第3章 计算机硬件基础(原稿)ppt课件.ppt

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1、了解基本的算术运算与逻辑运算。理解计算机的硬件构成，包括运算器、存储器、控制器、输入和输出设备理解冯·诺依曼体系计算机的工作原理。了解存储器的多级存储体系结构。了解外设分为输入设备、输出设备、外存储器、数据通信设备和过程控制设备。了解不同的指令系统RISC和CISC，不同的编程语言。掌握衡量个人计算机性能的技术指标。第3章计算机硬件基础3.1引言3.2计算机硬件基本组成3.2.1典型冯·诺依曼机体系结构3.2.2微处理器基础3.2.3存储设备3.2.4输入和输出设备3.3指令系统与机器语言3.3.1指令系统及其指

2、令的执行过程3.3.2机器语言和汇编语言基础3.4个人计算机的性能指标第3章计算机硬件基础3.1引言计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五个逻辑部件组成。计算机硬件（Computerhardware）是指计算机系统中由电子，机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体为计算机软件运行提供物质基础。简言之，计算机硬件的功能是输入并存储程序和数据，以及执行程序把数据加工成可以利用的形式。从外观上来看，微机由主机箱和外部设备组成。主机箱内主要包括CPU、内存、主

3、板、硬盘驱动器、光盘驱动器、各种扩展卡、连接线、电源等；外部设备包括鼠标、键盘、显示器、音箱等，这些设备通过接口和连接线与主机相连。3.2计算机硬件基本组成主机显示器键盘鼠标计算机系统的硬件是由许多逻辑器件组成的，一般分成组合逻辑器件和时序逻辑器件两大类。计算机硬件：指的是计算机系统中实际设备的总称。计算机系统：是指所有类型的计算机，包括大型计算机，中小型计算机，微型计算机。计算机体系结构：指的是构成计算机系统主要部件的总体布局，部件的主要性能以及部件之间的连接方式。理解掌握1.冯·诺依曼机体系结构特点ENIAC

4、主要缺点：存储量太小，准备时间太长，程序和数据分开存储。冯诺依曼与莫尔小组合作研制的EDVAC采用“存储程序”方案，称为冯诺依曼计算机。是计算机发展史上的一个里程碑。3.2.1典型冯·诺依曼机体系结构冯·诺依曼计算机原则：1)采用二进制形式表示数据和指令。2)采用存储程序的方式。冯·诺依曼核心内容。3)有运算器、存储器、控制器、输入和输出设备等五大部件组成。冯诺依曼思想的本质是：采取顺序存取的工作机制，而提高计算机性能的根本方法之一是并行处理。提出非冯诺依曼化计算机。计算机硬件是指计算机中的电子线路和物理装置。硬

5、件是计算机的物质基础。计算机有多种类型，每种类型有很多型号，在硬件配置上差别很大。计算机都具有共同的基本配置：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。运算器和控制器合称为中央处理器CPU。输入设备和输出设备统称为外部设备(I/O设备)。(1)微型计算机一般结构(2)小型计算机的总线型结构(3)大、中型计算机的通道结构2.现代计算机典型结构微型计算机个人电脑（PC）便携计算机单片计算机台式电脑笔记本电脑掌上电脑小型机小型机比微型机稍大，它可以同时为多个用户执行任务。目前在计算机领域中，小型机的概念逐渐淡化，被分

6、化或融合为不同规模的工作站或服务器。工作站服务器大型机体积大，速度快，并且价格昂贵。一般用在需要对大量的数据进行存储、处理和管理工作的大型企业、大公司或科研院所等机构。大型机大型机巨型机又称超级计算机，是运算速度最快、功能最强、存储容量和体积最大、价格最贵的一类计算机。它主要用于国家级高科技领域和国防尖端技术中的科学计算和科学研究，如天气预报、地震分析以及核武器试验等。巨型机软件系统运算器中央处理器CPU控制器高速缓存catch只读存储器ROM存储器随机读写存储器RAM输入设备（键盘、鼠标、扫描仪等）输出设备（显

7、示器、打印机等）系统软件应用软件硬件系统微机系统应用软件包用户编写的程序2.现代计算机典型结构（1）微型机的一般结构只有一条总线，CPU、主存和外部设备都连接在总线上。属于单总线型体系结构。优点：系统结构灵活，可扩充性强。缺点：计算机运行速度受到单总线速度的限制。指令地指取存址令数数请输输请求入出求信控控信号制制号原始计算计结数据步骤算果控制器运算器输入器输出器存储器微机硬件结构以存储器为中心的双总线结构，重视存储器的效率；以CPU为中心的双总线结构，要求CPU有足够快的速度来满足主存和外部设备的多方面的数据请求

8、。小型计算机的结构一般是双总线结构。（2）小型计算机的总线型结构以存储器为中心的小型机结构以CPU为中心的小型机结构大中型计算机设备采用通道结构，分为主机、通道、I/O控制器和外部设备4个级别。利用通道可以对各种外部设备进行有效的管理和调配。（3）大、中型计算机的通道结构通道是一个具有自己的指令和程序，专门负责数据输入/输出的传输控制处理器。通道指令。一台大型计算机可以配