计算机系统组成教学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
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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。

计算机系统的组成与工作原理ppt课件

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




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》ppt课件

《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。
THANKS
感谢您的观看
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。

计算机系统组成课件完美版PPT

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存数
指令
存取命令
控制器
输入/输出命令
运算命令
运算器
硬件系统
主机
硬 件
外部设备
CPU
运算器 控制器
内存 (ROM/RAM/Cache)
外存储器
输入设备 输出设备
返回
软件系统
软件 :程序连同有关的说明资料成为软件。 软件分类:系统软件;应用软件。
1
一. 应用软件
为某一具体应用目的编制的程序称 为应用软件。常见的有:
迄今为止所有进入实用的电子计算机都是按冯·诺依曼的提出的设计制造的。
软件 :程序连同有关的说明资料成为软件。
返回
都是按冯·诺依曼的

退出
提出的设计制造的。
John von Neumann 冯•诺依曼
外观 组成 工作原理 测试 返回 退出
ENIAC 档案
体积庞大重达30吨 占地179平方米 启动电力150000瓦 含18000个电子管 仅能保存80个字节 服役期:1946.2~
1、文字处理软件〔WPS,WORD 等〕;
2、信息管理软件〔工资管理,生产 调度等〕;
3、辅助设计软件〔AUTO CAD〕;
4、实时控制软件〔民航卖票系统 等〕。
2
二. 系统软件 支持计算机软件,硬件工作的软件称为 系统软件。常见的有: 1、操作系统:DOS,WINDOWS, OS/2等 2、数据管理系统:FOXBASE, FOXPRO,ACCESS,ORACLE等 3、编译系统:C,COBOL,PASCAL, FORTRAN等。
_埃__尼__阿_克__,简称_E_N_I_A_C_____. ❖ 计算机系统由_软__件__系统和__硬_件__系统组成的。 ❖ 存储器分为_内_存__储_器_和_外_存__储_器__。

计算机系统组成的ppt课件

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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 。

计算机组成原理(本全)ppt课件(2024)

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I/O设备的分类
按数据传输方式可分为字符设备和块设备;按设备 共享属性可分为独占设备和共享设备。
I/O接口与I/O设备的连 接方式
包括并行接口和串行接口,其中并行接口传 输速度快,但传输距离短,而串行接口传输 速度慢,但传输距离长。
I/O控制方式与中断技术
I/O控制方式
包括程序查询方式、中断方式和DMA方式。程序查询方 式需要CPU不断查询I/O设备的状态,效率低下;中断方 式可以在I/O设备准备好数据后主动通知CPU,提高了 CPU的利用率;DMA方式则允许I/O设备与内存直接交 换数据,进一步提高了数据传输效率。
计算机的发展
计算机经历了从电子管、晶体管、集成电路到超大规模集成 电路等多个发展阶段,性能和体积不断得到优化和改进。目 前,计算机已广泛应用于各个领域,成为现代社会不可或缺 的工具。
计算机系统的组成
要点一
硬件系统
计算机硬件是计算机系统的物质基础,包括中央处理器、 内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等部分。其中 ,中央处理器是计算机的核心部件,负责解释和执行指令 ;内存储器用于暂时存储数据和程序;外存储器用于长期 保存数据和程序;输入设备用于将数据和信息输入到计算 机中;输出设备则将计算机处理结果以人们能够识别的形 式输出。
人们日常生活中最为熟悉的数制,每一位上的数码都是 0~9之间的数字。
十六进制表示法
在二进制基础上发展起来的一种数制,每一位上的数码由 0-9和A-F(对应十进制中的10-15)组成,常用于表示内 存地址和机器码等信息。
数的定点表示与浮点表示
定点表示法
小数点固定在某一位置的数制表示方 法,包括定点整数和定点小数,适用 于表示范围较小的数值。
总线技术

计算机的组成课件_图文

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。

计算机组成原理ppt课件

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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。

计算机系统组成ppt课件

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硬盘
选择读写速度快、容量适中的硬 盘,考虑是否需要固态硬盘。
组装流程演示
安装处理器和散热器
将处理器安装到主板上,并安 装好散热器。
安装主板和显卡
将主板安装到机箱内,并连接 好各种接口和线缆,安装显卡 并连接好显示器。
准备工作
准备好所需硬件和工具,确保 工作环境静电安全。
安装内存和硬盘
将内存插入主板内存插槽,将 硬盘安装到机箱内并连接好数 据线和电源线。
02 计算机硬件系统
中央处理器
01
02
03
组成
包括运算器和控制器,是 计算机的核心部件。
功能
负责解释计算机指令以及 处理数据,执行各种算术 和逻辑运算。
性能指标
主频、外频、倍频、缓存 等。
存储器
分类
功能
内存储器
外存储器
内存储器和外存储器。
用于存储程序和数据, 供CPU调用。
包括RAM(随机存储器) 和ROM(只读存储器)。
进行系统配置
根据个人需求进行系 统配置,如设置网络、 分辨率、声音等参数。
常见故障排查及维修方法
开机无显示 检查硬件连接是否正常、电源是否通 电等可能原因,并逐一排查解决。
系统蓝屏或死机
可能是硬件冲突、驱动程序问题或病 毒感染等原因导致,需要针对不同情 况进行排查和修复。
硬盘故障
硬盘出现故障可能导致数据丢失或无 法启动等问题,需要及时进行数据备 份和更换硬盘等操作。
系统调优
针对特定应用场景,对计算机系统进行综合调优,实现最佳性能表 现。
可靠性、可用性与可维护性评估
可靠性评估
通过故障率、平均无故障时间等指标,评估计算机系统的稳定性。
可用性评估
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有哪些常用外存储器?……
❖ 磁盘的每个盘片的两个表面都涂附了一层磁 性材料,作为存储信息的介质。读写磁盘时, 磁头直接接触盘面。
❖ 为便于寻址,每个盘面划分出许多不同半径
的 等同分心的圆区,段称 ,为 称磁 为道 扇, 区每 。磁条道磁和道磁扇上道区又都划分分别出
编号,便于管理。
硬盘的磁道、 0 1 2… i
667MHz 240Pin
❖ 内存之外的存储器称为外存储器,外存 储器不能被CPU直接访问。外存储器通 常指磁盘、磁带、光盘等。磁盘又分为 软磁盘和硬磁盘。
❖ 磁盘驱动器
磁盘是在磁盘驱动器的带动下工作的。 驱动器的功能是:
控制磁盘的机械运动与磁头的定位,执行有 关数据的传输命令。
完成数据的存取操作。
信息既可以读取,也可以写入,当机器电源 关闭时,存于其中的数据就会丢失。
只读存储器(Read Only Memory )简称ROM, 一般不能写入,即机器掉电,这些数据也 不会丢失。
高速缓存(Cache)
一般内容品牌较著名的有现代、金士顿
金士顿1GB DDR2 667 基本参数 内存容量 1024MB 内存主频 内存适用类型 台式机 内存传输类型 DDR2 接口类型
输入设备
记忆细胞(脑)
记忆所得到的数字和运算法则 记 忆运算结果
存储器
思维细胞(脑)
对得到的数字按运算法则进行计算
运算器
பைடு நூலகம்
控制器 神经系统(脑)
嘴巴
回答问题给出运算结果
输出设备
控制协调人体各器官进行活动 控制协调计算机各组成部分执行指令
计算机的系统组成
计算机系统通常包括硬件系统和软件系统两大部分,然后再 根据每一部分功能进一步划分,如图所示。
硬盘片 读写磁头
硬盘使用注意事项
⑴ 保持使用环境的清洁 ⑵ 避免震动与冲击 ⑶ 避免频繁开关电源
“优盘”是一种可读写的半导体存储 器——闪速存储器(Flash Memory)。 性能指标:可擦写次数100万次以上, 可保存10 年,存取速度比软盘快15倍, 容量在16MB ~ 1GB,可望达到10GB 以上。
课程导入
人类行用工具已经有好几千年的历史了,从最 初的完全靠 人的双手到借助树枝 到使用石器、铁器、机械, 在这过程中用到的工具都是人的手的延伸和扩 展。而计算机之所以叫电脑,就是说它是人脑 的延伸。
人体器官与计算机各组成部分的类比
人体器官 在活动中的作用(功能) 计算机组成部分
眼睛、耳朵
获取数字信息和运算法则
计算机的系统组成
硬件的概念
硬件:计算机的硬件(Hardware)是指组成计算 机的看得见、摸得着的实体,是计算机工作的物质 基础。包括运算器、控制器、存储器、输入设备和 输出设备(硬件五大组成部分)。如:主机箱、显 示器、键盘、鼠标和音箱等,这些部件和设备按照 计算机系统结构的要求构成一个有机整体,称为计 算机硬件系统。
存中的数据是内存中的一小部分,但这一小部分是短 时间内CPU即将访问的,当CPU调用大量数据时,就可 避开内存直接从缓存中调用,从而加快读取速度。L1 Cache(一级缓存)、L2 Cache(二级缓存)、L3 Cache(三 级缓存)。
3.内存条 内存又称为内存储器或者主存储器
存取存储器(Random Access Memory)简称RAM,
讲课提纲 目标要求 讲课内容 课后作业
×××中学
计算机的系统组成
教 师:××× 课 时:2课时
上机实验
《计算机应用基础》 高等教育出版社
目标要求
知道计算机硬件和软件的概念及其关系 掌握计算机硬件的各个组成部分及其作用 了解存储器的分类、内存RAM与ROM的区别及其 作用,以及掌握存储的单位及其之间的换算 学会软件的分类,知道常见的软件的类别 理解计算机的工作原理和工作过程
扇区示意图 1
扇区
i
2

3
§硬磁盘(硬盘机)是一种主要的外存储器。目前的 微机一般都至少配备一台硬盘机。 §在硬盘里保存着计算机系统工作必不可少的程序和 重要数据(例如,系统引导程序、文件分配表等)。 §硬盘具有容量较大、速度较快(7500转~15000转/ 分)及可靠性较好等优点。 §目前标准配置硬盘20~80GB。
n USB硬盘是一种即插即用型移动式硬 盘(抗震性强)。性能指标:容量 10GB~80GB。使用方法与优盘类
内存储器
外存储器
CUP直接访问;快 慢
用于执行程序 信息暂时存放 价格贵 不便于交流
CPU不能直接访问;
用于存放程序 信息永久保留 价格便宜 便于交流
微型计算机的输入\输出设备
1. 常用输入设备
键盘 鼠标 扫描仪 数码照相机 数码摄像机 触摸屏
一、 键盘 键盘是PC机基本的系统部件之一,是主要
的输入设备。通过键盘可以向PC机发布操作命令或输入数据。
计算机的硬件系统
计算机的硬件系统
计算机的外部结构
二、认识主板系统单元
1. 主板的结构
外 部 设 备 接 口
电 源
外 部 设 备 接 口CPU 插 槽
内存 条插
认识主板系统
F E
G
B
C
认识主板系统单元
2. CPU
CPU(中央处理器)一般由逻辑运算单元、控制单元和存 储单元组成,它是计算机的核心元件。CPU生产厂商中比较 著名的是Intel公司和AMD公司。它的主要参数有主频、外 频、字长、Cache等,表示CPU的性能。
⑤缓存。CPU缓存(Cache Memory)是位于CPU与内 存之间的临时存储器,它的容量比内存小的多但是交
换速度却比内存要快得多。缓存的出现主要是为了解 决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾,因为 CPU运算速度要比内存读写速度快很多,这样会使CPU 花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。在缓
①主频。也称时钟频率,单位是MHz,用 来表示CPU的运算速度。
②外频。外频是CPU的基准频率,单位是 MHz。 CPU的外频决定着整块主板的运行 速度。
③倍频系数。倍频系数是指CPU主频与外 频之间的相对比例关系。CPU主频=外频 ×倍频系数。
④CPU的位和字长。位是计算机处理二进制数据的最 小单位,1个“0”或“1”表示1位。字长是指CPU在单位 时间内能一次处理的二进制数的位数。例如32位的 CPU能在单位时间内处理字长为32位的二进制数数据。
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