计算机系统组成与工作原理
计算机系统及工作原理
计算机系统及工作原理
计算机系统是由硬件和软件组成的复杂系统，它能够进行数据的处理、存储、传输以及控制等功能。
计算机系统的工作原理是指计算机是如何通过编码、运算、存储和控制等过程完成各种任务的。
计算机系统的工作原理包括以下几个方面：
1. 输入和输出：计算机系统通过输入设备接收外部数据，并将处理结果通过输出设备输出。
输入设备可以包括键盘、鼠标、扫描仪等，而输出设备可以包括显示屏、打印机、音频设备等。
2. 中央处理器（CPU）：CPU是计算机系统的核心部件，负
责执行程序指令、进行算术逻辑运算和控制操作。
CPU由运
算器和控制器组成，运算器负责进行算术和逻辑运算，而控制器负责指令的解码和控制。
3. 存储器：计算机系统中的存储器用于存储程序指令和数据。
主存储器通常是指随机存取存储器（RAM），它可以被CPU
随机访问。
此外，计算机系统还可以包含辅助存储器，如硬盘、光盘等。
4. 数据总线和控制总线：计算机系统中的数据总线用于传输数据，而控制总线则用于传输控制信号。
数据总线通常包括地址总线、数据总线和控制总线，它们分别用于传输地址、数据和控制信号。
5. 操作系统：操作系统是计算机系统的核心软件，它负责管理计算机的硬件资源和提供基本的系统服务。
操作系统的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理和设备驱动程序。
6. 程序执行过程：计算机系统执行程序的过程通常包括取指令、解码指令、执行指令和存储结果等步骤。
计算机通过不断地重复执行这些步骤，实现对程序的运行。
以上是计算机系统的一般工作原理，不同类型的计算机系统和应用场景可能还会有一些特殊的工作原理。
简述计算机系统的组成和工作原理
一、计算机系统的组成计算机系统由硬件和软件两部分组成。
1. 硬件部分计算机硬件包括中央处理器（CPU）、内存、存储设备、输入设备和输出设备等。
1）中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的大脑，它负责执行指令、进行运算和控制数据的流动。
2）内存内存用于存储计算机正在运行的程序和数据，它具有高速读写的特点，可快速提供数据给CPU进行运算。
3）存储设备存储设备包括硬盘、固态硬盘和光盘等，用于长期存储数据和程序。
4）输入设备输入设备用于向计算机输入数据，例如键盘、鼠标和触摸屏等。
5）输出设备输出设备用于从计算机输出数据，例如显示器、打印机和音响等。
2. 软件部分计算机软件包括系统软件和应用软件。
1）系统软件系统软件包括操作系统、驱动程序和实用工具等，它们负责管理计算机硬件资源和提供基本的运行环境。
2）应用软件应用软件包括办公软件、娱乐软件和专业软件等，它们用于满足用户的各种需求。
二、计算机系统的工作原理计算机系统的工作原理可以简要概括为输入、处理、输出和存储四个基本环节。
1. 输入输入是指将外部的数据或命令传递给计算机系统，数据可以通过键盘、鼠标、摄像头等输入设备输入，命令可以通过程序或操作系统传递。
2. 处理处理是指计算机对输入的数据进行处理和运算，中央处理器（CPU）是计算机进行处理的核心部件，它执行指令、进行运算并控制数据的3. 输出输出是指将计算机处理后的数据呈现给用户，数据可以通过显示器、打印机、音箱等输出设备输出，用户可以通过这些设备获取计算机处理后的结果。
4. 存储存储是指将计算机正在运行的程序、数据和已处理的结果存储到内存或存储设备中，以便后续的读取和使用。
计算机系统的工作原理是通过输入、处理、输出和存储这些环节，实现对数据的处理和运算，从而实现各种应用需求。
以上是对计算机系统的组成和工作原理进行简要概述，希望能够对您有所帮助。
计算机系统是当今社会不可或缺的重要工具。
它的发明和广泛应用，极大地改变了人们的生活方式和工作方式。
简述计算机系统的组成及其工作原理
简述计算机系统的组成及其工作原理计算机系统是一个复杂的技术系统，它被称为“第四种科学”。
它是现代数据处理，控制和通信技术的基础。
它应用于商业，科学，教育，医疗和其他各个领域，可以帮助我们快速准确地处理大量的数据，提高工作效率。
本文将介绍计算机系统的组成和工作原理。
计算机系统由五大组成部分组成：硬件、软件、数据、人员和环境。
1.件：硬件是计算机系统的机械和电子部件，包括中央处理器（CPU）、存储器、显示器、输入/输出设备以及网络设备。
它们构成了计算机系统的基础，是计算机系统最重要的组成部分。
2.件：软件是计算机系统的程序以及相关文档，是定义并实现计算机系统功能的最重要因素。
它包括系统软件（如操作系统和编译系统）、应用软件（如办公软件）等。
3.据：数据是指存储在计算机系统中的信息，包括文字、声音、图像等。
它们是用来构成信息并实现计算机功能的基础和最重要的组成部分。
4. 人员：计算机系统的人员包括系统分析师、系统设计师和计算机操作员等，都是计算机系统不可缺少的组成部分。
他们负责安装、维护和使用计算机系统，以及实现计算机系统的正确使用。
5.境：计算机系统的环境是指计算机系统的物理外部环境，包括计算机的结构、空间、温度、湿度和气压等，它们也是计算机系统不可缺少的组成部分。
计算机系统的工作原理是，人们通过软件将数据处理成信息，并使用系统软件将这些信息输入到硬件系统中，然后硬件处理器通过内部指令将这些数据处理和储存起来，以满足用户的要求。
计算机系统的组成和工作原理在很大程度上影响着系统的性能。
只有选择性能强大的硬件和软件，才能保证计算机系统的高效率，同时为用户提供满意的服务。
此外，训练有素的人员和合理的环境处理也是必须考虑的因素。
综上所述，计算机系统由硬件、软件、数据、人员和环境五大组成部分组成，它们都是计算机系统不可缺少的组成部分。
计算机系统的工作原理是，用户将数据处理成信息，输入到硬件系统中，硬件处理器处理和储存，以满足用户的要求。
计算机组成原理和系统结构
一、计算机的工作原理计算机工作原理是计算机在执行程序时，首先会从存储器中取出指令并加以执行。
执行过程中，控制器负责协调运算器、内存、输入和输出设备等各个部件，完成相应的任务。
在计算机内部，数据和程序均采用二进制形式表示，这使得计算机可以准确地完成各种任务。
简单来说就是存储和程序控制。
在计算机运行时，它会从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。
接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。
依此进行下去，直至遇到停止指令。
二、计算机的系统组成计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成。
计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合，是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。
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。
1.计算机硬件系统组成计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五个基本部分组成：运算器：也称为算术逻辑单元（ALU），主要负责完成算术运算和逻辑运算。
控制器：作为计算机的指挥系统，控制器主要由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。
存储器：包括内存储器和外存储器，其中内存储器（如RAM）用于临时存储数据和程序，外存储器（如硬盘）则用于长期存储数据和程序。
输入设备：如鼠标、键盘等，用于向计算机输入数据和指令。
输出设备：如显示器、打印机等，用于将计算机处理的结果展示给用户。
2.计算机软件系统由系统软件、支撑软件和应用软件三部分组成。
系统软件：系统软件是由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成的，主要功能包括启动计算机、存储和加载应用程序、对文件进行排序和检索、将程序语言翻译成机器语言等。
系统软件可以看作用户与计算机的接口，它为应用软件和用户提供了控制和访问硬件的手段，这些功能主要由操作系统完成。
计算机的基本组成与工作原理
运算器主要完成算术运算和逻辑运算，实现对数据的加工与处理。
①算术逻辑运算单元〔ALU〕：主要用于完成加、减、乘、除等算术运算和与、或者、非等逻辑运算，以及移位、求补等操作。
②标志存放器：用于存放算术、逻辑运算过程中产生的状态信息。
③累加器〔ACC〕：用于暂存运算结果以及向 ALU 提供运算对象。
发出指令脉冲，控制机器各个部件协调一致地工作。
从内存取指令和执行指令。
从内存中取出指令，并指出下一条指令在内存中的位置，将取出的指令送入指令存放器，启动指令译码器对指令发展分析，最后发出相应的控制信号和定时信息，控制和协调计算机的各个部件有条不紊的工作，以完成指令所规定的操作。
①程序计数器〔PC〕②指令存放器〔IR〕③指令译码器：对现行指令发展分析，确定指令类型、指令所要完成的操作以及寻址方式。
④时序部件：用于产生时序脉冲和节拍电位以控制计算机各局部有序地工作。
⑤状态/条件存放器：用于保存指令执行完成后产生的条形码。
比方：计算是否溢出、结果为正还是为负等。
此外，该存放器还保存中断和系统工作状态等信息。
⑥微操作信号发生器：根据指令提供的操作信号、时序产生器提供的时序信号，以及各功能部件反响的状态信号等综合特定的操作序列，从而完成对指令的执行控制。
存放器是CPU 内部的暂时存储单元，既可以用来存放数据和地址，也可以用来存放控制信息或者CPU 工作时的状态。
增加存放器的数量，就可以使CPU 把执行程序时所需的数据尽可能地放在存放器中，从而减少访问内存的次数，进步其运行速度。
但是存放器的本钱很高，因此必须在性能和本钱之间取个平衡点。
①累加器：是一个数据存放器，在运算过程中暂时存放被操作数和中间运算结果，是CPU 中使用最频繁的存放器，但累加器不能用于长期地保存一个数据。
②指令存放器：用于存放正在执行的指令。
③标志存放器：用于记录运算中产生的标志信息，普通存放指令执行结果的状态信息。
典型的标志如下：*进位标志位〔C〕：当运算结果最高位产生进位时置“1”。
计算机硬件系统组成及工作原理
计算机硬件系统组成及工作原理一、计算机硬件系统组成任何一台计算机，都是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大功能部件组成，其结构框图如网1—1所示。
1．运算器运算器是对数据进行运算的部件，它能够快速地对数据进行加、减、乘、除等基本算术运算及“与”、“或”、“非“等逻辑运算。
在运算过程中，运算器不断得到由存储器提供的数据，运算后把结果(包括中问结果)送回存储器保存起来。
整个运算过程是在控制器统一指挥下，按程序中绢诽的操作次序进行的。
运算器主要由算术逻辑单元(A小hme小L08ic Un入简称Aeu)、寄存器以及一些控制数据传送的电路组成。
算术逻辑单元是运算器中实现算术和逻辑运算的电路；寄存器是运算器中的数据暂存器，在运算器中往往设置多个寄存器，每个寄存器能够保存一个数据。
寄存器可以直接为算术逻辑单元提供参加运算的数据，运算的中间结果也可以保存在寄存器中。
这样，一个简单的运算过程就可以在运算器内部完成，避免了频繁地与存储器打交道的工作，从而提高了运算速度。
Atmel代理运算器中还设有标志寄存器，它用来存放运算结果的特征．如进位标志(c)、零标志(Z)、符号标志(s)等。
在不同的机器中，标志寄存器的标志位有不同的规定。
2．控制器控制器是计算机的控制中心，计算机的工作就是在控制器的控制下有条不亲地协调工作。
控制器通过地址访问内存储器，逐条取出选中单元的指令，分析指令，并根据指令码产生相应的控制信号作用于其他各个部件，控制这些部件完成指令要求的操作。
上述过程周而复始，保证了计算机能自动、连续地工作。
控制器主要由指令计数器(又称程序计数器)、指令寄存器、指令译码器、时序电路及操作控制器等电路组成。
当计算机执行程序时，指令计数器中保存的是耍执行的下一条指令的地址，控制器根据这个地址，从内存中取出指令并送人指令寄存器。
指令译码器对指令寄存器中的指令代码进行分析后，发出各种相应的操作命令，指挥计算机的有关部件进行工作，比如一次内存读／写操作，一个算术／逻辑运算操作，或一个输入／输出操作等。
简述计算机系统的组成及其工作原理
简述计算机系统的组成及其工作原理
计算机系统是由计算机和关联设备构成的一系列程序，可以帮助我们
完成一些复杂的处理工作，它包括以下几个部分：
1. 加电器：加电器是能够将各种能源转换成电能的装置，它可以为整
个计算机系统提供能量，保证计算机正常工作。
2. CPU：中央处理器(CPU)是计算机的核心，它是计算机系统的“大脑”，具有管理整个计算机系统的指挥和控制作用，它能够识别各类指令，
并对指令按正确的办法移动，处理和输出。
3. 内存储器：内存储器负责存储信息，由于数据在CPU运行时必须先
存放在内存储器中，因此，内存储器是实现数据处理的基础，其作用
与CPU是密不可分的，它可以根据CPU指令从主存储器中读出，需要的数据或指令，从而实现对数据和指令的处理。
4. 外存储器：外存储器是由硬盘等设备构成的，它可以长期存储大量
的信息和数据，而且可以随时检索。
5. 显示器：显示器通过计算机内部的CPU、内存、外存和其他电路装置，将运算结果以图形（文本）的形式显示在屏幕上，它是计算机系
统和用户之间的桥梁。
6. 输入设备：输入设备能够将外界的信息输入到计算机系统中，以便
进行处理，它包括键盘、鼠标等；
7. 输出设备：输出设备可以将计算机运算的结果输出到外部设备，如：打印机、显示器等。
计算机系统的工作原理：
1. 输入：输入设备将外界的信息输入到计算机系统；
2. 存储：将输入的信息存放在内存储器中；
3. 处理：CPU根据指令进行计算，并根据处理结果产生控制信号；
4. 输出：将处理结果通过输出设备输出到外界；
5. 存储：将处理结果存放在外存储器中；
6. 终端：将处理结果供用户查看，及时关机。
计算机组成与基本工作原理
输入设备 输入设备是用来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二 进制数存放到内存中。常用的输入设备有 键盘、鼠标、扫描仪等。
输出设备 输出设备用于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。常用的输出设备有显示器、打 印机等。
微机显示系统由显示器和显示控制适配卡 （Adapter，简称显示适配卡或显示卡）组成。 显示器 显示器又称监视器（Monitor），是微机系统的标 准输出设备，它能快速地将计算机输入的原始信 息和运算结果直接转换成人能直接观察和阅读的 光信号，输出信息可以是字符、汉字、图形或图 像。 按所使用的器件，显示器可分为以阴极射线管为 核心的CRT显示器与平板显示器。 显示器的主要技术指标：像素、点距和分辨率、 扫描方式。
Mn
DRAM
外存 n
低成本
外存 外存 ... 1 2
外存
硬盘、光盘、U盘等
信息的存储单位
位（Bit）：度量数据的最小单位
字节（Byte）：最常用的基本单位
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 1 0 0 1 0 1 0 1 =27+ 24+ 22+ 20 K 字节 1K = 1024 byte M（兆）字节 1M = 1024 K G（吉） 字节 1G = 1024 M T（太）字节 1T = 1024 G
微机结构示意图
地址总线 AB
CPU
存 储 器
I/O 接 口
输 入 设 备
I/O 接 口
输 出 设 备
数据总线 DB
控制总线 CB
微机的硬件由CPU、存储器、输入/输出设备构成； 输入/输出设备通过I/O接口与系统相连； 各部件通过总线连接。
计算机系统的组成与工作原理ppt课件
工作原理
参照人类大脑的工作方式，首先我们通过眼 睛、耳朵等感觉器官，将捕捉到的信息输送到 大脑并存储起来。然后经过思考，结合已掌握 的知识，按照一定的方法和步骤，对信息进行 加工处理，产生处理结果。然后在经过大脑的 控制，利用口、手等器官，把结果表达出来。 计算机的工作方式也是类似的：
计算机工作原理
它是计算机的核心部件，负责解释执行计算机的基 本指令，完成计算机对各种信息的加工处理工作。 它主要由运算器和控制器组成。
信息处理 的核心
信息处理的 指挥中心
现在市场上常用的是AMD处理器、英特尔处理器等。
AMD处理器
Intel处理器
主 机 板
二、存储器
（1）内存储器，简称内存，也叫主存储器。 用于存储计算机当前工作中正在运行的程序、 数据等，相当于计算机内部的存储中心。
操作系统有DOS、windows等，我们常用的 WINDOWS 是一个多任务、多窗口的操作系统 。
应用软件是为了解决一些实际问题的计算机程序。 我们在计算机上作画，需要作图软件如photoshop, 作动画需要动画软件flash，我们写文章要用文字 编辑软件，如microsoft word，老师做课件用ppt 等。
注意：在我们使用完USB移动存储器时，一定要在计算机上进行“安全 删除硬件”的操作。等WINDOWS通知可以移除设备时，才可以从USB接口 中拔出设备
内 存 条
U 盘
光驱
三、输入设备：用于计算机从外界获取信息
键
鼠
盘
标
摄 像 头 扫描仪
数码相机
四、输出设备：用于将信息传递给外界 打 印 机
显 示 器
数据输入 输入设备
运算器 存储器
输出 设备 输出 结果
第03章 计算机系统的组成及工作原理
主机
存储器
输入设备 输出设备
系统软件
系统软件是管理、监控和维护计算机资源的软件。系统软件是计算机正常运转不可缺少的， 一般由计算机生产厂家或专门的软件开发公司研制，出厂时写入ROM芯片或存入磁盘(供用户
选购)，任何用户都要用到系统软件，其他程序都要在系统软件支持下运行。
操作系统 语言处理系统
数据库管理系统
软件工具
应用软件
为解决计算机各类问题而编写的程序称为应用软件。它又可分为应用软件包与用户程序。 应用软件随着计算机应用领域的不断扩展而与日俱增。
用户程序 应用软件包
计算机操作系统
操作系统(Operating System，简称OS)是给计算机配置的一种必不可少的系统软件，它可以 管理系统中的资源，还为用户提供各种服务界面。操作系统的功能是用来管理计算机的硬件资
DOS操作系统
Windows 操作系统
Linux系统 Unix系统 OS/2系统
计算机的工作原理
计算机的基本原理是存储程序和程序控制。预先把指挥计算机如何进行操作的指令序列 (称为程序)和原始数据中输入到计算机内存中。每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取 数，进行什么操作，然后送到什么地方去等步骤。
微型计算机的性能指标
高性能的微型计算机，应当有很快的处理速度和很强的处理能力。但性能的提高，往往是 微机各部件共同协调工作的结果。而且对于不同用途的计算机，其对不同部件的性能要求又有 所不同。
运算速度 存储器的指标
常用操作系统
单用户操作系统是微型计算机中广泛使用的操作系统，这类操作系统最主要的特点是在同 一段时间仅能为一个用户提供服务，它又分为单任务和多任务两类。与单用户操作系统相反，
简述计算机系统的组成及其工作原理
简述计算机系统的组成及其工作原理计算机系统是由一系列组件组成的，它们一起协作构成了完整的系统。
计算机系统由主机、设备、软件和用户等构成，每个组件都与另一组件有机结合在一起，形成一个协同工作的整体。
让我们简要地介绍计算机系统的组成及其工作原理。
计算机的硬件是计算机系统的基础，它由主机、设备和储存器组成。
主机由处理器、系统总线、存储器以及着色器等组成，处理器是计算机系统中最重要的部件，它负责解释和执行计算机指令。
系统总线为主机各部件之间传输数据和指令提供了通道。
存储器主要用于存放程序的数据和指令，以及处理器的临时变量。
着色器将收到的数据进行计算并显示到显示器上，以让用户能够看到计算机所产生的图片。
设备包括键盘、鼠标、打印机、扫描仪等。
键盘是与计算机连接的输入设备，用户可以通过它输入文字和数据。
鼠标是控制计算机指针或图形的设备，用户可以通过它来实现图形显示与计算机界面的交互。
打印机可以将计算机中的文字和图形输出到纸上，以便用户可以查看的。
扫描仪能够将实体文件转成计算机可操作的数字文件。
计算机系统的软件包括操作系统、应用程序和中间件。
操作系统是计算机系统中最重要的软件，它负责管理计算机系统的所有硬件和软件资源，确保系统的正常运行。
应用程序是用户使用计算机的主要工具，它们可以完成用户的指定任务。
中间件是实现应用程序之间的通信的软件，它们能够解决跨平台的问题，从而提高应用程序的灵活性和适用性。
最后，计算机系统的最终用户是系统的操作者，它们利用计算机系统来完成指定的任务。
用户将输入命令，使用户界面等，通过操作系统、应用程序和中间件，指示计算机完成特定的工作，并显示出有用的结果。
由于各种组件的有机结合，计算机系统的工作原理有着相当的复杂性。
当计算机接收到用户的指令时，操作系统会首先把用户指令翻译成机器指令，然后把机器指令放入存储器，处理器逐条提取指令，执行程序，并将最终结果输出到显示器上。
计算机系统的组成及其工作原理清楚地表明，组成计算机系统的各部件之间是高度有机结合的，它们一起协作构成了完整的系统，以满足使用者的多样要求。
1.2 计算机的组成及工作原理
功能键
编辑键
CRT显示器
LCD显示器
返 回
输出设备---显示器
性能指标：
分 辨 率： 用水平显示的像素个数 × 水平扫描线数表示来表
示。 屏幕大小：显示区域的大小，如17寸、19寸等。
点
间
距：指屏幕上两个颜色相同的荧光点之间的最短距离。
刷新频率：分为垂直刷新频率和水平刷新频率。 色 彩 数：指显示器的色彩还原能力。
I/O设备 I/O子系统
四、存储器
微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器 内部存储器 访问速度快 信息暂时性 相对价格高 外部存储器
访问速度慢
信息永久性 相对价格低
存储器容量单位
1Byte = 8 bit 1 KB = 210 Byte 1 MB = 210 KB 1 GB = 210 MB 1 TB = 210 GB 1 PB = 210 TB
外存储器（辅存）
输入设备
内存储器 （主存）
输出设备
运算器
控制器
数据流 地 址 控制流
中央处理器（CPU）
计算机的工作原理
原始数据
取数
I/O设备 内存储器
指令
运算器 存数
结果
存取命令
输入/输出命令
控制器
运算命令
计算机系统组成
一个计算机系统主要由 “硬件”和 “软件”两大系统组成。
计算机硬件系统的基本组成及工作原理
计算机硬件系统的基本组成及工作原理现代计算机是一个自动化的信息处理装置，它之所以能实现自动化信息处理，是由于采用了“存储程序”工作原理。
这一原理是1946年由冯 · 诺依曼和他的同事们在一篇题为《关于电子计算机逻辑设计的初步讨论》的论文中提出并论证的。
这一原理确立了现代计算机的基本组成和工作方式。
⑴ 计算机硬件由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
⑵ 计算机内部采用二进制来表示程序和数据。
⑶ 采用“存储程序”的方式，将程序和数据放入同一个存储器中 内存储器），计算机能够自动高速地从存储器中取出指令加以执行。
可以说计算机硬件的五大部件中每一个部件都有相对独立的功能，分别完成各自不同的工作。
五大部件实际上是在控制器的控制下协调统一地工作。
首先，把表示计算步骤的程序和计算中需要的原始数据，在控制器输入命令的控制下，通过输入设备送入计算机的存储器存储。
其次当计算开始时，在取指令作用下把程序指令逐条送入控制器。
控制器对指令进行译码，并根据指令的操作要求向存储器和运算器发出存储、取数命令和运算命令，经过运算器计算并把结果存放在存储器内。
在控制器的取数和输出命令作用下，通过输出设备输出计算结果。
1．运算器 ALU）运算器也称为算术逻辑单元ALU Arithmetic Logic Unit）。
它的功能是完成算术运算和逻辑运算。
算术运算是指加、减、乘、除及它们的复合运算。
而逻辑运算是指“与”、“或”、“非”等逻辑比较和逻辑判断等操作。
在计算机中，任何复杂运算都转化为基本的算术与逻辑运算，然后在运算器中完成。
2．控制器 CU）控制器CU Controller Unit）是计算机的指挥系统，控制器一般由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。
它的基本功能是从内存取指令和执行指令。
指令是指示计算机如何工作的一步操作，由操作码 操作方法）及操作数 操作对象）两部分组成。
控制器通过地址访问存储器、逐条取出选中单元指令，分析指令，并根据指令产生的控制信号作用于其它各部件来完成指令要求的工作。
简述计算机系统的组成及工作原理
简述计算机系统的组成及工作原理计算机系统是由硬件和软件两部分组成的，它们相互配合，共同完成数据处理和运算的任务。
计算机系统分为五个主要的组成部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
这些部件通过总线进行连接和通信，共同协作完成各种计算和数据处理操作。
首先是运算器，它是计算机系统的核心部件，主要负责完成各种运算和逻辑操作。
运算器由算术逻辑单元（ALU）和寄存器组成。
ALU负责执行算术运算和逻辑运算，例如加法、减法、乘法、除法以及与、或、非等逻辑操作。
寄存器是用来存储和传输数据的临时存储器件，包括数据寄存器、地址寄存器和状态寄存器等。
控制器是计算机系统的指挥官，它负责控制和协调各个部件的动作。
控制器通过解析指令、判断条件和执行控制逻辑，确保计算机系统按照预定的顺序和方式进行操作。
控制器包括指令寄存器、程序计数器和时序控制等。
存储器是计算机系统的存储部分，用来存储程序、数据和指令等信息。
存储器可以根据访问速度和容量的不同分为主存储器和辅助存储器。
主存储器又称为内存，它是计算机系统的临时存储器，用来存储当前正在运行的程序和数据。
辅助存储器则是用来存储长期保留的数据和程序，如硬盘、光盘和闪存等。
除了核心部件外，计算机系统还需要输入设备和输出设备来完成与外部环境的交互。
输入设备主要用来接收用户输入的指令和数据，如键盘、鼠标和扫描仪等。
输出设备则用来显示计算机处理结果或将数据输出到外部设备，如显示器、打印机和音箱等。
计算机系统的工作原理是通过指令周期来完成的。
指令周期是指计算机处理一条指令的完整流程，包括取指令、分析指令、执行指令和访问存储器等步骤。
首先，控制器从存储器中取出指令，并将其送到运算器进行分析。
然后，根据指令的类型和操作码，运算器执行相应的运算和逻辑操作，并将结果存储在寄存器中。
最后，控制器根据指令的执行结果，决定下一条指令的执行地址，并将其送到存储器中进行取指令，整个过程循环不断，直至程序结束。
大学计算机基础-计算机的系统组成及工作原理课件
2）只读存储器(ROM) 只读存储器简称为ROM(Read Only Memory)。包括ROM、PROM、EPROM和 E2PROM。计算机中一些固定不变的程序或数 据常采用ROM存储。
EDO内存条及插槽
SDRAM内存条
SDRAM内存插槽
DDR 内存条
RDRAM内存（上）、ECC内存（下）
计算机基础
－计算机系统的组成及工作原理
基本内容
1.1 计算机系统的组成 1.2 微型机的硬件系统 1.3 计算机的软件系统
1.1 计算机系统的组成
输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪、触摸屏、光笔等 输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音箱等 硬件 存储器 外存——软盘、硬盘、光盘、磁带等 内存——RAM，ROM，Cache等 运算器 控制器 操作系统：MS-DOS，Windows等 系统软件 软件 语言处理系统：C，BASIC，Java等 数据库管理系统：Access等 各种字处理软件：Word,WPS等 外设
硬盘主要性能指标
（3）平均等待时间
数据所在扇区转到磁头下的平均时间，约3ms~6ms
（4）平均寻道时间
把磁头移动到数据所在磁道（柱面）所需要的平均时间， 约5ms~10ms。
（5）平均访问时间
硬盘找到数据所在扇区所需要的平均时间。
＝（3）＋（4）
注意：不少广告中用平均寻道时间代替此项
硬盘主要性能指标
SCSI
SCSI接口的硬盘较贵，传输速度更快，CPU占 用率低，需购买SCSI卡，适用于服务器。
硬盘主要性能指标
（1）容量（单位 GB） （2）转速 硬盘内电机主轴的转动速度（每分钟盘片 旋转次数），目前ATA（IDE）硬盘的主轴转速 一般为 5400~7200rpm，主流硬盘的转速为 7200RPM。至于SCSI硬盘的主轴转速一般可达 7200~10 ,000RPM。
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18
林水生2010
电子科技大学
通信与信息工程学院
微型计算系统原理及接口技术
中断处理流程
非预料事件 CPU处理流程 中断服务程序 外部设备 中断服务 子程序 CPU 现行 主程序 启 动
中 断 请 求
中 断 响 应
中 断 启 请 动 中 求 断 返 回
中 断 响 应
启 动
中 断 返 回
19
林水生2010
先查询外设状态；若传输条件不满足时，CPU等 待直到条件满足
17
解决了CPU与外设之间的同步问题，可靠性高 CPU利用率低，低优先级外设可能无法及时得到响应
林水生2010
电子科技大学
通信与信息工程学院
微型计算系统原理及接口技术
4 中断系统
中断的概念：CPU在执行现行程序时，为处理一 些紧急发生的情况，暂时停止当前程序，转而对 该紧急事件进行处理，并在处理完后返回正常程 序的过程 包括CPU内部配置的中断机构、外设接口中设计 的中断控制器及各类中断服务子程序 可以实现实时故障处理，实时响应外设的处理
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四级存储系统
寄存器：CPU内部高速访问，直接与指令执行相关
数据寄存器：各种运算的操作数 控制寄存器：取指令时需要的存储单元地址
高速缓存：CPU的高速访问，一般为SRAM
有时分为二级结构，一级在CPU内部，二级在CPU外部
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2.2 计算机组成原理
Computer organization：主要关注体系结构中 各操作单元的功能实现及互联
计算机系统各模块连接的总线结构
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有多个主设备，总线控制器用于协调(仲裁)主设备对总线 的请求 仲裁总线包括总线请求线和总线授权线； 中断和同步总线用于处理带优先级的中断操作，包括中断 请求线和中断认可线 公用线包括时钟、电源/地、系统复位等
时序控制部件：产生各种周期的节拍，包含一
个脉冲源和一组计数分频逻辑
时序：指令周期、工作周期和时钟周期
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2 数据通道（运算器）
组成：ALU+寄存器+内部总线
功能：基本的二进制算术、逻辑及移位
运算 根据运算结果设置状态标志（进/借位、 溢出等）； 特性：
数据通路宽度：即字长，CPU单次传送和处 理数据的能力。 数据通路周期：ALU运算并将保存结果的过 程
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CPU内典型的数据通路
ALU的实现： (1)由基本门电路实现 全加器； (2)由n位全加器构成 n位并行加法器； (3)以加法器为核心， 通过扩展输入选择 逻辑实现其它基本 算术和逻辑运算
ALU功能描述
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2.2.3 存储器
双极型： 存取速度快，但集成度低，一般用于大型 计算机或高速微机的Cache；
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不同点
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3. 输入/输出子系统
计算机与直接相联的外围设备进行数据交换的过 程通常称为输入/输出(In/Out)，而与远方设备进 行数据交换的过程习惯上称为数据通信(data communication)
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第2章 计算机系统组成与工作原理（10课时）
2.3.3 总线仲裁（掌握）
1．串行仲裁 2．并行仲裁 3．混合仲裁
2.3.4 总线带宽（掌握） 2.3.5 总线时序（掌握）
1．同步总线时序 2．异步总线时序 3．半同步总线时序 1．传输方向 2．传输距离 3．传输速率 4．差错控制 5．传输时序
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指令集设计的考虑因素
根据应用初拟出指令的分类和具体的指令； 编写出针对该指令系统的各种高级语言编译程序；
对多种算法程序进行模拟测试，确认指令系统的 操作码和寻址方式的效能是否都比较高； 用硬件实现高频使用的指令，软件实现低频使用 指令
2.1.1
1．CPU指令集 2．存储器子系统 3．输入/输出子系统 4．程序控制方式 5．中断控制方式 6．中断系统 7．中断处理过程 8．DMA控制方式 9．I/O处理机
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第2章 计算机系统组成与工作原理（10课时）
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多级存储器体系结构
总线
CPU
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Cache
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主存
外存接口
外存
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small endianness
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S0~S3选择具 体操作类型； M逻辑运算/算 术运算；Cn进 /借位。“H”高 电平，“L”低 电平，“+”逻 辑运算“与” 移位运算功能， G移位使能； S0~S3选择具 体操作类型； M进/借位是否 参与移位 移位功能通常 由ALU的输出 端寄存器完成
需求驱动、模式驱动等其它驱动方式
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1. CPU指令集
计算机是不断执行程序的过程，程序是指 令的有序集合 指令集结构(ISA，Instruction Set Architecture)：是体系结构的主要内容之 一，其功能设计是确定软硬件的功能分配 考虑因素：速度、成本和灵活性 实现方式：硬件、软件 优化策略：RISC、CISC 实现内容：数据类型、指令功能、指令 格式、寻址方式
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2 计算机存储系统
存储器需考虑的主要因素
速度、容量、成本
一般系统的存储器结构
内存：半导体存储器，临时性存储，解决速度
问题 外存：磁盘、磁带、光盘等，较长时间存储， 解决容量问题
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工作原理：存储程序/指令(控制)驱动
计算机开始工作后，在不需要人工干预的情况下由控 制器自动、高速地依次从存储器中取出指令并加以执 行
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2.1.2 冯· 诺依曼体系结构
CPU指令集：指令功能、指令格式、寻址方式 存储器子系统：分层结构(寄存器、缓存、主 存、辅存) 输入/输出子系统：总线/接口+多种I/O方 式 改变串行执行模式，发展并行技术 改变控制驱动方式，发展数据驱动、
2.2 计算机组成原理（3课时，掌握）
2.2.1 总线与接口 2.2.2 CPU组织
1．控制单元 2．数据通路
1．存储原理 2．存取方式 3．主存组织形式
2.2.3 存储器组织
2.2.4 输入/输出组织
2.3 计算机互连结构（4课时）
2.3.1 总线要素（理解） 2.3.2 总线组织（理解）
DMA控制
DMA特点：数据不通过CPU，而由DMAC直 接完成存储单元或IO端口之间的数据传送 程序/中断控制方式：以CPU为控制中心 I/O处理机：采用专用计算机（通道Channel、 外围处理机PPU）来负责I/O工作 智能终端、智能外设：多处理器分布处理
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四级存储系统
主存：DRAM(存储数据和临时调入的程序)、 FLASH(存储引导程序、固化程序(固件))，占 用寻址空间
编址方式：字节编址
信息存放方式：大/小端(big/small
endianness)系
统
辅存：磁盘、光盘。文件/块存储，虚拟存储 介质 均衡速度、容量、成本、长期存储等要求而分 级
现代计算机系统的总线结构
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各部件通过总线连接时需要通过接口
接口一般具备的主要功能：
信号格式转换功能：电平转换、A/D转换、串/并转换、 宽度变换 寻址功能：接口必须能对总线送来的地址信号进行译 码确定是否参与数据传输 时序配合功能：设备与总线时序不同时，需要接口电 路进行时序转换 错误检测功能：在很多情况下，系统还需要接口能够 检测和纠正信息传输过程中引入的错误。 通信联络控制功能：如果需要，接口应能完成总线与 设备之间的通信挂钩任务，如中断方式下的中断请求/ 应答过程