1-计算机系统概述PPT
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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
计算机基础知识普及共61张PPT(2024)
文件传输服务 阐述文件传输服务的基本原理、 常见的文件传输协议（如FTP、 SFTP等）以及文件传输软件的使 用方法。
19
05 数据安全与防护 策略
2024/1/27
20
数据加密技术
对称加密
采用单钥密码系统的加密方法，同一 个密钥可以同时用作信息的加密和解 密。
混合加密
结合对称加密和非对称加密的优势， 在保证安全性的同时提高加密和解密 效率。
详细介绍TCP/IP协议族的结构、工作原理以及各 层协议的作用。
DNS域名系统
解释DNS域名系统的结构、工作原理以及域名解 析过程。
2024/1/27
HTTP与HTTPS协议
阐述HTTP协议的工作原理、请求响应模型以及 HTTPS协议对HTTP的安全增强。
网络设备与网络拓扑
介绍常见的网络设备（如路由器、交换机等）以 及网络拓扑结构（如星型、环型、网状等）。
图像处理软件
如Adobe Photoshop、GIMP等，用于编 辑、处理和合成图像。
多媒体播放软件
如VLC、Windows Media Player等，用于 播放音频和视频文件。
2024/1/27
网络应用软件
如浏览器、电子邮件客户端、即时通讯软件 等，用于网络通信和信息获取。
14
编程语言与开发工具
18
常见的网络服务与应用
Web服务与应用 探讨Web服务的基本原理、常见 的Web应用以及Web开发技术。
远程登录与远程桌面服务 探讨远程登录（如Telnet、SSH 等）和远程桌面服务（如RDP、 VNC等）的原理、安全性以及使 用方法。
2024/1/27
电子邮件服务 介绍电子邮件服务的工作原理、 邮件传输协议（如SMTP、POP3 、IMAP等）以及常见的电子邮件 客户端软件。
19
05 数据安全与防护 策略
2024/1/27
20
数据加密技术
对称加密
采用单钥密码系统的加密方法，同一 个密钥可以同时用作信息的加密和解 密。
混合加密
结合对称加密和非对称加密的优势， 在保证安全性的同时提高加密和解密 效率。
详细介绍TCP/IP协议族的结构、工作原理以及各 层协议的作用。
DNS域名系统
解释DNS域名系统的结构、工作原理以及域名解 析过程。
2024/1/27
HTTP与HTTPS协议
阐述HTTP协议的工作原理、请求响应模型以及 HTTPS协议对HTTP的安全增强。
网络设备与网络拓扑
介绍常见的网络设备（如路由器、交换机等）以 及网络拓扑结构（如星型、环型、网状等）。
图像处理软件
如Adobe Photoshop、GIMP等，用于编 辑、处理和合成图像。
多媒体播放软件
如VLC、Windows Media Player等，用于 播放音频和视频文件。
2024/1/27
网络应用软件
如浏览器、电子邮件客户端、即时通讯软件 等，用于网络通信和信息获取。
14
编程语言与开发工具
18
常见的网络服务与应用
Web服务与应用 探讨Web服务的基本原理、常见 的Web应用以及Web开发技术。
远程登录与远程桌面服务 探讨远程登录（如Telnet、SSH 等）和远程桌面服务（如RDP、 VNC等）的原理、安全性以及使 用方法。
2024/1/27
电子邮件服务 介绍电子邮件服务的工作原理、 邮件传输协议（如SMTP、POP3 、IMAP等）以及常见的电子邮件 客户端软件。
第1章 计算机系统概述
令和控制信息，控制各部件协调工作。
2．运算器 运算器是对信息或数据进行处理和运算的部件
，经常进行的运算是算术运算和逻辑运算。
息的存储和交流的中心。 4．输入设备 输入设备用于输入原始数据和程序等信息。 常用的输入设备有键盘、鼠标、光电输入机 等。
3．存储器 存储器用来存储程序和数据，是计算机各种信
5．输出设备 输出设备用于输出计算结果和各种有用信息
第13页 2012年6月11日星期一
第1章
计算机系统概述
1982年采用大、中规模集成电路研制成16位 的DJS-150机。 1983年国防科技大学推出向量运算速度达一亿 次的银河I巨型计算机。1992年向量运算速度达10亿 次的银河Ⅱ投入运行。1997年银河Ⅲ投入运行，速 度为130亿次每秒，内存容量为9.15GB。 1999年具有世界水平的大规模并行计算机系统 神威I号研制成功，其最高运算速度达每秒3840亿次 浮点运算。 2002年，国内第一台万亿次超级计算机——联 想深腾诞生。
（1）计算机由运算器、控制器、存储器、输 入设备、输出设备五大部件构成。
（2）采用存储程序的方式，将程序和数据放 在同一存储器中，参加运算。 （3）采用二进制码表示数据和指令。 （4）指令由操作码和地址码组成。
（5）以运算器为中心，输入输出设备与存储 器间的数据传送都通过运算器。
第6页 2012年6月11日星期一
第15页 2012年6月11日星期一
第1章
2. 按用途分类：
计算机系统概述
通用计算机 ：功能齐全、通用性强 ；
专用计算机 ：功能单一、可靠性高，作为军 事、工业控制等方面的专用设 备；
一般所讲的计算机都是通用计算机 。
3. 按计算机的规模分类： 巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。
2．运算器 运算器是对信息或数据进行处理和运算的部件
，经常进行的运算是算术运算和逻辑运算。
息的存储和交流的中心。 4．输入设备 输入设备用于输入原始数据和程序等信息。 常用的输入设备有键盘、鼠标、光电输入机 等。
3．存储器 存储器用来存储程序和数据，是计算机各种信
5．输出设备 输出设备用于输出计算结果和各种有用信息
第13页 2012年6月11日星期一
第1章
计算机系统概述
1982年采用大、中规模集成电路研制成16位 的DJS-150机。 1983年国防科技大学推出向量运算速度达一亿 次的银河I巨型计算机。1992年向量运算速度达10亿 次的银河Ⅱ投入运行。1997年银河Ⅲ投入运行，速 度为130亿次每秒，内存容量为9.15GB。 1999年具有世界水平的大规模并行计算机系统 神威I号研制成功，其最高运算速度达每秒3840亿次 浮点运算。 2002年，国内第一台万亿次超级计算机——联 想深腾诞生。
（1）计算机由运算器、控制器、存储器、输 入设备、输出设备五大部件构成。
（2）采用存储程序的方式，将程序和数据放 在同一存储器中，参加运算。 （3）采用二进制码表示数据和指令。 （4）指令由操作码和地址码组成。
（5）以运算器为中心，输入输出设备与存储 器间的数据传送都通过运算器。
第6页 2012年6月11日星期一
第15页 2012年6月11日星期一
第1章
2. 按用途分类：
计算机系统概述
通用计算机 ：功能齐全、通用性强 ；
专用计算机 ：功能单一、可靠性高，作为军 事、工业控制等方面的专用设 备；
一般所讲的计算机都是通用计算机 。
3. 按计算机的规模分类： 巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。
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
计算机系统大学计算机基础课程PPT课件
计算机系统大学计算机基础课程
contents
目录
• 计算机系统概述 • 计算机硬件系统 • 计算机软件系统 • 计算机网络系统 • 数据库系统 • 多媒体技术基础
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
机械计算机时代
19世纪，以蒸汽机为动力，主 要用于计算和制造。
电子计算机时代
20世纪40年代，以电子管为元 件，用于军事和科学研究。
03
非关系型数据库的应用场景
非关系型数据库适用于多种应用场景，包括Web应用、移动应用、实时
分析、内容管理和社交网络等。
06 多媒体技术基础
多媒体基础知识
多媒体定义
多媒体是多种媒体的综合， 包括文本、声音、图像、 动画和视频等，具有交互 性和实时性。
多媒体应用领域
多媒体广泛应用于教育、 娱乐、广告、出版、艺术、 工业等领域。
常见的系统软件包括Windows、 Linux和macOS等操作系统。
系统软件的主要功能是提供计算机系 统的底层服务，如内存管理、文件系 统管理、网络通信等，以确保计算机 系统的稳定性和高效性。
应用软件
应用软件是专门设计用于执行特 定任务或提供特定服务的软件， 如办公软件、图像处理软件、游
戏等。
应用软件通常由专业的软件公司 开发，用户可以通过购买或订阅
05 数据库系统
数据库基础知识
1 2 3
数据库定义
数据库是一个存储和管理数据的系统，它能够存 储大量的数据，并且能够高效地检索和管理这些 数据。
数据模型
数据模型是描述数据、数据关系以及数据操作的 抽象表示，常见的数据模型有层次模型、网状模 型和关系模型。
数据完整性
数据完整性是指数据的准确性和可靠性，它是数 据库管理的重要方面，包括实体完整性、参照完 整性和用户自定义完整性。
contents
目录
• 计算机系统概述 • 计算机硬件系统 • 计算机软件系统 • 计算机网络系统 • 数据库系统 • 多媒体技术基础
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
机械计算机时代
19世纪，以蒸汽机为动力，主 要用于计算和制造。
电子计算机时代
20世纪40年代，以电子管为元 件，用于军事和科学研究。
03
非关系型数据库的应用场景
非关系型数据库适用于多种应用场景，包括Web应用、移动应用、实时
分析、内容管理和社交网络等。
06 多媒体技术基础
多媒体基础知识
多媒体定义
多媒体是多种媒体的综合， 包括文本、声音、图像、 动画和视频等，具有交互 性和实时性。
多媒体应用领域
多媒体广泛应用于教育、 娱乐、广告、出版、艺术、 工业等领域。
常见的系统软件包括Windows、 Linux和macOS等操作系统。
系统软件的主要功能是提供计算机系 统的底层服务，如内存管理、文件系 统管理、网络通信等，以确保计算机 系统的稳定性和高效性。
应用软件
应用软件是专门设计用于执行特 定任务或提供特定服务的软件， 如办公软件、图像处理软件、游
戏等。
应用软件通常由专业的软件公司 开发，用户可以通过购买或订阅
05 数据库系统
数据库基础知识
1 2 3
数据库定义
数据库是一个存储和管理数据的系统，它能够存 储大量的数据，并且能够高效地检索和管理这些 数据。
数据模型
数据模型是描述数据、数据关系以及数据操作的 抽象表示，常见的数据模型有层次模型、网状模 型和关系模型。
数据完整性
数据完整性是指数据的准确性和可靠性，它是数 据库管理的重要方面，包括实体完整性、参照完 整性和用户自定义完整性。
第1讲 计算机系统概述
3
2011年5月29日
§3 计算机选购指南
品牌机的选购 通常从这几方面来比较：配置与价格、 通常从这几方面来比较：配置与价格、 易用性与外观、售后服务与技术支持等 易用性与外观、 兼容机的选购 首先要考虑各配件的稳定 性，其次考虑 配件组合后的稳定性， 配件组合后的稳定性，最后才决定选购 什么档次的配件。 什么档次的配件。
返回
退出
4
2011年5月29日
§4 组装和维护的基本常识
严禁带电插拔微机的插头和卡 插卡插到槽后要检查是否平整，不得歪斜 内存条插到插槽后，其两头的小孔应卡进槽架的定位 凸柱上 各种电缆要认清上面的标记（电缆边上的色标）和插 座上的数字记号，不要插反，特别是直流电源插头更 要小心 检查所配设备使用的电源是否与供电电压一致 当所有配件安装好，应反复检查无误后，即可接通电 源，开始验机 第一次开机需要进入CMOS SETUP（CMOS设置） 整机安装好后，最好连续考机72小时，质量较差的部 件很可能在这段时间内就会暴露出问题来
电脑组装与维修
第一讲 计算机系统概述
§1 计算机系统的组成 §2 硬件系统的基本结构 §3 计算机选购指南 §4 组装和维护的基本常识
返回 退出 计算机系统的组成
返回
退出
2
2011年5月29日
§2 硬件系统的基本结构
主板 CPU 内存 基本输入设备 基本输出设备
返回
退出
返回 退出
5 2011年5月29日
本讲习题
1. 上网和查阅有关资料，了解微机的发展历史。 2. 根据了解的知识，列出微机的硬件和软件组成。 3. 分别打开不同档次、配置的微机机箱，查看整体 结构。掌握各种配件的名称；接口、插座的名称。 4. 了解品牌机和组装机的区别。 5. 识别台式机主机背后的接口，掌握台式机外部的 连接方法（包括显示器与主机的连接、键盘和鼠标与 主机的连接）。
2011年5月29日
§3 计算机选购指南
品牌机的选购 通常从这几方面来比较：配置与价格、 通常从这几方面来比较：配置与价格、 易用性与外观、售后服务与技术支持等 易用性与外观、 兼容机的选购 首先要考虑各配件的稳定 性，其次考虑 配件组合后的稳定性， 配件组合后的稳定性，最后才决定选购 什么档次的配件。 什么档次的配件。
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4
2011年5月29日
§4 组装和维护的基本常识
严禁带电插拔微机的插头和卡 插卡插到槽后要检查是否平整，不得歪斜 内存条插到插槽后，其两头的小孔应卡进槽架的定位 凸柱上 各种电缆要认清上面的标记（电缆边上的色标）和插 座上的数字记号，不要插反，特别是直流电源插头更 要小心 检查所配设备使用的电源是否与供电电压一致 当所有配件安装好，应反复检查无误后，即可接通电 源，开始验机 第一次开机需要进入CMOS SETUP（CMOS设置） 整机安装好后，最好连续考机72小时，质量较差的部 件很可能在这段时间内就会暴露出问题来
电脑组装与维修
第一讲 计算机系统概述
§1 计算机系统的组成 §2 硬件系统的基本结构 §3 计算机选购指南 §4 组装和维护的基本常识
返回 退出 计算机系统的组成
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2
2011年5月29日
§2 硬件系统的基本结构
主板 CPU 内存 基本输入设备 基本输出设备
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5 2011年5月29日
本讲习题
1. 上网和查阅有关资料，了解微机的发展历史。 2. 根据了解的知识，列出微机的硬件和软件组成。 3. 分别打开不同档次、配置的微机机箱，查看整体 结构。掌握各种配件的名称；接口、插座的名称。 4. 了解品牌机和组装机的区别。 5. 识别台式机主机背后的接口，掌握台式机外部的 连接方法（包括显示器与主机的连接、键盘和鼠标与 主机的连接）。
计算机系统组成ppt课件
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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主存用以直接与CPU 交换信息,主存容量大,机器的运行 速度就快。
主存容量是指主存中存放二进制代码的总数,即: 存储容量= 存储单元个数× 存储字长
现代计算机中常以字节(byte)的个数来描述容量的大小。 缓存大小也是CPU 的重要指标之一。
1.2.2 计算机系统的主要技术指标
• 4）运算速度 (1)CPU执行时间
N
IC IiC 40 0 30 0 0 0 20 0 0 0 10 0 0 0 150 00 i 1
• 指令的平均时钟周期数为:
N
CPI (CPiIICi)/IC i1 ( 1 40 2 0 30 0 2 0 0 20 0 2 0 0 10 0 )/1 0 5 0 0 1 .6 0
运算结果。 • 输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为计算机能识别
的信息形式,常见的有键盘、鼠标等。 • 输出设备可将计算机运算结果转换为人们熟悉的信息形式,
如打印机、显示器等。
1.2.1 计算机的硬件框图
图1.3 现代计算机的组成框图
CPU——“中央处理器”的简称，由运算器和控制器组成。 I/O设备——“输入设备与输出设备”的简称。 CPU 与主存储器MM 合起来又可称为主机； I/O 设备可称为外部设备。 ALU——算术逻辑运算单元,用来完成算术逻辑运算。 CU——控制单元,用来解释存储器中的指令,并发出各种操作命 令来执行指令。
1.2.1 计算机的硬件框图
图中：实线为数据线, 虚线为控制线和反馈线。
图1.1 冯·诺依曼计算机硬件框图
冯·诺依曼计算机的特点是:程序以二进制代码的形式存放在存储器 中;所有的指令都是由操作码和地址码组成;指令在其存储过程中按 照执行的顺序;以运算器作为计算机结构的中心等。
1.2.1 计算机的硬件框图
CPU执行时间；MIPS，MFLOPS； 5.了解计算机的工作过程；
What?
1. 1 计算机的发展
计算机的产生
– 1945年, 美国数学家冯.诺依曼博士 发表《电子计算工具逻辑设计》论 文，提出二进制表达方式和存储程 序控制计算机构想。
– 1946年, 美国宾西法尼亚大学研制成 功电子数字计算机 ENIAC。重30吨， 耗电150kW，占地170平米，用电子 管18800个，每秒5000次加法。
？？ 量子？生物？智能？
第一代电子管计算机—IBM709大型机
第二代晶体管计算机——IBM7094
第三代计算机——IBM 360
第四代计算机——IBM370
第五代巨大规模集成电路计算机(天河一号)
1.2 计算机的硬件组成
• 1.2.1 计算机的硬件框图 • 1.2.2 计算机系统的主要技术指标
1.2.2 计算机系统的主要技术指标
• 2）主频
又称主时钟频率,CPU 工作的节拍是由主时钟控制的。 主时钟不断地产生固定频率的时钟脉冲,时钟脉冲的频 率就是CPU 的主频率。 主频率越高,CPU 的工作节拍越快,是影响机器运算速度 的重要参数。
1.2.2 计算机系统的主要技术指标
3）存储容量
存储容量的大小不仅影响着存储程序和数据的多少,而 且也影响着运行这些程序的速度。
1.2.2 计算机系统的主要技术指标
若一个计算机指令集包含N 条指令,其中指令i的执行时 间为 CPI i ,且出现次数为 IC i ,则该程序执行时间为:
N
CP执 U行时 （ 间 CPiIICi） 时钟周期长度 i1
整段程序的指令平均运行时钟周期数为:
N
N
C P(ICi P IiC I)/IC (Ci P IiC I/IC )
控制器
输入设备
存储器
输出设备
运算器
图中：实线为控制线, 虚线为反馈线, 空心箭头线为数据线。
图1.2 以存储器为中心的计算机硬件框图
各部件的功能：
• 运算器用来完成算术运算和逻辑运算,并将运算的中间 结果暂存在运算器内。
• 存储器用来存放数据和程序。 • 控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理
1.2.2 计算机系统的主要技术指标
• 1）机器字长
机器字长是指计算机中CPU 能进行多少位二进制数的 并行运算,实际上是指该计算机中的运算器有多少位,通常 计算机的数据总线和寄存器的位数与机器字长一致。
机器字长越长,数的表示范围就越大,精度也越高。 机器的字长也会影响机器的运算速度，对硬件的造价 也有较大影响。 衡量机器字长的单位可用“位(bit)”,位是计算机内 最小的信息单位,8位构成1个“字节(byte)”。 字长的长度是不固定的,对于不同的CPU,字长的长度也 不一样。
1.1 计算机的发展
从使用器件的角度来说,计算机的发展到目前为止大 致经历了5代的变化：
第1代为1946年开始的电子管计算机 第2代为1958年开始的晶体管计算机 第3代为1964年开始的中小规模集成电路计算机 第4代为1972年开始的大规模和超大规模集成电路
计算机 第5代为1986年开始的巨大规模集成电路计算机
i 1
ห้องสมุดไป่ตู้
i 1
其中，ICi / IC 为指令i在程序中出现的频率,称为指令i的 使用频度。
例题
例1.1
用一台时钟频率为400MHz的处理机执行如表1.2 所示标准测试程序,程序中包含的各种指令条数及 各指令的平均时钟周期数如表1.2所示。求测试程 序的执行时间及CPI。
解答
• 程序的总指令条数为:
CPU执行时间=CPU时钟周期数/频率 或 CPU执行时间=CPU时钟周期数×时钟周期长度
1.2.2 计算机系统的主要技术指标
• 4）运算速度
(2)平均运行时钟周期数CPI
CPI=CPU时钟周期数/指令条数IC
由此可得CPU执行时间的另一表达式:
CPU执行时间=CPI×IC×时钟周期长度
计算
CPU性能公式
第一章
计算机系统概论
目录
• 1.1 计算机的发展 • 1.2 计算机的硬件组成 • 1.3 计算机系统的层次结构 • 1.4 系统结构的发展 • 本章小结
第一章 计算机系统概论
学习目的：
1.掌握冯.诺依曼计算机模型的思想、冯氏计算机的硬件
组成和基本功能； 2.掌握计算机系统的层次结构，从软件、硬件两方面描述； 3.掌握电子计算机的发展历程； 4.掌握计算机性能指标：CPU时钟周期，主频，CPI，
主存容量是指主存中存放二进制代码的总数,即: 存储容量= 存储单元个数× 存储字长
现代计算机中常以字节(byte)的个数来描述容量的大小。 缓存大小也是CPU 的重要指标之一。
1.2.2 计算机系统的主要技术指标
• 4）运算速度 (1)CPU执行时间
N
IC IiC 40 0 30 0 0 0 20 0 0 0 10 0 0 0 150 00 i 1
• 指令的平均时钟周期数为:
N
CPI (CPiIICi)/IC i1 ( 1 40 2 0 30 0 2 0 0 20 0 2 0 0 10 0 )/1 0 5 0 0 1 .6 0
运算结果。 • 输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为计算机能识别
的信息形式,常见的有键盘、鼠标等。 • 输出设备可将计算机运算结果转换为人们熟悉的信息形式,
如打印机、显示器等。
1.2.1 计算机的硬件框图
图1.3 现代计算机的组成框图
CPU——“中央处理器”的简称，由运算器和控制器组成。 I/O设备——“输入设备与输出设备”的简称。 CPU 与主存储器MM 合起来又可称为主机； I/O 设备可称为外部设备。 ALU——算术逻辑运算单元,用来完成算术逻辑运算。 CU——控制单元,用来解释存储器中的指令,并发出各种操作命 令来执行指令。
1.2.1 计算机的硬件框图
图中：实线为数据线, 虚线为控制线和反馈线。
图1.1 冯·诺依曼计算机硬件框图
冯·诺依曼计算机的特点是:程序以二进制代码的形式存放在存储器 中;所有的指令都是由操作码和地址码组成;指令在其存储过程中按 照执行的顺序;以运算器作为计算机结构的中心等。
1.2.1 计算机的硬件框图
CPU执行时间；MIPS，MFLOPS； 5.了解计算机的工作过程；
What?
1. 1 计算机的发展
计算机的产生
– 1945年, 美国数学家冯.诺依曼博士 发表《电子计算工具逻辑设计》论 文，提出二进制表达方式和存储程 序控制计算机构想。
– 1946年, 美国宾西法尼亚大学研制成 功电子数字计算机 ENIAC。重30吨， 耗电150kW，占地170平米，用电子 管18800个，每秒5000次加法。
？？ 量子？生物？智能？
第一代电子管计算机—IBM709大型机
第二代晶体管计算机——IBM7094
第三代计算机——IBM 360
第四代计算机——IBM370
第五代巨大规模集成电路计算机(天河一号)
1.2 计算机的硬件组成
• 1.2.1 计算机的硬件框图 • 1.2.2 计算机系统的主要技术指标
1.2.2 计算机系统的主要技术指标
• 2）主频
又称主时钟频率,CPU 工作的节拍是由主时钟控制的。 主时钟不断地产生固定频率的时钟脉冲,时钟脉冲的频 率就是CPU 的主频率。 主频率越高,CPU 的工作节拍越快,是影响机器运算速度 的重要参数。
1.2.2 计算机系统的主要技术指标
3）存储容量
存储容量的大小不仅影响着存储程序和数据的多少,而 且也影响着运行这些程序的速度。
1.2.2 计算机系统的主要技术指标
若一个计算机指令集包含N 条指令,其中指令i的执行时 间为 CPI i ,且出现次数为 IC i ,则该程序执行时间为:
N
CP执 U行时 （ 间 CPiIICi） 时钟周期长度 i1
整段程序的指令平均运行时钟周期数为:
N
N
C P(ICi P IiC I)/IC (Ci P IiC I/IC )
控制器
输入设备
存储器
输出设备
运算器
图中：实线为控制线, 虚线为反馈线, 空心箭头线为数据线。
图1.2 以存储器为中心的计算机硬件框图
各部件的功能：
• 运算器用来完成算术运算和逻辑运算,并将运算的中间 结果暂存在运算器内。
• 存储器用来存放数据和程序。 • 控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理
1.2.2 计算机系统的主要技术指标
• 1）机器字长
机器字长是指计算机中CPU 能进行多少位二进制数的 并行运算,实际上是指该计算机中的运算器有多少位,通常 计算机的数据总线和寄存器的位数与机器字长一致。
机器字长越长,数的表示范围就越大,精度也越高。 机器的字长也会影响机器的运算速度，对硬件的造价 也有较大影响。 衡量机器字长的单位可用“位(bit)”,位是计算机内 最小的信息单位,8位构成1个“字节(byte)”。 字长的长度是不固定的,对于不同的CPU,字长的长度也 不一样。
1.1 计算机的发展
从使用器件的角度来说,计算机的发展到目前为止大 致经历了5代的变化：
第1代为1946年开始的电子管计算机 第2代为1958年开始的晶体管计算机 第3代为1964年开始的中小规模集成电路计算机 第4代为1972年开始的大规模和超大规模集成电路
计算机 第5代为1986年开始的巨大规模集成电路计算机
i 1
ห้องสมุดไป่ตู้
i 1
其中，ICi / IC 为指令i在程序中出现的频率,称为指令i的 使用频度。
例题
例1.1
用一台时钟频率为400MHz的处理机执行如表1.2 所示标准测试程序,程序中包含的各种指令条数及 各指令的平均时钟周期数如表1.2所示。求测试程 序的执行时间及CPI。
解答
• 程序的总指令条数为:
CPU执行时间=CPU时钟周期数/频率 或 CPU执行时间=CPU时钟周期数×时钟周期长度
1.2.2 计算机系统的主要技术指标
• 4）运算速度
(2)平均运行时钟周期数CPI
CPI=CPU时钟周期数/指令条数IC
由此可得CPU执行时间的另一表达式:
CPU执行时间=CPI×IC×时钟周期长度
计算
CPU性能公式
第一章
计算机系统概论
目录
• 1.1 计算机的发展 • 1.2 计算机的硬件组成 • 1.3 计算机系统的层次结构 • 1.4 系统结构的发展 • 本章小结
第一章 计算机系统概论
学习目的：
1.掌握冯.诺依曼计算机模型的思想、冯氏计算机的硬件
组成和基本功能； 2.掌握计算机系统的层次结构，从软件、硬件两方面描述； 3.掌握电子计算机的发展历程； 4.掌握计算机性能指标：CPU时钟周期，主频，CPI，