计算机硬件体系结构ppt课件.ppt

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1、本章主要介绍计算机硬件方面的有关内容，包括计算机硬件系统的构成；微机的结构(CPU、主板、内存、总线、接口等)；外部存储器(软盘、硬盘、光盘、U盘等)；常用外部设备(显示器、打印机等)；计算机指令系统等。第三章计算机硬件体系结构3.1计算机系统的构成一个完整的计算机系统是由硬件和软件组成。硬件是由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五部分组成。其中：中央处理器(简称CPU)=运算器+控制器主机=中央处理器+主存储器软件是指各类程序和数据，包括计算机本身运行所需要的系统软件和用户完成任务所需

2、要的应用软件。3.1计算机系统的构成U盘3.1.1计算机的硬件系统3.1计算机系统的构成冯·诺依曼型计算机是将程序和数据事先存放在外存储器中，执行时将程序和数据先从外存装入内存，然后让计算机在工作时自动从内存取出指令加以执行，这就是存储程序的基本原理。3.1.2冯·诺依曼型计算机的结构3.1计算机系统的构成冯·诺依曼计算机体系结构的主要特点：(1)采用二进制形式表示程序和数据。(2)计算机硬件是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。(3)程序和数据以二进制形式存放在存储器中。

3、(4)控制器根据存放在存储器中的指令工作。3.1计算机系统的构成3.1.3微型计算机的诞生与发展一般来说，电子计算机发展历程是以所采用的电子器件的不同来划分的，即电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模及超大规模集成电路计算机。微型机属于第四代电子计算机产品，其核心部件是CPU，因此CPU的发展、演变就代表了微机的发展过程。3.1计算机系统的构成开始时间CPU芯片集成度主频字长(b)最大内存197140042300108KHz4640B19788086/80882.9万4.77-10MHz161

4、MB19828028614.3万6-20MHz1616MB19858038627.5万12.5-33MHz324GB198980486125万33-133MHz324GB1993Pentium310万60-233MHz324GB1997PentiumⅡ750万233-450MHz324GB1999PentiumIII2800万450-800MHz3264GB2000Pentium44200万400M-3.2GHz32/6464GB第一台微机(1971)AppleⅡ(1977)IBMPC(1981

5、)3.2微型计算机主机结构微型机主要是由显示器、键盘和主机箱构成。在主机箱内有CPU、主板、内存、硬盘、光驱、电源等。而中央处理器和主存储器一起构成计算机主机。而中央处理器是计算机进行运算和控制的核心部件，是计算机中负责取指令、对指令译码并执行指令的核心。CPU3.2微型计算机主机结构CPU的主要性能指标：(1)主频/外频主频=外频×倍频，即CPU工作频率外频是系统总线的工作频率，倍频是CPU主频相对于外频的倍数。3.2.1中央处理器CPUCPU从存储器取出指令，放入CPU内部的指令寄存器，并对

6、指令译码。它把指令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作系列，从而完成一条指令的执行。3.2微型计算机主机结构(2)数据总线宽度即字长，是指CPU可以同时传输的数据的位数，负责整个系统的数据流量大小。(3)地址总线宽度决定了CPU可访问的地址空间。(4)工作电压低电压可减少CPU过热，降低功耗。(5)高速缓存Cache加速CPU与其它设备间数据交换。(6)运算速度CPU每秒能处理的指令数。(MIPS百万条指令/秒)3.2微型计算机主机结构1.运算器运算器是完成算术和逻辑运算的部件

7、，又称算术和逻辑运算单元。计算机所完成的全部运算都是在运算器中进行的。运算器的核心部件是:(1)运算逻辑部件(2)寄存器部件2.控制器控制器负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码，并根据指令译码的结果，按指令先后顺序，负责向其它各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地完成各种操作。3.2微型计算机主机结构控制器主要由以下部件组成：①程序计数器。存放下一条将要执行的指令在内存中的地址；②指令寄存器。保存现在正在执行的指令；③指令译码器。用来识别指令的功能，分析指令的操作要求；④时序部件。产生各种

8、定时控制信号，以协调各部件的工作顺序；⑤微操作控制电路。一条指令的执行可以分解为一系列不可再分的微操作命令信号，这些信号通过微操作控制电路以一定的时间顺序发往各部件，控制各部件动作。3.2微型计算机主机结构3.2.2多核CPU技术采用“双核”技术，就是在单个CPU中真正集成两个物理的核心。在实际使用中，这种“双核心处理器”和使用两个独立CPU的系统在工作原理和性能上基本没有区别。目前，CPU已从双核向4核、8核和多核方向发展。多核带来的最大好处就是同时运行多个任务时速度更快，效率更高、运行更流畅