第二節(jié)(計算機系統(tǒng)的組成)

計算機應用基礎第一章計算機基礎知識

計算機基礎計算機系統(tǒng)組成、

實現(xiàn)及工作過程1.2計算機系統(tǒng)組成、實現(xiàn)及工作過程

計算機系統(tǒng)組成計算機系統(tǒng)的實現(xiàn)微機工作過程一個完整的計算機系統(tǒng)是由計算機硬件系統(tǒng)和計算機軟件系統(tǒng)組成的計算機系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)語言處理程序中央處理器內(nèi)存運算器控制器(ALU)輸入設備外存輸出設備系統(tǒng)軟件應用軟件存儲器操作系統(tǒng)服務性軟件2、解釋概念硬件：電子的或機械的部件,即能看的見摸的著的部分。運算器：對數(shù)據(jù)加工處理的部件，主要是算術運算和邏輯運算及其它操作，它是由算術邏輯運算單元和寄存器組兩部分組成的?？刂破鳎喊l(fā)出各種控制信號，指揮計算機各部件協(xié)調工作。存儲器：用來接收、保存、并跟據(jù)命令提供數(shù)據(jù)的裝置。輸入輸出設備：由兩部分組成，及輸入輸出裝置和及相應的接口電路。軟件：對計算機發(fā)出運行、維護、管理指令的程序、數(shù)據(jù)和文檔的集合，看不見摸不著但確實存在的東西。指令：指揮計算機工作的命令。(每條指令有兩個部分：一部分是操作碼，另一部分是操作數(shù)。操作碼是指出這條指令的功能是什么，操作數(shù)則指明了操作碼所需要的數(shù)據(jù)所在。)指令系統(tǒng)（程序）：指令的有序集合。計算機可以處理的信息有：字符、數(shù)字和各種數(shù)學符號、圖形、圖像、音頻、視頻、動畫等。這些可識別的記號或符號稱為數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件：運行、維護和管理計算機的軟件。如操作系統(tǒng)。應用軟件：為了解決各種實際問題而專門設計的計算機程序。1.2.1計算機系統(tǒng)組成特點：1計算機內(nèi)部應采用二進制來表示指令和數(shù)據(jù)

2五大功能部件3提出程序存儲（存儲程序、程序控制）概念馮·諾依曼

輸入設備輸出設備控制器運算器存儲器數(shù)據(jù)流控制流以存儲器為中心的計算機組成結構CPU（CentralProcessingUnit）1.2.1計算機系統(tǒng)組成運算器：進行算術運算和邏輯運算的部件寄存器ALU寄存器ArithmeticandLogicUnit算術運算：+-×÷邏輯運算：AND，OR，NOT1.2.1計算機系統(tǒng)組成：運算器1.2.1計算機系統(tǒng)組成：控制器控制器(Contorller)：指揮中心，指揮各部件協(xié)調的工作?？刂破鞒绦蛴嫈?shù)器PC指令寄存器IR操作控制器指令譯碼器ID存放將要被執(zhí)行的指令地址，有自動加1的功能。存放當前要執(zhí)行的指令代碼。識別和翻譯指令，產(chǎn)生相應的操作控制信號。根據(jù)譯碼器的譯碼結果，產(chǎn)生出實現(xiàn)該指令的全部動作的控制信號。1.2.1計算機系統(tǒng)組成：存儲器存儲器：存儲程序和數(shù)據(jù)10110110存儲內(nèi)容20H存儲地址地址寄存器地址總線數(shù)據(jù)總線地址譯碼器讀寫控制電路讀寫命令內(nèi)存（主存）：存儲正在運行的程序和數(shù)據(jù)以及中間結果、最終結果。外存（輔存）：存儲不經(jīng)常使用的程序和數(shù)據(jù)。1.2.1計算機系統(tǒng)組成：I/O設備輸入設備輸出設備習題1.計算機系統(tǒng)由（）組成。A)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)B)運算器和控制器C)中央處理器和內(nèi)存儲器D)主機部分和外部設備2.在計算機應用中，“計算機輔助制造”的英文縮寫是（）。A)CADB)CAMC)CAED)CAT3．第一臺電子數(shù)字計算機誕生的年代是（）。A、1945B、1946C、1947D、19484．計算機的第四代全面采用A)電子管B)大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路C)中小規(guī)模集成電路D)晶體管5.第二代電子計算機所采用的電子元件是（）。A、繼電器B、晶體管C、電子管D、集成電路6.目前計算機的應用領域可大致分為6個方面，指出下面選項中屬于計算機應用領域的地（）。A、計算機輔助教學、專家系統(tǒng)、人工智能B、工程計算、數(shù)據(jù)結構、文字處理C、實時控制、科學計算、數(shù)據(jù)處理D、信息處理、人工智能、文字處理7.電子計算機的最早應用領域是（）。A、數(shù)據(jù)處理B、數(shù)值計算C、工業(yè)控制D、文字處理8.CAD表示（）。A、計算機輔助設計B、計算機輔助制造C、計算機輔助教學D、計算機輔助模擬9.微型計算機中，控制器的基本功能是（）A、進行算運算和邏輯運算B、存儲各種控制信息C、保持各種控制狀態(tài)D、控制機器各個部件協(xié)調一致地工作10.最能準確反映計算機的主要功能的說法是（）。A、代替人的腦力勞動B、存儲大量信息C、信息處理機D、高速度運算11.用計算機進行情報檢索，屬于計算機應用中的()科學計算B).實時控制C)信息處理D)人工智能12.一般把軟件分為兩大類（）。A、字處理軟件和數(shù)據(jù)庫管理軟件B、系統(tǒng)軟件和應用軟件C、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理軟件D、程序和數(shù)據(jù)13.個人計算機屬于（）A.小巨型機B.小型計算機C.微型計算機D.中型計算機14.計算機存儲器由內(nèi)存儲器和（）組成A、外存儲器B、硬盤C、軟盤D、光盤15.微型計算機系統(tǒng)中的中央處理器（CPU）通常是指_______。A、內(nèi)存儲器和控制器

B、內(nèi)存儲器和運算器C、控制器和運算器

D、內(nèi)存儲器、控制器和運算器1.2.2計算機系統(tǒng)實現(xiàn)：硬件cpu內(nèi)存硬盤光驅、軟驅鍵盤、鼠標顯示器、顯卡主板電源機箱1.2.2硬件：CPUCPU：計算機的“大腦”，最核心部件，負責控制計算機的所有動作。1速度（主頻）:主頻＝外頻×倍頻2字長：cpu每次可處理的二進制數(shù)的位數(shù)。3總線寬度：包括數(shù)據(jù)總線和地址總線，數(shù)據(jù)總線和字長的概念相同；地址總線的寬度決定了cpu的尋址范圍。CPU的制作：沙子變金子晶圓毛坯45nm：2億個晶體管內(nèi)存性能指標：容量，存取速度。內(nèi)存：cpu可直接訪問的存儲器；用來存儲正在運行的程序或數(shù)據(jù)，或存儲計算最終結果或中間結果；采用大規(guī)模集成電路技術制成的半導體存儲器，快、小、輕。1.2.2硬件：內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器隨機存儲器RAM只讀存儲器ROM動態(tài)RAM靜態(tài)RAMRandomAccessMemory1可讀可寫2易失性ReadOnlyMemory1只讀2非易失性1.2.2硬件：硬盤軟盤容量=盤面數(shù)×磁道數(shù)×扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)扇區(qū)磁道硬盤：外存儲器，容量大，成本低；機械轉動讀取，速度慢；磁介質存儲。1.2.2硬件：硬盤性能指標：容量轉速硬盤容量=柱面數(shù)×磁道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)×磁頭數(shù)1.2.2硬件：主板計算機主板液晶電視機主板PCB（PrintedCircuitBoard）1.2.2硬件：軟驅、光驅軟驅光驅1.2.2硬件：I/O設備輸入設備輸出設備1.2.2硬件：組裝1.2.2計算機系統(tǒng)實現(xiàn)：軟件軟件概念及分類軟件相關概念計算機語言1.2.2軟件：概念及分類軟件：程序＋文檔＋數(shù)據(jù)系統(tǒng)軟件：用來管理、維護計算機并協(xié)調計算

機各部件有效工作的軟件。應用軟件：實現(xiàn)具體應用的軟件。軟件操作系統(tǒng)硬件應用軟件例如：8086微處理器指令系統(tǒng)：92條奔3的指令系統(tǒng)：70條1.2.2軟件：相關概念指令系統(tǒng)：計算機能夠識別的所有指令的集合。

※不同類型的計算機所識別的指令和指令系統(tǒng)是不一樣的。面向機器，通用性差。

15→A指令：計算機能夠識別并執(zhí)行的“操作命令”

指令＝操作碼＋操作數(shù)例：1011000000001111程序：為解決某一問題而設計的一系列指令或語句。機器語言：計算機能唯一識別并可直接執(zhí)行的語

言，由二進制數(shù)（0或1）排列組合而成。1.2.2軟件：計算機語言MOVA,15ADDA,10匯編語言：A＝15A＝A＋10高級語言：10110000000011110010110000001010機器語言：執(zhí)行效率高低可讀性，通用性低高計算機語言：高級語言的執(zhí)行匯編語言源程序目標程序.OBJ可執(zhí)行程序.EXE高級語言源程序編譯程序連接程序匯編程序匯編連接編譯1.3.3計算機工作過程內(nèi)存儲器外存儲器輸入設備輸出設備控制器運算器操作系統(tǒng)Word軟件＊計算機的工作過程就是執(zhí)行程序的過程1.3.5指令的執(zhí)行過程開始指令指令指令指令結束指令程序的執(zhí)行指令的執(zhí)行過程取出指令分析指令執(zhí)行指令從內(nèi)存某地址取出要執(zhí)行的指令把取出的指令送指令譯碼器，譯出對應操作向相關部件發(fā)送控制命令，完成操作譯碼器操作控制器地址寄存器AR累加器暫存器通用寄存器程序計數(shù)器PC指令寄存器IR數(shù)據(jù)寄存器DRCPUALU存儲器地址指令或數(shù)據(jù)內(nèi)容20213031CLAADD30000006①③④地址總線數(shù)據(jù)總線②⑤000020000020000021CLACLA000000譯碼器操作控制器地址寄存器AR累加器暫存器通用寄存器程序計數(shù)器PC指令寄存器IR數(shù)據(jù)寄存器DRCPUALU存儲器地址指令或數(shù)據(jù)內(nèi)容20213031CLAADD30000006①③④地址總線數(shù)據(jù)總線②000021000022000021000000ADD30ADD30譯碼器操作控制器地址寄存器AR累加器暫存器通用寄存器程序計數(shù)器PC指令寄存器IR數(shù)據(jù)寄存器DRCPUALU存儲器地址指令或數(shù)據(jù)內(nèi)容20213031CLAADD30000006地址總線數(shù)據(jù)總線000021000022ADD30ADD30000000①③④②000030000006000006＋000006000006計算機的發(fā)展電子管晶體管集成電路大規(guī)模集成電路馮·諾依曼系統(tǒng)結構輸入設備輸出設備控制器運算器存儲器數(shù)據(jù)流控制流

特點：

1使用二進制25大功能部件3提出程序存儲概念控制器指揮中心，指揮各部件協(xié)調的工作?？刂破鞒绦蛴嫈?shù)器PC指令寄存器IR操作控制器指令譯碼器ID運算器負責運算，算術運算和邏輯運算。存儲器10110110存儲內(nèi)容20H存儲地址地址總線數(shù)據(jù)總線讀寫控制電路讀寫命令硬件cpu內(nèi)存硬盤光驅、軟驅鍵盤、鼠標顯示器、顯卡主板電源機箱主頻，字長，總線寬度cpu可直接訪問的存儲器，存儲正在運行的程序和數(shù)據(jù)，中間結果、結果；存儲介質為半導體，快，小，輕；RAM，ROM，靜態(tài)RAM，動態(tài)RAM外部存儲器，磁介質存儲，機械轉動讀寫數(shù)據(jù)，容量大價格低硬盤容量=柱面數(shù)×磁道扇區(qū)數(shù)×