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福建省高职单招计算机专业课件2


第二章 计算机组成原理
2011新版大纲

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第二章 计算机组成原理
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 计算机系统的组成 计算机的分类 计算机指令 计算机的工作原理 微型计算机硬件基本结构及功能

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§2.1 计算机系统的组成 1
? 一、硬件系统:包含

运算器、控制器、存

储器、输入设备和输出设备五个部分。
?1、运算器
? 又称为算术逻辑部件,用于进行算术运算和逻辑运 算。

?2、控制器
? 由指令寄存器、程序计数器和操作控制器组成。 ? 控制器通过执行程序使计算机完成规定的处理任务。

?注意:CPU由运算器和控制器组成。
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§2.1 计算机系统的组成 2
?3、存储器
? 计算机的记忆部件 ,用来存放数据、程序和计算机结 果。分为内、外存储器。
?内存储器简称内存,又称为主存(储器)。 ? 包括只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM) ? 特点:能够直接与CPU交换信息,容量小,速度快,价 格相对高。 ?外存储器简称外存,也称为辅助(存储器)。 ? 常用外存储器有:硬盘、光盘、移动存储器等。 ? 特点:不能直接与CPU交换信息,容量大,速度慢,价 格相对低。

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§2.1 计算机系统的组成 3
?4、输入设备
? 用于向计算机输入信息,以二进制代码形式存放。 ? 常用输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。

?5、输出设备
? 将计算机处理结果从内存中输出,以文字、图形和声 音等形式。 ? 常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、音箱等。

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§2.1 计算机系统的组成 4
? 二、软件系统
操作系统 程序设计语言

系统软件
软件系统

数据库管理系统 工具软件

应用软件

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§2.2 计算机的分类 1
? 一、按功能和用途分类
?专用计算机
? 为某种特定用途而设计。

?通用计算机
? 有多种用途,只要为其安装相应的软件和硬件接口, 就能完成各种工作。

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§2.2 计算机的分类 2
? 二、工作原理分类:指计算机采用的运算量

的形式。
?数字计算机:采用不连续的数字量进行运算。

?模拟计算机:采用连续的电压或电流模拟物理量进

行运算。 ?混合计算机:结合了数字、模拟计算机的优点,混 合运用两种运算量。

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§2.2 计算机的分类 3
? 三、按性能和规模分类
?区别在于体积、简易性、功率损耗、性能指标、数

据存储容量、指令系统规模和机器价格。
? 巨型机:主要用于科学计算,运行速度极快。 ? 单片机:只用一片集成电路做成的计算机,体积小, 结构简单、性能指标较低、价格便宜。 ? 巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机(个人电 脑PC)、单片机。

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§2.2 计算机的分类 4
? 四、今后计算机的发展趋势
?巨型化:满足尖端科学领域的需要。 ?微型化:采用越大规模集成电路技术,因此体积小、

功能强、价格低、可靠性高、适用范围广。 ?网络化:利用现代通信技术和计算机技术,实现计 算机互连、互通。 ?智能化:模拟人的感觉、行为、思维过程。

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§2.3 计算机指令 1
? 一、指令
?是计算机完成某一特定操作而规定的命令,是对计

算机进行控制的最小单元。 ?由操作码和地址码(操作数)构成。
? 操作码:指明该指令要完成的操作的性质与功能。 ? 地址码:指明所操作的数据或数据所在存储单元的地 址。

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§2.3 计算机指令 2
? 二、指令系统
?指令系统是计算机所能执行的全部指令的集

合。它描述了计算机内全部的控制信息和 “逻辑判断”能力。
? 包括算术运算型、逻辑运算型、数据传送型、判 定和控制型、输入和输出型的指令等。 ? 完善的指令系统就达到四个方面的要求:
?完备性 ?有效性 ?规整性 ?兼容性
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§2.3 计算机指令 3
? 三、程序
?程序是为实现特定目标或解决特定问题,将一批指

令有序排列起来形成的指令组(指令集合)。

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§2.4 计算机的工作原理 1
? 一、冯· 诺依曼原理
?1946年数学家冯· 诺依曼提出了“存储程序控制”

原理,也称为“冯· 诺依曼原理”。

? 二、“存储程序控制”原理的基本内容
?1、计算机硬件体系结构由运算器、控制器、存

储器、输入和输出设备五大基本部件组成; ?2、计算机内部用二进制表示指令和数据; ?3、存储程序,程序控制。
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§2.4 计算机的工作原理 2
? 三、计算机工作过程
?即执行程序的过程,其步骤为:
? 先编写程序,再通过输入设备将程序保存到存储器中 (即存储程序)。 ? 然后让计算机根据程序自动操作(即程序控制)。计 算机自动 执行程序的过程是:
?取出指令:从存储顺中取出要执行的指令送到CPU; ?分析指令:分析暂存的指令,明确指令对应的操作; ?执行指令:根据指令的操作要求,向各个部件发出相应控制 信号,完成规定的操作; ?为执行下一条指令做好准备。
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§2.5 微型机硬件基本结构及功能 1
? 一、中央处理器(CPU)
?1、CPU的组成:由运算器和控制器组成。
? 运算器又称为算术逻辑单元(ALU),负责对数据 进行运算处理的部件;控制器则负责控制和指挥计 算机中各个部件 协调工作。 ? 现在的CPU由运算器、控制器和高速缓冲存储器 (Cache)组成。

?2、CPU的工作原理:见课本P37。
?3、CPU的功能:
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? 指令控制 ? 操作控制

§2.5 微型机硬件基本结构及功能 2
? 时间控制 ? 数据加工

?4、CPU的性能指标
? 主频:也叫时钟频率,表示运算速度。单位GHz。 ? 字长:在单位时间内能一次处理二进制数的位数。 ? 外频:是系统总线的频率,也叫总线频率,单位 MHz。表示整块主板的运行速度。 ? 倍频系数:是指CPU外频与主频相关的倍数。 公式:CPU的主频=外频*倍频系数 ? 缓存:又称高速缓存(Cache),是指在CPU和内 存之间进行高速数据交换的存储器,分为一、二、 三级缓存(L1/2/3 Cache )。

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§2.5 微型机硬件基本结构及功能 3
? 二、系统总线
?作用:连接微型计算机系统中各个部件的一组公共

信号线,是计算机中传输数据、信息的公共通道。 ?组成:包括数据总线DB,地址总线AB和控制总线 CB。
? 数据总线DB作用:CPU、存储器和输入/输出设备的 数据传送。 ? 地址总线AB作用:传送存储器单元地址或输入/输出设 备地址信息。 ? 控制总线CB作用:传送控制器的各种控制信号。
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§2.5 微型机硬件基本结构及功能 4
? 三、内存储器
?一般以字节为存储单元的基本单位。 ?分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器

(ROM)。
? RAM:随机存取(读写)存储器。特点:即能读取也 能写入数据,断电时其信息丢失。作用:用于存放运 行的程序、处理的数据及中间结果等。例:内存条。 ? ROM其特点:只能读出不能写入,断电时其信息不丢 失。作用:用于存放基本输入/输出设备驱动程序等不 变的程序和数据。例:基本输入/输出设备驱动程序 (BIOS)。
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§2.5 微型机硬件基本结构及功能 5
? 四、输入/输出系统
?1、输入/输出的控制方式
? 程序查询方式:通过软件来实现;CPU使用效率较低。 ? 中断方式:鼠标、键盘等大多数外设采用此方式。 ? DMA方式:速度最快的,广泛用于硬盘和光驱。

?外部设备的接口
? PS/2接口:圆形6孔插座,用于接连键盘(紫色)和 鼠标(绿色)。 ? 并行接口(LPT接口):采用并行传输方式来传输数 据。接口为红色,用于连接本地打印机。
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§2.5 微型机硬件基本结构及功能 6
? 串行接口(COM接口):即标准RS-232接口,9针D 形接口,网络设备中的Console接口也有采用COM口 的。早期的鼠标接口也用过COM口。 ? VGA显示器接口:向显示器输出相应的图像信号。三 排、15针孔的D型接口,蓝色。 ? USB接口:即插即用,可热插拔。 ? 音频接口:粉红色接口用于音频输入设备,如麦克风; 绿色接口用于连接音频输出设备,如耳机、音箱;蓝 色接口用于线路输入。 ? RJ-45以太网接口:主板上集成了网卡,才有的接口。

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§2.5 微型机硬件基本结构及功能 7
? 五、输入设备
?1、键盘
? 按键数分:104键和108键 ? 与主板的接口分:COM接口(淘汰)、PS/2接口、 USB接口和无线接口。

?2、鼠标
? 工作原理分:机械式和光电式 ? 与主板的接口分: COM接口(淘汰)、PS/2接口、 USB接口和无线接口。 ? 基本操作:指向、单击、双击、拖动和右击。
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§2.5 微型机硬件基本结构及功能 8
?3、扫描仪:一种图形输入设备,可识别文字和图

片。 ?4、数码相机:简称DC。主要性能指标:
? 光圈:获得正确投影;控制感光材料的曝光量。 ? 快门:用于决定进光时间长短的装置。一般来说范围 越大越好。 ? CCD尺寸:感光芯片的大小。数值一般不大于1,要 求越大越好。 ? 变焦:分为光学变焦和数码变焦。 ? 像素:数码相机的分辨率。有总像素数和有效像素数 之分。
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§2.5 微型机硬件基本结构及功能 9
?5、数码摄像机:简称VC。主要性能指标:
? 信噪比:衡量摄像机的重要指标。越高则图像越干净, 摄像机质量越高。 ? 最低强度 ? 灵敏度:灵敏度越高、最低照度越低,摄像机质量越 高。 ? 解析力:一般用清晰度表示,分为水平清晰度和垂直 清晰度。

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§2.5 微型机硬件基本结构及功能 10
? 六、输出设备
?1、显示器:又称监视器。分为CRT(阴极射线管)

显示器和LCD(液晶)显示器。性能指标
? 显示屏的大小:表示显示屏对角线的长度,单位英寸。 ? 分辨率:反映显示器的清晰程序。表示方式:水平像 素个数*垂直像素个数。 ? 刷新频率:图像每秒钟更新的次数。LCD固定为60Hz。 ? 像素的颜色数目:一个像素可能显示的颜色数。 ? 相关的环保指标等。

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§2.5 微型机硬件基本结构及功能 11
?2、打印机:分为击打式和非击打式
? 击打式:一般是针式打印机(耗材:色带),用于打 印票据。其特点:价格便宜,耗材成本低。但只能音 色打印,且速度慢,噪音大。 ? 非击打式:又分为喷墨打印机(耗材:墨盒),激光 打印机(耗材:墨粉),热敏式打印机(热敏纸)。
?喷墨打印机:价格不贵、耗材成本较高,损耗较快。但输出 彩色图像好,打印效果好,打印速度较快,噪音低。 ?激光打印机:打印速度快、质量高、噪声小。 ?热敏式打印机:无噪声,结构轻而小,印字清晰。但速度慢、 字迹保存性差。

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§2.5 微型机硬件基本结构及功能 12
? 性能指标:打印精度;打印速度;彩色数目和与主机 接口。

? 七、外存储器
?1、软盘存储器:由软盘、软盘驱动器和软盘控制

接口卡组成。 ?2、硬盘:由磁盘和读写装置组成。
? 磁头:每个磁头都对应一个有效盘面。 ? 柱面:所有盘面上的同一磁道构成了一个圆柱。 ? 扇区:每个磁道被划分为若干个圆弧段。 ? 存储容量=磁头数*柱面数*扇区数*每扇区容量
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§2.5 微型机硬件基本结构及功能 13
? 硬盘的大小:分为1.8英寸和2.5英寸(笔记本)、 3.5英寸(台式机)和5.25英寸(已淘汰)。 ? 硬盘的转速:表示硬盘的读/写速度。分为 7200rpm、5400rpm和4500rpm等。单位rpm, 即每分钟盘片旋转的圈数。 ? 硬盘数据线和主板相连的接口:分为IDE(也称 为ATA或PATA),SATA(又称串口IDE)和 SCSI。

?3、光盘与光驱
? 光盘分为CD和DVD两大类,外观相似,但容量 差别较大。 ? 根据光盘的写入次数:分为只读型 (ROM)、 一次写入型 (R)和可擦写型 (RW)

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§2.5 微型机硬件基本结构及功能 14
? 对光盘进行读/写操作离不开光驱的支持,常见光驱有:
?CD-ROM:只能读取CD光盘 ?CD-RW,能读取CD光盘,还对CD-R和CD-RW光盘进行记 录。 ?DVD-ROM,只能读取CD和DVD光盘。 ?COMBO,能读取CD和DVD光盘,并对一次写入型和可擦 写型 CD和DVD光盘进行刻录。 ?光驱又有倍速之分 。高倍速的光驱读取(写入)数据所需的 时间较短。

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§2.5 微型机硬件基本结构及功能 15
?4、U盘
? 具有体积小、重量轻、可写保护、使用寿命长等特点。 支持热插拔。

?5、磁带
? 也称为海量存储器。要通过磁带机来对磁带进行读写 操作。

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