电子计算机的基本结构
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计算机基本结构(图解)
电脑主机构成：1. CPU；2. 主板；3. 硬盘；4. 内存；5. 显卡；6. 声卡；7. 网卡；8. 光驱；9.电源。
电脑机箱主板，又叫主机板、系统板或母板，它分为商用主板和工业主板两种。
主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有芯片部分（BIOS芯片、CMOS 芯片等）、接口部分（COM、LPT、USB、MIDI、IDE、SATA、PS/2等）、扩展槽部分（AGP插槽、PCI插槽、CNR插槽、内存插槽等）。
芯片BIOS芯片：是一块方块状的存储器，里面存有与该主板搭配的基本输入输出系统程序。
能够让主板识别各种硬件，还可以设置引导系统的设备，调整CPU外频等。
BIOS芯片是可以写入的，这方便用户更新BIOS的版本，以获取更好的性能及对电脑最新硬件的支持。
CMOS芯片：是一种低耗电随机存贮器，其主要作用是用来存放BIOS中的设置信息以及系统时间日期。
如果CMOS中数据损坏，计算机将无法正常工作，为了确保CMOS数据不被损坏，主板厂商都在主板上设置了开关跳线，一般默认为关闭。
当要CMOS数据进行更新时，可将它设置为可改写。
为使计算机不丢失CMOS和系统时钟信息，在CMOS芯片的附近有一个电池给他持续供电。
南北桥芯片：横跨AGP插槽左右两边的两块芯片就是南北桥芯片。
南桥多位于PCI插槽的上面；而CPU插槽旁边，被散热片盖住的就是北桥芯片。
北桥芯片主要负责处理CPU、内存、显卡三者间的“交通”。
南桥芯片则负责硬盘等存储设备和PCI之间的数据流通。
南桥和北桥合称芯片组。
芯片组以北桥芯片为核心，一般情况，主板的命名都是以北桥的核心名称命名的。
芯片组在很大程度上决定了主板的功能和性能。
需要注意的是，AMD平台中部分芯片组因AMD CPU内置内存控制器，可采取单芯片的方式，如nⅥDIA nForce 4便采用无北桥的设计。
从AMD的K58开始，主板内置了内存控制器，因此北桥便不必集成内存控制器。
培1.5计算机系统的组成
分为内存和外存两类 CPU可以直接访问内存
4. 输入设备：将信息转换为二进制代码
输入计算机。
5. 输出设备：计算机内各种格式的信息
转换为人们可以识别的形式表达出来。
输入与输出设备的区分
显示器 音箱 音箱
麦克风 键盘 鼠标
计算机软件系统的组成
操作系统：既是接口又是总管。包括五个模块
系 统 语言处理系统（翻译程序）：解释和编译两种 软 软 件 服务程序：提供服务性功能，如调试程序等 计 件 算 数据库管理系统：数据库、数据库系统 系 机 DBS的组成DB、DBMS、相应的应用程序 统
应 用 通用软件：Microsoft Office2000、WPS Office 2002、 AutoCAD、Photoshop 软 件 专用软件：为特殊功能和需求开发的软件
操作系统
按操作系统的功能特性分为批处理操作 系统、分时操作系统、实时操作系统等； 按同时管理用户数的多少分为单用户操 作系统和多用户操作系统； 适合管理计算机网络环境的操作系统即 网络操作系统。
1.5 计算机系统 的组成
重点：计算机系统 硬件和软件的组成
计算机系统组成示意图
硬 件 系 计 统 算 机 系 统 软 件 系 统 中央处理器 控制器CU 主机 （CPU） ROM 内存储器 RAM 外部存储器：硬盘、软盘、光盘 输入设备：键盘、鼠标、扫描仪 外部设备 输出设备：显示器、打印机、绘图仪 其他设备：调制解调器 操作系统、程序语言处理系统 系统软件 数据库管理系统、服务程序 应用软件 通用应用软件：如Office办公软件 专用应用软件：用户程序 运算器ALU
6.微机操作系统：Windows和Linux
语言处理系统（翻译程序）
高级语言 源程序
4. 输入设备：将信息转换为二进制代码
输入计算机。
5. 输出设备：计算机内各种格式的信息
转换为人们可以识别的形式表达出来。
输入与输出设备的区分
显示器 音箱 音箱
麦克风 键盘 鼠标
计算机软件系统的组成
操作系统：既是接口又是总管。包括五个模块
系 统 语言处理系统（翻译程序）：解释和编译两种 软 软 件 服务程序：提供服务性功能，如调试程序等 计 件 算 数据库管理系统：数据库、数据库系统 系 机 DBS的组成DB、DBMS、相应的应用程序 统
应 用 通用软件：Microsoft Office2000、WPS Office 2002、 AutoCAD、Photoshop 软 件 专用软件：为特殊功能和需求开发的软件
操作系统
按操作系统的功能特性分为批处理操作 系统、分时操作系统、实时操作系统等； 按同时管理用户数的多少分为单用户操 作系统和多用户操作系统； 适合管理计算机网络环境的操作系统即 网络操作系统。
1.5 计算机系统 的组成
重点：计算机系统 硬件和软件的组成
计算机系统组成示意图
硬 件 系 计 统 算 机 系 统 软 件 系 统 中央处理器 控制器CU 主机 （CPU） ROM 内存储器 RAM 外部存储器：硬盘、软盘、光盘 输入设备：键盘、鼠标、扫描仪 外部设备 输出设备：显示器、打印机、绘图仪 其他设备：调制解调器 操作系统、程序语言处理系统 系统软件 数据库管理系统、服务程序 应用软件 通用应用软件：如Office办公软件 专用应用软件：用户程序 运算器ALU
6.微机操作系统：Windows和Linux
语言处理系统（翻译程序）
高级语言 源程序
计算机基本结构范文
微机总线结构示意图下面将具体介绍计算机各组成部件。
三、中央处理器（CPU）中央处理器（CPU，Central Processing Unit）主要包括运算器(ALU)和控制器(CU)两大部件。
它是计算机的核心部件。
CPU是一体积不大而元件的集成度非常高、功能强大的芯片，又称微处理器（MPU，Micro Processing Unit）。
计算机的所有操作都受CPU控制，所以它的品质直接影响着整个计算机系统的性能。
CPU和内存储器构成了计算机的主机，是计算机系统的主体。
输入/输出（I/O）设备和辅助存储器（又称外存）统称为外部设备（简称外设），它们是沟通人与主机联系的桥梁。
CPU的性能指标直接决定了由它构成的微型计算机系统性能指标。
CPU的性能指标主要包括字长和时钟主频。
字长表示CPU每次处理数据的能力，如80286型号的CPU每次能处理16位二进制数据，而80386型号的CPU和80486型号的CPU每次能处理32位二进制数据，当前流行的PentiumⅢ型号每次能处理64位二进制数据；时钟主频以MHz（兆赫兹）为单位来度量。
通常，时钟主频越高，其处理数据的速度相对也就越快。
CPU 的时钟主频已由过去的33MHz、66MHz发展到现在的466MHz、800MHz、900MHz甚至到了1GHz以上。
随着CPU主频的不断提高，它对内存RAM的存取更快了，而RAM的响应速度达不到CPU的速度，这样就可能成为整个系统的“瓶颈”。
为了协调CPU与RAM 之间的速度差问题，在CPU芯片中又集成了高速缓冲存储器（Cache），一般在几十KB到几百KB之间。
所以，可以CPU主要包括运算器（ALU）和控制器（CU）两大部件，此外，还包括：若干寄存器和高速缓冲存储器（Pentium以后，都含有Cache了）。
四、存储器存储器分为两大类：一类是设在主机中的内存储器，也叫主存储器，用于存放当前运行的程序和程序所用的数据，属于临时存储器；另一类是属于计算机外部设备的存储器，叫外部存储器，简称外存，也叫辅助存储器（简称辅存）。
计算机系统组成
五、作业
1、计算机硬件由哪五部分组成的？其中哪几部分合称 为CPU？ 2、冯· 诺依曼提出哪几个主要的电子计算机逻辑设计 思想？ 3、什么是计算机软件系统？它可以分哪几类？
四、计算机软件
2、应用软件：是为解决各种实际问题而专门设计的计算机程序，一 般由用户编写或外购。 包括管理软件（MIS），字、表处理软件（WPS Office 2003、WPS Office 2005 GSE、Microsoft Office2003、MicrosoftOffice XP）、 应用数据库管理系统、用程序设计语言编写的源程序等。
运算器和控制器不论在逻辑关系上或是在工艺上都有十分 紧密的联系，往往组装在一起，所以将这两个部分称为“中 央处理器”CPU(Center Processing Unit)
三、计算机硬件的基本组成
CPU
CPU的性能基本决定了计算机的性能，CPU是整个电脑系统的核心。 CPU的主要性能指标有： （1）主频：即CPU的时钟频率。 （2）时钟频率：即CPU的外部时钟频率。 （3）内部缓存：即封闭在CPU芯片内部的高速缓存。 （4）外部缓存：即CPU外部的高速缓存。 （5）MMX技术：是“多媒体扩展指令集”的缩写。 （6）制造工艺。
三、计算机硬件的基本组成
三、计算机硬件的基本组成
课堂练习： 指出下列哪些是输入设备( )，哪些是输出设备( )
A喇叭、B显示器、C条形码阅读器、D数字化仪、E打印 机、F绘图仪、G光笔、H音响、I鼠标、J扫描仪、K写字板、 L数码相机、M键盘
四、计算机软件
计算机软件是在计算机硬件设备上运行的各种程序及其相关文档的总称。 它分为系统软件与应用软件两类。 1、系统软件：是管理、监控和维护计算机资源的软件。 一般可分为四类：操作系统，语言处理系统，数据库管理系统（Visua Basic COM、delphi）和软件工具。 （1）操作系统是管理控制计算机自身的基本软件，是系统的核心部分。操 作系统的功能是管理计算机的全部硬件资源和软件资源，为用户提供高效 周到的服务。 （2）语言处理系统是将高级语言编写的源程序翻译成机器语言，让计算机 执行。 （3）数据库是存储计算机系统内的有结构的数据的集合，数据库管理系统 是一个在操作系统支持下进行工作的庞大软件。利用数据库管理系统提供 的一系列命令，用户可以建立、维护、管理和使用数据库。 （4）软件工具是指软件开发、实施和维护过程中使用的程序。
计算机基本结构(图解)
电脑主机构成：1、CPU；2、主板；3、硬盘；4、内存；5、显卡；6、声卡；7、网卡；8、光驱；9、电源。
电脑机箱主板，又叫主机板、系统板或母板，它分为商用主板与工业主板两种。
主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机得主要电路系统，一般有芯片部分（BIOS芯片、CMOS 芯片等）、接口部分（COM、LPT、USB、MIDI、IDE、SATA、PS/2等）、扩展槽部分（AGP 插槽、PCI插槽、CNR插槽、内存插槽等）。
芯片BIOS芯片：就是一块方块状得存储器，里面存有与该主板搭配得基本输入输出系统程序。
能够让主板识别各种硬件，还可以设置引导系统得设备，调整CPU外频等。
BIOS芯片就是可以写入得，这方便用户更新BIOS得版本，以获取更好得性能及对电脑最新硬件得支持。
CMOS芯片：就是一种低耗电随机存贮器，其主要作用就是用来存放BIOS中得设置信息以及系统时间日期。
如果CMOS中数据损坏，计算机将无法正常工作，为了确保CMOS数据不被损坏，主板厂商都在主板上设置了开关跳线，一般默认为关闭。
当要CMOS数据进行更新时，可将它设置为可改写。
为使计算机不丢失CMOS与系统时钟信息，在CMOS芯片得附近有一个电池给她持续供电。
南北桥芯片：横跨AGP插槽左右两边得两块芯片就就是南北桥芯片。
南桥多位于PCI插槽得上面；而CPU插槽旁边，被散热片盖住得就就是北桥芯片。
北桥芯片主要负责处理CPU、内存、显卡三者间得“交通”。
南桥芯片则负责硬盘等存储设备与PCI之间得数据流通。
南桥与北桥合称芯片组。
芯片组以北桥芯片为核心，一般情况，主板得命名都就是以北桥得核心名称命名得。
芯片组在很大程度上决定了主板得功能与性能。
需要注意得就是，AMD 平台中部分芯片组因AMD CPU内置内存控制器，可采取单芯片得方式，如nⅥDIA nForce 4便采用无北桥得设计。
从AMD得K58开始，主板内置了内存控制器，因此北桥便不必集成内存控制器。
计算机的基本组成
计算机的基本组成计算机是一种电子设备，它的功能包括存储、处理和传输信息。
为了更好地理解和使用计算机，我们需要了解它的基本组成。
1、硬件系统计算机的硬件系统是它的物理部分，包括中央处理器（CPU）、存储器（内存和硬盘）、输入/输出设备（键盘、鼠标、显示器、打印机等）和总线（用于连接各个部件）。
中央处理器是计算机的“大脑”，负责执行程序中的指令并处理数据。
存储器分为内存和硬盘。
内存包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM用于存储运行中的程序和数据，ROM用于存储固件和操作系统。
硬盘是用于长期存储数据的外部存储器。
输入/输出设备允许用户与计算机交互。
键盘和鼠标是最常见的输入设备，而显示器和打印机是最常见的输出设备。
总线是用于连接各个部件的通信通道。
2、软件系统计算机的软件系统是它的程序部分，包括系统软件和应用软件。
系统软件包括操作系统、编译器和数据库管理系统等，它们为应用程序提供了一个运行环境。
应用软件是为特定任务设计的程序，例如办公软件、图像处理软件和游戏等。
3、网络系统现代计算机通常通过互联网与其他计算机连接，形成一个网络。
网络系统包括硬件（如路由器和调制解调器）和软件（如浏览器和电子邮件客户端），这些部件可以帮助用户连接到其他计算机并共享资源。
计算机的基本组成包括硬件系统、软件系统和网络系统。
这些组件协同工作，使计算机成为一种强大的信息处理工具，可以满足我们的工作、学习和娱乐需求。
计算机系统的基本组成计算机系统是一种复杂的电子系统，它由多个不同的部分组成，这些部分协同工作，使计算机能够执行各种任务。
以下是计算机系统的基本组成：1、硬件系统硬件系统是计算机系统的物理组成部分，包括中央处理器（CPU），内存，硬盘，显卡，声卡，网卡，电源，主板，显示器，键盘，鼠标等。
这些硬件组件通过各种接口和线路连接在一起，形成一个完整的计算机系统。
中央处理器（CPU）是计算机系统的核心，它负责执行程序中的指令，处理数据和执行计算。
计算机系统的基本组成概述
输出设备（Output Device） （1）显示器（Monitor） 显示器是微型计算机不可缺少的输出设备，用 户通过它可以很方便地查看输入计算机 的程序、数据和图形等信息及经过计算机处理后 的中间和最后结果。 按照显示器工作原理可以将显示器分为3类：阴极 射线管显示器（CRT）、液晶显示器 （LCD）、等离子显示器（PDP）等。
输入设备（Input Device） （1）键盘（KeyBoard） 键盘是数字和字符的输入装置。 键盘上的按键大致可分为3个区域：字符键区、功 能键区和数字键区（数字小键盘）。 键盘的接口主要有PS/2和USB，Mouse） 鼠标是指点式输入设备，多用于Windows环 境中，来取代键盘的光标移动键，使定位更加方 便和准确。 按照鼠标的工作原理可将常用鼠标分为机械鼠标、 光电鼠标和光电机械鼠 标 3 种。 按照鼠标与主机接口标准分主要有 PS/2 接口和 USB 接口两类。
（3）扫描仪（Scanner） 扫描仪是一种光电一体化的设备，属于图形 输入设备。 （4）其他 手写板、视频头等。
输出设备 输出设备可以将计算机运算处理的结果以用 户熟悉的信息形式反馈给用户。通常输出形式 有数字、字符、图形、视频、声音等类型。常 见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。 思考：耳麦是属于输入设备还是输出设备？
1.系统软件:系统软件主要有操作系统和程序 设计语言两类。DOS、Windows、 Unix、Linux等都是计算机上使用的操 作系统软件。
二、计算机软件系统
2.应用软件:应用软件：如WPS、Word、 PowerPoint等都是应用软件。
三、计算机工作原理
1. 冯· 诺依曼结构计算机 :
(1)计算机由：运算器、控制器、 存储器、输入和输出设备组成。 (2)计算机中采用二进制 。 (3)把运算程序存在机器的存储器中， 程序设计员只需要在存储器中寻找 运算指令，机器就会自行计算。. 现代电子计算机之父
(完整版)单片机的基本组成
单片机的基本组成在讲单片机的组成之前我们先来说一下大家都熟知的计算机一、计算机的经典结构在设计计算机时匈牙利籍数学家冯.诺依曼提出的“程序存储”和“二进制运算”的思想。
1、二进制运算决定了计算机的硬件结构。
二进制运算包括二进制算术运算和逻辑运算（逻辑运算的基础是逻辑代数，又称布尔代数）。
逻辑量只表示两种不同的状态，可以对应电子线路中的电阻高低、二极管、三极管的通断等。
因此，二进制运算决定了计算机可以由电子元器件，特别是集成电路组成。
2、程序存储决定了软件控制硬件工作。
因此，计算机的基本结构包括硬件和软件两部分。
计算机的工作原理：由输入设备将软件送入存储器，然后由控制器逐条取出存储器中的控制软件，并运行，再将运行结果送到输出设备。
3、计算机的经典结构根据以上思路，计算机由运算器、控制器、存储器和输入设备、输出设备组成。
图1.1.1 计算机经典结构图对经典结构中各部分有机组合，就构成了微型计算机。
由于各部分的具体电路（元器件及元器件的组合方式）不同，又形成了各种应用形态。
二、微型计算机（Microcomputer）组成及应用形态1、微型计算机组成将经典结构中的运算器、控制器组合在一起，再增加一些寄存器等，集成为一个芯片，这个芯片称为微处理器（Microcontroller），即CPU(Center Processing Unit )。
这样微型计算机就由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口组成。
再配以输入/输出（I/O）设备和软件，就构成了微型计算机应用系统，简称微型计算机。
图1.1.2 微型计算机系统结构图2、应用形态（1）系统机（多版机）微处理器CPU、存储器、I/O端口电路和总线接口等组装在一块主板上，再通过系统总线和外设适配卡连接键盘、显示器、打印机等，再配上系统软件就构成了一个完整的计算机系统。
图1.1.3 微型计算机结构图这就是办公室、家庭使用的PC机的典型形态。
由于较大的存储容量（存储器、硬盘、软盘、光盘等），输入、输出设备齐全，而且软件丰富（系统软件和应用软件），能够进行海量计算和应用系统开发。
计算机系统的组成和基本结构资料
输出设备
微型计算机硬件系统的基本结构
中央处理器
概述 CPU的功能结构 CPU的主要技术参数
中央处理器
简称CPU（Central Processing Unit），是计算 机系统的核心，包括运算器和控制器两部分。 中央处理器是计算机的心脏。
运算器完成各种算术运算和逻辑运算。由进 行运算的运算器件和用来暂时寄存数据的寄 存器、累加器等组成。
固化在里面。 主要用于检查计算机系统的配置情况并提供
最基本的输入/输出控制程序。 特点是计算机断电后存储器中的数据仍然存在。 其他形式的只读存储器：可编程只读存储器PROM、可
擦除的可编程的只读存储器EPROM、闪存(Flash)本意是指互补金属氧化物半导体）， 主板上的一块可擦写的RAM芯片，用来保存 当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设 定。 CMOS可由主板的电池供电，即使系统掉电， 信息也不会丢失。 CMOS RAM本身只是一块内存，只有数据保 存功能，而对CMOS中各项参数的设定要通过 专门的程序。
计算机系统的组成 和基本结构
计算机系统的组成和基本结构
1. 计算机系统的构成 2. 计算机硬件系统 3. 计算机软件系统 4. 计算机工作原理 5. 选配一台计算机
计算机系统构成结构
计算机系统
软件系统（程序、文档） 硬件系统（设备）
何为硬件系统？ 何为软件系统？
硬件系统是指由电子器件和机电装置组 成的计算机实体； 软件系统是指为计算机运行工作服务的 全部技术资料和各种程序。
分类：按其工作特点分为只读存储器ROM （Read-Only Memory）和随机存取存储器 RAM (Random Access Memory) 。
随机存取存储器（ RAM）
计算机系统的基本组成
计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成完整的计算机系统系统包括：硬件系统和软件系统。
硬件系统和软件系统互相依赖，不可分割，两个部分又由若干个部件组成(如图所示）。
硬件系统是计算机的“躯干”，是物质基础。
而软件系统则是建立在这个“躯干”上的“灵魂”。
（一）计算机硬件计算机硬件系统由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
（如下图所示）* 中央处理器（ CPU —— Central Processing Unit ）CPU由运算器、控制器和一些寄存器组成；1.运算器运算器是计算机中进行算术运算和逻辑运算的部件，通常由算术逻辑运算部件（ALU）、累加器及通用寄存器组成。
2.控制器控制器用以控制和协调计算机各部件自动、连续地执行各条指令，通常由指令部件、时序部件及操作控制部件组成。
运算器和控制器是计算机的核心部件，这两部分合称中央处理单元（Centre Process Unit，简称CPU），如果将CPU集成在一块芯片上作为一个独立的部件，该部件称为微处理器（Microprocessor，简称MP）。
运算器进行各种算术运算和逻辑运算；控制器是计算机的指挥系统；CPU 的主要性能指标是主频和字长。
字长表示CPU每次计算数据的能力。
如80486及Pentium系列的CPU一次可以处理32位二进制数据。
时钟频率主要以MHz为单位来度量，通常时钟频率越高，其处理速度也越快。
目前的主流CPU的时钟频率已发展到500MHz以上，甚至高达２GHz以上。
*存储器存储器的主要功能是用来保存各类程序的数据信息。
存储器可分为主存储器和辅助存储器两类。
①主存储器（也称为内存储器），属于主机的一部分。
用于存放系统当前正在执行的数据和程序，属于临时存储器。
①辅助存储器（也称外存储器），它属于外部设备。
用于存放暂不用的数据和程序，属于永久存储器。
存储器与 CPU的关系可用 (图 1）来表示。
( 图 1）（ 1）内存储器一个二进制位（ bit）是构成存储器的最小单位。
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2 . 2 电子计算机的组成结构
寄存器分为数据寄存器、地址寄存器和标志寄存器等。 寄存器分为数据寄存器、地址寄存器和标志寄存器等。 最常用的数据寄存器是用于存放加法运算结果的累加寄存 中的累加寄存器命名为AX。 器ACC，8086中的累加寄存器命名为 。 ， 中的累加寄存器命名为 地址寄存器有基址寄存器、变址寄存器等。 地址寄存器有基址寄存器、变址寄存器等。 标志寄存器FR常见的标志有进位标志 、溢出标志OF、 标志寄存器 常见的标志有进位标志CF、溢出标志 、 常见的标志有进位标志 辅助进位标志AF、零标志ZF、符号标志SF和奇偶标志 和奇偶标志PF等 辅助进位标志 、零标志 、符号标志 和奇偶标志 等， 这些标志分别占据标志寄存器FR中的不同位 中的不同位。 这些标志分别占据标志寄存器 中的不同位。
第2章 电子计算机的基本结构
2. 1 2. 2 2. 3 2. 4 2. 5 冯·诺依曼计算机模型 电子计算机的组成结构 计算机系统的分类 电子计算机的性能评价 电子计算机的特点与发展趋势
2 . 1 冯·诺依曼计算机模型 诺依曼计算机模型
2. 1 冯·诺依曼计算机模型 （最初的） 诺依曼计算机模型 最初的）
2 . 2 电子计算机的组成结构
2. 2. 3 计算机系统的层次结 构
为什么要分层？ 为什么要分层？ 分工与协作，提高生产率。 分工与协作，提高生产率。
第5级：应用语言虚拟机 级 第4级：高级语言虚拟机 级 第3级：汇编语言虚拟机 级
问题：分几层为好？ 问题：分几层为好？
第2级：操作系统虚拟机 级 第1级：机器语言机器 级 第0级：微程序机器 级 计算机系统的层次结构
透明性 (Transparency)
本来存在的事物或属性， 本来存在的事物或属性，从 某种角度看似乎不存在。 某种角度看似乎不存在。
例如：浮点数表示、 例如：浮点数表示、乘法指令 对高级语言程序员、 ，可以理 对高级语言程序员、应用程序员 体系结构设计， 体系结构设计 对汇编语言程序员、 对汇编语言程序员、机器语言程序员
2 . 2 电子计算机的组成结构 2. 2. 1 电子计算机的基本组成 2.处理单元的组成 处理单元的组成 CU是PU的指挥机构，由程序计数器 、存 的指挥机构， 是 的指挥机构 由程序计数器PC、 放当前指令的指令寄存器IR、 放当前指令的指令寄存器 、解释指令的指令译 码器ID、 码器 、发出各种命令信号的控制信号发生器及 相应的控制逻辑组成。CU依据指令译码器产生的 相应的控制逻辑组成。 依据指令译码器产生的 一系列操作命令/信号来指挥 协调PU乃至计算 信号来指挥、 一系列操作命令 信号来指挥、协调 乃至计算 机系统中各个部件的工作。 机系统中各个部件的工作。
解为： 解为：决定哪些事物对 例如：数据总线宽度、 哪些事物 例如：数据总线宽度、微程序 程序员透明， 程序员透明， 对汇编语言程序员、 对汇编语言程序员、机器语言程序员 对程序员不透明
对硬件设计者、 对硬件设计者、计算机维修人员
透明 不透明
透明 不透明
2 . 3 计算机系统的分类
2. 3. 1 综述 1. 根据数据表示原理，电子计算机分为模拟式和数字式。 根据数据表示原理，电子计算机分为模拟式和数字式。 2. 依据性能的高低，计算机分为超级计算机、大型计算机、 依据性能的高低，计算机分为超级计算机、大型计算机、 中型计算机、小型计算机、工作站和微型计算机。 中型计算机、小型计算机、工作站和微型计算机。 3. 按照结构集成的不同方式，微型计算机分为单片机和单 按照结构集成的不同方式， 板机。 板机。 4. 计算机按其设计目的又可分为专用计算机和通用计算机 5. 根据计算机的用途不同，计算机分为个人计算机、工控 根据计算机的用途不同，计算机分为个人计算机、 机、军用计算机和嵌入式计算机
2 . 2 电子计算机的组成结构
2. 2. 2 计算机体系结构、 计算机体系结构、 计算机体系结构是指程序员所看到的机器 计算机体系结构是指程序员所看到的机器 的属性， 的属性，即机器的概念性结构和功能表 现。 这里，程序员主要是指汇编程序员。 这里，程序员主要是指汇编程序员。
由于“计算机体系结构”概念的提出， 由于“计算机体系结构”概念的提出，又派 生出两个新的重要概念 计算机组成和计算机实现 • 计算机组成是计算机体系结构的逻辑实现。 计算机组成是计算机体系结构的逻辑实现。 是计算机体系结构的逻辑实现 一种计算机体系结构可以有多种不同的计 算机组成。 算机组成。 • 计算机实现是计算机组成的物理实现。一 计算机实现是计算机组成的物理实现 是计算机组成的物理实现。 种计算机组成也可以有多种不同的计算机 实现。 实现。
2 . 1 冯·诺依曼计算机模型 诺依曼计算机模型
冯·诺依曼计算机模型 的特点 诺依曼计算机模型
计算机由运算器 存储器、输入/输出设备和 运算器、 1. 计算机由运算器、存储器、输入/输出设备和 控制器组成 并以运算器为中心连接在一起。 组成， 控制器组成，并以运算器为中心连接在一起。 存储器由一组一维排列、 2. 存储器由一组一维排列、线性编址的存储单元 组成，每个存储单元的位数是相等且固定的， 组成，每个存储单元的位数是相等且固定的， 存储单元按地址访问。 存储单元按地址访问。 程序”是由一条一条的指令有序排列而成， 3. “程序”是由一条一条的指令有序排列而成， 而指令由操作码和地址码两部分组成。 而指令由操作码和地址码两部分组成。
2 . 2 电子计算机的组成结构 2. 2. 3 计算机系统的层次结构
虚拟机：因为用户在使用计算机时， 虚拟机：因为用户在使用计算机时，看到的就是 这些软件的界面， 这些软件的界面，他并不了解也不必了解物理计 算机内部的结构及工作原理。这些软件的界面向 算机内部的结构及工作原理。 用户提供了他期望让计算机实现的全部功能。 用户提供了他期望让计算机实现的全部功能。换 句话说， 句话说，这些软件的界面就是计算机所具有功能 的具体体现。 的具体体现。 虚拟机的实现有解释(Intelpretation)和翻译 和翻译 虚拟机的实现有解释 (Translation)两种途径。 两种途径。 两种途径
2 . 2 电子计算机的组成结构 2. 2. 1 电子计算机的基本组成 3.硬件 硬件 硬件指构成电子计算机的物理实体， 硬件指构成电子计算机的物理实体，如处理 存储器（内存）、输入/输出控制器 ）、输入 输出控制器（ 器、存储器（内存）、输入 输出控制器（接口电 路）等芯片及其集成这些芯片的印制线路板—— 等芯片及其集成这些芯片的印制线路板 主板，外设等。其中存储器包括： 主板，外设等。其中存储器包括：可以被处理器 直接访问的主存储器（简称主存或内存） 直接访问的主存储器（简称主存或内存）和不可 被处理器直接访问的辅助存储器（ 被处理器直接访问的辅助存储器（简称辅存或外 存） 。
2 . 1 冯·诺依曼计算机模型 诺依曼计算机模型 冯·诺依曼计算机模型 的特点（续） 诺依曼计算机模型 的特点（
指令和数据均采用二进制数表示， 4. 指令和数据均采用二进制数表示，并以二进制 数形式进行运算 。 程序（指令） 5. 程序（指令）与数据是同等地不加区分地存储 在同一个存储器中 。 设置“程序计数器PC” PC”来指示下一条将要执行 6. 设置“程序计数器PC”来指示下一条将要执行 的指令的地址。每执行完一条指令， 的指令的地址。每执行完一条指令，程序计数 器就自动加1 指向下一条指令的存储单元。 器就自动加1，指向下一条指令的存储单元。
2 . 4 电子计算机的性能评价
• • • • • • • • • • 基本字长 字： 字长： 字长： 主存储器容量 处理速度 主频 存储器的存取周期 功耗 吞吐率和响应时间 辅存容量 等等
• **看书中的解释（27页） 看书中的解释（ 页
2 . 5 电子计算机的特点与发展趋势
2. 5. 1 电子计算机的特点 1. 能在程序控制下自动连续地工作 。 2. 运算速度快，计算精度高 。 运算速度快， 3. 具有逻辑判断能力 。 4. 通用性强 。 5. 具有很强的“记忆”功能 。 具有很强的“记忆”
2 . 2 电子计算机的组成结构
2. 2. 1 电子计算机的基本组成 2.处理单元的组成 处理单元的组成 从逻辑上看， 主要由算术逻辑单元 主要由算术逻辑单元ALU、控制单 从逻辑上看，PU主要由算术逻辑单元 、 以及一些暂存单元——寄存器组以及内部总线组成 元CU以及一些暂存单元 以及一些暂存单元 寄存器组以及内部总线组成 成。 ALU是计算机的运算装置，它能够完成“加、减、乘、 是计算机的运算装置，它能够完成“ 是计算机的运算装置 等算术运算和“ 异或”等逻辑运算。 除”等算术运算和“与、或、非、异或”等逻辑运算。一 个基本的ALU由加法器、移位电路和若干内部寄存器及 由加法器、 个基本的 由加法器 相应的控制逻辑和组成。 相应的控制逻辑和组成。
概念性的结构
主存储器 主存控制器 ＩＯＰ 打印机 卡片机 终端 ＩＯＰ 磁盘机 … 磁带机 ＣＰＵ
功能特性源自数据表示：硬件能够直接认别和处理的数据类型和格式； 数据表示：硬件能够直接认别和处理的数据类型和格式； 寄存器组织：操作数寄存器、变址寄存器、 寄存器组织：操作数寄存器、变址寄存器、控制寄存器及专 用寄存器的定义、数量和使用规则等； 用寄存器的定义、数量和使用规则等； 指令系统：机器指令的操作类型、格式， 指令系统：机器指令的操作类型、格式，指令间的排序和控 制机制等； 制机制等； 中断系统：中断类型、中断级别和中断响应方式等； 中断系统：中断类型、中断级别和中断响应方式等； 存储系统：最小编址单位、编址方式、主存容量、 存储系统：最小编址单位、编址方式、主存容量、最大寻址 空间等； 空间等； 处理机工作状态：状态的定义和切换方式，如管态和目态； 处理机工作状态：状态的定义和切换方式，如管态和目态； 输入输出系统：连接方式、数据交换方式、 输入输出系统：连接方式、数据交换方式、数据交换过程的 控制等； 控制等； 信息保护，包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持等。 信息保护，包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持等。