(7.6.3)--第2章 2.1 计算机系统组成.ppt
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1、模模块一一计算机基算机基础知知识(二)(二)1.计算机系统组成2.数据结构与算法 第第2章章 计算机系统微型机:微型机:是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。PC(Personal Computer)PC(Personal Computer):简称“个人计算机”,是微型机的一种,目前使用人数最多、应用范围最广泛。PC是由IBM公司于1981年推出的第一部桌面型计算机。2.1计算机系统概述计计算算机机系系统统 硬硬 件件 软软 件件计算机计算机实体部实体部件件软件:软件:硬件上运行的各种程序和文档硬件上运行的各种程序和文档的的总和。和。硬件硬件:有形的物理设备,是指构成计算机的所有实体
2、部件集合系统系统软件软件应用应用软件软件台式机台式机 笔记本电脑笔记本电脑 计算机工作流程:1存储器存储器2控制器控制器 1 1.计算机的计算机的硬件组成:硬件组成:3运算器运算器4输入设备输入设备5输出设备输出设备u2.1.1 计算机硬件系统和微型机的硬件配置4程序,程序,数据数据控制信号线数据信号线输入设备输入设备输出设备输出设备输出信息输出信息外存储器外存储器存储器存储器运算器运算器控制器控制器第一步:第一步:输入入信息(信息(程序和数据程序和数据)第二步:第二步:处理信息(理信息(数据数据)第三步:第三步:输出信息(出信息(结果)果)内内内把原始数据和程序转换成、代码串输入到计算机的存
3、储器中。计算机的输入设备种类很多,常用的有键盘、鼠标、麦克风、摄像头(网眼)、扫描仪、触摸屏、光笔等。摄像头扫描仪触摸屏手写板l输入入设备l输出出设备6显示器打印机投影仪绘图仪将计算机处理后的结果转换成人们熟悉的形式输出或转换成其它设备能够识别的信息格式输出。输出设备的种类也很多,常见的有显示器、打印机、投影仪、绘图仪、音箱等。l中央中央处理器(理器(运算器和控制器运算器和控制器)()(Central Processing Unit)l控制器:控制器:计算机的指挥中心,负责协调并控制计算机各部件执行程序的指令序列。基本功能是取指令、分析指令、执行指令。l运算器运算器(Arithmetic Un
4、it)(Arithmetic Unit):是计算机进行算术运算与逻辑运算的主要部件。中央处理器(CPU)的主要功能是控制计算机的操作和处理数据,由控制器、运算器组成。CPUCPU是计算机中是计算机中最核心最核心的部件,它决定的部件,它决定计算机计算机的速度和性能。的速度和性能。CPUCPU的的两个重要的性能指标两个重要的性能指标:主频主频:CPUCPU内内部数字脉冲信息震荡频率,反映了计算内内部数字脉冲信息震荡频率,反映了计算机的工作速度,主频越高,一般计算机的速度也越快。机的工作速度,主频越高,一般计算机的速度也越快。字长字长:计算机能计算机能同时处理的数据的同时处理的数据的0 0,1 1代
5、码串长度。字代码串长度。字长越长,计算精度越高。长越长,计算精度越高。目前微型机目前微型机CPUCPU的字长可达到的字长可达到6464位位,时钟频率达,时钟频率达4 4GHzGHz。双核双核CPUCPU:在一个处理器上集成两个:在一个处理器上集成两个CPUCPU的运算内核,做到的运算内核,做到不提高时钟频率而有效地提高运算速度,避免了时钟频率不提高时钟频率而有效地提高运算速度,避免了时钟频率超过超过4GHz4GHz时,处理器功耗增加导致难以散热问题时,处理器功耗增加导致难以散热问题.我国自主研发的龙芯1号1 位(位(bit):):数据的最小单位最小单位,一个位可存放一个二进制数 字节(字节(B
6、yte):):计算容量的最小单位最小单位,一个字节有八个位,可以存放8位二进制数。K(千)字节(千)字节1KB=210 Byte=1024 ByteM(兆)字节(兆)字节1MB=1024 KBG(吉)(吉)字节字节1GB=1024 MB T(太太)字节字节 1TB=1024 GB b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b00p存储容量及存储单位1个字节l存存储器器存储器(Memory Unit)是用来存放数据和程序的部件,可按地址自动存取数据。存存储单元元(地址地址)存存储数据的数据的单元按元按8位或其倍数位或其倍数划分存划分存储单元,每个存元,每个存储单元有元有一个指定一个指定编号,称号
7、,称为存存储单元的元的“地址地址”内部存储器内部存储器主要用来存放计算机当前正要执行的程序和数据。CPU可以直接对内部存储器中的数据进行存、取操作。外部存储器外部存储器主要存放大量计算机暂时不使用而又需长期保存的程序和数据CPU不能直接存、取外部存储器中的数据。通常可分为内部存储器和外部存储器。内存是计算机的数据交换中心内存是计算机的数据交换中心 CPU内存内存外存外存p存储器的分类11内部存储器内部存储器lCPUCPU可直接访问可直接访问l访问速度快访问速度快l信息存储是暂时的信息存储是暂时的l容量小容量小l价格高价格高外部存储器外部存储器lCPUCPU不能直接访问不能直接访问l速度慢速度慢
8、l信息存储是永久性信息存储是永久性l容量大容量大l价格低价格低l内部存内部存储器与外部存器与外部存储器的比器的比较内存:内存:采用半导体存储器,芯片中的电子线路。外存:硬外存:硬盘l微机的内部存储器PC的内部存储器的内部存储器包括包括ROM、RAM和和Cache(缓冲存储器)(缓冲存储器)。RAMRAM和和CacheCache的信息在断电后的信息在断电后会消失。会消失。只读存储器只读存储器(Read Only Memory(Read Only Memory,简称,简称ROMROM):其中信息由厂家生产时一次性写入,信息不受):其中信息由厂家生产时一次性写入,信息不受断电影响。断电影响。随机存储
9、器(随机存储器(RAMRAM):):,PCPC的主存储器,也即平时说的的主存储器,也即平时说的PCPC“内存内存”。做在条状的。做在条状的电路板上,简称电路板上,简称内存内存条条。内存条可以内存条可以组合使用,所以组合使用,所以RAM的容量都按照单个内存条的存储的容量都按照单个内存条的存储容量成倍数增加,例如容量成倍数增加,例如512MB、1G、2G、4G、8G、16G等等内存容量的大小与速度要与内存容量的大小与速度要与CPU的主频和内核数相匹配。的主频和内核数相匹配。CacheCache:又称为高速缓存,是一种速度较快但造价也较高的随机存储器。又称为高速缓存,是一种速度较快但造价也较高的随机
10、存储器。Cache配置在配置在CPU和内存之间,用来解决和内存之间,用来解决CPU和内存之间速度和内存之间速度不匹配的问题。不匹配的问题。RAMROMROMROM和和RAM RAM 的区的区别:ROMROM的的信息只可信息只可读出,不可定入。断出,不可定入。断电信息不消失。信息不消失。RAM的的信息随信息随时可可读出和写入。断出和写入。断电信息会消失。信息会消失。外部存储器用来保存大量暂时不用的程序和数据。目前主要有硬盘(驱动器)和固态硬盘,移动硬盘和U盘。硬硬盘驱动盘驱动器器l微机的外部存储器固固态硬硬盘移移动硬硬盘U盘外部存储器硬盘硬盘电是脑的主要存储媒介之一硬盘电是脑的主要存储媒介之一,
11、属于PC的外部存储器,包括有有机械式机械式硬盘、固态硬盘、固态硬盘硬盘。机械式机械式硬盘硬盘存储是由存储是由硬盘片、驱动器机械装置和控制电路硬盘片、驱动器机械装置和控制电路组成。组成。绝大多数硬盘都是固定硬盘,被永久性地密封固定绝大多数硬盘都是固定硬盘,被永久性地密封固定在在硬盘驱动器硬盘驱动器中中固态硬盘固态硬盘是用控制单元和固态电子存储芯片阵列是用控制单元和固态电子存储芯片阵列(FLASH芯片、芯片、DRAM芯片)而制成的硬盘芯片)而制成的硬盘。其。其存取速存取速度快,抗震性能好,但寿命偏短,容量偏小,价格偏高,度快,抗震性能好,但寿命偏短,容量偏小,价格偏高,目前应用于军事、车载、工控、
12、视频监控、网络监控、网目前应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。机械硬盘固态硬盘现代现代硬盘硬盘的雏形产生于的雏形产生于1956年,是年,是IBM生产的生产的IBM 350,它相当于两个冰箱的体积,其储存容量只有,它相当于两个冰箱的体积,其储存容量只有5MB。1973年年IBM 3340问世,它拥有问世,它拥有“温彻斯特温彻斯特”这这个绰号,也称温盘。这是今天硬盘的祖先。个绰号,也称温盘。这是今天硬盘的祖先。机械式硬盘硬盘构成:有几个同轴的涂有磁性材料的金属盘片,硬盘构成:有几个同轴的涂有磁性材料的
13、金属盘片,磁头固定在一个能沿硬盘片径向移动的臂上,磁头在磁头固定在一个能沿硬盘片径向移动的臂上,磁头在旋转的盘片上旋转的盘片上“飞行飞行”读取磁信号,从而获得存储信读取磁信号,从而获得存储信息。所有盘片和磁头密封在一个金属盒内,称为硬盘。息。所有盘片和磁头密封在一个金属盒内,称为硬盘。第一块硬盘:IBM RAMAC 350 硬盘存储容量计算:硬盘存储容量计算:磁盘片上的数据按照磁道和扇区组织存储。首先在盘片上由外向里划分成一磁盘片上的数据按照磁道和扇区组织存储。首先在盘片上由外向里划分成一个个同心圆称为磁道,每个磁道又等分成若干个孤段,称为扇区,每个扇区上可存储个个同心圆称为磁道,每个磁道又等
14、分成若干个孤段,称为扇区,每个扇区上可存储512个字节的个字节的数据。数据。目前常用的目前常用的3英寸硬盘转速一般在英寸硬盘转速一般在5400540072007200转转/分钟之间。分钟之间。存储容量可达存储容量可达10TB10TB。机械式硬盘硬盘的磁道、扇硬盘的磁道、扇区示意图区示意图扇区扇区磁道磁道0 1 2 i123i记录面数面数磁道数磁道数/面面扇区数扇区数/道道字字节数数/扇区扇区 17l输入设备输入设备键盘键盘键盘是计算机最常用的输入设备之一,其作用是向计算机输入命令,数据和程序,通常配合显示器使用。键盘由一组按阵列方式排列在一起的按键组成。键盘内装有自己的微处理器(一般是单片机)
15、,有通断和译码功能,根据所击的键进行译码,转换成相应的机内码,送到内存和显示器。目前大多数PC配备101键或103键标准键盘。常用键功能 1868 1868年:美国新闻工作者克里斯托夫年:美国新闻工作者克里斯托夫 肖尔斯(肖尔斯(C.SholesC.Sholes)发明了沿用至今)发明了沿用至今的的QWERTYQWERTY键盘键盘 。18731873年使用此布局的第一台商年使用此布局的第一台商用打字机成功投放市场。这就用打字机成功投放市场。这就是为什么有今天键盘的排列方是为什么有今天键盘的排列方式。式。l l第一款键盘:第一款键盘:QWERTYQWERTY键盘键盘 19l输出设备输出设备显示器显
16、示器 显示器用于显示计算机发出的信息。分为阴极射线管显示器(显示器用于显示计算机发出的信息。分为阴极射线管显示器(CRT)和液晶显示)和液晶显示器(器(LCD)两大类。)两大类。CRT分辨率高、色彩丰富、使用寿命长,但体积大、耗电大分辨率高、色彩丰富、使用寿命长,但体积大、耗电大LCD体积小、重量轻、图像清晰,但价格贵体积小、重量轻、图像清晰,但价格贵主要指标:主要指标:分辨率分辨率:屏幕横向和纵向显示的点(像素)数。例如屏幕横向和纵向显示的点(像素)数。例如1024768,指的是屏幕,指的是屏幕横向显示横向显示1024点,纵向显示点,纵向显示768点(即点(即768条扫描线)。分条扫描线)。
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