计算机的基本组成及工作原理
计算机的基本组成与工作原理
计算机的基本组成与工作原理计算机是现代社会中不可或缺的工具，无论是个人用户还是大型企业，都需要计算机来帮助完成各种任务。
那么，计算机是如何组成的？又是如何工作的呢？本文将对计算机的基本组成和工作原理进行介绍。
一、计算机的基本组成计算机主要由硬件和软件两部分组成。
硬件指的是计算机的实体部分，包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显示器、键盘等；软件指的是计算机程序及其相关的数据。
1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的大脑，负责执行各种指令和进行数据处理。
它由控制单元和运算单元组成，控制单元负责解析指令并发出执行信号，运算单元负责执行各种算术和逻辑运算。
2. 内存内存是计算机的临时存储器，用于存储正在运行的程序和数据。
它分为主存和辅存两种，主存速度快但容量较小，辅存速度慢但容量较大。
内存的容量越大，计算机处理数据的能力也就越强。
3. 硬盘硬盘是计算机的永久存储器，用于存储操作系统、软件和用户的数据。
它具有较大的容量和较快的读写速度。
4. 显示器和键盘显示器和键盘是计算机与用户交互的界面，显示器用于显示计算机处理的结果，键盘用于输入指令和数据。
二、计算机的工作原理计算机的工作原理可以简单地概括为输入-处理-输出的过程。
具体而言，计算机的工作分为取指令、解释指令、执行指令和存储结果四个阶段。
1. 取指令取指令是计算机的第一步，它从内存中读取下一条指令，并存放在指令寄存器中。
指令寄存器中存放的是一个指向内存中指令地址的指针。
2. 解释指令解释指令是指计算机对取出的指令进行解析，确定其类型并分配相应的执行任务。
这个过程由控制单元完成。
3. 执行指令执行指令是计算机进行算术和逻辑运算的过程。
控制单元发出指令并将数据从内存读取到运算单元进行运算，然后将结果存回内存。
4. 存储结果存储结果是指将运算的结果存储到内存中，供后续的指令使用。
以上是计算机的基本工作原理，通过不断重复这个过程，计算机能够实现各种复杂的任务。
计算机基本工作原理
计算机基本工作原理在计算机领域，我们经常听到“计算机基本工作原理”这个词汇，但是究竟什么是计算机的基本工作原理呢？计算机的基本工作原理是指计算机进行数据处理和运算的基本原理和方法。
下面，我们将从计算机的基本构成和工作原理两个方面来详细介绍。
首先，我们来看计算机的基本构成。
计算机主要由输入设备、输出设备、中央处理器（CPU）、存储器和控制器五个部分组成。
输入设备用于将外部数据输入到计算机中，如键盘、鼠标等；输出设备则将计算机处理后的数据输出到外部，如显示器、打印机等；中央处理器是计算机的核心部件，负责执行各种指令和进行数据处理；存储器用于存储计算机的程序和数据；控制器则负责协调各个部件的工作。
这五个部分共同构成了计算机的基本结构。
接下来，我们来了解计算机的基本工作原理。
计算机的基本工作原理主要包括数据的输入、处理和输出三个过程。
首先，当用户通过输入设备输入数据时，数据会被传输到中央处理器进行处理。
中央处理器会根据预先设定的程序对数据进行运算和处理，然后将处理后的数据存储在存储器中。
最后，处理后的数据会通过输出设备输出到外部，供用户查看和使用。
在这个过程中，中央处理器起着至关重要的作用。
中央处理器内部包括运算器和控制器两个部分。
运算器负责进行各种算术和逻辑运算，而控制器则负责协调各个部件的工作，确保计算机按照预先设定的程序进行工作。
此外，存储器也是计算机工作中不可或缺的部分，它可以分为内存和外存两种。
内存用于存储正在运行的程序和数据，而外存则用于长期存储数据和程序。
除了硬件部分，计算机的基本工作原理还与软件密切相关。
软件是指控制计算机工作的程序和数据，包括系统软件和应用软件两种。
系统软件是计算机的基本软件，如操作系统，它控制计算机的硬件资源，并为用户提供操作界面；应用软件则是用户根据自己的需求编写或选择的程序，用于完成特定的任务。
总的来说，计算机的基本工作原理是指计算机进行数据处理和运算的基本原理和方法，它包括计算机的基本构成和工作过程。
计算机组成与基本工作原理
输入设备 输入设备是用来接受用户输入的原始数据 和程序，并将它们变为计算机能识别的二 进制数存放到内存中。常用的输入设备有 键盘、鼠标、扫描仪等。
输出设备 输出设备用于将存放在内存中由计算 机处理的结果转变为人们所能接受的 形式。常用的输出设备有显示器、打 印机等。
微机显示系统由显示器和显示控制适配卡 （Adapter，简称显示适配卡或显示卡）组成。 显示器 显示器又称监视器（Monitor），是微机系统的标 准输出设备，它能快速地将计算机输入的原始信 息和运算结果直接转换成人能直接观察和阅读的 光信号，输出信息可以是字符、汉字、图形或图 像。 按所使用的器件，显示器可分为以阴极射线管为 核心的CRT显示器与平板显示器。 显示器的主要技术指标：像素、点距和分辨率、 扫描方式。
Mn
DRAM
外存 n
低成本
外存 外存 ... 1 2
外存
硬盘、光盘、U盘等
信息的存储单位
位（Bit）：度量数据的最小单位
字节（Byte）：最常用的基本单位
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 1 0 0 1 0 1 0 1 =27+ 24+ 22+ 20 K 字节 1K = 1024 byte M（兆）字节 1M = 1024 K G（吉） 字节 1G = 1024 M T（太）字节 1T = 1024 G
微机结构示意图
地址总线 AB
CPU
存 储 器
I/O 接 口
输 入 设 备
I/O 接 口
输 出 设 备
数据总线 DB
控制总线 CB
微机的硬件由CPU、存储器、输入/输出设备构成； 输入/输出设备通过I/O接口与系统相连； 各部件通过总线连接。
计算机的基本组成及工作原理教案
计算机的基本组成及工作原理教案一、教学目标1. 让学生了解计算机的基本组成，包括硬件和软件。
2. 让学生理解计算机的工作原理，包括数据处理、存储和指令执行等。
3. 培养学生对计算机科学的兴趣和好奇心。
二、教学内容1. 计算机的硬件组成：中央处理器（CPU）、内存、输入/输出设备等。
2. 计算机的软件组成：操作系统、应用软件、编程语言等。
3. 计算机的工作原理：冯·诺依曼架构、二进制、指令执行过程等。
三、教学方法1. 采用讲授法，讲解计算机的基本组成和工作原理。
2. 利用多媒体演示，展示计算机硬件和软件的图片及工作过程。
3. 进行课堂互动，让学生提问和解答问题，巩固所学知识。
四、教学步骤1. 导入：简要介绍计算机的发展历程，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解计算机的硬件组成，展示相关图片，让学生了解各部分功能。
3. 讲解计算机的软件组成，介绍操作系统和应用软件的作用。
4. 讲解计算机的工作原理，讲解冯·诺依曼架构和二进制知识。
5. 通过示例，讲解计算机指令的执行过程。
五、课后作业2. 调查身边的计算机设备，了解它们的具体型号和性能，下节课分享。
3. 预习下一节课内容，了解计算机的操作系统及其作用。
六、教学评价1. 课后作业的完成情况，了解学生对知识的掌握程度。
2. 课堂互动的表现，鼓励学生积极参与讨论。
3. 下一节课的课堂表现，观察学生对预习内容的掌握情况。
七、教学资源1. 计算机硬件和软件的图片及资料。
2. 教学课件和多媒体演示材料。
3. 课后作业本。
八、教学时间1课时（45分钟）九、教学注意事项1. 注重基础知识的教学，为学生后续学习打下基础。
2. 关注学生的学习兴趣，采用生动有趣的教学方式。
3. 鼓励学生提问和解答问题，培养学生的自主学习能力。
十、教学拓展1. 计算机网络技术：介绍计算机网络的基本概念和作用。
2. 编程语言：简要介绍常见的编程语言及其应用场景。
3. 计算机科学家：介绍计算机科学领域的重要人物及其贡献。
计算机的基本组成和工作原理
（4）字长：一个字所包含的二进制位数称为字长。 字长一般是字节的整数倍。
（5）主频：是指CPU工作时的时钟频率，是考察 CPU运行速度的主要参数，主频率越高，运行速度越 快。
2.1.4 存储器
1、存储器是计算机的记忆部件，用来存储程序和数据。 2、存储器分为：内存储器和外存储器。 （1）内存储器
计算机硬件基本组成图
程序 数据
运算器
控制器
输 入 设 备
CPU
数据 结果 指令 地址
存储器
输 出 结果 设 备
3、CPU（中央处理单元）=运算器+控制器 微型计算机中，将CPU做在一片大规模集成电路上。 ★主机：运算器、控制器、内存储器加上输入、输出接 口电路一起称为计算机的主机。
★外设：把各种输入、输出设备和外存储器通称为计算 机的外围设备，简称外设。
软盘 硬盘
2.2 计算机的基本工作原理
计算机的基本工作原理是美籍匈牙利科学家 冯·诺依曼于1946年首先提出来的。
基本思想：
（1）计算机：由运算器、控制器、存储器、输 入设备、输出设备组成。
（2）程序和数据在计算机中用二进制数表示。
（3）计算机的工作过程是由存储程序控制的。
存储程序与程序控制原理
（3）一条指令通常由两部分组成：操作码和操作数。 操作码用来规定指令进行什么操作，而操作数则表示 指令操作的对象。
2.1.2 运算器 运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件，它的任 务是对信息进行加工处理。 运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器 和通用寄存器组成。
算术逻辑单元：完成算术运算和逻辑运算及移位、求补操作。 累加器：用于暂存操作数和运算结果。 状态寄器：存放算术逻辑单元在工作中产生的状态信息。 通用寄存器：一组寄存器，运算时用于暂存操作数和数据地址。
计算机硬件系统组成及工作原理
计算机硬件系统组成及工作原理一、计算机硬件系统组成任何一台计算机，都是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大功能部件组成，其结构框图如网1—1所示。
1．运算器运算器是对数据进行运算的部件，它能够快速地对数据进行加、减、乘、除等基本算术运算及“与”、“或”、“非“等逻辑运算。
在运算过程中，运算器不断得到由存储器提供的数据，运算后把结果(包括中问结果)送回存储器保存起来。
整个运算过程是在控制器统一指挥下，按程序中绢诽的操作次序进行的。
运算器主要由算术逻辑单元(A小hme小L08ic Un入简称Aeu)、寄存器以及一些控制数据传送的电路组成。
算术逻辑单元是运算器中实现算术和逻辑运算的电路；寄存器是运算器中的数据暂存器，在运算器中往往设置多个寄存器，每个寄存器能够保存一个数据。
寄存器可以直接为算术逻辑单元提供参加运算的数据，运算的中间结果也可以保存在寄存器中。
这样，一个简单的运算过程就可以在运算器内部完成，避免了频繁地与存储器打交道的工作，从而提高了运算速度。
Atmel代理运算器中还设有标志寄存器，它用来存放运算结果的特征．如进位标志(c)、零标志(Z)、符号标志(s)等。
在不同的机器中，标志寄存器的标志位有不同的规定。
2．控制器控制器是计算机的控制中心，计算机的工作就是在控制器的控制下有条不亲地协调工作。
控制器通过地址访问内存储器，逐条取出选中单元的指令，分析指令，并根据指令码产生相应的控制信号作用于其他各个部件，控制这些部件完成指令要求的操作。
上述过程周而复始，保证了计算机能自动、连续地工作。
控制器主要由指令计数器(又称程序计数器)、指令寄存器、指令译码器、时序电路及操作控制器等电路组成。
当计算机执行程序时，指令计数器中保存的是耍执行的下一条指令的地址，控制器根据这个地址，从内存中取出指令并送人指令寄存器。
指令译码器对指令寄存器中的指令代码进行分析后，发出各种相应的操作命令，指挥计算机的有关部件进行工作，比如一次内存读／写操作，一个算术／逻辑运算操作，或一个输入／输出操作等。
计算机基本组成和工作原理
注意：在我们使用完USB移动存储器时，一定要在计算机上进行“安全删除硬 件”的操作。等WINDOWS通知可以移除设备时，才可以从USB接口中拔出设 备
3.输入，输出设备
将信息输入到计算机中的设备，叫做输入 设备。键盘和பைடு நூலகம்标是计算机最基本的输入设 备，用于向计算机输入指令、数据等。常见 的输入设备有麦克风、扫描仪、数码相机 （DC）和数码摄像机（DV）等。 具有输出计算机结果和数据信息等功能 的 设备，叫做输出设备。显示器，打印机和音 箱是计算机常见的输出设备。
十 进 制
试做下表
0 1 2
3
4
5
6
7 8
9
10
二 进 制
0 1 10 11
101 110
1000 1001
计算机中常用的存储单位有位、字节和字长等。
位（bit）：用来存放二进制的0或1的一个位数称为位，也称为比特。位 是计算机中表示数据的最小单位。 字节(byte):规定8位二进制数位为一个字节（简称B）。字节是表示存储 容量的最基本单位。 字长（word）：计算机一次能存储加工和传递的数据字节 的长度称为字 长。
字长用来衡量计算机处理信息的能力，计算机字长的值越大，计算机系 统在相同时间内能够传输、处理的信息量越多，支持的指令数量 也就越 多。
计算机存储信息的空间的大小称为存储容量。存储一个ASCII字符占一个 字节，存储一个汉字占两个字节。常用 的存储容量单位还有千字节 （KB）、兆字节（MB）、千兆字节（GB）和万亿字节（TB）。它们之 间的换算关系为 1 KB＝1024B 1 MB=1024 KB 1 GB=1024MB 1TB=1024GB
◆计算机软件系统
我们要用计算机绘图、写文章、上网和听音乐 等，除必须具备一台计算机外，还要有相应软件 才能进行。计算机软件分为系统软件和应用软件 两大类。
计算机组成与基本工作原理PPT课件
1、主机
主机是计算机系统的核心，主要由中央处理器 （CPU）、内存、输入输出设备接口（I/O接口）、 总线和扩展槽等构成，通常被封装在主机箱内。
主机机箱外观图
（1）主板
主板(Mother Board, main Board, System Board) 是微型计算机中最大的一块集成电路板，是其它 部件和外部设备的连接载体。
中央处理器CPU
寄存器组
R1 R2 R3 R4
PC 指令 指针 寄存器
地 址 寄存 器 地址总线
运
算 ALU
器
数据暂存器 指令寄存器
数据总线
标志 寄存器
指令译码器 控制电路
CPU结构示意图
控制总线
CPU是计算机的 心脏，用来实现 程序控制功能 （自动从内存中 读入指令和自动 执行指令）。
（3）存储器与存储系统
DRAM
高速度 大容量
矛盾
外存 外存
外存
1 2 ... n
低成本 外存 硬盘、光）：度量数据的最小单位 字节（Byte）：最常用的基本单位
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
1 0 0 1 0 1 0 1 =27+ 24+ 22+ 20 =149
K 字节
（2）中央处理器
中央处理器CPU（Central Processing Unit）又称 中央处理单元。
CPU由控制器和运算器组成，通常集中在一块芯 片上，是计算机系统的核心设备。
计算机以CPU为中心，输入和输出设备与存储器 之间的数据传输和处理都通过CPU来控制执行。
中央处理器组成之
只读存储器ROM
存放系统初始化程序、操作系统引入程序、多种硬件驱动程序等。 特点：只能读出原有的内容，不能由用户再写入新内容。 原来存储的内容是由厂家一次性写入的，并永久保存下来。
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计算机的基本组成及工作原理
【学情分析】初中学生对信息技术硬件方面的知识知道可能不多，对硬件普遍有一种神秘感,觉得计算机高深莫测,本节课就是要对电脑软硬件进行深入“解剖”, 并对工作原理做讲解，让学生了解电脑各组成部分，更好的使用电脑。
【教材内容分析】本节内容是山西出版社初中信息技术八年级模块四《计算机的发展》第一节教学内容。
本节主要让学生掌握计算机的组成，理解计算机系统中信息的表示，了解计算机的基本工作原理。
本节内容以感性认识为主,增强学生的计算机应用意识,通过大量举例及用眼睛看、用脑想,对计算机的基本组成、软硬件常识、发展有一定了解和比较清晰的认识。
通过学生看计算机组件和运行配合教材下发的多媒体课件进行教学,打破学生对计算机的“神秘感”,觉得计算机并不难学,而且非常实际,认识到计算机只是普通技能,提高学生学习兴趣。
【教学目标】知识与技能：掌握计算机的组成，理解计算机系统中信息的表示，了解计算机的基本工作原理。
过程与方法:通过实际观察加教师讲授的方法完成本节内容。
情感态度与价值观: 培养学生的科学态度,激发学生的想象能力和探索精神。
【教学重难点分析】教学重点：计算机的组成，计算机系统中信息的表示。
教学难点：计算机的基本工作原理。
【教学课时】2课时【教学过程】
（一）图片展示，激趣导入师：观察图片并思考：从外观上来看，计算机一般由哪些部分组成？生：讨论、思考、回答［设计意图］通过图片的展示，同学们对计算机的硬件有了直观的印象，初步的了解。
（二）自主学习，探究新知1、先请同学们自己看书P17-P20内容，边看书边思考：①完整的计算机系统由哪两部分组成？②计算机硬件是由哪几部分组成？［师生活动］1.学生自学2.教师辅以图片说明 3.教师巡视检查学生自学情况，叫学生回答问题①② 4.归纳点拨： a.完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组成 b.计算机硬件由主机和外设两部分组成 1.计算机硬件⑴中央处理器（CPU）是计算机的“心脏”，它安装在主机箱内。
计算机中的一切工作都通过它来处理。
⑵存储器主要用来保存计算机的运行指令及数据资料。
它又分为内存储器和外存储器两种。
⑶输入设备是计算机用来接受指令和数据等信息的。
常用的输入设备有键盘，鼠标器等。
⑷输出设备是计算机负责传送处理结果的设备。
常用的输出备有显示器，打印机，音箱等。
2、计算机软件计算机的软件分为系统软件和应用软件两大类①系统软件：系统软件是一种管理计算机硬件和为应用软件提供运行环境的软件。
②应用软件：应用软件是为了完成某种特定任务而编制的软件。
［设计意图］通过讲授法结合演示法使学生对计算机的硬件和软件有全面的了解，从而把握住本节课的重难点。
3.计算机系统的组成师：议一议，完整的计算机系统由哪几部分组成？生：观查图示并总结，
小组合作画出图示[师生归纳总结]
计算机的基本原理是存贮程序和程序控制。
预先要把指挥计算机如何进行操作的指令序列（称为程序）和原始数据通过输入设备输送到计算机内存贮器中。
每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地址去等步骤。
计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。
美藉匈牙利科学家冯〃诺依曼（John von Neumann）奠定了现代计算机的基本结构，这一结构又称冯〃诺依曼结构，其特点是：1)计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成并规定了它们的基本功能。
2）采用二进制形式表示数据和指令。
3）在执行程序和处理数据时必须将程序和数据从外存储器装入主存储器中，然后才能使计算机在工作时能够自动调整地从存储器中取出指令并加以执行。
（学生练习强化提高）
【作业】填写“冯〃诺依曼”工作原理图。