计算机系统及其工作原理 PPT
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计算机组成原理(本全)课件
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。
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。
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)
应用
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
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
计算机的基本工作原理ppt课件
二进制与计算机
实际上，计算机仅仅是一台机器，只认识“0”和“1”这两
个数字的机器，所以在机器内部，所有的信息的表示、存 储、处理、输出均采用二进制的形式。
输入计算机的所有信息，都必须先转化成二进制 编码，才能被计算机识别。
二进制与计算机
利用二进制代码，在黑 点部分用“1”表示，在白 点部分用“0”表示，通过 这种方式可以将一幅图画转 化为计算机能够识别的二进 制代码。
存放1、一在个计汉算字机的中空打间开要“附2字件节”（中B的）“记事本”。
2、输入“computer”一词，保存成一个“txt” 格式的文件，查看文件的大小是多少字节。
1 K3B、（输千入字“节信）息=技1术02”4四B个（汉字字节并）保存成一个
“txt”格式的文件，观察文件的大小是多少字节。
1 MB（兆字节）= 1024 KB（千字节）
4、由此推断一个英文字母需要多少二进制代
1码表GB示（？千一兆个字汉节字）需=要多10少24二M进B（制代兆码字表节示）？
1 TB（太字节）= 1024 GB (千兆字节)
运算器
进行算数运算和逻辑运算的部件。 可执行四则运算比较，判断等操作。
控制器
负责指挥、控制计算机工作的部件称为控制器。 是计算机的神经中枢。
2、一个完整的计算机包括___硬__件_和_软__件____两部分。 3、计算机的硬件存由储__器_____运_、算_器_____控__制、器________、
__输__入__设__备__和_输__出__设__备___等五部分构成。 4、中央处理器的英文缩写CP是U________，它包括计算机
计算机采用二进制的原因：
1.二进制数容易表示。
2.二进制数的运算法则简单。
计算机全套课件ppt课件ppt课件
视频。
幻灯片制作
PowerPoint提供了多种幻灯片制作 工具，包括文本框、形状、图片等 ，支持多种动画效果和切换效果。
A
B
C
D
幻灯片导出和分享
PowerPoint支持将演示文稿导出为多种 格式，如PDF、图片等，支持通过邮件、 社交媒体等方式分享。
幻灯片母版
PowerPoint提供了多种幻灯片母版样式 ，可以方便地统一整个演示文稿的风格。
C编程语言
高效性能
C是一种编译型语言，提供了对内存 的精确控制，使得C程序在运行速度 和资源利用上具有很高的效率。
01
02
面向对象
C支持类和对象的概念，以及继承和多 态等面向对象特性。
03
跨平台
C程序可以在多个操作系统上运行，如 Windows、Linux和Mac OS。
系统级编程
C适合用于开发操作系统、游戏、图 形界面等低级应用，可以深入到底层 硬件进行操作。
01
介绍网络的基本概念、分类和拓扑结构，如局域网、广域网、
城域网等。
网络硬件
02
详细介绍各种网络设备，如路由器、交换机、服务器等及其作
用和工作原理。
网络协议与标准
03
介绍TCP/IP协议族、HTTP、FTP等常见网络协议和应用层协议
。
TCP/IP协议
TCP/IP协议族简介
简要介绍TCP/IP协议族的发展历程和基本组成 。
象特性。
丰富的API
Java提供了大量的类和接口，涵盖了GUI 开发、网络编程、数据库交互等多个领域
。
跨平台
Java的“一次编写，到处运行”的特性使 得Java程序可以在任何安装了Java虚拟机 （JVM）的平台上运行。
幻灯片制作
PowerPoint提供了多种幻灯片制作 工具，包括文本框、形状、图片等 ，支持多种动画效果和切换效果。
A
B
C
D
幻灯片导出和分享
PowerPoint支持将演示文稿导出为多种 格式，如PDF、图片等，支持通过邮件、 社交媒体等方式分享。
幻灯片母版
PowerPoint提供了多种幻灯片母版样式 ，可以方便地统一整个演示文稿的风格。
C编程语言
高效性能
C是一种编译型语言，提供了对内存 的精确控制，使得C程序在运行速度 和资源利用上具有很高的效率。
01
02
面向对象
C支持类和对象的概念，以及继承和多 态等面向对象特性。
03
跨平台
C程序可以在多个操作系统上运行，如 Windows、Linux和Mac OS。
系统级编程
C适合用于开发操作系统、游戏、图 形界面等低级应用，可以深入到底层 硬件进行操作。
01
介绍网络的基本概念、分类和拓扑结构，如局域网、广域网、
城域网等。
网络硬件
02
详细介绍各种网络设备，如路由器、交换机、服务器等及其作
用和工作原理。
网络协议与标准
03
介绍TCP/IP协议族、HTTP、FTP等常见网络协议和应用层协议
。
TCP/IP协议
TCP/IP协议族简介
简要介绍TCP/IP协议族的发展历程和基本组成 。
象特性。
丰富的API
Java提供了大量的类和接口，涵盖了GUI 开发、网络编程、数据库交互等多个领域
。
跨平台
Java的“一次编写，到处运行”的特性使 得Java程序可以在任何安装了Java虚拟机 （JVM）的平台上运行。
《计算机组成原理》课件
指令结束
将结果存回内存或寄存器 。
CPU的性能指标
速度
执行指令的速度，通常以MIPS（百万条 指令每秒）表示。
功耗
CPU在工作时的能耗。
集成度
CPU中晶体管的数量和密度。
可靠性
CPU在正常工作条件下无故障运行的概率 。
03
存储器
内存的分类与结构
分类
根据存储介质，内存可以分为RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）。RAM又可以分为DRAM（动态 随机存取存储器）和SRAM（静态随机存取存储器）。
谢谢您的聆听
THANKS
《计算机组成原理》ppt课件
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器 • 存储器 • 输入输出系统 • 总线系统 • 计算机系统可靠性及安全性
01
计算机系统概述
计算机的发展历程
机械计算机时代
1946年第一台电子计算机ENIAC诞生，占地170平方米，重30吨，运算速度5000次/秒。
晶体管计算机时代
20世纪50年代中期至60年代，计算机体积缩小，运算速度提高，可靠性增强。
集成电路计算机时代
20世纪60年代末至70年代初，微处理器出现，个人电脑开始进入市场。
大规模集成电路计算机时代
20世纪70年代中期至今，计算机体积更小，性能更高，应用领域更广泛。
计算机系统的组成
硬件系统
包括中央处理器、存储器、输入输出设备 等物理部件。
结构
内存主要由存储单元阵列、地址译码器和数据输入/输出缓冲器组成。每个存储单元阵列负责存储数据，地址译 码器负责将地址码转换为相应的存储单元的地址，数据输入/输出缓冲器则负责数据的读写操作。
内存的工作原理
将结果存回内存或寄存器 。
CPU的性能指标
速度
执行指令的速度，通常以MIPS（百万条 指令每秒）表示。
功耗
CPU在工作时的能耗。
集成度
CPU中晶体管的数量和密度。
可靠性
CPU在正常工作条件下无故障运行的概率 。
03
存储器
内存的分类与结构
分类
根据存储介质，内存可以分为RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）。RAM又可以分为DRAM（动态 随机存取存储器）和SRAM（静态随机存取存储器）。
谢谢您的聆听
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《计算机组成原理》ppt课件
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器 • 存储器 • 输入输出系统 • 总线系统 • 计算机系统可靠性及安全性
01
计算机系统概述
计算机的发展历程
机械计算机时代
1946年第一台电子计算机ENIAC诞生，占地170平方米，重30吨，运算速度5000次/秒。
晶体管计算机时代
20世纪50年代中期至60年代，计算机体积缩小，运算速度提高，可靠性增强。
集成电路计算机时代
20世纪60年代末至70年代初，微处理器出现，个人电脑开始进入市场。
大规模集成电路计算机时代
20世纪70年代中期至今，计算机体积更小，性能更高，应用领域更广泛。
计算机系统的组成
硬件系统
包括中央处理器、存储器、输入输出设备 等物理部件。
结构
内存主要由存储单元阵列、地址译码器和数据输入/输出缓冲器组成。每个存储单元阵列负责存储数据，地址译 码器负责将地址码转换为相应的存储单元的地址，数据输入/输出缓冲器则负责数据的读写操作。
内存的工作原理
计算机的工作原理精品PPT课件
一、信息在计算机中的表示
3
数制的转换
即是逢二进一，二进制广泛 用于最基础的运算方式，计算机 的运行计算基础就是基于二进制 来运行。只是用二进制执行运算， 用其他进制表现出来。
把二进制三位一组分开就是 八进制, 四位一组就是十六进制。
二、冯·诺依曼结构及工作原理
计算机系统
硬件系统
软件系统
二、冯·诺依曼结构及工作原理
一、信息在计算机中的表示
2
存储容量的单位
1GB
1MB
1KB
1024
1024
1024
一首歌一般不超过5M 一部电影一般不超过500M
20万首歌！ 200部电影！
一、信息在计算机中的表示
3
数制的转换
所谓二进制，也就是计算机 运算时用的一种算法。二进制只 由一和零组成。
比方说，你上一年级时应该 听说过“进位筒”（“数位筒”） 吧！十进制是个位上满十根小棒 就捆成一捆，放进十位筒，十位 筒满十捆就捆成一大捆，放进百 位筒……
计算机的系统组成
第一节 计算机的工作原理
一、信息在计算机中的表示
1
数制的概念
你所了解的数制 六进制、七进制、八进制、九进制、 十进制、十一进制、十二进制、十 三进制、十四进制、十五进制、十 六进制、十八进制、二十进制、二 十四进制、二十六进制、二十七进 制、三十进制、三十二进制、三十 六进制、六十进制、六十四进制。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
2024年度-《大学计算机基础》PPT课件(全)
02 程序执行过程
计算机按照程序中的指令顺序执行，包括取指、 译码、执行等操作，同时涉及到数据的读取和写 入。
03 中断与异常处理
计算机在执行程序过程中可能会遇到中断或异常 事件，此时需要相应的处理机制来保证系统的稳 定性和可靠性。
10
03
操作系统基础与应用
11
操作系统概念及功能
操作系统定义
01
《大学计算机基础》 PPT课件(全)
1
目录
• 计算机概述与发展历程 • 计算机系统组成与工作原理 • 操作系统基础与应用 • 办公软件应用技能培养 • 计算机网络基础与互联网应用 • 信息安全意识培养与防范措施
2
01
计算机概述与发展历程
3
计算机定义及特点
计算机是一种基于微处理器的智能电子计算机器 01 ，具备高速运算、存储和处理数据的能力。
要点二
传输介质
常见的传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤等。双绞线 由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，成本低廉且易于安 装；同轴电缆由内导体、绝缘层、外导体和护套组成，具 有较高的带宽和较好的抗干扰能力；光纤则是以光脉冲的 形式来传输信号，具有传输速率高、传输距离远、抗干扰 能力强等优点。
23
信息安全意识培养与防范措
操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、合理组织计算
机工作流程以及方便用户使用的程序的集合。
操作系统功能
02
处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理以及用户接口
。
操作系统作用
03
作为计算机系统的资源管理者、作为用户和计算机硬件系统之
间的接口、作为扩充机器。
12
常见操作系统类型介绍
01
批处理操作系统
计算机按照程序中的指令顺序执行，包括取指、 译码、执行等操作，同时涉及到数据的读取和写 入。
03 中断与异常处理
计算机在执行程序过程中可能会遇到中断或异常 事件，此时需要相应的处理机制来保证系统的稳 定性和可靠性。
10
03
操作系统基础与应用
11
操作系统概念及功能
操作系统定义
01
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1
目录
• 计算机概述与发展历程 • 计算机系统组成与工作原理 • 操作系统基础与应用 • 办公软件应用技能培养 • 计算机网络基础与互联网应用 • 信息安全意识培养与防范措施
2
01
计算机概述与发展历程
3
计算机定义及特点
计算机是一种基于微处理器的智能电子计算机器 01 ，具备高速运算、存储和处理数据的能力。
要点二
传输介质
常见的传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤等。双绞线 由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，成本低廉且易于安 装；同轴电缆由内导体、绝缘层、外导体和护套组成，具 有较高的带宽和较好的抗干扰能力；光纤则是以光脉冲的 形式来传输信号，具有传输速率高、传输距离远、抗干扰 能力强等优点。
23
信息安全意识培养与防范措
操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、合理组织计算
机工作流程以及方便用户使用的程序的集合。
操作系统功能
02
处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理以及用户接口
。
操作系统作用
03
作为计算机系统的资源管理者、作为用户和计算机硬件系统之
间的接口、作为扩充机器。
12
常见操作系统类型介绍
01
批处理操作系统
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如办公软件、设计软 件、杀毒软件、动画
制作软件等
四、计算机工作原理(动画）
五、计算机的分类
巨型机 大型机
高性能计算机
小型机
微型机（个人计算机或PC机）
– 台式机
– 便携式计算机（又称笔记本电脑）
– 掌上型计算机
计算机系统及其工作原理
本课教学目标和重、难点：
一、教学目标： 1．知识目标：了解计算机系统的基本组成，了解计算
机硬件系统和软件系统,了解计算机的工作原理以及计 算机的分类。 2．能力目标：能正确辨认常见硬件与常见软件，能给 自己配置计算机，能理解计算机的工作原理，理解计 算机的基本容量单位及换算关系。 3．情感目标：体会通过自己的学习列出计算机配置清 单所带来的愉悦。 二、教学重、难点： 1．重点 计算机系统的基本组成，各硬件的重要作用； 计算机的工作原理。 2．难点 计算机的工作原理
一、计算机系统组成
硬件系统
光有硬件，没有软件的 计算机称为裸机。
软件系统 软件是计算机的灵魂。
二、计算机硬件组成
➢运算器 中央处理器
➢控制器
CPU
➢存储器
➢输入设备
➢输出设备
常见CPU（intel与AMD）
存储器
主存储器
特点：读写速度快、
（内存储器）
存储量小，断电后信 息丢失
辅助存储器 特点：存储量大，读
（外存储器）
写速度较内存慢，断 电后仍能保存信息
主存储器
市面上常见的内存条是主存储器的一种，它具有掉电或重启计算 机后数据全部丢失的特点。内存容量一般有：1GB、2GB、4GB 等
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
辅助存储器
硬盘
软盘 软盘
移动硬盘
光盘和光盘驱动器
U盘
硬盘是主要的辅助存储器，其容量比主存储器大的多：250GB、 320GB、500GB和1TB等；U盘是常用的移动存储器:2GB、4GB、 8GB等
主存储器与辅助存储器的 主要区别:
主存储器 CPU
辅助存储器
返回
内存、外存在与CPU数据交换时 的关系
常见输入设备
返回
常见输出设备
计算机硬件系统小结
显示器 键盘
CPU 内存储器 硬盘 光盘驱动器 软盘驱动器
鼠标
三、软件系统
软件
系统软件 如操作系统win98/xp、
C语言编译处理程序等。
应用软件