第2章计算机基础知识(计算机组成原理)ppt课件.ppt

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1、第二章计算机基础知识2.1计算机系统组成及工作原理2.2计算机硬件基本组成2.3计算机软件组成2.4计算机运算及编码基础2.1计算机系统组成及工作原理2.1.1计算机系统组成2.1.2计算机工作过程2.1.3微型计算机主要性能指标2.1.1计算机系统组成一个完整的计算机系统,包括两大部分,即硬件系统和软件系统。硬件系统是指构成计算机的物理设备,即由机械、光、电、磁等器件构成的具有计算、控制、存储、输入和输出功能的实体部件。如CPU、存储器、软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、主机板、各种卡及整机中的主机、显示器、打印机、绘图仪、调制解调器等等,整机硬件也称“硬设备”。软件系统则是指管理计算

2、机软件和硬件资源、控制计算机运行的程序、命令、指令、数据等,软件系统就是程序系统,也称为“软设备”。2.1.1计算机系统组成计算机是依靠硬件和软件的协同工作来执行一个具体任务。硬件是计算机系统的物质基础,而软件又是硬件功能的扩充和完善。任何软件都是建立在硬件基础上的,任何软件也离不开硬件的支持。如果没有软件的支持,硬件的功能就不能得到充分的发挥。2.1.1计算机系统组成冯·诺依曼(VonNeumann)体系结构1946年由美籍匈牙利数学家冯·诺伊曼提出计算机的体系结构发生了许多变化,但VonNeumann提出的二进制、程序存储和程序控制,依然是普遍遵循的原则。2.1.1计算机系统组成1.采

3、用二进制表示数据和指令;2.采用存储程序即把程序和原始数据预先存入计算机主存中,使计算机工作时能连续、自动、高速地从存储器中取出一条条指令并执行,从而自动完成预定的任务;3.计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。2.1.1计算机系统组成冯.诺依曼计算机结构框图(以运算器为中心)输入设备输出设备存储器控制器运算器程序数据结果数据结果地址指令控制信号数据线地址线控制线2.1.1计算机系统组成1.运算器功能:在控制器控制下,进行算术运算和逻辑运算。运算器的技术性能高低直接影响着计算机的运算速度和整机性能。2.控制器功能:对当前指令进行译码分析其所需要完成的操作,

4、产生并发送各部件所需要的控制信号,从而使整个计算机自动、协调地工作。控制器产生控制信号都是基于程序指令的。控制器是计算机的控制指挥部件,也是整个计算机的控制中心。2.1.1计算机系统组成3.存储器功能:存放指令和数据。分为主存储器(主存)和辅助存储器(外存)主存:采用半导体集成电路制成,可分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)外存:大多采用磁性和光学材料制成,如磁盘、光盘、U盘等。2.1.1计算机系统组成4.输入设备输入设备是给计算机输入信息的设备。如键盘、鼠标、摄像头等。功能:将外界的信息转换为计算机能识别的二进制代码。5.输出设备功能:将计算机处理结果转换成人们或其他设备所能接

5、收的形式(文字、图片、声音等)。常用输出设备包括显示器、打印机、音响设备等。2.1.2计算机工作原理现代计算机均遵照冯·诺依曼体系结构,计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备以及将它们连结为有机整体的总线构成2.1.2计算机工作原理运算器控制器存储器输入设备输出设备CPU控制指令控制指令取数据存数据现代计算机结构框图(以存储器为中心)2.1.2计算机工作原理实质:执行程序过程.执行程序的过程:逐条执行指令的过程.指令执行过程取指令:CPU从存储器某个地址取出要执行的指令。译码:对取出的指令代码进行译码分析,确定什么类形指令。执行指令:根据译码结果,控制单元向各个部件发送

6、为执行该指令所需要的一切控制信号,以正确执行该指令。2.1.1计算机系统组成计算机在执行程序过程中,有2种信息在流动。一种是计算机指令,它从存储器流入控制器,并变成整个计算机系统的控制信号。另一种是数据,从输入设备流入存储器,再流入执行部件如运算器,运算结果流入存储器或输出设备。前一种信息为“指令流”,后一种信息为“数据流”2.1.2计算机工作原理指令名称记忆符OP第一地址第二地址功能说明取数LDR01R1D2R1←M(D2)存数STR02R1D2M(D2)←R1加法ADD03R1D2R1←(R1)+M(D2)乘法MUL04R1D2R1←(R1)×M(D2)停机HLTFF//机器停止运行例

7、:设有一台计算机,其字长为32位,通用寄存器有16个(需要4位二进制寻址),指令操作码为8位,存储单元地址为20位,其部分指令如下表。2.1.2计算机工作原理(1)程序流程图y=ax2+bx+c=(a×x+b)×x+c根据变换后的算法,用方框图描绘出计算的步骤:(2)存储单元分配原始数据(a,b,c,x):主存地址:00407H~0040AH计算结果:保存在0040BH单元。(3)编制程序设程序的首地址:00400H单元

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