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计算机硬件 003小组 * 计算机硬件（Computer hardware）:指计算机系统中由电子，机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。 冯 诺依曼计算机系统共有5大部分 控制器 输入输 出设备 存储器 总线 计算机硬件 运算器 * 计算机硬件的FLASH演示： 计算机系统工作流程： * 1．控制器 控制器的基本工作流程 它的基本任务 指令和数据 * 控制器的基本工作流程 ①从程序计数器所指示的存储单元中，读取下一条指令代码 ②把指令代码译码为一系列命令或信号，发向各个不同的功能部件 ③递增程序计数器，以指向下一条指令 ④根据指令需要，从存储器（或输入设备）读取数据，所需数据的存储器位置通常保存在指令代码中 ⑤把读取的数据提供给运算器或寄存器 ⑥如果指令需要由运算器（或专门硬件）来完成，则命令运算器执行所请求的操作 ⑦把来自运算器的计算结果写回到存储器、寄存器或输出设备 ⑧转回第①步 * 控制器的基本任务 按照程序所排的指令序列，从存储器取出一条指令（简称取指） 对该指令进行译码分析， 根据指令性质，执行这条指令 再取指、译码、执行，…… * 指令和数据 如何区分存放在一起的指令和数据？ 取指周期中从存储器读出的信息流是指令流（由存储器流向控制器） 执行周期中从存储器读出的信息流是数据流（由存储器流向运算器） 2. 运算器 运算器的定义 ALU支持的运算 运算器的组成部分 * 运算器是一个用于信息加工的部件，用于对数据进行算术运算和逻辑运算 运算器通常由算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）和一系列寄存器组成（FLASH演示） * ALU所支持的算术运算 1、可能仅局限于加法和减法，也可能包括乘法、除法，甚至三角函数和平方根 2、有些只支持整数，有些则可以使用浮点来表示有限精度的实数 3、任何计算机都可以通过编程来执行任何的算术运算 ALU 是具体完成算术与逻辑运算的单元 是运算器的核心 由加法器和其他逻辑运算单元组成 寄存器 用于存放参与运算的操作数 累加器 一个特殊的寄存器 除了存放操作数之外，还用于存放中间结果和最后结果 * ALU所支持的逻辑运算 与（AND）、或（OR）、异或（XOR）、非（NOT）等布尔运算 比较数值 新型ALU 超标量（Superscalar）计算机包含多个ALU 可以同时处理多条指令 图形处理器和具有并行特性的计算机的ALU 可以执行矢量和矩阵算术运算 * 3．存储器 主存储器 寄存器 闪速存储器 高速缓冲存储器Cache 辅助存储器 * 主存储器 主存储器（Main Memory，简称主存）通常采用半导体存储器 随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）CPU可读写掉电时内容被消除 只读存储（ReadOnlyMemoryROM）CPU只能读取掉电时可保留其数据 * * 寄存器 寄存器（Register）是CPU内部的一组特殊存储单元 读写速度比主存快得多 通常被用于使用最为频繁的数据项，以避免多次访问主存 减少主存访问可大大加快计算机速度 * 闪速存储器 闪速存储器（Flash Memory，简称闪存） 像ROM一样在关机时保留数据 像RAM一样可被重写 通常比ROM和RAM慢得多 用于非高速的应用场合 * * 高速缓冲存储器Cache 高速缓冲存储器（简称高速缓存）Cache 比寄存器慢，但比主存快 位于CPU和主存储器之间 解决CPU和主存之间的速度匹配问题 当需要读写数据时，CPU首先访问Cache * * 辅助存储器 ?外存储器（简称外存）或辅助存储器（简称辅存） 软盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器等 存放当前不在运行的程序和未被用到的数据 存储容量大、成本低，可脱机保存信息 ?相对而言，半导体存储器称为内存储器，简称内存 * 4．输入输出设备 输入设备 输出设备 适配器 * 输入设备 将人们熟悉的信息形式，变换成计算机能接受并识别的二进制信息形式 键盘、鼠标、扫描仪等，以及用于文字识别、图像识别、语音识别的设备 * 输出设备 将计算机输出的处理结果信息，转换成人类或其他设备能够接受和识别的信息形式 激光打印机、绘图仪、CRT/LCD显示器等，以及输出语言的设备（如语音合成产品） * 适配器 外围设备通过适配器（Adapter）部件与主机相连接 作用相当于转换器，保证外围设备按照计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息 使主机和外围设备并行协调地工作