二 计算机硬件系统课件.ppt

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1、1计算机基础第一篇基础理论篇第3章计算机硬件系统123.1计算机硬件组成3.2处理器系统3.3存储器系统3.4输入输出系统3.5总线系统3.6微型机第3章计算机硬件系统23.1计算机硬件组成CPU(控制器+运算器)输入设备输出设备内存储器ROM外存储器键盘鼠标扫描仪光笔绘图仪音箱U盘硬盘磁带光盘软盘RAM显示器打印机333.1计算机硬件组成计算机硬件系统是指计算机系统中由各种电子线路、机械装置等器件或部件组成的物理实体部分，其构成计算机的“躯体”，硬件又称硬设备。计算机硬件系统组成计算机硬件系统的基本功能是在计算机程序的控制下，完成数据的输入、运算、

2、输出等一系列操作。计算机硬件系统主要包括：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。输入设备输出设备运算器存储器控制器程序和数据处理好的结果443.1计算机硬件组成术语中央处理器（CPU、MPU）：运算器和控制器合称主机：中央处理器、内存储器及输入输出接口电路的合称外设：外存储器及输入输出设备合称总线（BUS）：传送数据信息、控制信息和地址信息的数据传输通道总线分类：数据总线（DBUS）、控制总线（CBUS）和地址总线（ABUS）553.1计算机硬件组成按照功能划分，可以分为三个子系统，即处理器子系统、存储器子系统和输入输出子系统以及连接这些子系统

3、的三种类型的总线667中央处理器中央处理器简称CPU（CentralProcessingUnit），它是计算机系统的核心，传统的CPU主要包括运算器和控制器两大部件组成。CPU内部是由运算器、控制器、寄存器组和中断系统几部分所组成的，处理器内部电路的细节非常复杂，实现它的电路就是逻辑电路。为了匹配高速CPU与相对低速的内存储器的工作速度，CPU中往往同时集成了高速缓冲存储器Cache），其容量也是影响CPU性能的一个非常重要因素。3.2处理器系统783.2处理器系统运算器运算器由算术逻辑单元（简称ALU，ArithmeticLogicUnit）、寄存

4、器及控制数据传递的电路构成。在处理器CPU之中用于完成计算功能。ALU负责处理数据的算术运算（如加、减、乘、除等），逻辑运算（如AND、OR、NOT等）及关系运算（比较大小等关系），并将运算的结果存回记忆单元。893.2处理器系统控制器控制器主要由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、控制逻辑部件、时序电路和地址寄存器等组成。其功能是使计算机能自动地执行程序，指挥各部件按程序运作。运算器只能完成运算，而控制器用于控制着整个CPU的工作。其主要功能是:取指令分析指令执行指令控制程序和数据输入以及结果的输出对异常情况和某些请求的处理9103.2处理器系统寄

5、存器组（RS）寄存器组（简称RS，RegisterSet），主要用来暂存CPU执行程序时的常用数据、地址和中间结果，减少CPU与外部的数据交换，由于寄存器组的存取速度比内存快，从而加快CPU的运行速度。寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。10113.2处理器系统指令及指令系统概念指令（Instruction）是一种采用二进制表示的命令语言，它用来规定计算机执行的操作及操作对象所在的位置。大多数情况下，指令由两部分组成，如图所示。指令的分类不同CPU的指令系统是各不相同的。从指令的操作码功能来考虑，一个较完善的指令系统，应当包括数据传送类指令、算术运

6、算类指令、逻辑运算类指令、程序控制类指令和输入输出类指令等。1112指令的执行过程一条指令的执行过程大致如下：指令预取：指令预取部件从Cache或存储器中取得一条指令。指令译码：指令译码部件从指令预取部件获得指令，并对其进行分析。获取操作数：地址转换部件根据指令计算操作数的地址，并根据地址从Cache或存储器获取操作数。运算：运算器根据操作码的要求，对操作数完成指定操作。保存：若有必要，将结果保存到指定的寄存器或内存单元中。修改指令地址：为指令预取部件获取下一条指令做好准备。3.2处理器系统123.2处理器系统CPU的主要性能指标主频：处理器的时钟频

7、率，是处理器内核的实际工作频率。度量单位为MHz或GHz。字长：指处理器一次能完成的二进制运算的位数。如8位、16位、32位、64位等。外频和倍频：外频是CPU的基准频率，是CPU与主板之间同步运行的速度。倍频能使CPU内部的工作频率变为外频的数倍，达到提升主频的目的。主频=外频×倍频缓存：通常指一级缓存（L1Cache),是与CPU共同封装于芯片内部的高速缓存，是为了解决CPU与主存之间的速度不匹配而采取的一项技术。13143.3存储器存储器由一些能表示二进制0、1的物理器件（记忆元件、记忆单元）组成，这些物理器件主要是半导体和磁性材料。其功能是保

8、存信息（程序和数据），可供存取使用。存储器分为内存和外存。143.3存储器存储器分类1515163.3存储器