计算机的组成与工作原理.ppt

12月9日,计算机文化基础,王 洁,发射控制教研室,12月9日,第2章 计算机的组成与工作原理,2.1 计算机系统的组成,12月9日,1. 计算机基本组成,（1）冯诺依曼的三个思想,五个基本组成部分：输入设备、输出设备、存储器、控制器、运算器。,采用二进制； 将程序与数据放在存储器中； 并由控制器控制按逻辑顺序执行,12月9日,（2）计算机硬件基本组成,12月9日,（1）中央处理器（CPU）,功能：从存储器中取出指令，按指令要求 对数 据进行运算。（取指令，执行指令） 运算器（执行单元） 对数据进行算术和逻辑运算。 控制器（指挥中心） 解释指令含义，控制其他部件工作，记录系统内部状态。 寄存器 临时存放数据。,2.计算机各部件功能,12月9日,8088-80286-80386-80486-Pentium -Pentium Pro-Pentium MMX-P-P-P Celeron（赛扬）,CPU型号决定微机型号,12月9日,（2）存储器,存储器主要负责对数据和控制信息的存储，是计算机的记忆单元。存储器分为内存和外存两种。,内存也称主存。分成只读存储器ROM（BIOS）和随机读写存储器（RAM）两种。,主存（内存）与CPU直接进行数据交换。,12月9日,辅存（外存）经主存的过渡与CPU交换数据。,外存也称为辅助存储器。外存分为磁介质型存储器和光介质型存储器两种，磁介质型常指硬盘和软盘，光介质型则指光盘。,12月9日,磁盘的磁道及扇区,12月9日,内存与外存的比较,12月9日,解决CPU与内存的速度差,CACHE（超高速缓冲存储器，快存） CPU看到的是CACHE，每次访问的CACHE。 由系统负责将内存的信息移入（移出）CACHE，而用户是感觉不到。 各级存储器的速度差别 CPU- CACHE-MEMORY-DISK-BAK 15ns 60ns ms s 好的存储系统： 容量大，快，可靠，具有性能价格比高的特点。,12月9日,存储器层次结构,12月9日,（3）输入设备,外部信息与计算机的接口称为输入设备。 作用：接受用户输入的程序或数据，并变为计算机可识别的形式存入内存。 常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪、光学符号阅读仪；外存也是一种输入设备。,12月9日,键盘,101键键盘示意图,12月9日,4输出设备,作用：将内存中计算机处理的结果转变成人可以接受的形式。 常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。,（1）显示器：显示器由监视器和显示适配卡组成，是最常用的输出设备。,（2）打印机：打印机也是计算机中最常用的输出设备。按输出方式可分为击打式和非击打式，击打式以针式打印机为主要代表，非击打式以激光打印机和喷墨打印机为主流。,12月9日,2.2 计算机的工作原理,存储程序和程序控制（冯诺伊曼） 程序输入到计算机中，存储在内存储器中（存储程序），这就是“存储程序”的概念。在运行时，控制器按地址顺序取出存放在内存储器中的指令（按地址顺序访问指令），然后分析指令，执行指令的功能，遇到转移指令时，则转移到转移地址，再按地址顺序访问指令（程序控制）。,12月9日,计算机的工作原理,12月9日,2.3 计算机软件系统,计算机软件是能指挥计算机工作的程序与程序运行时所需要的数据，以及与这些程序和数据有关的文字说明和图表资料。 计算机软件分系统软件、应用软件二类。 用户、硬件和软件的关系：,12月9日,1.系统软件 是计算机系统必备的软件。 作用：管理计算机系统的全部硬件、软件与数 据资源。 主要功能：进程与处理机调度、作业管理、存 储管理、设备管理、文件管理。 分类： 运行环境：实时、分时、批处理、网络、分布 用户数量：单用户、多用户 单用户的任务数量：单任务与多任务,12月9日,系统软件包括：操作系统、各种语言处理程序、系统支撑和服务程序、数据库管理系统。 （1）常用操作系统 DOS：单用户单任务 Windows 3.x：单用户多任务(16位) Windows 95、98、Me：单用户多任务(32位)， 网络工作站功能 Windows NT、2000：多用户多任务(32位)，网 络服务器与工作站功能 UNIX：多用户多任务，网络服务器与工作站功能 Linux：多用户多任务，网络服务器与工作站功能,12月9日,（2）程序设计语言与语言处理程序 程序设计语言,机器语言、汇编语言、高级语言,语言处理程序,解释程序，汇编程序、编译程序,程序分用源程序和目标程序。 语言处理程序分为、编译程序,12月9日,12月9日,（3）工具软件,包括：编辑、链接程序，计算机测试和诊断程序，数据库管理软件及网络软件等。 链接程序：将目标程序联接成可执行程序 常用服务序：方便用户对计算机的维护管理 编辑程序 测试、诊断程序 工具维护程序,12月9日,数据库管理系统：建立与维护数据库，使用数据库，交互式输入/输出，编程语言，多用户系统。 数据库：按一定方式组织起来的数据的集合。 常用数据库管理系统：dBASE、FoxBASE、 FoxPro、Oracle、Access等。 数据仓库：面向主题的、集成化的、稳定的、随时间变化的数据集合，用以支持决策管理的一个过程。,12月9日,2.应用软件,为解决某个实际问题而由用户自己编写的程序。可分为用户程序和应用软件包。,常用应用软件： 文字处理软件 电子表格软件 绘图软件 辅助设计软件 课件制作软件 实时控制软件 网络浏览器与通信软件,12月9日,2.4 微型系统的组成及主要性能指标,微机是微型计算机的简称，也称为个人计算机PC。 其组成与一般计算机系统基本相同，其性能指标也代表了一般计算机的性能指标。 1. 微机系统的组成 微机的结构与一般的计算结构没有本质的区别，基于冯诺依曼的“存储程序和程序控制“原理，但采用总线结构，,12月9日,12月9日,1.总线（BUS）,按信号种类分： 数据总线（DB） 地址总线（AB） 控制总线（CB） 按遵循的信号交换规程标准分： ISA：工业标准体系，早期流行。 EISA：扩展的工业标准体系，服务器用。 PCI：目前最常用的一种。 数据线宽度32位，支持64位。,12月9日,使用PCI总线的计算机系统,CRT显示器,PCI总线,12月9日,主频（时钟频率）：是指计算机CPU在单位时间内输出的脉冲数。它在很大程度上决定了计算机的运行速度。单位MHz。 字长：是指计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。字长决定了计算机的运算精度。,主要技术性能指标：主频、字长、内存容量、存取周期、运算速度及其他指标。,2. 计算机的性能指标,12月9日,内存容量：是指内存贮器中能存贮的信息总字节数。能常以8个二进制位(bit)作为一个字节（Byte）。内存容量通常用KB（1024B）、MB（1024KB）来表示。 存取周期：存贮器连续二次独立的“读”或“写”操作所需的最短时间，单位来纳秒（ns,1ns=10-9s）。存储器完成一次“读”或“写”操作所需的时间称为存储器的访问时间（或读写时间）。,12月9日,运算速度：是个综合性的指标，单位为MIPS（百万条指令/秒）。影响运算速度的因素，主要是主频和存取周期，字长和存储容量也有影响。 其他指标：机器的兼容性（包括数据和文件的兼容、程序兼容、系统兼容和设备兼容）、系统的可靠性（平均无故障工作时间MTBF）、系统的可维护性（平均修复时间MTTR）、机器允许配置的外部设备的最大数目、计算机系统的汉字处理能力、数据库管理系统及网络功能等。性能/价格比是一项综合性评价计算机性能的指标。,12月9日,12月9日,2.5 MPC多媒体计算机构成,1.多媒体的概述 媒体：指信息表示和传播的载体。如文字、图像、动画、声音、影像。 媒体可分为：感觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体和传输媒体。 多媒体：是多种媒体的综合，而现在所指的多媒体往往指多媒体技术。,12月9日,多媒体技术：是把数字、文字、声音、图形、图像和动画等多种媒体有机组合起来，利用计算机、通信和广播电视技术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理（包括对这些媒体的录入、压缩和解压缩、存储、显示和传输等）的技术。 多媒体技术特征：,多样性、集成性、交互性、数字化,12月9日,多媒体计算机的关键技术：,视频和音频数据的压缩和解压缩技术。 专用芯片 大容量存储器 研制适用于多媒体技术的软件,12月9日,2.多媒体计算机（MPC）的构成与应用