第3章计算机硬件系统烟台大学计算机与控制工程学院
第3章 计算机硬件系统 烟台大学计算机与控制工程学院 2016年9月
目录3.1计算机系统组成3.2计算机硬件基础3.3微型计算机概述3.4主机系统和外设3.5微型计算机配置参考
目 录 3.1计算机系统组成 3.2计算机硬件基础 3.3微型计算机概述 3.4主机系统和外设 3.5微型计算机配置参考
3.1计算机系统组成一个完整的计算机系统包含硬件系统和软件系统两大部分。硬件通常是指切看得见、摸得着的实体设备，是组成计算机系统的各种物理设备的总称是计算机系统的物质基础软件系统通常泛指各类程序和文件，实际上是由一些算法及其在计算机中的表示所构成的。应用软件n号学文其他系统软件科学nMIRKIH操作系统批价硬件系统信意检高财用件数量理E联E软文服确利国折
3.1 计算机系统组成 • 一个完整的计算机系统包含硬件系统和软件系统两大部分。硬件通常是指一 切看得见、摸得着的实体设备，是组成计算机系统的各种物理设备的总称， 是计算机系统的物质基础。 • 软件系统通常泛指各类程序和文件，实际上是由一些算法及其在计算机中的 表示所构成的
计算机系统的整体构成运算器寄存器CPU控制器主机随机存储器（RAM)内存只读存储器（ROM硬件高速缓冲存储器输入设备：键盘、鼠标、扫描仪计算机系统输出设备：显示器、打印机外部设备外存：硬盘、光盘、闪存网络设备：网卡、调制解调器等操作系统：windows、Unix、Linux系统软件语言处理程序：C、Java、VB等实用程序：诊断程序、排错程序等软件办公软件包、数据库管理系统应用软件
计算机系统的整体构成
3.2计算机硬件基础阿兰·图灵和冯·诺依曼，他们是现代计算没有我你们连造遥的机会都有电脑机的奠基人，对计算机的发展有着深远的影响先驱冯诺依曼1908年12月28日1／图灵孙宏安活RTwwW.DinOyu.CCE务热E:021-56099015
3.2 计算机硬件基础 阿兰·图灵和冯·诺 依曼，他们是现代计算 机的奠基人，对计算机 的发展有着深远的影响
3.2.1图灵机的理论模型图灵机不是一种具体的机器，只是一种理论模型。它的基本思想是用机器来取代人类用纸和笔进行数学运算。它将输入状态、输出状态、内部状态和程序集合成一个抽象的计算模型通过对多个简单图灵机的组合，构成复杂图灵机，从而解决复杂问题。图灵机模型为计算机的发展奠定了理论模型基础
• 3.2.1图灵机的理论模型 • 图灵机不是一种具体的机器，只是一种理论模型。它的基本思想是用机器来取代人类用纸和 笔进行数学运算。它将输入状态、输出状态、内部状态和程序集合成一个抽象的计算模型， 通过对多个简单图灵机的组合，构成复杂图灵机，从而解决复杂问题。图灵机模型为计算机 的发展奠定了理论模型基础
内存(RAM)双向流动中央处理器3.2.2冯.诺依曼体系结构(CPU)滨出输入设备输出设备双向流动信品冯.诺依曼体系结构计算机设计特点可以T外存归纳为以下几点：（硬盘，光盘等）（1）指令采用顺序执行（2）指令的格式包括指令码和地址码两部分（3）采用二进制代码表示数据和指令，（4）采用“存储程序”方式，即事先编制程序（包括指令和数据），将程序预先存入存储器中使计算机在工作中能自动地从存储器中取出程序代码和操作数，并加以分析、执行。（5）计算机系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5个基本部件组成
• 3.2.2冯.诺依曼体系结构 • 冯.诺依曼体系结构计算机设计特点可以 • 归纳为以下几点： • （1）指令采用顺序执行。 • （2）指令的格式包括指令码和地址码两部分。 • （3）采用二进制代码表示数据和指令。 • （4）采用“存储程序”方式，即事先编制程序（包括指令和数据），将程序预先存入存储器中， 使计算机在工作中 能自动地从存储器中取出程序代码和操作数，并加以分析、执行。 • （5）计算机系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5个基本部件组成
宁集电级电络集电区Lrkee最与前2.naeE7基级基区LCctdtor美电话发时结发时区233.2.3计算机实现心发时计算机实现的核心是用哪些电子元器件实现二进制和什么样的电子电路能够进行二进制运算。(a)(b1.用电信号表示数字因为电子元器件正好有两种稳定的状态，导通与截止，或电压的高与低正好能够表示二进制的0和1两个数码。例如，用开关来实现：当开关断开时电流被切断，代表0；当开关接通时，电路中有电流通过，代表1。Woof尔
• 3.2.3计算机实现 • 计算机实现的核心是用哪些电子元器件实现二进制和 什么样的电子电路能够进行二进制运算。 • 1．用电信号表示数字 • 因为电子元器件正好有两种稳定的状态，导通与截止，或电压的高与低 正好能够表示二进制的0和1两个数码。例如，用开关来实现：当开关断开时 电流被切断，代表0；当开关接通时，电路中有电流通过，代表1。 通过控制三极管的基极 电流，可以控制集电极 与发射极的导通与截止
各种型号的二极管、三极管以及各种整流模块P9
P9 各种型号的二极管、三极管以及各种整流模块
一计算结果输出如果一个二进制数由很多个0和1组成，则需要很多开关来表示这个二进制数上图中间的矩形框表示运算部件，运算部件的左边和下边各有一个开关，用于输入两个参与运算的二进制数。运算部件右边就是输出结果，通过灯泡的亮与不亮来代表输出的结果是0还是1。当然，简单的加法器没有考虑进位，只是用电路实现了二进制加法，称为半加器。利用简单的半加器，可以实现二进制的加法进位，即全加器，把多个全加器连接起来就可以进行多位二进制数的加法运算了
•如果一个二进制数由很多个0和1组成，则需要很多开关来表示这个二进制数。 • 上图中间的矩形框表示运算部件，运算部件的左边和下边各有一个开关，用于输入两个参与 运算的二进制数。运算部件右边就是输出结果，通过灯泡的亮与不亮来代表输出的结果是0还是1。 • 当然，简单的加法器没有考虑进位，只是用电路实现了二进制加法，称为半加器。利用简单 的半加器，可以实现二进制的加法进位，即全加器，把多个全加器连接起来就可以进行多位二进制 数的加法运算了