计算机结构与组成 PPT
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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
计算机组成原理(本全PPT)
应用
用作固件存储，如BIOS、固件等。
外存储器
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
分类
机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
外存储器
应用
作为计算机的主要存储设备。
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
外存储器
分类
CD、DVD和蓝光光盘等。
应用
用于数据备份和存储。
高速缓存(Cache)
址和控制信号。
总线按照传输信号类型可以分为 数据总线、地址总线和控制总线。
总线按照连接部件可以分为内部 总线和外部总线，内部总线连接 计算机内部各部件，外部总线连
接计算机与外部设备。
主板的结构与功能
主板的结构包括
处理器插座、内存插槽、扩展插槽、硬盘接口、电源接 口等。
主板的功能包括
提供各部件之间的连接，实现数据传输和控制信号传递 ；保障系统的稳定性和可靠性；提供系统扩展能力。
I/O数据传输方式
优点
CPU可以执行其他任务，适用于高速I/O 设备。
VS
缺点
需要设置中断控制器，实现起来较为复杂 。
I/O数据传输方式
优点
CPU不直接参与数据传输，适用于大数据块 传输。
缺点
需要设置DMA控制器，成本较高。
I/O设备控制方式
要点一
优点
简单、易于实现。
要点二
缺点
CPU效率低下，适用于慢速I/O设备。
计算机组成原理(本全ppt)
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出系统(I/O) • 总线与主板 • 计算机系统性能评价与优化
01
计算机系统概述
计算机的发展历程
用作固件存储，如BIOS、固件等。
外存储器
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
分类
机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
外存储器
应用
作为计算机的主要存储设备。
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
外存储器
分类
CD、DVD和蓝光光盘等。
应用
用于数据备份和存储。
高速缓存(Cache)
址和控制信号。
总线按照传输信号类型可以分为 数据总线、地址总线和控制总线。
总线按照连接部件可以分为内部 总线和外部总线，内部总线连接 计算机内部各部件，外部总线连
接计算机与外部设备。
主板的结构与功能
主板的结构包括
处理器插座、内存插槽、扩展插槽、硬盘接口、电源接 口等。
主板的功能包括
提供各部件之间的连接，实现数据传输和控制信号传递 ；保障系统的稳定性和可靠性；提供系统扩展能力。
I/O数据传输方式
优点
CPU可以执行其他任务，适用于高速I/O 设备。
VS
缺点
需要设置中断控制器，实现起来较为复杂 。
I/O数据传输方式
优点
CPU不直接参与数据传输，适用于大数据块 传输。
缺点
需要设置DMA控制器，成本较高。
I/O设备控制方式
要点一
优点
简单、易于实现。
要点二
缺点
CPU效率低下，适用于慢速I/O设备。
计算机组成原理(本全ppt)
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出系统(I/O) • 总线与主板 • 计算机系统性能评价与优化
01
计算机系统概述
计算机的发展历程
《计算机组成原理》ppt课件
VS
挑战
在计算机组成原理的发展过程中，面临着 许多挑战和问题，如处理器的性能和功耗 问题、存储器的速度和容量问题、系统的 可靠性和安全性问题等。这些问题需要不 断研究和探索，以推动计算机组成原理的 持续发展。
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解释定点数与浮点数的表示方法，包括整数和实数的表示。
逻辑代数基础
1 2
逻辑变量与逻辑函数
引入逻辑变量和逻辑函数的概念，为后续的逻辑 运算打下基础。
基本逻辑运算
介绍与、或、非三种基本逻辑运算及其性质。
3
复合逻辑运算
阐述其他复合逻辑运算，如异或、同或等。
逻辑门电路
基本门电路
01
介绍与门、或门、非门等基本门电路的工作原理及实现。
01
03 02
I/O接口的功能和基本结构
数据传输寄存器
命令/状态寄存器
控制逻辑电路
I/O控制方式
优点
控制简单，易于实现
缺点
CPU利用率低，实时性差
I/O控制方式
优点
提高了CPU的利用率，实时性较好
缺点
中断次数多，开销大，数据丢失问题
I/O控制方式
优点
数据传输速度快，CPU干预少
缺点
需要专门的DMA控制器，硬件开销大
指令的执行过程
取指周期
从内存中读取指令，并放入指令 寄存器IR中。
中断周期
在执行过程中，如果出现中断请 求，则进入中断周期，保存现场 信息，并转向中断服务程序。
分析周期
对取回的指令进行分析，确定指 令的操作性质和操作数地址。
执行周期
根据分析结果，执行相应的操作 ，如算术运算、逻辑运算、数据 传输等。
计算机组成原理(本全)ppt课件
定点数的加减法实现
通过硬件电路实现定点数的加减法，包括加 法器、减法器等。
浮点数的加减运算
浮点数的表示方法
包括IEEE 754标准中浮点数的表示方法、规格化表示 和精度。
浮点数的加减法规则
包括阶码和尾数的运算规则、对阶操作、尾数加减运 算和结果规格化等。
浮点数的加减法实现
通过硬件电路实现浮点数的加减法，包括浮点加法器 、浮点减法器等。
指令的执行过程与周期
指令执行过程
取指、译码、执行、访存、写回等阶段 。
VS
指令周期
完成一条指令所需的时间，包括取指周期 、间址周期、执行周期等。
07
中央处理器（CPU）
CPU的功能与组成
控制器
负责指令的取指、译码和执行，控制 数据和指令在CPU内部的流动。
运算器
执行算术和逻辑运算，包括加、减、 乘、除、与、或、非等操作。
多核处理器与并行计算
多核处理器
将多个处理器核心集成在一个芯片上，每个核心可以独立执行指令，提高处理器的并行 处理能力。
并行计算
利用多核处理器或多个处理器同时处理多个任务或数据，加速计算过程，提高计算效率 。
08
输入输出系统
I/O接口与I/O设备
I/O接口的功能
实现主机与外设之间的信息交换，包括数据 缓冲、信号转换、设备选择等。
乘法与除法运算
浮点数的乘除法运算
包括浮点数的乘法、除法和平方根运算等。
定点数的乘除法运算
包括原码一位乘法、补码一位乘法、原码除 法和补码除法等。
乘除法运算的实现
通过硬件组成与设计
运算器的基本组成
包括算术逻辑单元（ALU）、寄存器组、数据总线等。
运算器的设计原则
计算机的组成课件_图文
固态硬盘和传统硬盘的区别
电源
计算机属于弱电产品，也就是说部件的工作 电压比较低，一般在正负12伏以内，并且是直流 电。而普通的市电为220伏（有些国家为110伏） 交流电，不能直接在计算机部件上使用。因此计 算机和很多家电一样需要一个电源部分，负责将 普通市电转换为计算机可以使用的电压，一般安 装在计算机内部。计算机的核心部件工作电压非 常低，并且由于计算机工作频率非常高，因此对 电源的要求比较高。目前计算机的电源为开关电 路，将普通交流电转为直流电，再通过斩波控制 电压，将不同的电压分别输出给主板、硬盘、光 驱等计算机部件。
内存
内存指的是内存储器 ，其主要是用来临时 存贮数据，比如电脑中调用的数据,就需要 从硬盘读出,发给内存,然后内存再发给CPU 也可以理解成是内存和CPU之间的缓存, 因 为CPU中的ALU(虚拟寄存器)速度要比硬盘 速度快的多. 所以需要内存用来给CPU和硬 盘之间进行沟通，当然光盘/软盘等所有外 存贮器都是用内存来作桥梁的。
只读存储器：他是死的,删不掉,也无法覆盖 其他数据，主要用来存储内存厂商/型号等 。
硬盘
硬盘是一种主要的电脑存储媒介。 固态硬盘： 固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上 与普通硬盘的相同，在产品外形和尺寸上也与普 通硬盘一致。其芯片的工作温度范围很宽（40~85℃）。目前广泛应用于军事、车载、工控 、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗 、航空等、导航设备等领域。虽然目前成本较高 ，但也正在逐渐普及到DIY市场。
内存有两个部分： 随机存储器(RAM)
只读存储器(ROM)
随机存储器：也就是临时存放数据用的, 断 电后数据丢失，所以你复制了东西,没有粘 贴时,从新启动计算机后就无法粘贴刚才复 制的数据了。比如你玩游戏时,刚玩完游戏 感觉计算机速度下降了,这就是内存被游戏 数据占用了，从新启动计算机后速度恢复 正常,也就是内存中的RAM释放了数据。
计算机的组成(ppt课件)
外存：硬盘、光盘、优盘，数据永久性，速度慢，容量大
6、ห้องสมุดไป่ตู้示卡
通过总线连接CPU与显示 器之间的接口电路,
显存：16M, 32M，64M
显示器：超平，纯平，液晶 分辨率: 像素 dpi（dot per inch） bps (bit per second)
声效卡
7、网卡、Modem
音箱、打印机、扫描仪 键盘、鼠标、
3、内存
•内存:指的就是主板上的存储部件，使CPU直接与之沟通，存放 当前正在使用的（即执行中）的数据和程序。
•分类：ROM——固化在芯片上，存放一些监控程序。（主板上）
•
RAM——内存条，只用于暂时存放程序和数据，一旦关
闭电源或发生断电，其中的 程序和 数据 就会丢失。
内存储器
• CPU 与内存储器 频繁的数据交换
容量
计量单位：字节(Byte) B、KB、MB、GB、TB 1B=8 bit 即1 字节 (Byte) = 8 位（bit） 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB
5、硬盘、光驱、软驱
内存与外存的不同特点：
内存： RAM内存条
数据易失性，速度快，容量小
第二章 计算机硬件和软件
• 计算机完整的系统由 硬件 和 软件 组成
第一节 计算机的硬件构成
1、主板 2、CPU(中央处理器） 3、内存 4、硬盘 5、光驱、软驱 6、显卡、声卡 7、网卡 8、外设
显
示
器
声卡网卡
显卡
内存
电 源
主 板
键 盘
鼠标
CPU
硬 盘 光驱 软驱
1、主板
主板上有许多插槽， 可以插“即插即用”设备， 比如网卡、声卡、显卡、 内存等，还提供各种部 件的接口，一些数据线 也是插在主板上。计算 机的绝大部分部件都是 集成在主板上的！
计算机的硬件组成(共15张PPT)
它是整个计算机的指挥中心，负责控制计算机各个部件的协调工作，使计算机能够自动连续地执行程序。
2、存储器：是一种记忆装置，是计算机存储数据、程序的地方。
在RAM上既可以写入信息又可以读出，通常用来存放用户输入的程序和数据，其内的信息在断电后会丢失（我们通常讲的内存容量128MB、256MB、512MB、1GB等等就是指RAM中的容量 ）
一、计算机的硬件组成
存储器
运算器
控制器
输入设备
输出设备
这是由冯·诺依曼首先提出来的,称为冯·诺依曼结构
1、CPU(Center Processed Unit)→中央处理单元，即中央处理器
主要完成算术运算和逻辑运算。它是计算机的核心控制部件。CPU的型号：PI、PII、PIII、PIV、赛扬（ CeleronII ）、 Athlon(速龙)、Duron(毒龙)等等。
光盘驱动器的种类:
4、DVD-ROM：数字通用光盘。存储量很大，可达到30GB。另还有：DVD-R，DVD-RW，这两种同样需要相应的刻录机和刻录软件。
CD-ROM驱动器； CD-RW刻录机(可刻写CD-R/CD-RW碟片) ； DVD-ROM驱动器 ； DVD-RW/R光盘刻录机。
返回
技嘉新品SLI主板(888元)
语言处理程序（它包含解释和编译两种程序）：常见的高级语言：QBASIC、C、C++、FORTRE、FOXBASE、FOXPRO……
服务程序：包括：装配程序、编辑程序、诊断程序、提示系统等等。
在各种平台或语言上开发的具体使用的软件。如：人口出入境登记管理系统、图书馆资料检索软件、人事管理软件、工资管理软件、辅助教学软件 。
光盘的种类:
2、CD－R：可写入式光盘。它必须配合CD-R光盘刻录机和刻录软件将资料一次写入CD-R光盘中，但不能擦写已写入的内容。对资料的保存有较高的安全性。
2、存储器：是一种记忆装置，是计算机存储数据、程序的地方。
在RAM上既可以写入信息又可以读出，通常用来存放用户输入的程序和数据，其内的信息在断电后会丢失（我们通常讲的内存容量128MB、256MB、512MB、1GB等等就是指RAM中的容量 ）
一、计算机的硬件组成
存储器
运算器
控制器
输入设备
输出设备
这是由冯·诺依曼首先提出来的,称为冯·诺依曼结构
1、CPU(Center Processed Unit)→中央处理单元，即中央处理器
主要完成算术运算和逻辑运算。它是计算机的核心控制部件。CPU的型号：PI、PII、PIII、PIV、赛扬（ CeleronII ）、 Athlon(速龙)、Duron(毒龙)等等。
光盘驱动器的种类:
4、DVD-ROM：数字通用光盘。存储量很大，可达到30GB。另还有：DVD-R，DVD-RW，这两种同样需要相应的刻录机和刻录软件。
CD-ROM驱动器； CD-RW刻录机(可刻写CD-R/CD-RW碟片) ； DVD-ROM驱动器 ； DVD-RW/R光盘刻录机。
返回
技嘉新品SLI主板(888元)
语言处理程序（它包含解释和编译两种程序）：常见的高级语言：QBASIC、C、C++、FORTRE、FOXBASE、FOXPRO……
服务程序：包括：装配程序、编辑程序、诊断程序、提示系统等等。
在各种平台或语言上开发的具体使用的软件。如：人口出入境登记管理系统、图书馆资料检索软件、人事管理软件、工资管理软件、辅助教学软件 。
光盘的种类:
2、CD－R：可写入式光盘。它必须配合CD-R光盘刻录机和刻录软件将资料一次写入CD-R光盘中，但不能擦写已写入的内容。对资料的保存有较高的安全性。
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80486
1989
Pentium(586) 1993
Pentium Ⅱ 1997
Pentium Ⅲ 1999
Pentium Ⅵ 2000
主频/MHz
4.77-8 字长16位，系统总线16位
8-20
16-66
字长32位，系统总线32位
33-100 字长32位，系统总线32位
60-233
字长32 －80位，系统总线64 位
其中的信息在计算机生产过程中由制造厂商 写入，一般不能改写，且断电后数据一般不 会丢失。
大家好
12
随机存储器（RAM）：
用于存储计算机正在运行的数据或程序， 其存放的信息可随时进行修改，断电后 该存储器里边的信息会 全部丢失。
大家好
13
高速缓冲存储器
高速缓存是为了匹配CPU的处理速率与内存的访 问而增加的高速存储器,其目标是提供CPU的利用 率。
大家好
23
常见的用户程序
Office集成办公系统 FLASH动态网页制作 Auto CAD绘图软件
大家好
24
结束
大家好
25
1.容量 指一条内存可容纳的字节（8位二进制）数，通常 有32MB、64MB、128MB等等。
2.存取时间：内存条芯片存取数据的速度 3.奇偶校验位 4.接口类型：包括SIMM和DIMM类型接口
大家好
10
内存储器的主要特点： 存储容量小，存取速度快，存放的信息易丢失。
大家好
11
只读存储器（ROM）：
大家好
3
系统主板
大家好
4
打印机接口 USB接口
PCI槽 AGP槽 内存槽
CPU接口
大家好
5
微处理器（CPU）
运算器、控制器和一组寄存器，合在一个芯片上 称之为CPU (Central Processing Unit)
世界上主要的微处理器厂商是: Intel公司
AMD公司
大家好
6
微处理器的性能指标
大家好
16
输入设备 常见的输入设备有键盘，鼠标，扫描仪
大家好
17
输出设备 常见的输出设备有显示器，打印机，绘图仪
大家好
18
外存储器 硬盘，光盘，软磁盘，可移动磁盘。
大家好
19
软件、软件系统
软件：能够指挥计算机工作的程序，与程序运行 时所需要的数据，以及与这些程序和数据 有关的文字说明和图表资料的集合。
233-450 字长32 －80位，系统总线64 位
450-1130 字长32 －80位，系统总线64 位
1.3G-3.0G 字长32 －80位，系统总线64
位
大家好
8
主存储器（内存）
什么是内存？ 直接于CPU相连接，用来存放电脑运行时的程序和
指令的一种随机存储元件。
大家好
9
内存的主要性能指标
1.字长
字长是指计算机运算部件能够同时处理二进制数 据的位数。
2.主频
主频是指CPU的时钟频率，通常以时钟频率表示系 统运算速度。
3.运算速度
运算速度指CPU每秒执行的指令条数。
大家好
7
Intel公司 CPU 的主要性能指标
CPU
提出时间
8086
1978
80286
1982
80386DX
1985
软件系统：所有相关的计算机软件的集合。
大家好
20
系统软件
系统软件是面向计算机管理、监控、操作和 维护的软件，具有通用性和基础性。
大家好
21
应用软件
应用软件是指用户或专门的软件公司利用计算机 及其提供的系统软件为解决各种实际问题而编制 的计算机程序。
大家好
22
常见的操作系统软件有 DOS Windows95 Windows98 Windows2000 Windowsme Windowsxp Unix等
大家好
14
运算器
是计算机对各种数据进行算术运算和逻辑运算 的主要部件。是一种能对二进制数进行算术运 算和逻辑运算的装置。在运算过程中，不断得 到由存储器送来的数据，运算完成后再把结果 送回到存储器保存起来。
大家好
15
控制器：是计算机的指挥中心
它根据预先存储的程序，对计算机进行控制，指挥 计算机各部件有条不紊地工作。
计算机系统 结构与组成
大家好
1
运算器 中央处理器（CPU）
主机
控制器
硬 件
主（内）存储器
只读存储器（ROM）
系 统
随机存储存储器
算 机
外部设备
输出设备
系 统
外存储器
操作系统
软
系统软件
件
系
统
语言处理程序 数据库管理系统 工具软件
应用软件
软件包
用户程序
大家好
2
硬件：是指那些看得见摸得着的计算机器件。 硬件系统：是指所有硬件的总称。