第3章 微機(jī)硬件系統(tǒng)ppt課件.ppt

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1、第3章微機(jī)硬件系統(tǒng)本章介紹計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)，主要內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，存儲(chǔ)器，CPU，總線，微機(jī)主板及各種接口等。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)3.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概述3.2計(jì)算機(jī)的工作原理3.3中央處理器3.4存儲(chǔ)器3.5內(nèi)存儲(chǔ)器3.6外存儲(chǔ)器3.7輸入/輸出設(shè)備3.8總線3.9微機(jī)接口3.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概述計(jì)算機(jī)是一臺(tái)能存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，并能自動(dòng)執(zhí)行程序的機(jī)器；是一種能對(duì)各種數(shù)字化信息進(jìn)行處理，即協(xié)助人們獲取信息、處理信息、存儲(chǔ)信息和傳遞信息的工具。一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微機(jī)的硬件部件1、一臺(tái)普通的微機(jī)，秘密在機(jī)箱中2、打開(kāi)

2、機(jī)箱，會(huì)看見(jiàn)電線、電路板、裝有硬盤(pán)、光驅(qū)的鐵盒子機(jī)箱3、主板，是一個(gè)分層的電路板，上面布滿了各種硬件接口，板上有電子線路，它們形成了一個(gè)四通八達(dá)的通路，把各種接口連接成了一個(gè)有機(jī)的整體位于機(jī)箱內(nèi)的主板4、存儲(chǔ)條，它插入主板上的存儲(chǔ)器擴(kuò)展槽中5、40芯線的IDE扁平電纜，一端插入主板上的IDE接口，另一端硬盤(pán)或光驅(qū)相連光驅(qū)硬盤(pán)6、各種功能擴(kuò)展卡，插入主板上的各種擴(kuò)展槽中3.2計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序的工作原理馮?諾依曼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)指令計(jì)算機(jī)的工作原理計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成馮?諾依曼(Johnvoneumann)美籍匈牙利科學(xué)家，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父，率先奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本結(jié)

3、構(gòu)。1、馮?諾依曼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由五大部件組成(輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲(chǔ)器、控制器、運(yùn)算器)用二進(jìn)制形式表示指令和數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)程序,指令和數(shù)據(jù)一樣的也存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并可以象數(shù)據(jù)那樣加以處理使用低級(jí)機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)指令程序控制：自動(dòng)取指令并加以執(zhí)行指令是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單位。所有的指令的集合稱(chēng)為計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。程序是為完成一項(xiàng)特定任務(wù)而用某種語(yǔ)言編寫(xiě)的一組指令序列。機(jī)器指令格式操作碼操作數(shù)機(jī)器執(zhí)行什么操作執(zhí)行對(duì)象（具體數(shù)、存放位置）2、計(jì)算機(jī)指令3、計(jì)算機(jī)的工作原理不斷的取指令和執(zhí)行指令，最后將計(jì)算的結(jié)果放入指令指定的存儲(chǔ)器地址中。預(yù)取指令指令譯

4、碼地址計(jì)算執(zhí)行運(yùn)算存放結(jié)果4、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成（外）存儲(chǔ)器（內(nèi)）存儲(chǔ)器中央處理器（CPU）控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)流地址流控制流運(yùn)算器3.3中央處理器（CPU）CPU(CentralProcessingUnit)功能：從存儲(chǔ)器中取出指令，按指令要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。（取指令，執(zhí)行指令）組成：控制器運(yùn)算器寄存器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心。微型計(jì)算機(jī)的CPU稱(chēng)為微處理器。不是單獨(dú)的元件，存在于控制器和運(yùn)算器中！控制器控制器是計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞?？刂破鲗?duì)輸入的指令進(jìn)行分析，并統(tǒng)一控制計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件以完成一定的任務(wù)。它是指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)有條不紊地自動(dòng)執(zhí)行程序的元件。運(yùn)算器又

5、稱(chēng)算術(shù)邏輯單元ALU。其主要任務(wù)是執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器算術(shù)邏輯單元累加器狀態(tài)寄存器通用寄存器運(yùn)算暫存操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果。存放算術(shù)邏輯單元在工作中產(chǎn)生的狀態(tài)信息。暫存操作數(shù)或數(shù)據(jù)地址。運(yùn)算器CPU的較重要的幾個(gè)性能指標(biāo)時(shí)鐘頻率計(jì)算機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器不斷地發(fā)出電脈沖，產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，每秒鐘產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)稱(chēng)為時(shí)鐘頻率，也叫主頻，其單位是赫茲。指令周期指令周期是指計(jì)算機(jī)執(zhí)行一條指令所用的時(shí)間，一個(gè)完整的指令周期包括：取指令、解釋指令、執(zhí)行指令幾個(gè)操作步驟。字長(zhǎng)字長(zhǎng)是中央處理器可以一次能夠處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)CPU緩存為了提高微機(jī)的整體

6、性能，CPU芯片生產(chǎn)商在CPU內(nèi)部增加了一種存儲(chǔ)容量較小的快速存儲(chǔ)器（SRAM）以緩解內(nèi)存與CPU之間的速度差異，提高CPU的性能，這種存儲(chǔ)器就是CPU快存。指令的兼容與精減問(wèn)題指令系統(tǒng)每種類(lèi)型的CPU都有一套指令系統(tǒng)，這套指令系統(tǒng)向程序編制者提供了編寫(xiě)程序的可用命令，人們把這些命令稱(chēng)為機(jī)器語(yǔ)言，把用這些命令編寫(xiě)的程序稱(chēng)為機(jī)器語(yǔ)言程序。指令系統(tǒng)的兼容性問(wèn)題不同類(lèi)型的CPU提供的機(jī)器語(yǔ)言不同，所以用某一類(lèi)計(jì)算機(jī)的機(jī)器語(yǔ)言編制出來(lái)的程序很難直接在其他類(lèi)型的計(jì)算機(jī)上有效地運(yùn)行，這個(gè)問(wèn)題稱(chēng)為指令不兼容向下兼容與向上兼容指令的精減問(wèn)題CISC指令系統(tǒng)RISC指令系統(tǒng)3.4

7、存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)的記憶裝置。主存（內(nèi)存）與CPU直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。ROM，RAM。輔存（外存）經(jīng)主存的過(guò)渡與CPU交換數(shù)據(jù)。軟盤(pán)，硬盤(pán)，光盤(pán)，磁帶。CPURAM外存ROMWWRR存儲(chǔ)器幾個(gè)要素：存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)器所能容納的二進(jìn)制信息量的總和就稱(chēng)為存儲(chǔ)容量，存儲(chǔ)容量的大小決定了計(jì)算機(jī)能存取信息的多少。存取周期存取周期是指計(jì)算機(jī)從存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)或?qū)懭霐?shù)據(jù)所需要的時(shí)間，它可以說(shuō)明存儲(chǔ)器存取速度的快慢。存儲(chǔ)地址為了區(qū)別不同的存儲(chǔ)單元，就給每個(gè)存儲(chǔ)單元一個(gè)唯一的編號(hào)，這個(gè)編號(hào)就稱(chēng)為存儲(chǔ)單元的地址，簡(jiǎn)稱(chēng)存儲(chǔ)地址。存貯器的分級(jí)存儲(chǔ)體系A(chǔ)LU寄存器Cache存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器(DRAM)輔

8、助存儲(chǔ)器(軟盤(pán)、硬盤(pán)、光