计算机硬件系统的构成部件

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1、计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件 5.1 计算机硬件系统组成5.2 中央处理器（CPU）5.3 存 储 系 统5.4 指令系统1计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件计算机系统的基本构成计算机系统的基本构成t中央处理器一般也称为CPU，是计算机的核心， 具有运算能力和控制功能。 t计算机由CPU、内存储器、输入输出接口电路和 系统总线构成，通常称为计算机主机 。t计算机系统是以计算机为主体，并配上外设和 系统软件之后构成的软硬件系统。 我们通常所说的“计算机”，其准确的名称应 该是计算机系统。2计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件计

2、算机硬件系统计算机硬件系统v计算机硬件系统是构成计算机的物理装置，是 看得见、摸得着的一些实实在在的有形实体。目前的计算机硬件系统采用的仍是计算机 的经典结构冯诺依曼结构，即采用总 线结构将运算器、控制器、存储器、输入设 备和输出设备5大部件连接起来。其中，运算器和控制器构成了计算机的核 心部件中央处理器（Center Process Unit，简称CPU）。数据流 控制流各部分的功能：t运算器：算术运算或逻辑运算t控制器：取指令、译码、执行指令t存储器：保存信息 内存：ROM(只读存储器) RAM(随机存储器，断电后信息全部丢失) 外存：磁盘(软盘、硬盘)、光盘、磁带t输入设备：输入数据(键

3、盘、鼠标、扫描仪、光笔等 )t输出设备：输出数据(显示器、打印机、绘图仪等)3计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件中央处理器 控制器与运算器合在一起，制成一块芯片 ，称为中央处理器（机），简称 CPU 。控制器：指挥计算机各部件按照指令功能 的要求进行操作。它从存储器中取指令、 分析、解释、执行计算机指令，产生控制 信号，控制计算机各部件协调工作，实现 相应的功能。4计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件总线（BUS） CPU对外的标准信号连接线，称为总线。包括地址总线、数据总线和控制总线。运算器（ALU）：实现算数逻辑运算。5计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成

4、部件CPU 结构与系统总线6计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件指令和程序指令和程序| 指令是对计算机进行程序控制的最小单位， 一个CPU能够执行的所有指令的集合称为该CPU 的指令系统。t程序是人们为解决某项任务而编写的指令的有 序集合。指令的不同组合方式，可以构成完成 不同任务的程序。指令格式操作码 地址码 执行什么操作数据在存储器中的存放位置7计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件计算机的工作过程计算机的工作过程u计算机的工作过程就是执行程序的过程。在运行程序之前，首先通过输入设备将编好的程 序和原始数据输送到计算机内存储器中，然后按照指 令的顺序，依次执行指令。u

5、执行一条指令的过程是：u读取指令：从内存储器中取出要执行的指令送到 CPU 内部的指令寄存器暂存u分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令 译码器，译出该指令对应的操作 u执行指令：CPU向各个部件发出相应控制信号，完 成指令规定的操作 8计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件微型机主机的逻辑结构微型机主机的逻辑结构n内存，又称主存，是微型机主机的组成部分，存放当 前正在使用或随时要使用的程序和数据，是CPU可以 直接访问的存储器。CPU控制器 运算器 寄存器微处理器是 计算机硬件 系统的核心 部件，负责 控制和协调 整个计算机 系统的工作 Cache 计算机后面板I/O接口 v

6、主机与外设之间不能直接进行信息交换，必须 通过I/O接口才能完成信息传送。vI/O接口所起的作用是： v数据缓冲。解决高速主机与低速外设间的矛盾v信号格式配合。处理外设与CPU之间不同的信息格 式，如A/D、D/A转换，串/并、并/串转换v电平和驱动能力配合。使外设和主机的信号电平 一致，并提高CPU信号的驱动能力v时序配合。使主机与外设协调工作v设备选择。每台外设都有设备地址9计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件微型计算机概述微型计算机概述S 主要性能指标：字长、主频、内存容量、运算速度 S 分类： S按组成结构分单片机、单板机、多板机 S按用途分台式、便携式、手持式 S 发展方

7、向： S高速化 P4主频达3.40GHz S超小型化 笔记本电脑 S多媒体化 多媒体处理器 S网络化 网络计算机 S隐形化 电视或影音计算机10计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件计算机的总线计算机的总线总线是计算机传输指令、数据和地址的通道， 是计算机各部件联系的纽带。按照传送信息的类型，总线分为：数据总线(用于传送数据,位数等于机器字长)、地址总线(用来传送 存储单元或输入输出接口的地址信号，位数决定存储器的最大容量,如24位总线的寻址数为224=16M个地址 )、控制总线 (传送控制器的各种控制信号 )。按照总线在计算机中的位置可以分为内部总线 和外部总线。 微机的结构示意图

8、 ISA总线：工业标准总线，16位，8MHz，数据传输率 8Mb/s，寻址空间1MB，常用于80286至80486微处理器PCI总线：外部设备互联总线，Intel公司1991年推 出，32或64位，33MHz，数据传输率133Mb/s，常用于 Pentium微处理器AGP是Intel公司推出的新一代图形显示卡专用总线， AGP显示卡同主板芯片组直接相连，大幅提高了电脑 对3D图形的显示能力，32位，66.6MHz，其视频信号 的传送速率可以从PCI总线的133MB/s提高到266 MB/s 、 533MB/s、1.064 GB/s和2.128GB/s。11计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统

9、的构成部件微型机主机的物理构成微型机主机的物理构成 微型计算机的主机板CPU插座内存条插槽串行接口AGP扩展槽PCI扩展槽北桥芯片南桥芯片 北桥芯片提供对CPU、内存、AGP显卡等高速部件 的支持以及与PCI总线的桥接；南桥芯片提供对键盘接口、鼠标接口、实时时钟 控制器、串行口、并行口、USB接口及磁盘驱动器 接口的支持，以及与ISA总线的桥接。BIOS是一组有关微机系统最重要的基本输入输出 程序，固化在微机主板上的一个ROM芯片中。BIOS功能主要有：上电自检。微机接通电源后，系统首先由POST程序 来对内部各个设备进行检查。系统初始化(含可编程接口芯片的初始化)，设置 BIOS中包含的中断

10、服务程序的中断矢量 启动自举程序。将操作系统中的初始引导程序装入 内存，并由引导程序来完成操作系统的顺利启动。BIOS系统设置程序。12计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件 BIOS 请问计算机硬件与操作系统之间 是通什么连接的呢？ BIOS是什么意思？13计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件BIOS的简介BIOS是计算机硬件与操作系统的接口BIOS的全称为Base Input Output Sytem,叫基本的输入输出系统BIOS既属于软件又属于硬件，它的主体是程序和 数据，本质是软件；而用来存储它的Flash ROM芯 片才是硬件那我们叫它硬件？软件？14计算机硬件

11、系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件我们来回答上面的问题，如果把它分 开软件与硬件的属性都有这样就不好叫了， 因此在在文献中把BIOS归为Firmware 固件，这样似乎更合理15计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件BIOS的几大版本目前BIOS有三大版本，它们是 Award BIOS AMI BIOS Phoenix BIOS等等16计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件BIOS功能 1、启动电脑时：自检、初始化、加 载操作系统 2、程序服务处理：为应用程序和操 作系统提供主要与输入输出设备有 关的服务 3、硬件中断处理 17计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构

12、成部件存储器 计算机用来存放程序和数据的记忆部件， 是计算机各种信息（数据）存放和交流的 中心。按存储介质分类：半导体器件、磁性材料、光学 材料基本功能：在控制器的控制下按照指令中 的地址存入或取出数据。18计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件存储器的性能指标 存储容量: 存储器容量的基本单位，字节 Byte 8 位。1 KB 1024 Bytes1 MB 1024 KB1 GB 1024 MB1 TB 1024 GBK（千）、M（兆）、G（千兆，吉）、T（兆兆，太拉）19计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件存储周期（速度）:对内存进行一次读写操作，到可进行下一次 读写

13、操作的全部耗时。存储器价格:C/S（总价/容量）* 三个指标相互制约20计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件通用寄存器堆指令和数据缓冲栈Cache （静态随机存储器SRAM）主存储器（动态随机存储器DRAM）联机外部存储器（磁盘存储器等）脱机外部存储器（磁带、光盘、优盘）第1层第2层第3层第4层第5层第6层存储容量越来越大，每位的价格越来越便宜访问速度越来越快CPU内部存储器系统的层次结构 21计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件存储器的主要性能特性 存储器 层次通用 寄存器缓冲 栈Cache主 存储器磁盘 存储器脱机 存储器存储周期10ns10ns1060 ns603

14、00 ns1030 ms220 min存储容量512B512B8KB 2MB32MB 1GB1GB1TB5GB 10TB价格很高很高较高高较低低材料工艺ECLECLSRAMDRAM磁表面磁、光等* * MsMs（毫秒），毫秒），ss（微秒），微秒），nsns（毫微秒）毫微秒） 1s=1000ms1s=1000ms，1ms=1000 s1ms=1000 s22计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件存储器分类 主存（内存）：由中央处理器直接访问的存储器，常由两 种半导体芯片 随机存取存储器 RAM 和只读 存储器 ROM 组成。辅存（外存）：用来存放大量的暂时不参加运算或处理的信 息，可

15、成批的与内存交换信息。23计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件RAMBUS内存条DDR 内存条24计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件 硬盘磁盘片磁头马达磁头驱动辅助电路 25计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件软盘 写保护26计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件 磁带27计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件光盘驱动器28计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件优盘29计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件机器指令 是指示计算机如何工作的工作步骤，由一 串二进制码组成，分为操作码、地址码、 结果存放地址。例： 011

16、00000100000010110：表示加法操作000010：源操作数地址在2号寄存器中。000001：目的操作数的地址在1号寄存器中。 指令的含义：将2 号寄存器中的数据与1号寄 存器中的数据相加，其结果存放在号寄存 器中。30计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件指令系统 一台计算机中，所有机器指令的集合，称 为指令系统。* 指令系统是软件设计者的最底层设计语言； 是硬件设计者的依据。31计算机硬件系统的构成部件计算机硬件系统的构成部件CISC 与 RISC 从微处理器的指令系统来看，有 2 种分支 走向，一个是 CISC，一个是 RISC。CISC（即复杂指令系统计算机）：最初，人们为了更自由、方便地编写程序，希望指令的类型 更多、功能更完善，而使指令系统变得越来越复 杂，长短也不一。这就是 CISC 形成的由来。