计算机的组成(计算机组成原理)ppt课件.ppt

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1、§1.2计算机的组成一硬件组成要了解数字计算机的主要组成和工作原理，可以从算盘说起。假设给你一个算盘、一张带有横格的纸和笔要求我们计算y=ax+b-c这样的题目为了和下面讲到的内容作比较，我们不妨按照以下方法把使用算盘进行解题的过程步骤事先用笔详细地记录在带横格的纸上我们计算的方法是完成y=ax+b-c的计算过程中，我们用到了什么东西呢？（1）纸，存储了原始数据和解题步骤（2）算盘，进行计算（3）笔，记录原始数据和解题步骤到纸上、显示结果（4）人，利用人的大脑和手，控制解题步骤的一步步的进行计算机的组成部分：

2、计算机的组成部分：运算器====算盘存储器====纸输入输出设备====笔控制器====人的大脑1．运算器好像一个算盘，主要功能是进行算术和逻辑运算采用二进制精度由位数决定运算器的长度一般有8163264位2．存储器其功能是保存和“记忆”解题的原始数据和解题步骤，存放的数据和步骤，首先要进行信息化编码，即全是二进制编码，一个半导体触发器由于有1，0两种状态，可以记忆一个二进制代码存储单元：在存储器中把保存一个数的16个触发器称为一个存储单元地址：每个存储单元的编号存储容量：存储器所有的存储单元称为存储容

3、量外存储器：如磁盘存储器和光盘存储器内存储器：半导体存储器存储器结构示意图3。控制器控制器是计算机发号施令的部件，他控制计算机的各部件有条不紊的进行工作，具体的讲，控制器的任务是从内存中取出解题步骤加以分析，然后执行某种操作。（1）计算程序运算器只能完成加、减、乘、除等简单的计算，复杂的计算需要化简成一步步的加、减、乘、除简单的操作，每一个基本操作叫指令，解决某一问题的一串指令叫程序。（2）指令形式指令由两部分组成：操作码和操作数的地址（地址码）操作码地址码指令的操作码的定义指令操作码加法001减法010乘法

4、011取数101存数101打印111停机000指令和数据在存储器中用二进制表示一台计算机通常有几十种甚至上百种基本指令，从而构成了这台计算机的指令系统，指令系统不仅是硬件设计的依据，也是软件设计的基础。因此指令系统是衡量计算机性能的一个重要标志（3）控制器的任务他是全机的指挥中心，使计算机的各部件自动协调的工作。控制器工作的实质就是解释程序（指令）他每次从存储器读取一条指令，经过分析译码，产生一串操作指令，发向各个部件，控制各个部件的动作，使整个机器连续、有条不紊的工作，即执行指令。（4）指令流和数据流指令

5、和数据都是以二进制数码存储的，控制器可以区分指令和数据，一般来说，在取指周期从内存中读出的是指令流，执行周期得到的是数据流一般把运算器和控制器和在一起称中央处理器(CPU),而将CPU和存储器合在一起称主机4适配器和输入输出设备输入设备：是变换输入形式的部件，他将人们熟悉的信息形式变换成计算机能接受并是别的信息形式。输入的信息形式有数字、文字、图像、声音等，送入计算机的只有一种形式，就是二进制数。一般的输入设备由键盘、鼠标、语音输入设备等，所有输入设备可以看成数模转换器，他们把模拟量转换成数字量。输出设备：是

6、变换输入形式的部件，将计算机运行的结果转化成人们熟悉的信息形式和其他设备所能接受的形式，常用的数陈设备有显示器、打印机等适配器：计算机的输入/输出设备，中内繁多特性各异，有的速度高，有的速度低，因而他们不能直接同高速的主机相连，而通过适配器相连，适配器相当一个转换装置，它可以保证输入输出设备用计算机特性所要求的形式发送和接收信息。计算机的硬件组成：典型的冯·诺依曼机组成框图：存储器输入设备运算器输出设备控制器结果数据指令以运算器为中心计算步骤和开始数据计算结果以存储器为中心的计算机组成框图：计算结果控制器输入

7、设备存储器输出设备运算器以存储器为中心计算步骤和开始数据数据结果地址指令运算器计算机硬件组成运算器部件是计算机中进行数据加工的部件，其主要功能包括：1、执行数值数据的算术加减乘除等运算，执行逻辑数据的与或非等逻辑运算，核心部分被称为算/逻运算单元ALU。2、暂时存放参加运算的数据和中间结果，由多个通用寄存器来承担。3、支持快速乘除法运算的有移位功能的乘商寄存器运算器通常也是计算机CPU内部数据传输的通路。控制器运算器计算机硬件组成控制器是计算机中控制执行指令的部件：1、正确执行每条指令：取指令→分析指令→执行

8、指令2、保证指令按规定序列自动连续地执行。3、对各种异常情况和请求及时响应和处理。核心部分称为控制单元CU。说到底，控制器要向计算机各功能部件提供每一时刻协同运行所需要的控制信号外存设备主存储器高速缓存控制器运算器计算机硬件组成由高速缓冲存储器Cache，主存储器MM，辅助存储器所组成的多级（层）存储器系统，是计算机中用于存储程序和数据的部件。这三级存储器所用的存储介质的工作原理和特性各不相同。将作