计算机硬件基础课件.ppt

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1、第2章计算机硬件基础曲阜师范大学计算机科学学院7/27/20211曲阜师范大学计算机科学学院内容摘要本章以微型计算机为例介绍计算机硬件系统的基本结构及工作原理；介绍了主板的结构、微处理器的构成、主存储器的分类、输入输出原理；扩展槽、适配卡、系统总线和端口的分类；输入设备、输出设备、辅助存储器的种类及基本工作原理。7/27/20212曲阜师范大学计算机科学学院学习目标掌握计算机系统的基本结构和基本工作原理，了解微处理器、存储系统、主板、总线和接口的相关常识，了解各种输入输出设备和功能。7/27/20213曲阜师范大学计算

2、机科学学院主要内容2.1计算机系统的组成与工作原理2.2微处理器2.3存储系统2.4主板、总线与接口2.5输入/输出设备7/27/20214曲阜师范大学计算机科学学院2.1计算机系统的组成与工作原理计算机系统硬件系统软件系统主机I/O子系统中央处理器内存储器运算器控制器标准接口接口控制器I/O接口外部设备操作系统语言处理程序服务支持程序数据库管理程序系统软件应用软件应用软件包用户应用软件在计算机系统中，对于软件和硬件的功能没有一个明确的分界线。软件实现的功能可以用硬件来实现，称为硬化或固化。反之，硬件实现的功能也可以用

3、软件来实现，成为硬件软化。7/27/20215曲阜师范大学计算机科学学院主要内容2.1.1计算机系统的基本结构2.1.2计算机系统的工作原理2.1.3计算机体系结构2.1.4计算机中数据的表示7/27/20216曲阜师范大学计算机科学学院2.1.1计算机系统的基本结构微型计算机是大规模集成电路发展的产物，是以中央处理器为核心，配以存储器、I/O接口电路及系统总线所组成的计算机。微型计算机以其结构简单、通用性强、可靠性高、体积小、质量轻、耗电省、价格便宜等特点。7/27/20217曲阜师范大学计算机科学学院冯•诺依曼计算

4、机结构辅助存储器内存储器运算器控制器输入设备输出设备程序原始数据运算结果控制信息数据7/27/20218曲阜师范大学计算机科学学院中央处理器（CPU）（1）运算器：对二进制数进行运算的部件。它在控制器的控制下执行程序中的指令,完成各种算术运算、逻辑运算、比较运算、移位运算以及字符运算等。运算器的组成：运算器包括算术逻辑单元（ALU）、累加器、标志寄存器、寄存器组等。算术逻辑单元是运算器的主要部件，完成指令系统所规定的各种算术运算和逻辑运算。标志寄存器也称程序状态字寄存器，存放反映运算结果的各种特征，如有无进位，是否溢出

5、等。寄存器组包括通用寄存器组和专用寄存器组，前者为CPU内部的高速数据暂存器，后者包括程序计数器、堆栈指示器、变址寄存器等。7/27/20219曲阜师范大学计算机科学学院中央处理器（2）控制器：是指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作的部件。控制器的组成：程序计数器（PC）：用来对程序中的指令进行计数，使控制器能依次读取指令；指令寄存器（IR）：在指令执行期间暂时保存正在执行的指令。指令译码器（ID）：用来识别指令的功能，分析指令的操作要求。时序控制电路：用来生成时序信号，以协调在指令执行周期内各部件的工作。微

6、操作控制电路：用来产生各种控制操作命令。7/27/202110曲阜师范大学计算机科学学院存储器（1）存储器：用来存储数据和程序的部件。存储单位：“位”（bit）、“字节”（byte）、“字”和“字长”存储容量：存储器所包含的存储单元的总数，其单位为K（1K＝210＝1024）、M、G、T等。存储器的分类：内存储器：又称为主存储器，简称为内存或主存，用来存放现行程序的指令和数据。包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等。外存储器：又称为辅助存储器，简称为外存或辅存，用来存放需要长期保存的信息。7/27/202

7、111曲阜师范大学计算机科学学院存储器（2）内存是CPU可直接访问的存储器，是计算机中的工作存储器，即当前正在运行的程序与数据都必须存放在内存中。计算机工作时，所执行的指令及操作数都是从内存中取出的，处理的结果也放在内存中。外存储器一般用来存储需要长期保存的各种程序和数据。它不能被CPU直接访问，必须先调入内存才能被CPU利用。7/27/202112曲阜师范大学计算机科学学院输入/输出设备输入/输出设备：简称为I/O设备，是外部与计算机交换信息的渠道。7/27/202113曲阜师范大学计算机科学学院输入设备输入设备的主

8、要功能是把原始数据和处理这些数据的程序转换为计算机能够识别的二进制代码，通过输入接口输入到计算机的存储器中，供CPU调用和处理。常用的输入设备有：鼠标、键盘、扫描仪、数字化仪、数码摄像机、条形码阅读器、数码相机、A/D转换器等。7/27/202114曲阜师范大学计算机科学学院输出设备输出设备是指从计算机中输出信息的设备。它的功能是