1-1 计算机的硬件组成
计算机组成与结构实验指导(学生)1
《计算机组成与结构》实验指导（学生用书）1.实验硬件环境简介2.运算器原理实验3.存储器工作原理实验4.简单模型机的设计与实现实验硬件环境简介一．系统构成TDN-CN计算机组成原理实验箱由八个功能模块单元构成，各功能模块的名称及包含的主要器件如表1-1所示。
表1-1TDN-CM系统构成电路名称主要电路内容运算器单元(ALUUNIT) 运算器、进位控制器、移位寄存器、寄存器堆、通道内部总线程序存储器单元(PRAMUNIT)RAM6116、地址寄存器、地址移位寄存器微控器单元(MCROCONTROLLERUNIT) 指令寄存器、指令译码器、微代码控制寄存器及其编程器、逻辅译码单元、时序电路逻辑信号测量单元两路逻辑信号PC示波器12131313131单片机控制单元（PC UNIT)控制单片机、RS-232C串口等I/O单元开关、显示灯、控制台(读写、启动、停机〉电源采用高效开关电源、输出为5V/2A、±12V/02A 系统操作器(选件〉24键键盘和8位LED显示、打印机接口二．系统主要元件配置系统中各主要功能单元所采用的器件如表1-2所示表1-2 实验板的主要元件配置名称器件型号数量运算器74LS181 2移位器74LS299 1通用寄存器74LS273 2 74LS274 3指令程序存储器SRAM6116 1 指令寄存器74LS273 1程序计数器74LS161 2时序发生器74LS175 1 74LS74 1启停控制器拨动开关 2微动开关 2 微程序控制存储器E2PROM2816 3微指令寄存器74LS273 2 74LS175 1微地址寄存器74LS74 3 编辑运行方式开三态开关 1信号源555 1 74LS123 1 电位器 2显示灯发光二极管8 机内电源|5V、±12V输出8 单片机89C51 1串行通讯接口MC1488 1 MC1489 1 9针插座 1实验用元件排线若干三．系统单元电路简介1．运算器单元（ALU UNIT）运算器电路单元由两部分组成：运算器单元（ALU UNIT）和寄存器堆单元（REG UNIT），运算器运算器电路单元位于实验板的左部，其中标有“ALU UNIT”。
简述计算机的硬件组成
简述计算机的硬件组成
计算机是当今社会不可缺少的重要组成部分，它们被广泛应用于各个领域。
计算机的运作有赖于其硬件组件，这也是计算机能够执行复杂指令的关键因素。
本文旨在简要介绍计算机的硬件组成。
计算机的硬件组件包括中央处理器（CPU）、主板、内存、显卡、显示器、存储设备和外设。
中央处理器（CPU）是计算机中最重要的
组件之一，它负责计算机的大部分操作，包括执行程序和运算。
主板是计算机的基础部件，它负责连接其他部件，主板上的其他部件可以通过它进行连接。
内存是用来储存计算机数据和指令的计算机组件，它们可以向 CPU供数据。
显卡是用来处理图形信息的组件，它负责
将图形信息显示到显示器上。
显示器是计算机上最重要的外设，它将计算机上运行的程序和信息显示在屏幕上。
存储设备是用来保存计算机数据的组件，它们可以用于长期储存计算机数据，例如文件和图片等。
最后，外设包括键盘、鼠标和打印机等，它们可以为使用者提供服务。
计算机的硬件组成决定着它的整体性能，因此在选择电脑硬件时，我们需要综合考虑性能、价格等要素。
现今市场上出售的计算机硬件组件种类繁多，可以满足不同的用户需求。
此外，我们也可以根据个人需要，将多种硬件组件进行组合，以满足组装机的需要。
总之，计算机的硬件组成是计算机的基础，硬件的选择和配置对计算机的性能至关重要。
因此，我们应该根据自己的需求，挑选适合且能够发挥最大效率的硬件组件，以达到最好的使用效果。
计算机组装与维护(第5版)1-1认识计算机系统的组成
IBM个人计算机
28K型号Mac计算机
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计算机类别
按照计算机的机身结构形式，可分为台式计算机、便携式计算机、一体式计算机和嵌 入式计算机。 ⑴ 台式计算机 台式计算机又称为桌上型电脑（Desktop Computer），是一种将各类部件分离开 来的计算机，散热性能比较好，可以很方便地安装、拆卸、添加或更换配件，在装 机时也可以灵活、个性化地配置计算机的硬件性能。
12
任务1 认识计算机系统的组成
2．主流操作系统 操作系统（英语：Operating System，简称OS）是管理和控制计算机硬件与
软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其 他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。
操作系统为用户程序提供接口，协调各应用程序使用硬件资源。目前个人计 算机操作系统主要有Windows系列系统、苹果笔记本上运行的IOS系统；掌上计算 机系统（也可以称为移动终端）主要有安卓、黑莓、塞班、苹果IOS以及 Windows。
4
任务1 认识计算机系统的组成
1.1 计算机硬件体系结构 硬件指的是计算机系统中由电子、机械和光电元器件等组成的各种计算机部件和计 算机设备。
5
集成电路（芯片）6Βιβλιοθήκη 任务1 认识计算机系统的组成
1.1 计算机硬件体系结构组成 计算机硬件系统的五个基本组成部分:控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设 备五部分组成。其中由控制器、运算器及寄存器组成中央处理器(CPU)。
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计算机类别
计算机组装与维修
模块1 认识计算机——计算机系统的组成
1
《计算机组装与维护》知识模块
▪ 模块1 认识计算机 ▪ 模块2 计算机硬件安装与调试 ▪ 模块3 BIOS基本设置 ▪ 模块4 软件安装与调试 ▪ 模块5 数据安全与恢复 ▪ 模块6 计算机故障诊断与排队 ▪ 模块7 计算机性能测试与系统优化
1计算机基础知识
2. 右窗口：文件列表窗口 显示浏览栏中选择的驱动器或文件夹所包 含的所有文件或文件夹。 可以按“大图标、小图标、列表、详细资 料”等方式显示清单，显示方式的设置可以通 过“查看”菜单中的相应菜单命令设置；也可 以按“名称、大小、类型、日期”方式排列清 单（图标）。
3-3-3
• 格式化软盘
格式化软/硬盘
通过“我的电脑”，我们还可以查看更多的信息，比 如计算机中安装了哪些操作系统、什么类型的声卡和显卡、 什么类型的光驱、CPU的类型和品牌、内存的大小等。 查看这些配置的操作步骤如下： （1）右击“我的电脑”，在弹出的菜单中选择“属性”。 （2）单击“属性”后，弹出对话框，在该对话框中分别按下 各个标签就可以查看计算机硬件的各项配置和性能。 （3）查看。
3-3-1 利用“我的电脑”查看和管 理计算机的资源配置
• 盘符 为了便于管理,系统对所配置的外部存储器都赋予了一个 标志符(即盘符) c: d: e: • 磁盘驱动器 磁盘驱动器表明计算机上配置的驱动器情况。 • 光盘驱动器 如果的计算机配置了CD-ROM，就会出现光盘驱 动器图标。 • 控制面板 “控制面板”是一个系统文件夹，用于对计算机的系 统进行设置并控制Windows的一些系统操作。 • 打印机 打印机是一个系统文件夹，使用它可以安装本地或网 络打印机，也可以对现有打印机的设置进行更改或删除。
1-3计算机的基本硬件设备 主板是主机的整体框架，它上面除了一些重要的
芯片和电路外，还有很多插槽、接口、总线等，用 来接插CPU、内存、显卡、声卡，并连接其他所有部件。
CPU中央处理器是决定计算机性能的关键部件，
可以说是计算机的心脏。CPU的功能可以分为 三部分，即运算器、控制器、存储器。
RAM 随机存储器，可读可写
1计算机主机的组成
1.计算机主机的组成计算机由5部分构成：中央处理器（CPU），输入/输出（I/O）设备，主存储器（内存储器），辅助存储器（外存储器）和总线。
2．TCP.IP协议：（传输控制协议/网际协议）TCP.IP协议采用的是分层结构，各层协议相互配合，形成一个整体，为网络互连和数据传输提供支撑。
定义的协议主要集中在网络层，传输层，应用层。
3．IP地址的组成：网络号、主机号构成。
分类：A类地址B类地址C类地址D类地址E类地址4．电子邮箱地址组成：用户账号@电子邮件域名。
5．数据交换技术：数据经编码后在通信线路上进行传输，按数据传送技术划分，交换网络可分为电路交换网，报文交换网，分组交换网。
6.TCP IP协议簇四层：网络接口层，网络层，传输层，应用层7．网络安全的核心：数据安全8．计算机病毒的概念：人为编制的，破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用并能自我复制的一组计算机程序。
9．木马病毒的主要危害；通过伪装自身吸引用户下载执行，向施种木马者提供打开被种者电脑的门户，使施种者可以任意毁坏、窃取被种者的文件，甚至远程操控被种者的电脑。
10．计算机中的三基色：红绿蓝11．消息转换成信号的步骤：变换、编码、调制。
12．双绞线两根电线相互扭绞的目的：使它们之间的干扰最小。
13．电路交换建立的步骤：1，电路建立2，数据传输3，电路拆除14．子网掩码的作用；判断两个IP地址是否属于一个子网15．三种交换技术的比较：电路交换；在数据传输之前必须建立一条完全的通路。
在线路拆除（释放）之前，该通路由一对用户完全占用传输效率不高，适合与较轻和间接式负载，使用租用的线路进行通信的情况报文交换：报文从源节点传送到目的节目采用存储—转发的方式，报文需要排队，因此不适合交换式通信，不能满足实时通信的要求。
分组交换：和报文交换方式类似，但报文被分成分组传送，并规定了最大长度。
是使用最广泛的一种交换技术，适合与交换中等或大量数据的情况16．电子邮件服务过程中所涉及的协议：SMTP MIME POP3 IMAP17．.蠕虫病毒：通过网络或系统漏洞进行传播，大部分蠕虫病毒都有向外发送带毒邮件，阻塞网络的特性例如，冲击波（阻塞网络），小邮差（发带毒邮件）等18.数据签名的作用：保证通信双方的不可抵赖性19.．数据加密的过程及示意图：20．基带传输与宽带传输的特点：基带传输方式和宽带传输方式比较21．数据安全性的指标：数据完整性，数据可用性，数据保密性22．计算机病毒的概括及其分类计算机病毒：人为编制的，破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用并能自我复制的一组计算机程序分类：引导性病毒、文件型病毒、混合型病毒。
计算机一级专业知识点总结
计算机一级专业知识点总结一、计算机组成与工作原理1. 计算机硬件组成（1）中央处理器（CPU）：负责处理计算机内部的指令和数据，是计算机的核心部件。
（2）内存：存储计算机程序运行时需要的数据和指令。
（3）硬盘：用于永久存储数据和程序。
（4）显卡：负责计算机图形处理和显示。
（5）主板：各个硬件组件的连接和传输数据的中心。
（6）电源：为计算机提供电力。
（7）其他外设：如键盘、鼠标、打印机等。
2. 计算机工作原理（1）计算机执行程序时，首先从硬盘读取程序和数据到内存中。
（2）CPU根据程序和数据进行计算和处理，然后将结果存储到内存中。
（3）显卡负责将处理好的数据转换成图像显示在显示器上。
（4）其他外设也会根据需要向CPU发送数据，或者接收CPU处理后的数据。
二、计算机网络1. 计算机网络基本概念（1）网络：将多个计算机或设备连接起来，进行数据交换和资源共享的系统。
（2）LAN（Local Area Network）：局域网，指在一个小范围内连接在一起的计算机组成的网络。
（3）WAN（Wide Area Network）：广域网，指覆盖范围更广泛的网络，比如互联网。
（4）互联网：由全球范围内连接起来的网络组成，是最大的计算机网络。
2. 网络协议（1）TCP/IP协议：主要用于互联网的数据传输。
（2）HTTP协议：超文本传输协议，用于传输网页等超媒体文档的协议。
（3）FTP协议：文件传输协议，用于在网络上进行文件传输的标准协议。
3. 网络设备（1）路由器：用于连接不同的网络，实现数据包的转发功能。
（2）交换机：用于在局域网内转发数据包的设备。
（3）网卡：用于连接计算机和局域网。
三、操作系统1. 操作系统基本概念（1）操作系统：控制计算机硬件资源和提供应用程序接口的系统软件。
（2）Windows操作系统：由微软公司开发的操作系统系列。
（3）Unix/Linux操作系统：一类多用户、多任务的操作系统。
（4）Mac OS操作系统：由苹果公司开发的操作系统。
小黑课堂计算机一级题库
小黑课堂计算机一级题库1.计算机硬件部分1.1什么是计算机的硬件？1.2计算机主要由哪些硬件组成？1.3内存和硬盘有什么区别？分别有什么作用？2.操作系统部分2.1什么是操作系统？2.2 Windows和Linux操作系统有什么区别？2.3什么是虚拟机？它有什么作用？3.网络部分3.1什么是计算机网络？3.2什么是IP地址和MAC地址？它们有什么作用？3.3什么是HTTP和HTTPS协议？它们有什么区别？4.办公软件部分4.1什么是办公软件？4.2 Word、Excel和PowerPoint分别用来做什么？以上只是题目的一小部分，下面将为你提供一些详细的答案。
1.计算机硬件部分1.1计算机的硬件是指构成计算机系统物理实体的各种组件，包括主机、显示器、键盘、鼠标、打印机等。
1.2计算机主要由主机、显示器、键盘、鼠标、内存、硬盘、光驱、显卡等硬件组成。
1.3内存是计算机用于临时存储数据和指令的地方，它的速度很快，但容量较小；硬盘是计算机用于永久存储数据和程序的地方，容量较大但速度较慢。
2.操作系统部分2.1操作系统是计算机硬件与软件之间的桥梁，它负责管理和控制计算机系统的各种资源，为用户提供方便的操作环境。
2.2 Windows是美国微软公司开发的操作系统，广泛用于个人电脑；Linux是一种自由和开放源代码的操作系统，常用于服务器和嵌入式设备。
2.3虚拟机是一种将物理计算机划分为多个虚拟计算环境的技术，它可以使多个操作系统在同一台计算机上运行，提高计算机的利用率和资源共享。
3.网络部分3.1计算机网络是指通过通信设备和通信线路连接起来的计算机和外部设备之间进行数据交换和通信的系统。
3.2IP地址是用来标识计算机在网络中的唯一地址，而MAC地址是用来标识计算机网卡的物理地址。
3.3HTTP协议是一种用于在计算机之间传输超文本的通信协议，而HTTPS协议是在HTTP协议基础上加入了加密和认证机制，更加安全。
1-1 微型计算机系统概论
4位 8位 16位 32位
8次 4次 2次 1次
4. 位编号 为便于描述，对字节,字和双字中的各位进行编号。 从低位开始，从右到左依次为 0、1、2．．． 7 字节 1 6 0 5 1 4 0 3 0 2 0 1 1 0 0 数据Data 地址Address
← 编号
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
计算机组成技术
主讲教师：吴 锐 哈工大计算机学院
1
关于课程
1.课程性质
是计算机基础教育系列课程的核心课程之一 是电类专业主干必修课
2
关于课程
2.课程任务
获得硬件方面的基本理论、基本知识、基
本技能；
培养从硬件和软件的结合上思考、分析、
解决问题的初步能力；
为进一步学习、应用相关新知识、新技术
13
世界上第一台计算机ENIAC
1946年2月，美国研制成功 ENIAC (Electronic Numberical Intergrator And Caculator，爱尼 克)。它由18000多个电子管、1500多个继电器 等组成，重30吨，耗电150千瓦，占地170平方 米，运算速度为每秒5000次。 从计算能力来看，不如现在的小计算器。
微型计算机系统是以微型 微型计算机是以微处理器 微处理器本身不是计算机， 计算机为核心，再配以相 为核心，加上由大规模集 不能独立工作,它是微型 应的外围设备、电源、辅 成电路制作的存储器（ROM 计算机的核心部件,包括 助电路和控制微型计算机 和RAM）、输入/输出接口 算术逻辑部件ALU,控制部 工作的软件而构成的完整 和系统总线组成的。它不 件和寄存器组三个基本部 计算系统。它可以独立工 是完整的计算系统，也不 分。 作，有实用意义。 能独立工作。
计算机硬件组成
输出设备
Output System
I/O设备
主机
控制器 运算器 存储器
输入设备
Input System
中央处理单元CPU
运算器
控制器
对二进制编码进行算 术（加减乘除）和逻 辑（与或非）运算
读取指令、翻译指令 代码并向计算机各部 分发出控制信号，以 便执行指令
存储器
主存 （内存）
辅存 （外存）
计算机组成原理
计算机硬件组成
（一）计算机硬件的概念
• 计算机系统是由计算机硬件和计算机 软件组成的。
• 计算机硬件是指构成计算机的所有实 体部件的集合，通常这些部件由电路 （电子元件）、机械元件等物理部件 组成。它们都是看得见摸得着的物体。
计算机系统
硬件系统 软件系统
冯·诺依曼原理的基本思想
• 计算机由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备 五大基本部件组成
直接和运算器、控制器交换信息， 它的存取时间短但容量不够大； 由于主存储器通常与运算器、控 制器形成一体组成主机，所以也 称为内存储器
不直接和运算器储器常以外设的形式独 立于主机存在，所以也称 为外存储器，比如U盘，硬
盘等
运算器 控制器
存储器
输入设备 输出设备
CPU
内存
外存
I/O设备
主机
外部设备
系统硬件
运算
控制
存储器
输入设备 输出设备
CPU
内存
外存
I/O设备
主机
外部设备
系统硬件
作业：
• 1、回顾计算机的硬件是由哪些部件组成的？它 们各有哪些功能？
• 2、上网收集不同型号计算机硬件组成图片和视 频加深理解
全国计算机一级必背知识点
全国计算机一级必背知识点一、计算机基础知识1. 计算机的定义：计算机是一种能够按照程序运行的电子设备。
2. 计算机的分类：按照用途可以分为通用计算机和专用计算机；按照体积可以分为超级计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机、个人计算机和嵌入式计算机。
3. 计算机的硬件组成：主要包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显示器、键盘和鼠标等。
4. 计算机的工作原理：计算机通过输入设备接收用户的指令和数据，经过中央处理器的处理后，输出结果到输出设备。
5. 计算机的存储单位：按照容量从小到大，依次是位、字节、千字节（KB）、兆字节（MB）、千兆字节（GB）、太字节（TB）等。
6. 计算机的进制：计算机采用二进制表示数据，但常用的进制还有十进制、八进制和十六进制。
7. 计算机的操作系统：操作系统是计算机硬件和软件之间的接口，负责管理计算机的资源和控制计算机的运行。
8. 计算机网络：计算机网络是将多台计算机连接起来，实现信息的共享和通信的系统。
9. 计算机安全：计算机安全是保护计算机系统和数据不受非法侵入、破坏和篡改的技术和措施。
二、计算机操作系统1. 操作系统的基本功能：进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理和用户界面等。
2. 常见的操作系统：Windows、Linux、Unix、macOS等。
3. 进程管理：进程是指计算机中正在运行的程序，进程管理包括进程的创建、调度、同步和通信等。
4. 内存管理：内存管理包括内存的分配、回收和保护等。
5. 文件系统管理：文件系统管理包括文件的创建、读写、删除和保护等。
6. 设备管理：设备管理包括对计算机硬件设备的管理和控制。
7. 用户界面：用户界面是计算机操作系统与用户之间的交互界面，包括命令行界面和图形界面等。
三、计算机网络1. 网络的分类：按照覆盖范围可以分为广域网（WAN）、局域网（LAN）和城域网（MAN）等。
2. 网络的拓扑结构：常见的拓扑结构有星型、总线型、环型和网状型等。
第1章 计算机系统基础知识
第1章 计算机系统基础知识本章主要包括计算机系统的组成、计算机的类型、计算机中数据的表示和运算、CPU 、存储器等基础知识。
1.1 计算机系统的基本组成计算机系统是由硬件系统和软件系统组成的，计算机硬件是计算机系统中看得见、摸得着的物理装置，计算机软件是程序、数据和相关文档的集合。
计算机系统的组成如图1-1所示。
控制器CPU运算器 内存储器（主存储器）主机硬件系统输入设备 输出设备外存储器（辅助存储器）软件系统系统软件 应用软件外部设备计算机系统图1-1 计算机系统的组成示意图1．计算机系统的硬件组成基本的计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部件组成。
随着器件技术和微电子技术的发展，运算器、控制器等部件已被集成在一起，统称为中央处理单元（Central Processing Unit ，CPU ）。
CPU 是硬件系统的核心，用于数据的加工处理，能完成各种算术、逻辑运算及控制功能。
运算器是对数据进行加工处理的部件，它主要完成算术和逻辑运算。
控制器的主要功能则是从主存中取出指令并进行分析，控制计算机的各个部件有条不紊地完成指令的功能。
存储器是计算机系统中的记忆设备，分为内部存储器（Main Memory ，MM ，简称内存、主存）和外部存储器（简称外存）。
内存速度快、容量小，一般用来临时存放计算机运行时所需的程序、数据及中间结果。
外存容量大、速度慢，可用于长期保存信息。
寄存器是CPU 中的记忆设备，用来临时存放指令、数据及运算结果。
与内存储器相比，寄存器的速度要快得多。
习惯上将CPU和主存储器的有机组合称为主机。
输入/输出（I/O）设备位于主机之外，是计算机系统与外界交换信息的装置。
所谓输入和输出，都是相对于主机而言的。
输入设备的作用是把转换成二进制形式的信息输入到计算机的存储器中，输出设备的作用是把运算处理结果按照人们所要求的形式输出到外部存储介质上。
2．计算机软件计算机软件是指为管理、运行、维护及应用计算机所开发的程序和相关文档的集合。
计算机一级知识点
计算机一级知识点计算机一级知识点概述1. 计算机基础概念- 计算机定义：计算机是一种能够按照程序指令自动进行高速计算、数据处理和信息存储的电子设备。
- 计算机分类：根据功能和用途，计算机可分为个人计算机（PC）、服务器、工作站、超级计算机等。
- 计算机发展历程：从机械计算机到电子管计算机，再到晶体管计算机、集成电路计算机，直至现代的微处理器计算机。
2. 计算机硬件组成- 中央处理器（CPU）：计算机的核心部件，负责执行程序指令和处理数据。
- 主板：连接计算机各个部件的平台，负责数据传输和部件之间的协调工作。
- 内存（RAM）：临时存储数据和程序的部件，对计算机运行速度有直接影响。
- 硬盘驱动器（HDD/SSD）：用于长期存储数据和程序的设备。
- 显卡（GPU）：处理图像和视频输出的专用硬件。
- 外围设备：包括显示器、键盘、鼠标、打印机等输入输出设备。
3. 计算机软件系统- 操作系统（OS）：管理计算机硬件资源和软件应用的基础软件，如Windows、Linux、macOS。
- 应用软件：为特定任务设计的软件，如文字处理软件、电子表格软件、图像编辑软件等。
- 编程语言：用于编写程序的语言，如C、Java、Python等。
- 数据库管理系统（DBMS）：用于存储、管理和检索数据的软件系统。
4. 计算机网络基础- 网络定义：计算机网络是由多个计算机系统通过通信线路连接起来的集合。
- 网络类型：局域网（LAN）、广域网（WAN）、互联网等。
- 网络协议：规定数据传输格式和通信规则的标准，如TCP/IP、HTTP、FTP等。
- 网络安全：保护网络数据不受未授权访问、破坏或泄露的技术和措施。
5. 信息安全与隐私保护- 信息安全概念：保护信息系统免受未经授权的访问、使用、披露、破坏、修改或破坏的过程。
- 常见威胁：病毒、恶意软件、网络钓鱼、身份盗窃等。
- 安全措施：使用防病毒软件、防火墙、加密技术、定期更新密码等。
常用软件 计算机的硬件组成
常用软件计算机的硬件组成按照冯·诺依曼的经典计算机理论，计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成，早期的计算机大多符合此结构标准。
随着电子管计算机的淘汰，现代的计算机应用了大规模集成电路技术，因此，将运算器和控制器集成在一起，同时新的计算机硬件设备体积越来越小，性能则越来越强。
同时，面对多媒体的需求，产生了一些新型的硬件设备。
目前，各种个人计算机和商用计算机主要由以下几个部分组成。
1．中央处理器中央处理器，又称CPU，是整个计算机控制和运算的核心。
中央处理器相当于冯·诺依曼体系中的运算器和控制器。
现代的中央处理器已经不再以主频来衡量运算能力的强度。
应用了多核心、超线程、大缓存技术的新型中央处理器，主频虽然仍然没有超过4G，但运算能力却不断突破新的极限。
2．主机板主机板，又称主板，是现代计算机和其他一些电子产品的中心电路板，也是其他所有处理器、板卡设备和存储器的载体。
主机板提供一系列的接口和插槽，以将各种设备连接在一起。
由于主机板在计算机中起到桥梁和通道的作用，因此，主板的工作效率和稳定性直接影响到计算机的整体性能。
3．内存储器内存储器，简称内存，是一种使用半导体制作的电子设备，其主要作用是存储数据。
内存储器又可分为只读存储器（ROM）、随机存储器（RAM）以及高速缓冲存储器（Cache）等三种。
在现代计算机中，只读存储器通常用于存储各种硬件的核心指令程序，并固化到硬件中。
随机存储器则被安装到计算机中，为中央处理器和磁盘进行数据交换。
高速缓冲存储器通常被固化到中央处理器、外存储器中，快速存储旧数据，提高运算效率。
4．外存储器外存储器也是一种计算机存储器，用于存储计算机中的各种软件、文档、内存交换文件（虚拟内存文件）等。
外存储器主要包括磁盘、光盘和闪存等三种。
5．显示卡显示卡，又称显示接口卡、显示适配器，简称显卡，其主要用于将计算机要显示的图形、文本、视频等数据转换为显示器可用的数据，向显示器提供信号，控制显示器正确显示，是最重要的人机交互设备之一。
程序员教程第一章计算机系统ppt
2)二地址指令格式
OP
A1
A2
实现操作:(A1)OP(A2) (A1)
3)一地址指令格式
OP
A
在一地址指令中，只给出一个操作数的地址。若操作针对一个操作数的 指令，其操作：OP(A) (A);若操作是针对两个操作数的一地址指令， 通常另一个操作数是隐含的（另一个操作数在累加器AC中), 其操作为 （AC)OP(A) (AC)
控制命令及状态信息等；⑶支持主机采用程序查寻， 中断和DMA等访问方式；⑷提供所需的缓冲，暂存， 驱动能力⑸进行数据的类型，格式等方面的转换
2.分类： 并行接口 串行接口 （一般接口与设备之间采用串行传送方式，而接口与主机
之间采用并行方式）
o 2.主机与外设之间的连接方式 1）常见的有总线型，星型，通道方式和处理
各部件主要作用
（参考教材P24——25）
执行指令过程： @取指令 @指令译码 @按指令操作码执行 @形成下一条指令地址
o 寄存器组
寄存器是CPU中的一个重要组成部分，它是 CPU内部的临时存储单元。
寄存器既可以存放数据和地址，也可以存放控 制信息或CPU工作时的状态。
通常分为1）累加器；2）通用寄存器组；3）标志寄存器；4）指令寄存器；
2.工作原理：用通道指令编制程序放在存储器中，当需要 进行I/O操作时，CPU只要按约定格式准备好命令和数 据，然后启动通道即可，通道则执行相应的通道程序， 完成所要求的操作。用通道程序也可完成较复杂的I/O 管理和预处理，从而在很大程度上将CPU从繁重的I/O 管理工作中解脱出来，提高了系统工作效率。
@算术和逻辑运算单元；
@累加器（AC）：运算器中的 主要寄存器之一，暂存运 算结果，向ALU提供运算 对象;
第一章计算机发展史计算机系统的组成
• 冯.诺依曼结构计算机存储程序的计算机方案包 含的三个要点 • 1.采用二进制数的形式表示数据和指令 • 2.将指令和数据安执行顺序都存放在存储器中 • 3.由控制器、运算器、存储器、输入设备和输 出设备五大部分组成计算机。 • 其工作核心是存储程序和程序控制
计算机的特点和分类
1.计算机的主要特点 （1）运算速度快。现在的电子计算机可以达到每秒上亿次，甚至更高。 （2）计算精度高。电子计算机的计算精度是其他计算工具无法相比的。 （3）具有记忆和逻辑判断能力。 （4）程序进行自动化。计算机与以前的所有计算工具本质区别在于它 能摆脱人的干预，自动、连续地进行各 种操作。
控制器
运算器 存储器
大容量存储器
存储 器
存放程序 和数据
执行算术运算 和逻辑运算
I/O设备 I/O子系统
计算机系统的硬件组成 输入/输出设备
常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。 常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。
微型计算机的基本组成
（1）计算机硬件系统
• 计算机硬件系统由五部分构成 • 运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。 • 1、输入设备：输入设备是用来向计算机主机输入程序和数 据的设备。 • 2、运算器（ALU）：是计算机中进行算术运算和逻辑运算 的部件。 • 3、控制器：是统一控制和指挥计算机各个部件协调工作的 部件。 • 运算器和控制器合称为中央处理器（CPU）是计算机的核心 部件。 • 4、存储器：是用来存储程序和数据的部件把数据从存储器 中取出的过程称为读，把数据存入存储器的过程称为写存 储容量用B、KB、MB、GB等单位表示通常将存储器分为内 存储器和外存储器。
国于1980年制定的国家标准GB2312—80，代号为
一个完整的计算机系统
排线是通过制作在主板上的若干个多针微型插座（排线座）与主机的电源、复位开关、各种指示灯以及喇叭等部件的插头相连接的，用于实现某些功能。
5、辅助电路
主机板上除了包含上述部件以外，通常还设置一些必要的辅助电路，主要有CMOS电路、ROM BIOS芯片、外部Cache芯片、主板芯片组、晶体振荡器等。
五、微型计算机中的信息通道-系统总线
前面介绍的微型计算机的各功能部件构成了微型计算机的硬件系统，在计算机工作过程中，各部件之间要快速传递各种各样的信息，而这些信息都是通过微型计算机中的信息高速公路——系统总线实现的。系统总线是CPU与其他部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。根据传送内容的不同，可分为数据总线、地址总线和控制总线三组，每组总线都由多根线组成。
光盘存储器是由光盘、光盘驱动器和接口电路组成，按其读写功能可分为只读型、一次写入型号、可重复写入型等，它们的工作原理也有所区别。
三、微型计算机的输入设备-键盘和鼠标
键盘和鼠标是现代微型计算机中最主要的输入设备，计算机所需要处理的程序、数据以及各种操作命令都是通过它们输入的。
四、微型计算机的输出设备-显示器和打印机
1、CPU
CPU（中央处理单元）是微型计算机的核心部件，它是包含有运算器和控制器的一块大规模集成电路芯片，称为CPU。衡量一个CPU性能好坏的指标主要有CPU所能处理数据位数（机器字长）、CPU的主频等。
2、内存
内存槽用来插入内存条，一个内存条上安装有多个RAM（随机存储器）芯片。这种“内存条结构”可以节省主板空间并加强配置的灵活性。现在常用内存条的容量有1GB，2GB，4GB的DDRII/III代。
1、计算机硬件组成
2. 微型计算机的主要性能指标 ♫ ① CPU指标 CPU字长、时钟频率。 ♫ ② 运算速度 每秒钟所能执行的指令条数。 ♫ ③ 内存容量 内存储器存储数据的能力。
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 全新的多媒体处理芯片、多媒体和超媒体
读写软盘时，磁头直接接触盘面。
（2）硬盘
硬盘片
读写磁头
硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成。 读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬 浮在盘面上而不接触盘面。 硬盘容量视具体类型而定。 硬盘的磁道、扇区、柱面
柱面
磁道
扇区
（3）磁盘阵列RAID RAID由若干个硬盘组成，通常应用于大容量数据存储， 其主要的用途有两个：资料备份、加速存取。
Cache
RAM
Cache一般采用静态随机存取存储器SRAM构成，按其功 能通常分为两类：CPU内部的Cache和CPU外部的Cache。
CPU内部的Cache也称为一级Cache，它是CPU内核的一部 分，负责在CPU内部的寄存器与外部Cache之间的缓冲。
CPU外部的Cache，主要用于弥补CPU内部Cache的容量过 小，负责整个CPU与内存之间的缓冲。CPU外部的Cache又 可分为板载Cache和片载Cache。 CPU的Cache容量、形式和速度是CPU的重要技术指标， 它直接影响到CPU的工作效率，并在很大程度上决定了该 CPU的价格。
（1）CPU字长 CPU内部各寄存器之间一次能够传递的数 据位，即在单位时间内（同一时间）能一次处理的二进制 数的位数。 （2）位宽 CPU通过外部数据总线与外部设备之间一次能 够传递的数据位。 （3）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。
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输入设备与输出设备
• 输入设备接受用户输入的原始数据和 程序，并将它们变为计算机能识别的 形式存放到内存中
– 键盘、鼠标、扫描仪、手写笔 – 外存储器也属于输入设备
• 输出设备将存放在内存中由计算机处 理的结果转变为人们所能接受的形式
– 显示器、打印机、绘图仪等 – 外存储器也属于输出设备
2016/7/5 计算机的硬件组成 11
运算器
计算机的硬件组成
20
单条指令的执行过程
(1) 取指令 (2) 分析指令 (3) 取操作数 (4) 计算 (5) 送回结果
(1) 取任务 (2) 分析任务 (3) 取原料 (4) 制作 (5) 放回成品
与执行真实任务没什么区别
2016/7/5 计算机的硬件组成 21
程序的执行过程
• 控制器会按照程序规定的先后顺序， 依次取指令执行
5
存储器
• 存储器是用来存储程序和数据的部件 通常分为：内存储器和外存储器
– 内存储器存放执行中的程序和数据 – 外存储器存放暂时不用的程序和数据
2016/7/5
计算机的硬件组成
6
理解内存储器
计算机硬件只能使用和识别二进制 地址：存储单元的编号，按地址存取数据 相似：结构和使用方式 房间号 1001 1002 … 1098 1099
计算机硬件系统
• • • • 问题引入 冯· 诺依曼体系结构 计算机的工作过程 计算机的工作原理
2016/7/5
计算机的硬件组成
1
引入 硬件系统和软件系统
计算机系统由硬件系统和软件系统两大 部分组成。 • 何为硬件？
– 硬件是指组成计算机的看得见的物理设备 – 例如：显示器、主机等，是构成计算机的实体
程序指针 i=2
sum = 1 while(i<101) sum = sum+i i = i+1 print
…
2016/7/5
计算机的硬件组成
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五大部件之间的关系
控制器
指 令
运算器 输 入 设 备
主存储器
输 出 设 备
辅助存储器
数据流 控制流
2016/7/5
计算机的硬件组成 计算机应用基础
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计算机硬件系统
• 何为软件？
– 软件是用来指挥计算机完成具体工作的程序和 数据的总称，是整个计算机的灵魂 – 例如，Windows操作系统、IE浏览器等
2016/7/5
计算机的硬件组成
2
台式计算机由哪些部件组成？
• 笔记本与台式机架构基本一致
里面还有什么？ 计算机的组成部件就这些？ 主机里的部件重要，还是外面的重要？ 哪些部件属于同一类型？
运算器 控制器 速度快
一个一个 交换数据
内存储器
• 内存容量小且断电 后无法保存 存放使用中的信息 • 外存容量大且可永 久保存 存放暂时不使用的 程序和数据
速度慢
批量交 换数据
外存储器 (如硬盘/磁带)
2016/7/5
计算机的硬件组成
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运算器和控制器
• 运算器又称算术逻辑单元(ALU)， 完成对二进制数的两类操作
计算机硬件系统
• • • • 问题引入 · 诺依曼体系结构 计算机的工作过程 计算机的工作原理
2016/7/5
计算机的硬件组成
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团队协作游戏
组员(微波炉)
储物柜
面粉
组长
任务箱 2
烘烤 201 225 212
… 鸡蛋 225
计算机的硬件组成
…
做法
原料处
成品处 下个 任务
201 202
2016/7/5
• 程序、指令和数据的概念 • 单条指令的执行过程 (重点)
– 取指令、分析指令 – 取操作数、计算、送回结果
对比真实任务 的执行过程
• 程序的执行过程
– 按照规定的顺序逐条执行指令
• 计算机的工作原理
– 存储程序及由程序控制
2016/7/5 计算机的硬件组成 26
思考
• 掌握了计算机的硬件组成和工作过程
2016/7/5
客人 程序和数据 区别：内容形式 赵治勋 钱永明 … 孙晓楠 宾馆 李滨
地址 00000000 00000001
} 房间
存储单元
11100011 10001101 …
…
11101000 11111110 内存储器 11111111 00110010 …
…
计算机的硬件组成
7
外存储器的作用
– “计算器” 的工作原理
OK
• 暴风影音、IE浏览器？
– 图片、电影等数据如何保存？ – 播放电影与算术运算有何关联？
一切从二进制开始
2016/7/5 计算机的硬件组成 27
……
16
计算机与团队游戏
控制器
运算器
组长
组员 任务
内存
储物柜
任务箱 程序 数据
原料/成品
2016/7/5
计算机的硬件组成
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程序和数据
• 程序是完成特定任务的一系列指令 • 数据是现实世界各种信息在计算机中 的表现形式
– 数值、文本、图片、音乐、电影
• 程序和数据永久保存于硬盘中 • 运行时从硬盘导入内存
}
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计算机的硬件组成
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控制器、运算器与内存的协作
程序存储
取指令 控制器
通知取数 分析指令 执行指令
i sum
sum = sum+i
…
计算
2016/7/5
…
从sum中取出加数 从i中取出被加数 加数与被加数求和 结果送回sum
数据存储 ⑩
取数
通知计算
通知送回
• • • • 问题引入 冯· 诺依曼体系结构 计算机的工作过程 计算机的工作原理
2016/7/5
计算机的硬件组成
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计算机的工作原理
• 存储程序
– 程序保存在计算机的存储器中
• 由程序控制
– 按照程序规定的步骤逐条执行指令
2016/7/5
计算机的硬件组成
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本讲小结
• 冯· 诺依曼体系结构
– 存储器、运算器、控制器 – 输入设备、输出设备
– 加、减、乘、除等基本算术运算 – 与、或、非等基本逻辑运算
• 控制器是计算机的控制中心
– 控制计算机各部件协调工作 – 使计算机能够自动地执行程序
CPU = 运算器 + 控制器
2016/7/5 计算机的硬件组成 9
个人电脑的CPU
奔腾II
奔腾IV
2016/7/5
计算机的硬件组成 计算机应用基础
输入设备的作用
提前准备数据
至硬盘
即时输入数据
至内存
2016/7/5
计算机的硬件组成
12
输出设备的作用
• 把软件的运行结果以特定的方式呈 现给用户
2016/7/5
计算机的硬件组成
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运算器
控制器 输入设备
存储器
输出设备
五大部件之间的关系？ 计算机是如何工作的？
2016/7/5 计算机的硬件组成 14
2016/7/5
计算机的硬件组成
18
理解程序、指令和数据
问题：计算1+2+…+100的和 思路？
i = 2; 顺序执行 sum = 1; while ( i < 101 ) { 程序 sum = sum + i; 重复99次 i = i + 1; } print sum; 打印结果 1 + 2 = 3 + 3 = 6 + 4 = 10 + … + 100 = 5050 i = 2; sum 1 3 6 10 指令 数据 sum = sum + i; i 2 3 4 5
2016/7/5 计算机的硬件组成 3
计算机硬件系统
• • • • 问题引入 冯· 诺依曼体系结构 计算机的工作过程 计算机的工作原理
2016/7/5
计算机的硬件组成
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冯· 诺依曼体系结构
• 冯· 诺依曼式计算机有五大部件 – 存储器、运算器、控制器 – 输入设备、输出设备
2016/7/5
计算机的硬件组成