计算机系统的组成和原理
简述计算机系统的组成和工作原理
一、计算机系统的组成计算机系统由硬件和软件两部分组成。
1. 硬件部分计算机硬件包括中央处理器（CPU）、内存、存储设备、输入设备和输出设备等。
1）中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的大脑，它负责执行指令、进行运算和控制数据的流动。
2）内存内存用于存储计算机正在运行的程序和数据，它具有高速读写的特点，可快速提供数据给CPU进行运算。
3）存储设备存储设备包括硬盘、固态硬盘和光盘等，用于长期存储数据和程序。
4）输入设备输入设备用于向计算机输入数据，例如键盘、鼠标和触摸屏等。
5）输出设备输出设备用于从计算机输出数据，例如显示器、打印机和音响等。
2. 软件部分计算机软件包括系统软件和应用软件。
1）系统软件系统软件包括操作系统、驱动程序和实用工具等，它们负责管理计算机硬件资源和提供基本的运行环境。
2）应用软件应用软件包括办公软件、娱乐软件和专业软件等，它们用于满足用户的各种需求。
二、计算机系统的工作原理计算机系统的工作原理可以简要概括为输入、处理、输出和存储四个基本环节。
1. 输入输入是指将外部的数据或命令传递给计算机系统，数据可以通过键盘、鼠标、摄像头等输入设备输入，命令可以通过程序或操作系统传递。
2. 处理处理是指计算机对输入的数据进行处理和运算，中央处理器（CPU）是计算机进行处理的核心部件，它执行指令、进行运算并控制数据的3. 输出输出是指将计算机处理后的数据呈现给用户，数据可以通过显示器、打印机、音箱等输出设备输出，用户可以通过这些设备获取计算机处理后的结果。
4. 存储存储是指将计算机正在运行的程序、数据和已处理的结果存储到内存或存储设备中，以便后续的读取和使用。
计算机系统的工作原理是通过输入、处理、输出和存储这些环节，实现对数据的处理和运算，从而实现各种应用需求。
以上是对计算机系统的组成和工作原理进行简要概述，希望能够对您有所帮助。
计算机系统是当今社会不可或缺的重要工具。
它的发明和广泛应用，极大地改变了人们的生活方式和工作方式。
计算机组成原理和系统结构
一、计算机的工作原理计算机工作原理是计算机在执行程序时，首先会从存储器中取出指令并加以执行。
执行过程中，控制器负责协调运算器、内存、输入和输出设备等各个部件，完成相应的任务。
在计算机内部，数据和程序均采用二进制形式表示，这使得计算机可以准确地完成各种任务。
简单来说就是存储和程序控制。
在计算机运行时，它会从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。
接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。
依此进行下去，直至遇到停止指令。
二、计算机的系统组成计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成。
计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合，是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。
计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。
1.计算机硬件系统组成计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五个基本部分组成：运算器：也称为算术逻辑单元（ALU），主要负责完成算术运算和逻辑运算。
控制器：作为计算机的指挥系统，控制器主要由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。
存储器：包括内存储器和外存储器，其中内存储器（如RAM）用于临时存储数据和程序，外存储器（如硬盘）则用于长期存储数据和程序。
输入设备：如鼠标、键盘等，用于向计算机输入数据和指令。
输出设备：如显示器、打印机等，用于将计算机处理的结果展示给用户。
2.计算机软件系统由系统软件、支撑软件和应用软件三部分组成。
系统软件：系统软件是由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成的，主要功能包括启动计算机、存储和加载应用程序、对文件进行排序和检索、将程序语言翻译成机器语言等。
系统软件可以看作用户与计算机的接口，它为应用软件和用户提供了控制和访问硬件的手段，这些功能主要由操作系统完成。
计算机组成原理(本全)课件
目录
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出(I/O)系统 • 计算机的体系结构 • 计算机的软件系统
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机，20世纪40年代 中期至50年代末期，主要用于
军事和科学研究领域。
CPU每个时钟周期执行的指令数，是 衡量CPU性能的重要指标。
03 存储器系统
存储器的分类和作用
分类
根据存储器的功能和位置，可以分为内存和外存两大类。内存是计算机内部存储器，用 于存放运算数据和程序代码；外存则是计算机外部存储器，用于长期保存大量数据和程
序。
作用
存储器是计算机的重要组成部分，它负责存储程序运行过程中所需的数据、指令等信息 ，使得CPU能够快速、准确地读取和写入数据，从而完成程序的执行。
软件系统
包括系统软件和应用软件两大类。
操作系统
是计算机的软件系统中最基本、最重要的部分，负责 管理和调度计算机的软硬件资源。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行运算和存储。
指令和程序
计算机按照程序中预定的指令序列进行自动执 行。
存储程序原理
将程序和数据存储在计算机内部，根据指令从存储器中取出数据和指令进行运 算和传输。
内存的工作原理和组织结构
工作原理
内存由多个存储单元组成，每个单元可以存储一个二进制数 。当CPU需要读取或写入数据时，会通过地址总线发送地址 信号，内存控制器根据地址信号找到对应的存储单元，完成 数据的读取或写入操作。
组织结构
内存的组织结构通常采用线性编址方式，即将内存单元按照 一定顺序排列，每个单元都有一个唯一的地址。内存的容量 大小由地址总线的位数决定，地址总线位数越多，可访问的 内存单元数量就越多。
系统原理的基本内容
系统原理的基本内容
系统原理是计算机科学中至关重要的一部分，它涉及计算机系统的设计、功能和运行机制等方面。
了解系统原理可以帮助我们更好地理解计算机系统如何工作，并为我们学习计算机编程和系统管理提供基础知识。
本文将介绍系统原理的基本内容，包括计算机系统的组成、运行原理和常见的系统类型。
计算机系统的组成
计算机系统通常由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理器（CPU）、内存、存储设备、输入设备和输出设备等，而软件则包括操作系统、应用程序和系统工具等。
这些组件协同工作，共同完成计算机系统的功能。
计算机系统的运行原理
计算机系统的运行原理主要包括指令执行过程和数据处理过程。
在指令执行过程中，CPU从内存中读取指令并执行相应操作，包括算术运算、逻辑运算和数据传输等。
在数据处理过程中，CPU对数据进行处理和交换，以完成特定的计算任务。
这些过程可以通过时钟信号来调控，保证计算机系统的稳定运行。
常见的系统类型
常见的计算机系统包括单用户系统、多用户系统和分布式系统等。
单用户系统适用于个人用户，只能同时支持一个用户进行操作；多用户系统可以支持多个用户同时使用，实现资源共享；分布式系统由多个计算机节点组成，分布在不同地点并通过网络连接，实现信息共享和协作计算。
系统原理的研究不仅有助于我们理解计算机系统的工作原理，还可以帮助我们优化系统性能、提高系统可靠性和安全性。
通过深入学习系统原理，我们可以更好地理解计算机科学的核心概念，为未来的技术发展打下坚实基础。
计算机的基本组成与工作原理
运算器主要完成算术运算和逻辑运算，实现对数据的加工与处理。
①算术逻辑运算单元〔ALU〕：主要用于完成加、减、乘、除等算术运算和与、或者、非等逻辑运算，以及移位、求补等操作。
②标志存放器：用于存放算术、逻辑运算过程中产生的状态信息。
③累加器〔ACC〕：用于暂存运算结果以及向 ALU 提供运算对象。
发出指令脉冲，控制机器各个部件协调一致地工作。
从内存取指令和执行指令。
从内存中取出指令，并指出下一条指令在内存中的位置，将取出的指令送入指令存放器，启动指令译码器对指令发展分析，最后发出相应的控制信号和定时信息，控制和协调计算机的各个部件有条不紊的工作，以完成指令所规定的操作。
①程序计数器〔PC〕②指令存放器〔IR〕③指令译码器：对现行指令发展分析，确定指令类型、指令所要完成的操作以及寻址方式。
④时序部件：用于产生时序脉冲和节拍电位以控制计算机各局部有序地工作。
⑤状态/条件存放器：用于保存指令执行完成后产生的条形码。
比方：计算是否溢出、结果为正还是为负等。
此外，该存放器还保存中断和系统工作状态等信息。
⑥微操作信号发生器：根据指令提供的操作信号、时序产生器提供的时序信号，以及各功能部件反响的状态信号等综合特定的操作序列，从而完成对指令的执行控制。
存放器是CPU 内部的暂时存储单元，既可以用来存放数据和地址，也可以用来存放控制信息或者CPU 工作时的状态。
增加存放器的数量，就可以使CPU 把执行程序时所需的数据尽可能地放在存放器中，从而减少访问内存的次数，进步其运行速度。
但是存放器的本钱很高，因此必须在性能和本钱之间取个平衡点。
①累加器：是一个数据存放器，在运算过程中暂时存放被操作数和中间运算结果，是CPU 中使用最频繁的存放器，但累加器不能用于长期地保存一个数据。
②指令存放器：用于存放正在执行的指令。
③标志存放器：用于记录运算中产生的标志信息，普通存放指令执行结果的状态信息。
典型的标志如下：*进位标志位〔C〕：当运算结果最高位产生进位时置“1”。
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。
计算机系统的组成与工作原理ppt课件
工作原理
参照人类大脑的工作方式，首先我们通过眼 睛、耳朵等感觉器官，将捕捉到的信息输送到 大脑并存储起来。然后经过思考，结合已掌握 的知识，按照一定的方法和步骤，对信息进行 加工处理，产生处理结果。然后在经过大脑的 控制，利用口、手等器官，把结果表达出来。 计算机的工作方式也是类似的：
计算机工作原理
它是计算机的核心部件，负责解释执行计算机的基 本指令，完成计算机对各种信息的加工处理工作。 它主要由运算器和控制器组成。
信息处理 的核心
信息处理的 指挥中心
现在市场上常用的是AMD处理器、英特尔处理器等。
AMD处理器
Intel处理器
主 机 板
二、存储器
（1）内存储器，简称内存，也叫主存储器。 用于存储计算机当前工作中正在运行的程序、 数据等，相当于计算机内部的存储中心。
操作系统有DOS、windows等，我们常用的 WINDOWS 是一个多任务、多窗口的操作系统 。
应用软件是为了解决一些实际问题的计算机程序。 我们在计算机上作画，需要作图软件如photoshop, 作动画需要动画软件flash，我们写文章要用文字 编辑软件，如microsoft word，老师做课件用ppt 等。
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
内 存 条
U 盘
光驱
三、输入设备：用于计算机从外界获取信息
键
鼠
盘
标
摄 像 头 扫描仪
数码相机
四、输出设备：用于将信息传递给外界 打 印 机
显 示 器
数据输入 输入设备
运算器 存储器
输出 设备 输出 结果
计算机组成原理(本全PPT)
用作固件存储，如BIOS、固件等。
外存储器
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
分类
机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
外存储器
应用
作为计算机的主要存储设备。
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
外存储器
分类
CD、DVD和蓝光光盘等。
应用
用于数据备份和存储。
高速缓存(Cache)
址和控制信号。
总线按照传输信号类型可以分为 数据总线、地址总线和控制总线。
总线按照连接部件可以分为内部 总线和外部总线，内部总线连接 计算机内部各部件，外部总线连
接计算机与外部设备。
主板的结构与功能
主板的结构包括
处理器插座、内存插槽、扩展插槽、硬盘接口、电源接 口等。
主板的功能包括
提供各部件之间的连接，实现数据传输和控制信号传递 ；保障系统的稳定性和可靠性；提供系统扩展能力。
I/O数据传输方式
优点
CPU可以执行其他任务，适用于高速I/O 设备。
VS
缺点
需要设置中断控制器，实现起来较为复杂 。
I/O数据传输方式
优点
CPU不直接参与数据传输，适用于大数据块 传输。
缺点
需要设置DMA控制器，成本较高。
I/O设备控制方式
要点一
优点
简单、易于实现。
要点二
缺点
CPU效率低下，适用于慢速I/O设备。
计算机组成原理(本全ppt)
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出系统(I/O) • 总线与主板 • 计算机系统性能评价与优化
01
计算机系统概述
计算机的发展历程
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计算机系统的组成和原理
计算机系统的组成和原理
教学课题：计算机系统的组成及工作原理
教学目的
1．认识计算机系统的硬件部分。
2．认识计算机系统的软件部分。
3．了解计算机系统的工作原理。
4．了解信息编码。
5．了解病毒的一般知识及防病毒的方法。
6．培养使用计算机的良好道德。
教学重点及难点：
1．对中央处理器的认识。
2．对内存储器的认识。
3．信息编码。
教学过程（.fwsir.）：
一、计算机系统的组成
由硬件和软件两部分组成，他们共同决定计算机的工作能力㈠计算机硬件
计算机的硬件：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
主机：运算器、控制器、内存储器
外设：主机以外的部件。
1.主机
⑴中央处理器（CPU）
CPU：控制器和运算器组成，是计算机的核心，通常CPU的型号决定了整机的型号和基本性能。
计算机的主频率：中央处理器时钟的频率。
主频通常以兆赫兹（MHZ）为单位，是衡量计算机运算速度的重要指标。
常用的CPU的型号有Pentium(奔腾)、Pentium II、Pentium III等等。
⑵内存储器
内存储器：简称内存，主要用于存储计算机当前工作中正在运行的程序、数据等，相当于计算机内部的存储中心。
分类：按功能分，可分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
随机存储器（RAM）：主要用来随时存储计算机中正在进行处理的数据，这些数据不仅允许被读取，还允许被修改。
重新启动计算机后，RAM中的信息将全部丢失。
我们平常所说的内存容量，指的就是RAM的容量。
只读存储器（ROM）：它存储的信息一般由计算机厂家确定，通常是计算机启动时的'引导程序、系统的基本输入输出系统等重要信息，这些信息只能读取，不能修改。
重新启动计算机后，ROM 中的信息不会丢失。
存储器存储容量的基本单位：字节（Byte,简称B）
常用的单位：千字节（KB）、兆字节（MB）、千兆字节（GB）。
换算关系：
1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB
2.输入设备和输出设备
输入设备：将各种信息（如文字、数字、声音、图象等）传送到计算机中。
输出设备：显示向计算机输入的内容和计算机处理的结果。
常用的输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、语音输入设备。
常用的输出设备：显示器、打印机。
3.外存储器
功能：主要用来存放需要保存的信息。
常用的外存储器有：软磁盘、硬磁盘、光盘
软磁盘：常用的容量为1.44M
硬磁盘：简称硬盘，存储容量较大，一般为几百兆到及千兆，存储速度比软盘快。
光盘：分为只读光盘和可读写光盘，常见的是只读光盘。
光盘的容量很大，一般在600MB左右。
㈡计算机软件
计算机软件：是计算机使用的程序、供程序用的数据以及相关文挡资料的集合。
分类：系统软件和应用软件。
系统软件：直接控制和协调计算机及其外部设备的运作。
常用的有DOS、WINDOWS。
应用软件：直接用于完成某种具体应用而无须用户编程的软件。
计算机软件是软件设计者脑力劳动的创造性产品，有版权，受法律的保护。
计算机系统机构图。
二、信息编码
冯。
诺依曼结构的要点：
1．计算机有输入、存储、控制、运算和输出五大功能部件组成。
2．计算机内部采用二进制数。
3．将程序存储在计算机内，简称“程序存储”。
三、二进制
计算机中所有信息都是以二进制数的形式表示，二进制的运算法则是逢二进一。
目前国内外使用最普遍的字符编码是ASCII 码。
它由八位二进制组成。
十进制数
二进制数
0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001 10 0
四、计算机的安全使用
1．计算机病毒
定义：是指可以在计算机系统中起破坏作用的程序。
2．计算机病毒防治
⑴增强软件保护意识，不使用非法复制或来历不明的软件。
⑵对存有重要信息的文件作好备份。
⑶经常使用杀毒软件。
五、培养使用计算机的良好道德
。