大学计算机基础-组成.ppt

1、第二章 计算机系统,一、计算机系统的组成,二、计算机的工作原理,三、微型计算机系统的组成,四、计算机的主要性能指标及评价,一、计算机系统的组成,1.微型计算机系统的三个层次,2. 冯诺依曼型计算机,3. 计算机的软件系统,1、微型计算机系统的三个层次,微处理器,微 型 计算机 (主机,微 型 计算机 系 统,外 设,硬件系统,硬件：计算机系统中看得见、摸得着的物理实体，是组成计算机系统的物质基础,软件：为运行、管理和维护计算机所编制的程序和各种文档的总和,2. 冯诺依曼型计算机,冯诺依曼原理,计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成,数据和指令以二进制代码形式存放在存储器

2、中，存放位置由地址确定,采用程序执行方式工作,输入设备,内存储器,运算器,控制器,程序和数据,取数,结果,存数,取指令,存取命令,运算命令,输入命令,输出设备,输出命令,用存储器来存放所要执行的程序，而中央处理器则依次从存储器取出程序中的每一条指令，并加以判断和执行，直到完成全部指令为止,冯诺依曼机逻辑结构图,哈佛体系结构,3.计算机软件系统,软件系统=系统软件+应用软件,系统软件,1)操作系统：DOS、WINDOWS、UNIX,2)各种程序设计语言的编译系统（VB、C等,3)数据库管理系统：Oracle,Sybase,Access等,4)其它系统服务软件：如诊断软件等,应用软件,办公自动化软

3、件、财务管理软件、服装设计软件等,二、计算机的工作原理,1. 指令、指令系统和程序,2.计算机的指令系统_指令的功能,3、计算机的指令系统_指令执行流程,1. 指令、指令系统和程序,CPU是一个可以完成一些基本操作的电子器件,用编码表示CPU的一个基本操作，称为一条指令,全部指令集称为指令系统,指令系统反映 CPU的基本功能,指令组成,操作码部分，操作数部分,是硬件设计人员和程序员能见到的机器的主要属性 是硬件构成的计算机系统向外部世界提供的直接界面,一个CPU的指令系统是固定的,不同类型的CPU其指令系统不同,同一系列向上兼容,程序是为要解决的问题编写出的指令集合,用户为解决自己的问题所编写

4、的程序称为 源程序,2、计算机的指令系统_指令的功能,操作码:计算机要执行哪种操作(传送、运算、跳转等,操作数地址,操作数:指令执行的参与者，即各种操作的对象,目的地址:结果存放的地址,下一条指令的地址：存放在程序计数器（PC,开始执行当前指令之前PC自动加1,二、计算机的工作原理,存储程序” + “程序控制,微机的工作过程,计算机的工作原理是,取指令,分析指令,执行指令,1) 取指令：根据程序计数器PC中的值从存储器读出现行指令，送到指令寄存器IR，然后PC自动加1，指向下一条指令地址,2) 分析指令：将IR中的指令操作码译码，分析其指令性质。如指令要求操作数，则寻找操作数地址,3) 执行指

5、令：取出操作数，执行指令规定的操作。根据指令不同还可能写入操作结果,3、计算机的指令系统_指令执行流程,微型计算机的工作过程,计算1+2=,汇编语言程序,对应的机器指令,对应的操作,MOV AL, 1,10110000,00000001,将立即数1传送到累加寄存器AL中,ADD Al, 2,00000100,00000010,计算两数和，值存放到AL中,MOV 0008, AL,10100010,00001001,00000000,将AL中的数传送到地址单元0008,HLT,11110100,停机,三、微型计算机系统的组成,微型计算机硬件的体系结构,外）存储器,内）存储器,中央处理器（CPU,

6、控制器,输入 设备,输出 设备,运算器,微机的组成,1. 微型计算机硬件的体系结构,三、微型计算机系统的组成,2. 微机硬件系统的各组成部分,CPU 存储器 主板 输入输出（I/O）设备接口 总线 输入设备 输出设备,存 储 器,I/O 接 口,输 入 设 备,I/O 接 口,数据总线 DB,控制总线 CB,地址总线 AB,输 出 设 备,微处理器,总线：连接多个功能部件的一组公共信号线,1. 微型计算机硬件的体系结构,2. 微机硬件系统的各组成部分,1）CPU（中央处理器,1）控制器:指挥、协调计算机系统各部件有条不紊地工作的部件，是计算机的指挥中心,2）运算器:完成基本的算术运算和逻辑运算

7、部件,3)寄存器：CPU中的临时存储单元,4）技术指标,主频：表征cpu的运行速度，单位为兆赫(MHZ)，即一秒钟工作多少百万次。（ MIPS，百万条指令每秒,字长：CPU一次可以直接处理的二进制数码的位数,谱系：286 、386 、486 、Pentium、Pentium II、 Pentium III 型号标识： Pentium 4 3.06G Pentium III 550,CPU型号 （决定CPU的性能档次,CPU主频,处理器的生产工艺,指在硅材料上生产微处理器时内部各元器件间连接线的宽度，一般以m或nm为单位,微处理器的集成度,指微处理器芯片上集成的晶体管的密度,Intel 4004

8、的集成度为2250个晶体管,目前采用的是65纳米技术,最新的双核处理器晶体管规模将突破3亿个,双核与超线程,计算机的记忆装置，能够存储数据和程序,2）存储器,1）操作: 对存储器的操作有读、写两种,寄存器,Cache,主存储器,辅助存储器(磁盘,大容量存储器(磁带,外存储器,内存储器,2）Mem的分类,2）分类:按照物理位置的不同,内存” “外存,存储待用的数据和程序,存储即将使用或正在使用的数据和程序,内存,3）内存的分类,只读存储器（ROM -Read Only Memory)）：储存的信息只能读出，不能写入，断电后信息不会丢失,随机存储器（RAM- Random Access Memor

9、y ）：储存的信息可以读出，也可以写入，断电后存储的信息会丢失,CACHE(高速缓存) 1、2二两级缓存,内存单元的编号就称为内存单元的地址,1 0 1 1 0 1 1 0,38F04H,内存单 元地址,内存单 元内容,.,.,7 6 5 4 3 2 1 0,CPU对内存的操作有读、写两种,4）内存单元的地址和内容,1KB=210B=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB,数据存储的最小单位：位（bit） 数据存储的最基本单位：字节（Byte） 计算机处理数据的基本单位：字（word,5）数据的存储单位,目前内存的容量一般为： 512M、1G、2G等,6）

10、内存的性能,内存容量：内存存储空间的大小,存取时间：存取一次数据所需的时间（单位ns）来作为性能指标,内存与主板速度、CPU速度相匹配,时钟频率：内存所能稳定运行的工作频率,5ns、 3.6ns、 3.3ns、 2.8ns,DDR（Double Data Rate ） SDRM,DDR内存可以在脉冲的上升和下降沿都传输数 据，故传输数据的等效频率2工作频率 DDR2内存每个时钟能够以四倍于工作频率的 速度读/写数据,DDR2 400/533/667/800的工作频率: 100/133/166/200MHz,DDR3,Synchronous Dynamic Random Access Memor

11、y,7）常用的外部存储设备,外存用于存放暂时不用的程序和数据,6）常用的外部存储设备,容量=磁盘面数磁道数/面扇区数/磁道字节数/扇区,容量 = 2 80 18 512（字节,1474560（字节B,1024,1440（KB,1.44（MB,软盘,硬盘,既是外存，又是I/O设备,容量一般为数十兆位至数百G 使用寿命为2050万小时 转速为5400转/分7200转/分,光盘存储器,只读型光盘(CD-ROM) Compact Disk Read Only Memory 特点：只能写一次，680M * 一次写入型光盘（WORM） Write Once Read Many disk 只能一次写入，写入

12、后不能擦除、修改 * 可抹型光盘 全称：Erasable Optical Disk 特点：能够重写,可移动存储器,优盘：又名闪存盘,移动硬盘,特点,容量大，单位存储成本低； 速度快； 兼容性好，即插即用； 具有良好的抗震性能,特点：防潮、耐高低温、抗震、防电磁波、 容量大、携带方便等,3）主板,立式机箱,用料考究、做工精细,其上安装有系统控制芯片组、BIOS ROM芯片、二级Cache等部件。提供了CPU的插槽和内存储器的插槽及硬盘、软驱、打印机、鼠标器、键盘等I/O外部设备接口; 还有多个扩展槽，如PCI扩展槽和AGP扩展槽，用于插接各种适配卡，如显示卡、声卡、调制解调器、网卡等,3)主板(

13、Mother Board、Main board,主板外部接口是用来连接键盘、鼠标、音箱、麦克风、显示器、电源线、电话线等其它外部设备的,I/O接口,4) I/O接口,5) 总线,指将数据和程序输入到计算机中的设备,键盘,扫描仪,鼠标,手写笔,数码相机,摄像头,6)输入设备,键盘(Keyboard,鼠标:首先应用于苹果电脑,是一种定位设备。随着Windows操作系统的流行，鼠标变成了标准配置. 功能：“指点”对象，定位，绘图等。 鼠标在Windows中有四种操作： 单击左键:常用于选定对象； 双击左键:常用于激活对象； 单击右键:常用于弹出快捷菜单； 拖放:按住左键不放，滑动鼠标， 用于拖动对象

14、,鼠标(Mouse,扫描仪就是将照片，书籍上的文字或图片获取下来，以图片文件的形式保存在电脑里的一种设备。 现在大部分的扫描仪通过USB接口连接计算机,扫描仪,手写笔的出现是为了输入中文，使用者不需要再学习其它的输入法就可以很轻松的输入中文，当然这还需要专门的手写识别软件。同时手写笔还具有鼠标的作用，可以代替鼠标操作,手写笔,摄像头 数码相机,都不是计算机的常规外设，但可以拓展计算机的使用功能。你可以根据需要选择是否配置,显示器,音箱,打印机,投影仪,是将计算机的处理结果或处理过程中的有关信息交付给用户的设备,7)输出设备,按显示器的显示管分类 分为传统的CRT（Cathode-Ray-Tube阴极显示管）显示器和液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）。 按显示屏幕大小分类 以英寸单位，通常有14寸、15寸、17寸和20寸等。 按显示器屏幕的分类 球面、柱面、平面直角等,显示器,打印机：有点阵/针式、喷墨和激光打印机之分,激光的效果最好，喷墨其次，而且这两种的噪音都很小，针式打印机的噪音相对较大，但它可以打多层纸，而且消耗材料相对较便宜，所以仍在大量使用,刻录机,目前主要分为：CD-R和CD-RW两种类型。主要的技术参数：刻录速度、复写速度和读盘速度,声音的输出设备 多媒体计算机的必备外设,音箱