§3.计算机系统的硬件组成.PPT

计算机系统的硬件组成与层次结构 教学目标：了解计算机系统的硬件组成及层次结构 重、难点：熟练掌握计算机的总线结构 一.计算机系统的硬件组成 计算机的主要部件 计算机的总线结构 大、中型机的典型结构 计算机的主要部件 一.输入设备 输入设备的任务是把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计 算机内部所能识别和接受的信息方式。按输入信息的形态分，主要有字符（包括汉字）输入 设备、图形输入设备和语音输入设备，目前用得最多的还是字符输入设备，如键盘、光电输 入机或卡片输入机等。外存储器（磁盘、磁带）也可以看作输入设备。另外，自动控制和检 测系统中使用的模／数（A/D）转换装置也是一种输入设备。 二.输出设备 输出设备的任务是将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。目 前最常用的输出设备是显示器和打印机。外存储器也可以看作输出设备。另外，数／模 （D/A）转换装置也是一种输出设备。 三.存储器 (如图) 存储器是用来存放程 序和数据的部件，它是一 个记忆装置，也是计算机 能够实现存储程序控制“ 的基础。 四.运算器 运算器是对信息进行处理和运算的部件，经常进行的运算是算术运算和逻辑运算，因此运算器的核心 是算术逻辑运算部件,运算器中还有若干个寄存器， 它们用来暂存操作数，寄存器的存取速度比存储器的 存取速度快得多。 五.控制器 控制器是整个计算机的指挥中心，它的主要功能是按照人们预先确定的操作步骤，控制整机各部件有 条不紊地自动工作。控制器从主存中逐条地取出指令 进行分析，根据指令的不同来安排操作顺序，向各部 件发出相应的操作信号，控制它们执行指令所规定的 任务.控制器中主要包括时序控制信号形成部件和一 些专用的寄存器。 计算机的总线结构（小、微型机的典型结构） 一.以CPU为中心的双总线结构（如图1） 它是以CPU为中心的双总线结构。一组总线是 CPU与主存储器之间的信息交换通路，称为存储总线，另一组是CPU和I/O设备（外设）之间的信 息交换通路，称为I/O总线。这种结构的优点是比较简单，但由于外设与 主存间的信息交换必须通过CPU来进行，这使得 本来可以高速工作的CPU要花费大量的时间来进 行信息交换，因而降低了CPU的工作效率。 这种结构的优点是比较简单， 但由于外设与 主存间的信息交换必须通过CPU来进行，这使得 本来可以高速工作的CPU要花费大量的时间来进 行信息交换，因而降低了CPU的工作效率。 二.单总线结构(如图2) 这种结构把各大部件都连接在单一的一组 总线上，所有各部件间的信息交换都经过单总线，故将这个单总线称为系统总线，CPU与主存 、CPU与外设之间可以直接进行信息交换，主存 与外设、外设与外设之间也可以直接进行信息交换，而不需经过CPU的干预。 这种结构提高了CPU的工作效率，而且外设连接灵活，易于扩充。但由于所有部件都挂在同一组总线上，而总线又只能分时的工作，故同一时刻只允许一对设备（或部件）间传送信 息，这使信息传送的吞吐率受到了限制。此外 ，单总线控制逻辑也比专用存储控制逻辑要复杂一些。单总线结构广泛应用于速度不是很高 的小型和微型机系统中。 三.面向存储器的双总线结构（如下图） 这种结 构保持了单总线结构的优点，又在 CPU和主存之间专门设置了一组存储总线。 这是因为CPU和主存之间需要频繁地交换信 息，采用专用的存储总线后，存取速度将大大 提高，同时也减轻了系统总线的负担，但是硬 件的代价随之有所增加. 大、中型机的典型结构 二.计算机系统的层次结构 硬件与软件 计算机软件的基本内容 计算机系统的多层次结构 硬件与软件 硬件是计算机系统的物质基础，正是在硬件高度发展的基础上，才有软件赖以生存的空 间和活动场所，没有硬件对软件的支持，软件的功能就无从谈起；同样，软件是计算机系统 的灵魂，没有软件的硬件裸机将不能提供给用户使用，犹如一堆废铁。因此，硬件和软件 是相辅相成的，不可分割的整体。 计算机软件的基本内容 前面已经讨论了计算机系统的硬件组成，这里将简单介绍一下软件的基本内容。软件通常分为系统软件和应用软件。 一.系统软件 包括： 语言处理程序、操作系统、服务程序、数据库管理系统、工具软件 二.应用程序 应用程序是由用户或第三方软件公司专门为解决某个应用领域中的具体任务而编制的程序 。目前它正向标准化、模块化发展，许