计算机系统的基本组成PPT课件
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2024计算机硬件系统的构成部件ppt课件
计算机硬件系统的构成部件ppt课件contents •计算机硬件系统概述•中央处理器（CPU）•存储设备•输入输出设备•主板、总线及扩展槽•电源、散热及机箱•计算机硬件系统组装与调试•计算机硬件系统维护与升级目录01计算机硬件系统概述硬件系统定义与功能定义功能第一代计算机第二代计算机第三代计算机第四代计算机硬件系统发展历程硬件系统分类及组成部分分类主机组成部分外部设备组成部分02中央处理器（CPU）它与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件。
CPU的主要功能是进行运算和逻辑运算，控制计算机的其他部件协同工作。
CPU是计算机的核心部件，负责解释和执行指令，处理数据。
CPU基本概念及作用时钟频率越高，CPU 的运算速度就越快。
但需要注意的是，时钟频率并不是唯一的性能指标。
时钟频率核心数量缓存容量选购建议多核心CPU 可以同时执行多个任务，提高整体性能。
但也需要考虑软件的优化程度。
缓存容量越大，CPU 处理数据的速度就越快。
但缓存容量并不是越大越好，需要根据实际需求选择。
在选购CPU 时，需要综合考虑自己的使用需求、预算以及所配主板的兼容性等因素。
CPU 性能指标与选购建议IntelAMD 其他品牌型号介绍01020304常见CPU品牌及型号介绍03存储设备随机存储器（RAM）01只读存储器（ROM）02高速缓冲存储器（Cache）03硬盘存储器（HDD）容量大、价格低、读写速度较慢，适合长期存储大量数据。
固态硬盘（SSD）读写速度快、抗震性好、价格较高，适合作为系统盘或需要高速读写的应用。
移动存储设备如U盘、移动硬盘等，便携性好，适合在不同设备间传输数据。
存储设备性能指标及选购建议01020304存储容量读写速度接口类型可靠性04输入输出设备用于输入文本、数字、符号等信息。
用于控制光标移动、点击、拖拽等操作。
将纸质文档转化为数字信号，便于计算机处理。
通过触摸操作实现人机交互，直观易用。
计算机系统的组成(共19张PPT)
鼠标：人们可以通过拖动、点按鼠标、 指挥计算机工作。
扫描仪
数码照相机
二、微机的软件系统
软件分为：系统软件和应用软件。 系统软件：操作系统、各种语言解释编 译程序、监控程序等。
如：DOS操作系统、WINDOS操作系统。
应用软件：是指为了解决某个实际问题而编 制的各种应用程序。 如：汉字处理软件、数据库管理系统软件、 各类辅助教学软件、办公自动化软件、各种多媒 体工具软件等等。
总
主机
硬件 系统 计 算 机 系 统 软件 系统 外设
结
运算器
微处理器（CPU） 内存储器（内存）
控制器
输入设备（键盘、鼠标、扫描仪等）
输出设备（显示器、打印机等） 外存储器（硬盘、软盘、光盘及它 们的驱动器）
系统软件（语言处理系统、服务系统、操 作系统等） 应用软件（辅助教学软件、辅助管理软件、 汉字处理软件、辅助设计软件等等）
谢谢观看
一、微机的硬件系统
硬件系统主要包括运算器、控制器、存储 器、输入设备和输出设备五部分。 输入设备 存储器 输出设备
中央处理器：
运 算 器
控Байду номын сангаас制 器
显示器 主机 音箱 光驱
软驱
键盘
鼠标
CPU
内存
显示器：它能把计算机 工作的结果显示出来。
键盘：人们常常通过按键的方式向计算 机输入数据指挥计算机工作。
信息技术课件
计算机系统的组成
计算机系统分为硬件和软件两大部分。
硬件是计算机系统中的各种物理装置，是
由各种实在的、看得见摸得着的器件组成的，
它是计算机系统物质基础。
软件是在硬件的基础上运行的各式各样的
程序（它是看不见摸不着的）及有关资料。
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(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
计算机系统组成的ppt课件
PCI和AGP：都属于VGA卡，有3D加速功能，显存2M以上，分辨 率1280×1024以上，显示速度快。目前AGP最常用。
7、辅助存储器
（1）磁盘类存储器 软盘：3.5英寸高密度容量=2面×80磁道×18扇区×512B=1.44MB 硬盘：由若干个磁性圆盘组成。 存储容量=磁头数×柱面数×扇区数×每扇区字节数（512B）
外置式：连接串行口。
内置式：插在扩展槽上。 PC卡式：笔记本专用。
ISDN：综合业务数字网，利用一个通信网实现各种通信业务。
窄带-ISDN：2B+1D，144kbps（128+16=144）。
远程通信 PC 通信线 传真机 ISDN 通信线 通过ISDN的连接 公司的LAN 模拟电话 传真机 在线服务 电话 网络
数据库应用程序 用户
数据库 应用程序
DBMS
DB
（5）数据仓库 数据仓库是面向主题的、集成化的、稳定的、随时间变化的数据集合， 用以支持决策管理的一个过程。
2、应用软件 （1）文字处理软件 WPS、Word 等。 （2）表格处理软件 Excel、Lotus l-2-3 等。 （3）管理系统软件 财务管理软件、人事管理软件等。 （4）辅助设计软件 Auto CAD 等。 （5）实时控制软件 监察控制和数据采集SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)。 目前在PC上流行的有：FIX、InTouch、 Lookout。
它的作用是控制整 个计算机的各个部 件有条不紊的工作
地址：为了区分存储体内不同的存储单元，每 个存储单元都有一个编号，称为存储单元的地址。 存储容量：一个存储器中存储单元的总数称为 该存储器的存储容量。 表示存储容量的单位有字节（B）、KB、MB、 GB、TB，它们之间的关系是 1 KB = 1024 B， 1 MB = 1024 KB， 1 GB = 1024 MB， 1 TB = 1024 GB 。
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！
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按寻址方式分为：
随机存储器RAM如内存（Random Access Memory) 顺序存储器SAM如磁带 (Sequenially) 直接存储器DMA如硬盘 (Direct)
输入装置：将外部数据转换为内部信息形式如键盘、鼠标。 输出装置：将计算机内部信息传递出来如显示器、打印机等。
计算机系统的基本组成和基本工作原理
按寻址方式分为：
随机存储器RAM如内存（Random Access Memory) 顺序存储器SAM如磁带 (Sequenially) 直接存储器DMA如硬盘 (Direct)
输入装置：将外部数据转换为内部信息形式如键盘、鼠标。 输出装置：将计算机内部信息传递出来如显示器、打印机等。
计算机系统的基本组成和基本工作原理
计算机软件
系统服务程序
应用软件 字处理软件等 用户开发的软件系统
2、计算机系统的硬件 1）中央处理器CPU
CPU的功能：
执行指令，完成运算和控制功能。一种CPU能完成的基本动 作有几十到几百种，每一种动作对应一条指令，指令的全部构成 CPU的指令集合。如：= - * /，> < = ≠ mov
CPU性能三要素： 速度：每秒可执行的指令数。早期几万条，目前几亿更高。 精度：字长或数据宽度（一次处理数据的二进制位数） 指令系统本身的处理能力。
EEPROM—Electrically EPROM 闪存Flash MEM,目前用于BIOS，通过调节主板电压，升级操作
随机存储器：RAM—Random Access MEM
一般采用动态金属氧化物（动态MOS）半导体技术制造。 工艺简单、成本低 数据“易失性”
内存二要素：容量、访问速度。50ns 是CPU速度的1/10。
采用超大规模集成电路制造的半导体存储芯片
教学模型机
3)外存储器 用于与内存交换数据。（不能被CPU直接访问） 常见的有软盘、硬盘、光盘、磁带、优盘和闪寸 卡等
软盘的磁道和扇区 软性塑料圆盘上涂附磁性材料
滑门，读写窗口
软盘
写保护口
背后有一金属卡子 用于驱动磁盘转动
段
存储以区段为单位成批进行。区段地址：由 盘面编号+磁道编号+扇区号 决定。
运算器：是计算机的核心部件，完成对信息的加工和处理。 由算术逻辑运算部件、寄存器、数据总线等组成。
存储器：存储程序和数据（也可统称为数据）。
计算机系统的基本组成和基本工作原理
一 计算机的基本组成
存储器：存储程序和数据（也可统称为数据）。
按读写方式分为：
读写存储器RWS 只读存储器ROM
固定只读ROM 可遍程的只读PROM 可擦写可编程EPROM 电可擦写可编程EEPROM
一 计算机的基本组成
存储器：存储程序和数据（也可统称为数据）。
按读写方式分为：
RWS ROM
(Read/Write Storage) (Read Only Memory)
固定只读ROM PROM (Programmable ROM) EPROM (Erasable PROM)
EEPROM(Electrically)
一 计算机的基本组成
输入设备
中央处理部件
输出设备
键盘 鼠标器 ……
Input
CPU 主存储器
Output 显示器 打印机
……
I/O
外部存储设备 磁盘、磁带 ……
网络接口
现代计算机硬件系统基本结构图
计算机信息处理流程图
二 计算机系统的组成 1、计算机系统的构成2、计算机系统的硬件3、计算机系统的软件
光盘
光盘的存储介质不同于磁盘，只读光盘、一次写入型光盘和可 擦写光盘。
CPU的核心分析指 令的内容，确定参
数
计算机系统的硬件
2)内存储器：用来存放程序和数据。
对内存的访问有：读出、写入由于CPU与内存频繁交换 数据，内存的速度成了提高计算机速度的瓶颈。
只读存储器：ROM—Read only memory其内容由芯片厂
家写入。用于存放重要固定的数据如：操作系统最基本
的服务—开机加电自检程序、引导程序。关机后内容不消失。 也有PROM—Programmable ROM 空白用户可一次性写入。 EPROM –Erasable Programmable ROME可多次紫外线擦除
计算机系统的基本组成和基本工作原理
主要内容
• 计算机的基本组成 • 计算机系统的组成
硬件系统 软件系统 • 计算机中的信息表达
计算机系统的基本组成和基本工作原理
一 计算机的基本组成
依冯·诺依曼原理计算机由
运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备
五部分组成
控制器：是计算机的中枢神经系统，指挥各部件协同工作 能识别指令，分析指令。由程序计数器、指令寄存器、 操作码译码器、控制电路、时序电路等组成。
由硬件系统和软件系统组成。前者是各种实实在在的装置，是 计算机系统的物质基础。后者发挥计算机功能的程序和据。
1、计算机系统的构成 主机
计算机硬件
运算器 CPU 寄存器
控制器
只读存储器 主存储器 随机存储器 输入设备 高速缓冲存储器
外设 输出设备
计算机系统
外存 操作系统
系统软件
编译、解释系统 数据库管理系统
RISC（Reduced Instruction Set Computers)如Power-PC,Alpha芯片
计算机系统的硬件 CPU的结构
Arithmetic Logic Unit
ALU
指令寄存器 数据寄存器（字长）
控制寄存器 十几到几十个
寄存器组
CPU内部总线
程序控制单元
地址 数据 控制 信息 信息 信息
硬盘
镁铝合金材料上涂磁性材料 划分更密，上千个磁道，上百个扇区，若干盘片
存储以区段为单位成批进行。区段地址：由 盘面编号（读写头号）+磁道编号+扇区号 决定。
光盘
塑料盘上,涂一层反光性好的铝制材料,再加一层保护层 密度很高，是磁盘的100倍。光道的密度可达到1600道/英寸， 光道上的位密度达3×108位/英寸。
高速缓冲存储器：Cache逻辑上位于CPU 与主存之间。
容量小，速度快，主要目的是用于提高访问速度。
计算机系统的硬件
CPU
高速缓存
主存储器
内存编址、总线与数据传输
数已百万计的存储单元以顺序的线形方式组织。 CPU与内存之间通过数据总线和地址总线进行。 CPU需要信息 将内存起始地址送入地址总线 通过 控制总线发“读”信号 从数据总线得到数据。