计算机硬件基础pj(2.1-2.5)

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1、第二章　计算机硬件基础学习目标：2.1计算机系统组成2.2PC机的组成2.3集成电路基础2.4微型计算机常用外部设备2.1计算机系统组成计算机系统组成计算机系统硬件系统软件系统主机应用软件系统软件外部设备有形的物理设备在硬件上运行的程序、相关的数据及文档注：没有软件的硬件机器称为裸机。2.1.1计算机的硬件结构冯•诺依曼（VonNeumann)“存储程序”的思想“二进制”的思想硬件系统由五大部件组成：输入设备输出设备存储器运算器控制器1.运算器——中心完成对数据的算术运算、逻辑运算和逻辑判断等操作。2.控制器控制各部件的工作，使计算机自动地

2、执行程序。★控制器和运算器合在一起成为中央处理器CPU，它是计算机的核心。2.1.1计算机的硬件结构3.存储器用来存储程序和数据的部件。存储器还负责向控制器提供指令，与运算器交换数据。衡量存储器的三个指标：存储容量、存储速度、单位价格存储系统采用典型的存储层次：高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器及海量存储器。2.1.1计算机的硬件结构CPU内存外存存储容量更大单位价格更高存储速度更快★CPU与内存合起来称为计算机的主机高速缓存海量存储辅存主存2.1.1计算机的硬件结构4.输入设备把程序、数字、图形、图像声音、控制现场的模拟量等数据，通过

3、输入接口转换成计算机可以接收的电信号。常用的有：键盘、鼠标、操纵杆、光笔等。5.输出设备把计算机运行结果或过程，通过输出接口转换成人们所要求的直观形式或控制现场能接受的形式。常用的有：显示器、打印机、绘图仪等。2.1.1计算机的硬件结构输入设备输出设备存储器运算器控制器输出命令回答信号输入命令回答信号存取命令取出指令操作信号反馈信号原始数据计算结果程序取数存数计算机硬件组成框图2.1.2微型机的硬件结构CPURAMROMI/O接口电路外部设备地址总线数据总线控制总线存储器1、总线（Bus）在两个以上设备之间提供传送信息的公用通道。Addr

4、essBus(AB)AB的根数一般反映了计算机系统的最大内存容量。例如：AB为32位，可寻址内存单元数232，即内存最大空间可为4GB。DataBus(DB)DB位数的多少，反映了CPU一次可接受数据的能力。例如：32位的CPU芯片，即DB位32位，表示CPU一次可同时接收32位数据信号。ControlBus(CB)CB用来传送控制信号。两类：由CPU向内存或外设发送的控制信号；由外设有关接口电路向CPU送回的信号及内存的应答信号。总线的发展数据线数据传输速度ISA/AT：系统总线16位5MB/sEISA：扩展ISA总线32位33MB/s

5、MCA：微通道32位33MB/sPCI：局部总线32/64位132/264MB/sUSB:通用串行总线32/64位120/240Mbps2.1.2微型机的硬件结构2、中央处理器（CPU）计算机的核心部件，完成计算机的运算和控制功能。CPU的内部结构包括：算术逻辑部件（ALU）程序计数器（PC）指令寄存器（IR）指令译码器（ID）控制信号发生器及其他寄存器组2.1.2微型机的硬件结构随机存取存储器RAM只读存储器ROM3、内存储器2.1.2微型机的硬件结构特点：可读可写；断电信息丢失。特点：只读不写；断电后信息不丢失。4、I/O接口由LSI组

6、成的I/O器件构成，用来连接主机和相应的I/O设备。2.1.3计算机的基本工作原理冯·诺伊曼机的工作原理：存储程序和程序控制1、指令的基本概念及执行过程指令与指令系统指令：是计算机完成某个基本操作的命令。一台计算机所能执行的全部指令的集合称为这台计算机的指令系统。2.1.3计算机的基本工作原理指令分类(按操作功能分)算术逻辑指令、数据传送指令、程序控制指令、输入输出指令、CPU控制指令。一条计算机的指令用一串二进制代码表示。指令的一般格式如下：操作码操作数（地址）或操作码目的地址操作数（地址）常用寻址方式立即寻址、直接寻址、间接寻址、

7、相对寻址、变址寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、相对变址寻址...引发的两个问题：指令系统的兼容性RISC2.1.3计算机的基本工作原理指令的执行过程指令周期：一条指令在计算机中的执行过程分为：取指周期和执行周期两个阶段例：将立即数0CH送寄存器AL的指令B00CH存储地址存储内容二进制十六进制100H10110000B0H101H000011000CH2.1.3计算机的基本工作原理取指周期执行周期①把PC的值100H送到地址总线AB上，PC+1=101H①把PC的值101H送到地址总线AB上，PC+1=102H②存储器1

8、00H单元的内容(即操作码B0H)经DB送指令寄存器IR②存储器101H单元的内容(即立即数0CH)经DB送寄存器AL③指令译码器ID对IR中的操作码进行译码分析，经控制信号发生