第2章计算机基础知识
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第二章 计算机系统基础知识
第二章计算机系统基础知识一、选择题1．在计算机运行时，把程序和数据一样存放在内存中，这是1946年由___C____所领导的研究小组正式提出并论证的。
A. 图灵 B．布尔 C．冯·诺依曼 D．爱因斯坦2．计算机中运算器的主要功能是____B__________________。
A．控制计算机的运行 B．算术运算和逻辑运算C．分析指令并执行 D．负责存取存储器中的数据3．计算机的CPU每执行一个_____B________，就完成一步基本运算或判断。
A. 语句 B．指令 C．程序 D．软件4．计算机能按照人们的意图自动、高速地进行操作，是因为采用了______A________________。
A. 程序存储在内存 B．高性能的CPU C．高级语言 D．机器语言5．磁盘驱动器属于_____C________设备。
A. 输入 B．输出 C．输入和输出 D．以上均不是6．以下描述____B_________不正确。
A．内存与外存的区别在于内存是临时性的，而外存是永久性的B．内存与外存的区别在于外存是临时性的，而内存是永久性的C．平时说的内存是指RAMD．从输入设备输入的数据直接存放在内存7．计算机的主机指的是___B__________。
A. 计算机的主机箱 B．CPU和内存储器C．运算器和控制器 D．运算器和输入／输出设备8．下面关于ROM的说法中，不正确的是_____D_________________。
A. CPU不能向ROM随机写入数据B．ROM中的内容在断电后不会消失C．ROM是只读存储器的英文缩写D．ROM是只读的，所以它不是内存而是外存9．微型计算机中的总线通常分为（ A ）三种。
A. 数据总线、地址总线和控制总线B. 数据总线、信息总线和传输总线C. 地址总线、运算总线和逻辑总线D. 逻辑总线、传输总线和通信总线10．计算机的软件系统可分为___D__________。
A．程序和数据 B．程序、数据和文档C．操作系统与语言处理程序 D．系统软件与应用软件11．计算机应由5个基本部分组成，下面各项，__C___________不属于这5个基本组成。
计算机基础(第二章)课件
• 上述按不同标准对操作系统的分类可以用下图所示的分类图表示。
§2.1.1 操作系统的基本知识
• 操作系统种类繁多，但其基本目的只有一个：为不同应用目的的用户 提供不同形式和不同效率的资源管理。在现代操作系统中，往往是将
• 上述多种类型操作系统的功能集成为一体，以提高操作系统的功能和 应用范围。例如在Windows NT、Unix及Linux等操作系统中，就融合了 批处理、实时、网络等操作技术和功能。 •
§2.1.1 操作系统的基本知识
• 1. 什么是操作系统 • 计算机系统是由软件系统和硬件系统组成的，为了使安装在 计算机的软件与计算机硬件资源协调一致、有条不紊地工作 ，就必须有一个软件对计算机系统的软件、硬件资源进行统 一管理和调度，这个软件就是操作系统（Operating System， OS）。 • 操作系统是最基本的系统软件，是用于管理和控制计算机全 部软件和硬件资源、方便用户使用计算机的一组程序，是运 行在硬件上的第一层系统软件，其他软件必须在操作系统的 支持下才能运行。它是软件系统的核心。因此，操作系统是 计算机硬件与其他软件的接口，也是用户和计算机的接口。 下图为计算机系统层次结构与用户关系图，它表示了操作系 统在其中的位置。
• （3）网络功能及安全功能强大 • 内置了TCP／IP协议和拨号上网软件，用户只需进行一些简单的设置就 能上网浏览、收发电子邮件等。内置了Internet连接防火墙，可以有效 地防止黑客入侵，抵御来自外部的攻击，保证系统的安全。同时 Windows XP对局域网的支持也很出色，用户可以很方便地在Windows XP中实现资源共享。 • （4）多媒体功能 • 媒体播放器与Windows XP融为一体，支持音频、视频的编辑及播放工 作，可以支持高级的显卡、声卡。用户可以轻松地播放最流行的音乐 或观看影片，也可以用麦克风和摄像头进行网上的语音或视频聊天。
§2.1.1 操作系统的基本知识
• 操作系统种类繁多，但其基本目的只有一个：为不同应用目的的用户 提供不同形式和不同效率的资源管理。在现代操作系统中，往往是将
• 上述多种类型操作系统的功能集成为一体，以提高操作系统的功能和 应用范围。例如在Windows NT、Unix及Linux等操作系统中，就融合了 批处理、实时、网络等操作技术和功能。 •
§2.1.1 操作系统的基本知识
• 1. 什么是操作系统 • 计算机系统是由软件系统和硬件系统组成的，为了使安装在 计算机的软件与计算机硬件资源协调一致、有条不紊地工作 ，就必须有一个软件对计算机系统的软件、硬件资源进行统 一管理和调度，这个软件就是操作系统（Operating System， OS）。 • 操作系统是最基本的系统软件，是用于管理和控制计算机全 部软件和硬件资源、方便用户使用计算机的一组程序，是运 行在硬件上的第一层系统软件，其他软件必须在操作系统的 支持下才能运行。它是软件系统的核心。因此，操作系统是 计算机硬件与其他软件的接口，也是用户和计算机的接口。 下图为计算机系统层次结构与用户关系图，它表示了操作系 统在其中的位置。
• （3）网络功能及安全功能强大 • 内置了TCP／IP协议和拨号上网软件，用户只需进行一些简单的设置就 能上网浏览、收发电子邮件等。内置了Internet连接防火墙，可以有效 地防止黑客入侵，抵御来自外部的攻击，保证系统的安全。同时 Windows XP对局域网的支持也很出色，用户可以很方便地在Windows XP中实现资源共享。 • （4）多媒体功能 • 媒体播放器与Windows XP融为一体，支持音频、视频的编辑及播放工 作，可以支持高级的显卡、声卡。用户可以轻松地播放最流行的音乐 或观看影片，也可以用麦克风和摄像头进行网上的语音或视频聊天。
全国青年教师素养大赛一等奖课件第2章 计算机基础知识
它是以二进制和存储程序控制为核心的通用 电子数字计算机体系结构原理，明确规定了计算 机由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备 5大部分组成。
计算机硬件结构图：
1．运算器
运算器是对数据进行加工处理的核心部件。 它在控制器的操纵下与内存交换信息，负责进行 各类基本的算术运算、逻辑运算、比较运算、移 位运算以及逻辑判断等。
2.1.2 计算机软件
软件是指系统中实现数据信息处理的程序以及开 发、使用和维护程序所需的有关文档的集合。 软件分类： • 系统软件 • 应用软件
1.系统软件
系统软件通常负责管理、控制和维护计算机的各 种软硬件资源、并为用户提供一个友好的操作界面 和工作平台。 （1）操作系统 （2）语言处理系统 （3）数据库管理系统 （4）辅助性工具软件
内存的存取速度直接影响计算机的运算速度。
内存主要分为两类： 随机读写存储器RAM（Random Access Memory）， 只读存储器ROM(Read Only Memory)。
（2）外部存储器
外部存储器简称外存，长期存放程序和数据。 通常外存不与计算机的其它部件直接交换数据，只 与内存交换数据，而且不是按单个数据存取，而是 成批地进行数据交换。 常用的外存有软盘、硬盘、光盘和U盘等。 外存与内存不同点： • 在断电后仍然保存信息，而内存则信息丢失； • 外存容量大，而内存容量相对较小。 • 外存读写速度慢，而内存读写速度快。
（2）二进制数转换为十进制数
这种转换比较简单，只要将待转换的二进制 数按权展开，然后相加即可得到相应的十进制数。 （101.11）2 = 1×(2)2+0×(2)1+1×(2)0+1×(2)1+1×(2)-2=(5.25)10
2．二进制数与八进制数的互换
计算机硬件结构图：
1．运算器
运算器是对数据进行加工处理的核心部件。 它在控制器的操纵下与内存交换信息，负责进行 各类基本的算术运算、逻辑运算、比较运算、移 位运算以及逻辑判断等。
2.1.2 计算机软件
软件是指系统中实现数据信息处理的程序以及开 发、使用和维护程序所需的有关文档的集合。 软件分类： • 系统软件 • 应用软件
1.系统软件
系统软件通常负责管理、控制和维护计算机的各 种软硬件资源、并为用户提供一个友好的操作界面 和工作平台。 （1）操作系统 （2）语言处理系统 （3）数据库管理系统 （4）辅助性工具软件
内存的存取速度直接影响计算机的运算速度。
内存主要分为两类： 随机读写存储器RAM（Random Access Memory）， 只读存储器ROM(Read Only Memory)。
（2）外部存储器
外部存储器简称外存，长期存放程序和数据。 通常外存不与计算机的其它部件直接交换数据，只 与内存交换数据，而且不是按单个数据存取，而是 成批地进行数据交换。 常用的外存有软盘、硬盘、光盘和U盘等。 外存与内存不同点： • 在断电后仍然保存信息，而内存则信息丢失； • 外存容量大，而内存容量相对较小。 • 外存读写速度慢，而内存读写速度快。
（2）二进制数转换为十进制数
这种转换比较简单，只要将待转换的二进制 数按权展开，然后相加即可得到相应的十进制数。 （101.11）2 = 1×(2)2+0×(2)1+1×(2)0+1×(2)1+1×(2)-2=(5.25)10
2．二进制数与八进制数的互换
第二章微型计算机基础知识
第二章 微型计算机基础知识
教学目标：
1.了解基本的逻辑电路和逻辑代数。 2. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 3.掌握总线的基本概念、作用及使用。 4.掌握控制字的概念及用法。 5. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 6.掌握微机系统的组成与分类 7.掌握微机的外部结构和基本工作原理
教学重点： 1. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 2.掌握总线的基本概念、作用及使用。 3.掌握控制字的概念及用法。 4. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 5.掌握微机的外部结构和基本工作原理 教学难点： 1.总线的基本概念、作用及使用 2.掌握控制字的概念及用法。 3.掌握依照控制字读写存储器的过程。
1.功能强 2.可靠性强 3.价格低 4.适应性强
5.周期短、见效快
6.体积小、重量轻、耗电省
7.维护方便
四、微型计算机的性能指标 衡量一台微机性能的优劣，主要由它的 系统结构、硬件组成、系统总线、外部设 备以及软件配置等因素来决定。具体体现 在以下几个主要技术指标上。 1.字长 微机的字长是指微处理器内部一次可以 并行处理二进制代码的位数。它与微处理 器内部寄存器以及CPU内部数据总线宽度 一致，字长越长，所表示的数据精度就越 高。
（2）第二个控制字是： CpEpLmEr =0001 即Er=1，令ROM放出数据。 也就是说，当Er为高电平，R0中的8位 数据就被送到W总线上去。这样的动作 不需等待 时钟脉冲的同步讯号。 （3）第三个控制字是： CpEpLmEr=1000 即Cp=1，这是命令PC加1,所以PC=0001 这是在取数周期完了时，要求PC进一步 ，以便为下一条指令准备条件。
六、存储器的符号
1.只读存储器(ROM) 只存储固定程序的存储器,一旦写入 后,一般不能改变。即不能再写入新的 字节，而只能从中“读”出其所存储的内 容。 (1)通用的写法是m×nROM
教学目标：
1.了解基本的逻辑电路和逻辑代数。 2. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 3.掌握总线的基本概念、作用及使用。 4.掌握控制字的概念及用法。 5. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 6.掌握微机系统的组成与分类 7.掌握微机的外部结构和基本工作原理
教学重点： 1. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 2.掌握总线的基本概念、作用及使用。 3.掌握控制字的概念及用法。 4. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 5.掌握微机的外部结构和基本工作原理 教学难点： 1.总线的基本概念、作用及使用 2.掌握控制字的概念及用法。 3.掌握依照控制字读写存储器的过程。
1.功能强 2.可靠性强 3.价格低 4.适应性强
5.周期短、见效快
6.体积小、重量轻、耗电省
7.维护方便
四、微型计算机的性能指标 衡量一台微机性能的优劣，主要由它的 系统结构、硬件组成、系统总线、外部设 备以及软件配置等因素来决定。具体体现 在以下几个主要技术指标上。 1.字长 微机的字长是指微处理器内部一次可以 并行处理二进制代码的位数。它与微处理 器内部寄存器以及CPU内部数据总线宽度 一致，字长越长，所表示的数据精度就越 高。
（2）第二个控制字是： CpEpLmEr =0001 即Er=1，令ROM放出数据。 也就是说，当Er为高电平，R0中的8位 数据就被送到W总线上去。这样的动作 不需等待 时钟脉冲的同步讯号。 （3）第三个控制字是： CpEpLmEr=1000 即Cp=1，这是命令PC加1,所以PC=0001 这是在取数周期完了时，要求PC进一步 ，以便为下一条指令准备条件。
六、存储器的符号
1.只读存储器(ROM) 只存储固定程序的存储器,一旦写入 后,一般不能改变。即不能再写入新的 字节，而只能从中“读”出其所存储的内 容。 (1)通用的写法是m×nROM
大学计算机基础第二章 计算机信息基础
教学进度
2.3 信息表示与编码
补码的概念是怎么来的？
计算机科学与工程系
所谓“模”，是指一个系统的量程，或者说一 个系统所能表示的最大的数(比如，钟的最大数 为 12 ，但 12 被溢出变为 0) 。按模运算是指运算 结果超过模时，模丢失。当模为整数时，按模 运算也可理解成除以模求余数的过程。常用符 号“mod”表示按模运算，如：18 mod 12=6 mod 12，即：18和6都是指向6点。
二进制、八进制、十六进制
例：
计算机科学与工程系
十进制
位权相加法：各位数码乘位权，再相加。
八进制 十进制 (113.5231)8 = 1×82 + 1×81 + 3×80 + 5×8-1 + 2×8-2+3×8-3+1×8-4
= 64 + 8 + 3 + 0.625 + 0.03125+0.005859375
计算机科学与工程系
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10
教学进度
常 用 数 制 的 对 应 关 系
2.1 计算机所使用的数制
2.1.2 二进制的运算
计算机科学与工程系
二进制的算术运算
加： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10
本位为0， 向高位进位1
例：对于模为28=256时，[-5]补=[-5]反后再在最后一位 加1=[11111011]2=25110，180-5=180+ [-5]补 =180+251=256+175=175（256溢出了，因为模是256)
教学进度
2.3 信息表示与编码
2.3 信息表示与编码
补码的概念是怎么来的？
计算机科学与工程系
所谓“模”，是指一个系统的量程，或者说一 个系统所能表示的最大的数(比如，钟的最大数 为 12 ，但 12 被溢出变为 0) 。按模运算是指运算 结果超过模时，模丢失。当模为整数时，按模 运算也可理解成除以模求余数的过程。常用符 号“mod”表示按模运算，如：18 mod 12=6 mod 12，即：18和6都是指向6点。
二进制、八进制、十六进制
例：
计算机科学与工程系
十进制
位权相加法：各位数码乘位权，再相加。
八进制 十进制 (113.5231)8 = 1×82 + 1×81 + 3×80 + 5×8-1 + 2×8-2+3×8-3+1×8-4
= 64 + 8 + 3 + 0.625 + 0.03125+0.005859375
计算机科学与工程系
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10
教学进度
常 用 数 制 的 对 应 关 系
2.1 计算机所使用的数制
2.1.2 二进制的运算
计算机科学与工程系
二进制的算术运算
加： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10
本位为0， 向高位进位1
例：对于模为28=256时，[-5]补=[-5]反后再在最后一位 加1=[11111011]2=25110，180-5=180+ [-5]补 =180+251=256+175=175（256溢出了，因为模是256)
教学进度
2.3 信息表示与编码
计算机理论基础 第二章 11.16
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.计算机的发展
早期的计算工具
算盘（中国，唐朝）
计算尺（欧洲，1622）
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.计算机的发展
1. 早期的计算工具
加减法器，（法国，1642，帕斯卡）
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.计算机的发展
1. 早期的计算工具
差分机，（英国，1812，巴贝奇）
1.主板的组成
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.主板的组成
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
主板的组成
1. CPU插座 2. 主存储器插槽 3. PCI总线扩展槽，（显卡、声卡、网卡）；AGP总 线扩展槽。 4. 芯片组：固定在主板上，协调微机系统的正常运 转。 5. BIOS芯片：固化在主板上一块 Flash ROM 芯片中 的一组机器语言程序。 6. CMOS芯片：易失性储存器，需要电池供电，存放 着与计算机硬件相关的一些参数（配置信息）。 蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
CPU性能指标—高速缓存（cache)
1. cache是一种小容量高速缓冲存储器，直接制作在CPU 芯片内，速度几乎与CPU一样快，分一级和二级缓存， 其容量越大，级数越多，效果越显著 2. 程序运行时，一部分指令和数据会被预先成批拷贝到 Cache中 3. 当CPU需要从主存读（写）指令或数据时，先检查 Cache，若有直接从Cache中读取，若无再访问主存储 器 4. Cache具有透明性，它的内容不能由程序直接访问（对 程序员是透明的） 5. Cache的命中率：CPU需要的指令或数据在Cache中直接 蓝洋专转本计算机理论基础 第二章 找到的概率
《计算机科学导论》第2章 计算机基础知识
几种常用的进位计数制比较
十进制数 二进制数 十六进制数 八进制数
符号组成
0 ~9
0和1 和
0~9，A~F ，
0~7
基数 第K位权值 位权值
10
－ 10K－１
2
－ 2K－１
16
－ 16K－１
8
Ｋ－１ 8 Ｋ－１
加减运算 法则
逢十进一 借一当十
逢二进 一， 借一当 二
进一， 逢16进一， 进一 借一当16 借一当
逢八进一 借一当八
数制之间的转换
其它进制转换为十进制 二进制与八进制、 二进制与八进制、十六进制的相互转换 十进制数转换为其它进制数
其它进制转换为十进制
方法： 按进位计数制（ 位置计数法） 展开计算 方法 ： 按进位计数制 （ 位置计数法 ） 后得到十进制 例1：将二进制数 ：将二进制数1101.101转换为十进制数 转换为十进制数 解： （1011.101）2 ） =1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3 × × × × × × × =8+0+2+1+0.5+0+0.125 =11.625
练 习
将（11.375）10转换为二进制数 ） 将十进制数301.6875转换为十六进制数 转换为十六进制数 将十进制数 将3ADH转换为十进制数 3ADH转换为十进制数 将10001110010001010B转换为十六进制 10001110010001010B转换为十六进制
计算机中为什么采用二进制？ 计算机中为什么采用二进制？
解： 2 ︳105 余数为1 2 ︳52 余数为1 余数为0 2 ︳26 余数为0 余数为0 2 ︳13 余数为0 余数为1 2 ︳6 余数为1 余数为0 2 ︳3 余数为0 余数为1 2 ︳1 余数为1 余数为1 0 余数为1 所以，（105） ＝（1101001 ，（105 1101001） 所以，（105）10＝（1101001）2
第1-2章 计算机基础知识-yh
3 0011 B 1011
4 0100 C 1100
5 0101 D 1101
6 0110 E 1110
7 0111 F 1111
二进制
十六进制
二进制
23
数制及其转换
(3)依据二进制数与八进制和十六进制之间的对应 关系可进行数制转换。 例1 (547)8= ( ? )2。
根据对应关系5→101，4→100，7→111
第1章
计算机基础知识
1
本章内容
1.1 计算机发展概述
1.2 计算机的主要应用领域
1.3 信息技术概述
1.4 数制与信息编码
1.5 计算机系统组成与工作原理 1.6 扩充与提高知识
2
教学目标
了解计算机技术发展简史； 2. 了解计算机的特点和典型应用领域与应用案例； 3. 了解计算机技术的发展趋势； 4. 了解计算机技术对社会的作用与影响； 5. 理解信息在计算机内的表示与存储； 6. 理解计算机系统的基本组成； 7. 理解软件的概念与软件系统的类型； 8. 理解计算机基本工作原理、存储程序原理； 9. 了解计算机的基本指令系统； 10.理解计算机各基本部件的功能与主要技术指标； 11.理解逻辑地址、物理地址、地址映射等概念； 12.了解常用外部设备的功能和基本工作原理。
28
二进制数的运算规则
（3）二进制乘法 二进制数的乘法运算法则为： 0×0 = 0， 0×1 = 0 1×0 = 0， 1×1=1 例如，二进数1110与1101相乘，结果为10110110。 （4）二进制除法 二进制数的除法运算法则为：
0÷0 ，
0÷1 = 0
1÷0 （无意义）， 1÷1=1 例如，二进制数100111与110相除，运算结果商为110，余 数为11。
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5
第2章 计算机基础知识
2.1.2 计算机硬件系统
6
第2章 计算机基础知识
计算机硬件的逻辑结构 1
经典计算机的逻辑结构（冯.诺依曼计算机）
存储器
输入设备
运算器和控制器
输出设备
（注：逻辑结构意指概念上（即功能上）的结构）
7
第2章 计算机基础知识
冯•诺依曼型计算机的基本特点
① 计算机由运算器、控制器、存 储器、输入设备和输出设备五 大部分组成。 ② 数据和程序以二进制代码形式 存放在存储器中，存放的位置 由地址确定。 ③ 控制器根据存放在存储器中的 存储器 指令序列（程序）进行工作， 并由一个程序计数器控制指令 的执行，控制器具有判断能力， 能以计算结果为基础，选择不 同的工作流程。
20
第2章 计算机基础知识
只读存储器（ROM）：
与RAM相比，具有集成度高、成本低的优点，
而且其中的信息不受断电的影响能始终保存， 因此常用来存储固定的程序，如系统软件、引 导程序、监控程序等。 掩模ROM，在芯片生产时就将信息写入其 中，一次写入后就不能改变。 可擦写ROM，通常指EPROM，可用紫外线 擦去里面的程序，然后用专门的编程器写入 新的程序。 特点：只能读出，不能改写，断电后信息 不丢失。
15
第2章 计算机基础知识
寄存器
寄存器是CPU内部临时存储单元，用于存储CPU
运算的数据、指令以及运算状态等信息。 寄存器分为通用寄存器和专用寄存器两种。 通用寄存器用于存放算术逻辑单元ALU运算的原始 数据、中间结果、最终结果、CPU访问存储器的地 址等信息。其数量一般有几十到几千个，远远少于 存储器的单元数量。 专用寄存器专门用于存放一些特殊的数据，如指令、 程序地址、运算状态。
例1:取数指令
LOAD LOAD R3 R5 内存地址A 内存地址B
0 1 2 3 4 5 6 7
36 9 27
通用寄存器GPR
27 ALU 9
36
例2：加法指令
ADD R1 R3 R5
(3＃寄存器内容与5＃寄存器内容相加， 并把和数写入1＃寄存器)
A B ~ ~
9
27
内存储器 ~ ~ 36
第2章 计算机基础知识
地址
11110 11111
· · · · · · ·
18
第2章 计算机基础知识
· · · · ·
2 存储器——（1）内存储器分类及应用
存放正在运行的程序及 内存由半导体存储器芯片组成，芯片有多种类型： 所需要的数据
静态随机存取存储器SRAM
随机存取 存储器 (RAM)
（用作Cache存储器）
（断电丢失数据）
磁光技术移动存储产品
•磁盘技术与光技术结 合
27
第2章 计算机基础知识
复习：内存与外存的关系及比较
①任务启动时，执行 该任务的程序和数据 将从外存成批传送到 内存 外存储器 ⑤任务完成后，将处 理得到的全部结果成 批传送到外存以长久 保存
数据 地址
数据
运算器
控制
输入
指令 地址
数据
控制器
输出
8
第2章 计算机基础知识
计算机硬件的逻辑结构 2
现代计算机的逻辑结构
数据总线 地址总线 控制总线
输入接口 中央处理器 输入设备 内存储器
输出接口
输出设备
与经典计算机结构相比的3个变化：
集中控制→分散控制
存储器→内存储器＋外存储器 通过CPU通信→通过总线进行通信
第2章 计算机基础知识
2.1 计算机组成原理
2.2 计算机基本工作原理 2.3数制及其相互转换
2.4 数值数据的编码
2.5 非数值数据的编码
2.1 计算机组成原理
2.1.1 计算机系统
2.1.2 计算机硬件系统 2.1.3 计算机软件系统
2.1 计.1.1 计算机系统
半导体 存储器
动态随机存取存储器DRAM
（用作主存储器）
存放监控程序、系统 引导程序等专用程序
只 读 存储器 (ROM)
不可在线改写内容的ROM 快擦除存储器（Flash ROM）
（断电不丢失数据）
19
第2章 计算机基础知识
随机存储器（RAM）：
静态RAM(SRAM)，通常小容量存储器采用 这种RAM，由触发器构成存储单元，每个 单元存储1bit二进制信息。 动态RAM(DRAM)，大容量的存储器采用。 以电荷形式来存储信息，具有高度集成、功 耗低、速度快、价格便宜等优点。但是，存 储的信息在几豪秒后会衰减甚至消失，因此 需要周期性的进行刷新（再生），在电路中 就必须配备刷新逻辑电路。 特点：可以读出，也可以改写，断电后信 息丢失。
· · · · · · · · · · · ·
读/写控制信号 控制线
读写控制电路
11110 11111
主存是CPU可直接访问的存储器，用于存放供CPU处理的指令和数据 特点： 以字节为单位进行连续编址，每个存储单元为1个字节（8个二进位） 存储容量：主存储器中所包含的存储单元的总数（单位：MB或GB） 存取时间：从 CPU送出内存单元的地址码开始，到主存读出数据并送到 CPU （或者是把CPU数据写入主存）所需要的时间（单位：ns，1 ns = 10-9 s）
21
第2章 计算机基础知识
2 存储器——（1）内存储器的功能与原理
读/写的数据 数据线 (64位) 地址线 (36位) 地 址 寄 存 器 地 址 译 码 器 存 储 单 元
00000 00001 00010 00011 00100 01101001 10101010
地址码
存储 单元 地址
存 储 内 容
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第2章 计算机基础知识
什么是中央处理器(CPU)？
计算机中通常有多个不同的处理器，各有不同的分工和任务 用于执行系统软件和应用软件的处理器称为CPU，CPU是计算
机必不可少的核心组成部件
多数个人计算机只有1个CPU，但有一些计算机包含有2个、4
个、8个甚至成百上千个CPU 使用双核处理器的PC机中，是几个CPU？ 双核处理器中有2个执行内核,从软件看它们是2个独立的CPU， 分别独立完成处理任务，但是，它们又是集成在同一晶片 （die）上，或者虽然分别集成在2个晶片上但却封装在一起作 为1个集成电路安装在主板上的CPU插座内的。 所以，确切一点说，使用双核处理器的PC机中，物理的CPU 是一个，逻辑CPU是2个。
Intel 4004
Intel 8086
Intel 奔腾4
Intel 酷睿2
μP是各种类型计算机的核心组成部分
用于执行系统软件和应用软件的μP 称为“CPU” 目前几乎所有计算机的CPU使用的都是微处理器
除了用作CPU的通用微处理器之外， 还有许多专用的微
处理器产品：绘图处理器、通信处理器等
例3：存数指令
STORE R1 内存地址C
C
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控制器
控制器是计算机中控制管理的核心部件，主要由程
序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码 器（ID）、时序控制电路和微操作控制电路等组成， 在系统运行过程中，不断地生成指令地址、取出指 令、分析指令、向计算机的各个部件发出微操作控 制信号，指挥各个部件高速协调地工作
控 制 器
中 央 处 理 器
内 数 存 据 储 器
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数据1 数据2 数据m
操作数地址 数据
寄 存 器 组
运 算 器
暂存等待处 理的数据
完成规定的运 算 第2章 计算机基础知识
运算器(ALU)与通用寄存器(GPR)
运算器用来对数据进行各种算术或逻辑运算，所以称为算术逻
辑部件 (ALU)，参加ALU运算的操作数通常来自通用寄存器 GPR ，运算结果也送回GPR
外存储器（又称为辅助存储器，简称外存或辅存）是用来存放大量的 程序和数据，可以长期保存。
外存储器的特点：
1、外存储器存取速度较慢而容量相对较大，价格相对低 2 、不直接与CPU相连接，CPU不能直接访问，CPU工作时，它所执行 的指令及处理的数据都是从内存中取出的，产生的结果一般也存放在 内存中 3、非易失性，用于长期存放各类信息 4、存储介质：软磁盘、硬磁盘、光盘以及U盘等
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硬盘
硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成 读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面 磁道 上而不接触盘面 硬盘容量视具体类型而定
柱面 扇区
硬盘片 读写磁头
硬盘的磁道、 扇区、柱面
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第2章 计算机基础知识
移动存储产品
Flash存储设备 •闪存芯片为存储介质 •采用USB的接口 •可擦写100万次以上
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第2章 计算机基础知识
专用寄存器
① 指令寄存器（Instruction Register，IR）用于存
放CPU正在执行的指令，该条指令由控制单元分析运行。 指令寄存器的内容随着程序的运行而不断更新。 ② 程序计数器（Program Counter，PC）用于存放程序 中将要执行的下一条指令的地址。由于程序存放在存储 器中，为保证程序的自动运行，CPU必须保存下一条要取 的指令的地址，而且程序计数器有自动加1的功能，当前 地址的指令取出后自动加1，这样保证了程序中指令的逐 条执行。 ③ 标志寄存器（Flag Register，FR）用于保存指令执 行结果的状态标志。指令的执行通过ALU的运算产生的结 果有各种状态，如两个数相加结果是正还是负，结果是 否为0等。每种状态在运算的过程中以一位二进制自动保 存在标志寄存器中。程序以标志寄存器中的内容为依据 对结果进行判断。
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第2章 计算机基础知识