计算机系统及其工作原理 PPT

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计算机组成原理(本全)课件

计算机组成原理(本全)课件
目录
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出(I/O)系统 • 计算机的体系结构 • 计算机的软件系统
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机，20世纪40年代中期至50年代末期，主要用于
军事和科学研究领域。
CPU每个时钟周期执行的指令数，是衡量CPU性能的重要指标。
03 存储器系统
存储器的分类和作用
分类
根据存储器的功能和位置，可以分为内存和外存两大类。内存是计算机内部存储器，用于存放运算数据和程序代码；外存则是计算机外部存储器，用于长期保存大量数据和程
序。
作用
存储器是计算机的重要组成部分，它负责存储程序运行过程中所需的数据、指令等信息，使得CPU能够快速、准确地读取和写入数据，从而完成程序的执行。
软件系统
包括系统软件和应用软件两大类。
操作系统
是计算机的软件系统中最基本、最重要的部分，负责管理和调度计算机的软硬件资源。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行运算和存储。
指令和程序
计算机按照程序中预定的指令序列进行自动执行。
存储程序原理
将程序和数据存储在计算机内部，根据指令从存储器中取出数据和指令进行运算和传输。
内存的工作原理和组织结构
工作原理
内存由多个存储单元组成，每个单元可以存储一个二进制数。当CPU需要读取或写入数据时，会通过地址总线发送地址信号，内存控制器根据地址信号找到对应的存储单元，完成数据的读取或写入操作。
组织结构
内存的组织结构通常采用线性编址方式，即将内存单元按照一定顺序排列，每个单元都有一个唯一的地址。内存的容量大小由地址总线的位数决定，地址总线位数越多，可访问的内存单元数量就越多。

计算机系统的组成与工作原理ppt课件

工作原理
参照人类大脑的工作方式，首先我们通过眼睛、耳朵等感觉器官，将捕捉到的信息输送到大脑并存储起来。然后经过思考，结合已掌握的知识，按照一定的方法和步骤，对信息进行加工处理，产生处理结果。然后在经过大脑的控制，利用口、手等器官，把结果表达出来。计算机的工作方式也是类似的：
计算机工作原理
它是计算机的核心部件，负责解释执行计算机的基本指令，完成计算机对各种信息的加工处理工作。它主要由运算器和控制器组成。
信息处理的核心
信息处理的指挥中心
现在市场上常用的是AMD处理器、英特尔处理器等。
AMD处理器
Intel处理器
主机板
二、存储器
（1）内存储器，简称内存，也叫主存储器。用于存储计算机当前工作中正在运行的程序、数据等，相当于计算机内部的存储中心。
操作系统有DOS、windows等，我们常用的 WINDOWS 是一个多任务、多窗口的操作系统。
应用软件是为了解决一些实际问题的计算机程序。我们在计算机上作画，需要作图软件如photoshop, 作动画需要动画软件flash，我们写文章要用文字编辑软件，如microsoft word，老师做课件用ppt 等。
注意：在我们使用完USB移动存储器时，一定要在计算机上进行“安全删除硬件”的操作。等WINDOWS通知可以移除设备时，才可以从USB接口中拔出设备
内存条
U 盘
光驱
三、输入设备：用于计算机从外界获取信息
键
鼠
盘
标
摄像头扫描仪
数码相机
四、输出设备：用于将信息传递给外界打印机
显示器
数据输入输入设备
运算器存储器
输出设备输出结果

计算机组成原理(本全PPT)

应用
用作固件存储，如BIOS、固件等。
外存储器
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
分类
机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
外存储器
应用
作为计算机的主要存储设备。
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
外存储器
分类
CD、DVD和蓝光光盘等。
应用
用于数据备份和存储。
高速缓存(Cache)
址和控制信号。
总线按照传输信号类型可以分为数据总线、地址总线和控制总线。
总线按照连接部件可以分为内部总线和外部总线，内部总线连接计算机内部各部件，外部总线连
接计算机与外部设备。
主板的结构与功能
主板的结构包括
处理器插座、内存插槽、扩展插槽、硬盘接口、电源接口等。
主板的功能包括
提供各部件之间的连接，实现数据传输和控制信号传递；保障系统的稳定性和可靠性；提供系统扩展能力。
I/O数据传输方式
优点
CPU可以执行其他任务，适用于高速I/O 设备。
VS
缺点
需要设置中断控制器，实现起来较为复杂。
I/O数据传输方式
优点
CPU不直接参与数据传输，适用于大数据块传输。
缺点
需要设置DMA控制器，成本较高。
I/O设备控制方式
要点一
优点
简单、易于实现。
要点二
缺点
CPU效率低下，适用于慢速I/O设备。
计算机组成原理(本全ppt)
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出系统(I/O) • 总线与主板 • 计算机系统性能评价与优化
01
计算机系统概述
计算机的发展历程

计算机的基本工作原理ppt课件

二进制与计算机
实际上，计算机仅仅是一台机器，只认识“0”和“1”这两
个数字的机器，所以在机器内部，所有的信息的表示、存储、处理、输出均采用二进制的形式。
输入计算机的所有信息，都必须先转化成二进制编码，才能被计算机识别。
二进制与计算机
利用二进制代码，在黑点部分用“1”表示，在白点部分用“0”表示，通过这种方式可以将一幅图画转化为计算机能够识别的二进制代码。
存放1、一在个计汉算字机的中空打间开要“附2字件节”（中B的）“记事本”。
2、输入“computer”一词，保存成一个“txt” 格式的文件，查看文件的大小是多少字节。
1 K3B、（输千入字“节信）息=技1术02”4四B个（汉字字节并）保存成一个
“txt”格式的文件，观察文件的大小是多少字节。
1 MB（兆字节）= 1024 KB（千字节）
4、由此推断一个英文字母需要多少二进制代
1码表GB示（？千一兆个字汉节字）需=要多10少24二M进B（制代兆码字表节示）？
1 TB（太字节）= 1024 GB (千兆字节)
运算器
进行算数运算和逻辑运算的部件。可执行四则运算比较，判断等操作。
控制器
负责指挥、控制计算机工作的部件称为控制器。是计算机的神经中枢。
2、一个完整的计算机包括___硬__件_和_软__件____两部分。 3、计算机的硬件存由储__器_____运_、算_器_____控__制、器________、
__输__入__设__备__和_输__出__设__备___等五部分构成。 4、中央处理器的英文缩写CP是U________，它包括计算机
计算机采用二进制的原因：
1.二进制数容易表示。
2.二进制数的运算法则简单。

计算机全套课件ppt课件ppt课件

视频。
幻灯片制作
PowerPoint提供了多种幻灯片制作工具，包括文本框、形状、图片等，支持多种动画效果和切换效果。
A
B
C
D
幻灯片导出和分享
PowerPoint支持将演示文稿导出为多种格式，如PDF、图片等，支持通过邮件、社交媒体等方式分享。
幻灯片母版
PowerPoint提供了多种幻灯片母版样式，可以方便地统一整个演示文稿的风格。
C编程语言
高效性能
C是一种编译型语言，提供了对内存的精确控制，使得C程序在运行速度和资源利用上具有很高的效率。
01
02
面向对象
C支持类和对象的概念，以及继承和多态等面向对象特性。
03
跨平台
C程序可以在多个操作系统上运行，如 Windows、Linux和Mac OS。
系统级编程
C适合用于开发操作系统、游戏、图形界面等低级应用，可以深入到底层硬件进行操作。
01
介绍网络的基本概念、分类和拓扑结构，如局域网、广域网、
城域网等。
网络硬件
02
详细介绍各种网络设备，如路由器、交换机、服务器等及其作
用和工作原理。
网络协议与标准
03
介绍TCP/IP协议族、HTTP、FTP等常见网络协议和应用层协议
。
TCP/IP协议
TCP/IP协议族简介
简要介绍TCP/IP协议族的发展历程和基本组成。
象特性。
丰富的API
Java提供了大量的类和接口，涵盖了GUI 开发、网络编程、数据库交互等多个领域
。
跨平台
Java的“一次编写，到处运行”的特性使得Java程序可以在任何安装了Java虚拟机（JVM）的平台上运行。

《计算机组成原理》课件

指令结束
将结果存回内存或寄存器。
CPU的性能指标
速度
执行指令的速度，通常以MIPS（百万条指令每秒）表示。
功耗
CPU在工作时的能耗。
集成度
CPU中晶体管的数量和密度。
可靠性
CPU在正常工作条件下无故障运行的概率。
03
存储器
内存的分类与结构
分类
根据存储介质，内存可以分为RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）。RAM又可以分为DRAM（动态随机存取存储器）和SRAM（静态随机存取存储器）。
谢谢您的聆听
THANKS
《计算机组成原理》ppt课件
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器 • 存储器 • 输入输出系统 • 总线系统 • 计算机系统可靠性及安全性
01
计算机系统概述
计算机的发展历程
机械计算机时代
1946年第一台电子计算机ENIAC诞生，占地170平方米，重30吨，运算速度5000次/秒。
晶体管计算机时代
20世纪50年代中期至60年代，计算机体积缩小，运算速度提高，可靠性增强。
集成电路计算机时代
20世纪60年代末至70年代初，微处理器出现，个人电脑开始进入市场。
大规模集成电路计算机时代
20世纪70年代中期至今，计算机体积更小，性能更高，应用领域更广泛。
计算机系统的组成
硬件系统
包括中央处理器、存储器、输入输出设备等物理部件。
结构
内存主要由存储单元阵列、地址译码器和数据输入/输出缓冲器组成。每个存储单元阵列负责存储数据，地址译码器负责将地址码转换为相应的存储单元的地址，数据输入/输出缓冲器则负责数据的读写操作。
内存的工作原理

计算机的工作原理精品PPT课件

一、信息在计算机中的表示
3
数制的转换
即是逢二进一，二进制广泛用于最基础的运算方式，计算机的运行计算基础就是基于二进制来运行。只是用二进制执行运算，用其他进制表现出来。
把二进制三位一组分开就是八进制, 四位一组就是十六进制。
二、冯·诺依曼结构及工作原理
计算机系统
硬件系统
软件系统
二、冯·诺依曼结构及工作原理
一、信息在计算机中的表示
2
存储容量的单位
1GB
1MB
1KB
1024
1024
1024
一首歌一般不超过5M 一部电影一般不超过500M
20万首歌！ 200部电影！
一、信息在计算机中的表示
3
数制的转换
所谓二进制，也就是计算机运算时用的一种算法。二进制只由一和零组成。
比方说，你上一年级时应该听说过“进位筒”（“数位筒”）吧！十进制是个位上满十根小棒就捆成一捆，放进十位筒，十位筒满十捆就捆成一大捆，放进百位筒……
计算机的系统组成
第一节计算机的工作原理
一、信息在计算机中的表示
1
数制的概念
你所了解的数制六进制、七进制、八进制、九进制、十进制、十一进制、十二进制、十三进制、十四进制、十五进制、十六进制、十八进制、二十进制、二十四进制、二十六进制、二十七进制、三十进制、三十二进制、三十六进制、六十进制、六十四进制。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be

2024年度-《大学计算机基础》PPT课件(全)

02 程序执行过程
计算机按照程序中的指令顺序执行，包括取指、译码、执行等操作，同时涉及到数据的读取和写入。
03 中断与异常处理
计算机在执行程序过程中可能会遇到中断或异常事件，此时需要相应的处理机制来保证系统的稳定性和可靠性。
10
03
操作系统基础与应用
11
操作系统概念及功能
操作系统定义
01
《大学计算机基础》 PPT课件(全)
1
目录
• 计算机概述与发展历程 • 计算机系统组成与工作原理 • 操作系统基础与应用 • 办公软件应用技能培养 • 计算机网络基础与互联网应用 • 信息安全意识培养与防范措施
2
01
计算机概述与发展历程
3
计算机定义及特点
计算机是一种基于微处理器的智能电子计算机器 01 ，具备高速运算、存储和处理数据的能力。
要点二
传输介质
常见的传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤等。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，成本低廉且易于安装；同轴电缆由内导体、绝缘层、外导体和护套组成，具有较高的带宽和较好的抗干扰能力；光纤则是以光脉冲的形式来传输信号，具有传输速率高、传输距离远、抗干扰能力强等优点。
23
信息安全意识培养与防范措
操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、合理组织计算
机工作流程以及方便用户使用的程序的集合。
操作系统功能
02
处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理以及用户接口
。
操作系统作用
03
作为计算机系统的资源管理者、作为用户和计算机硬件系统之
间的接口、作为扩充机器。
12
常见操作系统类型介绍
01
批处理操作系统

计算机组成原理(本全)ppt课件(2024)

I/O设备的分类
按数据传输方式可分为字符设备和块设备；按设备共享属性可分为独占设备和共享设备。
I/O接口与I/O设备的连接方式
包括并行接口和串行接口，其中并行接口传输速度快，但传输距离短，而串行接口传输速度慢，但传输距离长。
I/O控制方式与中断技术
I/O控制方式
包括程序查询方式、中断方式和DMA方式。程序查询方式需要CPU不断查询I/O设备的状态，效率低下；中断方式可以在I/O设备准备好数据后主动通知CPU，提高了 CPU的利用率；DMA方式则允许I/O设备与内存直接交换数据，进一步提高了数据传输效率。
计算机的发展
计算机经历了从电子管、晶体管、集成电路到超大规模集成电路等多个发展阶段，性能和体积不断得到优化和改进。目前，计算机已广泛应用于各个领域，成为现代社会不可或缺的工具。
计算机系统的组成
要点一
硬件系统
计算机硬件是计算机系统的物质基础，包括中央处理器、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等部分。其中，中央处理器是计算机的核心部件，负责解释和执行指令；内存储器用于暂时存储数据和程序；外存储器用于长期保存数据和程序；输入设备用于将数据和信息输入到计算机中；输出设备则将计算机处理结果以人们能够识别的形式输出。
人们日常生活中最为熟悉的数制，每一位上的数码都是 0~9之间的数字。
十六进制表示法
在二进制基础上发展起来的一种数制，每一位上的数码由 0-9和A-F（对应十进制中的10-15）组成，常用于表示内存地址和机器码等信息。
数的定点表示与浮点表示
定点表示法
小数点固定在某一位置的数制表示方法，包括定点整数和定点小数，适用于表示范围较小的数值。
总线技术

程序员教程第一章计算机系统ppt

2)二地址指令格式
OP
A1
A2
实现操作:(A1)OP(A2) (A1)
3)一地址指令格式
OP
A
在一地址指令中，只给出一个操作数的地址。若操作针对一个操作数的指令，其操作：OP(A) (A);若操作是针对两个操作数的一地址指令，通常另一个操作数是隐含的（另一个操作数在累加器AC中), 其操作为（AC)OP(A) (AC)
控制命令及状态信息等；⑶支持主机采用程序查寻，中断和DMA等访问方式；⑷提供所需的缓冲，暂存，驱动能力⑸进行数据的类型，格式等方面的转换
2.分类：并行接口串行接口（一般接口与设备之间采用串行传送方式，而接口与主机
之间采用并行方式）
o 2.主机与外设之间的连接方式 1）常见的有总线型，星型，通道方式和处理
各部件主要作用
（参考教材P24——25）
执行指令过程： @取指令 @指令译码 @按指令操作码执行 @形成下一条指令地址
o 寄存器组
寄存器是CPU中的一个重要组成部分，它是 CPU内部的临时存储单元。
寄存器既可以存放数据和地址，也可以存放控制信息或CPU工作时的状态。
通常分为1）累加器；2）通用寄存器组；3）标志寄存器；4）指令寄存器；
2.工作原理：用通道指令编制程序放在存储器中，当需要进行I/O操作时，CPU只要按约定格式准备好命令和数据，然后启动通道即可，通道则执行相应的通道程序，完成所要求的操作。用通道程序也可完成较复杂的I/O 管理和预处理，从而在很大程度上将CPU从繁重的I/O 管理工作中解脱出来，提高了系统工作效率。
@算术和逻辑运算单元；
@累加器（AC）：运算器中的主要寄存器之一，暂存运算结果，向ALU提供运算对象;

计算机组成原理ppt课件

常见输入输出接口类型和特点比较
要点一
常见输入输出接口类型
要点二
特点比较
常见的输入输出接口类型包括PS/2接口、USB接口、HDMI 接口、DisplayPort接口、SATA接口等。
不同的输入输出接口类型具有不同的特点，如传输速度、支持热插拔、连接方式等。例如，USB接口支持热插拔和即插即用，而SATA接口则主要用于连接硬盘和光驱等存储设备。
定点数表示与运算方法
定点数表示方法
阐述定点数的表示方法，包括符号位、数值位等，并介绍定点数的范围及精度。
定点数加减运算
详细讲解定点数的加减运算方法，包括补码加减运算等。
定点数乘除运算
介绍定点数的乘除运算方法，包括原码乘除、补码乘除等算法。
定点数运算器的设计
阐述定点数运算器的设计原理和实现方法，包括加法器、减法器、乘法器和除法器等。
当中断发生时，计算机首先保存当前程序的执行状态，然后转去执行中断处理程序。中断处理程序执行完毕后，计算机再返回原程序继续执行。这个过程需要由计算机的操作系统来管理和控制。
THANK YOU
指令系统设计原则和优化策略
有效性原则
指令系统应能有效地支持高级语言的实现，提高程序执行效率。
兼容性原则
新设计的指令系统应尽可能与已有的指令系统保持兼容。
完备性原则
指令系统应满足程序设计的各种需求，具备完备性。
规整性原则
指令系统应尽可能规整，简化硬件实现和软件编程。
优化策略
采用流水线技术、超标量技术、乱序执行技术等优化策略，提高指令执行速度和效率。
高速缓冲存储器（Cache）原理及应用
Cache原理
Cache是一种高速缓冲存储器，它位于CPU和内存之间，用于存储CPU最近访问过的数据和指令。通过Cache技术，可以提高CPU访问内存的效率和速度。

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如办公软件、设计软件、杀毒软件、动画
制作软件等
四、计算机工作原理(动画）
五、计算机的分类
巨型机大型机
高性能计算机
小型机
微型机（个人计算机或PC机）
– 台式机
– 便携式计算机（又称笔记本电脑）
– 掌上型计算机
计算机系统及其工作原理
本课教学目标和重、难点：
一、教学目标： 1．知识目标：了解计算机系统的基本组成，了解计算
机硬件系统和软件系统,了解计算机的工作原理以及计算机的分类。 2．能力目标：能正确辨认常见硬件与常见软件，能给自己配置计算机，能理解计算机的工作原理，理解计算机的基本容量单位及换算关系。 3．情感目标：体会通过自己的学习列出计算机配置清单所带来的愉悦。二、教学重、难点： 1．重点计算机系统的基本组成，各硬件的重要作用；计算机的工作原理。 2．难点计算机的工作原理
一、计算机系统组成
硬件系统
光有硬件，没有软件的计算机称为裸机。
软件系统软件是计算机的灵魂。
二、计算机硬件组成
➢运算器中央处理器
➢控制器
CPU
➢存储器
➢输入设备
➢输出设备
常见CPU（intel与AMD）
存储器
主存储器
特点：读写速度快、
（内存储器）
存储量小，断电后信息丢失
辅助存储器特点：存储量大，读
（外存储器）
写速度较内存慢，断电后仍能保存信息
主存储器
市面上常见的内存条是主存储器的一种，它具有掉电或重启计算机后数据全部丢失的特点。内存容量一般有：1GB、2GB、4GB 等
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
辅助存储器
硬盘
软盘软盘
移动硬盘
光盘和光盘驱动器
U盘
硬盘是主要的辅助存储器，其容量比主存储器大的多：250GB、 320GB、500GB和1TB等；U盘是常用的移动存储器:2GB、4GB、 8GB等
主存储器与辅助存储器的主要区别:
主存储器 CPU
辅助存储器
返回
内存、外存在与CPU数据交换时的关系
常见输入设备
返回
常见输出设备
计算机硬件系统小结
显示器键盘
CPU 内存储器硬盘光盘驱动器软盘驱动器
鼠标
三、软件系统
软件
系统软件如操作系统win98/xp、
C语言编译处理程序等。
应用软件