第二章计算机组成及硬件系统课件.ppt

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1、第1页,第二章 计算机系统的组成,一.计算机系统的组成二.冯诺依曼型计算机及工作原理 三.计算机的硬件系统 四.计算机系统的主要技术指标,计算机系统,运 算 器 控 制 器硬件:(物质设备)存 储 器 输入设备 输出设备软件:(程序+文档)系统软件 应用软件,一.计算机系统的组成,一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。,冯诺依曼于1946年首先提出了程序存储的基本思想概括为以下三点：(1)计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成。(2)计算机内部采用二进制表示指令和数据。(3)将编制好的程序和原始数据存入计算机的内存储器中，启动计算机后，能自动逐条取出

2、指令执行。,二.冯诺依曼型计算机及工作原理,第4页,冯诺依曼提出的这种体系结构，奠定了现代计算机结构理论，被誉为计算机发展史上的里程碑，直到现在，计算机仍沿用这种“存储程序”的体系结构，因此，所有的计算机都有一个共同的名字，称之为“冯诺依曼”体系结构的计算机。,美籍匈牙利数学家冯诺依曼,冯诺依曼,第5页,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,冯诺依曼型计算机是如何工作的？,第6页,计算机硬件是人们看得见、摸得着的实体，它是由一组设备组装而成的，将这些设备作为一个统一体而协调运行，故称之为硬件系统。计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。1运算器（A

3、LU）2.控制器（CU）3存储器（1）主存储器（内存）（2）辅助存储器（外存）4输入设备 5输出设备,三.计算机的硬件系统,第7页,1、运算器（ALU:Arithmetical and Logical Unit）运算器的主要功能就是对二进制数据进行算术运算和逻辑运算，所以也称算术逻辑单元。2、控制器（CU：Control Unit）控制器是整个计算机的控制枢纽，用于控制计算机各部件协调地工作。运算器和控制器合在一起称为中央处理器CPU（Central Processig Unit），它是计算机的核心部件。人们所说的286、386、486等微机，是以CPU对应的型号80286、80386、804

4、86等来命名的。,三.计算机的硬件系统,第8页,主机箱,主机箱中的主要组件有主板、CPU、内存条、硬盘、光驱、显卡、声卡及电源等。,第9页,第10页,主板,主板又称系统板或母板（mother board），是计算机主机的核心，被固定在机箱内。计算机整体性能是否能稳定有效地得到发挥，主板将起到非常重要的作用。计算机中几乎所有的基本设备都与主板相连接。主板是计算机中最大的一块电路板，上面有一系列的插槽及接口：,第11页,早期的CPU,586,686,K6,P,P,P,CPU,第12页,CPU的流行产品,目前，微型计算机的CPU大多采用Intel公司的Pentium系列产品、Celeron（赛扬）系

5、列产品和AMD公司的K系列产品。其中Intel公司于2000年11月20日发布的Pentium：(核心面积为217mm2，集成了4200万个晶体管，引脚数423针，时钟频率高达1.5GHz，数据宽度64位)Pentium 的推出标志着一个处理器新时代的开始。,第13页,1）字长：在计算机中，作为一个整体参与运算、处理和传送的一串二进制数，称为一个字。组成该字的二进制“数”的“位数”称为“字长”。字长等于CPU中通用寄存器的位数。因此在用字长来区分计算机时，常把计算机说成“8位机”、“16位机”、“32位机”、“64位机”。2)主频：对同一型号的CPU还可按他们的主频进一步加以区分，例：100、

6、133、166、200、233、266、300MHZ，4GHZ等。主频是表征计算机运算速度的主要参数。,CPU的主要参数：,第14页,3、存储器（Memory）,存储器是计算机用来存放程序和数据的记忆装置。计算机中的全部信息，包括输入的原始信息，经过计算机初步加工后的中间信息以及最后处理得到的结果信息都记忆或存储在存储器中。另外，对数据信息进行加工处理的一系列指令所构成的程序也存放其中。存储器分为两大类：内存储器和外存储器。,第15页,内存是计算机运行程序时临时存储数据的地方，其存储速度及大小直接影响着计算机的整体性能。内存存储的数据直接供CPU使用，存储容量越大，计算机执行效率越高。内存包括

7、ROM和RAM两种。,3、存储器,（1）内存储器,第16页,随机存储器(Random Access Memory，简称RAM)是一种可以任意读写数据的存储器，其中的数据会因掉电而丢失，故一般用来存放正在使用的数据。CPU对它们既可读出又可写入数据。形状：内存通常制作成条状，称为内存条，插在主板的内存插槽中;特点：RAM存储单元的内容可以随时读出或写入，故又称为读写存储器。但它里面存放的信息会因断电而消失；用途：暂存输入、输出的数据和中间计算结果，用来和外存交换信息。,3、存储器,（1）内存储器,第17页,只读存储器(Read only Memory，简称ROM)是一种写入信息之后，只能读出而不

8、能再写入的固定存储器；特点：信息在断电后仍能保存下来；用途：常用它来存放固定的程序和数据。如主机板上的BIOS就是。可编程只读存储器 PROM：用户可根据自己的需要一次性写入存储的内容；可擦除可编程只读存储器：EPROM；电可擦除可编程只读存储器：EEPROM（E2PROM）。,3、存储器,（1）内存储器,第18页,硬盘是计算机系统中使用最多的外存储器，安装在主机箱中，如图所示。目前硬盘的发展主要是向大容量、高速存储、小体积、高可靠性这几个方面进行。硬盘一般采用IDE标准接口，随着技术的不断提高，目前比较流行的是EIDE标准接口。,（a）硬盘,3、存储器,（2）外存储器,第19页,硬盘的磁道、

9、扇区、柱面,硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面硬盘容量视具体类型而定,硬盘,第20页,（b）光盘与光驱,光盘读写原理：写入数据时，用高能激光束沿螺旋线照射光盘片，在可塑层上灼出极小的坑，并以小坑的有无表示 0 和 1。全部数据写完后，再往可塑层上喷镀一层金属材料以固定信息。读出时，用低能激光束入射光盘，利用盘表面上的小坑和平面处的不同反射，来区分 0 和 1。特点：容量大、可靠性高、不怕电磁干扰、保存时间长、价格低，容量为650MB左右。分类：只读（CD-ROM）、一次写入（WORM）和可擦写（CD-RW）等；常用只读光盘，直

10、径120mm，容量650MB。,3、存储器,（2）外存储器,第21页,第22页,优盘是以半导体芯片为存储介质。其优点是体积小、重量轻、便于携带、不怕碰撞、无噪声、读写速度快等。其缺点是价格较高、容量有限。它采用了一种叫做“Flash Memory”的技术，是一种非易失性的存储器，可重复擦写 100万次，保存数据可长达10年以上。,(C)优盘（闪存盘）,3、存储器,（2）外存储器,第23页,移动存储产品,磁光技术移动存储产品磁盘技术与光技术结合,Flash存储设备 闪存芯片为存储介质采用USB的接口可擦写100万次以上,第24页,4、输入设备（Input Device）,输入输出设备是实现人与计

11、算机之间相互联系的部件。其主要功能是实现人机对话、输入与输出以及各种形式的数据变换等。输入设备可以将各种形式的信息变换成可以被计算机接收、识别的形式。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏等。,第25页,鼠标以其快速、准确、直观的屏幕定位和选择能力而深受欢迎，目前已成为微机必备的输入设备。鼠标的外形像是一只老鼠，它通过一根电线与主机的串行接口或PS/2接口相连。鼠标的基本操作有五个：指向：把光标定位到某一对象上。单击：鼠标左键快速地按下、松开。双击：连续按两次鼠标左键。右击：鼠标右键快速地按下、松开。拖动：单击某对象，按住左键不放，同时移动鼠标光标至新位置。,(1)鼠标,无线鼠标：新买了一

12、个无线鼠标，悄悄把接头插在同学机箱后面的USB接口上，然后偷偷的在一边移动鼠标，同学看到后惊叹不止。然后换鼠标，拔网线，杀毒，重装系统。,第26页,根据工作原理，鼠标的分类如下：机械鼠标。通过内部橡皮球的滚动，带动两侧的转轮来定位，成本低但寿命短、精度差。光电鼠标。通过内部的红外光发射和接收装置来确定鼠标的位置，精度高，寿命较长，但要使用专门的鼠标垫。光学机械式鼠标。结合了机械鼠标和光电鼠标的优点。Web的鼠标。加入了滚轮技术的光学机械式鼠标，带有一到两个滚轮，可以方便地滚动屏幕，省去了单击滚动条的麻烦。无线鼠标。不需连线，以红外或射频方式遥控鼠标操作。价格比较高。,(1)鼠标,第27页,功能

13、键区,主键盘区,编辑键区,数字键区,(2)键盘,第28页,功能:可将图象扫描成点的形式存放在磁盘上，还可以通过专用的软件来识别标准的英文和汉字，将其转换成文本文件的形式存于计算机中，并通过文字处理软件进行编辑。用途:用于带图片的各种档案资料管理。,1.5,(3)扫描仪,5、输出设备（Output Device）,输出设备可以将计算机的运算结果转换成人类能够接收和识别的形式。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和音响等。,(1)显示器,CRT显示器,等离子显示器,液晶显示器,第31页,针式打印机 优点：打印成本低，打印介质广。缺点：打印质量差，噪声大。,喷墨打印机 优点：价格低，噪声较小，打印

14、速度较快，打印质量好。缺点：遇水会退色，对打印纸张要求高。,激光打印机优点：打印速度快，打印质量好，噪声小 缺点：价格贵，打印成本高。,(2)打印机,四、计算机系统的主要技术指标,1、字长字长是计算机运算器进行一次运算所能处理的数据的位数。字长越长，计算精度越高。2、主频与时钟周期主频是指计算机中CPU的时钟频率，时钟周期是时钟频率的倒数。频率越高，速度越快。3、运算速度表示方法：（1）具体指明执行定点加、减、乘、除各需要多少时间（2）每秒所能执行的机器指令的百万条数MIPS4、存储容量bit二进制位(b)，是数据的最小表示单位。Byte字节(B)，是计算机存储信息的基本单位。容量换算：1B=8b1KB=1024B=210B1MB=1024KB=10241024B=220B1GB=1024MB=102410241024B=230B1TB=1024GB=1024102410241024B=240B,主要内容,一.计算机系统的组成二.冯诺依曼型计算机及工作原理 三.计算机的硬件系统 四.计算机系统的主要技术指标,作 业,简述冯诺依曼型电子数字计算机的特点及冯诺依曼体系核心。一个完整的计算机系统是由哪些部分组成的？硬件系统由哪些部分组成？什么是 RAM？什么是 ROM？它们有什么区别？,第35页,再见,