课件：揭秘计算机工作原理.pptVIP

*******************揭秘计算机工作原理计算机无处不在，从智能手机到超级计算机。了解计算机工作原理有助于我们更好地利用它们，并激发创新。计算机硬件概览计算机硬件是计算机的物理组成部分，包括各种电子元件和机械部件。计算机硬件主要包括中央处理器(CPU)、内存、硬盘、显卡、主板、电源等部件，共同协作完成各种计算任务。中央处理器(CPU)大脑计算机的核心，负责执行指令，处理数据，控制整个系统运行。运算核心包含算术逻辑单元(ALU)和控制单元(CU)，执行算术、逻辑运算和数据处理。指令集定义了CPU能够理解和执行的指令集合，决定了CPU的功能和性能。寄存器高速缓存器，用于存储CPU正在处理的数据和指令，加快数据访问速度。指令系统11.指令集指令集是CPU可执行的指令的集合，定义了CPU的功能。22.指令格式指令格式规定了指令中操作码、操作数的排列方式。33.指令类型常见的指令类型包括数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移等。44.寻址方式寻址方式是指如何确定指令中操作数的地址。存储器结构主存储器主存储器用于存放当前正在执行的程序和数据，速度快，容量小，成本高。辅助存储器辅助存储器用于存放长期保存的数据，速度慢，容量大，成本低。高速缓存高速缓存是介于主存储器和CPU之间的存储器，容量小，速度极快。层次结构现代计算机系统使用多级存储器结构，优化性能和成本。总线系统数据传输通道总线是计算机系统中各个部件之间传递信息的关键通道。它类似于高速公路，连接着CPU、内存、外设等组件，负责传输数据、地址和控制信号。总线类型计算机系统中主要有三种类型的总线：地址总线、数据总线和控制总线。地址总线用于指定内存或外设的地址；数据总线用于传输数据；控制总线则用于控制各个组件的运作。输入输出设备键盘输入设备，用于向计算机输入文本、数字和控制命令。鼠标输入设备，用于控制光标，执行选择、点击和拖放操作。显示器输出设备，显示计算机处理的结果，如文本、图像和视频。打印机输出设备，将计算机上的数据打印到纸张上。操作系统基础操作系统是计算机系统核心软件，管理硬件资源并提供用户界面。它扮演着管理者角色，协调硬件和软件之间的关系，为应用程序提供统一的访问接口。进程管理1进程创建进程创建是操作系统启动一个新的进程过程，它会为新进程分配资源并初始化进程控制块。2进程调度进程调度是操作系统决定哪个进程应该运行以及何时运行的任务，它会选择一个进程并分配CPU资源。3进程同步进程同步是协调多个进程之间的活动，以确保它们在正确的时间执行正确的操作。4进程通信进程通信是指多个进程之间传递信息或数据，以便协同工作。5进程终止进程终止是操作系统停止一个进程的运行，它会释放进程所占用的资源。内存管理内存分配操作系统管理内存资源，分配给不同的进程和线程，以确保每个程序能够顺利运行。内存保护防止进程之间互相干扰，保护系统和应用程序的正常运行，确保系统安全稳定。虚拟内存扩展物理内存容量，将磁盘空间作为虚拟内存，允许运行更大的程序，提高系统性能。内存回收释放不再使用的内存空间，供其他程序使用，提高内存利用率，防止内存泄漏。文件管理1文件系统文件系统提供文件存储和组织方式。2文件操作包括创建、删除、修改、复制等操作。3目录结构树形结构，方便组织和管理文件。4文件属性记录文件名、大小、修改时间等信息。文件管理是操作系统的重要组成部分，负责管理计算机系统中的文件。它提供文件存储和组织方式，并提供文件操作，如创建、删除、修改和复制等操作。设备管理1设备识别操作系统识别连接到计算机的各种设备，例如打印机、键盘、鼠标和硬盘。2驱动程序加载操作系统加载相应的驱动程序来控制设备的硬件功能，例如打印机驱动程序或硬盘驱动程序。3设备分配操作系统管理设备资源，例如分配磁盘空间或打印队列。计算机网络基础计算机网络是现代信息社会的基础，它连接了世界各地的计算机和设备，实现了信息的共享和传递。计算机网络的发展经历了从局域网到广域网，从有线网络到无线网络的演变。计算机网络硬件网络接口卡(NIC)连接计算机与网络的硬件，负责数据包的收发。路由器连接不同网络，根据网络地址转发数据包。调制解调器(Modem)将数字信号转换为模拟信号，或反之，以便数据在电话线上传输。交换机连接局域网中多台计算机，并根据MAC地址转发数据包。网络拓扑结构网络拓扑结构描述了计算机网络中设备之间的物理或逻辑连接方式。常见拓扑结构包括星型、总线型、环型、树型