大学计算机基础（第六版）课件 03 计算机硬件系统.pptx

第3章计算机硬件系统;目录;3.1计算机系统组成;计算机系统的整体构成;3.2计算机硬件基础;3.2.1计算机硬件构成

;运算器

运算器是对信息进行处理和运算的部件，主要功能是进行算术运算或者逻辑运算。运算器是计算机的核心部件之一，它的性能高低直接影响着计算机的运算速度和整机性能。

控制器

控制器是整个计算机的控制指挥中心，其功能是控制计算机各部件自动协调地工作。控制器负责从存储器中取出指令，然后进行指令的译码和分析，并产生一系列控制信号。这些控制信号按照一定的时间顺序发往各部件，控制各部件协调工作，并控制程序的执行。?

存储器

存储器的功能是用于存储以内部形式表示的各种信息，包括程序、数据、运算的中间结果及最终结果。根据存储设备在计算机中所处的位置不同，可以分为主存储器和辅助存储器；根据存储介质的不同可以分为磁性存储器、半导体存储器和光介质存储器等。

输入设备

输入设备的任务是把编好的程序和原始数据送到计算机中，并且将其转换成计算机内部能够识别和接收的信息方式。按输入信息的形式可分为字符（包括汉字）输入、图形输入、图像输入及语音输入等。

输出设备

输出设备的功能是将信息从计算机的内部形式转换为使用者所要求的形式，以便为人们识别或被其他设备所接收。常用的输出设备包括打印机和显示器等。

;3.2.2计算机的指令系统与工作原理

;一条指令通常由两部分组成：操作码和操作数，它们存放在指令寄存器中。

（1）操作码

操作码指明该指令要完成的操作的类型或性质，如获取数据、做加法或输出数据等。操作码的位数决定了一个机器操作指令的条数。当使用定长操作码格式时，若操作码位数为n，则指令条数可有2n条。

（2）操作数

操作数指明操作对象的内容或所在的单元地址，操作数在大多数情况下是地址码，地址码可以有0～3个。从地址码得到的仅是数据所在的地址，可以是源操作数的存放地址，也可以是操作结果的存放地址。;一台计算机的所有指令集合称为该计算机的指令系统。不同类型的计算机，指令系统的指令条数有所不同。但无论哪种??型的计算机，指令系统都应具有以下功能的指令：

;2．计算机的工作原理

计算机的工作过程实际上是快速执行指令的过程。计算机工作时，有两种信息在执行指令的过程中流动：数据流和控制流。

指令的执行过程分为以下4个步骤：

（1）取指令，按照程序计数器中的地址（0100H），从内存储器中取出指令（070270H），并送往指令寄存器。

（2）分析指令，对指令寄存器中存放的指令（070270H）进行分析，由译码器对操作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号，由地址码（0270H）确定操作数地址。

（3）执行指令，由操作控制线路发出完成该操作所需的一系列控制信息，去完成该指令所要求的操作。例如做加法指令，取内存单元（0270H）的值和累加器的值相加，结果还是放在累加器中。

（4）一条指令执行完毕，程序计数器加1或将转移地址码送入程序计数器，然后回到步骤（1）。;一般把计算机完成一条指令所花费的时间称为一个指令周期，指令周期越短，指令执行越快。

通常所说的CPU主频就反映了指令执行周期的长短。

运行时，计算机从内存读出一条指令到CPU内执行，指令执行完，再从内存读出下一条指令到CPU内执行。CPU不断地取指令、分析指令、执行指令，这就是程序执行过程。

;3.3微型计算机概述

;单片机;单板机;台式个人微机（卧式、立式）

;液晶一体机

;笔记本计算机

;平板计算机（掌上计算机）

;智能手机

;由于微型计算机是一种“开放式”“积木式”的体系结构，各部件制造遵循一定的标准和规范，因此各厂家都可以按标准制造微机的各个部件，包括主板扩展槽内的可选插件（如内存、显卡、USB设备等）。目前，常用的多媒体微机，如台式计算机，基本配置有CPU、主板、内存、硬盘、声卡、显卡、网卡、键盘、鼠标、机箱、电源、扬声器和显示器等13个部件，现在很多主板上都集成了显卡和网卡。

;3.4主机系统和外围设备

;3.4.1中央处理器

中央处理器（CPU，CentralProcessingUnit）是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心和控制核心。主要包括运算器（ALU，ArithmeticandLogicUnit）和控制器（CU，ControlUnit）两大部件。此外，还包括若干个寄存器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。CPU是整个微机硬件系统的核心，负责对信息和数据进行运算和处理，并实现本身运行过程的自动化。其作用相当于人的大脑，控制着整台计算机的运行。

;1．CPU的功能

（1）处理指令

（2）执行操作

（3）控制时间

（4）处理数据

2．CPU的性能