计算机基础概述

计算机基础概述部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑一、计算机分类：1、按原理分类：数字计算机：按位不连续的跳动运算，用数字0<关）和1<开）来表示数据，数字计算的计算方式，程序控制控制方式，高精度大数据量，很强的逻辑判断能力。

b5E2RGbCAP模拟计算机：数值由连续量来表示，连续的运算过程，用电压来表示数据，电压组合和测量值计算方式，盘上连线控制方式，低精度小数据量，没有逻辑判断能力。

p1EanqFDPw2、计算机按大小分类：微型机：如PC机；个人、家庭、办公、娱乐。

嵌入式计算机：工业控制：汽车、电视、空调、电梯。

小型机：最高并行工作的CPU为4个；银行、大型企业、科研机构。

中型机：最高并行工作的CPU为8个；银行、大型企业、科研机构。

大型机：最高并行工作的CPU最少16个；银行、大型企业、科研。

巨型机：科学、军事、航天。

3、PC机分类：A、台式机：品牌机：性能稳定、售后服务好IBM、DELL、联想、长城组装机：价格便宜、个性化配置、需要一定的技术基础B、便携机：笔记本电脑：移动办公、方便、扩容不方便C、掌上电脑：PDA、商务通、联想、文曲星、手机二、现代计算机系统的结构：现代计算机采用了“存储程序”工作原理,是1946年由冯· 诺依曼和他的同事们提出并论证的。

1、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、输出设备。

2、计算机内部采用二进制来表示程序和数据。

3、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）。

DXDiTa9E3d三、计算机系统的主要性能指标：1、时钟频率<主频）和机器周期：时钟频率<主频）它是指CPU内部晶振的频率，常用单位为兆<MHz）。

一个机器周期由若干个时钟周期组成，在机器语言中，使用执行一条指令所需要的机器周期数来说明指令执行的速度。

一般使用CPU类型和时钟频率来说明计算机的档次。

如Pentium III 500等。

RTCrpUDGiT2、机器字长：是指CPU一次最多可同时传送和处理的二进制位数.3、运算速度：是指计算机每秒能执行的指令数。

单位有MIPS<每秒百万条指令）、MFLOPS<秒百万条浮点指令）5PCzVD7HxA4、存储容量：5. 可靠性、可用性和RASIS特性6. 友好性和环保性7. 性能价格比8. 带宽均衡性9. 其他四、计算机工作原理：CPU 根据当前程序指针寄存器的内容取出指令并执行指令。

控制器的输入命令把表示计算步骤的程序和计算中需要的原始数据通过输入设备送入计算机的存储器存储，随后当计算开始时在控制器的取指令作用下把程序指令逐条送入控制器，然后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。

jLBHrnAILg 五、运算器<ALU ）：运算器也称为算术逻辑单元ALU<ArithmeticLogicUnit ）。

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。

xHAQX74J0X 六、控制器<CU ）：控制器CU<ControllerUnit ）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程序数据控制流数据流一步操作，由操作码<操作方法）及操作数<操作对象）两部分组成。

通常将运算器和控制器统称为中央处理器CPU<Central Processing Unit）,它是整个计算机的核心部件，是计算机的“大脑”。

它控制了计算机的运算、处理、输入和输出等工作。

LDAYtRyKfE1、摩尔定律：在1965年，芯片巨人英特尔公司的创始人戈登· 摩尔，给出了著名的摩尔定律：芯片上的晶体管数量每隔18~24个月就会翻一番。

Zzz6ZB2Ltk2、CPU集成度：CPU集成度是指在CPU芯片的单位面积上集成电子器件数量的程度。

如今的CPU大多数是基于场效应管<MOS管）技术制造的，nMOS 管的结构CPU集成度用MOS管的“制程”衡量。

所谓制程就是指在一定制造工艺下MOS管可以实现的最小“门控导线”(GATE>长度。

一般来说MOS管的制程越小，CPU的主频越高，CPU的运算速度越快。

目前商业用的CPU芯片绝大多数采用SiO2介质，制程为45nm，现在Intel公司经过10多年的努力，发现用HfO2(二氧化铪>介质替代SiO2介质后，MOS管的GATE宽度可降至22nm，但是Hf元素的获取成本比Si高很多，因为Hf存在于大多数Zr(锆>矿中，地壳中含量很少Hf常与Zr共存无单独矿石，一般由HfCl4(四氯化铪>与Na(钠>加热还原而制得dvzfvkwMI1集成电路技术是制造微型机、小型机、大型机和巨型机的CPU的基本技术，1958年第一代集成电路仅仅包含两个晶体管，而1997年，奔腾II处理器则包含了750万个晶体管，2000年的Pentium 4 已达到了0.13微M技术，集成了4200万个晶体管，CPU集成的晶体管数量越大，就意味着更强的芯片计算能力。

rqyn14ZNXI控制器执行一条指令的过程：<1）取指令：控制器的程序计数器PC<Program counter）中存放着当前指令的地址<如n）。

执行一条指令的第一步就是把该地址送到存储器的地址驱动器，按地址取出指令，并将该指令送到指令寄存器IR<1nstructionRegister）中，同时PC会自动加1，准备取下一条指令。

EmxvxOtOco<2）分析指令：一条指令由两部分组成：一部分称为操作码OP<operation code>，指出该指令要进行什么操作；另一部分称为数据地址码，用于指出要对存放在哪个地址中的数据进行操作<如m）。

在分析指令阶段，要将数据地址码送到存储器中取出需要的操作数到运算器，同时把OP送到指令译码部件，翻译成要对哪些部件、进行哪些操作的信号，再通过操作控制逻辑，将指定的信号<和时序信号）送到指定的部件。

SixE2yXPq5<3）执行指令：有关部件在控制器发出的操作控制信号的控制下，按照规定的节拍完成规定的操作。

七、存储器<Memory）：存储器是计算机的记忆装置，它的主要功能是存放程序和数据。

程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象，程序和数据在计算机中以二进制的形式存放于存储器中。

存储容量的大小以字节为单位来度量，1KB=210B，1MB=220B，1GB=230B，1TB=240B，在某些计算中为了计算简便经常把210<1024）默认为是1000。

6ewMyirQFL位<bit）：是计算机存储数据的最小单位，在电脑中一个比特对应着一个晶体管。

机器字中一个单独的符号“0”或“1” 被称为一个二进制位，它可存放一位二进制数。

字节<Byte，简称B）：字节是计算机存储容量的度量单位，也是数据处理的基本单位，8个二进制位构成一个字节，一个字节的存储空间称为一个存储单元。

字<Word）：计算机处理数据时，一次存取、加工和传递的数据长度称为字，一个字通常由若干个字节组成。

字长<Word Long）：中央处理器可以同时处理的数据的长度为字长。

字长决定CPU 的寄存器和总线的数据宽度。

现代计算机的字长有8位、16位、32位、64位。

1存储器的分类：kavU42VRUs现代计算机系统中广泛应用半导体存储器，分成两大类：断电后数据会丢失的易失性<Volatile）存储器如：RAM ；断电后数据不会丢失的非易失性<Non-volatile ）存储器如：ROM 。

y6v3ALoS89 存储器工作原理：存储器被分为许多等长的存储单元，每个单元可以存放一个适当单位的信息。

全部存储单元按一定顺序编号即存储单元的地址，简称地址。

对存储器的操作通常称为访问存储器，访问存储器的方法有两种，一种是选定地址后向存储单元存入数据，被称为“写”；另一种是从选定的存储单元中取出数据，被称为“读”。

M2ub6vSTnP 不论是读还是写，都必须先给出存储单元的地址。

来自地址总线的存储器地址由地址译码器译码<转换）后，找到相应的存储单元，由读／写控制电路根据相应的读、写命令来确定对存储器的访内存图1-8 CPU 访问内、外存储器的方式 A. 内存储器<主存储器）：内存直接与CPU 中的运算器和控制器交换信息，容量小速度快，一般只存放那些正在运行的程序和待处理的数据。

B. 外存储器<辅助存储器）：为了扩大内存储器的容量，引入了外存储器，间接和CPU 联系，用来存放一些系统必须使用，但又不急于使用的程序和数据，程序必须调入内存方可执行，容量大速度慢，可以长时间地保存大量信息。

问方式，完成读写操作。

数据总线则用于传送写入内存或从内存取出的信息。

0YujCfmUCweUts8ZQVRd分级存储： 目前的计算机存储器一般分为3级：辅助存储器<也称外存，如光盘、磁盘、U 盘等）、主存储器<也称内存）和高速缓冲寄存器<cache ，简称缓存）。

sQsAEJkW5T存储容量级别：八、输入设备：输入设备是从计算机外部向计算机内部传送信息的装置。

其功能是将数据、程序及其他信息，从人们熟悉的形式转换为计算机能够识别和处理的形式输入到计算机内部。

GMsIasNXkA 常用的输入设备有键盘、鼠标、光笔、扫描仪、数字化仪、条形码阅读器等。

图1-9 内存储器原理地址总线 数据信息读写控制电路存储单元 存储单元 存储单元 存储单元存储单元存储单元读写操作命令 数据总线九、输出设备：输出设备是将计算机的处理结果传送到计算机外部供计算机用户使用的装置。

其功能是将计算机内部二进制形式的数据信息转换成人们所需要的或其他设备能接受和识别的信息形式，常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。

通常我们将输入设备和输出设备统称为I/O设备<Input/Output）。

它们都属于计算机的外部设备。

TIrRGchYzg十、计算机软件系统：软件由程序和文档两部分组成；程序由计算机最基本的指令组成，是计算机可以识别和执行的操作步骤；而指令又由操作码和操作数组成，操作码指出该指令要进行什么操作，操作数<也叫数据地址码）指出要对存放在哪个地址中的数据进行操作；文档文档是对程序的解释和说明，是指用自然语言或者形式化语言所编写的用来描述程序的内容、组成、功能规格、开发情况、测试结构和使用方法的文字资料和图表。