计算机硬件概要.pptx
本章教学目录数据表示计算机工作原理计算机硬件系统微型计算机第1页/共34页教学要求教学目标理解进制的概念，掌握十进制、二进制、十六进制、八进制之间的换算。理解计算机的工作原理，熟悉硬件系统的组成及各个部件的主要功能。理解CPU、存储器和外部设备的概念，及其相应的技术参数。理解微型计算机有关的概念。教学重点进制的概念计算机的工作原理教学难点计算机的工作原理第2页/共34页数据表示数制的概念进位制之间的相互转换字符数据的表示存储单位使用二进制的原因第3页/共34页数制的概念概念数制就是数的表示及计算的方法，具体涉及三个概念：数码、进位规则和位权。计算机内使用二进制表示程序指令和数据。在程序设计中，除二进制外常用的进制还有十进制、八进制和十六进制。二进制数码：0、1进位规则：逢二进一位权：2n八进制数码：0、1、2、3、4、5、6、7进位规则：逢八进一位权：8n十六进制数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F进位规则：逢十六进一位权：16n第4页/共34页进位制之间的相互转换二进制、八进制和十六进制十进制按位权展开后求和，即：N=an-1Rn-1+an-2Rn-2+a1R1+a0R0+a-1R-1+a-mR-m十进制二进制、八进制和十六进制整数部分除2（8、16）取余法小数部分乘2（8、16）取整法二进制八进制将三位二进制数转换成一位八进制数八进制二进制将一位八进制数转换成三位二进制数二进制十六进制将四位二进制数转换成一位十六进制数十六进制二进制将一位十六进制数转换四位二进制数八进制十六进制不便于直接转换，需用二进制间接转换第5页/共34页字符数据的表示字符编码也就是如何在内存中表示和存放西文字符、汉字等ASCII美国信息交换标准码，每个字符用7位二进制数表示，在机内存放时用一个字节，该字节最高位恒为0。汉字编码汉字在输入、存储和输出过程中使用的编码是不相同的，具体涉及到的有：国标码、机内码、输入码和字形码。国标码根据国家标准GB2312信息交换汉字编码字符集-基本集所编的汉字编码，又称为汉字交换码，共7445个汉字及字符，并规定每个字符用2个字节表示，每个字节最高位恒为0。机内码在计算机内存中存储时使用机内码，为与西文字符相区别，机内码是将国标码每个字节最高位置为1。输入码为能在西文键盘上输入汉字而使用的编码，常见编码方案有：音码、形码、数字码及音形码等。字形码汉字字形一般采用点阵表示，字形码就是对点阵的数字化编码。Unicode统一字符编码，使用两个字节对全世界所有字符进行统一的编码第6页/共34页存储单位位位bit 即一个二进制位，是计算机存储数据的最小单位。字节字节byte，8个二进制位，是数据处理的基本单位。1KB=210=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB字字word，CPU处理数据的长度，通常由一个或几个字节组成。常用的字长有8位、16位、32位和64位等。第7页/共34页使用二进制的原因电路简单可靠性高运算简单逻辑性强第8页/共34页计算机工作原理指令与程序存储程序原理第9页/共34页指令与程序指令计算机能够执行的一个基本操作一条指令通常由操作码和操作数两部分构成一台计算机能执行的指令总和称为指令系统程序为解决某个问题而编写的指令系列工作原理事先把程序和数据送到具有记忆功能的存储器中保存起来，然后给出程序中第一条指令的地址，控制器就可依据存储程序中的指令顺序周而复始地取指令、译码、执行，直到完成全部指令操作为止。第10页/共34页指令与程序例如：计算 1+2=?汇编语言程序对应的机器指令 对应的操作 MOV AL,110110000将立即数1传送到累加寄存器AL中00000001ADD AL,200000100计算两个数的和，结果存放到AL00000010MOV 0008,AL10100010将AL中的数传送到地址单元00080000100000000000HLT11110100停机第11页/共34页指令与程序指令的执行过程在控制器的指挥下，把程序计数器的内容经过地址总线送入存储器的地址寄存器，按该地址取出指令后，经数据总线送入指令寄存器，再由指令译码器进行分析产生控制信号送各个部件。第12页/共34页存储程序原理采用二进制表示数据和指令将程序事先存入主存中，计算机工作时自动高速地从存储器中取出指令加以执行由运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大部件构成计算机系统第13页/共34页存储程序原理五大部件功能运算器又称算术逻辑单元ALU，执行算术和逻辑运算控制器控制各个部件按统一步调协调工作存储器存储程序、数据和运算结果输入设备将原始数据、程序输入到内存中输出设备用来输出运算结果等存储器运算器控制器输入设备输出设备CPU第14页/共34页计算机硬件系统CPU存储器外存储器外部设备第15页/共34页CPU概述中央处理器，由运算器和控制器组成。基本功能运算器：又称算术逻辑单元，简称ALU执行算术运算：加、减、乘、除；执行逻辑运算：与、或、非。控制器：负责取指令、对指令进行译码并产生控制信号控制各部件协调一致工作主要性能指标：字长：运算部件同时处理的二进制数据的位数。它决定精度、寻址速度和处理能力。主频：时钟频率。如P/266。运算速度：每秒能执行的指令数，单位用MIPS（每秒执行百万条指令第16页/共34页存储器第17页/共34页内存储器概述存放程序和数据的主存储器，分为只读存储器ROM和随机存储器RAMROM 只能读，不能写，断电后数据不丢失RAM可读可写，断电后数据丢失，属易失性器件主要技术指标容量一般以MB为单位存取时间CPU对内存执行一次访问操作所需的时间，以ns为单位奇偶校验位为保障正确读写所加的校验位接口类型一般为168线的DIMM类型第18页/共34页外存储器概述外部存储器包括软盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器、磁带存储器和U盘存储器等几大类。软盘在软件塑料制成的盘面上涂上磁性材料。3.5英寸软盘的容量为盘面数每面磁道数每磁道扇区数每扇区字节数 =2 80 18 512=1.44MB第19页/共34页外存储器硬盘在铝合金盘面上涂上磁性材料。容量一般以GB为单位，转速有5400转/分和7200转/分。第20页/共34页外存储器光盘存储CD-ROM 容量为650MB左右。DVD-ROM 容量有4.7GB、7.5GB和17GB等。单倍速为150KB/S。现在也有一次性写入光盘CD-R、DVD-R和可重复写光盘CD-RW、DVD-RW。U盘存储器因直接接在USB接口而得名。第21页/共34页外部设备概述常用的输入设备有：键盘、鼠标、扫描仪、摄像头和数码相机等。常用的输出设备有：显示器、打印机等。键盘键盘是计算机必备的标准输入设备，用户的程序、数据以及各种对计算机的命令都可以通过键盘输入。第22页/共34页外部设备鼠标鼠标根据其使用原理可分为：机械鼠标、光电鼠标和光电机械鼠标。按键数可分为：两键鼠标、三键鼠标和多键鼠标。第23页/共34页外部设备显示器显示器由监视器和显示控制适配器（显示卡）组成。显示器可以分为单色显示器和彩色显示器两种。有阴极射线管显示器CRT和液晶显示器LCD之分。主要技术指标：尺寸、点距、分辨率、刷新频率等。第24页/共34页外部设备打印机分为针式针式打印机、喷墨打印机、激光打印机第25页/共34页外部设备音效系统声音输出设备包括声卡和扬声器两部分。按分辨率分为8位、16位、32位、64位，位数越高，效果越好。并且使用了三维环绕立体声技术，使微机具有音响的功能。声卡的总线接口有ISA和PCI两种，PCI已经成为主流。声卡除了发声以外，还提供录入、编辑、回放数字音频和进行MIDI音乐合成的能力。扬声器主要有音箱和耳机两类。第26页/共34页外部设备扫描仪可将纸张、照片和胶片上的文字和图片输入到计算机中。其他外设网络适配器调制解调器光笔投影仪第27页/共34页微型计算机概述总线主板第28页/共34页概述由于集成度的提高，可以将运算器和控制器集成中一块芯片上，称为微处理器。使用微处理器的构成的计算机称为微型计算机。微型计算机，又称PC机。微型计算机使用总线结构。在微型计算机机箱内有一个称为主板的电路板，用于连接计算机各个部件。第29页/共34页总线所谓总线，是指微型计算机各部件之间传送信息的通道。CPU内部的总线为内部总线，连接微型计算机系统各部件的总线称为外部总线。总线分为：地址总线数据总线控制总线总线标准ISA、EISAPCIUSB第30页/共34页主板概述主板，又称母板，是主机箱内最大的一块印刷电路板。主板上有联接各个部件的连线和接口。CPU插座内存插槽控制芯片组接口扩展槽与扩展接口第31页/共34页本章教学小结数值、文字、语言、图形、图像、声音和视频等需要转换为一定形式的数据（数字化）才能被计算机存储和处理。数制就是数的表示及计算的方法，具体涉及三个概念：数码、进位规则和位权。计算机内使用二进制表示程序指令和数据。在程序设计中，除二进制外常用的进制还有十进制、八进制和十六进制。ASCII码是西文字符编码，它采用7位二进制编码表示一个西文字符。汉字在表示、存储和处理过程中涉及的编码有国标码、机内码、输入码和字形码。Unicode是统一字符编码，它采用两个字节来表示全球各个国家和地区所有字符。位是计算机处理数据的最小单位，8个二进制位称为一个字节，字是CPU处理的数据的宽度。计算机能够执行的一个基本操作称为指令，一条指令通常由操作码和操作数两部分构成。一台计算机能执行的指令总和称为指令系统。程序是为解决某个问题而编写的指令系列。第32页/共34页本章教学小结CPU，中央处理单元，由运算器和控制器组成。它的技术指标有：字长、主频和运算速度等。存储器分为内（主）存储器和外（辅）存储器。内存储器有ROM和RAM。外存储器有：软盘、硬盘、光盘和U盘等。常用的输入设备有：键盘、鼠标、扫描仪、摄像头和数码相机等。常用的输出设备有：显示器、打印机等。总线，是指微型计算机各部件之间传送信息的通道。总线分为：地址总线、数据总线、控制总线。由于集成度的提高，可以将运算器和控制器集成中一块芯片上，称为微处理器。使用微处理器的构成的计算机称为微型计算机。第33页/共34页感谢您的观看。第34页/共34页
