课件设计 计算机硬件

1、 003小组2 计算机硬件（Computer hardware）:指计算机系统中由电子，机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。 冯 诺依曼计算机系统共有5大部分控制器控制器输入输输入输出设备出设备存储器存储器总线总线运算运算器器4计算机硬件的计算机硬件的FLASH演示：演示：计算机系统工作流程：计算机系统工作流程：6控制器的基本工作流程它的基本任务指令和数据7从程序计数器所指示的存储单元中，读取下一条指令代码把指令代码译码为一系列命令或信号，发向各个不同的功能部件递增程序计数器，以指向下一条指令根据指令需要，从存储器（或输入设备）读取数据，所需数据的存储器位置通常保存在指令代码中把读取的数

2、据提供给运算器或寄存器如果指令需要由运算器（或专门硬件）来完成，则命令运算器执行所请求的操作把来自运算器的计算结果写回到存储器、寄存器或输出设备转回第步9按照程序所排的指令序列，从存储器取出一条指令（简称取指） 对该指令进行译码分析， 根据指令性质，执行这条指令 再取指、译码、执行， 10 如何区分存放在一起的指令和数据？ 取指周期中从存储器读出的信息流是指令流（由存储器流向控制器） 执行周期中从存储器读出的信息流是数据流（由存储器流向运算器）2. 运算器运算器的定义ALU支持的运算运算器的组成部分12 运算器是一个用于信息加工的部件，用于对数据进行算术运算和逻辑运算 运算器通常由算术逻辑单元

3、（Arithmetic Logic Unit，ALU）和一系列寄存器组成（FLASH演示） 13ALU所支持的算术运算1、可能仅局限于加法和减法，也可能包括乘法、除法，甚至三角函数和平方根2、有些只支持整数，有些则可以使用浮点来表示有限精度的实数3、任何计算机都可以通过编程来执行任何的算术运算ALU 是具体完成算术与逻辑运算的单元 是运算器的核心 由加法器和其他逻辑运算单元组成寄存器 用于存放参与运算的操作数累加器 一个特殊的寄存器 除了存放操作数之外，还用于存放中间结果和最后结果15 ALU所支持的逻辑运算 与（AND）、或（OR）、异或（XOR）、非（NOT）等布尔运算 比较数值新型ALU

4、 超标量（Superscalar）计算机包含多个ALU 可以同时处理多条指令 图形处理器和具有并行特性的计算机的ALU 可以执行矢量和矩阵算术运算16主存储器寄存器闪速存储器高速缓冲存储器Cache辅助存储器17主存储器（Main Memory，简称主存）通常采用半导体存储器 随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）CPU可读写掉电时内容被消除只读存储（ReadOnlyMemoryROM）CPU只能读取掉电时可保留其数据2021年10月17日星期日18寄存器（Register）是CPU内部的一组特殊存储单元u 读写速度比主存快得多u 通常被用于使用最为频繁的数据项，以

5、避免多次访问主存u 减少主存访问可大大加快计算机速度2021年10月17日星期日闪速存储器（Flash Memory，简称闪存） 像ROM一样在关机时保留数据 像RAM一样可被重写 通常比ROM和RAM慢得多 用于非高速的应用场合2021年10月17日星期日20高速缓冲存储器（简称高速缓存）Cache比寄存器慢，但比主存快位于CPU和主存储器之间解决CPU和主存之间的速度匹配问题当需要读写数据时，CPU首先访问Cache2021年10月17日星期日21外存储器（简称外存）或辅助存储器（简称辅存） 软盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器等 存放当前不在运行的程序和未被用到的数据 存储容量大、成本低，可脱机保存信息相对而言，半导体存储器称为内存储器，简称内存22输入设备输入设备输出设备输出设备适配器适配器23 将人们熟悉的信息形式，变换成计算机能接受并识别的二进制信息形式键盘、鼠标、扫描仪等，以及用于文字识别、图像识别、语音识别的设备24 将计算机输出的处理结果信息，转换成人类或其他设备能够接受和识别的信息形式激光打印机、绘图仪、CRT/LCD显示器等，以及输出语言的设备（如