计算机基础(微课版) 第2章 计算机硬件基础
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（1）容量：以GB或TB为单位，目前硬盘单碟容量约为几个TB （2）平均存取时间：在几ms～几十ms之间，由硬盘的旋转速度、磁头寻道时间和数据
传输速率所决定 （3）缓存容量：原则上越大越好，通常为几MB～几十MB （4）数据传输速率
外部传输速率指主机从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度，与采用的接口类 型有关
COMPUTER
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件基础
微课版
第二章 计算机硬件组成
任务要求
认识计算机的硬件系统
随着计算机的逐渐普及，使用计算机的人也越来越多，大多数人对计算机是如何工作 及其内部的硬件结构和软件程序却并不了解。
本任务要求认识计算机的基本结构，了解计算机工作的基本原理，并对微型计算机的 各组成硬件，如主机及主机内部的硬件，显示器、键盘和鼠标等硬件有一个基本的认识和 了解。
应用软件
控制器
操作系统
文字处理
存储器
数据库管理系统
通信
输入设备
程序语言处理系统
···
输出设备
娱乐
计算机是一个复杂的系统
复杂性：硬件由数以亿计的元器件组成，软件由数以亿计的指令组成
多样性：硬件与光、机、电、声等有关，软件与数学、逻辑···等有关
层次性：分层(hierarchical) 结构
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（三）存储器
•计算机中各种存储器组成一个层状的塔式结构，取长补短，协调工作。
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（三）存储器
内存：
内存是计算机中用来临时存放数据的地方，也是CPU处理数据的中转站，内存的容量和 存取速度直接影响CPU处理数据的速度，分类如下:
CPU的主要任务是执行指令，它按指令的规定对数据进行操作；
CPU主要由运算器、控制器和寄存器组3个部分组成
存储数据 和指令
Hale Waihona Puke 执行指令 处理数据存储器
指令，数据
中央 处理器
大学计算机基础（微课版）
处理结果
第二章 计算机硬件组成
（二）中央处理器 CPU
指令就是命令，它用来规定CPU执行什么操作。指令是构成程 序的基本单位，程序是由一连串指令组成的
大学计算机基础（微课版）
目录
CONTENTS
大学计算机基础（微课版）
2.1 计算机系统的基本构成 2.2 中央处理器 2.3 存储器 2.4 主板 2.5 总线与接口 2.6 常用输入设备 2.7常用输出设备
第二章 计算机硬件组成
（一）计算机系统的基本构成
计算机系统
计算机硬件
计算机软件
运算器
系统软件
第二章 计算机硬件组成
（二）中央处理器 CPU
CPU的性能指标：
CPU的字长（位数）
目前PC使用的CPU大多是32位处理器，新一代的PC机将使用64位处理器
主频（CPU时钟频率）
主频提高，CPU的处理速度通常也会加快
CPU总线（前端总线）的速度
CPU总线速度决定了CPU与内存间数据传输速度的快慢
微处理器是由一片或少数几 片大规模集成电路组成的中央处 理器，这些电路执行控制部件和 算术逻辑部件的功能。CPU （Central Processing Unit）是 中央处理器的简称，它既是计算 机的指令中枢，也是系统的最高 执行单位。如右图所示。
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（二）中央处理器 CPU
第二章 计算机硬件组成
（二）中央处理器 CPU
指令在计算机中的执行过程：
1.取指令：CPU的控制器从存储器读取一条指
2.指令译码：指令寄存器中的指令经过译码， 决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里
3.执行指令 3.1 取操作数 3.2 进行运算
4.修改指令计数器，决定下一条指令的地址
大学计算机基础（微课版）
内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度，转速越高内部传输速率越快 （5）与主机的接口：
指令采用二进位表示，大多数情况下，指令由两个部分组成：
操作码
操作数地址
举例: 10 02 06
指出CPU应执行何种操 作的一个命令词，例如加、 减、乘、除、取数、存数 等
指出该指令所操作(处 理)的数据或者数据所 在位置
把02存储单元和06存储单元中的内容相加，和数保存在02单元
大学计算机基础（微课版）
运算器
输入设备
存储器
输出设备
控制器
大学计算机基础（微课版）
目录
CONTENTS
大学计算机基础（微课版）
2.1 计算机系统的基本构成 2.2 中央处理器 2.3 存储器 2.4 主板 2.5 总线与接口 2.6 常用输入设备 2.7常用输出设备
第二章 计算机硬件组成
（二）中央处理器 CPU 微处理器
高速缓存（cache）的容量与结构
cache容量越大、级数越多，其效用就越显著
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（二）中央处理器 CPU
CPU的性能指标：
CPU的指令系统 指令的格式和功能会影响程序的执行速度
CPU的逻辑结构 CPU包含的定点运算器和浮点运算器数目 是否流水线结构，流水线的条数和级数 有无指令预测和数据预测功能 是否具有数字信号处理功能 是否多核，有几个内核 ······
大学计算机基础（微课版）
目录
CONTENTS
大学计算机基础（微课版）
2.1 计算机系统的基本构成 2.2 中央处理器 2.3 存储器 2.4 主板 2.5 总线与接口 2.6 常用输入设备 2.7常用输出设备
第二章 计算机硬件组成
（三）存储器 功能： 储存以二进位形式表示的程序和数据 分类：内存储器/外存储器
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（三）认识微型计算机的硬件组成
外存
外储存器简称外存，是指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器，此类储存器一般断电后仍 然能保存数据，常见的外存储器有硬盘、光盘和可移动存储器（如U盘等）。
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（三）存储器
硬盘存储器的性能指标
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（一）计算机系统的基本构成
微机的外观组成及主机内部硬件如下图所示。
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第二章 计算机硬件组成
（一）计算机系统的基本构成
冯·诺依曼体系结构构成的计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备5个组成 部分，这5个组成部分的职能和相互关系如下所示。
传输速率所决定 （3）缓存容量：原则上越大越好，通常为几MB～几十MB （4）数据传输速率
外部传输速率指主机从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度，与采用的接口类 型有关
COMPUTER
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第二章 计算机硬件基础
微课版
第二章 计算机硬件组成
任务要求
认识计算机的硬件系统
随着计算机的逐渐普及，使用计算机的人也越来越多，大多数人对计算机是如何工作 及其内部的硬件结构和软件程序却并不了解。
本任务要求认识计算机的基本结构，了解计算机工作的基本原理，并对微型计算机的 各组成硬件，如主机及主机内部的硬件，显示器、键盘和鼠标等硬件有一个基本的认识和 了解。
应用软件
控制器
操作系统
文字处理
存储器
数据库管理系统
通信
输入设备
程序语言处理系统
···
输出设备
娱乐
计算机是一个复杂的系统
复杂性：硬件由数以亿计的元器件组成，软件由数以亿计的指令组成
多样性：硬件与光、机、电、声等有关，软件与数学、逻辑···等有关
层次性：分层(hierarchical) 结构
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（三）存储器
•计算机中各种存储器组成一个层状的塔式结构，取长补短，协调工作。
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（三）存储器
内存：
内存是计算机中用来临时存放数据的地方，也是CPU处理数据的中转站，内存的容量和 存取速度直接影响CPU处理数据的速度，分类如下:
CPU的主要任务是执行指令，它按指令的规定对数据进行操作；
CPU主要由运算器、控制器和寄存器组3个部分组成
存储数据 和指令
Hale Waihona Puke 执行指令 处理数据存储器
指令，数据
中央 处理器
大学计算机基础（微课版）
处理结果
第二章 计算机硬件组成
（二）中央处理器 CPU
指令就是命令，它用来规定CPU执行什么操作。指令是构成程 序的基本单位，程序是由一连串指令组成的
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大学计算机基础（微课版）
2.1 计算机系统的基本构成 2.2 中央处理器 2.3 存储器 2.4 主板 2.5 总线与接口 2.6 常用输入设备 2.7常用输出设备
第二章 计算机硬件组成
（一）计算机系统的基本构成
计算机系统
计算机硬件
计算机软件
运算器
系统软件
第二章 计算机硬件组成
（二）中央处理器 CPU
CPU的性能指标：
CPU的字长（位数）
目前PC使用的CPU大多是32位处理器，新一代的PC机将使用64位处理器
主频（CPU时钟频率）
主频提高，CPU的处理速度通常也会加快
CPU总线（前端总线）的速度
CPU总线速度决定了CPU与内存间数据传输速度的快慢
微处理器是由一片或少数几 片大规模集成电路组成的中央处 理器，这些电路执行控制部件和 算术逻辑部件的功能。CPU （Central Processing Unit）是 中央处理器的简称，它既是计算 机的指令中枢，也是系统的最高 执行单位。如右图所示。
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（二）中央处理器 CPU
第二章 计算机硬件组成
（二）中央处理器 CPU
指令在计算机中的执行过程：
1.取指令：CPU的控制器从存储器读取一条指
2.指令译码：指令寄存器中的指令经过译码， 决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里
3.执行指令 3.1 取操作数 3.2 进行运算
4.修改指令计数器，决定下一条指令的地址
大学计算机基础（微课版）
内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度，转速越高内部传输速率越快 （5）与主机的接口：
指令采用二进位表示，大多数情况下，指令由两个部分组成：
操作码
操作数地址
举例: 10 02 06
指出CPU应执行何种操 作的一个命令词，例如加、 减、乘、除、取数、存数 等
指出该指令所操作(处 理)的数据或者数据所 在位置
把02存储单元和06存储单元中的内容相加，和数保存在02单元
大学计算机基础（微课版）
运算器
输入设备
存储器
输出设备
控制器
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CONTENTS
大学计算机基础（微课版）
2.1 计算机系统的基本构成 2.2 中央处理器 2.3 存储器 2.4 主板 2.5 总线与接口 2.6 常用输入设备 2.7常用输出设备
第二章 计算机硬件组成
（二）中央处理器 CPU 微处理器
高速缓存（cache）的容量与结构
cache容量越大、级数越多，其效用就越显著
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（二）中央处理器 CPU
CPU的性能指标：
CPU的指令系统 指令的格式和功能会影响程序的执行速度
CPU的逻辑结构 CPU包含的定点运算器和浮点运算器数目 是否流水线结构，流水线的条数和级数 有无指令预测和数据预测功能 是否具有数字信号处理功能 是否多核，有几个内核 ······
大学计算机基础（微课版）
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CONTENTS
大学计算机基础（微课版）
2.1 计算机系统的基本构成 2.2 中央处理器 2.3 存储器 2.4 主板 2.5 总线与接口 2.6 常用输入设备 2.7常用输出设备
第二章 计算机硬件组成
（三）存储器 功能： 储存以二进位形式表示的程序和数据 分类：内存储器/外存储器
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（三）认识微型计算机的硬件组成
外存
外储存器简称外存，是指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器，此类储存器一般断电后仍 然能保存数据，常见的外存储器有硬盘、光盘和可移动存储器（如U盘等）。
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（三）存储器
硬盘存储器的性能指标
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（一）计算机系统的基本构成
微机的外观组成及主机内部硬件如下图所示。
大学计算机基础（微课版）
第二章 计算机硬件组成
（一）计算机系统的基本构成
冯·诺依曼体系结构构成的计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备5个组成 部分，这5个组成部分的职能和相互关系如下所示。