计算机基础实践与创新课件 第2章 计算机系统的基本组成和基 本工作原理

二计算机系统的基本组成和基

本工作原理CONTENTS任务一了解计算机系统的基本组成任务二微型计算机系统的组成…任务四微型计算机的外部设备任务三了解计算机中信息的表示任务五计算机软件任务六指令和指令系统…训练实践与拓展评价目标

计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成掌握计算机系统的基本组成和架构,熟悉掌握计算机主机和外部设备的组成,掌握系统软件和应用软件的分类,了解计算机的工作原理了解计算机系统的基本组成知识点2计算机的逻辑组成1944年,美籍匈牙利数学家冯·诺依曼提出计算机基本结构和工作方式的设想,为计算机的诞生和发展提供了理论基础。尽管计算机软硬件技术飞速发展,但计算机本身的体系结构并没有明显变化,如今的计算机仍属于冯·诺依曼架构,其理论要点主要有三条(1)五部分组成计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5个基本部分组成,习惯上称为五大部件(2)二进制处理计算机内部采用二进制来表示和处理程序和数据(3)程序存储并自动运行计算机采用“存储程序”方式,将程序和数据放入内存储器中,计算机能够自动高速地从存储器中取出指令并执行目标掌握微型计算机硬件的基本组成,理解计算机工作的性能指标,对今后计算机操作会有很大帮助微型计算机系统的组成010203040506知识点3微型计算机系统的硬件基本组成

微型计算机包括多种系列、档次和型号的计算机,广义上的微型计算机就是指人们当前使用的台式机和笔记本电脑。微型计算机由显示器和主机构成,在主机箱内有CPU、主板、内存、硬盘驱动器、电源、显示适配器和其他接口等,主机箱外有键盘、鼠标和其他外部设备等知识点4微型计算机系统的主要性能指标(1)运算速度(2)主频(3)字长(4)内存储器的容量(5)外存储器的容量(6)存取周期(7)I/O速度目标掌握微型计算机主机系统的基本硬件,了解I/O操作、I/O控制器、I/O总线,掌握常见的I/O接口。微型计算机的主机系统010203040506知识点5中央处理器

中央处理器(CPU)是计算机的核心部件,其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。中央处理器主要包括两个部分,即控制器和运算器,其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据和控制总线。中央处理器的功能主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。Intel和AMD是当前CPU的两大生产厂商,。(3)I/O控制器知识点6微机主板及其主要部件主板,又叫母板(Motherboard),是计算机组成最重要的部件之一(1)芯片组(2)存储控制器(3)I/O控制器(4)BIOS(5)CMOS(3)I/O控制器知识点7内存储器内存储器由许多储存单元组成,每个单元能存放一个二进制数或一条由二进制编码表示的指令。内存储器由随机存储器和只读存储器构成(1)RAM:也叫随机存储器(RandomAccessMemory),RAM中存储当前使用的程序、数据、中间结果和与外存交换的数据,CPU可以根据需要直接读或写RAM中的内容(2)ROM:也叫只读存储器(ReadOnlyMemory),只能读出操作而不能写入操作。微机中的Rom主要固化在板卡上,比如主板的BIOS既有ROM,也有RAM。010203040506知识点8I/O操作、I/O总线与I/O接口目标了解存储器的层次结构,掌握主存器、外存储器和缓存的区别,掌握外存储器的类型。微型计算机的外部设备(3)I/O控制器知识点9外存储器及存储器的层次结构(1)外存储器外存储器是指除计算机内存、板卡固化的存储器及CPU缓存以外的存储器,此类存储器一般断电后仍然能保存数据(2)存储器的层次结构。存储器的层次结构主要体现在缓存—主存和主存—辅存这两个存储层次上(3)I/O控制器知识点10输入输出设备(1)输入设备。输入设备(InputDevice)是向计算机输入数据和信息的设备,是计算机与用户或其他设备通信的桥梁,其任务是把数据、指令及某些信息输送到计算机中(2)输出设备。输出设备(OutputDevice)是把计算或处理的结果或中间结果以人能识别的各种形式,如数字、符号和字母等表示出来,因此输出设备起到了人与机器之间进行联系的作用目标了解软件的定义,掌握操作系统的作用,了解常见的操作系统。计算机软件软件是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。软件并不只是包括可以在计算机上运行的程序,与这些程序相关的文档一般也被认为是软件的一部分,简单地说,软件就是程序加文档的集合体。软件按照功能分为系统软件和应用软件知识点11系统软件简介系统软件是指控制和协调计算机硬件设备,支持应用软件开发和运行的系统,主要功能是调度、监控和维护计算机系统,负责管理计算机系统中各种独立的硬件,使它们可以协调工作①操作系统②语言处理程序③数据库管理系统④系统服务程序010203040506知识点12应用软件简介应用软件是用户可以使用的各种程序设计语言,以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合,是用于解决各种具体应用问题的专门软件。应用软件分为应用软件包和用户程序。应用软件包是利用计算机解决某类问题而设计的程序集合,供多用户使用。用户程序是为满足用户不同领域、不同问题的应用需求而开发的软件。应用软件种类繁多,除了系统软件和驱动程序之外,其他软件都属于应用软件,这里就不再一一介绍目标了解指令和指令系统的定义,一般掌握计算机指令的执行过程。指令和指令系统010203040506知识点13指令及指令系统程序由一连串的指令及与此相关的数据所组成,指令是构成程序的基本单位。指令(In_x0002_struction)是计算机程序发给计算机处理器的命令,最低级的指令是一串0和1,表示一项实体作业操作要运行。指令系统是计算机硬件的语言系统,一般也叫机器语言,是机器所具有的全部指令的集合。指令系统表征了计算机的基本功能,决定了机器所要求的能力,也决定了指令的格式010203040506知识点14指令的执行过程指令的执行过程分为取指令、分析指令和执行指令。指令的执行过程如下:(1)在程序执行之前,会将程序的起始地址送入程序计数器中,该地址在程序加载到内存时才确定,所以程序计数器中首先存的是程序第一条指令的地址。将该地址送往地址总线,完成取指令操作。(2)取来的指令暂存到指令寄存器中。(3)指令译码器从