计算机基础知识.ppt

计算机导论(2014) 第3章计算机基础知识 计算机的基本组成及工作原理 计算机硬件子系统 计算机软件子系统 数据表示 数据存储 多媒体技术基础计算机导论(2014) 计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成/硬件逻辑图结果程序或数据输入设备输出设备运算器存储器控制器计算机导论(2014) 计算机的基本组成及工作原理计算机的工作原理?运算器(arithmetic unit) : 算术逻辑部件(Arithmetic Logical Unit, ALU) 完成算术运算(加、减,乘、除)和逻辑运算(与、或、非、异或), 以及移位(shift) 、比较(cmp) 、传送(mov) 等运算。累加器、状态寄存器(accumulator) 、通用寄存器组等组成?控制器(Control Unit) :控制计算机各部分协调工作,由指令寄存器 IR(Instruction Register) 、指令译码器 ID(Instruction Decoder) 和操作控制器 0C(Operation Controller) 三个部件组成。功能:它根据用户预先编好的程序,依次从存储器中取出各条指令,放在指令寄存器 IR 中,通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作,然后通过操作控制器 OC ,按确定的时序,向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器 OC 中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。计算机导论(2014) 计算机的基本组成及工作原理计算机的工作原理存储器:存放数据和程序。输入设备:将数据和程序输入计算机。输出设备:将运算结果输出。分类: 按存储介质半导体存储器:用半导体器件组成的存储器。磁表面存储器:用磁性材料做成的存储器。按存储方式随机存储器:任何存储单元的内容都能被随机存取,且存取时间和存储单元的物理位置无关。顺序存储器:只能按某种顺序来存取,存取时间和存储单元的物理位置有关。按读写功能只读存储器(ROM) :存储的内容是固定不变的,只能读出而不能写入的半导体存储器。随机读写存储器(RAM) :既能读出又能写入的各存储器之间的关系半导体存储器。按信息保存性非永久记忆的存储器:断电后信息即消失的存储器。永久记忆性存储器:断电后仍能保存信息的存储器。按用途根据存储器在计算机系统中所起的作用,可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。为了解决对存储器要求容量大,速度快,成本低三者之间的矛盾,通常采用多级存储器体系结构, 即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。存储系统的分级结构用途特点高速缓冲存储器 Cache 高速存取指令和数据存取速度快,但存储容量小主存储器内存存放计算机运行期间的大量程序和数据存取速度较快,存储容量不大外存储器外存存放系统程序和大型数据文件及数据库存储容量大,位成本低计算机导论(2014) 计算机硬件子系统中央处理器(主要包含运算器和控制器) 内存储器外存储器输入设备输出设备主板总线计算机导论(2014) 中央处理器基本组成运算器控制器寄存器芯片化的 CPU 称为微处理器 CPU 的两大体系:? RISC (Reduced Instruction Set Computer) ,其包括 ARM/MIPS/PowerPC 处理器。? CISC (Complex Instruction Set Computer) ,其包括 x86 架构各种 CPU ,包括 AMD,INTEL,CYRIX, VIA 公司生产的各种 CPU 。计算机导论(2014) 中央处理器主要性能指标兼容性(Compatibility) :运行在旧款 CPU 上的程序不用修改,就能直接在新款的 CPU 上运行,称为向下兼容。字长(Word Size) : CPU 一次能够处理的数据的二进制位数, 字长越长,运算速度就越快。主频(Master Frequency) :主频是指 CPU 的时钟频率,它决定了 CPU 每秒钟可以有多少个指令周期,可以执行多少条指令。主频越高, CPU 的运算速度也就越快。计算机导论(2014) 内存储器主要特点断电后存储的数据丢失。用于存放要执行的程序和相应的数据。常用的内存种类随机存储器( RAM ) 只读存储器( ROM ) 高速缓存( Cache ) 存储容量表示 1ZB=1024EB ,1EB=1024PB ,1PB=1024TB ,1TB=1024GB 1GB=1024MB ,1MB=1024KB ,1KB=1024B 计算机导论(2014) 内存储器随机存储器静态随机存储器( Static RA