第1篇 计算机系统组成.pptVIP

第2章 计算机系统 掌握计算机系统的组成，掌握计算机硬件系统、软件系统的基本概念 掌握计算机的基本组成及基本工作原理 熟悉微型计算机的组成部件，了解计算机的软件配置 掌握计算机的主要技术指标，了解计算机的性能评价要点 第2章 计算机系统 2.1 计算机系统的组成 2.2 计算机工作原理 2.3 微型计算机系统的组成 2.4 计算机的主要技术指标及性能评价 2.1 计算机系统的组成 计算机系统由硬件系统和软件系统组成。硬件指的是所能够看得见的组成计算机的物理设备，例如：显示器、主机等，是构成计算机的实体；软件是用来指挥计算机完成具体工作的程序和数据，是整个计算机的灵魂。 计算机系统是能够进行信息（数据）处理工作的整体，包括对数据的收集、存储、加工、检索、传输等一系列活动，从大量的原始数据中抽取和推导出有价值的信息，作为人们决策的依据。 2.1.1 冯.诺依曼型计算机 20世纪最杰出的数学家之一的冯·诺依曼.众所周知，1946年发明的电子计算机，大大促进了科学技术的进步，大大促进了社会生活的进步。鉴于冯·诺依曼在发明电子计算机中所起到关键性作用，他被西方人誉为计算机之父  冯.诺依曼型计算机的基本思想： 计算机有五大部分组成 (运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备) 数据和程序以二进制代码形式存放在存储器中，存放的位置有地址确定。 控制器根据存放在存储器的指令序列进行工作，并有一个程序计数器控制指令的执行，控制器具有判断能力，能以计算结果为基础，选择不同的工作流程。 2.1.2 计算机硬件系统 1．运算器 2．控制器 3．存储器 4．输入设备 5．输出设备 1．运算器 运算器：算术逻辑单元、寄存器组。 运算器是计算机的核心部件，主要负责对信息的加工处理。运算器不断地从存储器中得到要加工的数据，对其进行加、减、乘、除及各种逻辑运算，并将最后的结果送回存储器中，整个过程在控制器的指挥下有条不紊地进行。 2．控制器 控制器：程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序控制电路、微操作控制电路。 是计算机的指挥中枢，负责对程序规定的控制信息进行分析 、控制并协调输入、输出操作或内存访问，主要作用是使计算机能够自动地执行命令。 控制器从内存中逐条取出指令，分析每条指令规定的是什么操作（操作码），以及进行该操作的数据在存储器中的位置（地址码）。然后，根据分析结果，向计算机其他部分发出控制信号。控制过程为：根据地址码从存储器中取出数据，对这些数据进行操作码规定的操作。根据操作的结果，运算器及其他部件要向控制器回报信息，以便控制器决定下一步的工作。 运算器和控制器合称为中央处理器即CPU。 CPU 即中央处理器 ( central processing unit) 是电脑的指挥中心，它的快慢对电脑性能影响很大。其速度取决于工作频率、高速缓存容量。 3．存储器 存储器主要负责对数据和控制信息的存储，是计算机的记忆单元 ，主要是存放程序和数据。 存储器分为内存和外存两种。 存储器按其在计算机中的作用可分为：主存储器（ Main Memory ，简称主存）、辅助存储器（ Auxiliary Memory ， Secondary Memory ，简称辅存）和高速缓冲存储器（ Cache ，简称快存）。 中央处理器能直接访问的存储器称为内存储器（ Internal Memory ，简称内存、主存），它包括高速缓冲存储器和主存储器。 中央处理器不能直接访问外存储器，外存储器的信息必须调入内存储器后才能为中央处理器进行处理。所以，内存存取速度比外存快。相对于辅存而言，内存的存取速度快，但容量较小，且价格较高。辅存的特点是存储容量大，价格低，但存取速度较慢，由于辅存设置在主机外部，故又称为外存储器（ External Memory ，简称外存）。 高速缓冲存储器简称快存，是为了解决 CPU 和主存之间速度匹配问题而设置的。如图 1-3-3 所示，它是介于 CPU 与 M 2 之间的小容量存储器，但存取速度比主存快。有了快存，就能高速地向 CPU 提供指令和数据，从而加快了程序执行的速度。 （1）内存 主存可分为两类：一类是随机存取存储器（ RAM ），其特点是存储器中的信息能读能写， RAM 中信息在关机后即消失，因此，用户在退出计算机系统前，应把当前内存中产生的有用数据转存到可永久性保存数据的外存中去，以便以后再次使用， RAM 又可称为读写存储器；另一类是只读存储器（ROM ），其特点是用户在使用时只能进行读操作，不能进行写操作，存储单元中的信息由 ROM 制造厂在生产时或用户根据需要一次性写入， ROM 中的信息关机后不会消失。 （2）外存 外存也