计算机的基本组成和基本工作过程

02
硬件系统包括中央处理器、存储器、输入输出 设备等，是计算机的物理基础。
04
计算机的基本工作过程是通过中央处理器执行程序 中的指令，对数据进行运算和处理，并将结果输出
到相应的设备上。
02
计算机硬件系统
中央处理器（CPU）
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3
控制器
负责从存储器中取出指令，并解析指令，根据指令的要求， 向计算机的各个部件发出控制信号，协调计算机的工作。
通常包括操作码、地址码等部分，用于标识操作类型和操作对象。
计算机执行程序的过程
取指令 分析指令 执行指令 存储结果 下一条指令
从存储器中取出要执行的指 令。
对取出的指令进行分析，确 定操作类型和操作对象。
根据分析结果，执行相应的 操作。
将执行结果存储到指定位置 。
取下一条要执行的指令，重 复上述过程。
中断与异常处理
中断
计算机在执行程序过程中，由于外部事件或内部原因引起的暂停当前程序执行，转去执行另一段 程序的过程。
异常
计算机在执行程序过程中出现的非正常情况，如算术溢出、非法操作等。
中断与异常处理机制
计算机通过中断与异常处理机制，实现对外部事件和内部异常的响应和处理，保证系统的稳定性 和可靠性。包括中断请求、中断响应、中断服务和中断返回等过程。
存储和处理数据的能力。
计算机的发展经历了机械计算机、 电子管计算机、晶体管计算机、 集成电路计算机和超大规模集成
电路计算机等阶段。
随着技术的不断进步，计算机的 性能不断提高，体积不断缩小， 价格不断降低，应用领域也不断
扩展。
计算机的分类与应用领域
根据计算机的运算速度、字长、存储容量等指标，计算机可分为巨型机、大型机、 小型机、微型机和工作站等类型。
05
计算机存储体系与数据表示
存储器的层次结构
主存储器
辅助存储器
直接与CPU相连，用于存放当前正在运行 的程序和数据，存取速度快但容量有限。
作为主存储器的扩展，用于长期保存大量 信息，如硬盘、U盘等。
高速缓冲存储器（Cache）
寄存器பைடு நூலகம்
位于CPU与主存之间，用于存放CPU近期 可能用到的少量信息，存取速度接近CPU 。
运算器
是计算机的运算核心，负责执行各种算术和逻辑运算，如加 减乘除、与或非等。
寄存器
是CPU内部的临时存储单元，用于暂存指令、数据和地址等 信息。
存储器
内存储器
包括RAM和ROM，用于存储和访问 数据。RAM是可读写的，用于存储和 访问临时数据；ROM是只读的，用于 存储固定不变的数据和程序。
外存储器
是连接计算机与外部设备之间的桥梁，用于实现数据的传输和转换。常见的接 口有USB、HDMI、VGA等。
03
计算机软件系统
系统软件
操作系统
管理和控制计算机硬件与软件资源，提供用户 与计算机之间的接口。
设备驱动程序
连接和控制系统中的硬件设备，使其正常工作 。
数据库管理系统
存储、管理和处理大量数据，提供高效的数据 访问和操作。
06
计算机与外部设备的连接与 通信
I/O接口与设备驱动程序
I/O接口
计算机与外部设备之间的连接桥梁，用于实现数据的输入和输出。它提供了标准 的电气和机械规范，使得不同厂商生产的设备可以互相兼容和通信。
设备驱动程序
一种特殊的软件程序，用于控制和管理外部设备的操作。它与操作系统内核进行 交互，将用户的操作请求转换为设备可以理解的指令，并协调数据的传输和处理 过程。
码、海明码等。
数据的运算与处理
算术运算
包括加、减、乘、除等基本运算 ，以及求余、乘方等扩展运算。
逻辑运算
包括与、或、非等基本逻辑运算 ，以及异或、同或等扩展逻辑运
算。
数据传送
包括寄存器之间、寄存器与主存 之间、主存与I/O设备之间的数
据传送。
程序控制
包括条件转移、无条件转移、子 程序调用等程序控制指令。
数据传输方式与控制方式
数据传输方式
包括并行传输和串行传输两种。并行传输可以同时传输多个比特，速度较快，但需要更多的传输线；串行传输则 每次只传输一个比特，速度较慢，但只需一对传输线。
控制方式
常见的控制方式有程序控制I/O、中断控制I/O和直接内存访问（DMA）控制I/O。程序控制I/O由CPU直接控制 数据的传输；中断控制I/O则在数据传输完成后通过中断信号通知CPU；DMA控制I/O则允许外部设备和内存之 间直接进行数据传输，无需CPU的干预。
计算机的应用领域非常广泛，包括科学计算、数据处理、自动控制、计算机辅助设 计、人工智能等。
随着互联网的普及，计算机在云计算、大数据、物联网等领域的应用也越来越广泛。
计算机系统的基本组成
01
计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组 成。
03
软件系统包括系统软件和应用软件，是计算机的逻 辑基础，用于管理和控制计算机的运行。
计算机的基本组成和基本工作过程
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目 录
• 计算机概述 • 计算机硬件系统 • 计算机软件系统 • 计算机基本工作过程 • 计算机存储体系与数据表示 • 计算机与外部设备的连接与通信
01
计算机概述
计算机的定义与发展
计算机是一种基于微处理器的智 能电子计算机器，具有高速运算、
应用软件
01
办公软件
处理文本、表格、
演示文稿等日常办
02
公任务。
图像处理软件
编辑、处理和优化 图像文件。
04
游戏软件
提供娱乐和游戏功
03
能。
视频编辑软件
剪辑、特效处理和 输出视频文件。
编程语言与编译器
编程语言
用于编写计算机程序的语言，如C、 Java、Python等。
解释器
提供编写、调试和运行程序的集成环 境，包括代码编辑器、编译器、调试 器等工具。
位于CPU内部，用于暂存指令和数据，存 取速度最快。
数据的表示与编码
数值数据的表示
01
包括定点数和浮点数两种表示方法，定点数表示法中小数点位
置固定，而浮点数表示法中小数点位置可浮动。
非数值数据的表示
02
包括字符、图像、声音等非数值数据的编码方式，如ASCII码、
Unicode码等。
校验码
03
用于检测数据传输或存储过程中可能出现的错误，如奇偶校验
包括硬盘、U盘、光盘等，用于长期 保存大量数据。
输入输出设备
输入设备
如键盘、鼠标、扫描仪等，用于将数据和命令输入到计算机 中。
输出设备
如显示器、打印机、音响等，用于将计算机处理后的结果输 出给用户。
总线与接口
总线
是计算机内部各部件之间传输信息的公共通道，分为数据总线、地址总线和控 制总线三种。
接口
显示器
将计算机内部的数据转换 为可视的图像信号，通过 显示屏幕呈现出来。显示 器的分辨率、色彩表现和 刷新率等参数决定了其显 示效果和质量。
打印机
将计算机中的数据转换为 纸质文档输出。打印机的 打印速度、打印效果和耗 材成本等是评价其性能的 重要指标。
THANKS
常见外部设备及其工作原理
键盘
被动收入是指个人投资一 次或一二三四五六七八九 十次或被动收入投资一次 次或少数几次后，被动收 入是指个人投人投人投人 投资一次或被动收入投资 收入投收入投
鼠标
通过检测鼠标的移动和点 击动作产生电信号，经过 处理后输入到计算机中。 鼠标的定位精度和灵敏度 是影响其性能的重要因素 。
编译器
将高级语言编写的程序翻译成机器语 言程序，以便计算机执行。
集成开发环境（IDE）
逐行解释和执行高级语言程序，无需 预先编译成机器语言。
04
计算机基本工作过程
指令与指令系统
指令
计算机执行某种操作的命令，由操作码和操作数组成。
指令系统
一台计算机所有指令的集合，反映了计算机的基本功能和特性。
指令格式