计算机硬件系统概述

硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
2020/6/20
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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
2020/6/20
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总线
(Bus)
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
主机箱内的主要部件 ——存储器
存储器主要用于存放计算机指令以及所要处理 的数据。
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
2020/6/20
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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;。
（Million Instructions Per Second）决定CPU性能 的主要因素包括： 指令集：指令系统的处理能力（复杂指令，精简指令） 等。
在实际选购CPU时，则主 要从CPU的制造商、CPU 型号、主频、高速缓存 的容量等几个方面考虑。
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计算机的指令系统
指令是对计算机进行程序控制的最小单位。 所有的指令的集合称为计算机的指令系统。
主机箱内的主要部件
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主板上的芯片组
芯片组用于配合CPU芯片的工作，提高总线 的性能和进行辅助的信息加工。担负起CPU 和主存、主存与图形加速芯片AGP （Accelerated Graphics Port，加速图形端 口）、主存和硬盘以及各种外围设备的数据 交换等。
南桥芯片、北桥芯片、BIOS、CMOS
北桥芯片 总线
显卡插槽
显卡
一组端口
连接电缆
低速设备 适配器
软驱适配器 键盘适配器 鼠标适配器
……
LPC 总线
内部 总线
南桥芯片
外存适配器 USB适配器 网络适配器 声音适配器
CMOS
PCI总线 ISA总线 LPC总线
BIOS
PCI插槽 ISA插槽
主板上硬件系统的基本结构
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主机箱内的主要部件
控制器
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
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输入设备
存储器
外部 存储器
内部 存储器
输出设备
CPU
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
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外围设备 通过插入适配
器上的端口，和适配
器连接在一起
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
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
……
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主板（Mother Board, Main Board ）
个人计算机的电路主体，主 板的数据总线、地址总线和 控制总线将CPU和存储设备 以及输入/输出设备连接集 成。同时还提供多种接口， 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。
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CPU，中央处理器 （Central Processing Unit）
计算机系统的核心设备，其基本 功能就是按照程序执行指令。
微型计算机使用的CPU通常称为
MPU（Micro Processor Unit）
Intel AMD
主机箱内的主要部件 ——CPU
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CPU的组成及程序控制原理
—从计算机外观出发（由外而内） 11
电源 适配器
CPU
主机
外围设备适配器
主存储器 (内存)
外部 存储器
这里面是啥？
鼠标
主板
以太网适配器 显示器适配器 声音适配器
键盘
集线器 显示器 音响 麦克风
2020/6/20 主机内硬件系统的基本结构 12
芯片组
CPU
CPU插槽/座
内存插槽
内存
内存 总线
前端总线 图形
主板 (Mother Board, Main Board, System
Board)
CPU (Central Processing Unit)
主存储器 (Main Memory)/内部存储器
外部存储器 (External Storage)
电源适配器
外围设备适配器/控制器
显示器适配器 (显卡)
硬件系统基本结构
或者说：只有外围设备才需 要通过适配器和总线相连。
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—从“冯·诺依曼”结构出发
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外存
输入设备 输入设备 适配器 适配器
适配器 适配器 外存
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
外存
外存
适配器
适配器
内存
内存
输出设备 输出设备 适配器 适配器
芯片组
适配器 适配器 输入设备 输入设备
CPU
适配器 适配器 输出设备 输出设备
计算机硬件系统和软件系统
计算机系统包括 硬件系统 软件系统
系统软件
操作系统 其它系统软件
应用软件
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硬件系统概述
从“冯·诺依曼”结构出发 从计算机外观出发（由外而内）
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存储器
输入信息
输入设备
运算器
输入信息
输出设备
CPU
Central Process Unit (中央处理器)
硬件系统基本结构
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—从“冯·诺依曼”结构出发 9
显示器 (LCD)
主机 (立式机箱)
硬件系统基本结构
—从计算机外观出发（由外而内）
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通讯设备
基本输入设备
(键盘、鼠标)
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
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ALU 算术逻辑运算
寄存器组
CPU内部总线
中断处理
程序控制
CPU内部结构
寄存器组、算术逻辑运算部件、程序控制部件、 中断处理部件
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CPU主要性能指标
工作主频：内频时钟频率，1.7~3.0GHz 运算字长：CPU一次能够处理的二进制位数，
32bit/64bit 运算速度：每秒钟执行的指令数，1000MIPS
机器指令格式 操作码 一操作数地址 二操作数地址 结果地址 下一指令地址
机器执行什么操作
执行对象（具体数、存放位置）
程序是为完成一项特定任务而用某种语言
编写的一组指令序列。
PC +1
程序的自动执行
程序的执行过程： 首先要将程序装入内存，程序第一条 指令的地址置入程序计数器。 （1）取指令。 （2）分析指令。 （3）执行指令。 （4）修改程序计数器，使它指向下一 条地址。 （5）重复以上步骤，直至程序结束。