(5.10)--第一章 计算机基础知识(二)(计算机系统组成).ppt
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1、 第第四四节节计算机系统组成计算机系统组成计计算算机机系系统统 硬硬 件件 软软 件件计算机计算机实体部实体部件件软件:软件:硬件上运行的各种程序和文档硬件上运行的各种程序和文档的总和。的总和。硬件硬件:有形的物理设备,是指构成计算机的所有实体部件集合系统系统软件软件应用应用软件软件 计算机完成任务步骤:1运算器运算器 2存储器存储器 硬件组成硬件组成:3控制器控制器4输入设备输入设备5输出设备输出设备u计算机硬件的基本结构和功能部件3程程序,序,数据数据控制信号线数据信号线中央处理器中央处理器输入设备输入设备输出设备输出设备输出信息输出信息外存储器外存储器存储器存储器运算器运算器控制器控制器
2、主机主机第一步:第一步:输入程序输入程序和和数据数据第二步:处理第二步:处理数据数据第三步:输出结果第三步:输出结果内内内l输入入设备把原始数据和程序转换成、代码串输入到计算机的存储器中。计算机的输入设备种类很多,常用的有键盘、鼠标、麦克风、摄像头(网眼)、扫描仪、触摸屏、光笔等。摄像头扫描仪触摸屏手写板l输出出设备5显示器打印机投影仪绘图仪将计算机处理后的结果转换成人们熟悉的形式输出或转换成其它设备能够识别的信息格式输出。输出设备的种类也很多,常见的有显示器、打印机、投影仪、绘图仪、音箱等。l中央中央处理器(理器(运算器和控制器运算器和控制器)()(CPU)运算器运算器(Arithmetic
3、 Unit(Arithmetic Unit):是计算机进行算术运算与逻辑运算的主要部件。包括加减乘除四则运算和数据编码格式的转换以及对数据进行与、或、非和移位等运算。控制器:控制器:计算机的指挥中心,负责协调并控制计算机各部件执行程序的指令序列。基本功能是取指令、分析指令、执行指令。寄存器:寄存器:是运算器为完成控制器请求和任务所使用的临时存储指令、地址、数据和计算结果的小型存储区域。CPUCPU总线:总线:提供三者之间通讯机制。中央处理器(CPU)的主要功能是控制计算机的操作和处理数据,由控制器、运算器、寄存器及实现它们之间联系的CPU总线组成。寄存器控制器运算器CPU内部总线控制路径控制路
4、径CPUCPU内部结构内部结构数据数据路径路径内部存储器内部存储器主要用来存放计算机当前正要执行的程序和数据。CPU可以直接对内部存储器中的数据进行存、取操作。外部存储器外部存储器主要存放大量计算机暂时不使用而又需长期保存的程序和数据CPU不能直接存、取外部存储器中的数据。l存存储器器存储器(Memory Unit)是用来存放数据和程序的部件,可按地址自动存取数据。通常可分为内部存储器(又称主存储器或简称内存)和外部存储器(辅助存储器或简称外存)。内存是计算机的数据交换中心内存是计算机的数据交换中心 CPU内存内存外存外存内存和外存都可以内存和外存都可以存储数据,为什么存储数据,为什么还要分呢
5、?还要分呢?内部存储器保存正在运行的程序和正在处理的数据。分为只读存储器(Read Only Memory,简称ROM)和随机存取存储器(Random Access Memory,简称RAM)。ROMROM:只能读出,:只能读出,不能写入,断电不能写入,断电后其中的数据也后其中的数据也不丢失。不丢失。RAMRAM:既能读出,:既能读出,又能写入,断电又能写入,断电后其中的数据会后其中的数据会丢失。丢失。RAMROMl内部存储器外部存储器用来保存大量暂时不用的程序和数据。目前主要有磁盘驱动器(包括软盘驱动器和硬盘驱动器)和光盘驱动器。硬盘驱动器硬盘驱动器软盘驱动器软盘驱动器光盘驱动器盘驱动器l外
6、部存储器10内部存储器内部存储器l访问速度快访问速度快l暂时性暂时性l容量小容量小l价高价高外部存储器外部存储器l访问速度慢访问速度慢l永久性永久性l容量大容量大l价低价低l内部存内部存储器与外部存器与外部存储器的比器的比较内存条外存:硬盘1 位(位(bit):):数据的最小最小单位单位,一个位可存放一个二进制数 字节(字节(Byte):):计算容量的最小单最小单位位,一个字节有八个位,可以存放8位二进制数。K(千)字节(千)字节1KB=210 Byte=1024 ByteM(兆)字节(兆)字节1MB=1024 KBG(吉)(吉)字节字节1GB=1024 MB T(太太)字节字节 1TB=10
7、24 GB b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b00l存储容量及存储单位1个字节存存储单元元(地址地址)存存储数据的数据的单元按元按8位或其倍数位或其倍数划分存划分存储单元,每个存元,每个存储单元有元有一个指定一个指定编号,称号,称为存存储单元的元的“地址地址”13计算机硬件系算机硬件系统组成框成框图计算机计算机硬件系统硬件系统外部外部设备设备输入设备输入设备输出设备输出设备外部外部存储器等存储器等主机主机中央处理器中央处理器运算器运算器控制器控制器内部存储器内部存储器随机存取存储器(RAM)只读存储器(ROM)运算器运算器外存外存储器储器运算器运算器I/OI/O设设备备中央处理器中央
8、处理器内内存存储储器器主机主机外部设备外部设备软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器键盘、鼠标、麦克风、扫描仪和触摸屏等显示器、打印机、投影仪、绘图仪和音箱等14微型机:微型机:是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。它是以微处理器为基础,配以内存储器及输入输出(I/0)接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。功能齐全、使用广泛。PC(Personal ComputerPC(Personal Computer):简称“个人计算机”,是微型机的一种,是目前使用人数最多、应用范围最广泛的微型机。PC是由IBM公司于1981年推出的第一部桌面型计算机。l微型机和微型机和PC机的概念机的概念台式机台
9、式机 笔记本电脑笔记本电脑 u微型机的硬件系统组成l 主板(系统板)15将CPU和存储器及其附属电路都装在一块电路板上主板上有CPU插座、内存条插座,把不同的外部设备与主机连接起来的扩展槽和接口接口接口有硬盘驱动器和软盘驱动器接口、并行接口和串行接口、USB接口。以及显示器接口、网线接口、声卡输入输出接口u微型机的硬件系统组成l微处理器微处理器是微处理器是PCPC机中机中最核心最核心的部件,它决定的部件,它决定PCPC机的速度和性能。机的速度和性能。微处理器有微处理器有两个重要的性能指标是两个重要的性能指标是主频(时钟频率)主频(时钟频率)和和字长字长。主频主频:CPUCPU内核工作时的时钟频
10、率内核工作时的时钟频率,主频,主频反映了计算机的工作速度,主频越高,一般计算机的反映了计算机的工作速度,主频越高,一般计算机的速度也越速度也越快。快。字长字长:CPUCPU一次同时能处理的数据的二进制位数。字长越长,计算精度越一次同时能处理的数据的二进制位数。字长越长,计算精度越高。高。目前目前CPUCPU的字长可达到的字长可达到6464位,时钟频率达位,时钟频率达4 4GHzGHz。双核双核CPUCPU:在一个处理器上集成两个:在一个处理器上集成两个CPUCPU的运算内核,做到不提高时钟频率而有效地的运算内核,做到不提高时钟频率而有效地提高运算提高运算速度,速度,避免了时钟频率避免了时钟频率
11、超过超过4GHz4GHz时,处理器功耗增加导致难以散热时,处理器功耗增加导致难以散热问题问题.IntelIntel公司的公司的CPU CPU AMDAMD公司的公司的CPU CPU u微型机的硬件系统组成l内部存储器PC的的内部存储器内部存储器包括包括ROM、RAM和和Cache(缓冲存储器)(缓冲存储器)。RAMRAM和和CacheCache的信息在断电后的信息在断电后会消失。会消失。RAMRAM:,PCPC的主存储器,也即平时说的的主存储器,也即平时说的PCPC“内存内存”。做。做在条状的电路板上,简称在条状的电路板上,简称内存内存条条。内存条可以内存条可以组合组合使用,所以使用,所以RA
12、M的容量都按照单个内存条的存储容量成倍数增加,例如的容量都按照单个内存条的存储容量成倍数增加,例如512MB、1G、2G、4G、8G、16G等等内存容量的大小与速度要与内存容量的大小与速度要与CPU的主频和内核数相匹配。的主频和内核数相匹配。CacheCache:又称为高速缓存,是一种速度较快但造价也较高的随机存储器。又称为高速缓存,是一种速度较快但造价也较高的随机存储器。Cache配置在配置在CPU和内存之间,用来解决和内存之间,用来解决CPU和内存之间速度不匹配的和内存之间速度不匹配的问题。问题。u微型机的硬件系统组成外部存储器硬盘硬盘硬盘电是脑的主要存储媒介之一电是脑的主要存储媒介之一,
13、属于PC的外部存储器,包括有有机械式机械式硬盘、固态硬盘、固态硬盘硬盘。机械式机械式硬盘硬盘存储是由存储是由硬盘片、驱动器机械装置和控制电路硬盘片、驱动器机械装置和控制电路组成。组成。绝大多数硬盘都是固定硬盘,被永久性地密封固定绝大多数硬盘都是固定硬盘,被永久性地密封固定在在硬盘驱动器硬盘驱动器中中固态硬盘固态硬盘是用控制单元和固态电子存储芯片阵列是用控制单元和固态电子存储芯片阵列(FLASH芯片、芯片、DRAM芯片)而制成的硬盘芯片)而制成的硬盘。其。其存取速存取速度快,抗震性能好,但寿命偏短,容量偏小,价格偏高,度快,抗震性能好,但寿命偏短,容量偏小,价格偏高,目前应用于军事、车载、工控、
14、视频监控、网络监控、网目前应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。机械硬盘固态硬盘u微型机的硬件系统组成现代现代硬盘硬盘的的雏形产生于雏形产生于1956年年,是,是IBM生产的生产的IBM 350,它,它相当于两个冰箱的体积相当于两个冰箱的体积,其,其储存容量只有储存容量只有5MB。1973年年IBM 3340问世,它拥有问世,它拥有“温彻斯特温彻斯特”这这个个绰号,也称温盘。这是今天硬盘的祖先。绰号,也称温盘。这是今天硬盘的祖先。机械式硬盘u微型机的硬件系统组成硬盘构成:有几个同轴的涂有磁性材料的金
15、属盘片,硬盘构成:有几个同轴的涂有磁性材料的金属盘片,磁头固定在一个能沿硬盘片径向移动的臂上,磁头在磁头固定在一个能沿硬盘片径向移动的臂上,磁头在旋转的盘片上旋转的盘片上“飞行飞行”读取磁信号,从而获得存储信读取磁信号,从而获得存储信息。所有盘片和磁头密封在一个金属盒内,称为硬盘。息。所有盘片和磁头密封在一个金属盒内,称为硬盘。第一块硬盘:IBM RAMAC 350 硬盘硬盘存储容量计算:存储容量计算:磁盘片上的数据按照磁道和扇区组织存储。首先在盘片上由外向里划分成一磁盘片上的数据按照磁道和扇区组织存储。首先在盘片上由外向里划分成一个个同心圆称为磁道,每个磁道又等分成若干个孤段,称为扇区,每个
16、扇区上可存储个个同心圆称为磁道,每个磁道又等分成若干个孤段,称为扇区,每个扇区上可存储512个字节的个字节的数据数据。目前目前常用的常用的3英寸硬盘转速一般在英寸硬盘转速一般在5400540072007200转转/分钟之间分钟之间。存储容量可达存储容量可达10TB10TB。机械式硬盘u微型机的硬件系统组成硬盘的磁道、扇硬盘的磁道、扇区示意图区示意图扇区扇区磁道磁道0 1 2 i123i记录面数面数磁道数磁道数/面面扇区数扇区数/道道字字节数数/扇区扇区 21光盘存储器光盘存储器主要分为主要分为CD和和DVD,CD的容量只的容量只有有700MB左右,左右,DVD则可以达到则可以达到4.7GB。用
17、于。用于计算机系统的光盘计算机系统的光盘分为只读光盘,分为只读光盘,如如CD-ROM、DVD-ROM等;和可擦写等;和可擦写光盘,光盘,如如CD-RW、DVD-RAM等等。光盘结构:光盘存储器包括光盘和读写光盘数光盘结构:光盘存储器包括光盘和读写光盘数据的驱动器。光盘片很薄,主要包括据的驱动器。光盘片很薄,主要包括5 5层:基板、层:基板、记录层、反射层、保护层、印刷层。记录层、反射层、保护层、印刷层。光盘存储原理:采用光盘存储原理:采用“光存储技术”,利用,利用刻刻录在反射层上的一连串录在反射层上的一连串由里向外螺旋的螺旋的凹坑来来记录信息的,凹坑边缘转折处表示记录信息的,凹坑边缘转折处表示
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