第02讲 计算机系统的组成.ppt

2.1 处理器 2.2 内存储器 2.3 外存储器 2.4 输入设备 2.5 输出设备 2.6 软件系统 计算机系统 计算机系统的基本组成及工作原理 硬件系统 软件系统 硬件系统是指所有构成计算机的物理实体 计算机的基本组成：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备 计算机硬件系统 硬件系统的基本组成 计算机的硬件由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器5部分组成。 CPU：控制器+运算器。 主机：控制器+运算器+内存储器。 2.1 处理器 中央处理器CPU（Central Processing Unit），简称处理器。 由运算器和控制器组成。 1、控制器：是计算机的控制中心，实现处理过程的自动化。计算机系统各个部件在控制器的控制下协调地进行工作： (1)、控制器控制输入设备将数据和程序从输入设备输入到内存储器。 (2)、在控制器指挥下，从存储器取出指令送入控制器。 (3)、控制器分析指令，指挥运算器、存储器执行指令规定的操作。 (4)、运算结果由控制器控制送存储器保存或送输出设备输出。 2、运算器：运算器的功能是在控制器的指挥下，对信息或数据进行处理和运算，包括算术运算和逻辑运算，其内部有一个算术逻辑运算部件ALU（Arithmetical Logic Unit）和若干种寄存器。 运算器主要工作是数据处理（运算）和暂存运算数据。 CPU-总结 CPU包括运算器和控制器，是计算机的运算和控制中心。单CPU及多CPU 　 控制器组成：程序计数器(PC)、指令寄存器、译码器、操作控制部件等 控制器的主要任务是从内存储器中读取指令，经过译码分析，再向各部件发出执行指令的控制信号 取指→分析→执行 自动执行程序中的指令 运算器由ALU(算术逻辑单元)、累加器及若干通用寄存器组成，主要完成各种算术运算和逻辑运算 世界上生产CPU的半导体厂商很多，但以Intel公司和AMD公司的产品较为著名。 CPU的主频（CPU的时钟频率）标志着微机的运行速度，主频越高，微机的运算速度越快。 两项新技术：64位处理器技术和双核处理器技术。 Intel公司2000年推出64位安腾微处理器，安腾的运算速度比早期巨型机快40倍。 而AMD公司于2003年4月推出能从32位平滑过渡的64位微处理器“铁锤”(Opteron)。如“电话升位”，开创新纪元。 2006年6月Intel推出全新双核至强处理器5100系列（代码为Woodcrest），与前一代产品相比，新产品实现了高达135%的性能提升和40%的能耗节省。与此同时，AMD公司推出了拥有双内核的Opteron处理器 2.2 内存储器 内存储器又称内存或主存 按功能分为两种： 只读存储器ROM (Read Only Memory)、随机存储器RAM (Random Access Memory） 由于RAM是其中最主要的存储器，整个计算机系统的内存容量主要由它的容量决定，所以人们习惯将RAM直接称为内存。 只读存储器ROM ： 只允许用户读出，不能写入的存储器。一般用于厂家固化机器的管理系统和服务程序。断电后数据不会丢失。 随机存储器RAM： 允许用户随时对其进行读写操作的存储器。开机后数据装入，关机后数据丢失。主要用于存放各种现场的输入输出数据、中间结果等。 内存以内存单元为基本单位，按字节编址，一个字节由8位二进制数组成，目前微机内存容量一般有256MB、512MB、1GB或者更大。 微机的CPU的速度虽然很高，但RAM的读写速度相对较慢，为解决高速CPU和低速的RAM之间的矛盾，在CPU与内存之间设计了一个容量较小，但速度快的高速缓冲存储器Cache（简称快存）。 高速缓冲存储器（Cache） 高速缓冲存储器，又称为Cache。存取速度快，但存储容量小。 计算机工作时，将当前使用频率较高的程序和数据通过一定的替换机制从内存放入Cache，CPU在取指令或读操作数时，同时对Cache和内存进行访问，如果Cache命中，则终止对内存的访问，直接从Cache中将程序和数据送CPU进行处理。 存储器的三级结构 2.3 外存储器 外存储器简称外存或辅存。 常用的有：磁盘、光盘、U盘等。 外存的存储容量大，价格低，但存取速度较慢，一般用来存放大量暂时不用的程序和数据，属于永久性存储器。 外存只能和内存交换信息，不能被计算机系统的其它部件直接访问。 软盘： ★分类：5.25英寸和3.5英寸（常用）