计算机工作原理课件

计算机工作原理计算机的基本原理是存贮程序和程序控制。

预先要把指挥计算机如何进行操作的指令序列（称为程序）和原始数据通过输入设备输送到计算机内存贮器中。

每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地址去等步骤。

计算机的基本原理计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存贮器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。

接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。

依此进行下去，直至遇到停止指令。

程序与数据一样存贮，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。

这一原理最初是由美籍匈牙利数学家冯.诺依曼于1945年提出来的，故称为冯.诺依曼原理。

编辑本段计算机的系统架构计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。

美藉匈牙利科学家冯·诺依曼（John von Neumann）奠定了现代计算机的基本结构，这一结构又称冯·诺依曼结构，其特点是：1）使用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作。

2）存储单元是定长的线性组织。

3）存储空间的单元是直接寻址的。

4）使用低级机器语言，指令通过操作码来完成简单的操作。

5）对计算进行集中的顺序控制。

6）计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成并规定了它们的基本功能。

7）采用二进制形式表示数据和指令。

8）在执行程序和处理数据时必须将程序和数据从外存储器装入主存储器中，然后才能使计算机在工作时能够自动调整地从存储器中取出指令并加以执行。

编辑本段计算机指令计算机根据人们预定的安排，自动地进行数据的快速计算和加工处理。

人们预定的安排是通过一连串指令（操作者的命令）来表达的，这个指令序列就称为程序。

一个指令规定计算机执行一个基本操作。

一个程序规定计算机完成一个完整的任务。

一种计算机所能识别的一组不同指令的集合，称为该种计算机的指令集合或指令系统。

1、计算机系统的组成微型计算机由硬件系统和软件系统组成。

硬件系统：指构成计算机的电子线路、电子元器件和机械装置等物理设备，它包括计算机的主机及外部设备。

软件系统：指程序及有关程序的技术文档资料。

包括计算机本身运行所需要的系统软件、各种应用程序和用户文件等。

软件是用来指挥计算机具体工作的程序和数据，是整个计算机的灵魂。

计算机硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五部分组成。

２、计算机的工作原理（１）冯•诺依曼原理“存储程序控制”原理是1946年由美籍匈牙利数学家冯•诺依曼提出的，所以又称为“冯•诺依曼原理”。

该原理确立了现代计算机的基本组成的工作方式，直到现在，计算机的设计与制造依然沿着“冯•诺依曼”体系结构。

（2）“存储程序控制”原理的基本内容①采用二进制形式表示数据和指令。

②将程序（数据和指令序列）预先存放在主存储器中（程序存储），使计算机在工作时能够自动高速地从存储器中取出指令，并加以执行（程序控制）。

③由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件组成计算机硬件体系结构。

（3）计算机工作过程（见下图）第一步：将程序和数据通过输入设备送入存储器。

第二步：启动运行后，计算机从存储器中取出程序指令送到控制器去识别，分析该指令要做什么事。

第三步：控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法），将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中。

第四步：当运算任务完成后，就可以根据指令将结果通过输出设备输出。

二、中央处理器中央处理器又称CPU（Central Processing Unit），是计算机系统的核心，它由运算器、控制器和寄存器组成。

1、运算器（ALU）运算器是负责对数据进行算术运算或逻辑运算的部件，由算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器和通用寄存器组等组成。

算术逻辑单元用于算术运算、逻辑运算及移位、求补等操作；累加器用于暂存被操作数和运算结果；通用寄存器组是一组寄存器，运算时用于暂存操作数和数据地址；状态寄存器也称标志寄存器，它用于存放算术逻辑单元工作中产生的状态信息。

第三章计算机的工作原理3.1 计算机的结构特点一、冯.诺伊曼体系结构冯.诺依曼结构计算机的组成和工作原理。

特点：1、由运算器、存储器、控制器和I/O设备组成；2、指令和数据以同等地位存放在存储器中，按地址寻访；3、指令和数据均以二进制表示；4、指令由操作码和数据组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数存放在存储器中的地址；5、指令在存储器中顺序存放，顺序执行，特定情况下根据条件改变执行的顺序；6、机器以运算器为中心，输入/输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器完成。

二、中央处理器(CPU)的组成1、运算器：运算器由算术逻辑部件(ALU)和一些寄存器组成，是直接进行数据交换和运算的部件；2、控制单元：控制单元用来指挥和控制程序和数据的输入、运行和处理。

3、寄存器：寄存器组：用于存储数据；累加器(ACC)：提供给ALU的两个操作数之一，并存储计算结果；标志寄存器(FR)：用于存储某些重要的状态和特征，每个状态用一位标志；程序寄存器：用于存放下一条要执行指令的地址码；指令寄存器：存放当前要执行的指令，由指令译码器进行译码，确定应进行什么操作，通过操作控制器产生相应的控制信号。

地址寄存器、数据寄存器。

4、协处理器：三、冯.诺伊曼结构的演化1.控制部件设计的多样化a)用逻辑电路设计实现；b)微程序设计实现。

2.采用总线结构总线：是连接各部件的一组公共信号线，是传送信号和代码的公共通道。

所谓总线实际上就是一组信号连线，每个计算机部件都要与这组信号向相连，每根信号线只有两个状态，高电平和低电平。

这种总线称为外部总线或系统总线，系统总线中的信号线根据其功能的不同又可以分为三类：1)数据总线：用来传输各功能部件之间的数据信息，是双向传输总线，位数与机器字长有关；2)地址总线：用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存中的地址，是单向传输总线，地址总线的个数与存储器单元的个数有关，称为寻址能力；3)控制总线：用来发出各种控制信号的传输线，每一根控制总线是单向的。

计算机的工作原理图计算机是一种用于处理数据和执行指令的电子设备。

它采用了一系列复杂的电子元件和运行在其上的软件来实现各种功能。

计算机的工作原理图可以帮助我们理解计算机是如何执行数据处理任务的。

计算机的工作原理可以分为硬件和软件两个方面。

硬件是指计算机的物理部分，包括计算机内部的电子元件和外部的输入输出设备。

而软件是指运行在计算机上的程序，包括操作系统和应用程序。

在计算机的工作原理图中，我们可以从以下几个方面来理解计算机的工作原理。

1. 输入设备：计算机的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏等。

当用户通过这些设备输入数据时，计算机会将数据转换成二进制形式，并存储在内存中等待进一步处理。

2. 中央处理器（CPU）：CPU 是计算机的核心部件，负责执行计算机指令和处理数据。

CPU 包括算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器。

ALU 负责处理数据的运算，CU 负责控制指令的执行，而寄存器则用于暂时存储数据和指令。

3. 内存：计算机的内存用于存储数据和指令。

在计算机的工作原理图中，内存通常被分为两类：主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、固态硬盘等）。

主存储器是计算机直接访问的，用于存储当前正在执行的程序和数据；而辅助存储器则用于长期存储数据和程序。

4. 输出设备：计算机的输出设备包括显示器、打印机等。

当计算机处理完数据后，会将结果通过输出设备显示给用户。

5. 总线：计算机中的各个部件之间需要传输数据和指令，这就需要通过总线来进行信息传递。

总线可以分为数据总线、地址总线和控制总线，它们分别用于传输数据、地址和控制信号。

6. 操作系统：操作系统是计算机的核心软件之一，它负责管理计算机的资源，为应用程序提供运行环境。

操作系统通过调度程序控制计算机的各个部件，使得它们协同工作。

7. 应用程序：应用程序是运行在计算机上的各种软件，用于完成用户的各种需求。

应用程序通过操作系统与硬件进行交互，实现各种功能。

总之，计算机的工作原理图涵盖了计算机硬件和软件的功能和相互关系。