硬件系统计科专业.pptx

计算机硬件系统 授课人：齐晓娜 信息管理与工程系 计算机的发展史 计算机是一种能按照事先存储的程序，通过程序控制，自动、高速进行大量数值计算和各种信息处理的代化智能电子装置。 100年以后 乘法机 莱布尼兹 1946年2月，世界上第一台电子数字计算机“埃尼阿克”(ENIAC)在美国宾夕法尼亚大学诞生，它每秒钟只能进行5000次加减运算，但它预示着科学家将从繁重的计算中解脱出来。ENIAC共用了18000多只电子管，重量达30吨，占地170平方米，每小时耗电150千瓦，真可谓“庞然大物”。 ENIAC的主机房 计算机的发展史 计算机系统的基本组成 计算机系统 硬件 (hardware): 机器系统，电子设备 软件 (software) : 程序及其文档 1.4 计算机硬件系统概述 1.冯·诺依曼计算机模型： 三要点： 计算机内采用二进制表示信息。 计算机包括运算器、控制器、存储器和输入输出设备。 程序存储：把计算步骤（程序）先存入内存，计算机不需要人的干预，会自动执行所存入的程序。 核心：“存储程序” 实线——数据信息 虚线——控制信息 控制器是计算机的控制指挥中心，它的主要作用是按照人们预先确定的操作步骤（程序），控制微机各部件步调一致地自动工作（执行程序）。 运算器也称为算术逻辑单元ALU，是执行算术运算和逻辑运算的功能部件。 存储器是计算机用来存储信息的重要功能部件。存储器分为内存储器和外存储器，简称内存和外存。 输入设备用来接收用户输入的原始数据和程序，并将它们转变为计算机能识别的形式（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输出。常用的输出设备有显示器、打印机等。 4、存储系统的组成 存储器三个主要技术参数：存储容量，存取速度，位价格。　　 主存储器（内存储器） 　　　辅助存储器（外存储器） 　　　高速缓冲存储器（Cache） 存储系统的层次结构 主存储器 存放当前参与运行的程序、数据和中间信息，并直接与CPU交换信息。 特点：存储容量小，存取速度快，位价格适当，存储数据不能长期保留。 辅助存储器(磁盘和光盘) 存放当前不参与运行的程序和数据，与主存交换数据。 特点：容量大，速度慢，位价格低，存储数据长期保存。 高速缓冲存储器 存放正在运行的一小段程序和数据，在cpu与主存之间不停交换程序和数据。 特点：存储容量小，存取速度快，位价格高，存储数据不能长期保留。 读取速度：高速缓冲存储器内存硬盘光盘软盘 5、存储器的容量 (1)基本概念 存储单元：1个字节（8位二进制位） 存储单元地址：存储单元的编号 存储容量：存储设备上可以存储数据的最大数量，通常用字节(Byte)、千字节(KB)、兆字节(MB)和千兆字节(GB)来衡量。 采用字节（byte）作为计算机存储信息的基本计量单位。 1个字节由8个二进制位(bit)来组成,可以表示1个英文字母、数字或符号 存贮一个汉字需要两个字节 1 Byte＝8 bit 1 KB＝1024 Byte＝210 Byte 1 MB＝1024 KB ＝210 KB 1 GB＝1024 MB ＝210 MB 1 MB＝1024 KB ＝10241024字节 ＝1 048 576字节(约100万字节) 相当于50万汉字（300页的书） 3.计算机的基本工作原理 有关术语 （1）指令：就是控制计算机完成一个基本操作的命令。它是由0和1组成的二进制信息编码，其结构由操作码和操作数（或操作数地址）两部分构成。操作码规定了指令要进行什么样的操作，操作数则是指定参加该操作的数是什么或它在内存中的地址。 （2）程序：一条指令只完成一个简单操作，而要完成一项复杂的任务，则需要人们把许多条不同的指令，有序地组织在一起——这就是程序。 （3）指令系统：计算机能执行的指令的集合，称为该计算机的指令系统。 第一步：将程序和数据通过输入设备送入存储器； 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，分析该指令要求什么事； 第三步：控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法），将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中； 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。 因此，计算机基本工作过程可归结为：取指令→分析指令→执行指令，反复进行直到结束。 计算机基本工作过程 看动画 2.1.2 微型计算机硬件系统组成 微型计算机的硬件系统是由主机系统和外部设备两部分组成的。 主机系统主要包括中央处理器、内存储器、输入输出接口和系统总线