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1、第二章 计算机组成原理,本章考点,1.计算机的发展和组成 2.CPU的结构和原理 3.PC机的组成 4.存储器：内存、外存 5.常用的输入设备 6.常用的输出设备,2,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,考点1.计算机的发展和组成,1.计算机的发展 2.计算机的应用领域 3.计算机的组成* 4.存储器的基本概念* 5.总线的基本概念,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,1.计算机的发展,早期的计算工具,算盘（中国，唐朝）,计算尺（欧洲，1622）,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,1.计算机的发展,早期的计算工具,加减法器，（法国，1642，帕斯卡）,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,1.计算机的
2、发展,早期的计算工具,差分机，（英国，1812，巴贝奇）,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,2.计算机信息处理的特点,速度快（信息存取速度，信息处理速度） 存储容量大 通用性好，具有多种信息处理能力 处理数字、文字、图像、声音多种形式的信息 数学运算，逻辑运算 具有信息获取、存储、传输、展现等功能 计算机之间具有互连、互通、互操作能力,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,3计算机的应用领域,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,4.计算机的分类,按照性能规模分： 巨型机 大型机 小型机 个人计算机,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,第一台电子计算机（ENIAC,1946，美国，宾夕法尼亚大学),蓝洋
3、专转本计算机理论基础 第二章,5.计算机发展的四个阶段（以电子元件划分）,第一代计算机（电子管，1946-1958） 第二代计算机（晶体管，1958-1964） 第三代计算机（中小规模集成电路，1964-1970） 第四代计算机（大规模、超大规模集成电路，1971-2012）,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,6.冯诺依曼提出三条电子计算机设计方案,计算机应该具有：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备. 在计算机中程序和数据都是采用二进制代码表示。 存储程序(计算机的基本工作原理：将程序和数据首先存放到内存中),蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,主机 CPU 运算器 内存储器 控制器 硬
4、件系统 外设 外存储器 I/O设备 电子计算机 系统结构 系统软件 软件系统 应用软件,计算机系统组成,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,存储器,计算机的记忆装置，用来保存程序和数据,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,存储器=内存(主存)+外存(辅存),1.我们平时所说的内存指的就是内存条，也成为主存 2.内存存放当前正在使用的（即执行中）的数据和程序.CPU直接与它交换数据信息. 3.内存中的信息断电后信息会丢失.,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,内外存储器特性比较,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,存储器基本概念 【题型】单选题，多选题，判断题,1.存储器 = 内存 + 外存 3.内存是
5、半导体的存储器，速度快，价格高，断电后信息会丢失，用于临时存放数据。 4.外存的介质种类多样，硬盘是磁表面的存储区，闪存是半导体的存储器（FlashRom），外存断电后信息不丢失，用于长久保存信息。 5.内存可以和CPU直接交换数据，外存不可以。 6.内存中存放的正在执行的程序和数据，外存中存放的是文件。,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,5.总线连接计算机的系统部件,总线在硬件上的体现就是主板,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,运算器+控制器+寄存器组=CPU,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,考点2.CPU的结构与原理*,CPU主要部件的功能,运算器（ALU） 对数据进行算术、逻辑运算 控
6、制器（控制单元） 取指令并保存，解释指令的功能，由此产生控制各部件工作的信号（指令译码），记录内部状态 指令计数器：用来存放CPU正在执行的指令的地址 指令寄存器：用来保存当当前正在执行的指令。 寄存器组(GPR） 临时存放在ALU中运算的数据和运算结果 CPU的任务：取指令并完成指令规定的操作,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,计算机运行程序的过程（存储程序原理）,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,关于处理器的几个概念,处理器：由数字电路组成，能高速执行指令（程序），完成二进制数据算术、逻辑运算和数据传送等操作。计算机中有多个处理器 中央处理器（CPU）：运行系统程序和应用程序的处理器。CP
7、U是计算机必不可少的核心部件 单处理器系统与多处理器系统：多数个人计算机只有1个CPU（单处理器系统），大型计算机通常包含2个、4个、8个甚至成百上千个CPU（多处理器系统）,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,Cpu组成【题型】单选题，判断题,1.CPU = 运算器 + 控制器 + 寄存器 2.运算器：算术运算，逻辑运算。 3.控制器：指挥协调整机工作。 4.CPU的具体任务就是执行指令。 5.指令计数器和指令寄存器的概念,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,考点3.指令和指令系统 基本概念,指令就是命令 指令的集合就是指令系统 指令的序列就是程序 指令 = 操作码 + 操作数,蓝洋专转本计算机
8、理论基础 第二章,2.指令的执行过程,取指令：CPU的控制器从内存读取一条指令放入指令寄存器 指令译码：指令寄存器中的指令操作码经译码电路产生执行指令的控制信号 执行指令：取操作数，数据运算，保存运算结果 修改指令计数器：产生下一条指令的地址,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,关于指令和存储程序的概念,现代计算机基本工作原理（存储程序控制） 指令：能被计算机理解执行的基本操作命令 存储程序：将问题求解步骤编制成程序，将程序连同所处理的数据用二进制编码表示顺序存放在内存中,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,3.指令系统的兼容性,指令系统：CPU可执行的全部指令 每种CPU有自己独特的指令系统 计
9、算机所能执行的指令集是由CPU决定的 同一公司的CPU产品指令集通常“向下兼容” 新型号的处理器在旧型号处理器指令系统的基础上进行扩充 以Intel为例：8088-80286-80386-80486-Pentium-Pentium Pro-Pentium II-Pentium III-Pentium 4-Core 不同公司生产的CPU各有自己的指令系统，它们未必兼容（AMD与Pentium的指令系统一致）,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,考点4. CPU的性能指标,计算机的性能主要表现在程序运行速度。 决定计算机运行速度的因素 CPU速度、内存容量、硬盘容量、显卡等 其中CPU速度是衡量计算
10、机性能的主要指标,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,CPU性能指标主频,主频是指CPU的时钟频率（工作频率),一般来说，CPU的主频越高则速度越快；但实际CPU的速度受多因素影响（例如高速缓存器等），所以主频的影响作用并不绝对 主频提高一倍，PC机速度未必提高一倍 外频指的是系统的时钟频率（系统总线的工作频率），具体指CPU到主板芯片组的总线速度 主频=外频*倍频系数（考过一次概念，没考过计算）,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,CPU性能指标字长,1.字长：表示一次能够处理的二进制数的位数 ，也就是cpu整数寄存器和定点运算器的宽度（即二进制整数运算的位数）。 2.字长有：8 位、16 位、
11、32 位、64 位都是8的整数倍。 3.以前PC 机使用的 CPU 大都是 32 位，目前Core i3、i5、i7 的 PC 机都是 64 位处理器。,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,CPU性能指标高速缓存（cache),cache是一种小容量高速缓冲存储器，直接制作在CPU芯片内，速度几乎与CPU一样快，分一级和二级缓存，其容量越大，级数越多，效果越显著 程序运行时，一部分指令和数据会被预先成批拷贝到Cache中 当CPU需要从主存读（写）指令或数据时，先检查Cache，若有直接从Cache中读取，若无再访问主存储器 Cache具有透明性，它的内容不能由程序直接访问（对程序员是透明的）
12、Cache的命中率：CPU需要的指令或数据在Cache中直接找到的概率,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,CPU性能指标,4.前端总线：频率越大，cpu与内存之间传输的数据量越大，cpu性能越好。 5.工作电压：工作电压越低，cpu发热越小，性能越高 6.指令集：指令的集合。,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,Cpu性能指标的【题型】选择题，判断题,1.字长的概念多次考核是重点，字长指的是cpu中整数寄存器和定点运算器的宽度，也就是二进制整数运算的位数。 2.主频的概念：主频越高，cpu的运算速度越快。但是注意主频和计算机的运算速度不是成比例增长。,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,cache
13、：【题型】选择题，判断题,1.一般由SRAM芯片组成 2.存取速度快于主存，小于CPU 3.不与主存同一编址，可被CPU访问 4.CPU的Cache中的数据是主存中部分内容的映射,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,考点3 PC 机的主机,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,1.主板的组成,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,1.主板的组成,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,主板的组成,CPU插座 主存储器插槽 PCI总线扩展槽，（显卡、声卡、网卡）；AGP总线扩展槽。 芯片组：固定在主板上，协调微机系统的正常运转。 BIOS芯片：固化在主板上一块 Flash ROM 芯片中的一组机器语言程序。 C
14、MOS芯片：易失性储存器，需要电池供电，存放着与计算机硬件相关的一些参数（配置信息）。,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,主板组成【题型】：单选题，判断题,主板的组成部分的名称，功能。 结合后续知识点的单选题,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,2.芯片组,芯片组是主板的核心 芯片组（chipset）是PC机各个组成部分的枢纽，主板上所有的控制功能几乎都集成在芯片组内 芯片组实现了PC机系统总线的功能 芯片组包括“南桥”芯片和“北桥”芯片。,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,北桥芯片,北桥芯片是存储控制中心 北桥芯片负责与CPU联系并控制内存、AGP数据在北桥内部传输，提供对CPU类型和主频，系
15、统前端总线频率，内存类型和最大容量，AGP插槽，PCI-E插槽的支持。,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,南桥芯片,1.南桥芯片是I/O控制中心。 2.南桥芯片决定了主板的功能，主板上的各种接口、PCI总线、SATA以及主板上其他的总线都有南桥芯片控制。,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,*芯片组【题型】单选，填空,芯片组集中了主板上几乎所有控制功能，是主板电路的核心，决定主板的级别和档次 芯片组是PC机各组成部分相互连接通信的枢纽 *芯片组决定主板能安装的CPU 的类型 芯片组决定主板能安装的主存的最大容量、速度和可使用的内存条的类型 芯片组实现系统总线（外部总线）的功能 芯片组提供各种I/
16、O接口的控制电路,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,3.BIOS*（必考）,BIOS（Basic I/O System，基本输入输出系统），存放在主板上只读存储器（ROM）芯片中的一组机器语言程序，其功能有： 诊断计算机故障 启动计算机工作 CMOS设置 控制基本的输入输出操作（键盘、鼠标、磁盘读写、屏显等）,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,BIOS芯片程序,加电自检程序（POST-Power On Self Test）：用于计算机硬件故障诊断 系统自举程序（BOOT）：启动计算机工作，加载并进入操作系统运行状态 COMS设置程序：设置系统日期、时间、口令、配置参数等 常用外部设备的驱动程序：实现对键盘、显示器、软驱和硬盘等常用外部设备输入输出操作的控制,蓝洋专转本计算机理论基础 第二章,BIOS【题型】单选题、填空题,1.BIOS包含四个部分的程序：POST，BOOT，外围设备基本输入
