计算机的基本结构及工作原理
1 计算机的基本结构和工作原理

衡量CPU性能的主要技术指标有:
(1)CPU字长 指CPU内部各寄存器之间一次能够传送的数 据位,即在单位时间内能一次处理的二进制数的位数。该指标 反映CPU内部运算处理的速度和效率。
2. 只读存储器(Read Only Memory,ROM)两类。 只读存储器是一种只取不存的存储器。一般由计算机制造 厂家将信息写入ROM中,用户是无法修改的。即使停电, ROM中的信息也不会丢失,是非易失性存储器。
(2)高速缓冲存储器(Cache)
CPU
Cache
RAM
Cache设立的依据是程序访问的局部性原理,即在一个较短 时间间隔内,CPU执行的指令和处理的数据往往集中存放在 存储器的局部范围内,对该局部范围的存储器地址访问频
(2)累加器A 这是一个使用相对频繁的特殊的通用 寄存器,有重复累加数据的功能。
(3)程序计数器PC 存放将要执行的指令的地址。
(4)指令寄存器IR 存放根据PC的内容从内存储器 中取出的指令。
3)存储器
存储器(Memory)是有记忆能力的部件,用来保存程序和数 据。
内存储器(也称主存储器,简称内存或主存)可以和CPU直接 相连,用来存放当前要执行的程序和数据,以便快速向CPU提 供信息。内存储器一般采用半导体材料制造。 外存储器(也称辅助存储器,简称外存),一般需要通过特 殊接口与CPU连接。外存储器用来存放当前暂不参加运行而又 需要长期保留的程序和数据。存放在外存的程序必须调入内 存才能运行。软盘、硬盘和光盘都属于外存储器。
控制器
图4.2 冯·诺依曼计算机结构示意 图
七年级信息技术教案:计算机的基本结构及工作原理

七年级信息技术教案:计算机的基本结构及工作原理一、教学目标知识与技能1.了解计算机的基本结构和工作原理;2.掌握计算机硬件组成和软件应用;3.熟悉计算机的基本操作。
过程与方法通过本节课的教学,学生将能够:1.观察、分析和了解计算机的基本结构和工作原理;2.巩固学习,提高思维能力,培养创新意识;3.掌握计算机基本操作,培养实际应用能力。
情感、态度和价值观通过本节课的教学,学生将:1.培养对计算机的喜爱和兴趣;2.提高对计算机技术的认知;3.培养好奇心,增强学习动力。
二、教学过程1. 导入环节1.1 教师以计算机和手机为例,引导学生猜测它们有哪些相似之处。
1.2 通过与学生交流,带出计算机的概念,准确了解计算机的基本概念、分类和应用。
2. 计算机的基本结构2.1 展示计算机的外形和硬件结构,并通过图片向学生介绍计算机主机的基本组成部分。
2.2 介绍计算机的输入设备:键盘、鼠标、摄像头等,并演示其使用方法。
2.3 介绍计算机的输出设备:显示器、打印机等,通过图片等形式进行展示和讲解。
2.4 了解计算机的存储设备:硬盘、光驱、磁盘等,并了解它们的基本原理和应用。
3. 计算机的工作原理3.1 介绍计算机的工作原理:输入、处理、输出和存储,并通过实例分析,讲解计算机处理过程。
3.2 了解计算机的软件组成:操作系统、应用软件等,并讲解它们的基本原理和使用方法。
4. 计算机的基本操作4.1 针对计算机的基本操作,进行演示和讲解,并逐项让学生跟随操作。
4.2 通过练习,让学生巩固计算机的基本操作技能,提高实际应用能力。
5. 总结与评价5.1 让学生回顾本节课的重点内容,完成回顾总结。
5.2 进行问答环节,解答学生的困惑和疑问。
5.3 老师进行评价,鼓励学生并给予肯定。
三、教学方法1.讲授与演示相结合。
让学生了解计算机的基本概念和工作原理,通过图片、实物、视频等方式进行展示。
2.情景教学。
通过模拟生活中的计算机使用场景,让学生掌握计算机的基本操作技能。
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。
计算机的硬件组成

6、协处理器:也叫数学协处理器,主要负责浮点运算。 7、地址总线宽度:它决定了CPU可以访问的物理地址空间,即是CPU 最大支持的内存容量。 8、数据总线宽度:它负责整个系统的数据流量。决定了CPU与二级高 速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。 9、工作电压:是CPU正常工作需要的电压。一般是1.5到2.0V。 10、制造工艺:它不会影响CPU的性能。但是能影响CPU的集成度和工 作频率,制造工艺越细,CPU的频率越高,集成的晶体管更多。 11、位:CPU可以同时处理的二进制数据的位数。就是我们通常说的16 位机、32位、64位处理器就是指CPU可以同时处理16位、32位、64位的 二进制数据。CPU处理数据的位数也叫字长。
电脑机箱
功能:起到保护和存放硬件的作用。机箱一般包括外壳、支架、面板 上的各种开关、指示灯等。
主板
电脑机箱主板,又叫主机板、系统板或母板。是微机最基本的也是最 重要的部件之一。上面安装了组成计算机的主要电路系统,一般有 BIOS芯片、I/O控制芯片、键和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩 充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件能提供一系列接合 点,供处理器、显卡、声效卡、硬盘、存储器、对外设备等设备接合。 它们通常直接插入有关插槽,或用线路连接。
输入设备
什么是输入设备? 向计算机输入数据和信息的设备。是计算机与用户或其他设备通信的 桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。 常见到的输入设备: 字符输入设备:键盘; 光学阅读设备:光学标记阅读机,光学字符阅读机; 图形输入设备:鼠标器、操纵杆、光笔; 图像输入设备:摄像机、扫描仪、传真机; 模拟输入设备:语言模数转换识别系统。
主板的性能参数:
计算机系统的基本组成概述

输出设备(Output Device) (1)显示器(Monitor) 显示器是微型计算机不可缺少的输出设备,用 户通过它可以很方便地查看输入计算机 的程序、数据和图形等信息及经过计算机处理后 的中间和最后结果。 按照显示器工作原理可以将显示器分为3类:阴极 射线管显示器(CRT)、液晶显示器 (LCD)、等离子显示器(PDP)等。
输入设备(Input Device) (1)键盘(KeyBoard) 键盘是数字和字符的输入装置。 键盘上的按键大致可分为3个区域:字符键区、功 能键区和数字键区(数字小键盘)。 键盘的接口主要有PS/2和USB,Mouse) 鼠标是指点式输入设备,多用于Windows环 境中,来取代键盘的光标移动键,使定位更加方 便和准确。 按照鼠标的工作原理可将常用鼠标分为机械鼠标、 光电鼠标和光电机械鼠 标 3 种。 按照鼠标与主机接口标准分主要有 PS/2 接口和 USB 接口两类。
(3)扫描仪(Scanner) 扫描仪是一种光电一体化的设备,属于图形 输入设备。 (4)其他 手写板、视频头等。
输出设备 输出设备可以将计算机运算处理的结果以用 户熟悉的信息形式反馈给用户。通常输出形式 有数字、字符、图形、视频、声音等类型。常 见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。 思考:耳麦是属于输入设备还是输出设备?
1.系统软件:系统软件主要有操作系统和程序 设计语言两类。DOS、Windows、 Unix、Linux等都是计算机上使用的操 作系统软件。
二、计算机软件系统
2.应用软件:应用软件:如WPS、Word、 PowerPoint等都是应用软件。
三、计算机工作原理
1. 冯· 诺依曼结构计算机 :
(1)计算机由:运算器、控制器、 存储器、输入和输出设备组成。 (2)计算机中采用二进制 。 (3)把运算程序存在机器的存储器中, 程序设计员只需要在存储器中寻找 运算指令,机器就会自行计算。. 现代电子计算机之父
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。
计算机的基本结构和工作原理

计算机的基本结构和工作原理【学习目标】(1 )了解计算机的工作原理,说出微型计算机的主要硬件设备的名称及各自的功能;(2 )了解主机内部基本构成,理解硬件设备之间的连接;【重点难点】计算机系统的工作原理【自主学习】要求:结合导学案基础知识及问题导航,高效预习课本。
问题导航:计算机的基本工作原理【学法指导】1 、依据学习目标和自主学习要求,进行快速、高效预习。
2 、按照合作探究要求,积极讨论,精彩展示。
【自学提纲】计算机的工作原理教材14 页信息岛中给出了计算机工作原理图,图中的实线代表“控制信号”的流向,包括原始数据、中间数据、处理结果、程序指令等。
虚线代表“数据信号”的流向。
接下来教材对组成计算机的五大部件输入设备、存储器、运算器、控制器、输出设备作了详细的介绍。
计算机具体的工作流程学生的信息“计算机工作过程” 了解。
计算机的工作原理这一部分内容是比较抽象但又非常重要的内容。
下面介绍一个人们解决实际问题的例子,再让学生结合例子阅读教材,以小组讨论的形式得出结论。
例子剖析:首先我们先用计算机键盘将作文内容输入到word 软件中——存盘——点击“文件”菜单下的“打印”命令——放纸并将作文内容暂存到打印任务中——通过打印机打印输出。
这里的键盘就是输入设备,存盘就是将程序和数据送入存储器,也就是计算机工作过程的第一步:将程序和数据通过输入设备送入存储器;点击“文件”菜单下的“打印”命令就是让计算机分析出要完成的工作是打印,也就是计算机工作过程的第二步:启动运行后,计算机从存储器中取出程序指令送到控制器去识别,分析该指令要求做什么;计算机能够将文字由硬盘上暂存到打印任务中是通过运算器来处理的,所以放纸并将作文内容暂存到打印任务中也就是计算机工作过程的第三步:控制器根据指令含义发出相应命令,将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算,再把运算结果送回到存储器指定的单元中;打印机就是输出设备,通过打印机打印输出就是计算机工作过程的第四步:当运算任务完成后,就可以根据指令将结果通过输出设备输出。
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(一)教师示范讲解
在把电脑喊醒之前老师先考考小朋友们一个最最简单的问题,小朋友们早上醒来第一件事是干吗?老师再重复一遍,是第一件事。
刚才小朋友们说了很多,有的说穿衣服,有的小朋友说是洗脸,还有的小朋友说叠被子,但老师却不同意小朋友的意见,再好好想想,我们早上醒来的第一件事是做什么?
对了,首先是睁开眼睛,我们小朋友只有先睁开眼睛然后才能去穿衣服、洗脸、刷牙等等。电脑同样如此,它也要先睁开眼睛,然后才能和小朋友一起学习。所以第一步我们要让电脑睁开眼睛。怎么做?
四、练习:
计算机的硬件系统由那几部份组成?
第8课时学会正确开、关机
教学内容:学会正确开、关机
教学目的和要求
学会开、关机
教学难点:1、了解计算机外设的开、关顺序
2、正确学会开、关机
教学准备:计算机、网络
教学过程:
一、教学导入
同学们,在你们面前看ZYB-B可调压式渣油泵到的是什么呀?
对了,是电脑。
老师告诉你们电脑现在正在睡觉,这个大懒虫,到现在还在睡觉,我们让小朋友把它喊醒,让他和小朋友们一起学习好不好?
1、教师示范开显示器,同时提醒电源指示灯的颜色变化
光睁开眼睛怎么行呢?,我KCB齿轮泵们的目的是让他和小朋友们一起做游戏,我们要让他动起来,那第二步我们应该怎么做?其实很简单,就是接通电源。
2、教师出示电源开关“POWER”标志,同时逐台电脑巡视开机情况
按下它之后,我们请小朋友们说一说你发现了什么?;左边的三个灯会同时闪一下,同时第一个灯变绿了,其;3、教师先展示几幅电脑作品,然后用“金山画王笔”;4、教师一步一步示范,手把手教学生关机,并重复几;小朋友早上起来的第一件事是3GR三螺杆泵睁开眼睛;5、教师示范关显示器;(二)、学生练习开、关电脑;在教师的组织下,有步骤的打开电脑和关闭电脑;教师巡视指导;第9
5、教师示范关显示器。
(二)、学生练习开、关电脑
在教师的组织下,有步骤的打开电脑和关闭电脑。
教师巡视指导。
4、教师一步一步示范,手把手教学生关机,并重复几次。
小朋友早上起来的第一件事是3GR三螺杆泵睁开眼睛,那上床后我们会把眼睛闭上。然后开始休息。电脑同样如此。我们最后也要让电脑把眼睛闭上,要不然电脑就休息不好,他会生气的。再次提醒小朋友,我们最后千万不要让电脑的睁着眼睛睡觉。记住了要把电脑的显示器关掉。
三、小结:
计算机分类和计算机文化
四、练习:
1、计算机是怎样分类的?
2、什么是计算机文化?
第7课时计算机的硬件系统和软件系统
教学内容:计算机的硬件系统和软件系统
教学目的:了解计算机的硬件的基本组成,能正确识别计算机上的主要部件,并知道其作用。
教学过程:
一、学生看书:
二、精讲及板书:
三、小结:
计算机的硬件系统和软件系统
按下它之后,我们请小朋友们说一说你发现了什么?
左边的三个灯会同时闪一下,同时第一个灯变绿了,其它两个灯熄灭了。现在电脑就会和小朋友一起来学习了。比如说画画了
3、教师先展示几幅电脑作品,然后用“金山画王笔”给学生做示范。刚才我们让电脑给我们小朋友画了几幅画,它说他累了,我们还是让他休息吧,下面我们就先来学习如何关机。
计算机的基本结构及工作原理
教学内容:计算机的基本结构及工作原理
教学目的:了解计算机的分类及其基本结构,知道计算机的基本工作原理。教学过程:
一、学生看书:
二、精讲及板书:
1、计算机的基本结构
2、计算机的基本工作原理
三、小结:
计算机的工作原理
四、练习:
计算机是怎样工作的?
计算机的工作真是ZYB重油煤焦油泵全自动的吗?
第6课时计算机的分类及计算机的文化
教学内容:计算机的分类及计算机的文化
教学目的:了解计算机的分类,了解计算机文化的主要特点。
教学过程:
一、学生看书:
二、精讲及板书:
1、计算机的分类:
按工作用途可以分为通用计算机和专用计算机
按工作原理可以分为数字计算机和模拟计算机
2、计算机文化
所谓计算机文化就是因为计保温沥青泵算机的产生与使用使人类社会的生存方式发生了根本变化从而产生的一种新的文化形态。