ch2_计算机硬件基础.ppt

曲阜师范大学计算机科学学院 内容摘要 本章以微型计算机为例介绍计算机硬件系统的基本结构及工作原理；介绍了主板的结构、微处理器的构成、主存储器的分类、输入输出原理；扩展槽、适配卡、系统总线和端口的分类；输入设备、输出设备、辅助存储器的种类及基本工作原理。 学习目标 掌握计算机系统的基本结构和基本工作原理，了解微处理器、存储系统、主板、总线和接口的相关常识，了解各种输入输出设备和功能。 本章主要内容 2.1 计算机系统的组成与工作原理 2.2 微处理器 2.3 存储系统 2.4 主板、总线与接口 2.5 输入/输出设备 本章主要内容 2.1 计算机系统的组成与工作原理 2.2 微处理器 2.3 存储系统 2.4 主板、总线与接口 2.5 输入/输出设备 计算机系统的组成与工作原理 2.1 学习完本节后，你将了解到： 计算机系统的基本结构 计算机系统的工作原理 计算机体系结构 计算机中数据的表示 计算机系统的基本结构 2.1.1 微型计算机是大规模集成电路发展的产物，是以中央处理器为核心，配以存储器、I/O接口电路及系统总线所组成的计算机。 微型计算机以其结构简单、通用性强、可靠性高、体积小、质量轻、耗电省、价格便宜等特点。 冯?诺依曼计算机的结构 1、中央处理器(CPU) 中央处理器(CPU)由运算器和控制器组成 运算器：对二进制数进行运算的部件 算术运算：加、减、乘、除、求绝对值等 逻辑运算：与、或、非、比较大小、移位等 字符运算：字符的连接，取子串等 1、中央处理器(CPU) 运算器的组成： 算术逻辑单元(ALU) 是运算器的主要部件，完成指令系统所规定的各种算术运算和逻辑运算。 标志寄存器 也称程序状态字寄存器，存放反映运算结果的各种特征，如有无进位，是否溢出等。 寄存器组 包括通用寄存器组和专用寄存器组，前者为CPU内部的高速数据暂存器，后者包括程序计数器、堆栈指示器、变址寄存器等。 1、中央处理器(CPU) 控制器：是指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作的部件。 控制器的组成： 程序计数器(PC)：用来对程序中的指令进行计数，使控制器能依次读取指令； 指令寄存器(IR)：在指令执行期间暂时保存正在执行的指令。 指令译码器(ID)：用来识别指令的功能，分析指令的操作要求。 时序控制电路：用来生成时序信号，以协调在指令执行周期内各部件的工作。 微操作控制电路：用来产生各种控制操作命令。 2、存储器 存储器：用来存储数据和程序的部件 存储单位： 最小单位：“位”(bit) 最基本的单位：“字节”(byte) 存储容量：存储器所包含的存储单元的总数 其单位为K(1K＝210B＝1024B)、M、G、T等 1MB ＝210 KB 1GB ＝210 MB 1TB＝210 GB 2、存储器 存储器的分类： 内存储器：又称为主存储器，简称为内存或主存，用来存放现行程序的指令和数据。 CPU可直接访问内存 是计算机中的工作存储器 包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)等 外存储器：又称为辅助存储器，简称为外存或辅存，用来存放需要长期保存的信息。 不能被CPU直接访问，必须先调入内存 外存容量大，但访问速度慢 3、输入/输出设备 输入/输出设备：简称为I/O设备，是外部与计算机交换信息的渠道。 3、输入/输出设备 输入设备的主要功能是把原始数据和处理这些数据的程序转换为计算机能够识别的二进制代码，通过输入接口输入到计算机的存储器中，供CPU调用和处理。 常用的输入设备有：鼠标、键盘、扫描仪、数字化仪、数码摄像机、条形码阅读器、数码相机、A/D转换器等。 3、输入/输出设备 输出设备是指从计算机中输出信息的设备。它的功能是将计算机处理的数据、计算结果等内部信息，转换成人们习惯接受的信息形式(如字符、图形、声音等)，然后将其输出。 最常用的输出设备是显示器和打印机，还有绘图仪、各种数模转换器(D/A)等。 4、主板 主机由中央处理器和内存储器组成，用来执行程序、处理数据 主机芯片都安装在一块电路板上，这块电路板称为主机板(主板)。 为了与外围设备连接，在主机板上还安装有若干个接口插槽，可以在这些插槽上插入与不同外围设备连接的接口卡。 主板是微型计算机系统的主体和控制中心，它几乎集合了全部系统的功能，控制着各部分之间的指令流和数据流。 4、主板 5、总线 总线(BUS)：计算机中传输信息的公共通路。 总线宽度：一次能够在总线上同时传输信息的二进制位数。 内部总线：连接CPU内部若干基本部件的总线 外部总线(系统总线)：连接系统其它各部件间的总线 按照总线上