计算机科学技术导论教学课件 第2章.ppt

《计算机科学技术导论教学课件 第2章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章计算机硬件系统本章学习目标本章主要介绍了计算机系统的组成、特点、功能及各部分之间的关系。通过本章的学习，主要掌握以下几个方面的内容：l冯•诺依曼体系结构计算机的特点l系统板、微处理器、内存储器的功能和主成l存储器的分类、特点、区别及功能l总路线的功能和分类l常用的输入输出设备l计算机体系结构第2章计算机硬件系统2.1计算机硬件系统的组成2.2微型计算机的“主机”2.3输入输出系统及设备2.4计算机体系结构2.1计算机硬件系统的组成2.1.1冯•诺依曼体系结构计算机的特点2.1.2微型计算

2、机的硬件结构返回2.1.1冯•诺依曼体系结构计算机的特点1945年数学家冯•诺依曼（vonNeumann）等人，在研究EDVAC机时，提出了“存储程序的概念。以此为基础的各类计算机，统称为冯•诺依曼机。它的特点可归结为：l计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成。l指令和数据以同等地位存放于存储器中，并可按地址寻访。l指令和数据均用二进制码表示。l指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。l指令在存储器中按顺序存放。通常指令是

3、顺序执行的在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行的顺序。l机器以运算器为中心，输入输出设备的数据传送通过运算器。计算机的5大部件中，控制器和运算器是其核心部分，称为中央处理器。冯•诺依曼结构规定控制器是根据存放在存储器中的程序来工作的，即计算机的工作过程就是运行程序的过程。所以，为了使计算机能进行正常工作，程序必须预先存放在存储器中。因而，这种结构的计算机是按存储程序原理进行工作的。返回2.1.2微型计算机的硬件结构1.微型计算机的定义微型计算机（Microcomputer）是指以

4、微处理器为基础，配以内存储器以及输入输出接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。２．微型计算机的结构一台微型计算机的结构如下图：总线系统CPU内存内存接口接口接口接口外设外设外设外设微型计算机的结构采用总线结构来实现相互之间的信息传送。总线是微处理器、内存储器和I/O接口之间相互交换信息的公共通路。总线由数据总线、地址总线和控制总线组成，数据总线是从微处理器向内存储器、I/O接口传送数据的通路，同时它也是从内存储器、I/O接口向微处理器传送数据的通路，因为它可以在两个方向往返传送数据，称为双向总线

5、。地址总线是微处理器向内存储器和I/O接口传送地址信息的通路，它是单向总线，只能从微处理器向外传送。控制总线是微处理向内存储器和I/O接口传送的命令信号以及外界向微处理器传送状态信号等信息的通路。返回2.2微型计算机的“主机”2.2.1系统板2.2.2微处理器2.2.3内存储器返回2.2.1系统板系统主板即母板也称底板，它是整个计算机系统的通信网。系统单元的每个元器件直接连到系统主板，它们通过系统主板进行数据的交换。系统主板一般位于系统单元的底部或一侧。它是一个较大的平面电路板，由5个部分组成：

6、CPU、存储器、总线、插槽以及电源。通常，电源在主板上只是一个插座，电源电路不再主板上。返回2.2.2微处理器1.微处理器:将一台计算机的运算器和控制器集成在一个芯片上，称之为微处理器（MicroProcessor），这种微处理器在微型计算机中充当了中央处理器（CPU），它是计算机系统的核心。2.运算器的主要功能:完成各种算术运算和逻辑运算,是对信息加工处理的部件.3.运算器的组成:由进行运算的运算器件及用来暂时寄存数据的寄存器、累加器等组成。4.控制器:用来协调和指挥整个计算机系统的操作.5.

7、控制器的组成:它主要是由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。6.寄存器:是微处理器作算术运算和逻辑运算时，用来临时寄存中间数值和地址的存储位置。它们的硬件组成类似于内存的存储单元，只是它们的操作速度比内存的更快，容量更小，每位价格更高，它们通常放在CPU内部，并由控制单元控制。另外,CPU中的寄存器大致可分为两类：一类是用户可见寄存器，用户可对这些寄存器编程，以及通过优化使CPU因使用这类寄存器而减少对主存的访问次数；另一类是控制和状态寄存器，用户不可对这类寄存器编程，它们被控制部

8、件使用，以控制CPU的操作返回2.2.3内存储器内存储器用来存储正在被CPU使用的程序和数据的。1.内存储器的特点:它的主要特点是可以和CPU直接交换信息,和外存相比内存速度快、容量小、每位价格高。2.内存储器基本结构:(1)内存储器包括存储体、各种逻辑部件及控制电路等。存储体由许多存储单元组成，每个存储单元又包含若干个存储元件（或称存储基元、存储元），每个存储元件能寄存一位二进制代码“0”或“1”。(2)存储字:一个存储单元可存储一串二进制代码，称这串二进制代码为一个存储字，这串二进制代码的个