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其次章计算机组成原理

【本章学习目标】

把握计算机硬件的主要组成局部及其功能；

了解计算机的类型及它们的用途；

了解微处理器的特点、功能、应用及或许的进展状况；

描述CPU的构造与工作原理，理解指令的大体执行过程；

生疏PC机的物理组成，芯片组与其他部件的关系；

了解Cache存储器和主存储器的功能与关系；

理解I/O总线、I/O掌握器、I/O接口及I/O设备的功能与相互关系；

把握常用输入设备的功能、构造与原理；

把握常用输出设备的功能、构造与原理；

理解磁盘、光盘的类型、构造与原理。

【重点、难点】

〔一〕学习重点

计算机的根本组成：包括输入输出设备、中心处理器〔CPU〕功能和构造、内存储器和外存储器、系统总线与I/O接口；

指令和指令系统、主板和BIOS；

几种常用输入输出设备的性能指标；

软盘、硬盘和光盘的概念、容量计算和主要的性能指标。

〔二〕学习难点

指令和指令系统；

芯片组；

I/O总线与I/O接口；

【主要学问点】

一、计算机的组成与分类

计算机的进展与作用计算机的进展：

ENIAC1946年，在美国宾夕法尼亚大学诞生了第一台电子数字计算机，取名

ENIAC，运算速度：5000次/秒；体积和重量：170平方米，30吨；功率：140千瓦；价格：40万美元。

以计算机使用的根本电子元件作为划分依据，计算机的进展经受了四个阶段〔具

体比较见表2-1〕：

第一代：〔约1946-1957〕电子管计算机，运算速度为几十次/秒—几万次/秒；水银延迟线内存，千字；外设：磁鼓、纸带、卡片、磁带；使用机器语言编程；主要应用：科学和工程计算。

其次代〔约1957-1964〕晶体管计算机，运算速度为几十万次/秒，内存：磁

芯，十万字；外设：磁盘；使用汇编语言或高级语言编程；主要应用：数据处理。

第三代〔约1965-1972〕中小规模集成电路计算机(SSI,MSI--MediumScaleIntegration)，运算速度为几十万次/秒—几百万次/秒；半导体存储器；使用汇编语言或高级语言编程，主要应用：科学计算、数据处理、工业掌握等。

第四代〔1971年起〕是大规模(LSI)和超大规模集成电路计算机(VeryLarge

ScaleIntegration)，运算速度为几百万次/秒—亿次/秒；内存：大规模和超大规模集成电路的半导体存储器；使用汇编语言或高级语言编程；主要应用：广泛应用于各行各业，家庭和个人也开头使用计算机。

总之，60多年来，计算机在提高速度、增加功能、缩小体积、降低本钱和开拓应用等方面取得了飞跃的进展，现正朝着抱负的自动化和智能化方向前进。

第2代50年月中后期～60年CPU：晶体管使用

第2

代

50年月中后期～60年CPU：晶体管

使用FORTRAN等高开头广泛应用于数据

代中期

内存：磁芯

级程序设计语言

处理领域

第3

代

60年月中期～70年月CPU：SSI，MSI操作系统，数据库在科学计算、数据处

初期

内存：SSI，MSI治理系统等开头使理、工业掌握等领域

半导体存储器用 得到广泛应用

第4

代

20世纪70年月中期CPU：LSI、VLSI软件工程、分布式深入到各行各业，家

以来

内存：LSI、VLSI计算、网络软件等庭和个人开头使用计

的半导体存储开头广泛使用 算机

器

代别

年代

主要元器件

配置的软件

主要应用

第1

20世纪40年月中期

CPU：电子管

使用机器语言和汇科学计算和工程计算

代

～50年月末期

内存：磁鼓

编语言编写程序

计算机的巨大作用：

开发了人类生疏自然、改造自然的资源；

增加了人类进展科学技术的手段；

供给了人类制造文化的工具；

引起了人类工作与生活方式的变化。

计算机的组成

计算机系统由硬件和软件两局部组成

硬件：计算机系统中全部实际物理装置的总称

软件：在计算机中运行的各种程序和相关的数据及文档，其中程序是指用来向计算机指出应如何一步步地进展规定的操作；数据是指程序处理的对象；文档指供给应用于使用的操作说明、技术资料等

硬件和软件的相互关系：硬件是软件的工作根底，软件是硬件功能的扩大和完善，

两者相互依存，相互促进。软件与硬件的结合，构成完整的计算机系统。

从规律构造上〔功能上〕来说，计算机硬件主要包括中心处理器〔CPU〕、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等，它们通过系统总线相互连接。具体主要包括：

中心处理器〔CPU〕内存储器

计算机硬件 外存储器

输入设备

CPU

通过系统总线相互连接主机 主存储器总线

通过系统总线相互连接

外存储器

输出设备

计算机硬件组成示意图如图2-1所示：

外围设备

〔外设〕

输入设备输出