1.2 计算机系统及其工作原理
第4课计算机系统及其工作原理
4、输出设备：
将信息输出计算机的设备，常见的有显
示器、音响、打印机等
计算机硬件系统小结
显示器 CPU 内存条 硬盘 光盘驱动器 软盘驱动器 键盘 鼠标 返回
三、软件系统
计算机软件是计算机系统中程序、数据和相关技术文 档资料的总称．是计算机的灵魂．
系统软件 软件
如操作系统win98/xp/7、 C语言编译处理程序等。
二、计算机硬件组成
运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备
冯· 喏依曼思想： •计算机应由五大模块组成； •程序与数据一样存放在内存； •指令在存储器中按执行顺序存放； •机器以运算器为中心。
中央处理器 CPU
1、中央处理器（CPU）：
由控制器和运算器构成，它是一种超大
规模的集成电路，具有运算、处理和控 制的功能，是计算机的核心部件。它是 衡量计算机性能的重要指标，常以此型 号来称呼计算机。如PⅢ、PⅣ计算机
应用软件
如办公软件、 设计软件、杀 毒软件、动画 制作软件等
计算机软件
1、系统软件
我们把Windows 98、 Windows xp这类对
计算机的各类资源进行控制、管理，并 向用户提供各种服务的软件，称为系统 软件。
2、应用软件
它是为计算机在特定领域中的应用而开
发的专用软件，是用户为解决各类实际 应用问题而编制的专用软件的总称。
第
4
课
计算机系统及其工作原理
一、教学要点
1. 2. 3. 计算机系统 计算机的工作原理 计算机的分类
二、教学目标：
1．知识目标：了解计算机系统的基本组成，了解计 算机硬件系统和软件系统,了解计算机的工作原理以及计 算机的分类。 2．能力目标：能正确辨认常见硬件与常见软件，能 给自己配置计算机，能理解计算机的工作原理，理解计 算机的基本容量单位及换算关系。 3．情感目标：体会通过自己的学习列出计算机配置 清单所带来的愉悦。
第1章 计算机基础知识
1.1.3 计算机的分类
1、按规模和综合性能指标分类 1) 巨型机：运算速度快，可达到数百亿次/秒。处理能力最强：航天、
气象等尖端领域。我国的“银河”、“神威”和“曙光” 等
2)大型机：运算速度在100万～几千万次/秒，大型、通用、速度较快、
1.2.1 计算机的基本结构
1．冯·诺依曼型计算机的基本结构 1945年美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(Von Neumann)提
出了一个“存储程序”的计算机方案。这个方案包含3个 要点：
⑴采用二进制数的形式表示数据和指令。
⑵将指令和数据存放在存储器中。
⑶计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输 出设备5大部分组成。
随机存储器 （RAM）
计
内存储器 （内存）
算 机
外存储器（外存）
只读存储器 （ROM） 软盘
硬盘
系
光盘
统
键盘
外设
结
输入
图
显示器、投影机
输出设备（Output）
打印机
微机计算机系统
操作系统
绘图仪
语言处理程序
数据库管理系统
网络通信管理程序
系统软件 应用软件 软件系统
应用软件包 用户程序
几种类型的CPU（奔腾4、赛扬D、AMD）
Pentium 4 506+ 2.66G 接口类型：LGA 775
CPU主频：2.66 针脚数（Pin）：775
CPU外频： 制作工艺：0.09微米 二级缓存容量：1M CPU类型：台式机
64位技术：支持
Celeron D 346 3.06G 接口类型：LGA 775
第一章微型计算机系统概述
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器，内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力；
以上只是一些主要性能指标，还须综合考虑其他因素。
一、 二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点：
1. 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数：数制所使用的数码的个数
*权：数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中，10称为十进制数的基数，i表示数的某一位，10i 称该位 的权，Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示，则对于二进制，R=2, Ki为0或1， 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
4. 按体积大小分：
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
四、微型计算机的主要性能指标
1. 运算速度
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS) 来描述。
计算机系统的工作原理
计算机系统的工作原理
计算机系统的工作原理是指计算机硬件和软件配合合作，完成各种计算和处理任务的过程。
下面将介绍计算机系统的工作原理，包括数据输入、数据处理和数据输出。
数据输入：
计算机系统的工作过程从数据的输入开始。
用户通过外部设备，如键盘、鼠标、扫描仪等输入数据。
这些数据可以是文字、图像、声音等不同形式的信息。
输入的数据被转换成计算机可以理解和处理的二进制代码。
数据处理：
一旦数据输入到计算机系统中，中央处理器（CPU）开始对数据进行处理。
CPU是计算机系统的核心部件，负责执行各种
指令、运算和控制操作。
CPU通过内部总线和其他硬件组件
进行通信，获取和发送数据。
在数据处理过程中，CPU执行的指令包括算术逻辑运算、数
据移动、控制流程等。
计算机系统中的内存和存储器扮演着重要的角色，用于存储和读取数据。
内存包括随机访问存储器（RAM），用于存储程序和数据。
而存储器（如硬盘、固态
硬盘）用于长期存储数据。
数据输出：
处理完成后的数据被发送到输出设备，如屏幕、打印机、扬声器等。
这些设备将数据转换成人们可以理解和感知的形式。
例如，屏幕将二进制数据转化为图像和文字显示，打印机将二进
制数据转化为纸质输出。
计算机系统的工作原理是一个循环过程。
数据不断输入、处理和输出，以满足用户的需求。
通过计算和处理大量的数据，计算机系统被广泛应用于各个领域，如科学研究、工业控制、商业管理等。
1.2 计算机系统的组成
1.2计算机系统的组成1.2.1 计算机系统的组成概述1.计算机系统的基本组成一个完整的计算机系统是由计算机硬件系统和计算机软件系统两部分组成。
仅有硬件而没有配备软件的计算机称为裸机。
硬件是软件发挥作用的物质基础，软件是硬件与用户之间的接口，是计算机系统发挥强大功能的灵魂，两者相辅相成，缺一不可。
2.计算机硬件系统的组成计算机的硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备与输出设备五部分组成。
其中由控制器、运算器、寄存器组成中央八处理器（CPU）3.计算机软件系统的组成软件系统包括系统软件和应用软件。
系统软件包括操作系统（OS）、程序设计语言、系统检测诊断程序、编译系统、通用数据库管理系统等。
应用软件包括管理软件、办公软件、应用数据库管理软件、图形图像处理软件及为用户需求开发设计的软件等。
应用软件是在系统软件的支持下工作的，决定了计算机发挥的作用，因而，目前应用软件开发正在向标准化、模块化方向发展，提高应用软件的兼容性与可扩充性。
1.2.2 计算机的工作原理1.冯．诺依曼原理美籍匈牙利科学家冯．诺依曼被人们称为“现代计算机之父”。
他提出了“程序存储和程序控制”的计算机体系设计思想，主要内容包括以下三个方面：（1）计算机硬件设备由控制器、运算器、存储器、输入设备与输出设备五部分组成；（2）计算机内部采用二进制；（3）程序存储和程序控制冯．诺依曼机的工作原理：数据或指令通过输入设备输入计算机，存储在存储器中。
在运行过程中，数据从存储器读入运算器运算，中间结果也要存入存储器中，最终将结果经输出设备输出。
人们用机器自身具有的指令编排的指令序列，即程序，也是数据的形式由存储器送入控制器，再由控制器向机器的各个部分发出相应的控制信号。
另一种信息是控制信息，它由控制器发出，用来控制机器的各部件执行指令规定的各种操作。
2.计算机的工作过程微型计算机工作过程如下：（1）CPU访问输出输入接口（2）读入数据并运行（3）暂存结果（4）输出结果1.2.3中央处理器1.运算器运算器是负责对数据进行算术运算和逻辑运算的部件。
冯.诺依曼计算机体系架构及工作原理
冯.诺依曼计算机体系架构及工作原理一、引言1.1 背景介绍1.2 计算机体系结构的重要性1.3 本文的主要内容和结构安排二、冯.诺依曼计算机体系架构的基本原理2.1 冯.诺依曼计算机体系结构的起源和发展 2.1.1 冯.诺依曼是谁2.1.2 计算机体系结构的历史演变2.2 冯.诺依曼计算机体系结构的基本原理 2.2.1 存储程序原理2.2.2 运算器和控制器2.2.3 存储器和输入输出设备2.2.4 冯.诺依曼体系结构特点分析三、冯.诺依曼计算机的工作原理3.1 数据的表示和存储3.1.1 二进制表示3.1.2 数据的存储类型3.2 指令的执行过程3.2.1 取指令3.2.2 执行指令3.2.3 冯.诺依曼计算机的指令周期3.3 I/O操作的实现3.3.1 输入输出流程3.3.2 I/O设备的工作原理四、冯.诺依曼计算机体系结构的应用和发展4.1 冯.诺依曼计算机在科学研究中的应用4.2 冯.诺依曼计算机在工程领域的应用4.3 冯.诺依曼计算机的未来发展趋势五、总结与展望5.1 对冯.诺依曼计算机体系架构的总结5.2 冯.诺依曼计算机的发展前景六、参考文献随着信息技术的快速发展，计算机已经成为现代社会不可或缺的工具。
而计算机的核心就是其体系结构，冯.诺依曼计算机体系结构作为现代计算机结构的基础，其基本原理和工作原理是我们理解计算机的关键。
本文将深入介绍冯.诺依曼计算机体系结构及其工作原理。
一、引言1.1 背景介绍计算机体系结构是计算机科学和工程学的基础，涉及计算机的各个方面，对于计算机的设计、开发和优化都具有重要意义。
1.2 计算机体系结构的重要性计算机体系结构决定了计算机的性能、功耗、可靠性等重要指标，对于提高计算机的性能、降低功耗、提高可靠性都具有重要意义。
1.3 本文的主要内容和结构安排本文将首先介绍冯.诺依曼计算机体系结构的基本原理，然后详细介绍冯.诺依曼计算机的工作原理，最后对冯.诺依曼计算机体系结构的应用和发展进行展望。
计算机简单工作原理教案
计算机简单工作原理教案标题：计算机简单工作原理教案引言概述：计算机是现代社会不可或者缺的工具，而了解计算机的简单工作原理对于学习和使用计算机至关重要。
本教案将介绍计算机的简单工作原理，包括计算机的基本组成、数据的表示和处理、存储器的作用、运算器的功能以及控制器的工作原理。
一、计算机的基本组成1.1 中央处理器（CPU）：负责执行计算机指令和控制计算机的运行。
1.2 输入设备：用于将外部数据输入到计算机中，如键盘、鼠标等。
1.3 输出设备：用于将计算机处理后的结果输出，如显示器、打印机等。
二、数据的表示和处理2.1 二进制系统：计算机使用二进制系统来表示和处理数据。
2.2 位和字节：计算机中最基本的数据单位是位（0或者1），8位组成一个字节。
2.3 数据的运算：计算机通过运算器对数据进行加减乘除等运算。
三、存储器的作用3.1 主存储器：用于存储计算机中的程序和数据。
3.2 辅助存储器：用于长期存储大量的程序和数据，如硬盘、光盘等。
3.3 缓存存储器：位于CPU内部，用于提高数据访问速度。
四、运算器的功能4.1 算术逻辑单元（ALU）：负责进行算术和逻辑运算。
4.2 寄存器：用于存储运算过程中的中间结果和操作数。
4.3 控制单元：负责控制计算机的运行，包括指令的解码和执行。
五、控制器的工作原理5.1 程序计数器（PC）：存储当前指令的地址。
5.2 指令寄存器（IR）：存储当前指令。
5.3 控制信号：根据指令的不同，控制信号将被发送给相应的部件，以执行相应的操作。
通过本教案的学习，学生将了解计算机的基本组成、数据的表示和处理、存储器的作用、运算器的功能以及控制器的工作原理。
这将为他们进一步学习计算机原理和编程打下坚实的基础。
同时，对于普通用户来说，了解计算机的简单工作原理也将匡助他们更好地使用计算机，解决一些常见的问题。
计算机基础教程【大学全套课件】
第一章 计算机基础知识
3.常用工具软件 微机所使用的工具软件种类繁多，各有用途、各有
特色。主要有： （1）压缩和解压缩：Win RAR，Win Zip，ARJ。 （2）杀毒软件：金山毒霸、瑞星杀毒软件、
KV3000、诺顿、卡巴斯基。 （3）翻译软件：金山词霸、东方快车等。 （4）多媒体播放软件：MS Media Player, 金山影霸，
为了区别各种数制，一般用( ) 带下标来表示不同进制的数。例如：十 进制用( )10表示，二进制数用( )2表示。或者在数的后面加一个大写 字母表示该数的进制。B表示二进制数制；O表示八进制数制；D或不 带字母表示十进制数制；H表示十六进制数制。
101110 1103 0 102 1101 1100
第一章 计算机基础知识
与计算机有关常用的几种进位计数制有：
(1) 十进制(十进位计数制) 具有十个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，
其基数为10；十进制数的特点是逢十进一，例如：
(2) 八进制(八进位计数制)
具有八个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7，其基数 为8；八进制数的特点是逢八进一，例如：
2、基本输入输出系统BIOS和CMOS BIOS实际上是一组存储在EPROM中的软件，它被固化在芯片中，并安 装在主板上，负责对基本I/O系统进行控制和管理。而CMOS是一种存 储BIOS所使用的系统配置的存储器，它分为两部分：一部分存储口令， 另一部分存储启动信息。当计算机断电时，其内容由一个电池供电予 以保存。用户利用CMOS可以对微机的基本参数进行设置。
1.3.4 外存 1、硬盘
第一章 计算机基础知识
优点：容量大，存取速度快、可靠性高、存储成本低等。
第一章 计算机基础知识
计算机系统的工作原理
计算机系统的工作原理
计算机系统是由硬件和软件组成的，它们共同协作以完成各种任务。
计算机系统的工作原理可以简单地概括为输入、处理和输出三个步骤。
首先，用户通过输入设备（如键盘、鼠标等）向计算机系统提供输入数据。
输入数据可以是文字、图像、音频或其他形式的信息。
计算机系统将输入数据转换成计算机可以理解和处理的形式，这个过程通常通过输入设备的驱动程序完成。
接下来，计算机系统进行处理，即执行各种操作和计算。
这一步骤是通过计算机的中央处理器（CPU）和内存来实现的。
CPU是计算机系统的大脑，它根据软件程序的指令来执行各种运算和逻辑处理。
内存则用于存储程序和数据，供CPU进行读取和写入操作。
在处理过程中，计算机系统会根据程序的指令访问存储设备（如硬盘、固态硬盘等），以获取必要的数据或将结果存储起来。
存储设备通常使用文件系统来组织和管理数据。
最后，计算机系统将处理结果通过输出设备（如显示器、打印机等）呈现给用户。
输出设备会将计算机系统处理好的数据转换成人类可以理解和使用的形式。
整个过程中，计算机系统需要操作系统来协调和管理各个硬件和软件资源。
操作系统负责分配CPU时间、管理内存和文件系统等，以保证系统正常运行。
总之，计算机系统的工作原理就是将输入数据转换成计算机可以处理的形式，通过CPU和内存进行处理，并将处理结果呈现给用户。
这一过程离不开硬件设备和软件程序的协作，并由操作系统来管理和控制。
计算机组成与工作原理电子教案第1章
的输入/输出设备必须通过输入/输出接口电路与系统总线相连，然后才能通
过系统总线与CPU进行信息交换。接口在系统总线和输入/输出设备之间传 输信息，提供数据缓冲，以满足接口两边的时序要求。具体地说，接口应 具有数据缓冲及转换功能、设备选择和寻址功能、联络功能、解释并执行 CPU命令功能、中断管理功能、错误检测功能等。 微型计算机的输入/输出接口一般使用大规模、超大规模集成电路技术 做成电路板的形式，插在主机板的扩展槽内，常称作适配器，也称作
图1-5 CPU
(二) 内存储器
内存储器简称内存，用来存放CPU运行时需要的程序和数据。内 存分为只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）两类，我们平时
所说的内存一般指RAM，RAM中保存的数据在电源中断后将全部丢失。
由于内存直接与CPU进行数据交换，所以内存的存取速度要求与CPU的 处理速度相匹配。
2．接口的功能
⑴ 控制--接口靠程序的指令信息来控制外围设备的动作，如启动、关闭设备等。
⑵ 缓冲—接口内部设有缓冲寄存器，可实现数据缓冲作用，使主机与外设在工作速度 上达到匹配，避免数据丢失和错乱。
⑶ 状态--接口监视外围设备的工作状态并保存状态信息。状态信息包括数据“准备就 绪”、“忙”、“错误”等等，供CPU询问外围设备时进行分析之用。 ⑷ 转换--接口可以完成任何要求的数据转换，主机与接口间传输的数据是数字信号， 但接口与外设间传输的数据格式却因外设而异，为满足各种外设的要求，接口电 路中必须实现各种数据格式的相互转换。例如：并一串转换、串一并转换、模一 数转换、数一模转换等。 ⑸ 整理--接口可以完成一些特别的功能，例如在需要时可以修改字计数器或当前内存 地址寄存器。 ⑹ 程序中断--每当外围设备向CPU请求某种动作时，接口即发生一个中断请求信号到 CPU。
深入理解操作系统原理及原理
深入理解操作系统原理及原理第一章：操作系统的概述操作系统是计算机系统中的核心软件，它负责管理和控制计算机硬件资源，并为用户和应用程序提供统一的接口。
在这一章节中，我们将对操作系统的定义、功能和分类进行详细的介绍。
1.1 操作系统的定义操作系统是一种系统软件，它直接运行在计算机硬件上，具有管理和控制硬件资源、为用户和应用程序提供服务的功能。
操作系统的出现使得计算机可以高效地运行各种应用程序，并提供良好的用户体验。
1.2 操作系统的功能操作系统具有以下几个主要功能：(1) 管理和分配硬件资源，包括处理器、内存、磁盘和网络等；(2) 提供用户和应用程序的接口，使得用户和应用程序可以方便地访问和使用计算机资源；(3) 进程管理，包括进程的创建、调度、同步和通信等；(4) 文件系统管理，包括文件的存储、访问和管理等；(5) 设备管理，包括设备驱动程序的加载和管理等；(6) 提供安全机制，如身份验证和访问控制等。
1.3 操作系统的分类按照功能和结构的不同，操作系统可以分为以下几类：(1) 批处理操作系统：适用于连续处理一批作业的环境，如大型机操作系统；(2) 分时操作系统：支持多用户同时访问计算机系统，如UNIX、Linux等；(3) 实时操作系统：对任务的完成时间要求及时性较高，如航空控制系统、医疗设备等；(4) 嵌入式操作系统：用于嵌入式系统中，如智能手机、汽车导航系统等。
第二章：操作系统的原理在本章节中，我们将深入探讨操作系统的原理，包括进程管理、内存管理、文件系统管理和设备管理等内容，以及相关的算法和技术。
2.1 进程管理进程是操作系统中的基本执行单位，进程管理涉及到进程的创建、调度、同步和通信等。
在进程管理中，需要解决进程的互斥、死锁、同步和通信等问题。
常用的进程调度算法有先来先服务、最短作业优先和时间片轮转等。
2.2 内存管理内存管理负责管理计算机的内存资源，包括内存的分配、回收和保护等。
为了解决内存碎片问题，常用的内存管理技术有连续分配和非连续分配。
计算机系统基础知识
1.2 计算机中数据的表示及运算
（2）二进制与八、十六进制的转换
0 1 2 3 4 5 6 7
000
001
010
011
100
101
110
111
0 0000 81 0001 92 源自010 A3 0011 B
4 0100 C
5 0101 D
6 0110 E
7 0111 F
1000
1001
1010
1011
1.2 计算机中数据的表示及运算
4.定点数和浮点数 （1）定点数 所谓定点数就是小数点的位置固定不变 的数。 定点整数和定点小数
1.2 计算机中数据的表示及运算
4.定点数和浮点数 （1）浮点数
浮点数是小数点位置不固定的数，它能表示 更大范围的数。
◦ 二进制浮点数的一般形式: ◦ N＝F．2E ◦ F为尾数，E为阶码
2.海明码
◦ （2）其次确定校验关系
下标 1 2 3＝1+2 4 5＝1+4 6＝2+4 7＝1+2+4 8 9＝1+8 10＝2+8 11＝1+2+8 12＝4+8 校验位值 P1 P2 P1 P2 P3 P1P3 P2P3 P1P2P3 P4 P1 P4 P2P4 P1P2P4 P3P4 对应关系P4 P3 P2 P1 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 海明码 H1 (P1) H2 (P2) H3 (D0) H4 (P3) H5 (D1) H6 (D2) H7 (D3) H8 (P4) H9 (D4) H10 (D5) H11 (D6) H12 (D7)
第1章 计算机基础
人工智能由英国著名科学家图灵提出，被认为是21世纪的三大尖端技术之一。 人们为纪念图灵在计算机领域的卓越贡献而专门设立了“图灵奖”。
（6）网络应用
计算机技术与现代通信的结合造就了计算机网络，它使人际交流跨越了时间和
空间的障碍，已成为建立信息社会的物质基础。
（7）多媒体技术
多媒体技术是利用计算机对文本、图形、图像、声音、动画、视频等多种信息 综合处理、建立逻辑关系和人机交互作用的技术。
1.2.2 计算机硬件系统
2．微型计算机的硬件系统
（3）总线
总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，通过它实现计
算机各部件之间的数据、地址和控制信息的传送。总线与微机各部件之间的关 系如图1-5所示。
1.2.2 计算机硬件系统
2．微型计算机的硬件系统
（4）外存储器
外存储器简称外存或辅存，属于外部设备，是对内存的扩充。外存具有存
2．光子计算机
光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存储和处理的 新型计算机。
3．分子计算机
分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大，其运算过程是蛋白质分 子与周围介质相互作用的过程。
4．纳米计算机
纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机，它几乎不耗费任何能 源，性能要比今天的计算机强大许多倍。
④光盘存储器：光盘存储器由光盘驱动器（简称光驱）和光盘组成。
1.2.2 计算机硬件系统源自2．微型计算机的硬件系统（5）输入设备
①键盘
– 键盘的常用键位及功能见表1-2。 – 键盘的正确指法和操作方法，并进行指法练习。 – 按〈Ctrl+Space Bar〉组合键，可以启动或关闭中文输入法；按 〈Ctrl+Shift〉组合键，能够在输入法间切换。 – 单击中文输入法指示器中的全角/半角切换按钮（或按〈Shift +Space Bar〉 组合键），可以实现半角和全角切换。
计算机工作原理
计算机工作原理
计算机工作原理指的是计算机如何运作以执行各种任务的过程。
下面将详细讨论计算机工作原理的几个关键要点。
1. 中央处理器（CPU）：CPU是计算机的核心部件，负责执
行指令、进行算术和逻辑运算，并控制其他硬件设备的工作。
CPU由控制器和算术逻辑单元组成。
2. 存储器：计算机内部有多种存储器用于存储指令和数据。
主存储器（RAM）用于临时存储运行中的程序和数据，而读写
存储器（ROM）用于存储永久性的程序和数据。
3. 输入和输出设备：计算机通过输入设备接收来自用户的数据和指令，如键盘、鼠标等。
输出设备用于向用户显示计算机处理的结果，如显示器、打印机等。
4. 系统总线：计算机内部的所有硬件设备通过系统总线进行通信和数据传输。
系统总线分为数据总线、地址总线和控制总线。
5. 指令周期：计算机的工作按照指令周期进行。
指令周期包括取指令、译码、执行、访存以及写回等阶段。
6. 运算方式：计算机可以进行四种基本的运算方式，分别是算术运算、逻辑运算、存储器访问和控制转移。
以上是计算机工作原理的基本内容，通过CPU的运算和控制，
加上存储器、输入输出设备的协作，计算机能够完成各种任务。
这是计算机能够高效和快速处理信息的基础。
1.2 计算机的组成及工作原理
功能键
编辑键
CRT显示器
LCD显示器
返 回
输出设备---显示器
性能指标：
分 辨 率： 用水平显示的像素个数 × 水平扫描线数表示来表
示。 屏幕大小：显示区域的大小，如17寸、19寸等。
点
间
距：指屏幕上两个颜色相同的荧光点之间的最短距离。
刷新频率：分为垂直刷新频率和水平刷新频率。 色 彩 数：指显示器的色彩还原能力。
I/O设备 I/O子系统
四、存储器
微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器 内部存储器 访问速度快 信息暂时性 相对价格高 外部存储器
访问速度慢
信息永久性 相对价格低
存储器容量单位
1Byte = 8 bit 1 KB = 210 Byte 1 MB = 210 KB 1 GB = 210 MB 1 TB = 210 GB 1 PB = 210 TB
外存储器（辅存）
输入设备
内存储器 （主存）
输出设备
运算器
控制器
数据流 地 址 控制流
中央处理器（CPU）
计算机的工作原理
原始数据
取数
I/O设备 内存储器
指令
运算器 存数
结果
存取命令
输入/输出命令
控制器
运算命令
计算机系统组成
一个计算机系统主要由 “硬件”和 “软件”两大系统组成。
计算机控制系统的组成及其工作原理
计算机控制系统的组成及其工作原理大家好，今天我要给大家讲解一下计算机控制系统的组成及其工作原理。
我们要明白什么是计算机控制系统。
简单来说，计算机控制系统就是用计算机来控制其他设备的一种方法。
它可以实现对各种设备的精确控制，提高生产效率和质量。
那么，计算机控制系统到底由哪些部分组成呢？它的工作原理又是怎样的呢？接下来，我将从以下几个方面给大家详细讲解。
一、计算机控制系统的组成1.1 控制器硬件计算机控制系统的核心是控制器，它负责接收输入信号，经过处理后输出控制信号。
控制器硬件主要包括中央处理器(CPU)、存储器、输入输出接口等部分。
其中，中央处理器是控制器的大脑，负责执行各种指令；存储器用于存储程序和数据；输入输出接口用于与被控设备进行通信。
1.2 传感器和执行器传感器是计算机控制系统的眼睛，负责感知外部环境的变化。
它可以将物理量转换成电信号，供控制器处理。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、位置传感器等。
执行器则是计算机控制系统的手和脚，负责根据控制器发出的控制信号执行相应的操作。
常见的执行器有电机、电磁阀、开关等。
二、计算机控制系统的工作原理2.1 信号采集和处理计算机控制系统的工作开始于信号采集。
传感器将外部环境的物理量转换成电信号，通过输入输出接口传输给控制器。
控制器收到信号后，进行采样、量化和编码处理，将其转化为数字信号。
这一过程需要用到一些专门的芯片和技术，如模数转换器(ADC)和数字信号处理器(DSP)。
2.2 控制策略设计控制策略是计算机控制系统的灵魂，它决定了系统如何根据输入信号进行控制。
常见的控制策略有PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
这些控制策略都有各自的优缺点，需要根据具体应用场景进行选择。
在设计控制策略时，需要考虑系统的稳定性、响应速度、鲁棒性等因素。
2.3 控制算法实现控制算法是将控制策略具体化为一系列指令的过程。
这些指令需要通过中央处理器来执行。
在实现控制算法时，需要注意算法的复杂度、可读性和可维护性。
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中文信息在计算机内的表示
《信息交换用汉字编码字符集》(GB2312－80)。 GB2312国标字符集有6763个常用汉字
1. 由三部分组成：
字母、数字和各种符号(拉丁字母、俄文、日文 平假名、日文片假名、希腊字母、汉语拼音等， 统称GB2312图形符号) ； 一级常用汉字，共3755个，按汉语 拼音排列； 二级常用汉字，共3008个，按偏旁部首排列。
十六进制数的通式为： S16=an×16 n-1 + . . . + a1×160 + a-1×16-1+. . . + a-m×16-m 例如：9＋1＝ A F＋1＝ 10
而不等于10
2.计算机的数制
二进制数、八进制数、十六进制数与十进制数对照表 十进制（D) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 二进制(B) 0 01 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 八进制(O) 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 十六进制(H) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B
CPU
主机
应用软件
电子表格软件：Excel等
用户开发的各类软件：档案管理等
1.2.3 计算机硬件基本结构 与工作原理
计算机系统是由硬件系统和软件系统组成
硬件：计算机系统中由电子线路和各种机电物理装臵组成的实体。
这些我们能看见的东西 都是硬件
主机、显示器、键盘、鼠标、 板卡等
计算机硬件系统组成
主机 计算 机硬 件系 统 外设 中央处理器 CPU 内存储器 运算器 控制器
（2） 二进制数(Binary) 特点 ：0 或 1， 逢二进一。 二进制数的通式为：
s2 =
例如：
an ×2 n-1 +. . . +a1×20 + a-1×2-1 +a-m×2-m
10 而不等于12
1＋1＝
11＋1＝ 100
2.计算机的数制
（3） 八进制(Octal) 特点：数字为0～7，逢八进一。
GB2312 字符集及区位码
② 9 ③¨¨¨ 字母、数字和各种符号 4 位号¨¨¨¨ 一级汉字 （3755 个） ¨¨字母、数字和各种符号 9 一级汉字 位码 个） 4
GBK汉字内码扩充规范（ GBK- 95）
1995年颁布，全称《汉字内码扩展规范》 总计23940个码位，共收入21003个汉字和883图形符号
掌上电脑
这种体系结构的计算机硬件系统由五大部分组成：
输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。
1.2.3 计算机硬件基本结构 与工作原理
诺依曼型计算机的基本结构图
输 存储器 输Βιβλιοθήκη 入设 备运算器ALU
控制器 数据流 控制流
出
设 备
计算机的基本工作过程
从键盘输 入，到存 储器中 从存储器中 送入 在运算 送回 存放乘 取被乘数25、 器中得 存储器 积75 运算器 乘数3 乘积75
单字节部分使用0x00至0x80码位。
双字节部分采用两个八位二进制位串表示一个字符， 其首字节 码位从0x81至0xFE，尾字节码位分别是0x40 至0x7E和0x80至0xFE。 四字节部分采用GB11383未采用的0x30到0x39作为对 双字节编码扩充的后缀，这样扩充的四字节编码，其范 围为0x81308130到0xFE39FE39。
汉字输入
输入方法不同，内码相同 1. 编码方式有四种：
流水码（电报码、国际码、区位码） 音码（全拼、双拼） 形码（五笔字型码、大众码） 音形码（自然码、智能ABC）
不同的编码方式有不同的输入码 2. 非编码方式，日益增多
1.2.2 计算机系统的组成
输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪、触摸屏、光笔等 输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音箱等 硬件 存储器 外存——软盘、硬盘、光盘、磁带等 内存——RAM，ROM，Cache等 运算器 控制器 操作系统：MS-DOS，Windows等 系统软件 软件 语言处理系统：C，BASIC，Java等 数据库管理系统：Access等 各种字处理软件：Word,WPS等 外设
输入设备
输出设备
外存 其他设备
计算机体系结构
数据指令用二进制
计算机发展史
硬件由五部分组成
存储程序
1949 EDSAC
美籍匈牙利科学家
John von Neumann
冯· 诺伊曼
至今，计算机的体系结构发生了很大的演变，但基 本结构都是建立在冯· 诺依曼型计算机基础上。
ENIAC (1946)
区 位号 ① ② ③ 号
94
2. GB231280字符集是 一个二维代 码表，94行 、94列, 汉 字在代码表 中的位置用 它所处的行 号、列号表 示：
① ⑨ 位码① 区 ① 码 ⑨
16
字母、数字和各种符号
1 ① 55 区 6 ⑨ 56 号 二级汉字 ① ② ③ 5 ① 字母、数字和各种符号 （3008 个） 1 一级汉字 5 ⑨ 位号 87 5 （3755 个） 9 区 6 二级汉字 （扩充使用） 6 94 ① 字母、数字和各种符号 4 ② ① 个） 码 一级汉字
3.二进制与十进制间的转换 （1）二进制数转换成十进制数
例1： 将二进制整数(1010101)2转换成十进制整数。
（1010101)2 = 1×26＋0×25＋1×24＋0×23 ＋1×22＋ 0 ×21＋1×20 = 64＋16＋4＋1 =(85)10
（1）二进制数转换成十进制数
例2：将二进制小数(11010.101)2转换成十进 制数
用一个字节存放一个ASCII码，高位为0。
其中： 可打印字符95个，在键盘上有相应键位如字母、数字等； 控制字符33个, 在传输、打印或显示输出 时起控制作用。 00H-1FH 、DEL
中文信息在计算机内的表示
汉字是记录汉语（国语，华语）的文字，属于 表意文字，它用符号直接表达词或词素。 汉字的特点：
余1 余1 余0 余0 余1 余1 余0 余0 余1
低位
高位
故：(307)10＝(100110011)2
（2）十进制数转换成二进制数
(b) 纯小数部分的转换： “乘2顺取整”
例2： 将(0.8125)10转换为二进制数。 0.8125 × 2 高位 1 . 625 × 2 1. 2500 故：(0.8125)10＝(0.1101)2 2 × 0 .5000 × 2 低位 1 . 0000
从存储器中 送入 在运算 送回 存放最 取被减数86、 器中得 存储器 后结果 运算器 减数75 结果11
输出最 后结果
运算过程中控制器和运算器的作用
存储器 结 果
读 数 据
读 指 令
操 作 数
寄存器
状 运算器 运算 态 命令
读 取 的 指 令
控制器
CPU
数据流 控制流
运算器工作过程
运算器是如何得 到数据呢？ RAM 操 作 数
它怎么知道要操 作的是逻辑运算还是 算术运算呢？
寄存器2
寄存器7
结 果
ALU
加法器 9
＋
控制器
控制器工作过程
RAM 指令指针 M1 控制器
指令寄存器 两数相加
ALU
控制器
计算机硬件基本结构
控制器是计算机的神经中枢。控制器产生各种控制
信号，控制计算机各部件协调工作，以指挥整个计
算机有条不紊地自动执行程序。
外存储器（外存、辅助存储器）
内存储器（主存）的作用
设在计算机主机中，存放当前运行的程序和数 据，直接与CPU交换信息。
随机存储器（RAM）
RAM：既能读出也能写入，存放用户程序和数据， 只能在电源电压正常时才能工作，其中的 信息可以随时改写，断电后，里面的信息 会丢失。
计 算 机 概述
只读存储器（ROM）
第
1
章
计算机系统概论
1.2 计算机系统及其工作原理
1.2.1 数据在计算机中的表示
在计算机内部，所有的数据或信息 都要表示成计算机能识别的二进制 代码的方式，才能进行存储、传输 和处理。
计算机内部采用二进制原因 二进制在物理上容易实现。
二进制运算规则简单。
采用二进制逻辑性强。
1.数制的基本概念
八进制数的通式为：
s8 = an×8 n-1 + . . . + a1×8 0 + a-1×8-1+a-m×8-m
例如： 7＋1＝ 10 而不等于8
2.计算机的数制
（4）十六进制(Hexadecimal)
特点：每位可取数字0～9和英文字母A（10）、 B(11）、C(12）、D(13）、E(14）、F(15)的任意一个， 逢十六进一。
（2）十进制数转换成二进制数
注意：十进制数转换成二进制数时，常将整数 和纯小数部分分开转换为相应的二进制，然后再将二进制 数的整数和小数部分连接起来。
例3：将(307.8125)10转换为二进制数。 解： 因为：(307)10＝(100110011)2 (0.8125)10＝(0.1101)2
故：(307.8125)10＝(100110011.1101)2
备 数据流
CPU
指 令、 数 据
控制流
中央处理器（CPU: Central Processing Unit）
存储器分类
按与主机的关系来分
内存储器（内存、主存）
内存按读写功能又分为：
随机存储器（RAM:Random Access Memory） 只读存储器（ROM:Read Only Memory）
⑴ 十进制数（Decimal） 特点：数值用0～9表示，逢十进一。 十进制通式为：