计算机组成与结构第1章

计 算 机 组 成 原 理 术 第 4 版 清 华 大 学 出 版 社
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AMD主板结构图示 AMD主板结构图示
搭配AMD CPU的主板
CPU插座 内存插槽
电源插座
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1847年：英国数学家布尔 （G.Boole）发表著作《逻辑 的数学分析》。为现代计算 机的发展奠定了逻辑理论基 础。 清
1868年：美国新闻工作者 克里斯托夫肖尔斯 （C.Sholes）发明了沿用 至今的QWERTY键盘
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1949年：当时尚在美国哈佛大学பைடு நூலகம்算机实验室的上海籍华 年 人留学生王安向美国国家专利局申请了磁芯的专利。 人留学生王安向美国国家专利局申请了磁芯的专利。1951 年 6月，王安创办了王安实验室，即王安电脑公司的前身， 月 王安创办了王安实验室，即王安电脑公司的前身， 从此开始了王安电脑传奇般的历程。 从此开始了王安电脑传奇般的历程。
CPU（ Unit） 处理器； CPU（Central prcessing Unit），处理器； 内部结构与功能：控制，逻辑运算，存储单元； 内部结构与功能：控制，逻辑运算，存储单元；
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双核处理器
目前，Intel和AMD均推出了自 己的双核处理器。
清 华 大 计算机系统 学 出 版 社
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微处理器CPU 微处理器CPU
目前最新也是最好的是酷睿I系列 型号有I3 目前最新也是最好的是酷睿 系列 型号有 I5 I7 是低端版本， 是中端版本 ， I3是低端版本， I5是中端版本 ，I7是高端版 是低端版本 是高端版 目前最强的处理器是六核的I7990X 价值 本 ，目前最强的处理器是六核的 8000元以上 。 元以上
计算机系统 计算机结构 计算机处理器
逻辑设计 设备制造 电路（VLSI）设计
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计算机剖析（续）
计算机系统 计算机结构 计算机处理器
高级语言
汇编语言
机器语言
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双核处理器
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移动处理器
移动版的CPU一般用在笔记本 电脑上，但也有人把它改装在 台式机上。
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计算机里有什么？
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什么是计算机？
功能部件
– CPU
Data Path Controller
– Memory – I/O
Intel Pentium
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计算机剖析
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第一章 计算机系统概述 1.1 计算机的硬件和软件
一、计算机的硬件结构 典型的冯.诺依曼计算机结构框图： John Von Neumann 美籍匈牙利数学家，1946年《关 1946 于电子计算仪器逻辑设计的初步探讨》报告提出“存储 程序控制”的概念 原 数 计算步 计算结 输入器 输出器 运算器 储 器 控制器 CPU 存
参考资料: 参考资料
1. 计算机组成原理，白中英.科学出版社 计算机组成原理
2. 计算机组成原理 唐朔飞
高等教育出版社
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注意事项: 注意事项
1.上课前抽问,一次1分。 2.考勤事项,按学生守则处理。 3.期末考试70%，期中考试10%，平时 听课、出勤、作业10%、实验10%
只电子管， 个二极管， 多电阻器， 只电子管，7200个二极管，70000多电阻器，10000多 只电容器和 个二极管 多电阻器 多 6000只继电器，电路的焊接点多达 万个 机器被安装在一排 只继电器， 万个,机器被安装在一排 只继电器 电路的焊接点多达50万个 机器被安装在一排2.75 米高的金属柜里，占地面积为170平方米左右，总重量达到 吨， 平方米左右， 米高的金属柜里，占地面积为 平方米左右 总重量达到30吨 其运算速度达到每秒钟5000次加法，可以在 次加法， 其运算速度达到每秒钟 次加法 可以在3/1000秒时间内做完 秒时间内做完 两个10位数乘法 位数乘法。 两个 位数乘法。
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散热设计
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散热设计2 散热设计2
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散热设计3 散热设计3
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王爱英，计算机组成与结构 第 王爱英，计算机组成与结构第4版
计算机组成与结构
教材:<< 教材:<<计算机组成原理及系统结构>> 王爱英编著 清华大学出版社 前修:电路分析、数字电子技术、 前修:电路分析、数字电子技术、模拟电子技术 后续: 后续:微机原理及接口技术 单片机 操作系统
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第一章 计算机系统概述
1.1 计算机的硬件和软件 1.2 计算机系统的层次结构和性能指标 1.3 计算机的发展和应用
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本章重难点
本章重点： 1、计算机硬件组成 2、冯.诺依曼计算机特征 冯 诺依曼计算机特征 3、总线结构 、 4、计算机性能指标 、
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2、计算机组织
指计算机系统的各操作部件以及按照“ 指计算机系统的各操作部件以及按照 “ 计 算机结构” 算机结构 ” 的特性要求各部件的连接方 式 例如： 例如：控制信号 计算机和外设的接口
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Intel主板结构图 Intel主板结构图
电源插座 CPU插座 北桥芯片 内存插槽
南桥芯片
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主板接口图
打印机接口 1394口
鼠标、键盘口
光纤接口
COM口
USB口 网卡口
音频接口
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主要任务: 主要任务: 讨论计算机单机系统的硬件组成 学习思路: 学习思路: 建立CPU的整体概念 通过总线和接口 各部件学习思路： 各部件学习思路：
门电路 芯片 各部件原理 部件
主机 输入/输出设备
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1952年：1月，由计算机之父，冯诺伊曼（Von Neumann）设计的 年 诺伊曼（ 月 由计算机之父， 诺伊曼 ）设计的IAS电 电 子计算机EDVAC问世。这台 问世。 计算机总共采用了2300个电子管，运算速 个电子管， 子计算机 问世 这台IAS计算机总共采用了 计算机总共采用了 个电子管 度却比拥有18000个电子管的“埃尼阿克”提高了 倍，冯诺伊曼的设想在 个电子管的“ 度却比拥有 个电子管的 埃尼阿克”提高了10倍 诺伊曼的设想在 这台计算机上得到了圆满的体现。 这台计算机上得到了圆满的体现。
内存条
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其它内存
Apacer：宇瞻 Nanya：南亚 金邦 现代HY
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内存颗粒
SDRAM，DDRII，DDRIII。 DDR SDRAM，DDRII，DDRIII。 32GB DDR3 32GB DDR3服务器内存 与主板芯片组的支持有关系， Intel845 845D 与主板芯片组的支持有关系 ， Intel845D 及之后的主 板芯片组，均支持DDR的内存，现在用的一般都是DDR DDR的内存 板芯片组，均支持DDR的内存，现在用的一般都是DDR 内存，包括DDRII DDRII。 内存，包括DDRII。 有很多厂商在生产内存条， 有很多厂商在生产内存条，但生产内存芯片的厂商却 不多，主要有以下几个： 不多，主要有以下几个：
“计算机结构”和“计算机组织” 计算机结构” 计算机结构 计算机组织” 1、 计算机结构 是对程序员可见的系统属性， 是对程序员可见的系统属性 ， 这些特性对程 序的运行逻辑有直接的影响。 序的运行逻辑有直接的影响。 例如: 例如:指令系统 各种数据类型所占的位 I/O机制 I/O机制 内存的寻址技术
1946年：2月14日，美国 年 月 日 宾西法尼亚大学摩尔学院 教授莫契利（ 教授莫契利（J. Mauchiy） ） 和埃克特（ 和埃克特（J.Eckert）共 ） 同研制成功了ENIAC 同研制成功了 (Electronic Numerical Integrator And Computer):计算机。这台 计算机。 计算机 计算机总共安装了17468 计算机总共安装了
散热设计4 散热设计4
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冯诺依曼计算机结构模型 诺依曼计算机结构模型
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诺依曼计算机特征： 冯.诺依曼计算机特征： 诺依曼计算机特征
计算机内信息（数据和控制信息） 1 、 计算机内信息 （ 数据和控制信息 ） 用二进 制表示。 制表示。 计算机硬件由五大部分组成。 2、计算机硬件由五大部分组成。 计算机的工作原理：存储程序的工作原理. 3、计算机的工作原理：存储程序的工作原理. 指令由操作码和地址码组成. 4. 指令由操作码和地址码组成. 指令在存储器中按执行顺序存放, PC指明 5. 指令在存储器中按执行顺序存放 , 由 PC 指明 要执行的指令所在的单元地址, 要执行的指令所在的单元地址 , 一般按顺序 递增,但可按运算结果或外界条件而改变. 递增,但可按运算结果或外界条件而改变. 机器以运算器为中心. 6.机器以运算器为中心.
主板接口图2 主板接口图2
显卡接口 USB接口
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主板的组成
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主板结构
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主板组成
接口：鼠标、键盘接口，COM口 串口） 接口：鼠标、键盘接口，COM口（串口），打 印口（并口） USB接口 网卡接口， 接口， 印口（并口），USB 接口，网卡接口，显示接 音频接口，其它； 口，音频接口，其它； 20+ 插座 、 插槽 ： CPU ， 内存 ， 电源 （ 20+4 ） ， AGP接口 PCI接口 PCIE接口 ISA接口 接口， 接口， 接口， 接口， AGP 接口， PCI 接口 ， PCIE 接口，ISA 接口， 电 池插座， 硬盘接口（ IDE,SATA） 软驱接口， 池插座 ， 硬盘接口 （ IDE,SATA ） ， 软驱接口 ， 其它插座； 其它插座； 芯片：北桥，南桥，BIOS芯片 其它IC 芯片， IC； 芯片：北桥，南桥，BIOS芯片，其它IC；
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冯诺依曼计算机结构模型 诺依曼计算机结构模型
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计算机的系统组成
中央处理器（CPU） ：运算器、控制器 主 硬件系统 外围设备 机 内存储器：ROM、RAM 外存储器：磁盘、光盘 输入设备：键盘、鼠标 输出设备：显示器、打印机 操作系统 系统软件 软件系统 应用软件 编译软件 数据库管理系统 数据处理软件 CAD 软件 文字处理软件 ……