模块3计算机硬件

1、北京理工大学计算机学院模块模块3 3 计算机硬件计算机硬件2本章学习内容3.1冯冯诺依曼模型诺依曼模型3.2计算机系统组成计算机系统组成3.3硬件系统组成硬件系统组成3.4多媒体信息处理与多媒体计算机多媒体信息处理与多媒体计算机3冯冯诺依曼模型诺依曼模型&我们可以认为计我们可以认为计算机是一个接受算机是一个接受输入数据，处理输入数据，处理数据，产生输出数据，产生输出数据的黑盒子。数据的黑盒子。输入输入数据数据输出输出数据数据程序程序&冯冯诺依曼（美籍匈牙利数学诺依曼（美籍匈牙利数学家科学家，计算机之父）提出的家科学家，计算机之父）提出的冯冯诺依曼模型着眼于计算机的诺依曼模型着眼

2、于计算机的内部结构。内部结构。4计算机计算机输输入入数数据据输输出出数数据据程序程序冯冯诺依曼模型诺依曼模型5计算机计算机输输入入数数据据输输出出数数据据程序程序输入输入/输出设备输出设备存储器存储器算术逻辑单元算术逻辑单元控制单元控制单元冯冯诺依曼模型诺依曼模型62计算机的硬件组成包括：计算机的硬件组成包括：存储器，算术逻辑单存储器，算术逻辑单元元 (ALU)，控制单元和输入，控制单元和输入/输出设备。输出设备。又称又称为五大基本部件。为五大基本部件。冯冯诺依曼模型诺依曼模型存储器存储器 : 存储数据和程序存储数据和程序算术逻辑单元算术逻辑单元(ALU) : 进行算术逻辑运算进行算术逻辑运算

3、控制单元控制单元 : 控制程序的执行控制程序的执行输入输入/输出设备输出设备 : 接收来自外界数据接收来自外界数据/向外界发送数据向外界发送数据7 1945 1945年年6 6月冯月冯诺依曼在一篇论文中第一诺依曼在一篇论文中第一次提出了计算机三个主要思想：次提出了计算机三个主要思想：l 计算机由前述四个部分（五大基本部计算机由前述四个部分（五大基本部件组成）件组成）l 采用二进制采用二进制来表示程序和数据来表示程序和数据l 程序和数据都必须存储在存储器中程序和数据都必须存储在存储器中 目前绝大多数计算机仍建立在这个思想目前绝大多数计算机仍建立在这个思想的基础上，称之的基础上，称之冯冯诺依曼型计

4、算机诺依曼型计算机。冯冯诺依曼模型诺依曼模型8硬件系统硬件系统软件系统软件系统 硬件硬件通常是指一切看得见，摸得到的设通常是指一切看得见，摸得到的设备实体；备实体；软件软件通常是泛指各类程序和文件，通常是泛指各类程序和文件，它们实际上是由一些算法以及其在计算机中它们实际上是由一些算法以及其在计算机中的表示所构成的。的表示所构成的。计算机计算机系统系统硬件 软件 计算机系统组成计算机系统组成9 以以CPU为核心，配以为核心，配以存储器、输入输出存储器、输入输出设备设备及其它辅助电路，组成计算机的及其它辅助电路，组成计算机的硬件系硬件系统统。 以以操作系统操作系统为核心的系统软件以及其它为核心的系

5、统软件以及其它应用软件组成计算机的应用软件组成计算机的软件系统软件系统。计算机系统组成计算机系统组成103.3.1 中央处理单元中央处理单元3.3.2 主主存储器存储器3.3.3 输入输入/输出输出3.3.4 子系统间的连接子系统间的连接3.3.5 微型计算机的硬件组成微型计算机的硬件组成3.3.6 程序执行程序执行计算机硬件组成计算机硬件组成11& 通常可以把计算机硬件的五大基本部件可以通常可以把计算机硬件的五大基本部件可以分成三大类：分成三大类： 即即CPU、存储器存储器和输入和输入/输出输出子系统。子系统。输入输入/输出设备输出设备存储器存储器计算机硬件计算机硬件计算机硬件组成计

6、算机硬件组成12中央处理单元（中央处理单元（CPU） CPU = 算术逻辑单元算术逻辑单元 + 控制单元寄控制单元寄存器存器 CPU = 运算器运算器 + 控制器控制器主机主机 主机主机 = CPU + 主存储器主存储器外部设备（广义的输入外部设备（广义的输入/输出设备）输出设备） 除去主机以外的硬件装置（如输入设除去主机以外的硬件装置（如输入设备、输出设备、辅助存储器等）备、输出设备、辅助存储器等）注意计算机硬件组成计算机硬件组成13运算器控制器主存储器主存储器输入设备输出设备辅助存储器辅助存储器CPU控制控制数据数据地址或指令地址或指令主机主机外设外设存储器存储器计算机硬件组成计算机硬件组

7、成142CPU 包括三部分：算术逻辑单元包括三部分：算术逻辑单元 (ALU)、控制、控制单元和寄存器。单元和寄存器。控制单元控制单元寄存器寄存器程序计数器程序计数器15 算术逻辑单元算术逻辑单元 (ALU)& 执行算术运算和逻辑运算。执行算术运算和逻辑运算。 算术运算算术运算：包括加：包括加1 (+1)、减、减1 (-1)、 加法、减加法、减法、乘法和除法等。法、乘法和除法等。 逻辑运算逻辑运算：包括：包括“非非”、“与与”、“或或”和和“异或异或”。& 控制单元负责选择这些运算中的一种。控制单元负责选择这些运算中的一种。162寄存器是用来临时存放数据的高速独立的寄存器是用来临

8、时存放数据的高速独立的存储单元。存储单元。2CPU的运算需要多个寄存器。的运算需要多个寄存器。2常见的寄存器有：常见的寄存器有：寄存器寄存器寄存器寄存器数据寄存器数据寄存器指令寄存器指令寄存器程序计数器程序计数器17l数据寄存器数据寄存器：用来存放输入数据，运算：用来存放输入数据，运算中间结果和最终结果。中间结果和最终结果。l指令寄存器：指令寄存器：存放从内存中取出的存放从内存中取出的指令指令， 以便于稍后解释和执行它们。以便于稍后解释和执行它们。l程序计数器程序计数器：存放存放当前指令的地址当前指令的地址。当。当前指令执行完后，程序计数器自动加前指令执行完后，程序计数器自动加1，指向下一条指

9、令的地址。指向下一条指令的地址。 寄存器寄存器184 控制单元是整个计算机的指挥中心，被称为计算控制单元是整个计算机的指挥中心，被称为计算机的大脑。机的大脑。4控制通过线路的开（高电平）或关（低电平）实控制通过线路的开（高电平）或关（低电平）实现。现。4控制单元的基本功能：控制单元的基本功能：从主存中取出指令。从主存中取出指令。对指令译码，产生相应的操作控制信号。对指令译码，产生相应的操作控制信号。指挥并控制指挥并控制CPU、主存和输入、主存和输入/输出设备之间的输出设备之间的数据流动。数据流动。控制单元控制单元19控制单元的基本结构控制单元的基本结构控制单元控制单元202主存储器是存储单元的

10、集合。主存储器是存储单元的集合。2每一个存储单元都有惟一的标识符每一个存储单元都有惟一的标识符地地址。址。2数据以字（或字节）的形式在存储器中传数据以字（或字节）的形式在存储器中传入或传出。入或传出。 21地址地址值值存储器存储器22l每个存储单元存放一个字（或字节）。每个存储单元存放一个字（或字节）。l所有在存储器中可标识的独立地址单元的所有在存储器中可标识的独立地址单元的总数称为总数称为 地址空间地址空间。l存储地址用无符号二进制数表示。存储地址用无符号二进制数表示。l地址本身采用位模式。如果计算机有地址本身采用位模式。如果计算机有N个字个字的存储空间，则存储地址应当有的存储空间，则存储地

11、址应当有log2N位。位。1.地址空间地址空间232 主存储器分为三种类型：主存储器分为三种类型： 随机存储器随机存储器 (RAM) 只读存储器只读存储器 (ROM) 互补金属氧化物存储器互补金属氧化物存储器(CMOS)主存储器主存储器 RAMROMCMOS2.主存储器的种类主存储器的种类24&RAM的特点：的特点：计算机中主存的主要组成部分计算机中主存的主要组成部分 。用户既可以读，又可以写。用户既可以读，又可以写。对所有存储单元的读写时间均相同。对所有存储单元的读写时间均相同。具有具有易失性易失性。若断电或关掉计算机，全部若断电或关掉计算机，全部存储的信息将会丢失。存储的信息将会丢

12、失。随机存取存储器随机存取存储器(RAM)25& 随机存储器（随机存储器（RAM ）又分为两大类：）又分为两大类：静态静态RAM (SRAM) ：利用：利用触发器触发器来存储信来存储信息，当通电的时候信息始终存在，不需要息，当通电的时候信息始终存在，不需要刷新。存取速度快，但容量较小，价格较刷新。存取速度快，但容量较小，价格较高。高。动态动态RAM (DRAM): 利用利用电容电容上的电荷存上的电荷存储信息，电容上的电荷会泄漏，需要周期储信息，电容上的电荷会泄漏，需要周期性的刷新。存取速度慢，但容量较大，价性的刷新。存取速度慢，但容量较大，价格较低。格较低。随机存取存储器随机存取存储器

13、(RAM)26&RAM 的容量、速度：的容量、速度： 衡量衡量RAM容量的单位通常用容量的单位通常用字节数字节数表示表示。每每1024个字节称为个字节称为1K字节（字节（210=1K），每），每1024K字节称为字节称为1M字节（字节（220=1M），每），每1024M字节称为字节称为1G字节（字节（230=1G）。）。 磁带宽度不一。磁带宽度不一。 磁带用两个卷轴承接起来，当磁带运动时，磁带用两个卷轴承接起来，当磁带运动时，可以通过读可以通过读/写磁头来读写磁带上的数据。写磁头来读写磁带上的数据。 磁带是顺序访问的，用户要找一个文件，必磁带是顺序访问的，用户要找一个文件，必须从磁带头

14、开始。须从磁带头开始。3. 磁带磁带64磁带653. 磁带磁带磁带的特点：磁带的特点： 表面结构：表面结构： 分成分成9个磁道；磁道上的每个点存储个磁道；磁道上的每个点存储1位信息。位信息。 垂直的垂直的9个点可以存储个点可以存储8位（一个位（一个字节）信息，还有字节）信息，还有1位用作错误检测。位用作错误检测。663. 磁带磁带 数据存取：数据存取： 磁带是顺序存取设备。尽管磁带表面磁带是顺序存取设备。尽管磁带表面上分成若干块，但没有寻址机构来读取每上分成若干块，但没有寻址机构来读取每个块。个块。 性能：性能： 虽然速度较慢但价格便宜。通常使用虽然速度较慢但价格便宜。通常使用来备份存储大量的

15、数据来备份存储大量的数据67利用激光技术来存储和读取数据利用激光技术来存储和读取数据 。光存储设备有光存储设备有只读光盘只读光盘(CD-ROM)、可刻录光、可刻录光盘盘 (CD-R)、可重写光盘、可重写光盘(CD-RW)、数字多功、数字多功能光盘能光盘(DVD)。68CD-ROM的内容是由制造商写入的。用户不的内容是由制造商写入的。用户不能删除，也不能写入。能删除，也不能写入。CD-ROM 盘所需的费用是可调节的，尤其盘所需的费用是可调节的，尤其是大批量地生产，每个盘片的费用会很便宜是大批量地生产，每个盘片的费用会很便宜的。的。CD-ROM 驱动器被使用来读驱动器被使用来读 CD-ROM 盘。

16、盘。CD-ROM 驱动器有不同的速度，如单倍速，驱动器有不同的速度，如单倍速，多倍速等。多倍速等。69CD-ROM的制造需要先使用高能红外激光来的制造需要先使用高能红外激光来制作主盘。激光在主盘上形成一系列的坑和制作主盘。激光在主盘上形成一系列的坑和纹间表面。纹间表面。然后依照主盘，作成相应的模盘。然后依照主盘，作成相应的模盘。最后将溶解的聚碳酸酯树脂注入模盘中制成最后将溶解的聚碳酸酯树脂注入模盘中制成光盘。光盘。70CD-R 制造时不需要主盘和模盘。制造时不需要主盘和模盘。CD-R盘上的坑和纹间表面是模拟出来的。盘上的坑和纹间表面是模拟出来的。CD-R 是让用户自己制作的光盘。用户只是让用户

17、自己制作的光盘。用户只需要一次写入信息，就可以多次读出信息。需要一次写入信息，就可以多次读出信息。71CD-RW 技术又称之为可擦写光盘技术。技术又称之为可擦写光盘技术。CD-RW光盘可以写入、擦除、重写。光盘可以写入、擦除、重写。72DVD 采用与采用与CD类似的技术。两种盘尺寸相同。类似的技术。两种盘尺寸相同。DVD 盘的存储量远大于盘的存储量远大于 CD-ROM盘（如单层盘（如单层DVD盘的容量为盘的容量为4,700 MB ，而，而 CD-ROM盘的盘的容量仅为容量仅为650 MB）。）。DVD 盘更适用于多媒体对存储大容量数据的盘更适用于多媒体对存储大容量数据的需要。需要。DVD DV

18、D 光盘需要光盘需要 DVD DVD 驱动器。驱动器。CD-ROMCD-ROM、CD-R CD-R 、CD-RW CD-RW 驱动器不能读驱动器不能读DVD DVD 光盘，而光盘，而 DVD DVD 驱动器可以读驱动器可以读 CD-CD-ROMROM、CD-RCD-R、 CD-RW CD-RW 光盘。光盘。 注意注意731.CPU与主存之间的连接与主存之间的连接主存主存数据总线数据总线地址总线地址总线控制总线控制总线2CPU 和主存之间通常通过系统总线连接。和主存之间通常通过系统总线连接。 系统总线包括三组线路系统总线包括三组线路 ：数据总线数据总线 、地址总、地址总线和控制总线线和控制总线。

19、74系统总线系统总线2数据总线数据总线 ：由双方向的多根信号线组成，：由双方向的多根信号线组成， CPU可以沿这些线从主存或外设读入数据，可以沿这些线从主存或外设读入数据，也可以沿这些线向主存或外设送出数据。也可以沿这些线向主存或外设送出数据。2地址总线地址总线：由单方向的多根信号线组成，用由单方向的多根信号线组成，用于于CPU向主存、外设传输地址信息。向主存、外设传输地址信息。2控制总线控制总线：传输的是控制信息，包括传输的是控制信息，包括CPU送送出的控制命令和主存出的控制命令和主存/外设反馈给外设反馈给CPU的状的状态信号态信号。75系统总线系统总线2数据总线数据总线 ：通常：通常数据总

20、线的位数取决于字数据总线的位数取决于字的宽度。如果计算机的字长是的宽度。如果计算机的字长是32位，就需要位，就需要32位宽度的数据总线，以便同一时刻能够同位宽度的数据总线，以便同一时刻能够同时传送时传送32位的数据。位的数据。2地址总线地址总线：地址总线的位数取决于存储空间地址总线的位数取决于存储空间的大小。如果存储容量为的大小。如果存储容量为2n个字，那么地址个字，那么地址总线需要总线需要n位。位。2控制总线控制总线：控制总线的位数取决于计算机所控制总线的位数取决于计算机所需要的控制命令的总数。如果计算机有需要的控制命令的总数。如果计算机有2m条条控制命令，那么控制总线需要控制命令，那么控制

21、总线需要m位。位。762 输入输出设备不能直接与输入输出设备不能直接与CPU和主存的总线相连。和主存的总线相连。因为输入输出设备往往都是机电、磁性或光学设因为输入输出设备往往都是机电、磁性或光学设备，比备，比CPU和主存的速度慢得多。必须要有和主存的速度慢得多。必须要有“中中介介”来处理速度上的差异，这个中介被称为设备来处理速度上的差异，这个中介被称为设备控制器或接口。控制器或接口。键盘控键盘控制器制器监视器监视器控制器控制器打印机打印机控制器控制器磁盘控磁盘控制器制器77设备控制器有两种设备控制器有两种2串行控制器串行控制器：只有一根数据线连接到设备：只有一根数据线连接到设备上。上。2并行控

22、制器并行控制器：数根数据线连接到设备上。：数根数据线连接到设备上。78串行接口串行接口并行接口并行接口79微机的硬件微机的硬件 微处理器微处理器 主板主板（扩展槽，适配器，接口，总线）（扩展槽，适配器，接口，总线） 一组内存一组内存 辅助存储器辅助存储器 输入输出设备输入输出设备 电源电源 机箱机箱80处理器处理器处理器处理器是微型计算机的最关键的部件，直接是微型计算机的最关键的部件，直接决定了计算机的性能。决定了计算机的性能。Intel公司的产品代表了微处公司的产品代表了微处理器技术的发展。理器技术的发展。81 微处理器微处理器是微型计算机的核心，它完成计是微型计算机的核心，它完成计算机所有

23、的运算和控制工作。微处理器的性能算机所有的运算和控制工作。微处理器的性能指标决定了由它构成的微型计算机的性能指标。指标决定了由它构成的微型计算机的性能指标。微处理器微处理器因其体积小而得名。因其体积小而得名。82微处理器微型计算机？微处理器微型计算机？83微处理器的主要技术指标微处理器的主要技术指标字长：字长：字长决定了微处理器在每个时钟周期字长决定了微处理器在每个时钟周期内处理数据的能力，字长由微处理器的型号内处理数据的能力，字长由微处理器的型号来区分。来区分。主频：主频：主频就是微处理器的时钟频率。主频主频就是微处理器的时钟频率。主频越高，微处理器的速度就越快。时钟频率以越高，微处理器的速

24、度就越快。时钟频率以MHz或或GHz为单位表示。为单位表示。84主板主板 主板也称为主机板，它是一块印刷电路主板也称为主机板，它是一块印刷电路板，集中放置了微型机的主要部件，目前一板，集中放置了微型机的主要部件，目前一些常用的接口电路也放在主板上。些常用的接口电路也放在主板上。主板的主要部件包括：主板的主要部件包括： 微处理器芯片、芯片组、一组高速内存微处理器芯片、芯片组、一组高速内存储器、基本输入输出接口、总线及总线接口、储器、基本输入输出接口、总线及总线接口、扩展槽、其它一些支持电路。扩展槽、其它一些支持电路。85硬盘接口硬盘接口总线扩展槽总线扩展槽CPU插座插座输入输出设备接口输入输出设

25、备接口电源插口电源插口只读存储器电源只读存储器电源前面板接口前面板接口86 基本输入输出接口基本输入输出接口例如：键盘、打印机接口等 扩展槽扩展槽 是适配器于微机总线之间的物理连接装置，其中可插入各类适配器。 其它配套的支持电路其它配套的支持电路 扩展槽扩展槽配套电路配套电路键盘端口键盘端口 总线及总线接口总线及总线接口 CPU内存条内存条配套芯片配套芯片主板主板871.1.芯片组芯片组 主板性能好坏对总体指标产生举足轻重的主板性能好坏对总体指标产生举足轻重的影响，关键在于芯片组的选用，决定主板本身影响，关键在于芯片组的选用，决定主板本身性能和整个计算机系统的级别，影响到支持什性能和整个计算机

26、系统的级别，影响到支持什么性能的么性能的CPU、硬盘图形加速卡等。、硬盘图形加速卡等。 芯片组是指主板上各种设备间的接口电路，芯片组是指主板上各种设备间的接口电路，主要有内存控制器、硬盘控制器、主要有内存控制器、硬盘控制器、CACHE控控制器、总线控制器等。制器、总线控制器等。882.2.总线及扩展插槽总线及扩展插槽89 早期产品只有一种早期产品只有一种ISAISA总线，即总线，即 “Industry Industry Standard ArchitectureStandard Architecture”工业标准体系结构，工业标准体系结构，IBMIBM制制定的总线标准。定的总线标准。 只有只有

27、1616位，位，传输速率低传输速率低, ,现现在只有部分内在只有部分内置的调制解调置的调制解调器、器、10M10M网卡等网卡等还使用。还使用。90PCIPCI（Peripheral Component Interconnect,Peripheral Component Interconnect,外外部设备互连）总线，具有部设备互连）总线，具有132MB/S132MB/S的数据传输能力和的数据传输能力和很强的带负载能力，被世界上大多数厂商采用。很强的带负载能力，被世界上大多数厂商采用。91EIDEEIDE（Enhanced Integrates Drive Enhanced Integrates

28、 Drive Electronics,Electronics,集成驱动器电子部件）是硬盘接口标集成驱动器电子部件）是硬盘接口标准。准。AGPAGP（Accelerated Graphics Port)Accelerated Graphics Port)插槽，安装插槽，安装加速图形卡，有专用总线和内存连接，速度达到加速图形卡，有专用总线和内存连接，速度达到553MB/S553MB/S。 USBUSB（Universal Serial Bus,Universal Serial Bus,通用串行总线），通用串行总线），用于连接摄象头、数码相机、打印机等。用于连接摄象头、数码相机、打印机等。USBUS

29、B支持热支持热插拔，安装较简单。插拔，安装较简单。PS/2PS/2鼠标、键盘插口。鼠标、键盘插口。92串行端口串行端口 并行端口并行端口USB口口鼠标鼠标键盘端口键盘端口3.3.输入输出设备端口输入输出设备端口93I/O接口电路微处理器外部外部设备设备内部总线内部总线外部数据线外部数据线接口板插在主板上插在主板上与总线相连与总线相连外部端口外部端口与外设相连与外设相连4.4.适配器适配器94 适配器是微机系统中驱动某一个外部设备的功能适配器是微机系统中驱动某一个外部设备的功能模块电路的统称。该模块电路必须包含两个接口，一模块电路的统称。该模块电路必须包含两个接口，一个是与主机连接的总线接口，一

30、个是与外部设备连接个是与主机连接的总线接口，一个是与外部设备连接的外设接口。适配器也称为的外设接口。适配器也称为“卡卡”。显示卡总线接口外设接口主机总线主机总线外设端口外设端口适配器具有独立的系统功能，可与系统并行工作。适配器具有独立的系统功能，可与系统并行工作。与主机板相连与外设相连适配器95微机计算机基本配置微机计算机基本配置 键盘显示器鼠标打印机显示卡并行接口卡串行接口卡主机板软 硬 盘 适 配 器软盘驱动器 硬盘驱动器电电 源源总线机箱机箱96RAM存储芯片和内存条存储芯片和内存条 过去，一般存储芯片都是双列直插封装过去，一般存储芯片都是双列直插封装的，简称的，简称DIP。目前，在微机

31、上，越来越多。目前，在微机上，越来越多地使用单列直插存储模块地使用单列直插存储模块SIMM和双列直插和双列直插存储模块存储模块DIMM，也就是通常所说的内存，也就是通常所说的内存条。条。主存主存97SDRAM和和DDR SDRAM SDRAM在同步脉冲的控制下工作，取在同步脉冲的控制下工作，取消了内存等待时间，减少了数据传送的延消了内存等待时间，减少了数据传送的延迟时间，因而加快了系统速度。迟时间，因而加快了系统速度。 DDR SDRAM不仅能在时钟脉冲的上不仅能在时钟脉冲的上升沿读出数据而且还能在下降沿读出数据，升沿读出数据而且还能在下降沿读出数据，不需要提高时钟频率就能加倍提高不需要提高时

32、钟频率就能加倍提高SDRAM的速度。的速度。主存主存98 标准的标准的SDRAM有有168线（线（2个小缺口），个小缺口），而而DDR SDRAM有有184线（多出的线（多出的16个线占个线占用了空间，故只有用了空间，故只有1个小缺口），个小缺口），DDR SDRAM目前的标准为目前的标准为PC-266，可以工作，可以工作在在2.5V的低电压环境下。的低电压环境下。主存主存99100101电 源硬 盘机箱机箱102 一般微机通常使用5V或12V直流电，其耗电功率为300瓦。微机的电源系统用于将220V的交流电转换成系统所需的直流电。电源电源103通用计算机通过执行程序来处理数据。通用计算机通过

33、执行程序来处理数据。程序是指令的有序集合。程序是指令的有序集合。程序和数据都放在主存中。程序和数据都放在主存中。104执行执行 指令指令是计算机进行操作的命令，将控制是计算机进行操作的命令，将控制计算机完成规定动作的命令称为指令。计算机完成规定动作的命令称为指令。 CPU CPU利用重复的利用重复的机器周期机器周期来执行指令。简来执行指令。简化的周期包括化的周期包括3 3步：步：1机器周期机器周期105 取指令取指令 在取指令阶段，控制单元命令系统取出一在取指令阶段，控制单元命令系统取出一条指令放在指令寄存器条指令放在指令寄存器I中，程序计数器中，程序计数器PC加加1。 译码译码 把指令置于指

34、令寄存器后进行译码，以确把指令置于指令寄存器后进行译码，以确定这是一条什么样的指令。定这是一条什么样的指令。 执行执行 译码完毕后，控制单元发送命令到译码完毕后，控制单元发送命令到CPU的的某个部件，完成指令所确定的功能。某个部件，完成指令所确定的功能。106一条指令由一条指令由操作码操作码和和地址码地址码两部分组成。两部分组成。把把200单元的内容送入寄存器单元的内容送入寄存器R1把把201单元的内容送入寄存器单元的内容送入寄存器R2R1和和R2的内容相加结果放在的内容相加结果放在R3把把R3的内容存入的内容存入202单元单元停止所有操作停止所有操作1程序执行的实例程序执行的实例107070

35、071072073200201202074主存主存Load 200 R1Load 200 R1 Halt HaltLoad 201 R2Load 201 R2Add R1 R2 R3Add R1 R2 R3Store 202 R3Store 202 R3+14-10R1R2R3IPC070执行前主存和寄存器中的内容执行前主存和寄存器中的内容108070071072073200201202074主存主存Load 200 R1Load 200 R1 Halt HaltLoad 201 R2Load 201 R2Add R1 R2 R3Add R1 R2 R3Store 202 R3Store 20

36、2 R3+14-10Load 200 R1Load 200 R1取数指令取数指令R1R2R3IPC070Load 200 R1Load 200 R1071+14第一条指令执行后第一条指令执行后109070071072073200201202074主存主存Load 200 R1Load 200 R1 Halt HaltLoad 201 R2Load 201 R2Add R1 R2 R3Add R1 R2 R3Store 202 R3Store 202 R3+14-10R1R2R3IPCLoad 201 R2Load 201 R2取数指令取数指令+14-10072Load 200 R1Load 2

37、00 R1071Load 201 R2Load 201 R2072第二条指令执行后第二条指令执行后110070071072073200201202074主存主存Load 200 R1Load 200 R1 Halt HaltLoad 201 R2Load 201 R2Add R1 R2 R3Add R1 R2 R3Store 202 R3Store 202 R3+14-10R1R2R3IPC073+14-10+4Add R1 R2 R3Add R1 R2 R3加法指令加法指令072073Load 201 R2Load 201 R2Add R1 R2 R3Add R1 R2 R3第三条指令执行后

38、第三条指令执行后111070071072073200201202074主存主存Load 200 R1Load 200 R1 Halt HaltLoad 201 R2Load 201 R2Add R1 R2 R3Add R1 R2 R3Store 202 R3Store 202 R3+14-10R1R2R3IPC073+14-10+4+4Store 202 R3Store 202 R3存数指令存数指令Add R1 R2 R3Add R1 R2 R3Store 202 R3Store 202 R3074第四条指令执行后第四条指令执行后112070071072073200201202074主存主存L

39、oad 200 R1Load 200 R1 Halt HaltLoad 201 R2Load 201 R2Add R1 R2 R3Add R1 R2 R3Store 202 R3Store 202 R3+14-10R1R2R3IPC+14-10+4+4 Halt Halt停机指令停机指令Store 202 R3Store 202 R3074 Halt Halt075最后一条指令执行后最后一条指令执行后113有三种输入有三种输入/输出控制方式：输出控制方式： 程序控制输入输出程序控制输入输出 CPU和和I/O设备之间的数据传输是通过程设备之间的数据传输是通过程序中的指令实现的。序中的指令实现的。

40、CPU不时地查询不时地查询I/O驱动驱动器的状态，如果设备准备就绪，就进行一次数器的状态，如果设备准备就绪，就进行一次数据传输。据传输。 用于低速设备。用于低速设备。 1输入输入/输出操作输出操作114 中断控制输入输出中断控制输入输出 CPU不需要不停地查询不需要不停地查询I/O设备的状态，设备的状态，当设备准备好后，向当设备准备好后，向CPU发中断情况，发中断情况，CPU暂时中止现行程序，执行中断服务程序，为设暂时中止现行程序，执行中断服务程序，为设备服务。备服务。 用于低速设备。用于低速设备。 1输入输入/输出操作输出操作115 直接存储器存取（直接存储器存取（DMA） 用于高速设备（如磁盘）和主存之间直用于高速设备（如磁盘）和主存之间直接传输大的数据块。接传输大的数据块。 需要需要DMA控制器承担原来由控制器承担原来由CPU完成的完成的一些功能。一些功能。 1输入输入/输出操作输出操作1163.4.1 多媒体的概念多媒体的概念3.4.2.常用媒体的数字化表示常用媒体的数字化表示3.4.3 多媒体计算机多媒体计算机多媒体信息处理与多媒体计算机多媒体信息处理与多媒体计