计算机导论第三版 黄国兴 陶树平 丁岳伟第3章ppt课件.ppt
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1、第3章 计算机硬件系统,教学目标,本章以微型计算机为例介绍计算机硬件系统的组成。通过对本章内容的学习,要求同学们了解计算机硬件的基本结构和工作原理,理解常见的输入/输出设备及其功能,学会选购计算机。为计算机组成与结构、微机原理及其应用、接口技术等后续课程的学习奠定基础。,按照冯诺依曼原理构造的计算机又称冯诺依曼计算机,其体系结构称为冯诺依曼结构。目前计算机已发展到了第四代,基本上仍然遵循着冯诺依曼原理和结构。,3.1 计算机系统,一、冯 诺依曼体系结构,存储器,数据流,控制流,运算器,外存储器,输出设备,内存储器,输入设备,控制器,冯.诺依曼思想: 二进制程序与数据一样存放在内存五大模块,冯
2、诺依曼型机器组成框图,二、微型计算机的硬件结构,微型计算机的硬件的系统结构与冯诺依曼结构无本质上的差异,区别:CPU已被集成在一块大规模或大规模集成电路上,称为微处理器(MPU)。内部连接方式都是采用总线结构。,微处理器,存储器,控制流,运算器,外存储器,输出设备,内存储器,输入设备,控制器,数据流,微型计算机硬件结构,计算机硬件包括主机和外设,计算机硬件组成,微机硬件,主机,主板,内存,CPU,外存储器,外部设备,运算器,控制器,网络设备,输入设备,输出设备,存储器,计算机硬件组成,3.2 系统单元,又称母板或底板,它是整个计算机系统的通信网络。系统单元的每个元器件都是通过系统主板与系统单元
3、进行通信。主板是整个计算机内部结构的基础,CPU、内存、各种接口卡和外部设备都靠主板来协调工作。如果主板性能不好,与其相连接部件的性能就不能充分发挥出来。,系统主板,主板是机箱中最大也是最重要的一块电路板,电脑中的芯片(CPU)、内存、显示卡、声卡等配件都是通过插槽安装在主板上的。,(1)支持CPU的类型与频率范围 (2)对内存的支持 (3)对显示卡的支持 (4)对硬盘与光驱的支持 (5)扩展性能与外围接口 (6)BIOS技术,主板的性能指标,在微机中CPU(中央处理器)被称为微处理器(MPU)基本组成:控制单元、算术逻辑单元 (控制器和运算器),微处理器,微处理器(续),处理器,控制单元,运
4、算单元,控制整个计算机所有部件的工作,执行算术运算和逻辑运算,中央处理器,CPU的英文全称是Central Processing Unit,即中央处理器。CPU的性能大致上反映出了它所配置的那部微机的性能,因此CPU的性能指标十分重要。,(1)主频,也就是CPU的时钟频率,简单地说也就是CPU的工作频率。 (2)内存总线速度或者叫系统总路线速度,一般等同于CPU的外频。 ( 3)工作电压。工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压。 (4)协处理器或者叫数学协处理器。 (5)流水线技术、超标量。 (6)乱序执行和分枝预测。 (7)L1高速缓存。 (8)L2高速缓存。 (9)制造工艺。,CPU主
5、要的性能指标有以下几点:,存储器,存储器是用来存储数据和程序的部件,由一些能表示二进制数0和1的物理器件组成的,这种物理器件主要有磁芯、半导体器件、磁表面器件和光盘等。 微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器。,主存储器(内存),存储器,辅助存储器 (外存),只读存储器(ROM),随机存储器(RAM),硬磁盘,软磁盘,互补金属氧化半导化(CMOS),光盘,闪存U盘,存储器(续),(1)存储容量(capacity)(2)存取速度(access time)(3)数据传输率(data transfer rate) (4)位存储价格(cost per bit),性能指标:,存储器(续),位(bit)
6、是存储器中存储信息的最小单位。若干个存储位组成一个存储单元。一个存储器中存储单元的总数称为该存储器的存储容量。计算机中存储器的容量越大,计算机的处理能力也就越强。,1字节(Byte)=8bit 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB,存储容量:,(1)随机存取存储器(简称RAM) 保存CPU正在执行的程序和数据,它是暂时或易失的存储区域。当计算机断电后,它所保存的信息会全部丢失。RAM通常制作成内存条形式出现。 CPU对它们既可读出又可写入数据。(2)只读存储器(Read only Memory,简称ROM) CPU对它们只取不存,其信息用户无法修
7、改。断电时信息不会丢失。ROM中一般存放计算机系统管理程序。(3)互补金属氧化物半导体(简称CMOS) 用来存储计算机系统每次开机时所需重要信息。,主存储器分类,内存,三级存储系统结构图: 小、快 大、慢,存储系统的结构,CPU,Cache,主存,外存,外存,存储器,3.3 输入输出系统,一、输入输出原理 外设的种类繁多,信号格式不同,传输速率相差很大。这些外设与主机相连时,如何保证主机与外设在时间上同步? 1、程序控制方式 2、中断方式 3、直接存储器访问方式,二、扩展槽和适配卡,适配卡又称扩展卡,是外设与主机相连的接口设备。网络适配卡小型计算机接口卡TV调谐卡PC卡其他适配卡,三、系统总线
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