計算機硬件基礎0課件

計算機硬件技術基礎學習方法《計算機文化基礎》、《電子技術》等課程的學生。學時：48學時（講課28學時，實驗20學時）計算機硬件技術基礎學習方法課程內容：計算機的發(fā)展簡介。計算機硬件技術基礎知識。CPU的結構與工作原理。指令系統(tǒng)與匯編語言?？偩€技術。

存儲器。輸入/輸出系統(tǒng)和中斷系統(tǒng)。接口電路（包含定時/計數(shù)器、A/D和D/A轉換器）。外部設備。計算機硬件技術基礎學習方法學習難點：1.許多硬件知識沒有實物對應，比較抽象，邏輯性強。2.一種新的思維模式。3.硬件技術更新快，感覺所學的硬件知識技術陳舊，無興趣。

計算機基本原理課程計劃計算機簡單發(fā)展歷程存儲程序計算機原理計算機簡單發(fā)展歷程?幾種電子元件比較—電子管幾種電子元件比較—晶體管幾種電子元件比較—集成電路今天的計算機2003年：90納米2007年：65納米2008年：45納米2010年：32納米1986年：1200納米小巧且便宜納米=10-9米CPU工藝今天的計算機功耗低150KW幾十W運算速度快

每秒進行1012次馮-諾依曼計算機采用二進制表示數(shù)據與指令將程序實現(xiàn)存儲到主存儲器中，使計算機在工作時自動的從存儲器中讀取指令和數(shù)據由于運算器存儲器控制器輸入設備和輸出設備五大基本部件組成計算機系統(tǒng)焦點人物1946年6月美籍匈牙利人馮.諾依曼博士(Dr.HohnvonNeumann)論文: 《計算機裝置邏輯結構初探》產品： “存儲程序式“計算機，電子離散變量計算機（TheElectronicDiscreteVariableComputer）——EDVAC輸入設備存儲器輸出設備運算器控制器控制信號反饋信號操作指令地址指令馮-諾依曼計算機微型計算機系統(tǒng)的組成基本術語微型計算機----簡稱uC或MC（MicroComputer），是指以微處理器為核心，配上存儲器、輸入輸出接口電路及系統(tǒng)總線所組成的計算機，又稱主機或微電腦。單板微型計算機微型計算機系統(tǒng)的組成微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)的關系微型計算機系統(tǒng)的組成微型計算機系統(tǒng)的基本組成微型計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)的組成硬件系統(tǒng)

輸入設備

輔助存儲設備

輸出設備

運算器

主存儲器

控制器

存儲器

CPU

數(shù)據流

控制流

指令流

主機外設微型計算機系統(tǒng)的組成軟件系統(tǒng)完整的計算機系統(tǒng)除了硬件系統(tǒng)外，還必須配置有軟件系統(tǒng)。計算機軟件通常分為兩類：系統(tǒng)軟件和用戶軟件。

主機

外設

中央處理器（CPU）

內存

運算器

控制器

隨機存儲器（RAM）

只讀存儲器（ROM）

高速緩沖存儲器（Cache）

輸出設備：顯示器、打印機、繪圖儀、音響等

輸入設備：鍵盤、鼠標、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀、麥克風等

外存：軟盤、硬盤、光盤、閃存（優(yōu)盤）等

系統(tǒng)軟件

應用軟件

語言處理程序：C、Pascal、FORTRAN、VisualBASIC等

操作系統(tǒng)：Dos、Windows、UNIX、Linux、MACOSX

實用程序：診斷程序、排錯程序等

專用應用軟件：如各企業(yè)的管理信息系統(tǒng)等

通用應用軟件：辦公軟件、數(shù)據庫管理系統(tǒng)、計算機輔助設計等硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)的組成微型計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)的層次構成用戶系統(tǒng)應用程序操作系統(tǒng)機器語言硬件系統(tǒng)微機硬件系統(tǒng)結構基礎根據所傳送信息的內容和作用不同，系統(tǒng)總線分為3種：數(shù)據總線（DataBus，DB）地址總線（AddressBus，AB）控制總線（ControlBus，CB）采用總線結構時，系統(tǒng)中各部件均掛在總線上，可以使微機系統(tǒng)的結構比較簡單，易于維護，并具有更大的靈活性和更好的可擴展性。一個簡單的微處理器主要由運算器、控制器和內部寄存器陣列3個基本部分組成。運算器用來進行算術或邏輯運算以及移位循環(huán)等操作控制器將指令功能轉化為控制信號內部寄存器組用來保存控制或運算的數(shù)據及結果等累加器數(shù)據寄存器程序計數(shù)器地址寄存器標志寄存器微機硬件系統(tǒng)結構基礎微機系統(tǒng)的主要性能指標字長字長指CPU進行運算和數(shù)據處理的最基本的信息位長度，也就是一次可以處理的二進制數(shù)碼的位數(shù)。計算機的字長已經由8位、16位發(fā)展到現(xiàn)在的32位、64位。運算速度運算速度是指計算機每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，單位為每秒百萬條指令主存容量主存容量是指主存儲器所能存儲二進制信息的總量。內存容量越大。微型計算機的存儲單元數(shù)越多,其“記憶”的功能越強。外圍設備的配置外部設備的配置及擴展能力主要指計算機系統(tǒng)連接各種外部設備的可能性、靈活性和適應性。系統(tǒng)軟件配置軟件配置也是衡量微機性能的主要指標，主要考察其操作系統(tǒng)是否操作簡單，功能強大而且能夠滿足用戶要求CPU的主要參數(shù)主頻CPU的工作頻率，如平時說P41.8G即主頻為1.8GHz外頻CPU的外部時鐘頻率，一般為66MHz、100MHz、133MHz等，現(xiàn)在可以達到333MHz或者更高。倍頻CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。主頻=外頻×倍頻微機系統(tǒng)的主要性能指標CPU的主要參數(shù)接口指CPU和主板連接的接口，接口方式有引腳式、卡式、觸點式、針腳式。目前主流針腳式。根據針腳數(shù)不同，常見Socket370、Socket423、Socket478、Socket775緩存一種可以提升CPU存取數(shù)據效率的存儲器。有L1或L2甚至L3緩存。L1緩存單位一般為KB。多媒體指令集專門為提高計算機在多媒體、三維圖形方面的應用能力而增加的指令。主要有Intel的MMX、SSE/SSE2和AMD的3DNow指令集。微機系統(tǒng)的主要性能指標CPU的主要參數(shù)制造工藝決定集成度。早期有0.5um，現(xiàn)主要0.18u