课件-00基础计算机硬件

计算机硬件数字计算机的组成在电子计算机中，相当于算盘功能的部件，我们称之为运算器；相当于纸那样具有“记忆”功能的部件，我们称之为存储器；相当于笔那样将原始解题信息送到计算机或把运算结果显示出来的设备，那么称之为输入设备或输出设备；而相当于我们人的大脑，能够自动控制整个计算过程的，我们称之为控制器。最早的计算机模型最早的计算机——ENIAC第一台电子计算机叫ENIAC（电子数字积分计算机的简称，英文全称为ElectronicNumericalIntegratorandComputer），它于1946年2月15日在美国诞生。冯·诺伊曼体系结构把计算机要执行的指令和要处理的数据都采用二进制表示把要执行的指令和要处理的数据按照顺序编成程序存储到计算机内部让它自动执行。(存储程序控制原理)存储程序控制原理是现代计算机运行的基本基础。现代计算机的基本结构也是根据计算机的存储程序控制原理和特点形成的。现代计算机的结构:(1)运算单元(2)控制单元(3)存储单元(4)输入设备(5)输出设备与存储程序控制相关的核心部件:

CPU存储器:中央处理器,计算机的核心部件。

CPU的结构:运算单元控制单元少量寄存器

CPU的功能:执行指令进行运算现代PC计算机的运行原理输入设备键盘（键盘的布局）鼠标（光电、跟踪球式、触摸屏式）手写笔（电阻式、感应式）游戏操纵杆其他输入设备扫描仪MICR–磁墨水字符阅读器OCR–光学字符识别器数码相机摄像头……中央处理器（CPU）IntelCore2ExtremeQX6700AMDAthlon64FX60CPU结构ALU:运算逻辑单元CU:控制单元高速缓存由于CPU的运算速度愈来愈快，主存储器(DRAM)的数据存取速度常无法跟上CPU的速度，因而影响计算机的执行效率。为了提高CPU的性能，可以在CPU和主存储器之间使用缓存。缓存是指可以进行高速数据交换的存储器，它先于内存与CPU交换数据，因此速度很快。缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给CPU处理；如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，这可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。L1

Cache（一级缓存）是CPU第一层高速缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM（SRAM，StaticRAM）组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般L1缓存的容量通常在32—256KB。L2

Cache（二级缓存）是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，现在普通台式机CPU的L2缓存一般为128KB到4MB或者更高，笔记本、服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存最高可达1MB-4MB。存储器（按用途分类）主存储器外存储器主存储器主存储器简称主存，是计算机系统的主要存储器，用来存放计算机运行期间的大量程序和数据。它能和缓存交换数据和指令。外存储器外存储器简称外存，是辅助寄存器。硬盘软盘光盘优盘U盘的优点体积小（打火机大小）重量轻（约15克）容量大存储速度快USB接口，支持热插拔不需要驱动（除Windows98外）Flash闪存存储器（按存储器的性质分类）RAM随机存取存储器（RandomAccessMemory）

CPU根据RAM的地址将数据随机的写入或读出。电源切断后，所存数据全部丢失。按照集成电路内部结构不同，RAM又分为两类：SRAM，静态RAM（StaticRAM） 静态RAM速度非常快，只要电源存在内容就不会消失。但他的基本存储电路是由6个MOS管组成1位。集成度较低，功耗也较大。一般高速缓冲存储器（cachememory）用它组成。DRAM，动态RAM（DynamicRAM）

DRAM内容在几秒之后自动消失，因此必须周期性的在内容消失之前进行刷新（Refresh）。由于他的基本存储电路由一个晶体管及一个电容组成，因此他的集成成本较低，另外耗电也少，但是需要刷新电路。ROM只读存储器（ReadOnlyMemory）

ROM存储器将程序及数据固化在芯片中，数据只能读出不能写入。电源关掉，数据也不会丢失。ROM按集成电路的内部结构可以分为：PROM，可编程ROM（ProgramableROM） 将设计的程序固化进去，ROM内容不可更改。EPROM，可擦除、可编程（ErasablePROM） 可编程固化程序，且在程序固化后可通过紫外线光照擦除，以便重新固化新数据。EEPROM，电可擦除可编程（ElectricallyErasablePROM） 可编程固化程序，并可利用电压来擦除芯片内容，以便重新固化新数据。输出设备类型：CRT、LCD尺寸：14”，15”，17”像素：800X600，1600X1200颜色：16位，32位真彩色TCO标准

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