江苏专转本计算机第2章.ppt

第2章 计算机组成原理 2.1 计算机的组成与分类 2.2 CPU的结构与原理 2.3 PC机的主机 2.4 常用输入设备 2.5 常用输出设备 2.6 外存储器 2.1 计算机的组成与分类 2.1.2 计算机的组成 计算机是一个复杂系统 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） 计算机硬件的逻辑结构 2 (1) 输入设备 输入(input)的双重含义： 1.把信息送入计算机的过程; 2.向计算机输入的内容 输入设备(input devices) 功能：用来向计算机输入信息 输入设备有多种，例如: 键 盘 —— 输入文字、符号和命令 鼠标器——输入鼠标器移动的位置信息及按钮命令 扫描仪——输入图片 麦克风——输入声音 输入设备的共性：不论信息的原始形态如何，输入到计算机中的信息都使用二进位来表示 (2) 输出设备 输出(output)的双重含义： 1.把信息送出计算机的过程; 2.从计算机输出的内容 输出设备(output devices) 功能：从计算机输出信息 输出设备有多种，例如: 显示器——输出文字、符号和图形 打印机——打印文字、符号和图形 扬声器——输出声音 (多数)输出设备的共性：把计算机中的二进位信息转换成人可感知的形式(文字、符号、图形、声音等) (3) 中央处理器(运算控制器) 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 所有电路都制作在大规模集成电路芯片上(仅几个平方厘米)，称为“微处理器” (microprocessor) 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 问题： 除了CPU之外，计算机中还有哪些处理器？ (4) 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 (5) 总线(bus) 功能： 用于连接CPU、内存、外存和各种I/O设备并在它们之间传输信息的一组共享的传输线及其控制电路 按连接方式分类 系统总线：连接CPU、内存、I/O接口的总线 CPU总线（或前端总线） ：用于连接CPU和内存的总线 I/O总线：连接内存和I/O设备（包括外存）的总线 按总线上传输信号分类 数据总线、地址总线、控制总线 2.1.3 计算机的分类 计算机的分类（1） 按内部逻辑结构分类 8位/16位/32位/64位 单CPU/多CPU ··· 按性能和价格分类 巨型计算机 (supercomputer) 大型计算机 小型计算机 个人计算机 (personal computer) 笔记本PC 台式PC 平板 工作站 (workstation) 2.1.4 微处理器和嵌入式计算机 什么是微处理器？ 微处理器（MPU ）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: 什么是嵌入式计算机？ 把运算器、控制器、存储器、输入/输出控制、接口电路全都集成在一块芯片上，这样的超大规模集成电路称为“单片计算机”或“嵌入式计算机” 用途举例：内嵌在其他设备中作为信息处理的核心装置，例如 数码相机、MP3播放器、手机、计算机外围设备、汽车、机顶盒等 特点： 功能固定、专用，软件固化在芯片上，通常不能改变 大多应满足实时信息处理的要求 以最低成本满足应用要求 能适应恶劣工作环境 2.2 CPU的逻辑结构与工作原理 2.2.1 CPU的逻辑结构 2.2.2 CPU的性能指标 2.2.1 CPU的逻辑结构 冯·诺依曼计算机的结构与原理 (1) 计算机包括运算器、存储器、控制器、I/O设备； (2) 程序(指令)和数据均以二进制编码表示，均存放在存储器中；存储器中存放的指令和数据按地址进行存取 ； (3) 指令是由CPU一条一条顺序执行的，无需人工干预。 “存储程序控制” 原理 将问题的解算步骤编制成为程序，程序连同它所处理的数据都用二进位表示并预先存放在存储器中 程序运行时，CPU从内存中一条一条地取出指令和相应的数据，按指令操作码的规定，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止 CPU的任务 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 2.2.2 指令与指令系统 指令是什么？ 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