計(jì)算機(jī)硬件邏輯系統(tǒng).ppt

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計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)科學(xué)系2009.10,第2章計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),,第五講計(jì)算機(jī)硬件邏輯系統(tǒng),主要教學(xué)內(nèi)容,,馮諾依曼的思想,計(jì)算機(jī)五大基本部件,計(jì)算機(jī)的工作過程,PC硬件系統(tǒng)實(shí)例,學(xué)習(xí)目標(biāo),,,,,,,1,掌握計(jì)算機(jī)硬件的組成與功能。,重點(diǎn)與難點(diǎn),,五大部件的功能與計(jì)算機(jī)的工作過程是本講重點(diǎn)，其中計(jì)算機(jī)的工作過程也是本講的難點(diǎn)。,1.馮諾依曼模型,馮諾依曼簡介,馮?諾依曼是美籍匈牙利科學(xué)家。生于1903年，1957年逝世。他在計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)、量子物理等領(lǐng)域都做出了重大貢獻(xiàn)。1946年他領(lǐng)導(dǎo)的小組提出“馮?諾依曼結(jié)構(gòu)”設(shè)計(jì)思想。對后來計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)有決定性的影響，至今仍為電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者所遵循。,2.馮諾依曼通用電子計(jì)算機(jī)理論,內(nèi)部采用二進(jìn)制數(shù)制，充分發(fā)揮了電子器件的工作特點(diǎn)。使用“程序存儲”辦法，程序和數(shù)據(jù)都存進(jìn)了機(jī)器內(nèi)部，由程序來控制計(jì)算機(jī)工作。計(jì)算機(jī)硬件由運(yùn)算器、邏輯控制器、存儲器、輸入裝置和輸出裝置五大部分組成。,2、馮.諾依曼模型,程序+數(shù)據(jù),輸入設(shè)備,,存儲器,,輸出設(shè)備,,運(yùn)算器,控制器,,,,,取數(shù),存數(shù),地址,指令,,,,,,,,,,,,,,,,,請求信號,反饋信號,請求信號,反饋信號,請求信號,反饋信號,數(shù)據(jù),程序,鼠標(biāo),,2.1輸入設(shè)備（InputDevice）,功能：向計(jì)算機(jī)輸入程序和數(shù)據(jù)的部件。將數(shù)據(jù)、程序及其它信息，從人們熟悉的形式轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受的信息形式，輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)部。計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)據(jù)形式---二進(jìn)制轉(zhuǎn)換信息數(shù)據(jù),,攝像頭,壓感筆,掃描儀,常用的輸入設(shè)備,2.2輸出設(shè)備（OutputDevice）,輸出設(shè)備：是用來輸出計(jì)算機(jī)處理結(jié)果的部件；并將計(jì)算機(jī)內(nèi)部二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)換成人們所需要的或者其它設(shè)備能接受和識別的信息形式。例：QQ聊天時(shí)，給自己照一張照片，傳送給好友的過程。常用的輸出設(shè)備有：,轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信息,,存儲器(Memory)：是計(jì)算機(jī)存儲數(shù)據(jù)和程序的存儲單元集合，每個(gè)存儲單元由8位二進(jìn)制位組成，ＣＰＵ可讀寫其中的數(shù)據(jù)。每個(gè)內(nèi)存單位都有一個(gè)“編號”，稱為地址（address）。,2.3存儲器（Memory）,0000H0001H0002H地址FFFFH,存儲器結(jié)構(gòu)圖,位,內(nèi)存單元,1B=８bit1024B=1KB1024kB=1MB1024MB=1GB1024GB=1TB,內(nèi)存單元,存儲計(jì)量,在存儲器中，還將用到KB（千字節(jié)）、MB（兆字節(jié)）、GB（吉字節(jié)）與TB（太字節(jié)）等單位，它們之間的關(guān)系是：千字節(jié)（KiloByte，KB），1KB=210字節(jié)=1024B；兆字節(jié)（MegaByte，MB），1MB=220字節(jié)=1024KB；吉字節(jié)（GigaByte，GB），1GB=230字節(jié)=1024MB；太字節(jié)（TeraByte，TB），1TB=240字節(jié)=1024GB。,存儲器分類,,內(nèi)存儲器（主存）速度快，容量小，直接與CPU進(jìn)行信息交換，存放計(jì)算機(jī)當(dāng)前工作所需的程序和數(shù)據(jù)。,外存儲器（輔存）速度慢，容量大，不能直接與CPU進(jìn)行信息交換，須將外存內(nèi)容調(diào)入內(nèi)存；存放暫不用的數(shù)據(jù)和程序。,存儲器分類,隨機(jī)存儲器（RAM，斷電后信息丟失）,只讀存儲器（ROM，斷電后信息存在）,,主板上的CMOS,DDR400,可擦洗ＲＯＭ,ＲＯＭ在主板上,內(nèi)存的舉例說明,內(nèi)存儲器實(shí)例,金士頓KVR400X64C3：512M/DDR400,,,型號,技術(shù)參數(shù),,,容量類型,型號:標(biāo)注廠商和系列號容量：存儲容量一般用字節(jié)(Byte)數(shù)來度量。目前從512M到4G不等類型：DDR2、DRD3為雙倍速率的隨機(jī)存儲器，是目前市場的主流。,五大功能部件,思考并回答,內(nèi)存條、硬盤屬于內(nèi)存還是外存?屬于RAM還是ROM?,運(yùn)算器(ALU):運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯部件(ArithmeticLogicUnit，簡稱ALU)，是計(jì)算機(jī)用來進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算的部件。數(shù)據(jù)運(yùn)算包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算,運(yùn)算器工作過程:,,,,,,,,ＴＥＭＰ,累加器,,,,,,,,,０１１１００１０,００００１００１０,０１１１１０１１０,2.4運(yùn)算器（ALU）,控制器(CU):控制器是整個(gè)計(jì)算機(jī)的控制指揮中心，它的功能是從存儲器中取出指令，確定指令的類型，并對指令進(jìn)行譯碼，然后執(zhí)行該指令。,,2.5控制器ControlUnit,控制器的組成:程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、譯碼器和操作控制線路,中央處理單元CPU,中央處理器由：算術(shù)邏輯單元（ALU）、控制單元（ControlUnit）與內(nèi)部寄存器組(Registers)等組成,CPU性能指標(biāo),中央處理器，也稱CPU(centralprocessingunit)由控制器和運(yùn)算器組成，做在一個(gè)芯片上，也稱為“微處理器”。是計(jì)算機(jī)的核心部件。,AMD公司AthlonX2cpu,Intel公司Core’2cpu,2.6總線Bus,數(shù)據(jù)總線（DataBus，簡稱為DB）用來傳輸數(shù)據(jù)信息；地址總線（AddressBus，簡稱為AB）地址總線用于傳送CPU發(fā)出的地址信息；控制總線（ControlBus，簡稱為CB）控制總線用來傳送控制信號、時(shí)序信號和狀態(tài)信息等。,計(jì)算機(jī)中的各個(gè)部件（CPU、主存儲器和輸入/輸出設(shè)備）之間是通過總線控制器和導(dǎo)線連接起來的。導(dǎo)線的集合被稱之為總線（Bus）,主板Matherboard,3計(jì)算機(jī)的基本工作過程(1),什么是程序？什么是指令？使用“程序存儲”辦法，程序和數(shù)據(jù)都存進(jìn)了機(jī)器內(nèi)部，由程序來控制計(jì)算機(jī)工作?；竟ぷ鬟^程：取指令，分析指令，執(zhí)行指令。,3.計(jì)算機(jī)的工作過程(2),,①取指令:按照程序計(jì)數(shù)器中的地址，從內(nèi)存儲器中取出指令，并送往指令寄存器。,②分析指令:對指令寄存器中存放的指令進(jìn)行分析，由譯碼器對操作碼進(jìn)行譯碼，將指令的操作碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制電位信號；由地址碼確定操作數(shù)地址。,3.計(jì)算機(jī)的工作過程(3),,③執(zhí)行指令:由操作控制線路發(fā)出完成該操作所需要的一系列控制信息，去完成該指令所要求的操作。,④下一條指令準(zhǔn)備:一條指令執(zhí)行完成，指令計(jì)數(shù)器加1或?qū)⑥D(zhuǎn)移地址碼送入程序計(jì)數(shù)器，然后回到①。,4PC配置實(shí)例,,,功能定位價(jià)格定位筆記本、臺式機(jī)，品牌機(jī)、組裝機(jī)？作業(yè)：小組協(xié)作，調(diào)查學(xué)生學(xué)習(xí)娛樂型3500元左右的臺式品牌機(jī)微型計(jì)算機(jī)市場，上交調(diào)查報(bào)告及配置單。,PC配置比較,,,,PC配置比較,,參考資料,,,太平洋電腦網(wǎng),小結(jié)(1),1946年，數(shù)學(xué)家馮諾依曼提出“存儲程序”的計(jì)算機(jī)理論，明確地指出計(jì)算機(jī)硬件由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備與輸出設(shè)備組成，且由程序來控制計(jì)算機(jī)工作。馮諾依曼的這一設(shè)計(jì)思想被譽(yù)為計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的里程碑，標(biāo)志著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)時(shí)代的真正開始。主存儲器是用來存儲計(jì)算機(jī)當(dāng)前正在使用的或經(jīng)常使用的程序和數(shù)據(jù)。CPU可以直接訪問它，存取速度較快。,小結(jié)(2),總線負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)各部件之間的信號傳輸，總線按其功能可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。數(shù)據(jù)總線用來傳輸數(shù)據(jù)信息；地址總線用于傳送CPU發(fā)出的地址信息；控制總線用來傳送控制信號、時(shí)序信號和狀態(tài)信息等。輸入/輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外界通信。輸入/輸出設(shè)備可分為非存儲設(shè)備和存儲設(shè)備兩大類。,,DepartmentofComputerScienceandT,Thankyou!,