补充知识第1章_计算机基础知识(2014)

1、补充知识补充知识1 1： 计算机的组成及计算机的组成及 基本工作原理基本工作原理 2/27 计算机的发展史计算机的发展史 第一台电子计算机诞生于美国宾西法尼亚大学第一台电子计算机诞生于美国宾西法尼亚大学 v 重达30吨 v 占地 170 m2 v 18000个电子管 v 耗电150 kw v 保存 80个字节 v 5000 次/秒 “天河二号天河二号” 双精度浮点运算峰值速度双精度浮点运算峰值速度 达到每秒达到每秒5.495.49亿亿次。亿亿次。 3/27 电子管电子管晶体管晶体管 集成集成 电路电路 大规模大规模 集成电集成电 路路 计算机从所采用的计算机从所采用的电子元件电子元件来划分来划

2、分 4/27 大规模大规模 集成电路集成电路 晶体管晶体管 电子管电子管 集成电路集成电路 大规模集成电路：大规模集成电路： 71- 体积桌面化、掌上体积桌面化、掌上 化、微型化化、微型化 大容量存储大容量存储 应用普及化应用普及化 网络化、多媒体网络化、多媒体 化化 5/27 v 计算机的全称计算机的全称 电子数字计算机。电子数字计算机。 v 硬件系统硬件系统 构成计算机的各种电子的、磁的、机械的部件和设备的构成计算机的各种电子的、磁的、机械的部件和设备的 总称。总称。 v 软件系统软件系统 管理和使用计算机的各类程序及所需数据的总称。管理和使用计算机的各类程序及所需数据的总称。 v 计算机

3、系统计算机系统 计算机系统计算机系统=硬件系统硬件系统+软件系统软件系统 计算机系统组成及计算机系统组成及 工作过程工作过程 6/27 v 其基本工作原理是由著名的美其基本工作原理是由著名的美 籍匈牙利数学家冯籍匈牙利数学家冯诺依曼提诺依曼提 出的。出的。 v 冯冯诺依曼被称为诺依曼被称为“计算机之计算机之 父父”。 第一台存储计算机：第一台存储计算机： 基本特点：基本特点： p 计算机采用二进制码存储与处理计算机采用二进制码存储与处理 p 数据与程序存入存储器数据与程序存入存储器( (存储程序存储程序) )，程序，程序 自动执行自动执行( (程序控制程序控制) ) p 五大功能部件五大功能部

4、件 7/27 输入输入 设备设备 输出输出 设备设备 控制器控制器运算器运算器 存储器存储器 数据流数据流控制流控制流 以存储器为中心的计算机组成结构以存储器为中心的计算机组成结构 CPUCPU（Central Central Processing Processing UnitUnit） 计算机计算机硬件硬件系统组成系统组成 8/27 v运算器：进行算术运算和逻辑运算的部件运算器：进行算术运算和逻辑运算的部件 算术运算：算术运算：+ - + - 逻辑运算：逻辑运算：ANDAND，OROR，NOTNOT 各部件的主要功能各部件的主要功能 v控制器：指挥中心，指挥各部件协调的工作。控制器：指挥中

5、心，指挥各部件协调的工作。 9/27 存储器：存储程序和数据信息存储器：存储程序和数据信息. 存储器分为存储器分为内存内存储器（主存储器）和储器（主存储器）和外存外存储器储器 （辅助存储器）（辅助存储器） 内存：存放当前正在执行的程序和数据。内存：存放当前正在执行的程序和数据。 外存：存放暂时不运行的程序和数据。外存：存放暂时不运行的程序和数据。 各部件的主要功能（续）各部件的主要功能（续） 10/27 每个单元（每个单元（1字节）都对应一个地址，以实现对单元内容的寻址。字节）都对应一个地址，以实现对单元内容的寻址。 内存单元的地址和内容内存单元的地址和内容 喂！我找住在喂！我找住在 2031

6、2031房间的王刚房间的王刚 0000011038F04H 内存地址内存地址 单元内容单元内容 38F05H00001010 11/27 输入设备：输入信息到计算机内部，转换信息输入设备：输入信息到计算机内部，转换信息 输出设备：将计算机内部的信息输出出来输出设备：将计算机内部的信息输出出来 各部件的主要功能（续）各部件的主要功能（续） 12/27 微型计算机的硬件组成微型计算机的硬件组成 主主 机机外部设备（外设）外部设备（外设） 微处理器微处理器 （CPU） 内内 存存 储储 器器 外外 存存 储储 器器 输输 入入 设设 备备 输输 出出 设设 备备 运运 算算 器器 控控 制制 器器

7、微型计算机的硬件组成微型计算机的硬件组成 13/27 微机的硬件组成结构微机的硬件组成结构 C P U 内存I/O接口 I/O设备 数据总线DB 地址总线AB 控制总线CB 主机 微型计算机的概念结构 14/27 微机主要部件微机主要部件 vCPU：在微机中称为微处理器，它是微机的核心：在微机中称为微处理器，它是微机的核心 部件。主要由运算器、控制器组成。部件。主要由运算器、控制器组成。 15/27 内存储器内存储器 随机存储器随机存储器RAM只读存储器只读存储器ROM 动态动态RAM静态静态RAM Random Access MemoryRandom Access Memory 1 1 可读

8、可写可读可写 2 2 易失性易失性 Read Only MemoryRead Only Memory 1 1 只读只读 2 2 非易失性非易失性 内存内存储器储器：cpucpu可可直接访问直接访问的存储器；用来存储的存储器；用来存储正在正在 运行运行的程序或数据；的程序或数据； 微机主要部件（续）微机主要部件（续） 16/27 u外存储器外存储器：软磁盘、硬磁盘、移动硬盘、光盘、：软磁盘、硬磁盘、移动硬盘、光盘、 U盘等。盘等。 外存的存储容量大，价格较低，但存取速度比外存的存储容量大，价格较低，但存取速度比 内存慢，一般用来存放当前不参与运行的程序和内存慢，一般用来存放当前不参与运行的程序和

9、 数据。数据。 外存中的程序和数据必须读到内存中才能被运外存中的程序和数据必须读到内存中才能被运 行。行。 微机主要部件（续）微机主要部件（续） 17/27 系统软件系统软件：用来管理、维护计算机并协调计算：用来管理、维护计算机并协调计算 机各部件有效工作的软件。机各部件有效工作的软件。 应用软件应用软件：实现具体应用的软件。：实现具体应用的软件。 软件软件 计算机软件系统计算机软件系统 v软件软件：为运行、管理和维护计算机系统或为实现：为运行、管理和维护计算机系统或为实现 某一功能而编写的各种程序的总和及其相关资料某一功能而编写的各种程序的总和及其相关资料 。 v软件系统的核心是软件系统的核

10、心是系统软件系统软件，系统软件的核心是，系统软件的核心是 操作系统操作系统。 18/27 v指令指令：计算机能够识别并执行的：计算机能够识别并执行的“操作命令操作命令” v指令一般由操作码和操作数组成指令一般由操作码和操作数组成 操作码操作码 操作数操作数 表示功能（操作）表示功能（操作） 表示操作的对象表示操作的对象 与软件相关的重要概念与软件相关的重要概念 19/27 指令举例 机器语言指令：机器语言指令：10110000 00001111 1515累加器累加器A A 00101100 00001010 10 + A A10 + A A 11110100 结束结束, ,停机停机 汇编语言语

11、句：汇编语言语句：MOV A , 15 15累加器累加器A ADD A , 10 10 + A A HLT 结束结束,停机停机 C语言语句：语言语句： A=15+10 10 + 15 A return 结束结束, ,返回返回 20/27 与软件相关的重要概念（续）与软件相关的重要概念（续） v指令系统指令系统：计算机能够识别的所有指令的集合。：计算机能够识别的所有指令的集合。 例如：例如：ADD, SUB, MUL, JMP, MOV, HLT 不同类型的计算机所识别的指令集合不一样不同类型的计算机所识别的指令集合不一样 8086微处理器的指令系统包含基本指令微处理器的指令系统包含基本指令92

12、条条 PENTIUM III的指令系统包含的指令系统包含70条条 v程序程序：为解决某一问题而设计的一系列指令或：为解决某一问题而设计的一系列指令或 语句。语句。 21/27 非机器指令程序的运行方式非机器指令程序的运行方式 只有用机器指令编写的程序，计算机可以直只有用机器指令编写的程序，计算机可以直 接识别并执行接识别并执行 任何非机器指令组成的程序都必须转换为机任何非机器指令组成的程序都必须转换为机 器指令，才能被计算机运行器指令，才能被计算机运行 转换由专门的转换由专门的“翻译程序翻译程序”完成完成 22/27 汇编语言程序的运行方式汇编语言程序的运行方式 连接程序连接程序 目标程序目标

13、程序 可执行程序可执行程序 汇编程序汇编程序 汇编语言程序汇编语言程序 23/27 高级语言程序的运行方式一：高级语言程序的运行方式一： 解释的方式解释的方式 机器指令机器指令 解释程序解释程序 高级语言程序高级语言程序 24/27 高级语言程序的运行方式二：高级语言程序的运行方式二： 编译的方式编译的方式 可执行程序可执行程序 编译程序编译程序 高级语言程序高级语言程序目标程序目标程序 连接程序连接程序 25/27 计算机的工作过程就是执行程序的过程计算机的工作过程就是执行程序的过程 v计算机是在程序的控制下工作的计算机是在程序的控制下工作的 v人们事先编写设计好程序人们事先编写设计好程序 v并将程序输入到计算机中存储起来并将程序输入到计算机中存储起来 vCPU根据程序中的指令控制计算机各个部件工作根据程序中的指令控制计算机各个部件工作 v各个部件根据操作码规定完成各种动作各个部件根据操作码规定完成各种动作 计算机工作过程计算机工作过程 26/27 程序执行过程程序执行过程 分析指令分析指令 执行指令执行指令 程序程序 取下一条指令取下一条指令 结束程序结束