第2章计算机硬件系统
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第2章计算机系统的组成
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2.2 计算机硬件系统
算
输 入 设 备 备 设 出
输
1.1 计算机硬件
2. 2. 1
微型计算机的硬件组成
微型计算机硬件系统由主机和常用外围设备两大部分 组成。 组成。 主机由中央处理器(CPU)和内存储器 和内存储器(ROM,RAM)组 主机由中央处理器 和内存储器 组 用来执行程序、处理数据， 成，用来执行程序、处理数据，主机芯片都安装在一 块电路板上，这块电路板称为主机板（主板）。 ）。为了 块电路板上，这块电路板称为主机板（主板）。为了 与外围设备连接， 与外围设备连，在主机板上还安装有若干个接口插 槽，可以在这些插槽上插入不同外围设备连接的接口 用来连接不同的外部设备。 卡，用来连接不同的外部设备。 主机与外围设备之间信息通过两种接口传输。 主机与外围设备之间信息通过两种接口传输。一种是 串行接口，如鼠标；一种是并行接口，如打印机。 串行接口，如鼠标；一种是并行接口，如打印机。
常用的总线结构有： 常用的总线结构有： （1）ISA总线 ） 总线 （2）MCA总线 ） 总线 （3）EISA总线 ） 总线 （4）VESA总线 ） 总线 （5）PCI总线 ） 总线
2. 2. 2
微型计算机的常见外设
微型计算机常用外围设备有显示器、键盘、 微型计算机常用外围设备有显示器 、 键盘 、 鼠标器 及外存储器。外存中常用的有硬磁盘（硬盘） 及外存储器 。 外存中常用的有硬磁盘 （ 硬盘 ） 、 软 磁盘（软盘）和光盘。 磁盘 （ 软盘 ） 和光盘 。 如果需要还可以根据用户的 要求配置打印机、绘图仪、投影仪； 要求配置打印机 、 绘图仪 、 投影仪 ； 同时为了联网 还可以配置调制解调器等通信设备。 ，还可以配置调制解调器等通信设备。 微机用键盘按照按键个数多少可分为84键 微机用键盘按照按键个数多少可分为 键、101键、 键 104键等几种，目前广泛使用的是 键等几种， 键等几种 目前广泛使用的是101键、104键标准 键 键标准 键盘。这两种键盘一般可分为四个区域： 键盘 。 这两种键盘一般可分为四个区域 ： 主键盘区 功能键区、编辑键区、小键盘区（数字键区） 、功能键区、编辑键区、小键盘区（数字键区）。
2.2 计算机硬件系统
算
输 入 设 备 备 设 出
输
1.1 计算机硬件
2. 2. 1
微型计算机的硬件组成
微型计算机硬件系统由主机和常用外围设备两大部分 组成。 组成。 主机由中央处理器(CPU)和内存储器 和内存储器(ROM,RAM)组 主机由中央处理器 和内存储器 组 用来执行程序、处理数据， 成，用来执行程序、处理数据，主机芯片都安装在一 块电路板上，这块电路板称为主机板（主板）。 ）。为了 块电路板上，这块电路板称为主机板（主板）。为了 与外围设备连接， 与外围设备连，在主机板上还安装有若干个接口插 槽，可以在这些插槽上插入不同外围设备连接的接口 用来连接不同的外部设备。 卡，用来连接不同的外部设备。 主机与外围设备之间信息通过两种接口传输。 主机与外围设备之间信息通过两种接口传输。一种是 串行接口，如鼠标；一种是并行接口，如打印机。 串行接口，如鼠标；一种是并行接口，如打印机。
常用的总线结构有： 常用的总线结构有： （1）ISA总线 ） 总线 （2）MCA总线 ） 总线 （3）EISA总线 ） 总线 （4）VESA总线 ） 总线 （5）PCI总线 ） 总线
2. 2. 2
微型计算机的常见外设
微型计算机常用外围设备有显示器、键盘、 微型计算机常用外围设备有显示器 、 键盘 、 鼠标器 及外存储器。外存中常用的有硬磁盘（硬盘） 及外存储器 。 外存中常用的有硬磁盘 （ 硬盘 ） 、 软 磁盘（软盘）和光盘。 磁盘 （ 软盘 ） 和光盘 。 如果需要还可以根据用户的 要求配置打印机、绘图仪、投影仪； 要求配置打印机 、 绘图仪 、 投影仪 ； 同时为了联网 还可以配置调制解调器等通信设备。 ，还可以配置调制解调器等通信设备。 微机用键盘按照按键个数多少可分为84键 微机用键盘按照按键个数多少可分为 键、101键、 键 104键等几种，目前广泛使用的是 键等几种， 键等几种 目前广泛使用的是101键、104键标准 键 键标准 键盘。这两种键盘一般可分为四个区域： 键盘 。 这两种键盘一般可分为四个区域 ： 主键盘区 功能键区、编辑键区、小键盘区（数字键区） 、功能键区、编辑键区、小键盘区（数字键区）。
第2章_微型计算机硬件基础
2.2
微机主机系统
微型计算机主机系统通常被封装在主机箱内。 主要包括主板总线、微处理器（CPU）、内存储器 系统、输入输出接口等4个部分。制成一块或多块 印刷电路板，称为主机板，简称主板(Mainboard)，
2.2.1 主板
主板又叫母板或系统板，如果把CPU看成是计 算机的大脑，那么主板就是计算机的身躯。是一个 插槽的集合体，也是整个硬件系统的平台，微机的 各个部件都要直接插在主板上或通过电缆连接在主 板上，它上面的一组组的细金属线就是总线的物理 体现。主板的中心任务是维系CPU与外部设备之间 能协同工作，不出差错。在控制芯片组的统一调度 之下，CPU首先接受各种外来数据或命令，经过运 算处理，再经由PCI或AGP等总线接口，把运算结果 高速、准确地传输到指定的外部设备上。
Hale Waihona Puke 现代微型计算机中的多总线结构示意图如图2.5 所示。图中的“北桥”、“南桥”是控制芯片组的 两个部分。
3.外部总线 (1)RS-232 C总线 RS-232 C 是 美 国 电 子 工 业 协 会 ( EIA，Electronic Industry Association)制定的一种串行物理接口标 准。RS是英文“推荐标准”的缩写，其中232为标识 号，C表示修改次数。 (2)RS.485总线 RS.485串行总线标准可以满足通信距离要求为几十 米到上千米的场合。RS.485采用平衡发送和差分接收， 因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有 高灵敏度，能检测低至200 mV的电压，故传输信号能 在千米以外得到恢复。RS.485用于多点互连时非常方 便，可以省掉许多信号线。应用RS.485可以联网构成 分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收 器。
第二章 计算机硬件系统与信息存储习题(第二版)
计算机硬件系统与信息存储一、是非题1.操作系统是对计算机硬件和软件资源进行统一管理、统一调度、统一分配的系统软件。
A．对 B．错2.构成计算机电子的、机械的物理实体称为计算机硬件系统。
A．对 B．错3．计算机的“兼容性”，是指在新类型的处理器上开发的软件能够在旧的处理器中被正确执行。
A．对 B．错4．ISA、PCI、AGP、IDE等是一些不同的总线标准，它们不会应用在同一台计算机中。
A．对 B．错5．有关存储器读写速度的顺序为：Cache＞RAM＞硬盘＞软盘。
A．对 B．错6．两个显示器屏幕尺寸相同，则它们的分辨率必定相同。
A．对 B．错7．一台微型计算机只要安装了Windows95或以后的操作系统就具备即插即用特性。
A．对 B．错8．CMOS用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定，是微机主板上的一块可读写的RAM芯片。
A．对 B．错9．温彻斯特硬盘的主要特点是将盘片、磁头、电机等驱动部件等制成一个不可随意拆卸的整体，形成了一个密封组合式的硬盘存储器。
A．对 B．错10. 优盘只需要通过通用串行总线接口（USB）与主机相连，在使用前不需要安装相应的驱动程序。
A．对 B．错11. 微型计算机外存储器是指软盘、硬盘、光盘等辅助存储器。
A．对 B．错12.定点数是指小数点位置固定不变的数，它只能表示整数与纯小数。
A．对 B．错13．每种显示器均有多种供选择的分辨率。
A．对 B．错14．位图图像只能表示单色图像。
A．对 B．错15. 声音信号可以直接送入计算机存储和处理。
A．对 B．错二章计算机硬件系统与信息存储121二、单选题1. 一个完整的计算机系统包括______。
A.主机及其外部设备B.主机、键盘、显示器C.系统软件及应用软件D.硬件系统及软件系统2.软件系统包括______。
A.程序与数据B.系统软件与应用软件C.操作系统与语言处理系统D.程序数据与文档3.系统软件中最重要的是______。
七年级信息技术 第2章计算机硬件组成课件 青岛版
2.4.2 光存储设备
一切采用光盘作为数据存储介质的设备统一被称 为光存储设备（简称光驱）。目前，光驱的种类很多， 根据光盘的存储技术可以将其分为CD光盘驱动器和 DVD光盘驱动器两大类。根据光盘是否可擦写的特性， 光驱又分为普通光驱（即只能读取，不能写入）和刻录 机（可读可写）两种。按照光驱与主板连接接口的种类， 又可以将其分为IDE接口光驱、SATA接口光驱、SCSI 接口光驱和USB接口光驱，其中除了USB接口光驱属于
2.2.1 主板类型
按照主板的结构，可以将其分为AT主板、Baby AT主 板、ATX主板、一体化（All in One）主板和NLX主板等类 型。随着计算机技术的发展，一些结构的主板已经逐渐退出 市场，下面将主要介绍一下常见的ATX结构主板和NLK结构 主板。
ATX主板：ATX主板是在AT主板和Baby AT主板的基
： 1．Intel Intel公司是目前世界上最大的CPU生产
厂商，下面我们将对市场Intel公司的主流CPU产品进行简
单介绍
Core2 E6700（酷睿2 E6700）
Celeron 440（赛扬440）
2．AMD：AMD是一家专门为计算机、通信和消费电
子行业设计和制造微处理器的芯片制造企业，是Intel在 CPU市场上的主要竞争对手。接下来，我们将来介绍一下 目前AMD的主流CPU产品。
2．扫描仪：扫描仪是一种高精度、光电一体化的高科技产品， 用户通过扫描仪能够将图片、胶片，以及各类图纸图形和文 稿输入到计算机中，以便计算机对这类信息进行处理。
3．数码摄像头与耳麦：数码摄像头与麦克风已经成为用户在 网络媒体交互中不可缺少的输入设备。用户可以通过数码摄 像头拍摄数字影像信息，而麦克风则可以向计算机中输入声 音数据。
计算机第二章习题答案恢复版
一．简述计算机系统的组成。
计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。
硬件系统是组成计算机系统的各种物理设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。
软件是指用某种计算机语言编写的程序数据和相关文档的集合。
软件系统则是在计算机上运行的所有软件的总称。
其中，硬件系统包括主机和外设，主机又分为中央处理器(CPU)和内存，内存分为随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM),高速缓冲存储器(Cache),，中央处理器又分为运算器（ALU）和控制器(CU).。
外设分为输入设备（键盘，鼠标，触摸屏，扫描仪麦克风等）输出设备（显示器，打印机，绘图仪，音响等）外存（软盘，硬盘，光盘，U盘等）。
软件系统分为系统软件和应用软件。
其中，系统软件又包括操作系统（DOS,windows,OS/2,UNIX,）语言处理程序（C,C++）实用程序（诊断程序，排错程序），应用软件又包括通用应用软件（办公软件包，数据库管理系统，计算机辅助设计软件）和专业应用软件（如各企业的信息管理系统等）二．计算机硬件包括哪些部分，分别说明个部分的作用。
硬件是指计算机装置，即物理设备主要包括以下几部分：1，运算器，又称算术逻辑单元，它的主要功能是进行算术运算和逻辑运算。
2，控制器，是指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作的部件。
3，存储器，基本功能是能够按照指定位置存入或取出二进制信息。
4，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可以识别的形式放到内存中。
5，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。
三．指令和程序有什么区别？试述计算机执行指令的过程。
指令，即能被计算机识别并执行的二进制代码，它代表了计算机能完成的某一项操作。
程序，即指令的集合。
执行过程分为下列三步；①取指令：按照程序计数器中的地址从内存储器中取出指令并送往指令计数器。
②分析指令：对指令寄存器中存放的指令进行分析，由指令译码器对操作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号；由地址码确定操作数地址。
计算机系统的硬件概要
（4）时序部件（TU） 在机器主频的触发下产生一定频率的时标信号，以控制一系列 微操作的执行顺序。如将上述的传送指令（MOV R2，R1）和加法指 令（ADD R2，R1）所需要的微操作安排在T1～T4的时间中，如下表所 示：
时标 MOV R2, R1 微操作 T1 T2 T3 R1→A MOV M3→DBU5 微命令 C15 C20 C23 ADD R2, R1 微操作 R1→A R2→B ADD M3→DBU5 微命令 C15 C17 C21 C23
这些标志可用作控制程序走向 的条件。 C7~C23：微操作控制信号。
(2) 运算器的工作原理 以两种操作为例，说明运算器的工作原理。 （1）传送操作：MOV R2 RI ；R2 ←（R1） 为实现该操作，控制器将通过控制总线（CBUS）发 出下列控制信号：
· C15，使R1中的数据通过M2到A
· C20,使A端输入的数据不经任何处理从ALU输出。 · C23，使R1的各位数据直送到数据总线DBUS的对应 位数据线上。 · C8，将数据总线DBUS上数据打入R2寄存器
设IR为16位，其中操作码占5位，则可编码的指令种类最 多为25 = 32种，剩下11位为地址码，其寻址范围为 211 = 2K。
（3）指令译码器（ID）
用来实现对指令操作码的译码，以识别本条指令所要执行的操 作是什么操作，并“告诉”操作控制部件，以便由该部件发出完成 该操作所需要的微操作控制信号。
2
80286
1982.5
20
16
24
3
80386
1985.10
40
2.1.3
序 号
中央处理器(CPU)结构举例
推出年 代
主频 （MHz ） 数据 线 （位） 地址 线 （位）
时标 MOV R2, R1 微操作 T1 T2 T3 R1→A MOV M3→DBU5 微命令 C15 C20 C23 ADD R2, R1 微操作 R1→A R2→B ADD M3→DBU5 微命令 C15 C17 C21 C23
这些标志可用作控制程序走向 的条件。 C7~C23：微操作控制信号。
(2) 运算器的工作原理 以两种操作为例，说明运算器的工作原理。 （1）传送操作：MOV R2 RI ；R2 ←（R1） 为实现该操作，控制器将通过控制总线（CBUS）发 出下列控制信号：
· C15，使R1中的数据通过M2到A
· C20,使A端输入的数据不经任何处理从ALU输出。 · C23，使R1的各位数据直送到数据总线DBUS的对应 位数据线上。 · C8，将数据总线DBUS上数据打入R2寄存器
设IR为16位，其中操作码占5位，则可编码的指令种类最 多为25 = 32种，剩下11位为地址码，其寻址范围为 211 = 2K。
（3）指令译码器（ID）
用来实现对指令操作码的译码，以识别本条指令所要执行的操 作是什么操作，并“告诉”操作控制部件，以便由该部件发出完成 该操作所需要的微操作控制信号。
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2.1.3
序 号
中央处理器(CPU)结构举例
推出年 代
主频 （MHz ） 数据 线 （位） 地址 线 （位）
《计算机基础》计算机系统的构成
4
低噪声
第2章
计算机系统的构成
2.4.5 微型计算机常见故障的诊断与排除
1．硬件故障处理
CPU散热故障 风扇故障导致微型计算机不断重启 主板无法识别内存条 内存损坏导致启动微型计算机时报警 虚拟内存不足
大学计算机应用基础（Windows 10+WPS Office 2019）（微课版）
第2章
计算机系统的构成
计算机系统的构成
课后练习
选择题
1. 简述计算机的工作原理和工作过程。 2. 计算机硬件系统由哪些部件组成，各部件的主要功能是什么？ 3. 什么是微处理器，其主要性能指标有哪些？ 4. 打开“中关村在线”网站，进入CPU专区，在“排行榜”中查看目前市场中热门的CPU类型及主 要的性能参数，对CPU作进一步的了解。 5. 使用绘制工具或使用WPS Office绘制微型计算机的基本结构。 6. 连接计算机的外部设备。
2.4.5 微型计算机常见故障的诊断与排除
3．使用故障处理
（1）开机显示异常 （2）开机无显示 （3）微型计算机开机蓝屏 （4）电脑间断性死机 （5）微型计算机黑屏故障 （6）查杀病毒后微型计算机频繁死机 （7）进入系统后立即自动关机
大学计算机应用基础（Windows 10+WPS Office 2019）（微课版）
第2章
计算机系统的构成
2.4.2 微型计算机系统的组成
6．输入设备
鼠标
键盘
扫描仪
大学计算机应用基础（Windows 10+WPS Office 2019）（微课版）
第2章
计算机系统的构成
2.4.2 微型计算机系统的组成
7．输出设备
显示器 打印机 投影仪
《大学计算机基础》第2章-计算机系统(2012)OK【OK】
在计算机世界中 也存在等级差别！
28
2.2 计算机软件系统
2.2.1 软件概念
2.2.2 软件分类
29
2.2.1 软件概念
计算机软件 计算机软件是为运行、管理和维护计算机而编制的
各种指令、程序和文档的总称。
指令 程序 文档
软件
软件是计算机的灵魂， 是人机之间的接口
30
软件概念
基本概念
程序 程序是按照一定顺序执行的、能够完成某一任务的指 令集合。
将1传送至AL寄 Int a =1; 存器 将2传送至BL 寄 Int b =2; 存器
2
MOV BL, 2
3
4 5
将寄存器BL的内 容与寄存器AL的 Int c = a+b; ADD AL, BL 内容相加，结果 保存在AL中 将寄存器AL中的 MOV [06H], AL 内容传送到内存 地 址 为 06H 的 存 储单元中 HLT 停止操作
11
2.1.3 存储器
存储器——帮助计算机记忆信息
存储器是存取程序和数据的部件。 类型划分：依据CPU是否可以直接访存将存储器划 分为内存和外存。
随机存储器
内存
只读存储器 高速缓冲存储器
存储器
硬盘
外存
光盘
快速闪存
12
存储器—内存
（1）内存
内存可以被CPU直接访问。内存容量小、速度快、掉电后 RAM信息全部消失。
2.1.4 输入设备
2.1.5 输出设备
2.1.6 硬件连接
4
计算机硬件系统
什么是计算机？
计算机是能按照人的要求接受和存储信息，自动进行数据处 理和计算，并输出结果信息的机器系统。
第2章_微型计算机系统基础(2)
2.2.3 存储器
计算机的存储器用来存放程序和数据，其容量的大 小、存取数据速度的快慢将直接影响到微机系统的性能。
随机存储器 RAM
主存储器 （内 存） 只读存储器 ROM 可编程只读存储器 PROM 可改写只读存储器 EPROM
存 储 器
外存储器 （辅助存储 器）
磁盘存储器：软磁盘、硬磁盘 光盘存储器
（3）控制总线（CB）：用于传送控制信 息和时序信息。控制信息中，有的是 CPU向内存或CPU向I/O接口电路发出的 信号，如读/写信息、片选信号、中断 响应信号等。控制总线上的信息传送方 向由具体控制信号而定，一般是双向的， 控制总线的位数要根据系统的实际需要 确定。
3．外部总线 外部总线是微型计算机和外部设备 之间的总线，微型计算机作为一种设备， 通过该总线和其他设备进行信息与数据 交换。
内存地址
RAM在实际存储的时候被分成 为许多等长的存储单元，在微机 中一般按照字节存储，即按字节 来分存储单元。比如，如果有内 存１kB，则被分为1024个存储单 元。每个存储单元将被赋予一个 编号即内存地址。 注意区分内存地址和内存 地址中的内容。
FFFFH
0002H
0001H
0000H
2、外存
2.2.7 微型计算机的主要性能指标
性能指标
（分32位、64位等几种字长）
重点
字长：计算机一次可并行处理的二进制数码的位数
运算速度（或时钟频率）——MIPS（每秒百万条指令） 主频，即主时钟频率。 80486：33MHZ~66MHZ之间 Pentium 4：2.4GHZ 频率越高，速度越快。 主（内）存贮器的容量：128MB/256MB/512MB/1GB等 外部设备配置 此外，还有功能指标、可靠性指标、兼容性指标等。
第2章 计算机网络的硬件系统
• 为了保证网络服务器的可靠性，应对服务器采取一些保护措施。 有效的方法是在一个服务器上安装两套硬盘系统，网络操作系统控 制将数据同时写入这两套硬盘中，目前大多数服务器均采用这种方 法保证数据的完整性。 更进一步的方法是网络服务器采用容错机或在网络中安装两台相同 的网络服务器。
2020/10/17
多处理器服务器
• 现今网络发展得愈来愈复杂，信息量愈来愈大，在一个网络中，网 络服务器存放着所有的共享信息，这就要求具有相当大的存贮容量 。所以，在配备网络服务器时的重要考虑是其硬盘的扩充能力。
• 由于局域网的规模及信息量越来越大，对网络服务器的处理速度提 出了更高要求，影响网络服务器响应速度的主要因素是：共享硬盘 的存取速度，硬盘控制卡的传输速率，网络服务器的内存访问速度 ，服务器CPU的处理能力以及服务器中安装的网络接口板(NIC)的速 度。实际上，提高网络服务器响应速度最关键的是要提高其硬盘的 访问速度，其次应考虑选用处理速度快的CPU及内存。
器
有源
对信号可再生和放大，工作站到集线器之间的
距离可达600米。
类
型
智能
具有有源集线器的全部功能外，还提供网络管 理、智能选择网络传输通路等功能。
2020/பைடு நூலகம்0/17
HUB的使用示例
2020/10/17
2.3.2 可级联式集线器
这种集线器可以将多个集线器进行级联，以 扩大端口数目。当多个可级联式HUB级联后，传 输速度会大大降低，级联一般最多只能级连4个集 线器。集线器提供双绞线的RJ-45接线口数目是 选择集线器的重要指标。目前的集线器有8、12 、16、24、32个端口的各种产品。集线器端口数 量的选择取决于将要连接的服务器和工作站的数 量。当然在选择时，应留有一定的余地，便于以 后扩展。
2020/10/17
多处理器服务器
• 现今网络发展得愈来愈复杂，信息量愈来愈大，在一个网络中，网 络服务器存放着所有的共享信息，这就要求具有相当大的存贮容量 。所以，在配备网络服务器时的重要考虑是其硬盘的扩充能力。
• 由于局域网的规模及信息量越来越大，对网络服务器的处理速度提 出了更高要求，影响网络服务器响应速度的主要因素是：共享硬盘 的存取速度，硬盘控制卡的传输速率，网络服务器的内存访问速度 ，服务器CPU的处理能力以及服务器中安装的网络接口板(NIC)的速 度。实际上，提高网络服务器响应速度最关键的是要提高其硬盘的 访问速度，其次应考虑选用处理速度快的CPU及内存。
器
有源
对信号可再生和放大，工作站到集线器之间的
距离可达600米。
类
型
智能
具有有源集线器的全部功能外，还提供网络管 理、智能选择网络传输通路等功能。
2020/பைடு நூலகம்0/17
HUB的使用示例
2020/10/17
2.3.2 可级联式集线器
这种集线器可以将多个集线器进行级联，以 扩大端口数目。当多个可级联式HUB级联后，传 输速度会大大降低，级联一般最多只能级连4个集 线器。集线器提供双绞线的RJ-45接线口数目是 选择集线器的重要指标。目前的集线器有8、12 、16、24、32个端口的各种产品。集线器端口数 量的选择取决于将要连接的服务器和工作站的数 量。当然在选择时，应留有一定的余地，便于以 后扩展。
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峰值速度 Petaflop/s 千万亿次/s
8.16
日本
2.57
中国
1.76
美国
由数百数千甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普
计算速度>=1T次/s
通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。 (天河一号，就用了逾7000个Intel处理器）
2014年6月：第1名-天河2号-5.49亿亿次。
外存储器
✓ CPU：微处理器(控制+运算+寄存)p50
✓ 主机：CPU + 主/内存储器 ✓ 外设: I/O+ 辅/外存储器 ✓ 主板: 最大一块电路板,各部件的连接平台
下面根据该程序，介绍各器件和工作原理
硬件系统
工作原理
void main( ) {
int a=5, b=4, c; c=a+b;
CPUp50计算机工作原理5+4 p50倒数第3段：取指令-执行指令、cpu内部结构
小格， 许多die
大的 核封装在一起。
✓晶元：单晶硅棒经过抛光、切片之后，就成为了大晶元片。直径在3~12英
寸。晶元越大，同一圆片上可生产的die就越多，可降低成本。
总线结构
主存
存储器系统—p52-重点讲授主存储器
✓主存( 内存）： 存放数据和程序的部件称为存储器，主存和辅存。 存放CPU正在、即将处理或处理完毕的数据，是CPU可 直接访问的存储器。主要材料半导体。
微型计算机系统p49:=软件+硬件
超级计算机
系统组成
微型计算机硬件系统-p49—重点讲授
控制器 运 算
寄存器 器
void main( ) {
int a, b, c; scanf("%d%d", &a,&b);
输 入 设 备
主（内）存储器
输 c=a+b; 出 printf("c=%d\n",c); 设} 备
控制器
运
算
存
寄存器
器
储
ALU
CU
内部总线
器 ?+?
printf("c=%d\n",c);
}
O设备
9
✓运算器: 算术(+-*/)和逻辑(逻辑加/乘/非)
✓控制器: 读取指令/分析/发出控制指令
指令
指令内容
顺序 执行操作操作码 操作数
✓寄存器: 直接参与运算/存放中间结果
1 取数-0100 2 取数-0100
✓特性： DB双向的，宽度决定了CPU和其他设备间交换数据的位数， 即运算能力，通常与寄存器位数相同
AB是单向的，传送CPU发出的地址信息，其宽度决定了 CPU的最大寻址能力，即主存容量。p64-：AB的宽度为4b，该机能寻址的范围是（?）字节。
CPU
多核
多核处理器p51-图2-16-在任务管理器上可见各核使用状态
CCDp60-电荷耦合器件是图像输入设备的核心部件—俗称“光眼”。高感
光度的半导体成像器件，通过模数转换芯片将光信号转换成数字信号—
2009年诺贝尔物理学奖—2名美籍科学家—1969年发明。
外存
输出
输出设备-p61
显示器 打印机
绘图仪
输入
接口
外部设备接口-p62
COM
➢ 接口 : Portp62倒数第3段 是设备与计算机或其他设备的连接端口，是1组信号交换标准
‘A’0 1 0 0 0 0 0 1
‘B’0 1 0 0 0 0 1 0 ‘a’ 0 1 1 0 0 0 0 1 ‘b’ 0 1 1 0 0 0 1 0
多核
01234 0000 1111 0011 0000 0000 0000 0101 1010
5个存储单元
辅存
外存储器—p54--CPU不能直接访问
注意M、G、b的含义
输出
END
第3代的 小规模集成电路
计算机的总线结构p51-图2-15
I+O设备+外存储器=外设(简称I/O设备)、运算+控制+存储=主机、接口外设与主机桥梁
取数
P8-图1-2 微型机组成框图
数据总线
微机的组成 微
微处理器
处 理
存储器
I/O接口
存储器
器
I/O设备
地址总线
I/O
CPU
✓按位置：内部总线、外部总线
控制总线
✓按功能：数据(Data Bus)、地址(Address Bus)、控制(Control Bus)
第2章计算机硬件系统
巨型/超级计算机列表（201106）p48
全球超级计算 机500强评选始 自1993年，每 半年评选1次。 评选由美国能 源部劳伦斯.伯 克利国家实验 室、田纳西大 学和德国曼海 姆大学共同完 成。
名次 名称 1 K COMPUTER 2 天河一号国防科技大学 3 JAGUAR
软盘
铝合金圆盘
磁存储-p55 图2-22、23
光驱
光 盘
Flash memory-闪存
光盘存储-p56-图2-25
“非易失性”指断电后数据仍能保留的半导体存储器。p57第一自然段。
主存
输入
输入设备-p59
键盘-输入文字
扫描仪--输入图片
麦克风-输入声音
鼠标-点选图形界面 手写板-文字输入
摄像头-输入影象
➢ 按传输方式分类（传统接口形式p62倒数第1段）： •串行接口:单线(或1对)、单列、慢、稳定，长距离 •并行接口:多线、多列、快、易错，适于短距离传送
➢ 新型接口—USB(通用串行总线Universal Serial Bus) (1996年推出，取代串/并口。p63第2段)
高速、串口、可热插拔。USB 2.0-480Mbps USB 3.0 >=4.8Gbps
5-0101 4-0100
✓字长: 单位时间内能同时处理的比特数 3 加法-0010 5，4
✓总线: 信息传递的高速公路按下页，介绍总线结构
4 存数-0101 9-1001
5 打印-1000
9
冯机2：程序存储。自动执行指令集合 6 停机-1111 （取分析执行指令，指令即2进制编码）
硬件系统
总线结构
是指在一个处理器上集成多个运算核心，从而提高计算能力。
Core Yonah 65nm核心照片
✓双核心分类：
原生双核（AMD）和封装双核（Intel）
✓AMD的双核： 将两个内核做在一个Die（晶元）上， 通过直连架构连接起来，集成度更高。
✓Intel的双核（“双芯”如左上图）：
将在不同Die（晶元）上的两个内
✓存储器的组成： 由许多存储单元组 成(存放2进制位的电 路) ，一典型的存 储单元的容量是8 位(即由8个2进制 位组成8bit)，1B。 每个单元的唯一标 识称为地址。
地址不变，内容可 变后续介绍数制及编码
0 1234
5 6789
10 11 12 13 14
存储单元及其地址 例, ASCII码p28