第2计算机基础知识精要.ppt

第2章 计算机基础知识 2.1 计算机组成原理 2.2 计算机基本工作原理 2.3数制及其相互转换 2.4 数值数据的编码 2.5 非数值数据的编码 2.1 计算机组成原理 2.1.1 计算机系统 2.1.2 计算机硬件系统 2.1.3 计算机软件系统 2.1 计算机的组成原理 2.1.1 计算机系统 计算机系统 计算机系统=硬件系统+软件系统 计算机硬件系统：是计算机系统中由电子类、机械类和光电类器件组成的各种计算机部件和设备的总称，是组成计算机的物理实体。 计算机软件系统：是在计算机硬件设备上运行的各种程序、以及相关文档和数据的总称。 2.1.2 计算机硬件系统 计算机硬件的逻辑结构 1 经典计算机的逻辑结构（冯.诺依曼计算机） 冯?诺依曼型计算机的基本特点 ① 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。 ② 数据和程序以二进制代码形式存放在存储器中，存放的位置由地址确定。 ③ 控制器根据存放在存储器中的指令序列（程序）进行工作，并由一个程序计数器控制指令的执行，控制器具有判断能力，能以计算结果为基础，选择不同的工作流程。 计算机硬件的逻辑结构 2 什么是微处理器？ 什么是处理器(processor)？ 能高速执行指令，完成二进制数据的算术或逻辑运算和数据传送等操作的部件 特点是： 由数字电路组成，结构非常复杂 什么是微处理器？ 微处理器（μP ）是使用单片大规模集成电路制成的、具有运算和控制功能的电子部件，例如: 什么是中央处理器(CPU)？ 计算机中通常有多个不同的处理器，各有不同的分工和任务 用于执行系统软件和应用软件的处理器称为CPU，CPU是计算机必不可少的核心组成部件 多数个人计算机只有1个CPU，但有一些计算机包含有2个、4个、8个甚至成百上千个CPU 使用双核处理器的PC机中，是几个CPU？ 双核处理器中有2个执行内核,从软件看它们是2个独立的CPU，分别独立完成处理任务，但是，它们又是集成在同一晶片（die）上，或者虽然分别集成在2个晶片上但却封装在一起作为1个集成电路安装在主板上的CPU插座内的。 所以，确切一点说，使用双核处理器的PC机中，物理的CPU是一个，逻辑CPU是2个。 CPU的结构和任务 CPU主要由运算器、控制器和寄存器组3个部分组成 CPU的任务：取指令并完成指令所规定的操作 运算器(ALU)与通用寄存器(GPR) 运算器用来对数据进行各种算术或逻辑运算，所以称为算术逻辑部件 (ALU)，参加ALU运算的操作数通常来自通用寄存器GPR ，运算结果也送回GPR 控制器 控制器是计算机中控制管理的核心部件，主要由程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、时序控制电路和微操作控制电路等组成，在系统运行过程中，不断地生成指令地址、取出指令、分析指令、向计算机的各个部件发出微操作控制信号，指挥各个部件高速协调地工作 寄存器 寄存器是CPU内部临时存储单元，用于存储CPU 运算的数据、指令以及运算状态等信息。 寄存器分为通用寄存器和专用寄存器两种。 通用寄存器用于存放算术逻辑单元ALU运算的原始数据、中间结果、最终结果、CPU访问存储器的地址等信息。其数量一般有几十到几千个，远远少于存储器的单元数量。 专用寄存器专门用于存放一些特殊的数据，如指令、程序地址、运算状态。 专用寄存器 ① 指令寄存器（Instruction Register，IR）用于存放CPU正在执行的指令，该条指令由控制单元分析运行。指令寄存器的内容随着程序的运行而不断更新。 ② 程序计数器（Program Counter，PC）用于存放程序中将要执行的下一条指令的地址。由于程序存放在存储器中，为保证程序的自动运行，CPU必须保存下一条要取的指令的地址，而且程序计数器有自动加1的功能，当前地址的指令取出后自动加1，这样保证了程序中指令的逐条执行。 ③ 标志寄存器（Flag Register，FR）用于保存指令执行结果的状态标志。指令的执行通过ALU的运算产生的结果有各种状态，如两个数相加结果是正还是负，结果是否为0等。每种状态在运算的过程中以一位二进制自动保存在标志寄存器中。程序以标志寄存器中的内容为依据对结果进行判断。 2 存储器——（1）内存储器） 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 2 存储器——（1）内存储器分类及应用 内存由半导体存储器芯片组成，芯片有多种类型： 随机存储器（RAM）： 静态RAM(SRAM)，通常小容量存储器采用这种RAM，由触发器构成存储单元，每个单元存储1bit二进制信息。 动态RAM(DRAM)，大容量的存储器采用。以电荷形式来存储信