计算机硬件逻辑系统.ppt

计算机基础科学系 2009.10,第2章 计算机硬件系统,第五讲 计算机硬件逻辑系统,主要教学内容,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,学习目标,1,掌握计算机硬件的组成与功能。,重点与难点,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点。,1.冯诺依曼模型,冯诺依曼简介,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。,2.冯诺依曼通用电子计算机理论,内部采用二进制数制，充分发挥了电子器件的工作特点。 使用“程序存储”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。 计算机硬件由运算器、 逻辑控制器、 存储器、输入装置和输出装置五大部分组成。,2 、冯.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,鼠 标,2.1 输入设备 （Input Device）,功能： 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形式，输入到计算机内部。 计算机能接受的数据形式-二进制 转换 信息 数据,摄像头,压感笔,扫描仪,常用的输入设备,2.2 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：QQ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：,转换 数据 信息,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8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“编号”，称为地址（address）。,2.3 存储器 （Memory）,0000H 0001H 0002H 地址 FFFFH,存储器结构图,位,内存单元,1B=bit 1024B=1KB 1024kB=1MB 1024MB=1GB 1024GB=1TB,内存单元,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（TeraByte，TB），1TB=240字节=1024GB。,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。,存储器分类,随机存储器（RAM，断电后信息丢失）,只读存储器（ROM，断电后信息存在）,主板上的CMOS,DDR400,可擦洗,在主板上,内存的举例说明,内存储器实例,金士顿 KVR400X64C3：512M/DDR400,型号,技术参数,容量 类型,型号:标注厂商和系列号 容量：存储容量一般用字节(Byte)数来度量。 目前从512M到4G不等 类型：DDR2 、DRD3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,思考并回答,内存条、硬盘属于内存还是外存?属于RAM还是ROM?,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和逻辑运算,运算器工作过程:,累加器,2.4 运算器（ALU）,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Control Unit,控制器的组成: 程序计数器、指令寄存器、译码器和操作控制线路,中央处理单元CPU,中央处理器由：算术逻辑单元（ALU）、控制单元（Control Unit）与内部寄存器组(Registers)等组成,CPU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AthlonX2 cpu,Intel公司Core2 cpu,2.6 总线Bus,数据总线（Data Bus，简称为DB）用来传输数据信息； 地址总线（Address Bus，简称为AB）地址总线用于传送CPU发出的地址信息； 控制总线（Control Bus，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）,主板 Mather board,3 计算机的基本工作过程(1),什么是程序？什么是指令？ 使用“程序存储”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。 基本工作过程：取指令，分析指令，执行指令。,3. 计算机的工作过程(2),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: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。,3. 计算机的工作过程(3),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。,4PC配置实例,功能定位 价格定位 笔记本、台式机，品牌机、组装机？ 作业：小组协作，调查学生学习娱乐型3500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 。,PC配置比较,PC配置比较,参考资料,太平洋电脑网 / 中关村在线 /,小 结(1),1946年，数学家冯诺依曼提出“存储程序”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程碑，标志着现代计算机时代的真正开始。 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。,小 结(2),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