信息技术 第一册（五年制高职）教案 任务 1.2 探索计算机的组成.docx

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1.2.1计算机工作原理

一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分，如图1所示。硬件系统是组成计算机系统的各种物理设备的总称，是计算机系统的物质基础。软件系统是为了运行、管理和维护计算机而编写的各种程序、数据和相关文档的总称。通常将不装备任何软件的计算机称为“裸机”。计算机中的软、硬件系统相辅相成，共同完成处理任务，二者缺一不可。

图1计算机系统的组成示意图

现在的计算机都是基于“程序存储”概念而设计制造出来的。

“程序存储”设计思想

1945年，冯·诺依曼提出了关于计算机组成和工作方式的基本设想，其内容可概括为以下3点。

①计算机应包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大基本部件。

②计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中，操作码表示运算性质，地址码定义操作数在存储器中的地址。

③将编写好的程序和原始数据存入内存储器中，然后启动计算机工作，计算机应在不需操作人员干预的情况下，自动逐条取出指令和执行任务。

冯·诺依曼设计思想最重要之处在于明确地提出了“程序存储”的概念，他的全部设计思想实际上是对“程序存储”要领的具体化。

计算机的工作过程

了解了“程序存储”的思想，再去理解计算机的工作过程就变得十分容易了。如果要让计算机工作，就得先把程序编写出来，然后通过输入设备传送到存储器中保存起来，接下来就是执行程序。根据冯·诺依曼的设计，计算机应该能够自动执行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令。执行一条指令又可分为以下基本操作。

①取出指令：从存储器某个地址中取出要执行的指令送到CPU内部的指令寄存器暂存。

②分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令对应的微操作。

③执行指令：根据指令译码，向各个部件发出相应控制信号，完成指令规定的各种操作。

④最后，计算机为执行下一条指令做好准备，即取出下一条指令地址。

1.2.2微型计算机的主要性能指标

微型计算机的性能涉及体系结构、软硬件配置和指令系统等多种因素，主要有下列性能指标。

①字长。字长是指计算机一次能直接处理的二进制位数。其他指标相同时，字长越大，计算机处理数据的速度就越快。早期PC的字长一般是8位和16位，目前已经发展为32位和64位。

②主频。主频是指CPU的时钟频率，它在很大程度上决定了计算机的运算速度，其单位为GHz（1GHz=1000MHz）。一般而言，主频越高，速度越快。

③运算速度。计算机运算速度是指用基准程序测试到的计算机每秒钟执行的指令条数，一般用MIPS或MFPOPS（百万条浮点指令/秒）来描述。

④存储容量。存储容量包括主存容量和辅存容量，主要指内存储器的容量。内存容量越大，机器所能运行的程序就越大，处理能力就越强。目前，PC的内存容量一般为1~8GB。

⑤存取周期。内存完成一次读或写操作所需的时间称为存储器的存取时间或访问时间，而连续两次读（或写）所需的最短时间称为存储周期。对于半导体存储器来说，存取周期约为几十到几百纳秒（ns），其中1ns=10-9s。

微型计算机的技术指标还包括可靠性、可维护性、平均无故障时间和性能价格比等。

1.2.3国产自主可控的笔记本电脑

当下，随着中兴、华为等事件的不断发展，信息安全、自主可控已上升为国家战略，自主可控计算机是构建自主可控信息系统的基石，在国家政策引导和有关部门的强力推动下，我国近年来在自主可控计算机基础软硬件研发、应用及生态链建设等方面已初见成效。

E471B银河麒麟系统笔记本电脑

随着PC计算机国产替代的不断推进，南京研维积极布局相关的国产化自主可控整机（桌面机、一体机、笔记本）等产品的研发和生产，研发出一款14英寸飞腾腾锐国产桌面办公电脑E471B，该款笔记本电脑基于D2000处理器，8核处理器，可安装麒麟V10系统或者UOS系统，自带2GB独显，接口丰富。

14寸国产自主可控笔记本电脑PC计算机E471B主要国产化特点如下：

1）CPU：飞腾D2000，国产自主可控芯片；

2）GPU：景嘉微2GB独立显卡芯片，国产自主可控芯片及方案;

3）操作系统：麒麟V10或统信UOS系统，开源国产操作系统，自主可控；

4）BIOS：昆仑BIOS组件;

5）SSD：国产芯片。

2.天熠TR41A1笔记本电脑

中国航天七〇六所研制的天熠TR41A1笔记本电脑，是一款完全自主可控的国产产品。它搭载了龙芯3A5000处理器（4核，频率2.0GHz）、8GB内存、256GB固态硬盘，采用14英寸显示屏，分辨率为1920×1080，重量1.8kg，厚度19.5mm，还配备了128MB显存的独立显卡，预装统信UOS操作系统，完全自主可控。

1.2.4计算机硬件系统

1.计算机基本结构

计算机硬