第五讲计算机硬件逻辑系统PPT讲稿.ppt

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1、第五讲计算机硬第五讲计算机硬件逻辑系统件逻辑系统第1页，共33页，编辑于2022年，星期三第五讲第五讲 计算机硬件逻辑系统第2页，共33页，编辑于2022年，星期三主要教学内容主要教学内容1234冯诺依曼的思想计算机五大基本部件计算机的工作过程PC硬件系统实例第3页，共33页，编辑于2022年，星期三学习目标学习目标1掌握计算机硬件的组成与功能。2认识计算机的工作过程。3了解微型计算机的基本配置及性能指标。第4页，共33页，编辑于2022年，星期三重点与难点重点与难点 五大部件的功能与计算机的工作过程是本五大部件的功能与计算机的工作过程是本讲重点，其中计算机的工作过程也是本讲的难讲重点，其中计

2、算机的工作过程也是本讲的难点。点。第5页，共33页，编辑于2022年，星期三1.冯冯诺依曼模型诺依曼模型冯冯诺依曼简介诺依曼简介冯诺依曼是美籍匈牙利科学家。生于1903年，1957年逝世。他在计算机、数学、逻辑学、量子物理等领域都做出了重大贡献。1946年他领导的小组提出“冯诺依曼结构”设计思想。对后来计算机的设计有决定性的影响，至今仍为电子计算机设计者所遵循。第6页，共33页，编辑于2022年，星期三2.冯冯诺依曼通用电子计算机理论诺依曼通用电子计算机理论内部采用内部采用二进制二进制数制，充分发挥了电子器件的工作特点。数制，充分发挥了电子器件的工作特点。使用使用“程序存储程序存储”办法，程序

3、和数据都存进了机器内部，由程序来控制计算机工作。办法，程序和数据都存进了机器内部，由程序来控制计算机工作。计算机硬件由计算机硬件由运算器、运算器、逻辑控制器、逻辑控制器、存储器、输入装置存储器、输入装置和和输出装置输出装置五大部分组成。五大部分组成。第7页，共33页，编辑于2022年，星期三2、冯、冯.诺依曼模型诺依曼模型程序+数据输入设备存储器输出设备运算器控制器取数存数地址指令请求信号反馈信号请求信号反馈信号请求信号反馈信号数据程序第8页，共33页，编辑于2022年，星期三鼠鼠 标标2.1 输入设备输入设备（Input Device）v功能：功能：向计算机输入程序和数据的部件。将数据、程序

4、及向计算机输入程序和数据的部件。将数据、程序及其它信息，从人们熟悉的形式转换成计算机能接受的信息其它信息，从人们熟悉的形式转换成计算机能接受的信息形式，输入到计算机内部。形式，输入到计算机内部。v计算机能接受的数据形式计算机能接受的数据形式-二进制二进制转换转换信息信息 数据数据第9页，共33页，编辑于2022年，星期三摄像头压感笔扫描仪常用的输入设备常用的输入设备第10页，共33页，编辑于2022年，星期三2.2 输出设备输出设备（Output Device）输出设备：是用来输出计算机处理结果的部件；并将计算机内部二进制信息输出设备：是用来输出计算机处理结果的部件；并将计算机内部二进制信息转

5、换成人们所需要的或者其它设备能接受和识别的信息形式。转换成人们所需要的或者其它设备能接受和识别的信息形式。例：例：QQQQ聊天时，给自己照一张照片，传送给好友的过程。聊天时，给自己照一张照片，传送给好友的过程。常用的输出设备有：常用的输出设备有：转换转换数据数据 信息信息第11页，共33页，编辑于2022年，星期三存储器(Memory)：是计算机存储数据和程序的存储单元集合，每个存储单元由是计算机存储数据和程序的存储单元集合，每个存储单元由8位二进制位组成，位二进制位组成，可读写其中的数据。每个内存单位都有一个可读写其中的数据。每个内存单位都有一个“编号编号”，称为地址（，称为地址（addre

6、ss）。）。2.3 存储器存储器（Memory）0000H0001H0002H地址地址FFFFH存储器结构图位内存单元1B=bit1024B=1KB1024kB=1MB1024MB=1GB1024GB=1TB内存单元第12页，共33页，编辑于2022年，星期三存储计量存储计量 在存储器中，还将用到KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（吉字节）与TB（太字节）等单位，它们之间的关系是：千字节（KiloByte，KB），1KB=210字节=1024B；兆字节（MegaByte，MB），1MB=220字节=1024KB；吉字节（GigaByte，GB），1GB=230字节=1024MB；太字节（Te

7、raByte，TB），1TB=240字节=1024GB。第13页，共33页，编辑于2022年，星期三存储器分类存储器分类内存储器（主存）速度快，容量小，直接与CPU进行信息交换，存放计算机当前工作所需的程序和数据。外存储器（辅存）速度慢，容量大，不能直接与CPU进行信息交换，须将外存内容调入内存；存放暂不用的数据和程序。主存储器主存储器辅存储器辅存储器第14页，共33页，编辑于2022年，星期三存储器分类存储器分类随机存储器（随机存储器（RAM，断电后信息丢失），断电后信息丢失）只读存储器（只读存储器（ROM，断电后信息存在，断电后信息存在）主板上的CMOSDDR400可擦洗在主板上第15页，

8、共33页，编辑于2022年，星期三内存的举例说明内存的举例说明内存储器实例内存储器实例金士顿 KVR400X64C3：512M/DDR400型号技术参数 容量 类型 型号型号:标注厂商和系列号标注厂商和系列号容量：存储容量一般用字节容量：存储容量一般用字节(Byte)(Byte)数来度量。数来度量。目前从目前从512M512M到到4G4G不等不等类型：类型：DDR2 DDR2、DRD3DRD3为双倍速率的随机存储器，是目前市场的主流。为双倍速率的随机存储器，是目前市场的主流。五大功能部件五大功能部件第16页，共33页，编辑于2022年，星期三思考并回答思考并回答v内存条、硬盘属于内存还是外存内

9、存条、硬盘属于内存还是外存?属于属于RAM还是还是ROM?第17页，共33页，编辑于2022年，星期三运算器运算器(ALU):运算器又称算术逻辑部件(Arithmetic Logic Unit，简称 ALU)，是计算机用来进行数据运算的部件。数据运算包括算术运算算术运算和逻辑运算逻辑运算运算器工作过程运算器工作过程:累加器2.4 运算器（运算器（ALU）第18页，共33页，编辑于2022年，星期三控制器控制器(CU):控制器是整个计算机的控制指挥中心，它的功能是从存储器中取出指令，确定指令的类型，并对指令进行译码，然后执行该指令。2.5 控制器控制器Control Unit控制器的组成控制器的

10、组成:程序计数器、指令寄存器、译码器和操作控制线路第19页，共33页，编辑于2022年，星期三中央处理单元中央处理单元CPU中央处理器由：算术逻辑单元（ALU）、控制单元（ControlUnit）与内部寄存器组(Registers)等组成第20页，共33页，编辑于2022年，星期三CPU性能指标性能指标 中央处理器，也称CPU(central processing unit)由控制器和运算器组成，做在一个芯片上，也称为“微处理器”。是计算机的核心部件。AMD公司公司AthlonX2 cpuIntel公司公司Core2 cpu第21页，共33页，编辑于2022年，星期三2.6 总线总线Busv数

11、据总线（DataBus，简称为DB）用来传输数据信息；v地址总线（AddressBus，简称为AB）地址总线用于传送CPU发出的地址信息；v控制总线（ControlBus，简称为CB）控制总线用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。计算机中的各个部件（CPU、主存储器和输入/输出设备）之间是通过总线控制器和导线连接起来的。导线的集合被称之为总线（Bus）第22页，共33页，编辑于2022年，星期三主板主板 Mather board第23页，共33页，编辑于2022年，星期三3 计算机的基本工作过程计算机的基本工作过程(1)v什么是程序？什么是指令？什么是程序？什么是指令？v使用使用“程序存储程

12、序存储”办法，程序和数据都存进了机器内部，办法，程序和数据都存进了机器内部，由程序来控制计算机工作。由程序来控制计算机工作。v基本工作过程：基本工作过程：取指令，分析指令，执行指令取指令，分析指令，执行指令。第24页，共33页，编辑于2022年，星期三3.计算机的工作过程计算机的工作过程(2)取指令取指令:按照程序计数器中的地址，从内存储器中取出指令，并送往指令寄存器。分析指令分析指令:对指令寄存器中存放的指令进行分析，由译码器对操作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号；由地址码确定操作数地址。第25页，共33页，编辑于2022年，星期三3.计算机的工作过程计算机的工作过程(3)

13、执行指令执行指令:由操作控制线路发出完成该操作所需要的一系列控制信息，去完成该指令所要求的操作。下一条指令准备:一条指令执行完成，指令计数器加1 或将转移地址码送入程序计数器，然后回到。第26页，共33页，编辑于2022年，星期三4PC配置实例配置实例v功能定位功能定位v价格定位价格定位v笔记本、台式机，品牌机、组装机？笔记本、台式机，品牌机、组装机？v作业：小组协作，调查学生学习娱乐型作业：小组协作，调查学生学习娱乐型3500元左右的台式元左右的台式品牌机微型计算机市场，上交调查报告及配置单品牌机微型计算机市场，上交调查报告及配置单。第27页，共33页，编辑于2022年，星期三PC配置比较配

14、置比较第28页，共33页，编辑于2022年，星期三PC配置比较配置比较第29页，共33页，编辑于2022年，星期三参考资料参考资料太平洋电脑网太平洋电脑网http:/ 结结(1)v1946年，数学家冯年，数学家冯诺依曼提出诺依曼提出“存储程序存储程序”的计算机理论，明确地指出计算的计算机理论，明确地指出计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备与输出设备组成，且由程序机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备与输出设备组成，且由程序来控制计算机工作。冯来控制计算机工作。冯诺依曼的这一设计思想被誉为计算机发展史上的里诺依曼的这一设计思想被誉为计算机发展史上的里程碑，标志着现代计算机时代的真正开始

15、。程碑，标志着现代计算机时代的真正开始。v主存储器是用来存储计算机当前正在使用的或经常使用的程序和数据。主存储器是用来存储计算机当前正在使用的或经常使用的程序和数据。CPU可以直接访问它，存取速度较快。可以直接访问它，存取速度较快。第31页，共33页，编辑于2022年，星期三小小 结结(2)v总线负责计算机各部件之间的信号传输，总线按其功能可分为数据总线、地址总线负责计算机各部件之间的信号传输，总线按其功能可分为数据总线、地址总线和控制总线。数据总线用来传输数据信息；地址总线用于传送总线和控制总线。数据总线用来传输数据信息；地址总线用于传送CPU发出的发出的地址信息；控制总线用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。地址信息；控制总线用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。v输入输入/输出设备实现计算机与外界通信。输入输出设备实现计算机与外界通信。输入/输出设备可分为非存储设备和存储设备两大输出设备可分为非存储设备和存储设备两大类。类。第32页，共33页，编辑于2022年，星期三Department of Computer Science and Technology Thank you!第33页，共33页，编辑于2022年，星期三