第二节(计算机系统的组成)

计算机应用基础第一章计算机基础知识

计算机基础计算机系统组成、

实现及工作过程1.2计算机系统组成、实现及工作过程

计算机系统组成计算机系统的实现微机工作过程一个完整的计算机系统是由计算机硬件系统和计算机软件系统组成的计算机系统硬件系统软件系统语言处理程序中央处理器内存运算器控制器(ALU)输入设备外存输出设备系统软件应用软件存储器操作系统服务性软件2、解释概念硬件：电子的或机械的部件,即能看的见摸的着的部分。运算器：对数据加工处理的部件，主要是算术运算和逻辑运算及其它操作，它是由算术逻辑运算单元和寄存器组两部分组成的。控制器：发出各种控制信号，指挥计算机各部件协调工作。存储器：用来接收、保存、并跟据命令提供数据的装置。输入输出设备：由两部分组成，及输入输出装置和及相应的接口电路。软件：对计算机发出运行、维护、管理指令的程序、数据和文档的集合，看不见摸不着但确实存在的东西。指令：指挥计算机工作的命令。(每条指令有两个部分：一部分是操作码，另一部分是操作数。操作码是指出这条指令的功能是什么，操作数则指明了操作码所需要的数据所在。)指令系统（程序）：指令的有序集合。计算机可以处理的信息有：字符、数字和各种数学符号、图形、图像、音频、视频、动画等。这些可识别的记号或符号称为数据。系统软件：运行、维护和管理计算机的软件。如操作系统。应用软件：为了解决各种实际问题而专门设计的计算机程序。1.2.1计算机系统组成特点：1计算机内部应采用二进制来表示指令和数据

2五大功能部件3提出程序存储（存储程序、程序控制）概念冯·诺依曼

输入设备输出设备控制器运算器存储器数据流控制流以存储器为中心的计算机组成结构CPU（CentralProcessingUnit）1.2.1计算机系统组成运算器：进行算术运算和逻辑运算的部件寄存器ALU寄存器ArithmeticandLogicUnit算术运算：+-×÷逻辑运算：AND，OR，NOT1.2.1计算机系统组成：运算器1.2.1计算机系统组成：控制器控制器(Contorller)：指挥中心，指挥各部件协调的工作。控制器程序计数器PC指令寄存器IR操作控制器指令译码器ID存放将要被执行的指令地址，有自动加1的功能。存放当前要执行的指令代码。识别和翻译指令，产生相应的操作控制信号。根据译码器的译码结果，产生出实现该指令的全部动作的控制信号。1.2.1计算机系统组成：存储器存储器：存储程序和数据10110110存储内容20H存储地址地址寄存器地址总线数据总线地址译码器读写控制电路读写命令内存（主存）：存储正在运行的程序和数据以及中间结果、最终结果。外存（辅存）：存储不经常使用的程序和数据。1.2.1计算机系统组成：I/O设备输入设备输出设备习题1.计算机系统由（）组成。A)硬件系统和软件系统B)运算器和控制器C)中央处理器和内存储器D)主机部分和外部设备2.在计算机应用中，“计算机辅助制造”的英文缩写是（）。A)CADB)CAMC)CAED)CAT3．第一台电子数字计算机诞生的年代是（）。A、1945B、1946C、1947D、19484．计算机的第四代全面采用A)电子管B)大规模和超大规模集成电路C)中小规模集成电路D)晶体管5.第二代电子计算机所采用的电子元件是（）。A、继电器B、晶体管C、电子管D、集成电路6.目前计算机的应用领域可大致分为6个方面，指出下面选项中属于计算机应用领域的地（）。A、计算机辅助教学、专家系统、人工智能B、工程计算、数据结构、文字处理C、实时控制、科学计算、数据处理D、信息处理、人工智能、文字处理7.电子计算机的最早应用领域是（）。A、数据处理B、数值计算C、工业控制D、文字处理8.CAD表示（）。A、计算机辅助设计B、计算机辅助制造C、计算机辅助教学D、计算机辅助模拟9.微型计算机中，控制器的基本功能是（）A、进行算运算和逻辑运算B、存储各种控制信息C、保持各种控制状态D、控制机器各个部件协调一致地工作10.最能准确反映计算机的主要功能的说法是（）。A、代替人的脑力劳动B、存储大量信息C、信息处理机D、高速度运算11.用计算机进行情报检索，属于计算机应用中的()科学计算B).实时控制C)信息处理D)人工智能12.一般把软件分为两大类（）。A、字处理软件和数据库管理软件B、系统软件和应用软件C、操作系统和数据库管理软件D、程序和数据13.个人计算机属于（）A.小巨型机B.小型计算机C.微型计算机D.中型计算机14.计算机存储器由内存储器和（）组成A、外存储器B、硬盘C、软盘D、光盘15.微型计算机系统中的中央处理器（CPU）通常是指_______。A、内存储器和控制器

B、内存储器和运算器C、控制器和运算器

D、内存储器、控制器和运算器1.2.2计算机系统实现：硬件cpu内存硬盘光驱、软驱键盘、鼠标显示器、显卡主板电源机箱1.2.2硬件：CPUCPU：计算机的“大脑”，最核心部件，负责控制计算机的所有动作。1速度（主频）:主频＝外频×倍频2字长：cpu每次可处理的二进制数的位数。3总线宽度：包括数据总线和地址总线，数据总线和字长的概念相同；地址总线的宽度决定了cpu的寻址范围。CPU的制作：沙子变金子晶圆毛坯45nm：2亿个晶体管内存性能指标：容量，存取速度。内存：cpu可直接访问的存储器；用来存储正在运行的程序或数据，或存储计算最终结果或中间结果；采用大规模集成电路技术制成的半导体存储器，快、小、轻。1.2.2硬件：内存储器内存储器随机存储器RAM只读存储器ROM动态RAM静态RAMRandomAccessMemory1可读可写2易失性ReadOnlyMemory1只读2非易失性1.2.2硬件：硬盘软盘容量=盘面数×磁道数×扇区数×每扇区字节数扇区磁道硬盘：外存储器，容量大，成本低；机械转动读取，速度慢；磁介质存储。1.2.2硬件：硬盘性能指标：容量转速硬盘容量=柱面数×磁道扇区数×每扇区字节数×磁头数1.2.2硬件：主板计算机主板液晶电视机主板PCB（PrintedCircuitBoard）1.2.2硬件：软驱、光驱软驱光驱1.2.2硬件：I/O设备输入设备输出设备1.2.2硬件：组装1.2.2计算机系统实现：软件软件概念及分类软件相关概念计算机语言1.2.2软件：概念及分类软件：程序＋文档＋数据系统软件：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。应用软件：实现具体应用的软件。软件操作系统硬件应用软件例如：8086微处理器指令系统：92条奔3的指令系统：70条1.2.2软件：相关概念指令系统：计算机能够识别的所有指令的集合。

※不同类型的计算机所识别的指令和指令系统是不一样的。面向机器，通用性差。

15→A指令：计算机能够识别并执行的“操作命令”

指令＝操作码＋操作数例：1011000000001111程序：为解决某一问题而设计的一系列指令或语句。机器语言：计算机能唯一识别并可直接执行的语

言，由二进制数（0或1）排列组合而成。1.2.2软件：计算机语言MOVA,15ADDA,10汇编语言：A＝15A＝A＋10高级语言：10110000000011110010110000001010机器语言：执行效率高低可读性，通用性低高计算机语言：高级语言的执行汇编语言源程序目标程序.OBJ可执行程序.EXE高级语言源程序编译程序连接程序汇编程序汇编连接编译1.3.3计算机工作过程内存储器外存储器输入设备输出设备控制器运算器操作系统Word软件＊计算机的工作过程就是执行程序的过程1.3.5指令的执行过程开始指令指令指令指令结束指令程序的执行指令的执行过程取出指令分析指令执行指令从内存某地址取出要执行的指令把取出的指令送指令译码器，译出对应操作向相关部件发送控制命令，完成操作译码器操作控制器地址寄存器AR累加器暂存器通用寄存器程序计数器PC指令寄存器IR数据寄存器DRCPUALU存储器地址指令或数据内容20213031CLAADD30000006①③④地址总线数据总线②⑤000020000020000021CLACLA000000译码器操作控制器地址寄存器AR累加器暂存器通用寄存器程序计数器PC指令寄存器IR数据寄存器DRCPUALU存储器地址指令或数据内容20213031CLAADD30000006①③④地址总线数据总线②000021000022000021000000ADD30ADD30译码器操作控制器地址寄存器AR累加器暂存器通用寄存器程序计数器PC指令寄存器IR数据寄存器DRCPUALU存储器地址指令或数据内容20213031CLAADD30000006地址总线数据总线000021000022ADD30ADD30000000①③④②000030000006000006＋000006000006计算机的发展电子管晶体管集成电路大规模集成电路冯·诺依曼系统结构输入设备输出设备控制器运算器存储器数据流控制流

特点：

1使用二进制25大功能部件3提出程序存储概念控制器指挥中心，指挥各部件协调的工作。控制器程序计数器PC指令寄存器IR操作控制器指令译码器ID运算器负责运算，算术运算和逻辑运算。存储器10110110存储内容20H存储地址地址总线数据总线读写控制电路读写命令硬件cpu内存硬盘光驱、软驱键盘、鼠标显示器、显卡主板电源机箱主频，字长，总线宽度cpu可直接访问的存储器，存储正在运行的程序和数据，中间结果、结果；存储介质为半导体，快，小，轻；RAM，ROM，静态RAM，动态RAM外部存储器，磁介质存储，机械转动读写数据，容量大价格低硬盘容量=柱面数×磁道扇区数×