第二章 计算机硬件系统 与信息存储 個闺大学计算机基础第二章
大学计算机基础—第二章 1 第二章 计算机硬件系统 与信息存储
本章主要内容 旬计算机系统组成 旬微型计算机的结构 旬计算机中数的表示 旬数据表示 個闺大学计算机基础第二章
大学计算机基础—第二章 2 本章主要内容 计算机系统组成 微型计算机的结构 计算机中数的表示 数据表示
计算机系统的基本构成 运算器 中央处理器(CU)1控制器 ROM 主机〈内存储器 RAM 总线 硬件系统 输入输出接口电路 外存储器 外设{输入设备 计算机系统 输出设备 操作系统 语言处理程序 系统软件1数据库管理系统 钦件系统 网络管理钦件 应用软件∫应用软件包 用户程序 個闺大学计算机基础第二章
大学计算机基础—第二章 3 计算机系统的基本构成 ⧫ 中央处理器一般也称为CPU，是计算机的核心， 具有运算能力和控制功能。 ⧫ 计算机由CPU、内存储器、输入输出接口电路和 系统总线构成，通常称为计算机主机 。 ⧫ 计算机系统是以计算机为主体，并配上外设和 系统软件之后构成的软硬件系统。 我们通常所说的“计算机”，其准确的名称 应该是计算机系统
计算机硬件系统 各部分的功能: ◆运算器:算术运算或逻辑运算 ◆控制器:取指令、译码、执行指令 ◆存储器:保存信息 内存:ROM(只读存储器) RAM(随机存储器,断电后信息全部丢失) 外存:磁盘(软盘、硬盘)、光盘、磁带 ◆输入设备:输入数据(键盘、鼠标、扫描仪、光笔等) ◆输出设备:输出数据(显示器、打印机、绘图仪等) 個闺大学计算机基础第二章 4
大学计算机基础—第二章 4 计算机硬件系统 ❖ 计算机硬件系统是构成计算机的物理装置，是 看得见、摸得着的一些实实在在的有形实体。 目前的计算机硬件系统采用的仍是计算机 的经典结构——冯·诺依曼结构，即采用总 线结构将运算器、控制器、存储器、输入设 备和输出设备5大部件连接起来。 其中，运算器和控制器构成了计算机的核 心部件——中央处理器（Center Process Unit，简称CPU）。 数据流 控制流 各部分的功能： ⧫运算器：算术运算或逻辑运算 ⧫控制器：取指令、译码、执行指令 ⧫存储器：保存信息 内存：ROM(只读存储器) RAM(随机存储器，断电后信息全部丢失) 外存：磁盘(软盘、硬盘)、光盘、磁带 ⧫输入设备：输入数据(键盘、鼠标、扫描仪、光笔等) ⧫输出设备：输出数据(显示器、打印机、绘图仪等)
计算机软件系统 o操作系统是系统软件中最重要的部分,功能是 对计算机系统的全部硬件和软件资源进行统 管理、统一调度、统一分配。 操作系统为用户提供了一个操作方便的环 境,是用户与计算机的接口,同时又是用户进 行软件开发的基础,其他的系统软件和应用软 件必须在操作系统的支持下才能合理调度工作 流程,正常的工作。 個闺大学计算机基础第二章
大学计算机基础—第二章 5 计算机软件系统 软件系统由计算机程序、数据和有关的技术资料组 成。程序是指挥计算机工作的步骤；技术资料包括 软件和硬件的技术说明、使用方法和操作手册等文 档。软件是计算机的“灵魂” 。 “裸机”是只有硬件而没有任何软件支持的 计算机称为，裸机几乎是不能工作的。 系统软件： 操作系统 语言处理程序 数据库管理系统 支持软件 应用软件： 程序库 软件包 套装软件 用户开发的系统 软 件 系 统 系统软件 应用软件 操作系统是系统软件中最重要的部分，功能是 对计算机系统的全部硬件和软件资源进行统一 管理、统一调度、统一分配。 操作系统为用户提供了一个操作方便的环 境，是用户与计算机的接口，同时又是用户进 行软件开发的基础，其他的系统软件和应用软 件必须在操作系统的支持下才能合理调度工作 流程，正常的工作
计算机的基本工作原理 存储程序工作原理(存储程序、程序控制) ◆计算机系统由运算器、控制器、存储器、输入 设备、输出设备组成,并规定了他们的功能 ◆程序和数据在计算机中用二进制数表示 ◆计算机的工作过程是由存储程序控制的 John von neumann 冯●诺依曼 美籍匈牙利数学家 1949 EDSAC 個闺大学计算机基础第二章 6
大学计算机基础—第二章 6 计算机的基本工作原理 存储程序工作原理(存储程序、程序控制) ⧫ 计算机系统由运算器、控制器、存储器、输入 设备、输出设备组成，并规定了他们的功能 ⧫ 程序和数据在计算机中用二进制数表示 ⧫ 计算机的工作过程是由存储程序控制的 1949 EDSAC John von Neumann 冯•诺依曼 美籍匈牙利数学家
指令和程序 指令是对计算机进行程序控制的最小单位, 个CPU能够执行的所有指令的集合称为该CPU的 指令系统。 指令格式 操作码地址码 执行什么操作 数据在存储器中的存放位置 ◆程序是人们为解决某项任务而编写的指令的有 序集合。指令的不同组合方式,可以构成完成 不同任务的程序。 個闺大学计算机基础第二章 7
大学计算机基础—第二章 7 指令和程序 指令是对计算机进行程序控制的最小单位，一 个CPU能够执行的所有指令的集合称为该CPU的 指令系统。 ⧫程序是人们为解决某项任务而编写的指令的有 序集合。指令的不同组合方式，可以构成完成 不同任务的程序。 指令格式 操作码 地址码 执行什么操作 数据在存储器中的存放位置
计算机的工作过程 ◆计算机的工作过程就是执行程序的过程 在运行程序之前,首先通过输入设备将编好的程 序和原始数据输送到计算机内存储器中,然后按照指 令的顺序,依次执行指令。 ◆执行一条指令的过程是: ◆读取指令:从内存储器中取出要执行的指令送到 CPU内部的指令寄存器暂存 ◆分析指令:把保存在指令寄存器中的指令送到指令 译码器,译出该指令对应的操作 ◆执行指令:CPU向各个部件发出相应控制信号,完 成指令规定的操作 個闺大学计算机基础第二章
大学计算机基础—第二章 8 计算机的工作过程 ◆计算机的工作过程就是执行程序的过程。 在运行程序之前，首先通过输入设备将编好的程 序和原始数据输送到计算机内存储器中，然后按照指 令的顺序，依次执行指令。 ◆执行一条指令的过程是： ◆读取指令：从内存储器中取出要执行的指令送到 CPU 内部的指令寄存器暂存 ◆分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令 译码器，译出该指令对应的操作 ◆执行指令：CPU向各个部件发出相应控制信号，完 成指令规定的操作
微型机主机的逻辑结构 冷主机与外设之间不能直接进行信息交换,必须 通过I/0接口才能完成信息传送 冷I/0接口所起的作用是: 数据缓冲。解决高速主机与低速外设间的矛盾 令信号格式配合。处理外设与CPU之间不同的信息格 式,如A/D、D/A转换,串/并、并/串转换 电平和驱动能力配合。使外设和主机的信号电平 致,并提高CPU信号的驱动能力 时序配合。使主机与外设协调工作 冷设备选择。每台外设都有设备地址 個闺大学计算机基础第二章 9
大学计算机基础—第二章 9 微型机主机的逻辑结构 ◼内存，又称主存，是微型机主机的组成部分，存放当 前正在使用或随时要使用的程序和数据，是CPU可以 直接访问的存储器。 CPU 控制器 运算器 寄存器 微处理器是 计算机硬件 系统的核心 部件，负责 控制和协调 整个计算机 Cache 系统的工作 计算机后面板I/O接口 ❖主机与外设之间不能直接进行信息交换，必须 通过I/O接口才能完成信息传送。 ❖ I/O接口所起的作用是： ❖ 数据缓冲。解决高速主机与低速外设间的矛盾 ❖ 信号格式配合。处理外设与CPU之间不同的信息格 式，如A/D、D/A转换，串/并、并/串转换 ❖ 电平和驱动能力配合。使外设和主机的信号电平 一致，并提高CPU信号的驱动能力 ❖ 时序配合。使主机与外设协调工作 ❖ 设备选择。每台外设都有设备地址
微型计算机概述 ●主要性能指标:字长、主频、内存容量、运算速度 ●分类: ●按组成结构分单片机、单板机、多板机 ●按用途分台式、便携式、手持式 ●发展方向: ●高速化P4主频达3.40GHz ●超小型化笔记本电脑 ◆多媒体化多媒体处理器 ◆网络化网络计算机 ◆隐形化电视或影音计算机 個闺大学计算机基础第二章 10
大学计算机基础—第二章 10 微型计算机概述 主要性能指标：字长、主频、内存容量、运算速度 分类： 按组成结构分单片机、单板机、多板机 按用途分台式、便携式、手持式 发展方向： 高速化 P4主频达3.40GHz 超小型化 笔记本电脑 多媒体化 多媒体处理器 网络化 网络计算机 隐形化 电视或影音计算机