计算机系统组成.ppt

计算机系统组成,主讲人：李丹电话箱：zoelee-ld,1.计算机基本工作原理,1944年8月，著名美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出设计一个全新的通用电子计算机EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)方案。3点核心思想(1)计算机由5个基本功能部件组成；(2)程序与数据采用二进制代码表示；(3)按预先设定的存储程序控制实现计算机的自动运行。冯诺依曼型计算机,注意：EDVAC于1952年1月问世。最早问世的内储程序式计算机室英国剑桥大学威尔克斯教授于1949年5月制成的EDSAC。,约翰冯诺依曼,运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备,2.计算机系统,计算机系统,软件系统,硬件系统,：组成计算机系统的各种物理器件的总称,：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，硬件和软件相互结合构成一个完整的计算机系统。,从外观上看,3.计算机的硬件系统,从外观上看,显示器,主机,键盘,鼠标,音响,主机内部,3.1主板,又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)或母板(motherboard),是主机箱内一块大型多层印刷电路板，在主板上有中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、扩展槽等。通常系统板上集成了软驱接口、硬盘接口、并行接口、串行接口、USB（UniversalSerialBus，通用串行总线）接口、AGP（AcceleratedGraphicsPort，图形加速接口）总线和键盘接口等。,电池,声卡芯片,PCI插槽,南桥芯片,BIOS芯片,电源线插口,软驱插口,IDE插口,AGP插槽,内存插槽,北桥芯片,CPU插槽,I/O接口,3.1主板,I/O接口,照相机、摄像机、移动盘、扫描仪、打印机等。,显示器接口,USB接口,网线接口,键盘、鼠标接口,声音接口,打印机接口,CPU,CPU（CentralProcessingUnit）称为中央处理器或中央处理单元，又称微处理器（Micro-processorUnit,MPU）。CPU主要由运算器和控制器两大部件组成，此外，还包括若干个寄存器和高速缓冲存储器。,运算器,也称算术逻辑单元ALU（ArithmeticLogicUnit）。它的功能就是算术运算和逻辑运算。算术运算就是指加、减、乘、除。逻辑运算就是指“与”、“或”“非”、“比较”、“移位”等操作。在控制器的控制下，它对取自内存或内部寄存器的数据进行算术或逻辑运算。,控制器,也叫控制单元CU(ControlUnit)功能：控制器可以向计算机的其它部分发出控制信号，控制信息处理的整个过程。同时，控制器还可接收其它部分送来的信号，然后根据信号调整对其它部分的控制。指挥计算机的各组成部分协调地工作，保证信息处理任务能按预先规定的步骤有条不紊地进行。,寄存器,寄存器(Register)是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。在中央处理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中，包含的寄存器有累加器(ACC)。寄存器是内存阶层中的最顶端，也是系统获得操作资料的最快速途径。,高速缓冲存储器,为了缓和CPU与主存储器之间速度的矛盾，在CPU和主存储器之间设置一个缓冲性的高速存储部件，其工作速度接近CPU的工作速度，但其存储容量比主存储器小得多。它存储的是CPU当时需要的一部分程序和数据。这个缓冲性的高速存储部件就是高速缓冲存储器(Cache)。,CPU的主要性能指标,CPU字长：计算机CPU能够直接处理的二进制数据的位数。通常字长为8的整数倍，如8位，16位，32位，64位等。Intel486和Pentium4均属于32位机。字长越长，运算精度越高，处理能力越强,CPU的主要性能指标,CPU时钟频率：也叫主频，表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。主要以MHz或GHz为单位来度量。通常时钟频率越高，其处理速度也就越快。目前Pentium处理器的主频已达到13GHz。,存储器,存储器是存放程序和数据的部件，可存储原始数据，中间计算结果及命令等信息。通常是将信息数字化后再以利用电、磁或光学等方式的媒体加以存储。,各式存储器，如各式随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）等,硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器,CD或DVD,利用磁光方式存储信息的设备如：MO（磁光盘）,存储器相关概念,存储地址计算机的整个内存由很多个存储单元组成，以字节为单位进行编号，通过编号进行识别，该编号就称为存储单元的地址，对每个存储单元，该地址唯一。,一个字节作为一个存储单元,每个字节可以存放数据或程序，称为存储单元的内容。,0123210,编号称为存储单元的地址。,10110101,存储器的访问过程,地址0001,Cpu发出写控制命令,10000000,关于存储器,内存,外存,随机存储器（RandomAccessMemory，简称RAM）,只读存储器（ReadonlyMemory，简称ROM）,硬盘软盘磁带光盘等,通常所说的存储器就是指内存。,内存,内存储器，主存储器，主存主存储器是用来暂时存放处理程序、待处理的数据和运算结果的主要存储器，直接和中央处理器交换信息，由半导体集成电路构成。由随机存储器RAM（RandomAccessMemory）和只读存储器ROM（ReadOnlyMemory）两部分构成。,随机存储器RAM,读写存储器，临时存储器存储当前使用的程序、数据、中间结果和外存交换的数据。特点：CPU可以随时直接对其读写；加电时信息完好，但断电后数据会消失，且无法恢复。分类：静态RAM（SRAM）动态RAM（DRAM）,静态RAM和动态RAM的区别,只读存储器ROM,存放固定不变的控制计算机的系统程序和数据，如常驻内存的监控程序，基本系统，各种专用设备的控制程序和有关计算机硬件的参数表等。特点：其中的信息只能读出不能写入；内容永久性，断电后信息不会丢失，可靠性高。,ROM有三类,可编程的只读存储器，称为PROM可擦除、可编程的只读存储器，称为EPROM掩膜型只读存储器，称为MROM,外存,外存储器、辅助存储器、辅存用于存储暂时不用的程序和数据。,硬盘,硬盘是计算机系统中用来存储数据的设备，可以把它看做是计算机系统的仓库，其存储信息量大，安全系数也比较高，是长期保存数据的首选设备。从磁盘直径分有5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸和1.8英寸等；从接口分有IDE、EIDE、ATA2、SCSI接口，其中SCSI接口硬盘主要用在服务器上，EIDE、ATA2是在IDE上作了改进的接口，其传输速度有了大幅度的提高。,硬盘的结构和存储原理,不同盘面上相同半径的磁道在垂直方向构成同心圆柱，称为柱面。柱面数等于磁道数。,每个磁道上又等分成若干个扇区，扇区数由系统的格式化程序来定。每个扇区可以存储若干个字节，字节数也是由格式化程序来确定。,硬盘容量的计算公式为,硬盘容量=记录面数柱面数扇区数每扇区的字节数,使用硬盘时注意,保持良好的工作环境，如适宜的温度和湿度、防尘、无震动等不要频繁开机关机不得随意拆卸硬盘硬盘上的一些重要程序、数据或需要长期保存的程序、数据，要注意备份并妥善保存,软盘,一个完整的软盘存储系统是由软盘、软盘驱动器组成。软盘记录的信息是通过软盘驱动器进行读写的。,软盘正面,软盘反面,软盘保护片,软盘标签,写保护口,读写窗口,装卡孔,索引孔,软盘,软盘的容量=磁道数扇区数每扇区的字节数记录面数,练习,以3.5英寸双面高密盘为例，它有80个磁道，没个磁道有18个扇区，每个扇区的容量是512个字节，磁盘两面都可记录数据，其存储容量是多少？8018512214401024字节1.44MB,使用软磁盘时注意,驱动器指示灯亮时表明磁头正在进行读写操作，不要插盘取盘防止使软盘受到重压和弯折将软盘放入驱动器时动作要轻重要信息要贴好写保护，注意备份以防信息丢失避免灰尘、潮湿、磁场和阳光