微机硬件系统PPT

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1、第3章微机硬件系统本章介绍计算机的硬件系统，主要内容包括计算机的输入设备，输出设备，存储器，CPU，总线，微机主板及各种接口等。计算机硬件系统3.1计算机系统的概述3.2计算机的工作原理3.3中央处理器3.4存储器3.5内存储器3.6外存储器3.7输入/输出设备3.8总线3.9微机接口3.1计算机系统的概述计算机是一台能存储程序和数据，并能自动执行程序的机器；是一种能对各种数字化信息进行处理，即协助人们获取信息、处理信息、存储信息和传递信息的工具。一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。计算机系统微机的硬件部件1、一台普通的微机，秘密在机箱中2、打开机箱，会看见电

2、线、电路板、装有硬盘、光驱的铁盒子机箱3、主板，是一个分层的电路板，上面布满了各种硬件接口，板上有电子线路，它们形成了一个四通八达的通路，把各种接口连接成了一个有机的整体位于机箱内的主板4、存储条，它插入主板上的存储器扩展槽中5、40芯线的IDE扁平电缆，一端插入主板上的IDE接口，另一端硬盘或光驱相连光驱硬盘6、各种功能扩展卡，插入主板上的各种扩展槽中3.2计算机存储程序的工作原理冯诺依曼结构的特点计算机指令计算机的工作原理计算机硬件系统的组成冯诺依曼(Johnvoneumann)美籍匈牙利科学家，现代计算机之父，率先奠定了现代计算机的基本结构。1、冯诺依曼结构的特点

3、计算机硬件系统由五大部件组成(输入设备、输出设备、存储器、控制器、运算器)用二进制形式表示指令和数据可存储程序,指令和数据一样的也存储在存储器中，并可以象数据那样加以处理使用低级机器语言编写指令程序控制：自动取指令并加以执行指令是对计算机进行程序控制的最小单位。所有的指令的集合称为计算机的指令系统。程序是为完成一项特定任务而用某种语言编写的一组指令序列。机器指令格式操作码操作数机器执行什么操作执行对象（具体数、存放位置）2、计算机指令3、计算机的工作原理不断的取指令和执行指令，最后将计算的结果放入指令指定的存储器地址中。预取指令指令译码地址计算执行运算存放结果4、计算机硬件系

4、统的组成（外）存储器（内）存储器中央处理器（CPU）控制器输入设备输出设备数据流地址流控制流运算器3.3中央处理器（CPU）CPU(CentralProcessingUnit)功能：从存储器中取出指令，按指令要求对数据进行运算。（取指令，执行指令）组成：控制器运算器寄存器是计算机系统的核心。微型计算机的CPU称为微处理器。不是单独的元件，存在于控制器和运算器中！控制器控制器是计算机的神经中枢。控制器对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件以完成一定的任务。它是指挥整个计算机有条不紊地自动执行程序的元件。运算器又称算术逻辑单元ALU。其主要任务是执行各种算术运算和逻辑

5、运算。运算器算术逻辑单元累加器状态寄存器通用寄存器运算暂存操作数和运算结果。存放算术逻辑单元在工作中产生的状态信息。暂存操作数或数据地址。运算器CPU的较重要的几个性能指标时钟频率计算机内部有一个时钟发生器不断地发出电脉冲，产生系统所需要的标准时钟信号，每秒钟产生的时钟脉冲个数称为时钟频率，也叫主频，其单位是赫兹。指令周期指令周期是指计算机执行一条指令所用的时间，一个完整的指令周期包括：取指令、解释指令、执行指令几个操作步骤。字长字长是中央处理器可以一次能够处理的二进制数据的位数CPU缓存为了提高微机的整体性能，CPU芯片生产商在CPU内部增加了一种存储容量较小的快速存储器（

6、SRAM）以缓解内存与CPU之间的速度差异，提高CPU的性能，这种存储器就是CPU快存。指令的兼容与精减问题指令系统每种类型的CPU都有一套指令系统，这套指令系统向程序编制者提供了编写程序的可用命令，人们把这些命令称为机器语言，把用这些命令编写的程序称为机器语言程序。指令系统的兼容性问题不同类型的CPU提供的机器语言不同，所以用某一类计算机的机器语言编制出来的程序很难直接在其他类型的计算机上有效地运行，这个问题称为指令不兼容向下兼容与向上兼容指令的精减问题CISC指令系统RISC指令系统3.4存储器计算机的记忆装置。主存（内存）与CPU直接进行数据交换。ROM，RAM。辅存（

7、外存）经主存的过渡与CPU交换数据。软盘，硬盘，光盘，磁带。CPURAM外存ROMWWRR存储器几个要素：存储容量存储器所能容纳的二进制信息量的总和就称为存储容量，存储容量的大小决定了计算机能存取信息的多少。存取周期存取周期是指计算机从存储器读出数据或写入数据所需要的时间，它可以说明存储器存取速度的快慢。存储地址为了区别不同的存储单元，就给每个存储单元一个唯一的编号，这个编号就称为存储单元的地址，简称存储地址。存贮器的分级存储体系ALU寄存器Cache存储器主存储器(DRAM)辅助存储器(软盘、硬盘、光