第三章计算机硬件工作原理3

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计算机的原理

计算机的原理计算机是一种能够进行数据处理和运算的电子设备，它的原理主要包括硬件和软件两个方面。

硬件是指计算机的物理部分，包括中央处理器、内存、存储设备、输入设备和输出设备等；而软件则是指控制硬件工作的程序和数据。

计算机的原理涉及到计算机科学、电子工程、数学等多个学科领域，是现代科技发展的重要基础之一。

首先，我们来看看计算机的硬件原理。

中央处理器（CPU）是计算机的大脑，它负责执行各种指令和进行数据处理。

CPU由控制单元、算术逻辑单元和寄存器组成，控制单元负责控制整个计算机系统的运行，算术逻辑单元负责进行算术运算和逻辑运算，寄存器用于暂时存储数据和指令。

内存是计算机用来存储数据和程序的地方，它分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM），其中RAM用于临时存储数据和程序，而ROM用于存储系统启动程序和固化数据。

存储设备包括硬盘、固态硬盘、光盘等，用于长期存储数据和程序。

输入设备包括键盘、鼠标、摄像头等，用于向计算机输入数据和指令；输出设备包括显示器、打印机、音箱等，用于从计算机输出数据和结果。

其次，我们来看看计算机的软件原理。

计算机软件主要分为系统软件和应用软件两大类。

系统软件是控制计算机硬件和管理计算机资源的程序，包括操作系统、驱动程序等；而应用软件则是为用户提供各种功能和服务的程序，包括办公软件、图形图像处理软件、编程开发工具等。

计算机的软件原理涉及到计算机程序设计、编程语言、数据结构等多个方面，是实现计算机功能和服务的关键。

总的来说，计算机的原理是一个非常复杂的系统工程，它涉及到多个学科领域的知识和技术，需要多方面的专业知识和技能。

计算机的原理不仅是计算机科学和技术领域的基础，也是现代科技发展的重要支撑。

随着科技的不断进步和发展，计算机的原理也在不断演进和完善，为人类社会的发展和进步提供了强大的支持和动力。

希望通过对计算机的原理的学习和研究，可以更好地理解和掌握计算机技术，为推动科技发展和社会进步做出更大的贡献。

第3章计算机硬件系统习题与答案

第三章习题（P90-92）一、复习题1．计算机由哪几部分组成，其中哪些部分组成了中央处理器？答：计算机硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等五部分组成其中，运算器和控制器组成中央处理器（CPU）。

（P72）2．试简述计算机多级存储系统的组成及其优点。

答：多级存储系统主要包括：高速缓存、主存储器和辅助存储器。

把存储器分为几个层次主要基于下述原因：（1）合理解决速度与成本的矛盾，以得到较高的性能价格比。

（2）使用磁盘、磁带等作为外存，不仅价格便宜，可以把存储容量做得很大，而且在断电时它所存放的信息也不丢失，可以长久保存，且复制、携带都很方便。

(P76-P77)3．简述Cache的工作原理，说明其作用。

答：Cache的工作原理是基于程序访问的局部性的。

即主存中存储的程序和数据并不是CPU每时每刻都在访问的，在一段时间内，CPU只访问其一个局部。

这样只要CPU当前访问部分的速度能够与CPU匹配即可，并不需要整个主存的速度都很高。

Cache与虚拟存储器的基本原理相同，都是把信息分成基本的块并通过一定的替换策略，以块为单位，由低一级存储器调入高一级存储器，供CPU使用。

但是，虚拟存储器的替换策略主要由软件实现，而Cache的控制与管理全部由硬件实现。

因此Cache效率高并且其存在和操作对程序员和系统程序员透明，而虚拟存储器中，页面管理虽然对用户透明，但对程序员不透明；段管理对用户可透明也可不透明。

Cache的主要作用是解决了存储器速度与CPU速度不匹配的问题，提高了整个计算机系统的性能。

(P79)4．描述摩尔定律的内容，并说明其对于计算机的发展具有怎样的指导意义。

答：摩尔定律（Moore law）源于1965年戈登·摩尔（Gordon Moore，时任英特尔(Intel)公司名誉董事长）的一份关于计算机存储器发展趋势的报告。

根据他对当时掌握的数据资料的整理和分析研究，发现了一个重要的趋势：每一代新芯片大体上包含其前一代产品两倍的容量，新一代芯片的产生是在前一代产生后的18-24个月内。

第三部分-计算机文化基础

第三章：计算机文化基础3.1、计算机系统的组成（硬件和软件）3.2、计算机的基本工作原理3.3、计算机中数据表示与信息编码（数制）3.4、信息安全与保护3.5、微机操作入门（键盘操作与数据录入）3.6、汉字输入法（五笔字型）■电脑：是微型计算机或个人计算机PC（Personal Computer）的俗称。

■计算机系统由硬件（hardware）系统和软件(software)系统两大部分组成。

如果把计算机硬件比拟成人的身体，那么软件就相当于这个人的灵魂（思维）。

■裸机：指没有安装任何软件的计算机。

一、计算机系统的组成1、计算机系统的组成。

2、美籍匈牙利数学家冯·诺依曼预言了计算机硬件系统由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成。

3、冯·诺依曼思想（对计算机做出的贡献）：①数据运算与存储以二进制数为基础。

②计算机应采用“存储程序”和“程序控制”的方式工作；③并进一步明确指出计算机硬件系统由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成。

二、计算机的发展阶段、特点、分类及应用领域▲1946年，在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台电子计算机“ENIAC”（埃尼阿克）。

运算速度5000次/秒。

1、计算机的发展阶段按计算机使用的逻辑电子元器件划分，计算机经历了四（五）个发展阶段：2、计算机的特点计算机是一种能对各种信息进行存储和快速处理，无需人工干预的现代化电子设备。

①运算速度快②计算精度高③具有记忆和逻辑判断能力④具有自动执行程序的能力⑤可存储和处理各种数据与信息3、计算机的分类（性能、运算速度与处理能力）①巨型机（超级计算机）：银河系列（银河I 、银河II 、银河III 等），NEC 的“地球模拟器”等。

主要用于国家高科技和国防尖端科学研究领域。

②大型机： ③中型机： ④小型机： ⑤微型机： ⑥工作站：4、计算机的应用领域①数值计算：（科学、工程计算等）。

②信息处理：是指计算机对外部设备送来的数据进行收集、整理、存储、分类、统计、加工、传递、检索等综合分析工作。

计算机组成原理第三章

• 通信总线
–是指计算机系统之间或计算机系统与其他系统（如控制仪表等）之间的通信传输线。 –IDE、SCSI、USB、RS－232
通信总线
系统总线按传输信息不同分类
据总线是双向的
3.2
• 数据总线（ DB ）：用来传输各功能部件之间的数据，数
数据总线的条数称为数据总线宽度。比如，16位总线，指其数据总线为16根。
数据传输率 (总线带宽)：即单位时间内总线上传输数据的位数，用MB/s（每秒多少兆字节）表示。例：总线工作频率33MHz，总线宽度32位，则标准传输率＝ 33×32/8＝132MB/s。总线复用：通常地址总线与数据总线在物理上是分开的两种总线。为提高总线的利用率，将地址总线和数据总线共用一组物理线，在某一时刻该总线传输地址信号，另一时刻传输数据信号或命令信号。
3. 总线通信的四种方式
（1）同步通信
3.5
通信双方由统一时标控制数据传送称为同
步通信。
时标通常由CPU的总线控制部件发出，送
到总线上的所有部件；也可以由每个部件各自
的时序发生器发出，但是必须有总线控制部件
发出的时钟信号对它们进行同步。
同步式数据输入传输
T2时刻发出读命令；从总线上两个部件完模块按照所指定的地址 T4 时刻开始输入设备不再 CPU 在 T3 时刻开始，成一次完整而可靠和命令进行一系列内部一直维持到向数据总线上传送数据，的传输时间主模块在 T1时刻动作，必须在 T3时刻前 T4时刻，撤消它对数据总线的驱动，可以从数据线上获取发出地址信息找到CPU所需的数据，从 T4 起，数据总线呈浮空信息并送到其内部寄并送到数据总线上状态存器中

解读计算机硬件架构与工作原理

解读计算机硬件架构与工作原理计算机硬件是支撑计算机系统运行的重要组成部分，它包括了中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显卡等各种设备。

这些硬件组件相互协作，完成计算、存储、显示等任务。

本文将从计算机硬件架构和工作原理两个方面进行解读。

一、计算机硬件架构计算机硬件的架构可以分为五个部分：中央处理器（CPU）、内存、硬盘、输入设备和输出设备。

1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的“大脑”，负责执行计算机指令和控制计算机的各项操作。

它由控制单元、算术逻辑单元和寄存器组成。

控制单元负责指令译码和控制信号发送，算术逻辑单元负责进行各种算术和逻辑运算，寄存器用于存储数据和指令。

2. 内存内存是计算机的临时数据存储器，用于存放正在运行的程序和数据。

它分为主存和缓存，主存是CPU可以直接访问的存储器，而缓存则是位于CPU内部的高速存储器，用于暂时存放频繁使用的数据和指令，以提高数据访问速度。

3. 硬盘硬盘是计算机的永久数据存储器，用于存储操作系统、应用程序、文件和数据等。

它具有较大的存储容量，但相对于内存来说访问速度较慢。

硬盘通过磁头读写数据，并将数据存储在盘片上的磁道和扇区中。

4. 输入设备输入设备用于向计算机输入数据和指令，常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪和摄像头等。

键盘和鼠标是最常用的输入设备，用于文字输入和操作控制。

5. 输出设备输出设备用于将计算机处理后的数据和结果进行显示和输出，常见的输出设备包括显示器、打印机、音响和投影仪等。

显示器是最常见的输出设备，用于将图像和文字显示给用户。

二、计算机硬件工作原理1. 数据传输计算机硬件中的数据传输是通过总线进行的。

总线是连接计算机各个硬件组件的通信线路，主要包括地址总线、数据总线和控制总线。

地址总线用于指示数据的存放位置，数据总线用于传输数据，控制总线用于控制数据传输的操作。

2. 指令执行计算机的指令执行分为取指令、译码、执行和写回四个阶段。

取指令阶段是从内存中读取指令，存放到指令寄存器中；译码阶段是解释指令的含义，并生成相应的控制信号；执行阶段是执行具体的运算和操作；写回阶段是将运算结果写回到对应的寄存器或内存地址中。

计算机科学概论(第3版)聂永萍课件第3章计算机系统组成

类型 ATX、Micro ATX
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性耗比为主的CPU改变了主板架构
北桥芯片主要功能，如内存控制器、图形处理器、 PCI-E控制器等，被整合到CPU内部，而北桥芯片其他功能和南桥芯片一起，被整合为平台控制器（PCH芯片）。
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接口
CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要概念通过接口设备来实现，前者被称为Input/Output接
DVI-D DVI-I
音频输出接口
说明
模拟音频输出接口分为蓝、绿、粉、橙、黑、灰共6色接口
颜色 2声道
4声道
6声道
8声道
蓝色声道输入声道输入
声道输入
声道输入
绿色声道输出前置扬声器输出前置扬声器输出前置扬声器输出
粉色麦克风输入麦克风输入
麦克风输入
麦克风输入
橙色
中置和重低音中置和重低音
负责处理低速信号，通常处理与I/O总线的通信。南桥在主板上的位置通常距离CPU插槽较远，位于外部芯片设备接口比较集中的位置
主板构成示意
CPU是大脑芯片组是心脏，由南桥、北桥构成
主板架构
概念
对主板的尺寸大小、形状、各元器件的布局、排列方式等制定出标准，所有主板厂商都必须遵循。
作用解决散热、噪声问题
微型计算机将运算器和控制器合起来称为中央处理单元(CPU)。
运算器
执行算术运算和逻辑运算
CPU
控制器
控制计算机所有部件的工作
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存储器
作用:
存储器是存放数据和程序的记忆装置。每个记忆单元由8位二进制位组成，可读写其中的数据

简述计算机的工作原理

简述计算机的工作原理计算机的工作原理。

计算机是一种能够进行数据处理和存储的智能设备，它的工作原理是基于一系列的硬件和软件组件相互协作完成的。

在我们日常生活中，计算机无处不在，它们的运行原理对我们的生活和工作有着重要的影响。

接下来，我将简要介绍计算机的工作原理。

首先，我们来看一下计算机的硬件组成。

计算机的硬件主要包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、输入设备和输出设备等。

中央处理器是计算机的大脑，它负责执行各种指令和处理数据；内存用于临时存储数据和程序；硬盘则是用来永久存储数据和程序；输入设备包括键盘、鼠标等，用于向计算机输入数据；输出设备则包括显示器、打印机等，用于从计算机输出数据。

其次，我们来了解一下计算机的工作原理。

当我们输入指令或数据时，这些信息会通过输入设备传输到计算机的内存中。

然后，中央处理器会根据程序的要求对这些数据进行处理，最终将结果输出到输出设备上。

在这个过程中，中央处理器会不断地读取和执行存储在内存中的指令，从而完成各种计算和操作。

另外，计算机的工作原理还涉及到软件的运行。

软件是一系列指令和数据的集合，它们可以被计算机执行以完成特定的任务。

在计算机的工作过程中，软件会被加载到内存中，并由中央处理器执行。

不同的软件可以实现不同的功能，比如操作系统可以管理计算机的硬件资源，应用程序可以实现各种具体的任务。

最后，我们来谈一下计算机的工作原理对我们的生活和工作的影响。

随着计算机技术的不断发展，计算机已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。

它们可以帮助我们完成各种复杂的计算和数据处理，提高工作效率；同时，它们也为我们提供了丰富的娱乐和学习资源，极大地丰富了我们的生活。

总之，计算机的工作原理是基于硬件和软件相互协作完成的。

它们通过不断地执行指令和处理数据，完成各种计算和操作。

计算机的工作原理对我们的生活和工作有着重要的影响，它们已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。

希望通过本文的介绍，您能对计算机的工作原理有一个更深入的了解。

计算机硬件工作原理

计算机硬件工作原理1.概念：1)计算机：俗称电脑(Computer),是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备/工具。

2)硬件：(1)外观：由主机、显示器、键盘、鼠标、音箱等组成。

(2)理论：运算器、控件器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。

3)工作：就是干活，操作，执行指令程序。

4)原理：原始理论==基本规律==道理。

2.概览：中央处理器(组成、功能、指令系统等)、存储器(分类、功能、虚拟存储器、高速缓冲存储器等)、总线。

3.意义：对硬件主要部件CPU、存储器、总线等的使用、设计、维护以及软件的使用、维护、开发软件等有作用。

4.导入：提问五大部分组成(刚才已提到)、是谁提出来的。

在五大部件中谁是最主要的。

1945.6冯.诺依曼、戈德斯坦、勃克斯等三人提出的，本文件有101页，史称101页报告。

同时还提出：程序存储、程序控制。

1946.2.14在美国斯夕法尼亚大学诞生的世界是第一台计算机ENICA(爱尼阿克)就已这个理论基础设计的。

第一台计算机的主要信息：时间：1946.2.14 地点：美国斯夕法尼亚大学名称：ENICA(爱尼阿克) 真空管：18800 长度：50英尺宽度：30英尺占地：1500英尺(一间半教室)特点：吃电，每开一次机整个费城西区的电灯为之黯然失色。

5.内容：1)CPU的概念：CPU-Central Processing Unit 中央处理单元/器，是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。

CPU原材料其实是沙子，然后通过各种技术加工为成品CPU。

2)组成:基本：运算器、控制器。

扩展：运算器、控制器、高速缓冲存储器/寄存器组等。

CPU的简单模型体系：教材P49 2015真题ALU算术逻辑运算单元 CU控制单元 IR指令寄存器 ID身份号码MDR存储器数据寄存器 MAR存储器地址寄存器 ACC累加寄存器PSWR程序状态字寄存器 PC程序计数器3) 功能：大概功能--它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

大学计算机基础第三章-微型计算机硬件组成

外部设备
大学计算机基础
大学计算机基础
3.2 微型计算机硬件系统
3.2.1 CPU 3.2.2 主板 3.2.3 存储器 3.2.4 总线与接口 3.2.5 输入/输出设备
大学计算机基础
3.2.1 CPU
1. CPU分类 CPU组成：运算器、控制器和寄存器组，通过内部数据总线传送信息。 CPU有通用CPU和嵌入式CPU。其区别主要在于应用模式的不同。
- ④ 外存储器容量指硬盘容量
- ⑤ 配置的外部设备
大学计算机基础
3. 微型计算机的发展方向
–① 高速化处理器主频 –② 超小型化典型的标志是笔记本电脑和PDA
的流行。 –③ 多媒体化全新的多、虚拟现实技术和发展多媒体通信等。 –④ 网络化网络计算机、具有联网功能的 PDA以及各种类型的个人计算机等正在飞速发展。 –⑤ 隐形化今后将摆脱显示屏、键盘加主机的传统形象，电视计算机、影音计算机等将大量出现。
• 通用CPU追求高性能，功能比较强，能运行复杂的操作系统和大型应用软件；
• 嵌入式CPU则强调处理特定应用问题的高性能，主要用于运行面向特定领域的专用程序，配备轻量级操作系统，在功能和性能上有很大的变化范围。
大学计算机基础
2.衡量CPU性能的主要技术指标
1. CPU字长 CPU内部各寄存器之间一次能够传送的数据位。即同一时间能一次处理的二进制数的位数。下一步的主流CPU是64位。
大学计算机基础
微机主板结构图 CPU插槽
内存插槽
芯片组电池总线插槽
鼠标插口键盘插口
大学计算机基础
图3-2.2 微机主板图
并行接口
USB接口
串行接口
1. CPU插槽

计算机导论(第2版)课后习题答案

计算机导论(第2版)【清华大学出版社】课后习题答案第一章绪论一、简答题1．什么是计算机？（P1）计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速的对数据进行输入、处理、输出和存储的系统。

一个计算机系统包括硬件和软件两大部分。

2．解释冯•诺依曼所提出的“存储程序”概念。

（P6）把计算机程序与数据都以二进制的形式统一存放在存储器中，由机器自动执行。

不同的程序解决不同的问题，实现了计算机通用计算的功能。

3．计算机有哪些主要的特点？（P3-P4）○1运算速度快○2运算精度高○3具有记忆能力○4具有逻辑判断能力○5存储程序4．计算机有哪些主要的用途？（P4-P5）○1科学计算○2数据处理○3实时控制○5人工智能○5计算机辅助工程和辅助教育○6娱乐与游戏5．计算机发展中各个阶段的主要特点是什么？（P6-P8）第一代计算机（1946年—1957年）○1逻辑器件使用电子管○2用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备○3用磁鼓或磁带作为外存储器○4使用机器语言编译第二代计算机（1958年—1964年）○1用晶体管代替了电子管○2内存储器采用了磁心体○3引入了寄存器和浮点运算硬件○4利用I/O处理机提高了输入输出能力○5在软件方面配置了子程序库和批处理管理程序，并且推出了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级程序设计语言及相应的编译程序第三代计算机（1965年—1971年）○1用小规模或中小规模的集成电路来代替晶体管等分立元件○2用半导体存储器代替磁心存储器○3使用微程序设计技术简化处理机的结构○4在软件方面则广泛引入多道程序、并行处理、虚拟存储系统以及功能完备的操作系统，同时还提供了大量的面向用户的应用程序第四代计算机（1972年至今）○1使用了大规模和超大规模集成电路○2使用了大容量的半导体存储器作为内存储器○3在体系结构方面进一步发展了并行处理、多机系统、分布式计算机系统和计算机网络系统○4在软件方面则推出了数据库系统、分布式操作系统以及软件工程标准等第五代计算机主要特征是人工智能，具有一些人类智能的属性。

计算机的基本组成部分及其工作原理

辅助教学软件（CAI）等
3.1.2 应用软件
❖ 系统软件与应用软件：系统软件是以利用计算机本身的逻辑功能，合理地组织用户使用计算机的硬件和软件资源，以充分利用计算机的资源，最大限度地发挥计算机效率，便于用户使用、管理为目的。
而应用软件是用户利用计算机和它所提供的系统软件，为解决自身的、特定的实际问题而编制的程序和文档。
③．扇区(sector)：将各个磁道分成的若干个扇形的区域。扇区是软盘的基本存储单位，一个扇区称为一个记录，计算机在读、写数据时总是以一个或几个完整的扇区为单位。
扇区的编号从1开始。每个磁道上的扇区数可为8、9、 15或18。每个扇区存储512个字节。
3.1.2 系统软件
❖ (3)计算机高级语言编译方式是用编译程序把用户高级语言源程序整个地翻译成机器指令表示的程序，然后再执行这个目标程序，最后得到计算机结果。解释方式是用解释程序把用户高级语言源程序逐句地进行翻译，译出一句即执行一句，边解释边执行。高级语言的出现是计算机发展中“最惊人的成就”，高级语言不再依赖于机器，具有通用性。
3.1.2 系统软件
❖ 2)支撑软件是支持其他软件的编制和维护的软件，是为了对计算机系统进行测试、诊断和排除故障，进行文件的编辑、传送、装配、显示、调试，以及进行计算机病毒检测、防治等的程序。
3.1.2 系统软件
❖ 3)编译系统要使计算机能够按照人的意图去工作，就必须使计算机能接受人向它发出的各种命令和信息，这就需要有用来进行人和计算机交换信息的“语言”。计算机语言有：机器语言汇编语言高级程序设计语言。
3.1.2 系统软件
❖ (3)计算机高级语言一种接近于自然语言，又可以使用数学表达式，还相对独立于机器的工作方式。高级语言并不能被机器所识别，必须要有一个能将高级语言程序“翻译”成计算机所能识别的机器语言目标程序的翻译程序。被编译的程序叫源程序或源代码，经过翻译程序 “翻译”出来的结果程序称为目标程序。翻译程序通常有编译和解释两种典型的实现途径。

《计算机导论》课程教学大纲

《计算机导论》课程教学大纲一、课程性质、目的和任务本课程是计算机学科各专业一门重要的入门性导引类专业基础课程。

该课程教学的目标是认知与导学，其主要任务是全面地简要地介绍该学科的主要内容、计算机的基本知识、硬件和软件的核心及其发展趋势、学科研究和应用中所采用的数学与系统科学方法、计算机在各行各业中的应用以及在学科教育中所涉及的知识体系、教学方法与要求等等。

目的在于让计算机专业的学生们对计算机学科所含概的知识领域有个系统化、逻辑化的概括性了解，明确各主领域的发展规律和内在联系；各主领域存在的基本问题以及求解这些基本问题的方式方法。

在教学中，教师应该以科学的认识论和科学的方法论统领整个课程的教学，采取高级科普的深度定位和通俗流畅的语言，向学生介绍整个学科的概貌，对学生进行整个学科正确的认知与导学，为学生顺利完成大学的学习任务提供必要的专业认识基础，同时，给学生的学习留下大量的疑问和问题，为后续课程的教学留下“伏笔”，真正使导论课程的教学起到初步认知与正确导学的作用，能够引导和帮助学生按照学科专业的特点和要求来开展学习，顺利完成学业。

二、课程教学的基本要求本课程是计算机科学基础理论与应用操作相结合的课程。

课程内容涉及计算机科学的方方面面，但着重讲解的是基本概念而不是数学模型和技术细节，要求做到“广度优先，广而不细”。

课程侧重点在于勾画计算机科学体系的框架，奠定计算机科学知识的基础，为今后深入学习信息专业各专业理论课程做好铺垫；同时，通过本课程的实验学习将使学生掌握一些基本的操作技术，提高感性认识，为今后在各自的专业中对计算机的使用打下厚实的基础。

学完本课程应达到以下基本要求：1．理解和掌握计算机科学的基本概念和基本知识2．理解和掌握计算机的基本结构与工作原理3．了解高级语言与程序设计技术4．了解计算机系统软件与应用软件5．了解计算机网络及其应用6. 了解数据库系统及其应用7．了解新一代计算机体系结构与软件方法学8．掌握计算机操作技能及Word、Excel、Powerpoint的使用9．了解计算机信息安全技术10．了解职业道德与择业三、课程教学基本内容和学时分配第一章绪论重点与难点1．计算机的基本概念。

微型计算机硬件组成

CPU
早期使用过的微处理器
CPU
Pentium 4微处理器和 Itanium微处理器内部
结构照片
国产CPU——龙芯
标志着我国在现代通用微处理器设计方面实现了“零” 的突破，打破了我国长期依赖国外CPU产品的无芯的历
史。
存储器
01
内部存储器
02
访问速度快
03
信息暂时性
04
相对价格高
05
3.2.2 CPU
• CPU字长：内部各寄存器之间一次能够传递的数据位 • 位宽与外部设备之间一次能够传递的数据位 • x位CPU 通常用CPU字长和位宽来称呼CPU。例如，Pentium CPU
字长是32位，位宽是64位，称为超32位CPU。 • CPU外频：CPU总线频率 • CPU主频：CPU内核电路的实际工作频率 • 生产工艺技术：通常用微米数字来描述
总线与接口
总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路
处理器
存储子系统
I/O子系统
总线分类
地址总线:传输地址信息数据总线:传输数据信息控制总线:传输控制信息
连接对象
内部总线：连接CPU的各个组成部件（芯片内部）系统总线：连接计算机中各大部件外部总线：连接计算机和外部设备
传输对象
并行总线:通信速度快、实时性好串行总线:简易、方便、灵活
CPU
Cache
RAM
外部存储器
软盘
用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成读写软盘时，磁头直接接触盘面。常用软盘容量为 1.44MB
❖将盘片逻辑地划分成若干个同心圆，每个同心圆称为一个磁道，最外面的一个同心圆为0磁道。 ❖磁道又等分成若干段，每段称为一个扇区。一个扇区一般可存放512B的数据。磁盘的存储容量可由下面的公式求出：磁盘总容量 = 磁道数×扇区数×磁面数×扇区字节数

信息技术导论第3章计算机系统

工业计算机小型计算机微型计算机单片计算机
第三章
3.1计算机发展概况
(1). 第一代计算机：电子管计算机
◆1946-1957年，采用真空电子管作为逻辑电路器件。
第三章
3.1计算机发展概况
(2) 第二代计算机：晶体管计算机 ◆1958-1964年，采用晶体管作为逻辑电路器件。
第三章
3.1计算机发展概况
计算机分类计算机系统
–通常所说的计算机系统，除了包括看得见的计算机硬件之外，还包括运行在计算机硬件上的软件。
–即，计算机系统由硬件和软件两大部分组成。
计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合，是具体物理装置的总称。
计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。
（指令系统、控制器原理等）
第三章
3.2计算机系统的基本组成
冯·诺依曼计算机的组成硬件系统（总体图）
输入设备
存储器外存储器
外输出设备设
内存储器
主
机
运算器
主机：CPU （运算器 + 控制器）、内存外设：输入设备、输出设备、外存储器
控制
控制器
数据
CPU
地址
或指
令
总线：地址线、数据线、控制线
第三章
–1946年, 美国宾西法尼亚大学研制成功电子数字计算机 ENIAC。重30吨，耗电150kW，占地170平米，用电子管18800个，每秒5000次加法.
第三章
3.1计算机发展概况
3.1.2 计算机的发展历程
–从使用器件的角度来说，计算机的发展大致经历了5代的变化。
时间第一代 1946-1957年
第三章

计算机硬件体系结构

3.2 微型计算机主机结构
3.2.4I/O接口 I/O接口是
连接主机和外部设备之间的逻辑部件，由 I/O接口电路、连接器(一般为连接电缆)和接口软件(即设备驱动程序)组成。
3.2 微型计算机主机结构
I/O接口将I/O接口电路内嵌在主板中，由主板直接提供外设接口电路插座，如 1键盘鼠标接口、ps/2 2USB接口 3串行接口RS-232 4并行接口LPT
3.2 微型计算机主机结构 PCI Express
3.2 微型计算机主机结构
外部总线标准
常见的I/O总线种类：USB总线、IEEE1394总线等。 ① USB总线属串行接口总线。该总线是一种最多可连接127个设备的外部总线。具有支持热拔插，即插即用的优点，所以USB接口已经成为许多外设的标准接口。USB有两个规范，即USB1.1,USB2.0和USB3.0 。
(1) 掩膜式 ROM(Mask ROM) (2) 可编程 PROM(Programmable ROM) (3) 可擦除 EPROM (Erasable PROM) (4) 电可擦 EEPROM(Electrically EPROM) (5) 快擦写 ROM(Flash ROM)
3.2 微型计算机主机结构
系统总线标准大致可分为ISA总线、PCI总线、PCI Express三个阶段。
① ISA总线。是最早的8位系统总线。后来扩展到 16位。ISA是现代个人计算机的基础。
② PCI总线。主要特点是传输速度高，广泛应用于现代微机中。
③PCI Express总线。是新一代的总线接口。
3.2 微型计算机主机结构 ISA PCI AGP
寄存器
一级缓存
CPU内部总线

第三章计算机硬件基础习题与参考答案

第三章计算机硬件基础一、选择题1. 64位微机中的64是指该微机（A）A.能同时处理64位二进制数B.能同时处理64位10进制数C.具有64根地址总线D.运算精度可达小数点后64位2.微型计算机的分类通常以微处理器的（C）来划分。

A.规格B.芯片名C.字长D.寄存器的数目3.微处理器处理的数据基本单位为字。

一个字的长度通常是（D）。

A.16个二进制位B.32个二进制位C.64个二进制位D.以微处理器芯片的型号有关4.ROM与RAM的主要区别是（B）。

A.断电后，ROM内保存的信息会丢失，而RAM则可长期保存信息，不会丢失。

B..断电后，RAM内保存的信息会丢失，而ROM则可长期保存信息，不会丢失。

C.ROM是外存储器，RAM是内存储器D.RAM是外存储器，ROM是内存储器5.计算机存储器主要由内存储器和（A ）组成。

A.外存储器B.硬盘C.软盘D.光盘6.在下面设备中，不能作为微机的输出设备的是（ D ）。

A.打印机B.显示器C.绘图仪D.键盘7.存储器是用来存放（ B ）信息的主要部件。

A.十进制B.二进制C.八进制D.十六进制8.SRAM存储器是（A）。

A.静态随机存储器B.静态只读存储器C.动态随机存储器D.动态只读存储器9.16根地址总线的寻址范围是（B）。

A.512KBB.64KBC.604KBD.1MB10.下面的叙述中错误的是（B）。

A.个人微机键盘上的Ctrl键起控制作用，他必须与其他键同时按下才有作用B.键盘属于输入设备，但显示器上显示的内容既有计算机输出的结果，又有用户通过键盘输入的内容，所以显示器即是输入设备，又是输出设备。

C.计算机指令是指挥CPU进行操作的命令，指令通常由操作码和操作数组成D.个人微机在使用过程中突然断电，内存RAM中保存的信息全部丢失，ROM中保存不受影响11.在微机中，VGA的含义是（C）A.微机的型号B.键盘的型号C.显示标准D.显示器型号12.CD-ROM是一种大容量的外部存储设备，其特点是（A）A.只能读不能写B.处理数据的速度低于软盘C.只能写不能读D.既能写也能读13.在CPU中，指令寄存器的作用是（B）A.保存后续指令地址B.保存当前正在执行的一条指令C.保存将被存储的下一个数据字节的地址D.保存CPU所访问的主存单元的地址14.数据一旦存入后，不能改变其内容，所存储的数据只能读取，但无法将新数据写入的存储器称为（B）A.磁芯B.只读存储器C.硬盘D.随机存取存储器15.电子计算机的算术逻辑单元、控制单元及存储单元统称为（C）A.UPSB.ALUC.CPUD.主机16.磁盘存储器的主要技术指标有4项，下面不属于这4项指标之一的是（C）A.存储容量B.盘片数C.磁道尺寸D.寻址时间17.微机外存是指（C）A.RAMB.ROMC.磁盘D.虚拟盘18.磁盘上的的磁道是（A）。

计算机科学导论金保华电子课件第3章计算机系统

存储器系统层次
速度容量每位
价格
快
小高
慢
大低
3.2 计算机硬件系统
输入输出设备
输入设备和输出设备统称为外部设备，简称I/O设备。输入设备是计算机与人或外部事物进行交互的部件，主要功能是向计算机输入各种原始数据和指令。
非存储设备
输入设备输出设备
存储设备
磁介质存储设备光存储设备其他存储设备
3.2 计算机硬件系统
非存储输入输出设备
输入设备
1. 键盘输入设备 2. 扫描仪 3. 音频输入设备 4. 视频输入设备 5. 其他
3.2 计算机硬件系统
主机箱
3.2 计算机硬件系统
主机箱内部及主板
主板：安装在主机内最大的PCB，将各种硬件设备通过接口或数据线连接在一起，主板上集成了主板芯片组、基本输入输出系统（BIOS）芯片、输入/输出（I/O）控制芯片、CPU插座、内存条插槽、PCI-E插槽、PCI插槽、驱动器接口、面板控制开关接口、面板指示灯接口、电源接口等。
3.1 计算机系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结构
1945年6月冯·诺依曼在一篇论文中第一次提出了计算机三个主要思想：
计算机由五大部件组成存储程序的设计思想程序和数据采用二进制数表示指令和数据以同等地位存放在存储器中
目前绝大多数计算机仍建立在这个思想的基础上，称之冯·诺依曼型计算机。
3.1 计算机系统结构
与内存储器相比，外存储器的特点一是价格便宜；二是容量不像内存储器那样受到多种因素的限制，因此存储信息量大，但是存取信息的速度较慢；三是不怕断电，存储信息的时间可达数年之久。
3.2 计算机硬件系统
辅助存储器
辅助存储器
半导体存储器磁表面存储器