计算机的基本工作原理PPT课件
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计算机组成原理(本全)课件
计算机组成原理(本 全)课件
目录
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出(I/O)系统 • 计算机的体系结构 • 计算机的软件系统
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机，20世纪40年代 中期至50年代末期，主要用于
军事和科学研究领域。
CPU每个时钟周期执行的指令数，是 衡量CPU性能的重要指标。
03 存储器系统
存储器的分类和作用
分类
根据存储器的功能和位置，可以分为内存和外存两大类。内存是计算机内部存储器，用 于存放运算数据和程序代码；外存则是计算机外部存储器，用于长期保存大量数据和程
序。
作用
存储器是计算机的重要组成部分，它负责存储程序运行过程中所需的数据、指令等信息 ，使得CPU能够快速、准确地读取和写入数据，从而完成程序的执行。
软件系统
包括系统软件和应用软件两大类。
操作系统
是计算机的软件系统中最基本、最重要的部分，负责 管理和调度计算机的软硬件资源。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行运算和存储。
指令和程序
计算机按照程序中预定的指令序列进行自动执 行。
存储程序原理
将程序和数据存储在计算机内部，根据指令从存储器中取出数据和指令进行运 算和传输。
内存的工作原理和组织结构
工作原理
内存由多个存储单元组成，每个单元可以存储一个二进制数 。当CPU需要读取或写入数据时，会通过地址总线发送地址 信号，内存控制器根据地址信号找到对应的存储单元，完成 数据的读取或写入操作。
组织结构
内存的组织结构通常采用线性编址方式，即将内存单元按照 一定顺序排列，每个单元都有一个唯一的地址。内存的容量 大小由地址总线的位数决定，地址总线位数越多，可访问的 内存单元数量就越多。
目录
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出(I/O)系统 • 计算机的体系结构 • 计算机的软件系统
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机，20世纪40年代 中期至50年代末期，主要用于
军事和科学研究领域。
CPU每个时钟周期执行的指令数，是 衡量CPU性能的重要指标。
03 存储器系统
存储器的分类和作用
分类
根据存储器的功能和位置，可以分为内存和外存两大类。内存是计算机内部存储器，用 于存放运算数据和程序代码；外存则是计算机外部存储器，用于长期保存大量数据和程
序。
作用
存储器是计算机的重要组成部分，它负责存储程序运行过程中所需的数据、指令等信息 ，使得CPU能够快速、准确地读取和写入数据，从而完成程序的执行。
软件系统
包括系统软件和应用软件两大类。
操作系统
是计算机的软件系统中最基本、最重要的部分，负责 管理和调度计算机的软硬件资源。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行运算和存储。
指令和程序
计算机按照程序中预定的指令序列进行自动执 行。
存储程序原理
将程序和数据存储在计算机内部，根据指令从存储器中取出数据和指令进行运 算和传输。
内存的工作原理和组织结构
工作原理
内存由多个存储单元组成，每个单元可以存储一个二进制数 。当CPU需要读取或写入数据时，会通过地址总线发送地址 信号，内存控制器根据地址信号找到对应的存储单元，完成 数据的读取或写入操作。
组织结构
内存的组织结构通常采用线性编址方式，即将内存单元按照 一定顺序排列，每个单元都有一个唯一的地址。内存的容量 大小由地址总线的位数决定，地址总线位数越多，可访问的 内存单元数量就越多。
(2024年)计算机基础PPT(全套)
2024/3/26
14
04
办公软件应用技巧与实例演示
Chapter
2024/3/26
15
Word文档编辑排版方法
熟练应用字体、段落、页眉页脚 、分栏等排版工具
掌握批注、修订、比较合并文档 等协作编辑技巧
文本输入与编辑 格式设置与排版 插入对象与编辑 审阅与修订
掌握快速输入、复制、粘贴、查 找与替换等基本操作
解释USB、HDMI等外部接口的作用 和数据传输方式。
输出设备
阐述显示器、打印机等常见输出设备 的工作原理和分类。
2024/3/26
10
03
操作系统基本概念与功能
Chapter
2024/3/26
11
操作系统定义及作用
定义
操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、合 理组织计算机工作流程以及方便用户使用的程序的 集合。
光计算机
利用光信号进行信息处理，具有 高速、并行处理和低能耗等优点 。
生物计算机
利用生物工程技术制造的计算机 ，具有自我修复和自适应能力。
01 02 03 04
2024/3/26
量子计算机
利用量子力学原理进行信息处理 ，具有超强的计算能力和破解现 有密码的潜力。
人工智能与计算机融合
人工智能技术的发展将推动计算 机更加智能化，实现更高层次的 人机交互和自主决策能力。
演示文稿打包与输出
掌握将演示文稿打包成CD或输 出为其他格式的方法
18
05
编程语言入门及编程实践指导
Chapter
2024/3/26
19
编程语言概述及选择建议
2024/3/26
编程语言定义及分类
01
cpu工作原理ppt课件
·（ M） IR
·IR操 作码译码，识别MOV指令
整理ppt
15
在第二个CPU周期，CPU根据译码结果， 进行指令所要求的操作。
具体操作如下： ·送控制信号到ALU ·ALU响应控制信号，将R1的内容送入R0
整理ppt
16
二、LAD指令的指令周期
LAD指令是一条RS指令，其指令周期需3 个CPU周期。各周期的具体操作如下：
对于CPU周期，可以规定其为固定长度， 也可以采用不固定长度。
我们后面的讨论都建立在：假定CPU周期 是固定长度，并以读取一个指令字的时间 作为一个CPU周期。
整理ppt
13
5.2.2 典型指令的指令周期 设有一段程序： 101 MOV R0，R1 ；（R1）→ R0 102 LAD R1，6 ；（6）→ R1 103 ADD R1，R2 ；（R1）+（R2）→ R2 104 STO R2，（R3） 105 JMP 101 ；无条件转移到101单元 106 AND R1，R3
整理ppt
9
根据设计方法不同，操作控制器可分为三 种类型：
①时序逻辑型
采用时序逻辑电路设计实现操作控制器。 这种控制器称为硬布线控制器。
②存储逻辑型
采用存储逻辑设计实现操作控制器。这 种控制器称为微程序控制器。
整理ppt
10
5.2 指令周期
5.2.1 基本概念 .指令周期：取出并执行一条指令的时间。 ·CPU周期：又称为机器周期，若干个CPU 周期构成一个指令周期。常用 访问一次内存所花的时间来规 定CPU周期。 ·时钟周期：又称为T周期，若干个时钟周期构成 一个CPU周期。它是处理操作的最小 时间单位。
D
&
&
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
计算机的基本工作原理ppt课件
二进制与计算机
实际上，计算机仅仅是一台机器，只认识“0”和“1”这两
个数字的机器，所以在机器内部，所有的信息的表示、存 储、处理、输出均采用二进制的形式。
输入计算机的所有信息，都必须先转化成二进制 编码，才能被计算机识别。
二进制与计算机
利用二进制代码，在黑 点部分用“1”表示，在白 点部分用“0”表示，通过 这种方式可以将一幅图画转 化为计算机能够识别的二进 制代码。
存放1、一在个计汉算字机的中空打间开要“附2字件节”（中B的）“记事本”。
2、输入“computer”一词，保存成一个“txt” 格式的文件，查看文件的大小是多少字节。
1 K3B、（输千入字“节信）息=技1术02”4四B个（汉字字节并）保存成一个
“txt”格式的文件，观察文件的大小是多少字节。
1 MB（兆字节）= 1024 KB（千字节）
4、由此推断一个英文字母需要多少二进制代
1码表GB示（？千一兆个字汉节字）需=要多10少24二M进B（制代兆码字表节示）？
1 TB（太字节）= 1024 GB (千兆字节)
运算器
进行算数运算和逻辑运算的部件。 可执行四则运算比较，判断等操作。
控制器
负责指挥、控制计算机工作的部件称为控制器。 是计算机的神经中枢。
2、一个完整的计算机包括___硬__件_和_软__件____两部分。 3、计算机的硬件存由储__器_____运_、算_器_____控__制、器________、
__输__入__设__备__和_输__出__设__备___等五部分构成。 4、中央处理器的英文缩写CP是U________，它包括计算机
计算机采用二进制的原因：
1.二进制数容易表示。
2.二进制数的运算法则简单。
计算机组成与基本工作原理PPT课件
1、主机
主机是计算机系统的核心，主要由中央处理器 （CPU）、内存、输入输出设备接口（I/O接口）、 总线和扩展槽等构成，通常被封装在主机箱内。
主机机箱外观图
（1）主板
主板(Mother Board, main Board, System Board) 是微型计算机中最大的一块集成电路板，是其它 部件和外部设备的连接载体。
中央处理器CPU
寄存器组
R1 R2 R3 R4
PC 指令 指针 寄存器
地 址 寄存 器 地址总线
运
算 ALU
器
数据暂存器 指令寄存器
数据总线
标志 寄存器
指令译码器 控制电路
CPU结构示意图
控制总线
CPU是计算机的 心脏，用来实现 程序控制功能 （自动从内存中 读入指令和自动 执行指令）。
（3）存储器与存储系统
DRAM
高速度 大容量
矛盾
外存 外存
外存
1 2 ... n
低成本 外存 硬盘、光）：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 =149
K 字节
（2）中央处理器
中央处理器CPU（Central Processing Unit）又称 中央处理单元。
CPU由控制器和运算器组成，通常集中在一块芯 片上，是计算机系统的核心设备。
计算机以CPU为中心，输入和输出设备与存储器 之间的数据传输和处理都通过CPU来控制执行。
中央处理器组成之
只读存储器ROM
存放系统初始化程序、操作系统引入程序、多种硬件驱动程序等。 特点：只能读出原有的内容，不能由用户再写入新内容。 原来存储的内容是由厂家一次性写入的，并永久保存下来。
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
1计算机的基本结构和工作原理
3
光盘驱动器（CD、DVD等）
通过激光读取存储在光盘上的数据，容量小、易 携带。
存储器的层次结构
寄存器
位于CPU中，用于暂时存储运算过程 中的数据和结果。
高速缓存（CACHE）
位于CPU与内存之间，用于暂时存储 CPU频繁访问的数据。
内存储器（RAM）
用于暂时存储程序和数据，计算机工 作时，RAM中的数据可以被随时读 取和写入。
接口的分类
根据传输方式，接口可分为串行接口和并行接口；根据连接设备类型，接口可分为外设接口和网络接 口；根据传输协议，接口可分为USB、IEEE 1394、Ethernet等接口。
THANKS
感谢观看
中断与程序查询结合 方式
结合中断控制方式和程序查询方式， 当输入设备准备好数据时，产生一个 中断信号，计算机响应中断并读取输 入数据；当没有数据可读时，计算机 继续执行其他任务，并不断查询输入 设备是否准备好数据。这种方式适用 于输入数据量较大且实时性要求较高 的场合。
05 总线与接口
总线的基本概念和分类
外存储器（硬盘、光盘等）
以机械或光学方式存储数据，容量大 、价格低。
04 输入输出设备
键盘上的键，将字符输入到计算 机中。键盘是计算机最常用的输入设备之 一。
通过点击和拖动鼠标，实现对计算机的操 作。鼠标可以方便地选择、移动、复制和 粘贴文本或图形。
扫描仪
摄像头
将纸质文档转化为数字图像输入到计算机 中。扫描仪通常用于将照片、合同或其他 文档转化为数字格式。
中央处理器的组成
控制器
01
控制器负责控制指令的执行顺序，包括取指、译码、执行等操
作。
运算器
02
运算器负责进行算术运算和逻辑运算，包括加法、减法、乘法
1.2 计算机的组成及工作原理
键盘是主要的输入设备，主要由以下几部分组成： 1.主键盘区：与英文打字机的键盘类似，可直接键入英文字母和数字 。 2.数字小键盘区：位于键盘右侧，主要用输入数据。 3. 功能键区：在键盘第一行，有12个功能键F1-F12。 4 编辑键区：位于主键盘与数字小键盘的中间，用于光标和编辑操作。
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。
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01组成原理第一章PPT
史准确无误地验证着
系统结构
基本概念
1.1 计算机的发展与应用
计算机从总体上来说分为两大类:
模拟计算机和数字计算机。
各自主要特点： 模拟计算机由模拟运算器件构成，其变量由连续量 （如：电压、电流等）来表示，运算过程也是连续的
数字计算机则是由逻辑电子器件构成，其变量为开 关量（离散的数字量），采用数字式按位运算，运算 模式是离散式的
系统结构
基本概念
国际TOP500组织本月 2015年7月13日在德国举 行的 2015 年国际超级计算机大会上发布全球超 级计算机500强最新榜单，中国“天河二号”以 每秒3.386万万亿次的浮点运算速度第五次蝉联 冠军。该计算机由国防科技大学与中国的IT公司 浪潮合作制造。天河二号包含16000个计算机节 点，其中每个节点都包含两个 Intel Ivy Bridge Xeon处理器和三个Xeon Phi高性能计算卡。
系统结构
基本概念
冯·诺依曼
20 世纪 30 年代中期，冯·诺依曼大胆
的提出 : 抛弃十进制，采用二进制作为 数字计算机的数制基础。同时，他还说: 预先编制计算程序，然后由计算机来按 照人们事前制定的计算顺序来执行数值 计算工作。
系统结构
基本概念
根据冯诺依曼体系结构构成的计算机， 必须具有如下功能：
灵测验”。
系统结构
基本概念
阿兰·图灵（Alan Turing）
1945年，图灵被调往英国国家物理研究所工作。他
结合自己多年的理论研究和战时制造密码破译机的
经验，起草了一份关于研制自动计算机器（ACE： Automatic Computer Engine ）的报告，以期实 现他曾提出的通用计算机的设计思想。图灵预言， 总有一天计算机可通过编程获得能与人类竞争的智
系统结构
基本概念
1.1 计算机的发展与应用
计算机从总体上来说分为两大类:
模拟计算机和数字计算机。
各自主要特点： 模拟计算机由模拟运算器件构成，其变量由连续量 （如：电压、电流等）来表示，运算过程也是连续的
数字计算机则是由逻辑电子器件构成，其变量为开 关量（离散的数字量），采用数字式按位运算，运算 模式是离散式的
系统结构
基本概念
国际TOP500组织本月 2015年7月13日在德国举 行的 2015 年国际超级计算机大会上发布全球超 级计算机500强最新榜单，中国“天河二号”以 每秒3.386万万亿次的浮点运算速度第五次蝉联 冠军。该计算机由国防科技大学与中国的IT公司 浪潮合作制造。天河二号包含16000个计算机节 点，其中每个节点都包含两个 Intel Ivy Bridge Xeon处理器和三个Xeon Phi高性能计算卡。
系统结构
基本概念
冯·诺依曼
20 世纪 30 年代中期，冯·诺依曼大胆
的提出 : 抛弃十进制，采用二进制作为 数字计算机的数制基础。同时，他还说: 预先编制计算程序，然后由计算机来按 照人们事前制定的计算顺序来执行数值 计算工作。
系统结构
基本概念
根据冯诺依曼体系结构构成的计算机， 必须具有如下功能：
灵测验”。
系统结构
基本概念
阿兰·图灵（Alan Turing）
1945年，图灵被调往英国国家物理研究所工作。他
结合自己多年的理论研究和战时制造密码破译机的
经验，起草了一份关于研制自动计算机器（ACE： Automatic Computer Engine ）的报告，以期实 现他曾提出的通用计算机的设计思想。图灵预言， 总有一天计算机可通过编程获得能与人类竞争的智
《计算机原理》课件
03
计算机软件系统
系统软件
系统软件是计算机的基本软 件，负责管理计算机的硬件 资源，包括操作系统、设备 驱动程序、系统工具等。
操作系统是系统软件的核心 ，负责管理计算机的硬件和 软件资源，提供用户界面和 应用程序接口，协调应用程
序的运行。
设备驱动程序是操作系统的 一部分，负责与计算机硬件 设备交互，实现硬件设备的
巨型机、大型机、中型机、小 型机、微型机。
03
按用途
通用计算机和专用计算机。
计算机的应用领域
科学计算
数学、物理、工程等领域中的数值计算。
自动控制
工业生产、交通管理、家用电器等领域。
人工智能
机器学习、自然语言处理、专家系统等。
数据处理
数据库、数据挖掘、办公自动化等。
辅助设计
CAD、CAE、CAM等技术广泛应用于机械、电子、建筑 等领域。
机器学习原理
机器学习的定义
机器学习是人工智能的一个子领域，它利用算法使计算机系统能够 从数据中学习并做出准确的预测或决策，而无需进行明确的编程。
机器学习的主要方法
监督学习、无监督学习、半监督学习和强化学习是机器学习的四大 主要方法。
机器学习的应用场景
机器学习在各个领域都有广泛的应用，如自然语言处理、图像识别、 语音识别、推荐系统和自动驾驶等。
软件开发与维护
软件开发是指根据用户需求和设 计要求，编写计算机程序的过程
。
软件开发需要遵循一定的规范和 标准，以确保软件的质量和可维
护性。
软件维护是指对已经完成的软件 进行修改和完善的过程，以满足 用户新的需求或修复软件的错误
和漏洞。
04
计算机操作系统
操作系统的定义与功能
计算机的基本工作原理
二进制
十进制 由0—9十个 数字组成；
采用二进制 的原因
由0、1两个 数字组成；
运算法则： 逢二进一
二进制数容易表 示；
二进制数运算法 则简单。
运算法则： 逢十进一
程序与计算机
计算机程序—— 控制计算机工作的一系列命令。
计算机 语言
机器语言程序
特定的翻译程序
计算机自动完成
高级语言程序
组成
由0、1两个符号编写而成。
二进制，容易表示——电子屏显示原理
“中”
64位二进制代码
屏幕显示
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
0001 0000 0001 0000 1111 1110 1001 0010 1111 1110 0001 0000 0001 0000 0001 0000
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计算机存储器容量的单位还有 千字节、兆字节、千兆字节等。 各个单位的换算关系如下： 1KB（千字节）=1024B 1MB（兆字节）=1024KB 1GB（千兆字节）=1024MB 1TB（太字节）=1024GB 目前我们使用的计算机内存容 量一般有512MB、1GB、2GB等， 一张CD-ROM光盘的容量一般为 650MB，一个硬盘的容量一般为 几百到上千GB。
内存条
辅助存储器
外存储器又称为辅助存储器，或外存。其容 量相对较大，一般用来存放长期保存或相对来说 暂时不用的各种程序和信息。常见的外存储器有 哪些？
硬盘
光盘驱动器及光盘
U盘及移动硬盘
计算机存储器容量的大小以字 节为单位。通常8位二进制代码为 一个字节。一个字节的二进制代码 可表示一个英文字母。两个字节 （16位）的二进制代码可表示一 个汉字。
十进制 由0—9十个 数字组成；
采用二进制 的原因
由0、1两个 数字组成；
运算法则： 逢二进一
二进制数容易表 示；
二进制数运算法 则简单。
运算法则： 逢十进一
程序与计算机
计算机程序—— 控制计算机工作的一系列命令。
计算机 语言
机器语言程序
特定的翻译程序
计算机自动完成
高级语言程序
组成
由0、1两个符号编写而成。
二进制，容易表示——电子屏显示原理
“中”
64位二进制代码
屏幕显示
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0001 0000 0001 0000 1111 1110 1001 0010 1111 1110 0001 0000 0001 0000 0001 0000
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计算机存储器容量的单位还有 千字节、兆字节、千兆字节等。 各个单位的换算关系如下： 1KB（千字节）=1024B 1MB（兆字节）=1024KB 1GB（千兆字节）=1024MB 1TB（太字节）=1024GB 目前我们使用的计算机内存容 量一般有512MB、1GB、2GB等， 一张CD-ROM光盘的容量一般为 650MB，一个硬盘的容量一般为 几百到上千GB。
内存条
辅助存储器
外存储器又称为辅助存储器，或外存。其容 量相对较大，一般用来存放长期保存或相对来说 暂时不用的各种程序和信息。常见的外存储器有 哪些？
硬盘
光盘驱动器及光盘
U盘及移动硬盘
计算机存储器容量的大小以字 节为单位。通常8位二进制代码为 一个字节。一个字节的二进制代码 可表示一个英文字母。两个字节 （16位）的二进制代码可表示一 个汉字。
计算机组成原理ppt课件
常见输入输出接口类型和特点比较
要点一
常见输入输出接口类型
要点二
特点比较
常见的输入输出接口类型包括PS/2接口、USB接口、HDMI 接口、DisplayPort接口、SATA接口等。
不同的输入输出接口类型具有不同的特点，如传输速度、支 持热插拔、连接方式等。例如，USB接口支持热插拔和即插 即用，而SATA接口则主要用于连接硬盘和光驱等存储设备。
定点数表示与运算方法
定点数表示方法
阐述定点数的表示方法，包括符号位、 数值位等，并介绍定点数的范围及精 度。
定点数加减运算
详细讲解定点数的加减运算方法，包 括补码加减运算等。
定点数乘除运算
介绍定点数的乘除运算方法，包括原 码乘除、补码乘除等算法。
定点数运算器的设计
阐述定点数运算器的设计原理和实现 方法，包括加法器、减法器、乘法器 和除法器等。
当中断发生时，计算机首先保存当前程序的执行状态，然后转去执行中断处理程序。中断处理程序执行完毕 后，计算机再返回原程序继续执行。这个过程需要由计算机的操作系统来管理和控制。
THANK YOU
指令系统设计原则和优化策略
有效性原则
指令系统应能有效地支持高级 语言的实现，提高程序执行效 率。
兼容性原则
新设计的指令系统应尽可能与 已有的指令系统保持兼容。
完备性原则
指令系统应满足程序设计的各 种需求，具备完备性。
规整性原则
指令系统应尽可能规整，简化 硬件实现和软件编程。
优化策略
采用流水线技术、超标量技术、 乱序执行技术等优化策略，提 高指令执行速度和效率。
高速缓冲存储器（Cache）原理及应用
Cache原理
Cache是一种高速缓冲存储器，它位于CPU和内存之间，用于存储CPU最近访问过的数 据和指令。通过Cache技术，可以提高CPU访问内存的效率和速度。
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计算机系统的组成
中央处理器(CPU) 运算器 控制器
主机
内存储器
只读存储器(ROM) 随机存储器(RAM)
硬件系统
外部设备
外存储器
输入设备 输出设备 操作系统 系统软件
计算机系统
软件系统
应用软件
程序设计语言处理程序等
广州市初中信息技术第一册第一章
课堂练习
1、请根据提示填写此图：
运算器 控制器
内存
CPU
硬件系统
存储器
外存
输入设备 计算机系统
键盘等 打印机等 Windows XP等 PowerPoint、Excel等
输出设备
系统软件 应用软件
软件系统
广州市初中信息技术第一册第一章
课堂练习
2、你认识的常见的外存储器有：
硬盘、光盘、软盘、U盘等 ____________________________
广州市初中信息技术Байду номын сангаас一册第一章
计算机软件系统
操作系统 ——最基本最重要的系统软件，如：Windows
功能：1、管理和控制计算机的硬件和软件资源；
系统软件
2、为用户使用计算机提供一个方便易用的环境。
软件系统
程序设计语言处理程序等
应用软件 ——各种专用软件，如：PowerPoint、Excel
广州市初中信息技术第一册第一章
广州市初中信息技术第一册第一章
计算机硬件系统
你知道吗？
计算机是怎样处理信息的？
一个计算机系统包括些什么？
这些部件是如何协调工作的？
电脑装机的过程是怎样的？
装机配置表
广州市初中信息技术第一册第一章
计算机硬件系统
硬件—— 计算机系统中看得见、摸得着的部分。
中央处理器(CPU) 主机 运算器 控制器 只读存储器(ROM)
存储器 外存储器
随机存储器(RAM) 特点：既可读出信息，也能写入信息， 停电后其中的信息将全部丢失。 如：硬盘、光盘、软盘、U盘
2、存储单位： 字节（B）
×1024
千字节（KB）
×1024
兆字节（MB）
×1024
千兆字节（GB）
存放一个英文字母的空间为1字节（B） 存放一个汉 字的空间要2字节（B）
3、2GB的U盘能存放多少个汉字，请列出算式： ____________________________
2×1024×1024×1024÷2
？
内存储器 硬件系统
外部设备
随机存储器(RAM)
外存储器 输入设备
输出设备
请分组观察讨论——认识电脑内部各种硬件； 并完成硬件分类——“物以类聚分分看”
广州市初中信息技术第一册第一章
计算机硬件系统
1、存储器分类： 内存储器
只读存储器(ROM) 特点：只能读出信息，不能写入信息， 停电后其中的信息不会丢失。
第2 节
第一册第一章 计算机的基本工作原理
制作者：冯玉珊（广州市番禺区市桥中学）
广州市初中信息技术第一册第一章
目录
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复习
计算机硬件系统 计算机软件系统 计算机系统的组成 课堂练习
广州市初中信息技术第一册第一章
复习
信息处理的过程包括：
采 集 存 储 加 工 传 输 应 用
在信息处理的过程中，计算机是（ 最重要 ）、（ 最基本）的工具。