计算机知识-硬件

识■硬件

thefloweroflife

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计算机“自动计算”的关键

■采用二进制

■冯,偌依曼原理——存储程序控制原理

-存储程序

■顺序执行

■冯■偌依曼机的体系结构

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冯.偌依曼机的体系结构

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计算机的指令系统

■指令：能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定

了计算机能完成的某一种操作。

■指令系统：一台计算机能执行的所有指令的集合。

■指令的格式：一条指令由操作码和地址码组成。操作

码规定了该指令进行的操作种类；地址码给出了操作

数、结果以及下一条指令的地址。

操作码地址码

操作码：规定CPU执行什么操作;

地址码：指出源操作数从哪里取，结果送往什么

地方以及下一条指令从哪里

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脂令的分类

■数据传送型指令

■数据处理型指令

■输入输出型指令

＞硬件控制指令

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指令的执行过程

■取指令：即按照指令计数器中的地址，从内存储器中

取出指令，并送往指令寄存器中。

■分析指令：即对指令寄存器中存放的指令进行分析，

由操作码确定执行什么操作，由地址码确定操作数的

地址。

■执行指令：即根据分析的结果，由控制器发出完成该

操作所需要的一系列控制信息，去完成该指令所要求

的操作。

■上述步骤完成后，指令计数器加1,为执行下一条指

令做好准备。如果遇到转移指令，则修转移地址送入

指令计数器。

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器令的具体轨行过程

指令流水执行示意图:

取指译码执行写回

执行指令LDA,(n)的过程

ALUPLA

___——_

O12Ii

ID

+1寸

03IR

_______人

52

..

V7503A

56

-5103

52C63

__02

32读命令

5557

56

»**—■•57XX

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执行指令LDA,(n)的过程

1.把程序计数器PC中的地址码送到地址寄存器AR中，PC

自动加1

2,地址寄存器中的地址码经地址总线AB送到主存储器，

经地址译码器选中相应单元

3.控制器发出读操作命令

4,将选中的存储器单元中的地址码读出，经数据总线DB

存入地址寄存器AR

5.地址寄存器中的地址码经地址总线AB送到主存储器，

经地虻译码器选中相应单元

6.控制器发出读操作命令

7.将选中的存储器单元中的指令操作数读出，经数据总线

DB存入数据寄存器DR

8.经CPU内部总线将DR中的操作数送到累加器

9.击■人下一条指令

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■计算机系统的启动

主存储器主存储器

ROM1引导程序

OS

RAM

1.计算机启动

触发激活引导程序

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微型计算机余统组成

♦硬件系统

♦软件系统

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微型计算机硬件组成

体系结构指的是,构成系统主要部件的总体布局、部件的主

要性能以及这些部件之间的连接方式。

冯•诺依曼体系结构的要点：

计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出

设备5大部分组成。

A控制器和运算器是其核心，称为CPU

A按存储程序原理进行工作

A数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储器

中，存放的位置由地址确定

A控制器是根据存放在存储器中的指令序列（程序）进行工

作，并由一个程序计数器控制指令的执行。

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玛・诺依曼体余结构

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微型计算机破件组成

CPU

.//内存

/硬盘

主板1M、软盘

-//光盘

/闪存

键盘

一一k鼠标

扫描仪

、摄像头

、数码相机

显示器音箱打印机

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微型计算机的硬件结构

■微型计算机硬件的系统结构与冯•诺依曼结构无本质上的

差异，不过CPU已被集成在一片大规模或超大规模集成

电路上，称为MPU。此外，微型计算机内部的连接方式

都是采用总线结构。

■系统总线：把CPU、存储器和输入输出设备连接起来，

用来传送各部分之间的信息。

系统总线包括数据总线、地址总线和控制总线三组。

存储子

）系统一

系统

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救据总线

数据总线(DB):数据总线是传送数据和指令代码

的信号线，它是双向总线。

>8088CPU内部的数据线是16位，但CPU与存

储器、I/O端口之间是8位。

>80286内/外数据线都是16位宽，是16位的

微处理器。

>80486有32位数据线，一次可传输4个字节

的数据。

信息流向是双向流动。

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控制总线

■控制总线CB:控制总线是管理总线上活动的

信号线。控制总线中的信号是用来实现CPU对

外部部件的控制、状态等信息的传送以及中断

信号的传送等。

■不同的CPU,其条数不同。

■信息流向大部分是单向的：或者是CPU发出的

操作命令；或者是其他部件向CPU提出的请求

信号。

■少数控制线是双向控制线。

.•.丁士

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地址总线

■地址总线AB传送CPU所要访问的存储单元或输

入输出接口地址的信号线，它是单向总线。传

输地址信息，用来寻址存储单元和I/O端口。

其“宽度”决定了内存的最大容量：

>8088/8086有201艮地址线5能寻址1兆内存；।

>80286有24根地址线，能寻址16兆内存；

>80486有32根地址线，能寻址4G内存；

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主板

北龛林,

“K冬

爱得々

d皖

♦又叫系统板或是母板

♦主板是整个电脑的基板，是CPU

、内存、显卡及各种扩展卡的载体

♦主板是否稳定关系着整个电脑是否

稳定，主板的速度在一定程度上也

制约着整机的速度

♦是计算机各部件的连接工具

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CPU中央处理器

♦英文名称是CentralProcessing

Unit简称为CPU

♦主要包括运算器和控制器两部分

♦是电脑的核心部件，决定计算机

的性能

♦主要由INTEL和AMD公司生产

♦发展：286、386、486、奔腾、

PH、PIILPIV

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存储器

存

储

容速

量度

越越

来来

越越

大快

联机外部存储器（磁盘等）

脱机外部存储器（磁带、光盘等）

院

学

存储器的层次结构

息

信

学

大

业

林

京

北

存储器的分类

「内存（主存）：存放将执行的程序（指

令）和程序执行所需的数据。目前内

存主要由半导体器件构成。相对外存

存来说，价格贵、容量小。

储

器外存（辅存）：存放备用数据或程序。如

软盘、硬盘、CD-ROM等，属于外部

〔设备。相对价格低，容量大。

般概念上说存储器往往指的是内存。

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主存储森

■主存储器又称为内存储器或内存，是指

能够通过指令中的地址直接访问的存储

器，它被用来存储正在被CPU使用的程

序和数据。

■随机存储器(RAM):动态RAM

(DRAM)，静态RAM(SRAM)

■只读存储器(ROM):可编程只读存储器

(PROM),可删除编程只读存储器(EPROM).

电可删除编程存储器(EEPROM)

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外存

■是一个外部的，永久的存储区域，当电

源关闭时，其存储的信息不会丢失。

＞软盘

＞硬盘

＞光盘

＞U盘

＞磁带

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软Ii•

♦可以移动的存储介质，但容量很小，常见的有

1.2MB5.25英寸和.44MB3.5英寸两种规格，5.25英寸

盘基本上被淘汰了，目前使用的软盘都是L44MB的3.5

3.5英寸软盘外观

5.25英寸软盘外观U

♦程序、各种数据和结果的存放处

,里面存储的信息不会由于断电

而丢失

♦通过硬盘驱动器进行读写操作，

制作时将驱动器与硬盘本身二合

骑0硬盘片

为一

磁头一“工

♦存储容量大，硬盘为10、20、30

、40、60GB

硬盘的分类

♦从外形磁盘直径尺寸分有5.25英寸、3.5英寸、

2.5英寸和1.8英寸等。

♦从存储容量上分有8.4GB、10GBG、20GB、30GB等。

♦从接口分有IDE、EIDE、ATA2、SCSI接口。其中

SCSI接口硬盘主要用在服务器上。EIDE、ATA2是

在IDE作了改进的接口，其传输速度有了大幅度

的提高。

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硬盘的结构和存储原理

硬盘与软盘的工作原理相同。硬盘一般由多个盘片

百定在一个公共的转轴上，构成盘片组。微机上用

的硬盘采用了温彻斯特技术，它把硬盘、驱动电机、

读写磁头等组装并封装在一起，成为曼彻斯特驱动

器。硬盘工作时,得定同一个转轴上的多张盘片以

每分钟数千转甚至更高的速度旋转，磁头在驱动马

达的带动下在磁介质盘做径向移动，寻找定位，完

成写入或读出数据工作。

硬盘经过低级格式化、分区及高级格式化后即可使

用。

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硬盘分区

■物理磁盘:磁盘实体

■逻辑磁盘:经过分割所建立的磁盘区

■磁盘分区命令:FD1SK

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硬盘的存储容量硬盘的容量可用下式计算：

硬盘片以硬质的铝合

金片为片基，并涂上精细硬盘容量=记录面数x柱面数

磁性材料制作而成。磁盘X扇区数/磁道X字节/扇区

表面也以转轴中心为圆点，磁道

被均匀地划分为若干个半

径不等的同,《圆，称为磁：

道。不同记录面上相同直

径的磁道在垂直方向构成

同心圆柱，称为柱面，柱

面数等于磁道数。每个石兹

道同样被划分为若干个扇

区，每个扇区的容量均为

512字节。

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,毋见硬盘

■内置硬盘：简称硬盘，安装在系统单元

的内部。

■盒式硬盘：与录音机的磁带一样，可以

方便的移动）用于作为内置硬盘的补

充。

■硬盘组：存储大容量信息可移动的存储

设备，其容量远远大于上述两种硬盘。

■USB移动硬盘：支持即插即用。

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光盘

■可以移动的存储介质，容量论软恚

■通过光盘驱动器进行读写操作

■普通光盘CD-ROW(600MB)都是只2月匕匕/快由

不能写的

■有一种特殊的光盘CD・R是可以写的，但需

要使用“光盘刻录机”才能把数据写到CD・

R光盘上，写一次，读多次

■DVD(digitalvideodisc):数字化视频光

容量可达4.7GB

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内存（优盘）

•闪存不仅具有RAM内存可擦除、可编程的优点，而且还具有MM3

存的写入数据在断电后不会消失的优点。USB闪存盘普遍采用USB

接口，与计算机的理论传输速率可达12MB/s,具有易扩展、即插

即用的优点。

❖又称CF卡，是美国SanDisk公司于1994年推出的,

它广泛应用于笔记本计算机和数字产品中。

又称SM卡，是东芝和Taec公司于1995年11月发布

的。

♦:.又称记忆棒，是索尼公司独立推出的，它的体

积非常小，广泛用于索尼公司的电子产品上。

❖可移动存储时髦美观小巧，容量常见16MB、32MB、

64MB、128MB,USB接口，即插即用。

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显示卡

简称显卡，是主机与显示器之间的接口

电路，其功能是将主机输出的信号转换

成显示器能接受的信息。

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声卡

■又称声效卡，声卡又称音频卡）是处理

音频信号的破件，大多数主板集成了声

卡，也可安装声卡。

LINEIN-CD唱机、合成招

MICIN--话筒

LINE船门一立体声、放大器

SPKOUT一喇叭、音箱

JOYSIICK--像飙杆