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1、计算机硬件组成,重庆邮电大学计算机科学与技术学院冯 潇,2023/2/19,浮点数的表示,110.011(B)=,N=数符尾数2阶符阶码尾数的位数决定数的精度阶码的位数决定数的范围,规格化的形式：尾数的绝对值大于等于0.1并且小于1，从而唯一地规定了小数点的位置。,1.100112+10=11001.12-10=0.1100112+11,2023/2/19,字符编码,西文字符编码采用ASCII字符(7位二进制字符)进行编码，共128个字符其中，控制字符：032，127；普通字符：94个常用字符的ASCII码09 30H39H 4857AZ 41H5AH 6590az 61H7AH 97122空
2、格 20H 32,2023/2/19,主要内容,计算机系统组成计算机硬件组成冯诺伊曼“存储程序”原理和计算机基本工作原理微型计算机硬件组成和电脑配置常识,2023/2/19,系统软件应用软件,计算机系统分为：硬件+软件,硬 件,软 件,计算机系统的组成,2023/2/19,计算机硬件包括主机和外设,计算机的硬件组成,2023/2/19,冯诺依曼结构,2023/2/19,微机的处理器,2023/2/19,存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合，每个记忆单元由8位二进制位组成，可读写其中的数据。,存储器,存储器通常分为内存储器(内存、主存)和外存储器(外存、辅存),存放大量信息的外存储器,信息
3、交流中心内存储器,存储器,2023/2/19,每个记忆单元由8位二进制位组成。计算机一次能直接处理的二进制位数叫字长。,1KB=210B=1024B1MB=210KB=1024KB1GB=210MB=1024MB1TB=210GB=1024GB,存储器相关术语,2023/2/19,内存和外存的区别,访问数据的速度访问内存的数据需要几十ns外存速度慢存储容量内存容量较小，一般以M、G为单位外存容量较大，一般以几十、上百个G为单位存储数据的持久性断电后，内存中的信息会消失外存能够长久保存信息（几年或几十年）数据交换的方式内存按字长进行信息的交换外存总是成批地进行数据交换,2023/2/19,地址0
4、001,控制:写,10000000,访问内存中的数据,2023/2/19,用于接收用户输入的原始数据和程序，并将其转变为计算机可以识别的二进制代码存放在内存中常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、麦克风,输入设备,2023/2/19,输出设备,用于将存放在内存中由计算机处理的结果变为人们所能接受的形式显示器、打印机、绘图仪、音响,2023/2/19,指令系统,指令是指能被计算机识别的二进制代码，它规定了计算机能够完成的某一种操作一台计算机所有指令的集合称为该计算机的指令系统。,2023/2/19,指令的构成和分类,数据传送指令数据处理指令程序控制指令输入输出指令 其它指令,If Goto,And
5、Or,对计算机的硬件进行管理等,指令,结构,分类,操作码 要完成的操作类型或性质操作数 操作的内容或所在的地址,2023/2/19,计算机的基本工作原理,指令的执行过程分为以下4个步骤：取指令 按照指令计数器中的地址，从内存储器中取出指令，并送往指令寄存器。分析指令 对指令寄存器中存放的指令进行分析，由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。执行指令 由操作控制线路发出完成该操作所需要的一系列控制信息，去完成该指令所要求的操作。一条指令执行完成，指令计数器加1 或将转移地址码送入程序计数器，然后回到。,2023/2/19,2023/2/19,对x
6、=x+1的解释,程序和数据同样存储在计算机中数据的存储指令的存储 控制器从内存中取出指令存放于指令寄存器对指令进行译码控制器控制运算器根据操作数的地址从内存中取出操作数x放于累加器中，取1和x相加，将结果仍置于累加器中程序计数器执行进行赋值操作的指令地址,2023/2/19,微型计算机概述,采用大规模和超大规模集成电路，将运算器和控制器集成到一块CPU芯片上。CPU芯片也称作中央处理器。微型计算机的分类：单片机单板机多板机,2023/2/19,CPU指标：CPU字长、时钟频率运算速度：每秒所能执行的指令条数内存容量：存储容量越大，能处理的数据范围就越广，运算速度也越快,微机主要性能指标,202
7、3/2/19,深入微机主机箱内部,2023/2/19,主板CPU存储器总线和接口输入、输出设备,微型计算机硬件系统,主机,2023/2/19,主板,根据元器件布局排列、尺寸大小、行状、电源规格,主板可以分为ATX、EATX、WATX、NLX和BTX几种结构,2023/2/19,芯片组,北桥芯片：负责CPU与内存、CPU与显卡、内存与显卡之间数据的传输和信号控制,2023/2/19,主板架构,2023/2/19,CPU,2023/2/19,CPU的主要技术指标：字长、位宽、x位CPU、CPU主频、外频、CPU生产工艺位于主板上的CPU插槽,CPU概述,2023/2/19,Intel、AMD微处理
8、器介绍,Intel：Celeron、Pentium、Itantium、Xeon、Banias、Core Duo、Core Quad、Core i7AMD：Duron(毒龙)、Athlon(速龙)、Sempron(闪龙)、Opteron(皓龙)、Phenom(羿龙、四核),2023/2/19,Core Duo(酷睿双核),双核(一块芯片中具有两个运算内核)65纳米制造工艺集成2.9亿个晶体管能耗降低40%，性能提高40%在整个cpu制造历史上具有划时代的里程碑意义,2023/2/19,什么是x86架构,X86就是采用CISC（Complex Instruction Set,复杂指令集）架构的处理
9、器在CISC处理器中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。与复杂指令集相对应的是精简指令集RISC(Reduced Instruction Set),2023/2/19,存储器,根据数据使用的缓急，将存放数据的存储器分为内存储器和外存储器。它们都作为单独的部件插到主板的相应接口上。,2023/2/19,内存储器,随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)计算机的内存容量均指RAM存储器的容量。特点是CPU 可对其进行读写，断电后RAM中信息全部消失。容量单位：MB、
10、GB主流的RAM：,2023/2/19,只读存储器(Read Only Memory,ROM),CPU对其中的内容只存不取。它的特点是用户无法改写ROM里面的内容，断电后信息不会丢失。,为什么需要ROM?,高速缓冲存储器(Cache),为什么需要Cache?,工作原理,Cache的构成静态随机存储器(SRAM),Cache的分级,2023/2/19,外存储器,硬盘(容量单位G),2023/2/19,总线,微处理器与外围设备共用的连接线路,2023/2/19,总线的分类,2023/2/19,接口,串行接口：9针或15针，最大通信距离5米，COM1,COM2,并行接口：25孔，并行传输8位，LPT
11、1、LPT2,USB通用串行接口：能同时连接127个外设，USB2.0最大传输速率为480Mb/s,IEEE1394接口：串行方式通信 带宽可达400Mb/s,硬盘接口：IDE、EIDE、SCSI,2023/2/19,加电：电源开始给主板供电启动引导程序：CPU开始执行ROM中的命令开机自检：对系统重要部件(显卡、RAM、键盘、硬盘、软驱)进行检查加载操作系统：从硬盘到RAM检查配置文件对操作系统进行定制准备读取命令和数据,计算机引导过程,2023/2/19,硬件维护基本知识,正确地开、关机、避免频繁的开、关机定期清洁、除尘、注意释放静电定期进行硬盘整理、设置硬盘关机时间、定期重装系统、减少硬关机经常使用光驱、取出不用的光盘防高温、防磁、防潮,2023/2/19,作业,P51 3、6、7,
