计算机的工作过程
计算机的基本组成和基本工作过程
02
硬件系统包括中央处理器、存储器、输入输出 设备等，是计算机的物理基础。
04
计算机的基本工作过程是通过中央处理器执行程序 中的指令，对数据进行运算和处理，并将结果输出
到相应的设备上。
02
计算机硬件系统
中央处理器（CPU）
1 2
3
控制器
负责从存储器中取出指令，并解析指令，根据指令的要求， 向计算机的各个部件发出控制信号，协调计算机的工作。
通常包括操作码、地址码等部分，用于标识操作类型和操作对象。
计算机执行程序的过程
取指令 分析指令 执行指令 存储结果 下一条指令
从存储器中取出要执行的指 令。
对取出的指令进行分析，确 定操作类型和操作对象。
根据分析结果，执行相应的 操作。
将执行结果存储到指定位置 。
取下一条要执行的指令，重 复上述过程。
中断与异常处理
中断
计算机在执行程序过程中，由于外部事件或内部原因引起的暂停当前程序执行，转去执行另一段 程序的过程。
异常
计算机在执行程序过程中出现的非正常情况，如算术溢出、非法操作等。
中断与异常处理机制
计算机通过中断与异常处理机制，实现对外部事件和内部异常的响应和处理，保证系统的稳定性 和可靠性。包括中断请求、中断响应、中断服务和中断返回等过程。
存储和处理数据的能力。
计算机的发展经历了机械计算机、 电子管计算机、晶体管计算机、 集成电路计算机和超大规模集成
电路计算机等阶段。
随着技术的不断进步，计算机的 性能不断提高，体积不断缩小， 价格不断降低，应用领域也不断
扩展。
计算机的分类与应用领域
根据计算机的运算速度、字长、存储容量等指标，计算机可分为巨型机、大型机、 小型机、微型机和工作站等类型。
《五、 计算机的工作过程 》作业设计方案-高中信息技术人教版必修11
《计算机的工作过程》作业设计方案（第一课时）一、作业目标：本节课的作业旨在帮助学生深入理解计算机的工作过程，通过实际操作，进一步掌握计算机硬件和软件之间的交互作用。
二、作业内容：1. 绘制计算机工作流程图：学生需要绘制一幅计算机工作流程图，描述从用户输入开始，到计算机执行任务，再到输出结果的全过程。
学生需要详细描述每个步骤，包括硬件和软件之间的交互。
2. 制作计算机硬件介绍视频：学生需要选择一种或几种他们感兴趣的计算机硬件（如CPU、内存、硬盘等），制作一个介绍视频，包括硬件的功能、工作原理以及在计算机工作过程中的作用。
3. 调查计算机历史和发展：学生需要收集一些关于计算机历史和发展的资料，制作一个PPT，展示计算机的发展历程以及对其社会和个人生活的影响。
三、作业要求：1. 作业应按时提交，提交方式不限，可以是电子版或纸质版。
2. 作业内容应真实、详细、有逻辑，能够清晰地展示计算机的工作过程。
3. 视频制作应符合相关规定，保证质量。
4. 鼓励创新和深度思考，鼓励学生对计算机硬件和历史进行深入探究。
四、作业评价：1. 评价标准包括作业完成质量、创新性、完成时间等。
2. 评价方式将采取教师评价、学生互评和自我评价相结合的方式。
3. 对于优秀的作业，将给予一定的奖励，并在班级或学校范围内进行展示。
五、作业反馈：1. 学生提交作业后，教师将对作业进行批改，并给出反馈意见。
2. 反馈将包括对作业的整体评价，以及在完成过程中出现的问题和建议。
3. 学生应认真对待反馈意见，对作业进行修改和完善。
4. 反馈意见将作为下次作业设计的参考，以便更好地满足学生的学习需求。
通过本次作业，学生不仅可以深入理解计算机的工作过程，还能锻炼自己的动手能力和创新思维能力。
同时，作业评价和反馈机制将有助于提高学生的学习积极性和主动性，促进学生的全面发展。
希望同学们能够认真对待这次作业，充分利用这个机会深入了解计算机的工作过程，同时也希望同学们能够积极提出自己的想法和建议，共同促进信息技术课程的发展。
计算机的工作过程
计算机基本构成模式计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件计算机中数的表示计算机内部应采用二进制表示指令和数据计算机的工作原理计算机系统应按照下述模式工作：将编好的程序和原始数据，输入并存储在计算机的内存储器中（即“存储程序”）；计算机按照程序逐条取出指令加以分析，并执行指令规定的操作（即“程序控制”）。
这一原理称为“存储程序”原理，是现代计算机的基本工作原理，至今的计算机仍采用这一原理。
计算机的工作原理按照冯·诺依曼存储程序的原理，计算机在执行程序时须先将要执行的相关程序和数据放入内存储器中，在执行程序时CPU根据当前程序指针寄存器的内容取出指令并执行指令，然后再取出下一条指令并执行，如此循环下去直到程序结束指令时才停止执行。
其工作过程就是不断地取指令和执行指令的过程，最后将计算的结果放入指令指定的存储器地址中。
计算机工作过程中所要涉及的计算机硬件部件有内存储器、指令寄存器、指令译码器、计算器、控制器、运算器和输入/输出设备等，在以后的内容中将会着重介绍。
（一）计算机硬件系统硬件通常是指构成计算机的设备实体。
一台计算机的硬件系统应由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。
这五大部分通过系统总线完成指令所传达的操作，当计算机在接受指令后，由控制器指挥，将数据众输入设备传送到存储器存放，再由控制器将需要参加运算的数据传送到运算器，由运算器进行处理，处理后的结果由输出设备输出。
中央处理器CPU（central processing unit）意为中央处理单元，又称中央处理器。
CPU由控制器、运算器和寄存器组成，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。
微型计算机的中央处理器又称为微处理器。
控制器控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部件。
计算机的工作过程
计算机的工作过程(机器语言级程序)：
1.程序及数据存入主存（顺序存放）
2.调试程序
3.从程序的起始地址开始运行程序
4.输出结果
区分数据和指令
主存储器
为了实现按地址访问的方式，主存中还必须配置两个寄存器MAR 和MDR。
MAR是存储地址寄存器，用来存放欲访问的存储单元的地址，其位数对应存储单元的个数（如MAR 为10位，则有210＝1024个存储单元，记为1K）。
MDR是存储数据寄存器，用来存放从存储体某单元取出的代码或者准备往某存储单元存入的代码，其位数与存储字长相等。
往往要求指令字长是可变的，数据字长也是可变的，为了
适应数据的字长的可变性，其长度不由存储字长来确定，而由字节的个数来确定，1个字节为8 位，存储字长，指令字长，数据字长都必须是字节的整数倍。
运算器
运算器至少包括3个寄存器和一个算术逻辑单（ALU）,
其中ACC 为累加寄存器，MQ为乘商寄存器，X为操作数寄存器。
这3 个寄存器在完成不同运算时，所存放的操作数类别也各不相同，
不同机器的运算器结构是不同的，下图所示的运算器可将运算结果从ACC送至存储器中的MDR，而存储器的操作数也可从MDR送至运算器中的ACC，MQ或X。
冯诺依曼计算机的工作过程
冯诺依曼计算机的工作过程冯诺依曼计算机是指由冯·诺依曼在20世纪40年代初提出的一种基于存储程序的计算机结构。
它的工作过程主要包括指令执行、数据存取和运算三个基本环节。
一、指令执行冯诺依曼计算机的指令执行过程主要分为取指令、译码、执行三个阶段。
1. 取指令阶段：计算机从内存中读取下一条指令，并将其存放在指令寄存器中。
指令寄存器保存了当前正在执行的指令。
2. 译码阶段：计算机将指令从指令寄存器中取出，并对其进行解码，确定该指令的操作类型和操作数。
3. 执行阶段：根据指令的操作类型和操作数，计算机执行相应的操作，可能涉及到算术运算、逻辑运算、数据传送等。
二、数据存取冯诺依曼计算机的数据存取过程主要包括内存读取和写入两个操作。
1. 内存读取：计算机从内存中读取数据时，需要先确定要读取的数据的存储地址，并将该地址发送给内存控制器。
内存控制器根据地址将数据读取出来，并传送给CPU。
2. 内存写入：计算机向内存中写入数据时，需要先确定要写入的数据和存储地址，并将数据和地址发送给内存控制器。
内存控制器将数据写入指定地址的存储单元。
三、运算冯诺依曼计算机的运算过程主要包括算术运算和逻辑运算两种类型。
1. 算术运算：计算机可以进行加法、减法、乘法、除法等数值运算。
这些运算是通过算术逻辑单元（ALU）来实现的。
ALU接收操作数和操作码，并根据操作码执行相应的运算操作。
2. 逻辑运算：计算机可以进行与、或、非、异或等逻辑运算。
这些运算是通过逻辑运算单元（LU）来实现的。
LU接收操作数和操作码，并根据操作码执行相应的逻辑运算操作。
四、工作流程冯诺依曼计算机的工作流程可以简述为：首先，计算机从内存中读取下一条指令，并将其存放在指令寄存器中；然后，计算机对指令进行解码，确定其操作类型和操作数；接着，根据指令的操作类型和操作数执行相应的操作，可能涉及到算术运算、逻辑运算、数据传送等；最后，计算机根据需要从内存中读取数据或将数据写入内存。
电子计算机的工作原理
电子计算机的工作原理电子计算机是一种利用电子器件进行数据运算和处理的设备，其工作原理主要包括数据输入、运算与处理、存储和输出等过程。
下面将详细介绍电子计算机的工作原理。
首先是数据输入过程。
用户通过操作输入设备（例如键盘、鼠标等）输入数据，这些数据会被转换为电信号，并传送到计算机的内部进行处理。
计算机通过不同的接口和协议来接收和解析这些输入数据，以便后续的运算和处理。
接下来是运算与处理过程。
计算机内部的中央处理器（CPU）是计算机的核心部件，它负责执行各种计算和逻辑运算。
CPU 中有一个控制单元，负责协调和控制计算机内部各个部件的工作。
而算术逻辑单元（ALU）则负责执行加法、减法、乘法、除法等运算操作。
在运算与处理过程中，计算机通过将输入的数据进行处理，按照用户给出的指令进行相应的运算和逻辑判断，从而得到输出结果。
存储是电子计算机的另一个重要过程。
计算机的存储器分为主存储器和辅助存储器两部分。
主存储器通常是指计算机内部的随机存取存储器（RAM），它可被CPU直接读写，并且速度较快。
辅助存储器则是指计算机外部的硬盘、光盘、磁带等，用于长期存储大量的数据和程序。
在存储过程中，计算机将数据和程序加载到主存储器中，供CPU进行运算与处理；而辅助存储器则用于存储不常用的数据和程序，以节约主存储器的空间。
最后是数据输出过程。
计算机通过输出设备（例如显示器、打印机等）将计算和处理的结果呈现给用户。
通过控制输出设备的电路和程序，计算机可以将数据转化为特定的形式（例如文字、图像、声音等），然后输出到外部。
总的来说，电子计算机的工作原理就是通过接收输入数据，经过运算与处理，再将结果存储并输出到外部。
这个过程是通过计算机内部的各个部件合作完成的。
其中，CPU负责执行运算和逻辑操作，主存储器用于存储正在运算和处理的数据，辅助存储器用于长期存储数据和程序，而输入输出设备则用于数据交互和结果展示。
这些部件通过内部的电路和信号传输进行连接和通信，从而实现了电子计算机的工作原理。
解微型计算机工作原理和工作过程
解微型计算机工作原理和工作过程全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：微型计算机是一种集成了CPU、内存、输入输出设备等部件的计算机系统，体积小、功耗低、性能高。
其工作原理和工作过程是微处理器通过接收来自输入设备的指令和数据，经过运算处理后，将结果输出到输出设备上。
本文将详细介绍微型计算机的工作原理和工作过程。
一、微型计算机的工作原理微型计算机的工作原理主要由硬件和软件两部分构成。
硬件部分包括主板、CPU、内存、显卡、硬盘、输入输出设备等组件，这些组件通过总线相连，实现信息的传递和处理；软件部分包括操作系统、应用程序等，用于控制硬件的工作、管理资源、处理数据等。
微型计算机的工作原理是通过CPU来实现的。
CPU是微型计算机的核心部件，负责执行各种指令，进行运算处理。
CPU通过总线与主板上其他硬件设备连接，能够读取数据、存储数据、进行算术逻辑运算等操作。
当用户操作计算机时，输入设备会将指令和数据传输给CPU，CPU经过运算处理后，将结果输出到输出设备上，用户就能看到相应的反馈了。
二、微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程主要包括输入、处理、输出三个阶段。
在输入阶段，用户通过键盘、鼠标等输入设备输入指令和数据；在处理阶段，CPU接收并解析输入数据，执行相应的操作，进行计算处理；在输出阶段，CPU将处理结果输出到显示器、打印机等输出设备上，用户可以看到相应的结果。
微型计算机的工作过程是一个循环往复的过程，用户不断输入数据和指令，CPU不断进行处理和计算，输出结果。
通过这种方式，用户可以实现各种计算、操作、应用等功能。
第二篇示例：微型计算机是一种小型但功能强大的计算机系统，被广泛应用于日常生活和工作中。
它是现代信息社会中不可或缺的一部分，其工作原理和工作过程值得我们深入了解和探讨。
微型计算机的工作原理主要涉及到计算机的硬件和软件两个方面。
硬件部分包括主机、CPU、内存、硬盘、光盘驱动器、显卡、声卡等各种组件，软件部分则包括操作系统、应用程序、驱动程序等。
冯诺依曼计算机的基本原理各个硬件的相互关系及工作过程
冯诺依曼计算机的基本原理各个硬件的相互关系及工作过程冯诺依曼计算机的基本原理是指以冯·诺伊曼为首倡的计算机体系结构思想。
基本原理：1. 存储程序：冯诺依曼计算机采用存储程序的思想，即将指令和数据存储在同一存储器中，使得计算机可以按照程序顺序执行指令。
2. 指令和数据的二进制表示：冯诺依曼计算机使用二进制来表示指令和数据，所有的指令和数据都以二进制形式存储和处理。
3. 指令执行的顺序：冯诺依曼计算机按照指令的顺序依次执行，每个指令都包含一个操作码和操作数。
硬件的相互关系及工作过程：1. 中央处理器（CPU）：CPU是冯诺依曼计算机的核心，负责执行指令、进行算术和逻辑运算。
CPU由运算器和控制器组成，其中运算器进行算术和逻辑运算，控制器负责解析和执行指令。
2. 存储器：存储器用于存储指令和数据，包括主存储器（RAM）和辅助存储器（如硬盘、固态硬盘等）。
指令和数据从存储器中读取到CPU进行处理，并将结果写回存储器。
3. 输入设备：输入设备用于将外部数据输入到计算机，如键盘、鼠标、触摸屏等。
输入设备将输入的数据通过I/O接口传输给CPU进行处理。
4. 输出设备：输出设备用于将计算机处理的结果输出到外部，如显示器、打印机、音箱等。
输出设备通过I/O接口接受CPU 发送的数据，并将其显示或输出。
5. 总线：总线是连接各个硬件组件的通信通道，包括数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线用于传输数据、地址总线用于传输地址信息、控制总线用于传输控制信号。
工作过程：1. 当计算机启动时，CPU从存储器中读取操作系统的引导程序，并执行该程序。
2. CPU按照指令的顺序依次执行，每次执行一条指令。
首先，控制器从存储器中读取指令，并解析该指令的操作码。
3. 根据操作码，控制器发送控制信号给运算器和其他硬件，使其进行相应的操作。
4. 运算器从存储器中读取操作数，并根据指令的操作码进行算术和逻辑运算。
5. 运算器将计算的结果写回存储器或寄存器。
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计算机基本构成模式
计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件
计算机中数的表示
计算机内部应采用二进制表示指令和数据
计算机的工作原理
计算机系统应按照下述模式工作：将编好的程序和原始数据，输入并存储在计算机的内存储器中（即“存储程序”）；计算机按照程序逐条取出指令加以分析，并执行指令规定的操作（即“程序控制”）。
这一原理称为“存储程序”原理，是现代计算机的基本工作原理，至今的计算机仍采用这一原理。
计算机的工作原理
按照冯·诺依曼存储程序的原理，计算机在执行程序时须先将要执行的相关程序和数据放入内存储器中，在执行程序时CPU根据当前程序指针寄存器的内容取出指令并执行指令，然后再取出下一条指令并执行，如此循环下去直到程序结束指令时才停止执行。
其工作过程就是不断地取指令和执行指令的过程，最后将计算的结果放入指令指定的存储器地址中。
计算机工作过程中所要涉及的计算机硬件部件有内存储器、指令寄存器、指令译码器、计算器、控制器、运算器和输入/输出设备等，在以后的内容中将会着重介绍。
（一）计算机硬件系统
硬件通常是指构成计算机的设备实体。
一台计算机的硬件系统应由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。
这五大部分通过系统总线完成指令所传达的操作，当计算机在接受指令后，由控制器指挥，将数据众输入设备传送到存储器存放，再由控制器将需要参加运算的数据传送到运算器，由运算器进行处理，处理后的结果由输出设备输出。
中央处理器
CPU（central processing unit）意为中央处理单元，又称中央处理器。
CPU由控制器、运算器和寄存器组成，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。
微型计算机的中央处理器又称为微处理器。
控制器
控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部件。
它一般由指令寄存器、状态寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。
计算机的工作方式是执行程序，程序就是为完成某一任务所编制的特定指令序列，各种指令操作按一定的时间关系有序安排，控制器产生各种最基本的不可再分的微操作的命令信号，即微命令，以指挥整个计算机有条不紊地工作。
当计算机执行程序时，控制器首先从指令指针寄存器中取得指令的地址，并将下一条指令的地址存入指令寄存器中，然后从存储器中取出指令，由指令译码器对指令进行译码后产生控制信号，用以驱动相应的硬件完成指纹操作。
简言之，控制器就是协调指挥计算机各部件工作的元件，它的基本任务就是根据种类指纹的需要综合有关的逻辑条件与时间条件产生相应的微命令。
运算器
运算器又称积极态度逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）。
运算器的主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。
算术运算是指各种数值运算，比如：加、减、乘、除等。
逻辑运算是进行逻辑判断的非数值运算，比如：与、或、非、比较、移位等。
计算机所完成的全部运算都是在运算器中进行的，根据指令规定的寻址方式，运算器从存储或寄存器中取得操作数，进行计算后，送回到指令所指定的寄存
器中。
运算器的核心部件是加法器和若干个寄存器，加法器用于运算，寄存器用于存储参加运算的各种数据以及运算后的结果。
（二）存储器
存储器分为内存储器（简称内存或主存）、外存储器（简称外存或辅存）。
外存储器一般也可作为输入/输出设备。
计算机把要执行的程序和数据存入内存中，内存一般由半导体器构成。
半导体存储器可分为三大类：随机存储器、只读存储器、特殊存储器。
RAM
RAM是随机存取存储器（Random Access Memory），其特点是可以读写，存取任一单元所需的时间相同，通电是存储器内的内容可以保持，断电后，存储的内容立即消失。
RAM可分为动态（Dynamic RAM）和静态（Static RAM）两大类。
所谓动态随机存储器DRAM是用MOS电路和电容来作存储元件的。
由于电容会放电，所以需要定时充电以维持存储内容的正确，例如互隔2ms刷新一次，因此称这为动态存储器。
所谓静态随机存储器SRAM是用双极型电路或MOS电路的触发器来作存储元件的，它没有电容放电造成的刷新问题。
只要有电源正常供电，触发器就能稳定地存储数据。
DRAM的特点是集成密度高，主要用于大容量存储器。
SRAM的特点是存取速度快，主要用于调整缓冲存储器。
ROM
ROM是只读存储器（Read Only Memory），它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放的，并永久保存下来。
ROM可分为可编程（Programmable）ROM、可擦除可编程（Erasable Programmable）ROM、电擦除可编程（Electrically Erasable Programmable）ROM。
如，EPROM存储的内容可以通过紫外光照射来擦除，这使它的内可以反复更改。
特殊固态存储器
包括电荷耦合存储器、磁泡存储器、电子束存储器等，它们多用于特殊领域内的信息存储。
此外，描述内、外存储容量的常用单位有：
①位/比特（bit）：这是内存中最小的单位，二进制数序列中的一个0或一个1就是一比比特，在电脑中，一个比特对应着一个晶体管。