计算机组成和工作原理

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1、计算机基本结构与工作原理一、微型计算机系统概述一个完整的计算机系统应包括硬件系统和软件系统两大部分。（1）计算机硬件是指组成一台计算机的各种物理装置，由各种器件和电子线路组成。各种物理器件，是计算机进行工作的物质基础。是计算机的“躯壳”。（2）计算机软件是指在硬件设备上运行的各种程序以及有关的资料。所谓程序是用于指挥计算机执行各种操作以便完成指定任务的指令集合。计算机程序通常都是由计算机语言来编制，编制程序的工作称为程序设计。它是计算机的“灵魂”。“裸机”：没有软件的计算机通常称为“裸机”。理解：它们的区分犹如把一个人分成躯体和思想一样，躯体是硬件，思

2、想则是软件。计算机系统的基本组成（一）计算机硬件系统计算机硬件的基本功能是接受计算机程序的控制，并实现数据输入、运算、数据输出等一系列根本性的操作。在基本的硬件结构方面，一直沿袭着冯·诺伊曼的传统框架，即计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件构成，如图所示：v运算器（ArithmeticLogicalUnit）v控制器（ControlUnit）v存储器（Memory）内存储器外存储器v输入设备（InputDevice）v输出设备（OutputDevice）中央处理器CPU外部设备（简称外设）1.控制器：是计算机的控制部件

3、，它控制其他部件协调统一的工作，并能完成对指令的分析和执行，是计算机的控制中心，实现处理过程的自动化。计算机系统各个部件在控制器的控制下协调地进行工作：²控制器控制输入设备将数据和程序从输入设备输入到内存储器。²在控制器指挥下，从存储器取出指令送入控制器。²控制器分析指令，指挥运算器、存储器执行指令规定的操作。²运算结果由控制器控制送存储器保存或送输出设备输出。2.运算器：用于加工、处理数据的部件，其功能是在控制器的指挥下，对信息或数据进行处理和运算，主要完成对数据的算术运算和逻辑运算，其内部有一个算术逻辑运算部件ALU（ArithmeticalLog

4、icUnit）和若干种寄存器。运算器主要工作是数据处理（运算）和暂存运算数据。CPU：控制器+运算器lCPU的性能基本决定了计算机的性能，CPU是整个电脑系统的核心。lCPU的主要性能指标有：（1）主频：即CPU的时钟频率。（2）时钟频率：即CPU的外部时钟频率。（3）内部缓存：即封闭在CPU芯片内部的高速缓存。（4）外部缓存：即CPU外部的高速缓存。（5）MMX技术：是“多媒体扩展指令集”的缩写。（6）制造工艺。3.存储器（Memory）：计算机的记忆装置，主要是存放程序和数据。分类：内存储器（主存储器/内存）、外存储器（辅助存储器/外存）和缓冲存储

5、器Cache。（1）内存储器（Memory）：直接和运算器、控制器、I/O设备交换信息；分类：随机（存取）存储器RAM（RandomAccessMemory）和只读（存取）存储器ROM（Read-OnlyMemory）两种。主机：控制器+运算器+内存储器①RAM（读写存储器）特点：可以随时根据需要读出或写入新的信息，一旦关机（断电）后，信息不再保存，即可读、可写、断电信息消失。分类：静态存储器SRAM和动态存储器DRAM²静态存储器SRAM特点：只要存储单元上加有工作电压，它上面存储的信息就将保持。²动态存储器DRAM特点：主存储器一般采用动态存储器D

6、RAM。动态RAM由于是利用MOS管极间电容保存信息，因此随着电容的漏电，信息会逐渐丢失，为了补偿信息的丢失，要每隔一定时间对存储单元的信息进行刷新。目前主要用同步动态存储器SDRAM（SynchronousDynamicRAM）和双速率DDRSDRAM（DoubleDataRateSDRAM）内存储器。RDRAM（RambusDRAM）是美国Rambus公司研制的另一种性能更高，速度更快的内存，有很大的发展前景。不论是静态RAM还是动态RAM，当电源电压去掉时，RAM中保存的信息都将全部丢失。②ROM（只读存储器）特点：只有在特定条件下才能写入，通常

7、只能读出而不能写入，断电后，ROM中的原有内容保持不变，即可读、不可写、断电信息不消失。ROM一般用来存放自检程序、配置信息等。如计算机启动用的BIOS芯片。ROM：在制造过程中，将资料以一特制光罩（mask）烧录于线路中，其资料内容在写入后就不能更改；PROM可编程只读存储器：用一定设备将编好的程序固化在PROM中，仅能写录一次；EPROM可擦可编程只读存储器：写入其中的内容需用紫外光长时间照射才能擦除；EEPROM电可擦可编程只读存储器：运作原理类似EPROM，但是抹除的方式是使用高电场来完成，因此不需要透明窗。在计算机系统里，RAM一般用作内存，

8、ROM用来存放一些硬件的驱动程序，也就是固件。③Cache（高速缓冲内存/缓存）：可读、可写、