计算机系统组成

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,计算机系统组成,电话：,邮箱：,zoelee-,1,1.,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,(Electronic Discrete Variable Automatic Computer),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,2,2.,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。,3,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,4,主机内部,5,3.1,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,（,Universal Serial Bus,，通用串行总线）接口、,AGP,（,Accelerated Graphics Port,，图形加速接口）总线和键盘接口等。,6,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,7,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,8,9,CPU,CPU,（,Central Processing Unit,）,称为中央处理器或中央处理单元，又称微处理器（,Micro-processor Unit,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,。,10,运算器,也称算术逻辑单元,ALU,（,Arithmetic Logic Unit,）。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。,11,控制器,也叫控制单元,CU(,Control Unit,),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。,12,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。,13,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),。,14,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。,Intel 486,和,Pentium 4,均属于,32,位机。,字长越长，运算精度越高，处理能力越强,15,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,。,16,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）,17,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,。,18,存储器,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,。,0,1,2,3,2,10,编号称为存储单元的,地址,。,1 0 1 1 0 1 0 1,19,存储器的访问过程,举例如下：向内存,0001,单元写数据,0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,1010,1011,1100,1101,1110,1111,地址,0001,Cpu,发出,写控制命令,数据,20,关于存储器,存储器,内存,外存,随机存储器（,Random Access Memory,，简称,RAM,）,只读存储器（,Read only Memory,，简称,ROM,）,硬盘,软盘,磁带,光盘等,内存储器主要采用,半导体集成电路,制成，容量较,小,，但存取速度,快,。常与,CPU,一起组成计算机的主机。,外存一般采用,磁,性介质或,光学,材料制成，容量,大,，但存取速度较,慢,，外存作为计算机的外部设备来使用。,通常所说的,存储器就是,指内存。,21,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,（,Random Access Memory,）和,只读存储器,ROM,（,Read Only Memory,）两部分构成。,22,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,）,23,静态,RAM,和动态,RAM,的区别,存储器,位置,区别,随机存储器,静态,RAM,集成度,低,、价格,高,、存取速度,快,动态,RAM,集成度,高,、价格,低,、存取速度,慢,24,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。,25,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,26,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。,27,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。,28,硬盘的结构和存储原理,硬盘工作时，固,定在同一个转轴,上的数张盘片以,每分钟数,7200,转,甚至更高的速度,旋转，磁头在驱,动马达的带动下,在磁盘上做径向,移动，寻找定位,点，完成写入或,读出数据工作。,每个盘片,正反面都,有相对应,的磁头,每个磁盘片以转轴中心,为圆点，被均匀地划分,为若干个半径不等的同,心圆，称为磁道。,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。,29,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,30,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,31,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,32,软盘,软盘的容量,=,磁道数,扇区数,每扇区的字节数,记录面数,33,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？,80185122,14401024,字节,1.44MB,34,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、磁场和阳光直射,35,光盘,用,光学,原理进行读写信息的圆盘，需要用,光盘驱动器,来读写。,按存储容量的不同，光盘可分为,CD,光盘和,DVD,光盘。,36,CD,光盘,存储容量达,650MB,分类：,只读型光盘,CD-ROM,一次性写入光盘,CD-R,可擦除型光盘,CD-RW,37,DVD,光盘,存储容量极大，,120mm,的单面单层,DVD,盘片的容量为,4.7GB,。,分类：,DVD-ROM,DVD-R,DVD-RAM,DVD-R,38,