北京大学《计算概论》课件：第03讲-计算机系统共79页文档
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A.3-计算概论-计算机的组成与结构
计算机系统结构(Architecture) 计算机系统结构
从程序员角度观察到的计算机外特性, 从程序员角度观察到的计算机外特性 即概念 性结构和功能特性
计算机组成(Organization) 计算机组成
计算机系统结构的逻辑实现, 计算机系统结构的逻辑实现 研究计算机各组 成部分的构成和互联
计算机实现(Implementation) 计算机实现
●
CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物 ： ，
半导体，是微机主板上的一块可读写的 半导体，是微机主板上的一块可读写的RAM芯 片，用来保存当前系统的 芯 硬件配置和用户对某些参数的设定。 硬件配置和用户对某些参数的设定。
主机箱内的主要部件
● ●
主 板 上 的
芯片组】 芯片组】
SATA， IDE，SCSI ， ，
低速设备总线(LPC) 低速设备总线
芯片组】 【BIOS 芯片组】 ● 【键盘适配器、鼠标适配器、软驱适配器、… 键盘适配器、鼠标适配器、软驱适配器、
通用型总线【其它外设适配器 通用型总线【
USB (Universal Serial Bus) ● PCI，ISA ，
总线标准
ISA（Industrial Standard Architecture Bus）： 位，EISA （ ）：16位 ）： 总线 PCI（Peripheral Component Interconnection Bus）： （ ）：32/64 ）： 位 USB（Universal Serial Bus）：由IBM、Intel及Microsoft等 （ ）：由 ）： 、 及 等 多家公司共同开发的新型外设连接技术
计算机概率
计算机硬件（裸机）
计算机系统层次结构
计算机层次结构中，四层表现为单向服务关系，即上
层可以使用下层提供的服务，下层不能使用上层的服 务。例如，操作系统通过接口向上层用户提供各种服 务，而上层用户通过操作系统提供的接口来访问硬件。 操作系统是计算机硬件上的第一层软件，其他软件都 是建立在操作系统之上的。
.
分布式操作系统
分布式系统是若干计算机的集合，它们都有自己的局部存储
器和外部设备，但它是一个一体化的系统。分布式操作系统， 负责整个系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输、控 制协调等工作，为用户提供一个统一的界面，用户通过这一 界面实现所需的操作和使用系统的资源，但操作和计算是在 哪一台计算机上执行或使用哪些计算机的资源则由操作系统 自动完成。 集群(Cluster)和网格(Grid)
– 虚拟是指通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上
的对应物。物理实体是实际存在的；逻辑物体是用户感觉 到的，是虚拟的。
CPU ––– 每个用户（进程）的“虚处理机”
存储器 ––– 每个进程都占有的地址空间（指令＋数据＋堆栈） 虚拟是操作系统管理系统资源的重要手段。
操作系统的特征
异步性（Asynchronism） – 在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源 等因素的限制，程序的执行并非“一气呵成”，而是以 “走走停停”的方式运行，即程序是以异步方式运行的。
操作系统的作用
方便用户使用计算机。用户是通过操作系统来使用计
算机系统的。一个好的操作系统应为用户提供良好的 界面，使用户能够方便、安全、可靠地操纵计算机硬 件和运行自己的程序，而不必了解硬件和系统软件的 细节。例如安装好Windows操作系统后，用户可在图 形界面下用鼠标进行各种操作，而不用考虑计算机的 硬件特性。
计算机系统概论讲义共56页
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。如乐之者。——孔子
计算机系统概论讲义
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
56
计算概论课程介绍
讨论。有关课程的讲义、作业、通知等都将在网上发布。 , /course/jsgl/jsgl.htm
程序设计上机实习：程序设计作业需要通过网上评测系统（编程网格：
）来提交，期终考试也是通过它来进行（考前
17
课程进度
第十五/十六讲 函数 函数、参数、全局变量、局部变量、递归方法调用 第十七/十八讲 链表 线性表的概念，单链表及其上的操作 循环链表，双链表，应用实例 第十九讲 文件操作 文件的概念，文件上的操作 第二十/二十一讲 综合练习及复习 习题讲解、编程问题分析、答疑
18
上机进度
第一次 第二次
8
9
教学方式
课堂讲授，每周3学时 周一7～8节（15:10-17:00），单周，一教204； 周三3～4节（10:10-12:00），一教204 。 上机实习，每周2学时 周三7～8节（ 15:10-17:00 ），计算中心7号机房，理科一号楼1249室； 随堂小测验 课后阅读、作业 课堂讲授：2011年9月5日－2011年12月21日，共16周。每堂课分基础知识和应
2、程序设计初步
•
3、上机操作
• • •
6
课程目标
理论
个人计算机的基本组成及各部件的功能 操作系统的引导及其主要功能 信息的表示、处理、存储的基本原理 互联网的基本功能和原理 计算机程序的工作原理及开发过程
实践
7
Windows 操作系统的使用 常用软件的操作 – 收发电子邮件、搜索引擎的使用、 MS Office（Word, Excel, Powerpoint） VC++编程环境 及 C 语言编程
13
教学特点
程序设计上机实习：程序设计作业需要通过网上评测系统（编程网格：
）来提交，期终考试也是通过它来进行（考前
17
课程进度
第十五/十六讲 函数 函数、参数、全局变量、局部变量、递归方法调用 第十七/十八讲 链表 线性表的概念，单链表及其上的操作 循环链表，双链表，应用实例 第十九讲 文件操作 文件的概念，文件上的操作 第二十/二十一讲 综合练习及复习 习题讲解、编程问题分析、答疑
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上机进度
第一次 第二次
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教学方式
课堂讲授，每周3学时 周一7～8节（15:10-17:00），单周，一教204； 周三3～4节（10:10-12:00），一教204 。 上机实习，每周2学时 周三7～8节（ 15:10-17:00 ），计算中心7号机房，理科一号楼1249室； 随堂小测验 课后阅读、作业 课堂讲授：2011年9月5日－2011年12月21日，共16周。每堂课分基础知识和应
2、程序设计初步
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3、上机操作
• • •
6
课程目标
理论
个人计算机的基本组成及各部件的功能 操作系统的引导及其主要功能 信息的表示、处理、存储的基本原理 互联网的基本功能和原理 计算机程序的工作原理及开发过程
实践
7
Windows 操作系统的使用 常用软件的操作 – 收发电子邮件、搜索引擎的使用、 MS Office（Word, Excel, Powerpoint） VC++编程环境 及 C 语言编程
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教学特点
计算机科学概论(第3版)聂永萍课件第3章 计算机系统组成
类型 ATX、Micro ATX
2023/9/7
27
性耗比为主的CPU改变了主板架构
北桥芯片主要 功能，如内存控制 器、图形处理器、 PCI-E控制器等， 被整合到CPU内部， 而北桥芯片其他功 能和南桥芯片一起， 被整合为平台控制 器（PCH芯片）。
2023/9/7
28
接口
CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要 概念 通过接口设备来实现，前者被称为Input/Output接
DVI-D DVI-I
音频输出接口
说明
模拟音频输出接口分为蓝、绿、粉、橙、黑、灰 共6色接口
颜色 2声道
4声道
6声道
8声道
蓝色 声道输入 声道输入
声道输入
声道输入
绿色 声道输出 前置扬声器输出 前置扬声器输出 前置扬声器输出
粉色 麦克风输入 麦克风输入
麦克风输入
麦克风输入
橙色
中置和重低音 中置和重低音
负责处理低速信号，通常处理与I/O总线的通信。 南桥 在主板上的位置通常距离CPU插槽较远，位于外部 芯片 设备接口比较集中的位置
主板构成示意
CPU是大脑 芯片组是心脏，由 南桥、北桥构成
主板架构
概念
对主板的尺寸大小、形状、各元器件的布局、排列 方式等制定出标准，所有主板厂商都必须遵循。
作用 解决散热、噪声问题
微型计算机将运算器和控制器合起来称为中央处理单 元(CPU)。
运算器
执行算术运算 和逻辑运算
CPU
控制器
控制计算机所 有部件的工作
2023/9/7
7
存储器
作用:
存储器是存放数据和程序的记忆装置。每个记忆单 元由8位二进制位组成，可读写其中的数据
《计算机系统概论》课件
100%
图像处理软件
如Adobe Photoshop、GIMP等 ，用于编辑、处理和优化图像。
80%
多媒体播放软件
如Windows Media Player、 VLC等，用于播放音频、视频文 件。
软件开发与维护
软件开发方法
包括结构化开发、面向对象开 发等，用于指导开发人员设计 和实现软件。
软件测试
物联网与智能家居
物联网
物联网是指通过网络技术将物理世界的 各种事物连接到互联网，实现智能化识 别和管理。物联网的应用领域包括智能 交通、智能医疗、智能工业等，能够提 高生产效率和生活质量。
VS
智能家居
智能家居是指利用先进的计算机技术、网 络通信技术、综合布线技术等，将家居生 活中的各种设备连接到一起，实现智能化 管理和控制。智能家居的应用包括智能照 明、智能安防、智能环境控制等，能够提 高居住的舒适性和安全性。
计算机系统的基本工作原理
总结词
计算机系统的基本工作原理是理解计算机如何工作的关键，它涉及到二进制数的使用、存储程序的概念以及计算 机的指令系统。
详细描述
计算机内部使用二进制数进行信息表示和计算，这使得计算机可以进行精确和可靠的信息处理。存储程序的概念 使得计算机的程序和数据可以存储在内存中，并通过指令进行执行。计算机的指令系统定义了计算机可以执行的 指令集，它是计算机硬件和软件之间的接口。
大数据与云计算
大数据
大数据是指数据量巨大、复杂度高、处理速度快的数据集合。大数据技术的应用包括数据挖掘、商业 智能、决策分析等。大数据技术的发展对于现代商业和社会具有重要意义，能够提高决策效率和准确 性。
云计算
云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算 机和其他设备。云计算提供了高度可扩展和灵活的计算服务，包括基础设施、平台和软件三个层次的 服务。
计算概论与程序设计基础 北京大学 3 程序运行的基本原理 (3.5.1) 课件
计算概论第三讲程序运行的基本原理——命令的执行运算器控制器总线输出设备输入设备存储器高速缓存内存外存⏹思路整理⏹我已经知道◆CPU 电路能进行计算；◆冯诺依曼计算机●不需要通过“插线”临时组合电路完成不同任务●可以通过读取并执行“存储好的”命令来完成不同功能；但…运算器控制器总线输出设备输入设备存储器高速缓存内存外存⏹现在的问题◆难道不管什么“命令”CPU 都能识别并执行？◆如果不是（我猜），那CPU 能执行哪些命令？◆这些命令的执行过程又是怎样的呢？CPU 的指令集⏹指令集Intel X86基本指令集◆CPU中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合◆在CPU设计时就预先定义好的◆是体现CPU性能的重要标志。
◆Intel X86指令集◆ARM指令集CPU 能接受的指令⏹指令◆最终表现为二进制码◆其长度随CPU 类型不同而不同；◆包含一个或多个字节◆包含指令码和操作数●指令码说明要做的动作●操作数是指要操作的数或地址100101010101001100011110110001110101000101111011 101000011001010001110111001110011000000111000101010001010110011110010101010100110010101010000111CPU 的指令集⏹总之，◆CPU 不是随便什么程序都能执行；◆它执行规定的指令集中的指令；◆指令是二进制编码；◆要把你的命令转换成满足指令集要求的二进制代码，才能在计算机上运行；◆然后才能在CPU 上执行；100101010101001100011110110001110101000101111011 101000011001010001110111001110011000000111000101010001010110011110010101010100110010101010000111想要计算机做的事情计算概论第三讲程序运行的基本原理——CPU中指令的执行（扩展内容不要求掌握）⏹运算器ALU◆Arithmetic Logic Unit◆专门执行算术和逻辑运算的数字电路。
最新计算机概论
3-7-1 程式控 制I/O
3-7-2 中斷 式I/O
3-7-3 直接記憶體存取 (DMA)
3-8 輸入裝置
輸入 (input) 指的是使用者放進主記憶體的 資料，其類型如下： 軟體 (software) 資料 (data) 命令 (command) 回應 (response)
3-9 輸出裝置
最新計算機概論
第3章 計算機組織
３-1 系統單元
電腦的系統單元 (system unit) 包含中央 處理器 (CPU) 與主記憶體兩個部分。
3-2 中央處理器 (CPU)
CPU 負責算術運算、邏輯運算與 程式執行，又稱為「微處理器」 (microprocessor) 或「處理器」 (processor)。 CPU是由控制單元、算術邏輯單 元及部分的記憶體單元 (暫存器) 所組成。
3-3-1 CISC V.S. RISC RISC所提供的指令較為精簡，每個指 令的執行時間都很短，完成的動作也很 單純，若要做複雜的事情，就要由多個 指令來完成。 CISC則提供了豐富的指令，每個指令 的執行時間較長，能夠完成的動作也較 複雜。
3-3-2 管線
3-3-3 超純量處理器
3-3-4 平行處理
3-2-5 CPU相關規格 CPU相關規格
外頻：CPU外部的工作頻率 倍頻：CPU核心所採用的頻率 內頻：CPU工作時所採用的頻率 封裝 插槽腳位 快取記憶體 匯流排寬度 字組大小
3-2-6 機器語言
機器語言 (machine language) 是程式與 電腦溝通的介面，定義了程式可以使用 的指令與編碼方式。 機器指令 (machine instruction) 的編碼 方式通常包含運算碼 (op-code) 和運算 元 (operand) 兩個部分。
北京大学《计算概论》课件：01-01 课程介绍
上机练习
大胆试验，善于总结经验
可以讨论，但不要抄袭
把手机调成静音！！！ 精选PPT
16
课程进度（1/4）
共 15讲
第一讲 引言
课程介绍、计算机与医学
第二讲 计算机应用
如何购买计算机
Windows操作系统的使用
设备与互联；网上服务与交流
浏览器、搜索引擎、ftp、E-mail
第三讲计算机系统
计算机的硬件组成及性能指标
熟练使用 一些常用软件
电子邮件、搜索引擎、办公软件、…
熟练使用 VC编程环境 进行 C语言编程
精选PPT
8
教材及参考书
教材
《计算概论（第二版）》
许卓群、李文新、罗英伟、汪小林，清华大学出版社，2009年.
参考书 《计算概论-程序设计阅读题解》
汪小林，罗英伟，李文新，清华大学出版社，2011年.
精选PPT
19
课程进度（4/4）
第十一讲 高级程序设计（II）：二维数组 二维数组、图像处理
第十二讲 高级程序设计（III）：函数 函数、参数、全局变量、局部变量、递归方法调用
第十三讲 高级程序设计（IV）：字符数组与字符串 字符数组、字符串、字符串的应用
第十四讲 习题课 数组、结构、函数、字符串
Visual C 编程环境
精选PPT
7
课程目标
在 理论 方面
初步掌握 计算思维
了解 个人计算机的基本组成及各部件的功能
了解 操作系统及其主要功能
了解 信息的表示、处理、存储的基本原理
了解 互联网的基本功能和原理
了解 计算机程序的工作原理及开发过程
在 实践 方面
熟练使用 Windows 操作系统
计算机组成原理计算机系统概论
1.2计算机发展简史
一、计算机的五代变化 • 第一代为1946—1957年，电子管计算机：数据
处理 • 第二代为1958—1964年，晶体管计算机：工业
控制 • 第三代为1965—1971年，中小规模集成电路计
算机：小型计算机 • 第四代为1972—1990年，大规模和超大规模集
成电路计算机：微型计算机 • 第五代为1991年开始，巨大规模集成电路计算
1.4计算机的软件
一、软件的组成与分类
计算机软件相对计算机硬件来说是看不见，是计 算机系统中不可少的无形部件。主要有两大类：
• 系统软件：用来简化程序设计，简化使用方法， 提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功 能及用途。它包括以下四类：
①各种服务性程序，如诊断程序、排错程序、练习程序等 ②语言程序，如汇编程序、编译程序、解释程序等 ③操作系统 ④数据库管理系统
1.2计算机发展简史
三、微处理器的发展 • 1971年Intel公司开发出Intel 4004。这是第一个将CPU的所
有元件都放入同一块芯片内的产品，于是，微处理器诞生 了。 • 微处理器演变中的另一个主要进步是1972年出现的Intel 8008，这是第一个8位微处理器，它比4004复杂一倍。 • 1974年出现了Intel 8080。这是第一个通用微处理器，而 4004和8008是为特殊用途而设计的。8080是为通用微机而 设计的中央处理器。 • 20世纪70年代末才出现强大的通用16位微处理器，8086便 是其中之一。 • 这一发展趋势中的另一阶段是在1981年，贝尔实验室和HP 公司开发出了32位单片微处理器。 • Intel于1985年推出了32位微处理器Intel 80386。 • 到现在的64
• 输出设备：把计算机处理的结果变换为人或其他 机器设备所能接收和识别的信息形式
《计算机系统概论》PPT课件
第2、3章 主要教学内容
第2章 讲解数据表示和运算方法，这是设计实现计算机运算器部件的理 论根底。
计算机中都使用二进制的信息编码。二进制编码和码制转换是数据运算 的数学根底。
整数的原码、补码表示是为了简化数据运算的方案，可以简化用到的硬 件线路，提高运算速度。
数据的检错纠错编码技术是提高硬件可靠性的有效措施。 第3章 讲解计算机的运算器部件，有定点运算器和浮点运算器２种类型， 是实现数据运算的执行部件。 重点学习定点运算器，由完成算数与逻辑运算的电路 ALU 和暂存运算 数据和中间结果的存放器组 REGs 、保存结果特征状态的Flag 存放器这３ 个主要局部组成。 一般了解浮点运算器的组成和浮点数的运算方法即可。
学习存储器分类和可用器件的存储原理、读写过 程的根本知识；了解存储器的性能指标；
学习主存的构建技术，与CPU的连接方式和读写 时序关系；学习高速缓存的构建技术，运行原理；一 般了解虚拟存储器的实现方案和根本术语。
对磁盘、光盘的原理性组成和运行原理有根本了 解，理解磁盘阵列技术的特点和对系统性能的影响。12
不是只有设计计算机硬件系统的人才要学这门课,计算机专 业的人员都应该对其有所了解。选择了计算机专业，终生要与 计算机系统打交道、要使用好计算机就应该学习这门课，否那 么就算不上一名合格的计算机专业人员。总不该把计算机硬件 系统看作为电视机一样的产品，开一下电源选选台能看节目了 就行了。
计算机中有许多知识是到处都会用到的，是学习后续多门 课程 (系统构造， 操作系统，编译原理，高级语言程序设计, 计 算机网络，数据库) 的根底，将来工作中如何想清楚、如何解 决遇到的许多问题都会涉及到计算机的硬件问题。
10
第4章 主要教学内容
第4章 讲解计算机的存储器系统。 当前计算机的存储器系统由高速缓存、主存和虚
相关主题
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硬件系统概述 主机箱内的部件 基本输入输出设备 外围设备
个人计算机 软件系统
软件系统概述 操作系统的地位 操作系统的引导 操作系统的功能
如有兴趣，课后自学
本讲内容
从“冯·诺依曼”结构出发 从计算机外观出发（由外而内）
个人计算机—硬件系统概述
从“冯·诺依曼”结构出发
个人计算机—硬件系统概述
……
LPC 总线
北桥芯片
内部 总线
南桥芯片
CMOS
图形 总线
PCI总线 ISA总线 LPC总线
BIOS
显卡插槽
显卡
PCI插槽 ISA插槽
一组端口 主板上硬件系统的基本结构
SATA外存端口 软驱端口 IDE外存端口
主板电源端口
超级IO 芯片组
内存插槽
BIOS
南桥芯片 CMOS电池
北桥芯片 PCI插槽
存储器
输入信息
输入设备
Central Process Unit (中央处理器)
运算器
CPU
控制器
输入信息
输出设备
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
输入设备
存储器 CPU
外部 存储器
内部 存储器
输出设备
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
外围设备 通过插入适配
器上的端口，和适配
器连接在一起
高速图形总线【显卡芯片组】
PCI-E，AGP
件板
外部存储器总线【硬盘适配器、光驱适配器芯片组】
SATA， IDE，SCSI
低速设备总线(LPC)
上
【BIOS芯片组】
【键盘适配器、鼠标适配器、软驱适配器、…芯片组】
通用型总线【其它外设适配器芯片组】
的
USB (Universal Serial Bus)
输入适设配备器
适存外配储部器器
内部 存储器
CPU
适输配出器设备
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
输入设备 适配器
如何将这些部件 连接起来？
外部 存储器
适配器
内部 芯存片储组器
CPU
适配器 输出设备
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
总线
(Bus)
输入设备 适配器
如何将这些部件 连接起来？
个人计算机的电路主体 通过总线将CPU、存储设备以及各
种输入/输出设备连接起来 还提供多种接口，以便将更多的存
储设备和输入/输出设备（外围设 备）连接到主机中来
主机箱内的主要部件
CPU，中央处理器（Central Processing Unit）
CPU
主机
外围设备适配器
内部 存储器
外部 存储器
这里面是啥？
主板
以太网适配器 显示器适配器 声音适配器
集线器 显示器
音响 麦克风
鼠标
键盘
主机内硬件系统的基本结构
总线 (Bus)
前端总线 (Front-Side Bus, FSB) 【CPU芯片组】
部主
内存总线 (Memory Bus)【内存芯片组】
主机
(计算设备、存储设备…)
基本输出设备
(显示器)
这里面是啥？
其它外围设备
硬件系统基本结构
—从计算机外观出发（由外而内）
电源适配器 CPU (Central Processing Unit) 主存储器 (Main Memory)/内部存储器 外部存储器 (External Storage)
PCI-E，PCI，ISA
内部总线 (Internal Bus) 【芯片组内部互联】
主
接口：插槽 (Slot)，插座(Socket)，端口(Connector/Port)
CPU插槽/座，内存插槽，PCI(-E)插槽，ISA插槽 鼠标端口，键盘端口，USB端口
要
芯片组 (Chipset)
北桥芯片 (North Bridge)：CPU、内存、显卡
CPU风扇电源 CPU风扇基座
CPU插座
一个真实的主板
声音适配器 网络适配器 PCI-E插槽
外围设备端口
外围设备
端口
适配器通过主板上 的插槽与主板相连
外围设备通过适配 器上的端口与适配 器相连
适配器 插槽
主板
连接关系： 主板适配器外围设备
主板（Mother Board, Main Board, System Board）
硬盘/硬盘驱动器、光盘/光盘驱动器 软盘/软盘驱动器
外围设备适配器/控制器
显示器适配器 (显卡) 以太网适配器 (网卡) 声音适配器 (声卡)
鼠标适配器、键盘适配器
……
主板 (Mother Board, Main Board, System Board)
设主 备机
内 的 硬 件
电源 适配器
南桥芯片 (South Bridge)：BIOS、其它外围设备适配器
BIOS (Basic Input/Output System)
芯片组
CPU
CPU插槽/座
内存插槽
内存
超级IO 芯片组
前端总线
内存总线
外存适配器
USB适配器
网络适配器
声音适配器
低速设备 适配器芯片组
软驱适配器 键盘适配器 鼠标适配器
外部 存储器
适配器
芯片组
内部 存储器
适配器 输出设备
CPU
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
存在很多类型的总线；
每一条总线一般会连接 多个适配器；
外部 存储器
适配器
内部 存储器
输入设备 适配器
芯片组
适配器 输出设备
每一个适配器通过插入
总线上的插槽/插座，
和总线连接在一起
CPU
“CPPUU””和和““内内部部存存储储器器”” 是两2个个例例外外：：它它们们不不需需要要通通 过适配器就能和总线连接;。
或者说：只有外围设备才需 要通过适配器和总线相连。
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
外存
输入设备 输入设备 适配器 适配器
适配器 适配器 外存
外存
外存
适配器
适配器
内存
内存
输出设备 输出设入设备
CPU
适配器 适配器 输出设备 输出设备
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
从计算机外观出发（由外而内）
个人计算机—硬件系统概述
音箱 耳机
显示器 (CRT)
主机 (卧式机箱)
鼠标
键盘
硬件系统基本结构
—从计算机外观出发（由外而内）
主机 (立式机箱)
显示器 (LCD)
硬件系统基本结构
—从计算机外观出发（由外而内）
通讯设备
基本输入设备
(键盘、鼠标)
按照性能和规模分类
巨型机
大型机 中型机
进入90年代后
小型机
工作站
个人计算机 (Personal Computer, PC)
台式 计算机 笔记本/便携式 计算机 个人数字助理（PDA）
服务器
其中，性能极高的服务器， 一般称为“超级服务器”
计算机的类型
个人计算机系统
个人计算机 硬件系统
个人计算机 软件系统
软件系统概述 操作系统的地位 操作系统的引导 操作系统的功能
如有兴趣，课后自学
本讲内容
从“冯·诺依曼”结构出发 从计算机外观出发（由外而内）
个人计算机—硬件系统概述
从“冯·诺依曼”结构出发
个人计算机—硬件系统概述
……
LPC 总线
北桥芯片
内部 总线
南桥芯片
CMOS
图形 总线
PCI总线 ISA总线 LPC总线
BIOS
显卡插槽
显卡
PCI插槽 ISA插槽
一组端口 主板上硬件系统的基本结构
SATA外存端口 软驱端口 IDE外存端口
主板电源端口
超级IO 芯片组
内存插槽
BIOS
南桥芯片 CMOS电池
北桥芯片 PCI插槽
存储器
输入信息
输入设备
Central Process Unit (中央处理器)
运算器
CPU
控制器
输入信息
输出设备
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
输入设备
存储器 CPU
外部 存储器
内部 存储器
输出设备
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
外围设备 通过插入适配
器上的端口，和适配
器连接在一起
高速图形总线【显卡芯片组】
PCI-E，AGP
件板
外部存储器总线【硬盘适配器、光驱适配器芯片组】
SATA， IDE，SCSI
低速设备总线(LPC)
上
【BIOS芯片组】
【键盘适配器、鼠标适配器、软驱适配器、…芯片组】
通用型总线【其它外设适配器芯片组】
的
USB (Universal Serial Bus)
输入适设配备器
适存外配储部器器
内部 存储器
CPU
适输配出器设备
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
输入设备 适配器
如何将这些部件 连接起来？
外部 存储器
适配器
内部 芯存片储组器
CPU
适配器 输出设备
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
总线
(Bus)
输入设备 适配器
如何将这些部件 连接起来？
个人计算机的电路主体 通过总线将CPU、存储设备以及各
种输入/输出设备连接起来 还提供多种接口，以便将更多的存
储设备和输入/输出设备（外围设 备）连接到主机中来
主机箱内的主要部件
CPU，中央处理器（Central Processing Unit）
CPU
主机
外围设备适配器
内部 存储器
外部 存储器
这里面是啥？
主板
以太网适配器 显示器适配器 声音适配器
集线器 显示器
音响 麦克风
鼠标
键盘
主机内硬件系统的基本结构
总线 (Bus)
前端总线 (Front-Side Bus, FSB) 【CPU芯片组】
部主
内存总线 (Memory Bus)【内存芯片组】
主机
(计算设备、存储设备…)
基本输出设备
(显示器)
这里面是啥？
其它外围设备
硬件系统基本结构
—从计算机外观出发（由外而内）
电源适配器 CPU (Central Processing Unit) 主存储器 (Main Memory)/内部存储器 外部存储器 (External Storage)
PCI-E，PCI，ISA
内部总线 (Internal Bus) 【芯片组内部互联】
主
接口：插槽 (Slot)，插座(Socket)，端口(Connector/Port)
CPU插槽/座，内存插槽，PCI(-E)插槽，ISA插槽 鼠标端口，键盘端口，USB端口
要
芯片组 (Chipset)
北桥芯片 (North Bridge)：CPU、内存、显卡
CPU风扇电源 CPU风扇基座
CPU插座
一个真实的主板
声音适配器 网络适配器 PCI-E插槽
外围设备端口
外围设备
端口
适配器通过主板上 的插槽与主板相连
外围设备通过适配 器上的端口与适配 器相连
适配器 插槽
主板
连接关系： 主板适配器外围设备
主板（Mother Board, Main Board, System Board）
硬盘/硬盘驱动器、光盘/光盘驱动器 软盘/软盘驱动器
外围设备适配器/控制器
显示器适配器 (显卡) 以太网适配器 (网卡) 声音适配器 (声卡)
鼠标适配器、键盘适配器
……
主板 (Mother Board, Main Board, System Board)
设主 备机
内 的 硬 件
电源 适配器
南桥芯片 (South Bridge)：BIOS、其它外围设备适配器
BIOS (Basic Input/Output System)
芯片组
CPU
CPU插槽/座
内存插槽
内存
超级IO 芯片组
前端总线
内存总线
外存适配器
USB适配器
网络适配器
声音适配器
低速设备 适配器芯片组
软驱适配器 键盘适配器 鼠标适配器
外部 存储器
适配器
芯片组
内部 存储器
适配器 输出设备
CPU
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
存在很多类型的总线；
每一条总线一般会连接 多个适配器；
外部 存储器
适配器
内部 存储器
输入设备 适配器
芯片组
适配器 输出设备
每一个适配器通过插入
总线上的插槽/插座，
和总线连接在一起
CPU
“CPPUU””和和““内内部部存存储储器器”” 是两2个个例例外外：：它它们们不不需需要要通通 过适配器就能和总线连接;。
或者说：只有外围设备才需 要通过适配器和总线相连。
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
外存
输入设备 输入设备 适配器 适配器
适配器 适配器 外存
外存
外存
适配器
适配器
内存
内存
输出设备 输出设入设备
CPU
适配器 适配器 输出设备 输出设备
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
从计算机外观出发（由外而内）
个人计算机—硬件系统概述
音箱 耳机
显示器 (CRT)
主机 (卧式机箱)
鼠标
键盘
硬件系统基本结构
—从计算机外观出发（由外而内）
主机 (立式机箱)
显示器 (LCD)
硬件系统基本结构
—从计算机外观出发（由外而内）
通讯设备
基本输入设备
(键盘、鼠标)
按照性能和规模分类
巨型机
大型机 中型机
进入90年代后
小型机
工作站
个人计算机 (Personal Computer, PC)
台式 计算机 笔记本/便携式 计算机 个人数字助理（PDA）
服务器
其中，性能极高的服务器， 一般称为“超级服务器”
计算机的类型
个人计算机系统
个人计算机 硬件系统