU中的临时存储单元,中央处理器CPU,问：微型计算机与一般意义上的计算机有什么区别？,其本质特征是,答：,运算器和控制器集成在一块IC芯片上,这种CPU简称MPU,字长：指微处理器一次所能处理的二进制数的位数。可同时处理的数据位数越多，CPU的功能就越强，工作速度就越快，性能就越高，而内部结构也就越复杂。主频：即CPU内部核心工作的时钟频率，单位一般是兆赫兹（MHz）。通常所说的133、166、450等就是指主频。对于同种类的CPU，主频越高，CPU的速度就越快，整机的性能就越高。,微处理器性能,外频：外频是由电脑主板提供的，是CPU与周边设备传输数据的频率，即CPU到芯片组之间的总线速度，即系统总线的工作频率。例如，Pentium1GHz的CPU外频是133MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。倍频：是CPU和系统总线之间相差的倍数，即外频和主频的倍数关系。当外频不变时，提高倍频，CPU主频也就越高。CPU的主频与外频的关系是：CPU主频外频倍频,微处理器性能,问：内存与外存是一回事吗？,能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存；通过I/O接口才能被CPU控制的存储器称为外存。,内存储器,内存：易失性存储器,20,2.4外部存储器,外存：永久性存储器,存储器是一种具有保存和存取信息（程序、数据）的设备/器件，是计算机系统不可或缺的资源。现代微型计算机的存储系统结构：高速缓存-主存-外存为什么采用这种结构？指令执行速度依赖于内存读写速度高速CPU需配置高速内存大软件需配置大容量内存高速度低成本大容量,存储器与存储系统,计算机三级存储体系结构,半导体存储器分为：ROM和RAM,辅存（半导体、磁、光）,为什么对存储器分级？,主存,高速缓存,CPU,未运行的大量程序和数据,正在运行的程序和数据,常用的指令和数据,被处理的指令和数据,问题：CPU只能访问Cache吗？,存储器的分类,半导体存储器,按存储介质半导体存储器、磁存储器、光存储器,软磁盘,硬磁盘,磁带,光盘,按工作方式随机访问、只读、顺序访问、直接存取,RAM:RandomAccessMemoryROM:ReadOnlyMemory,按信息保存易失性(挥发性)、非易失性(非挥发性),按系统中的地位主存(内存)、辅存(外存)、高速缓存(Cache),现代计算机的三级存储体系,磁盘结构,容量=柱面*扇区*磁头数*每扇区字节数,主板,计算机各组成部件如何连接？,总线,总线,计算机各组成部件如何通信？,地址总线:传输地址信息数据总线:传输数据信息控制总线:传输控制信息,内部总线：连接CPU的各个组成部件(芯片内部)系统总线：连接计算机中各大部件外部总线：连接计算机和外部设备,连接对象,传输对象,并行总线:通信速度快、实时性好串行总线:简易、方便、灵活,通信方式,总线分类,2.3微型计算机硬件系统,微机的硬件由CPU、存储器、输入/输出设备构成；输入/输出设备通过I/O接口与系统相连；各部件通过总线连接。,常用外部设备,输入设备,作用：把程序和数据信息，转换成计算机能识别的电信号（信息编码）有序的送入存储器中。,键盘,机械式,光学式,鼠标,输出设备,作用：显示、打印或存储计算机工作的中间结果或最后结果。,常用外部设备,常见输出设备,问：计算机主要技术指标有哪些？,字长CPU一次能处理的二进制位数，它与数据总线的根数有关，如8位机，16位机，32位机等等主频运算器做一次“加”动作的最小可靠时间，如P41.6G（Hz）运算速度CPU每秒能执行加法指令的次数（MIPS）主存容量bit，Byte，KB，MB，GB，TB1B=8bit，1GB=210MB=220KB=230B,二、软件概念,Q1什么是裸机？Q2什么是系统软件和应用软件？Q3软件系统包含哪些软件？Q4操作系统是个什么系统？Q5机器语言、汇编语言、高级语言的区别？,讨论：,问：什么是裸机？,裸机未装备任何软件的计算机,答：,计算机软件系统组成,裸机,系统软件,操作系统,支援软件,应用软件,问：软件系统包含哪些软件？,答：,系统软件应用软件,软件系统,问：什么是系统软件？什么是应用软件？,系统软件管理计算机系统各部分，使之高效工作，同时为上层提供服务。（系统软件中最重要的是操作系统，其次还有语言处理程序和其他系统软件）,应用软件处于系统软件的上层，帮助计算机用户完成特定领域的工作。,2.6微型计算机的软件系统,问：什么是操作系统？其特点是？,操作系统即OperatingSystem（简称OS）它是一个大型的、优秀的程序，管理着计算机的全部软、硬件资源，并提供人机交互的界面。配备操作系统的优点：使计算机能高效自动工作方便用户,问：机器语言、汇编语言、高级语言的区别？,机器语言用二进制代码直接表示的语言，是计算机唯一能识别、执行的语言汇编语言符号化了的机器语言（用助记符来写程序，靠汇编程序翻译成机器码才能执行）高级语言接近自然英语和数学公式的语言（要通过编译或解释程序翻译成机器码）,低级语言面向机器，执行速度快，效率高；高级语言面向问题，易理解，易移植。,人们将预先编制好的程序存储在存储器中，计算机工作就是从存储器中依次取出程序的指令并执行的过程。,“存储程序”工作原理,计算机工作原理,JohnvonNeumann冯诺依曼,程序和指令,指令是对计算机进行程序控制的最小单位。所有的指令的集合称为计算机的指令系统。,程序是为完成一