计算机硬件系统的组成及结构ppt课件.ppt

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1、计算机组装与维护张宏杰实训1计算机硬件系统的组成及结构1.1实训任务1．掌握计算机硬件系统的组成原理及体系结构。2．熟悉微型计算机的主要性能指标及简单测试。3．初步熟悉计算机各主要部件的接口及互连。4．了解计算机的发展概况。1.2实训操作基础1.2.1计算机的发展概况1.第一代：电子管计算机（1946-1957）这一代计算机仅支持用机器语言和汇编语言进行编程，世界上第一台计算机的运算速度仅为每秒5000次。中国第一台计算机--103型计算机2.第二代：晶体管计算机（1958-1964）这一代计算机有了系统管理程序和高级语言的支持，可以采用高级语言进行编程，运算速度为每秒几万至几

2、十万次。中国首台晶体管计算机--109型计算机3.第三代：集成电路计算机（1965-1969）这一代计算机有了操作系统的支持，运算速度达每秒几十万至几百万次，巨型机甚至达上亿次。我国银河I号巨型计算机4.第四代：超大规模集成电路计算机（1970年至今）⑴4位微型机⑵8位微型机⑶16位微型机⑷32位微型机⑸64位微型机⑹新一代巨型机这一代计算机从8位机开始，不仅有操作系统的支持，而且可以使用各种各样的系统软件和应用软件。微型计算机的运算速度在每秒数百万次以上，巨型机更达百万亿至千万亿次。64位微型机我国首台微型计算机DJS-050机于1977年研制成功，从此揭开了我国微型计算机的

3、发展历史。2002年8月，我国首片自主开发、拥有自主知识产权的32位CPU—龙芯1号研制成功，之后相继成功研制出64位的龙芯2号和多核的龙芯3号。龙芯3号包括四核的龙芯3A和八核的龙芯3B，目前龙芯3A已经在服务器上应用。在新一代巨型机的研发方面，我国首台超百万亿次的超级计算机“曙光5000A”，于2008年9月在曙光公司天津产业基地下线。2009年10月，我国首台千万亿次的超级计算机“天河一号”研制成功，如图1-11所示。我国天河一号超级计算机据报道，国际超级计算机TOP500组织2010年11月16日发布了第36届世界超级计算机500强排行榜，我国经过技术升级优化后的“天河

4、一号”超级计算机，以峰值性能每秒4700万亿次、持续性能每秒2507万亿次的优异性能名列第一，标志着我国超级计算机发展已经处于国际领先地位。1.2.2计算机的组成原理1.计算机的基本组成输入设备用于输入程序和需参加运算的数据，存储器用于存放所输入的程序和数据，运算器用于执行程序设计的各种运算。控制器根据程序指令控制全机各个部件协同工作，直至完成整个运算过程。输出设备用于输出程序的运算结果。计算机运行的程序由指令组成，指令和数据都采用二进制的形式来表示。指令是指定计算机进行某种运算或操作的命令。例如，机器码0406可定义为一条加法指令，这条指令的功能是把某一个数据加上数据06，这

5、个功能是由这条指令的操作码04所规定的。虽然对于这种格式的指令功能难以看懂，但它是计算机能直接认识和执行的指令。后来，为便于编程和阅读理解，出现了用符号语言来表示机器码指令。例如，加法指令0406可表示为ADDX，06，即把某数据X加上数据06。这种符号语言就是汇编语言。计算机所有指令的集合称为指令系统。现在人们所用的各种高级语言或系统软件，都是依据计算机的指令系统而开发出来。这些高级语言或系统软件的程序，最终都必须编译为机器码程序才能被执行。2.微型计算机的基本结构微型计算机的基本结构由中央处理器、存储器、I/O接口电路及外部设备组成。⑴中央处理器中央处理器CPU内部包含运算

6、器和控制器，因此它是全机的运算中心和控制中心，所有的数据运算和处理都在CPU内进行，它的性能决定着计算机的主要性能。微型计算机的基本结构CPU通过系统总线读写存储器和I/O接口。所谓系统总线，是指系统各部件之间公用的一组信号线，它包含有地址总线、数据总线和控制总线。当执行一条指令时，CPU输出的存储器地址或接口地址通过地址总线来传输，CPU发送或接收的数据通过数据总线来传输，控制信号则通过控制总线进行传输。⑵存储器图中的存储器由半导体存储器芯片组成，是CPU能够直接寻址和访问的存储器，称为计算机的内部存储器。内存用于存放当前正在运行和已启动了的程序，为程序的运行提供足够的存储空

7、间。按工作方式分，内部存储器分为读写存储器RAM（RandomAccessMemory）和只读存储器ROM（ReadOnlyMemory）。CPU对RAM存储器可读可写，但一旦断电，它里面存放的内容即丢失。这种存储器由用户使用，但系统也要使用其中的一小部分。CPU对ROM存储器只能读，断电后其存放的内容依然存在，它的用途是用来存放机器内部的系统管理程序—基本输入输出系统BIOS（BasicInput/OutputSystem）。在一台计算机中，ROM的容量很小，故内存通常是指RAM存储器。存