5计算机导论硬件组成

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1、第5章计算机硬件组成内容提要掌握计算机三大组成部分及各自的功能和结构理解主存寻址及分类理解常用的输入输出设备的原理理解子系统互联及外设寻址理解程序执行过程及机器周期理解不同的输入输出管理方法了解两种计算机体系架构冯·诺依曼体系结构体系结构指的是,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。控制器和运算器是其核心，称为CPU按存储程序原理进行工作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

2、由地址确定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。计算机硬件系统的组成中央处理器(CPU)主存储器(MEMORY)输入输出子系统(I/O)Figure5-1Computerhardware(subsystems)5.1中央处理器、中央处理部件(CPU)算逻运算单元（ALU）算术运算逻辑运算寄存器组（Register）DR/ARIRPC控制器、控制单元(CU)产生控制信息，通过总线链接被控制部件，实施控制，通常采用电平信号来表示0/1.Figure5-2CPU5.2主存储器存储

3、器：存储信息（程序和数据）的设备。逻辑概念上，存储单元的集合，存储单元又称为机器字（word）;1word=8/16/32/64…bits。1Word=1/2/4/8…Byte容量单位bit(位，比特)Byte（字节）Word（字）DW(双字)1Byte=8bitsKB,MB,GB,TB,PB,EB1EB=1024PB=1024TB=1024GB=1024MB=1024KB2^10Table5.1MemoryunitsUnit------------kilobytemegabytegigabyteterabytepetab

4、yteexabyteExactNumberofbytes------------------------210bytes220bytes230bytes240bytes250bytes260bytesApproximation------------103bytes106bytes109bytes1012bytes1015bytes1018bytes所有的存储单元都按顺序排列，每个单元都有一个编号，单元的编号称为“单元地址”。地址编号也用二进制数，通过地址编号寻找在存储器中的数据单元称为“寻址”。显然存储器地址的范围多少决

5、定了二进制数的位数，如果存储器有1024个（1KB）单元，那么它的地址编码为0～1023，对应的二进制数是0000000000～1111111111，需要用10位二进制来表示，也就是需要10根地址线，或者说，10位地址码可寻址1KB的存储空间。存储器中所有存储单元的总和称为这个存储器的存储容量，存储容量的单位是KB、MB、GB。。计算机中的逻辑存储空间Figure5-3Mainmemory主存地址空间地址位模式的确定N=log2(M)M:存储容量N:地址位数主存地址：非负的二进制整数表示N位全0——N位全1几个概念存储单元

6、，地址，地址空间，存储容量Example1Acomputerhas32MB(megabytes)ofmemory.Howmanybitsareneededtoaddressanysinglebyteinmemory?SolutionThememoryaddressspaceis32MB,or225(25x220).Thismeansyouneedlog2225or25bits,toaddresseachbyte.Example2Acomputerhas128MBofmemory.Eachwordinthiscompute

7、ris8bytes.Howmanybitsareneededtoaddressanysinglewordinmemory?SolutionThememoryaddressspaceis128MB,whichmeans227.However,eachwordis8(23)bytes,whichmeansthatyouhave224words.Thismeansyouneedlog2224or24bits,toaddresseachword.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

8、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）掩模只读存储器MOS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)闪存(flashRAM,Flash)nandflashnorflash主存储