第一章 第3讲 计算机的基本原理
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根据工作方式不同，内存有"随机存储器"（RAM ： Random Access Memory）和"只读存储器"（ROM ： Read-Only Memory）
根据功用和地位的不同，随机存储器又有高速缓 冲存储器（Cache ）和（主）存储器组成。
计算机的组成结构
运算器：是对数据进行“算术运算”和“逻 辑运算”的部件，故又简称为“数逻部件”。 它在CPU的控制下对提供的分量进行指定 的运算或操作，产生结果，并暂存于其中。
1.2 主存储器（内存）的结构
内存编址（地址空间）
– 内存被分成长度为一个字节（8位）的小单元（基本存 储单位，存储单元），这些单元顺序排列，每个单元在 序列中都有一个唯一的位置编号，这个编号称为存储单 元的地址。所有的编码组成了地址空间。访问内存就是 通过地址进行的，地址的编码是唯一的（当然在计算机 内部也是用二进制来表示的）。
内部总线 系统时钟
AGP 北桥组 外频 芯片组
南桥组
硬盘（DISK） 外部总线 USB
1.1 CPU的结构及其工作原理
CPU的基本功能就是执行指令。ALU：整数运算、逻辑运算。 浮点数运算（协处理器、浮
点处理器）。
寄存器：信息的存放。指令
寄存器、数据寄存器、控制
寄存器。大小-CPU字长。
指令控制器：解释指令，并
现代计算机中把基本的存储单元称为“字节”， 并以字节为单位进行计量，以“B”（byte）标志 1KB=1024B （1byte=8bits） 1MB=1KKB=1024KB=1024２B 1GB=1KMB=1024MB=1024３B 1TB=1KGB=1024GB=10244B
计算机的组成结构
从存储器中取出或存入数据的活动称为对存储器 的读/写操作。其特点：取之不尽、以新换旧
CPU
内存（RAM）
内频时钟
算术逻辑运算
CPU的工作频率由内频时 钟控制（例如1.5GMHZ)
CPU和内存储器，外部设 备的数据交换通过芯片组， 北桥和南桥芯片组，北桥 负责内存和CPU以及显示 卡AGP的联系，南桥负责 内存和硬盘以及各种外设 USB的数据交换
中断系统
芯片组的数据交换 频率比CPU的工作 频率慢。（例如 1.5GHZ ÷4 )
计算机的组成结构
控制器：是统一指挥并控制计算机各部件协 调工作的中心部件。这种指挥和控制的依据 是指令，即是向计算机发出的执行某种操作 的命令。也就是说计算机的工作由指令所控 制；而指令是人发送到计算机中去的。
计算机的组成结构
输入设备：输入设备是外界向计算机系统内 输送信息的设备。目前常见的有键盘、鼠标、 扫描仪、麦克风、摄象机，数字化仪等。
1.3 总线与数据传输
计算机中央处理单元中的各部仅通过一条公共信息通路连 接，这条信息通路就是总线。
数据总线：不同部件之间传递数据。总线宽度决定了 一次传递数据量的大小（CPU和内存之间 – CPU字长）。 影响机器性能的因素之一。 地址总线：CPU和内存之间进行地址传递。总线宽度 决定了机器所能直接访问的内存大小(16:64K；32:4000M)。 控制总线：不同部件之间传递控制信息（如读写内存 控制信息）。
1.3 总线与数据传输
中央处理器 CPU
内存储设备 MEMOHale Waihona Puke BaiduY
设输 备入
外存
内部总线（数据总线、 地址总线）
数据流
指令流
设输 备出
外部总线
数据流
1.3 总线与数据传输
CPU
寄存器组
指令控制器
运
CPU
算 数
③算术逻辑运算 ②读出数据 ALU
据
和
内 ④处理中断 ①取指令
存
中断控制器
的
配
⑤写数据
合
工
协调CPU各部件完成指令的
执行。
中断控制器：处理程序中断
指令执行速度(主频) 字长
CPU内部总线：数据、指令、 控制等信息的传输。
指令处理能力
1.1 CPU的结构及其工作原理
系统时钟
系统时钟相当于中央处理单元的心脏。在计算机工作 过程中，系统时钟有规律性地“跳动”，按照精确的时 间间隔发出脉冲式的电信号。这种脉冲信号控制着各种 系统部件的动作速度，使它们能够协调同步。系统时钟 的频率不能太快，否则工作部件跟不上步伐，数据传输 和处理就会发生错误，而系统时钟太慢又不能发挥CPU 等部件的能力。 CPU的主频是指CPU在1秒钟内应该完成的指令周期数， 在其他因素相同的情况下，主频越快的CPU速度越快。
1.2 主存储器（内存）的结构
内存的基本功能
– 内存是计算机工作中用于保存信息的主要部件。对内存 的一个基本操作是取出存放在里面的信息，这个动作称 为由内存“读出”；另一个操作是把信息存放到内存里， 这称为内存的“写入”。这两个动作简称为存储器的 “读写”，或统成为存储器的“访问”。存储器作为信 息的存储部件，它必须能够保持存储在其中的信息不丢 失，并且应当保证保证信息访问的方便快捷。 – 内存的性能由容量和访问速度决定。
计算机的组成结构
输出设备：输出设备是计算机系统向外界输 送信息的设备。
1.1 CPU的结构及其工作原理
中央处理单元
是计算机硬件的 核心，它主要包 括中央处理器、 主存储器、系统 时钟、系统总线 和控制部件等， 通过这些部件的 协同动作完成对 信息的处理。
1.1 CPU的结构及其工作原理
寄存器组 指令控制
计算机的组成结构
计算机的组成结构
主存储器：内存储器，又简称为内存或主存。 可以把存储体想象成是一个构造简单的，组 织有序的大容器。其间是一连串有序的"单 元"
计算机的组成结构
为了标识和识别存储体的每一个单元，就对每一 个单元进行有序编号。我们把这些单元的编号称 为单元的“地址”。因此，地址是标识和引用一 个特定单元的唯一手段。
主存储器
作
1.3 总线与数据传输
在数据存储与传输过程中，有可能会出现错误——二进制位错， 需要进行“差错校验”。
第三讲 计算机的基本原理
主要内容：
一、基础知识：计算机组成结构及机内数据表示 计算机组成结构: CPU的结构及其工作原理
主存储器（内存）结构：地址空间 总线与数据传输 指令与程序
二进制 数据在机器内的表示----编码 二、应用知识
Windows2000操作系统 网上注册免费E-mail 与 网页邮件系统（WebMail） E-mail客户端软件及其配置、如何收发E-mail
根据功用和地位的不同，随机存储器又有高速缓 冲存储器（Cache ）和（主）存储器组成。
计算机的组成结构
运算器：是对数据进行“算术运算”和“逻 辑运算”的部件，故又简称为“数逻部件”。 它在CPU的控制下对提供的分量进行指定 的运算或操作，产生结果，并暂存于其中。
1.2 主存储器（内存）的结构
内存编址（地址空间）
– 内存被分成长度为一个字节（8位）的小单元（基本存 储单位，存储单元），这些单元顺序排列，每个单元在 序列中都有一个唯一的位置编号，这个编号称为存储单 元的地址。所有的编码组成了地址空间。访问内存就是 通过地址进行的，地址的编码是唯一的（当然在计算机 内部也是用二进制来表示的）。
内部总线 系统时钟
AGP 北桥组 外频 芯片组
南桥组
硬盘（DISK） 外部总线 USB
1.1 CPU的结构及其工作原理
CPU的基本功能就是执行指令。ALU：整数运算、逻辑运算。 浮点数运算（协处理器、浮
点处理器）。
寄存器：信息的存放。指令
寄存器、数据寄存器、控制
寄存器。大小-CPU字长。
指令控制器：解释指令，并
现代计算机中把基本的存储单元称为“字节”， 并以字节为单位进行计量，以“B”（byte）标志 1KB=1024B （1byte=8bits） 1MB=1KKB=1024KB=1024２B 1GB=1KMB=1024MB=1024３B 1TB=1KGB=1024GB=10244B
计算机的组成结构
从存储器中取出或存入数据的活动称为对存储器 的读/写操作。其特点：取之不尽、以新换旧
CPU
内存（RAM）
内频时钟
算术逻辑运算
CPU的工作频率由内频时 钟控制（例如1.5GMHZ)
CPU和内存储器，外部设 备的数据交换通过芯片组， 北桥和南桥芯片组，北桥 负责内存和CPU以及显示 卡AGP的联系，南桥负责 内存和硬盘以及各种外设 USB的数据交换
中断系统
芯片组的数据交换 频率比CPU的工作 频率慢。（例如 1.5GHZ ÷4 )
计算机的组成结构
控制器：是统一指挥并控制计算机各部件协 调工作的中心部件。这种指挥和控制的依据 是指令，即是向计算机发出的执行某种操作 的命令。也就是说计算机的工作由指令所控 制；而指令是人发送到计算机中去的。
计算机的组成结构
输入设备：输入设备是外界向计算机系统内 输送信息的设备。目前常见的有键盘、鼠标、 扫描仪、麦克风、摄象机，数字化仪等。
1.3 总线与数据传输
计算机中央处理单元中的各部仅通过一条公共信息通路连 接，这条信息通路就是总线。
数据总线：不同部件之间传递数据。总线宽度决定了 一次传递数据量的大小（CPU和内存之间 – CPU字长）。 影响机器性能的因素之一。 地址总线：CPU和内存之间进行地址传递。总线宽度 决定了机器所能直接访问的内存大小(16:64K；32:4000M)。 控制总线：不同部件之间传递控制信息（如读写内存 控制信息）。
1.3 总线与数据传输
中央处理器 CPU
内存储设备 MEMOHale Waihona Puke BaiduY
设输 备入
外存
内部总线（数据总线、 地址总线）
数据流
指令流
设输 备出
外部总线
数据流
1.3 总线与数据传输
CPU
寄存器组
指令控制器
运
CPU
算 数
③算术逻辑运算 ②读出数据 ALU
据
和
内 ④处理中断 ①取指令
存
中断控制器
的
配
⑤写数据
合
工
协调CPU各部件完成指令的
执行。
中断控制器：处理程序中断
指令执行速度(主频) 字长
CPU内部总线：数据、指令、 控制等信息的传输。
指令处理能力
1.1 CPU的结构及其工作原理
系统时钟
系统时钟相当于中央处理单元的心脏。在计算机工作 过程中，系统时钟有规律性地“跳动”，按照精确的时 间间隔发出脉冲式的电信号。这种脉冲信号控制着各种 系统部件的动作速度，使它们能够协调同步。系统时钟 的频率不能太快，否则工作部件跟不上步伐，数据传输 和处理就会发生错误，而系统时钟太慢又不能发挥CPU 等部件的能力。 CPU的主频是指CPU在1秒钟内应该完成的指令周期数， 在其他因素相同的情况下，主频越快的CPU速度越快。
1.2 主存储器（内存）的结构
内存的基本功能
– 内存是计算机工作中用于保存信息的主要部件。对内存 的一个基本操作是取出存放在里面的信息，这个动作称 为由内存“读出”；另一个操作是把信息存放到内存里， 这称为内存的“写入”。这两个动作简称为存储器的 “读写”，或统成为存储器的“访问”。存储器作为信 息的存储部件，它必须能够保持存储在其中的信息不丢 失，并且应当保证保证信息访问的方便快捷。 – 内存的性能由容量和访问速度决定。
计算机的组成结构
输出设备：输出设备是计算机系统向外界输 送信息的设备。
1.1 CPU的结构及其工作原理
中央处理单元
是计算机硬件的 核心，它主要包 括中央处理器、 主存储器、系统 时钟、系统总线 和控制部件等， 通过这些部件的 协同动作完成对 信息的处理。
1.1 CPU的结构及其工作原理
寄存器组 指令控制
计算机的组成结构
计算机的组成结构
主存储器：内存储器，又简称为内存或主存。 可以把存储体想象成是一个构造简单的，组 织有序的大容器。其间是一连串有序的"单 元"
计算机的组成结构
为了标识和识别存储体的每一个单元，就对每一 个单元进行有序编号。我们把这些单元的编号称 为单元的“地址”。因此，地址是标识和引用一 个特定单元的唯一手段。
主存储器
作
1.3 总线与数据传输
在数据存储与传输过程中，有可能会出现错误——二进制位错， 需要进行“差错校验”。
第三讲 计算机的基本原理
主要内容：
一、基础知识：计算机组成结构及机内数据表示 计算机组成结构: CPU的结构及其工作原理
主存储器（内存）结构：地址空间 总线与数据传输 指令与程序
二进制 数据在机器内的表示----编码 二、应用知识
Windows2000操作系统 网上注册免费E-mail 与 网页邮件系统（WebMail） E-mail客户端软件及其配置、如何收发E-mail