计算机硬件组成课件.ppt

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1、计算机组成硬件系统目录处理器子系统存储器子系统输入输出系统计算机系统硬件系统软件系统主机外部设备中央处理器CPU内存储器运算器寄存器控制器随机存储器RAM只读存储器ROM高速缓冲存储器CACHE输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏等输出设备：显示器、打印机、绘图仪等外存储器：软、硬、光盘、闪存、移动硬盘等系统软件应用软件操作系统：Windows、Unix、Linux等语言处理程序：VB、VC、C#等实用程序：诊断程序、排错程序等数据库管理系统：SQLServer、Oracle等通用应用软件：办公软件、

2、MIS等特殊应用软件：CAD、Photoshop等计算机硬件系统硬件系统是指构成计算机的所有实体部件的集合，通常这些部件由电路（电子元件）、机械等物理部件组成冯•诺依曼结构：由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成的计算机硬件结构计算机硬件系统处理器系统I/O系统存储器系统计算机硬件系统三个子系统：处理器子系统处理器子系统：把运算器和控制器结合在一起作为一个整体，即CPU。CPU是计算机的核心CPU示意图处理器子系统运算器运算器由算术逻辑单元（简称ALU，ArithmeticLogic

3、Unit）、寄存器及控制数据传递的电路构成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处理器子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、控制逻辑部件和时序电路等组成。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处理器子系统寄存

4、器组寄存器组（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处理器子系统CPU的工作流程指令译码存/取数据CPU按指令计数器的地址，将指令取到指令寄存器中。控制器对指令进行译码，将其转换为电路信号，通过控制总线发送出去。按指令的要求，在寄存器和指定地址的内存单元之间读取（内存→寄存器）或写入数据。控制器发出指令，运算器对寄存器中的数据进行

5、运算。并把结果放到寄存器中。取指令运算目前市场上常见的CPU品牌FSB总线结构显卡内存外围设备CPU硬盘FSB（前端总线）HUBInterfacePCI-ESATA内存总线USB2.0传统PCI设备PCI北桥南桥DMI总线结构显卡内存CPU硬盘QPIDMIPCI-ESATADDR3USB2.0传统PCI设备PCIPCHGPU内存控制器外围设备CPU的主要性能指标主频：即时钟频率，是CPU内核电路的实际运行频率，也就是CPU运算时的工作频率。单位是MHz(兆赫)，主频越高，CPU速度越快外频与倍频：外频

6、，是系统总线的工作频率；倍频，是外频与主频相差的倍数，主频＝外频×倍频缓存：用来存储CPU常用或即将用到的数据或指令，及时将需要处理的数据交给CPU，而不用再到内存甚至硬盘中去读取，配合CPU越来越高的主频及处理速度，提升CPU处理速度。可分为L1Cache，L2Cache，L3Cache三级缓存CPU的主要性能指标字长：CPU一次所能处理的数据的二进制位数。主要影响计算机的精度和速度。CPU按字长可分为8位、16位、32位、64位指令集：CPU的功能指标。指令系统决定了一个CPU能够运行什么样的程序

7、。一般来说，指令越多，CPU功能越强大。目前主流的CPU指令集有Intel的MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSE4.1、SSE4.2、EM64T及AMD的3DNow扩展指令集处理器子系统复杂指令集计算机（简称CISC，ComplexInstructionSetComputer）优点：指令愈丰富，编译程序愈好编写缺点：指令系统庞大，指令的功能异常复杂由于指令操作复杂，使其执行效率下降指令的使用效率不高，且相互差别很大，其中一部分指令的利用率不到1％使得CPU的电路设计非常复杂处理器子系统精简指令集

8、计算机（简称RISC，ReducedInstructionSetComputer）只包含了那些常用的指令，而其余的不常用的指令用这些常用的指令来替代这些大概率指令一般是简单指令，一次控制器可以设计的简单，高速，且占CPU集成电路芯片的面积少，空出较多的集成电路芯片用于寄存器数量RISC的最大特点是指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少大多数是简单指令且都能在一个时钟周期内完成，易于设计超标量与流水线，寄存器数量多，大量操作在寄存器之间进行存储器子系