计算机组成课件(上课用)
合集下载
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
计算机的组成课件
计算机的发展历程
计算机经历了从机械计算、电子管、晶体管、集成电路到超大规模集成电路等 五个发展阶段，逐渐实现了从巨型机到微型机的转变，并渗透到人类社
计算机的硬件系统主要由中央处理器、存储器、输入输出设 备等组成，其中中央处理器是计算机的“大脑”，负责执行 各种指令；存储器用于存储数据和程序；输入输出设备则用 于实现人机交互。
列举常见的软件故障，如系统崩溃、软件冲突等，并提供相应的处理方
法。
03
软件维护的注意事项
介绍在进行软件维护时需要注意的事项，如备份重要数据、使用正版软
件等。同时，探讨如何养成良好的软件使用习惯，以预防软件故障的发
生。
THANKS
感谢观看
02
列举常见的硬件故障，如显示器无显示、硬盘故障等，并提供
相应的处理方法。
硬件维护的注意事项
03
介绍在进行硬件维护时需要注意的事项，如断电操作、防静电
等。
计算机软件的维护
01
软件维护的定义与分类
阐述软件维护的基本概念，以及按照不同标准进行的分类，如改正性维
护、适应性维护等。
02
常见软件故障及处理方法
视频编辑软件
游戏软件
用于剪辑、特效制作和输出视频，如 Adobe Premiere Pro、Final Cut Pro等。
提供娱乐和游戏功能，如《英雄联盟》、《 绝地求生》等。
软件开发工具与编程语言
集成开发环境（IDE）
提供代码编写、调试、测试和版 本控制等功能的软件，如Visual
Studio、Eclipse等。
高速缓存（Cache）
位于CPU和主存之间，速度较快，容量较小 。
外存（辅存）
包括硬盘、固态硬盘、光盘等，容量最大但 速度最慢。
计算机经历了从机械计算、电子管、晶体管、集成电路到超大规模集成电路等 五个发展阶段，逐渐实现了从巨型机到微型机的转变，并渗透到人类社
计算机的硬件系统主要由中央处理器、存储器、输入输出设 备等组成，其中中央处理器是计算机的“大脑”，负责执行 各种指令；存储器用于存储数据和程序；输入输出设备则用 于实现人机交互。
列举常见的软件故障，如系统崩溃、软件冲突等，并提供相应的处理方
法。
03
软件维护的注意事项
介绍在进行软件维护时需要注意的事项，如备份重要数据、使用正版软
件等。同时，探讨如何养成良好的软件使用习惯，以预防软件故障的发
生。
THANKS
感谢观看
02
列举常见的硬件故障，如显示器无显示、硬盘故障等，并提供
相应的处理方法。
硬件维护的注意事项
03
介绍在进行硬件维护时需要注意的事项，如断电操作、防静电
等。
计算机软件的维护
01
软件维护的定义与分类
阐述软件维护的基本概念，以及按照不同标准进行的分类，如改正性维
护、适应性维护等。
02
常见软件故障及处理方法
视频编辑软件
游戏软件
用于剪辑、特效制作和输出视频，如 Adobe Premiere Pro、Final Cut Pro等。
提供娱乐和游戏功能，如《英雄联盟》、《 绝地求生》等。
软件开发工具与编程语言
集成开发环境（IDE）
提供代码编写、调试、测试和版 本控制等功能的软件，如Visual
Studio、Eclipse等。
高速缓存（Cache）
位于CPU和主存之间，速度较快，容量较小 。
外存（辅存）
包括硬盘、固态硬盘、光盘等，容量最大但 速度最慢。
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
《计算机组成与结构》课件
存储程序与内存管理
关键技术
存储程序的概念使得程序和数据存放在内存中，按地址访问。内存管理涉及内存的分配、回收、保护等机制，确保程序安全 、高效地运行。
05 计算机性能指标
CHAPTER
字长与数据类型
字长
指计算机运算部件一次能处理的二进 制数的位数。通常，字长越长，计算 机处理能力越强。
数据类型
02 计算机硬件组成
CHAPTER
中央处理器
功能
中央处理器是计算机的核心部件，负责执行程序中的指令 和处理数据。
组成
中央处理器由运算器和控制器组成，运算器负责进行算术和逻 辑运算，控制器负责控制计算机的各个部件协调工作。
发展历程
随着技术的不断发展，中央处理器的性能和功能也在不断提升， 从最初的晶体管到现在的超大规模集成电路，中央处理器的制程
存取周期
指从存储器读出或写入一个数据所需要的时间。它是衡量存 储器性能的重要指标。
06 计算机网络基础
CHAPTER
计算机网络的发展历程
面向终端的计算机网络
20世纪50年代，计算机通过线路与 远程终端连接，实现信息交换。
多台计算机互联互通
20世纪60年代，多台计算机通过通 信线路连接，实现资源共享和信息交 换。
国际标准化网络体系结构
20世纪70年代，国际标准化组织制 定OSI参考模型，促进不同厂商生产 的计算机之间的互操作性。
互联网的兴起与发展
20世纪90年代，TCP/IP协议成为互 联网的标准协议，互联网得到迅速发 展。
计算机网络分类
根据覆盖范围分类：局域网（LAN） 、城域网（MAN）、广域网（WAN ）。
电子计算机时代
20世纪40年代，第一台电子计 算机ENIAC诞生，体积庞大， 运算速度慢，主要用于军事和 科学研究。
《计算机的组成》课件
总结词
输入输出设备是计算机中用于与外部环境进行交互的硬件设备。
详细描述
输入输出设备是计算机中用于与外部环境进行交互的硬件设备。常见的输入设备 包括键盘、鼠标、触摸屏等，用于向计算机输入数据和指令；常见的输出设备包 括显示器、打印机等，用于将计算机处理的结果输出给用户。
总线与接口
总结词
总线与接口是计算机中用于连接各个硬件组件的通信线路和连接器。
数据处理是指利用计算机对大量数据进行收 集、整理、分析和呈现的过程，是计算机应 用的重要领域之一。
详细描述
数据处理涉及数据挖掘、数据库管理、数据 可视化等方面，广泛应用于金融、医疗、教 育等领域，帮助人们更好地理解和利用数据 。
人工智能与机器学习
总结词
人工智能与机器学习是计算机应用的前沿领 域，涉及模拟人类智能和从数据中学习的技 术。
总结词
指令是计算机执行操作的最小单位，程序则是按照特定顺序排列的一系列指令集合。
详细描述
指令是计算机能够识别和执行的基本命令，它规定了计算机执行的基本操作，如加法、减法、跳转等 。程序则是由一系列指令按照特定顺序组成的，用于完成特定的任务或功能。程序执行时，计算机按 照指令顺序逐条执行，完成所需的操作。
物联网与智能家居
物联网
物联网是指通过信息传感设备如射频识别、红外感应 器、全球定位系统等，按照约定的协议，将任何物品 与互联网连接起来，进行信息交换和通信，实现智能 化识别、定位、跟踪和管理的一种网络。
智能家居
智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络 通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技 术等将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设 施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便 利性、舒适性、艺术性。
计算机组成ppt课件
关系数据库系统的特点
数据以表格形式存储，表格之间通过关系相 互关联。
关系数据库系统的应用
广泛应用于企业级应用、电子商务和网站等 。
非关系数据库系统
非关系数据库系统定义
01
非关系数据库系统是指除关系数据库系统之外的其他类型的数
据库系统。
非关系数据库系统的特点
02
数据以键值对、文档、列族等形式存储，具有高性能、高可用
计算机组成ppt课件
目录
• 计算机概述 • 计算机硬件组成 • 计算机软件组成 • 计算机网络与安全 • 数据库系统 • 人工智能与机器学习
01
计算机概述
计算机的发展历程
机械计算机时代
19世纪，利用齿轮和指 针进行算术和逻辑运算
。
电子计算机时代
20世纪40年代，基于电 子管和真空管的计算机 诞生，体积庞大且运算
。
总线与主板
总线是计算机中各部件之间进行数据传输的通道。
主板是计算机中各部件的载体，提供了各部件之间的连接和协调机制。
总线和主板的性能对整个计算机的性能和稳定性有着重要影响。高性能 的总线和主板可以提供更快的数据传输速度和更好的稳定性，从而提高 计算机的整体性能。
03
计算机软件组成
系统软件
操作系统
TCP/IP协议族
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）协议族是当前广泛应用的 网络协议，它包含了TCP、IP、UDP等众多协议，实现了互联网中数据传输和控制的功能 。
网络安全与防护
网络安全定义
网络安全是指保护网络系统免受未经授权的访问、使用、泄露、破坏、修改等行为，保障网络数据的机密性、完整性 和可用性。
《计算机组成原理》ppt课件
VS
挑战
在计算机组成原理的发展过程中，面临着 许多挑战和问题，如处理器的性能和功耗 问题、存储器的速度和容量问题、系统的 可靠性和安全性问题等。这些问题需要不 断研究和探索，以推动计算机组成原理的 持续发展。
THANKS
感谢您的观看
解释定点数与浮点数的表示方法，包括整数和实数的表示。
逻辑代数基础
1 2
逻辑变量与逻辑函数
引入逻辑变量和逻辑函数的概念，为后续的逻辑 运算打下基础。
基本逻辑运算
介绍与、或、非三种基本逻辑运算及其性质。
3
复合逻辑运算
阐述其他复合逻辑运算，如异或、同或等。
逻辑门电路
基本门电路
01
介绍与门、或门、非门等基本门电路的工作原理及实现。
01
03 02
I/O接口的功能和基本结构
数据传输寄存器
命令/状态寄存器
控制逻辑电路
I/O控制方式
优点
控制简单，易于实现
缺点
CPU利用率低，实时性差
I/O控制方式
优点
提高了CPU的利用率，实时性较好
缺点
中断次数多，开销大，数据丢失问题
I/O控制方式
优点
数据传输速度快，CPU干预少
缺点
需要专门的DMA控制器，硬件开销大
指令的执行过程
取指周期
从内存中读取指令，并放入指令 寄存器IR中。
中断周期
在执行过程中，如果出现中断请 求，则进入中断周期，保存现场 信息，并转向中断服务程序。
分析周期
对取回的指令进行分析，确定指 令的操作性质和操作数地址。
执行周期
根据分析结果，执行相应的操作 ，如算术运算、逻辑运算、数据 传输等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CPU
CPU全称为中央处理器，CPU是 Center processor unit的缩写，它是 计算机的心脏。 CPU的主要技术指标是主频，主 频的大小决定了计算机的性能，即 主频越大，计算机速度越快。
CPU外观
正面
背面
完整的计算机系统构成
硬 件 系 统
主机
CPU插座、内存插槽、显卡插槽、 主机板 扩展槽(可插声卡、网卡、视频卡 等) 运算器 CPU(中央处理器) 控制器 BIOS(CMOS)芯片 内存 显卡、声卡、网卡 键盘、鼠标 扫描仪、光笔 硬盘、U盘 既是输入也是输出 光盘驱动器 显示器、打印机 投影仪等
输出设备
显示器
输出设备音 箱
输入设备
鼠标
输入设备
键盘
机箱中的硬盘、光 盘驱动器既是输入 设备，也是输出设 备
主机箱
硬件系统
硬件系统包括 主机 外设
软件系统
外设
输入设备包括：鼠标、键盘、扫描仪、数码相机、
DV机、光笔等 输出设备包括：显示器、打印机、液晶投影仪、电 视机、绘图仪、音箱等
外存储器包括： 磁盘、硬盘、光盘驱动器（CD
扩展槽插 口（2个）
显卡插槽 主板BIOS (CMOS) 供电电池
外存储器插 口(SATA)
中央处理 器(CPU)
内存条插槽 （2个）
主板电 源插口
主板的作用： 主板(Main board)是计算机主机中最大的 一块电路板，其上布满了电子元件、插 槽、接口等以及为CPU、内存及各种适 配卡（声卡、显卡、网卡等）提供的安 装插座，为各种存储设备、打印机、扫 描仪等外设提供的接口。 计算机的整机运行速度和稳定性在很大 程度上取决于主板的性能。
计 算 机 系 统
外设
输入设备
输出设备
软 件
系ห้องสมุดไป่ตู้统
系统软件：用来管理计算机硬件的程序，如：操作系统 Windows系统、DOS系统、Unix系统 显卡及其他设备驱动程序等
应用软件：为完成某一任务而编写的专用程序，如Word、 Excel、播放器、财会软件等
ROM)、刻录机等
主机箱里有什么？ —— 主机及部分外设
电源
硬盘、光 驱等外设
主机包括： 主机板(主板) CPU 内存储器 显卡 声卡 等
主机
主板 内存 储器 风扇 另外还有：光 盘驱动器、软 磁盘驱动器、 网卡等 供电 电源
CPU
主机箱里有什么？
硬盘
声卡
主机板上有什么？
键盘、鼠标插口、USB插口等