体系结构和数据表达.ppt

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1、计算机系统的基本组成和基本工作原理主要内容计算机的基本组成计算机系统的组成硬件系统软件系统计算机中的信息表达计算机系统的基本组成和基本工作原理一计算机的基本组成依冯·诺依曼原理计算机由运算器控制器存储器输入设备输出设备五部分组成控制器：是计算机的中枢神经系统，指挥各部件协同工作能识别指令，分析指令。由程序计数器、指令寄存器、操作码译码器、控制电路、时序电路等组成。运算器：是计算机的核心部件，完成对信息的加工和处理。由算术逻辑运算部件、寄存器、数据总线等组成。存储器：存储程序和数据（也可统称为数据）。计算机系统的基本组成和基本工作原理一计算机的基

2、本组成存储器：存储程序和数据（也可统称为数据）。按读写方式分为：读写存储器RWS只读存储器ROM固定只读ROM可遍程的只读PROM可擦写可编程EPROM电可擦写可编程EEPROM按寻址方式分为：随机存储器RAM如内存（RandomAccessMemory)顺序存储器SAM如磁带(Sequenially)直接存储器DMA如硬盘(Direct)输入装置：将外部数据转换为内部信息形式如键盘、鼠标。输出装置：将计算机内部信息传递出来如显示器、打印机等。计算机系统的基本组成和基本工作原理一计算机的基本组成存储器：存储程序和数据（也可统称为数据）。按读写方

3、式分为：RWS(Read/WriteStorage)ROM(ReadOnlyMemory)固定只读ROMPROM(ProgrammableROM)EPROM(ErasablePROM)EEPROM(Electrically)按寻址方式分为：随机存储器RAM如内存（RandomAccessMemory)顺序存储器SAM如磁带(Sequenially)直接存储器DMA如硬盘(Direct)输入装置：将外部数据转换为内部信息形式如键盘、鼠标。输出装置：将计算机内部信息传递出来如显示器、打印机等。计算机系统的基本组成和基本工作原理输入设备中央处理部件输

4、出设备键盘InputCPUOutput显示器鼠标器打印机……主存储器……I/O外部存储设备磁盘、磁带网络接口……现代计算机硬件系统基本结构图一计算机的基本组成计算机信息处理流程图二计算机系统的组成1、计算机系统的构成2、计算机系统的硬件3、计算机系统的软件计算机系统计算机硬件计算机软件主机外设系统软件应用软件CPU运算器寄存器控制器主存储器只读存储器随机存储器高速缓冲存储器输入设备输出设备外存操作系统编译、解释系统数据库管理系统系统服务程序字处理软件等用户开发的软件系统由硬件系统和软件系统组成。前者是各种实实在在的装置，是计算机系统的物质基础。

5、后者发挥计算机功能的程序和数据。1、计算机系统的构成2、计算机系统的硬件1）中央处理器CPUCPU的功能：执行指令，完成运算和控制功能。一种CPU能完成的基本动作有几十到几百种，每一种动作对应一条指令，指令的全部构成CPU的指令集合。如：=-*/，><=≠movCPU性能三要素：速度：每秒可执行的指令数。早期几万条，目前几亿更高。精度：字长或数据宽度（一次处理数据的二进制位数）指令系统本身的处理能力。RISC（ReducedInstructionSetComputers)如Power-PC,Alpha芯片CPU的结构ALU寄存器组CPU内部总线

6、程序控制单元地址数据控制信息信息信息ArithmeticLogicUnitCPU的核心分析指令的内容，确定参数指令寄存器数据寄存器（字长）控制寄存器十几到几十个计算机系统的硬件2)内存储器：用来存放程序和数据。对内存的访问有：读出、写入由于CPU与内存频繁交换数据，内存的速度成了提高计算机速度的瓶颈。只读存储器：ROM—Readonlymemory其内容由芯片厂家写入。用于存放重要固定的数据如：操作系统最基本的服务—开机加电自检程序、引导程序。关机后内容不消失。也有PROM—ProgrammableROM空白用户可一次性写入。EPROM–Era

7、sableProgrammableROME可多次紫外线擦除EEPROM—ElectricallyEPROM闪存FlashMEM,目前用于BIOS，通过调节主板电压，升级操作随机存储器：RAM—RandomAccessMEM一般采用动态金属氧化物（动态MOS）半导体技术制造。工艺简单、成本低数据“易失性”内存二要素：容量、访问速度。50ns是CPU速度的1/10。高速缓冲存储器：Cache逻辑上位于CPU与主存之间。容量小，速度快，主要目的是用于提高访问速度。计算机系统的硬件CPU高速缓存主存储器内存编址、总线与数据传输数已百万计的存储单元以顺序

8、的线形方式组织。CPU与内存之间通过数据总线和地址总线进行。CPU需要信息将内存起始地址送入地址总线通过控制总线发“读”信号从数据总线得到数据。