[計(jì)算機(jī)硬件及網(wǎng)絡(luò)]模塊3計(jì)算機(jī)硬件-展示頁(yè)
2025-03-31 02:06本頁(yè)面
【正文】 放主存中一部分內(nèi)容的副本（拷貝），即當(dāng)前正在執(zhí)行的程序中的活躍部分。有可能封裝在 CPU盒中，也有可能在 CPU盒外。 主存 (Cache) 36 ?通常有兩種類型的 cache： ?內(nèi)部 cache 與 CPU制作在同一個(gè)芯片內(nèi)，內(nèi)部 cache容量很小，可以以 CPU的核心速度運(yùn)行。 35 ?高速緩沖存儲(chǔ)器的存取速度比主存快，但比 CPU內(nèi)部的寄存器慢 。 ?CMOS與 ROM的區(qū)別在于 ：其內(nèi)容隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置的改變或用戶的設(shè)置而發(fā)生變化。 ?只讀存儲(chǔ)器 (ROM) 33 ?CMOS 芯片一般用來(lái)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)每次開(kāi)機(jī)時(shí)所需的重要信息，例如計(jì)算機(jī)貯存容量、鍵盤類型、鼠標(biāo)、監(jiān)視器以及磁盤驅(qū)動(dòng)器的有關(guān)信息。 ?只讀存儲(chǔ)器 (ROM) 32 ?ROM 常用來(lái) 存放固定不變重復(fù)使用的程序、數(shù)據(jù)或信息 ，如存放漢字庫(kù)、各種專用設(shè)備的控制程序等。 ?可擦除可編程 ROM (EPROM)： 用戶可編程，但需要用紫外線燈擦除。 Ⅱ 只讀存儲(chǔ)器 (ROM) 31 ?ROM 又可以細(xì)分為四種類型： ?掩模式 ROM (MROM)： 內(nèi)容由芯片制造商寫入，寫入后任何人無(wú)法改變。通常用來(lái)存儲(chǔ)那些關(guān)機(jī)后不能丟失的程序和數(shù)據(jù)。用戶只能讀，不能寫。 ?RAM的速度是重要的指標(biāo)，如果 RAM的速度低于 CPU的速度，則 CPU訪存時(shí)需要等待。存取速度慢，但容量較大，價(jià)格較低。存取速度快，但容量較小，價(jià)格較高。若斷電或關(guān)掉計(jì)算機(jī)，全部存儲(chǔ)的信息將會(huì)丟失。 ?對(duì)所有存儲(chǔ)單元的讀寫時(shí)間均相同。 26 ? 主存儲(chǔ)器分為三種類型： ① 隨機(jī)存儲(chǔ)器 (RAM) ② 只讀存儲(chǔ)器 (ROM) ③ 互補(bǔ)金屬氧化物存儲(chǔ)器 (CMOS) 主存儲(chǔ)器＝ RAM＋ ROM＋ CMOS 27 ?RAM的特點(diǎn)： ?計(jì)算機(jī)中主存的主要組成部分。 ?地址本身采用位模式。 ?所有在存儲(chǔ)器中可標(biāo)識(shí)的獨(dú)立地址單元的總數(shù)稱為 地址空間 。 ?內(nèi)存儲(chǔ)器的容量和存取速度是主要的指標(biāo)。 每一個(gè)存儲(chǔ)單元都有惟一的標(biāo)識(shí)符 —— 地址 。 2 存儲(chǔ)器分為兩大類： ? 內(nèi)存儲(chǔ)器 (內(nèi)存、主存 ) ? 外存儲(chǔ)器 (輔助存儲(chǔ)器 ) ? ROM ? RAM ? 高速緩存 ? CMOS ? 軟盤 ? 硬盤 ? 光盤 ? 磁帶 . 主存儲(chǔ)器 23 ?內(nèi)存儲(chǔ)器由超大規(guī)模集成電路做成。 ?指揮并控制 CPU、主存和輸入 /輸出設(shè)備之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)。 ?控制單元的基本功能： ?從主存中取出指令。 ? 指令是計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作的命令，將控制計(jì)算機(jī)完成規(guī)定動(dòng)作的命令稱為指令。當(dāng)前指令執(zhí)行完后，程序計(jì)數(shù)器自動(dòng)加 1，指向下一條指令的地址。 ?指令寄存器 ：存放從內(nèi)存中取出的指令， 以便于稍后解釋和執(zhí)行它們。 ?CPU的運(yùn)算需要多個(gè)寄存器。 ? 由控制器選擇上述運(yùn)算中的一種。 ?算術(shù)運(yùn)算 ：包括加 1 (+1)、減 1 (1)、 加法、減法、乘法和除法等。 16 ? 計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)形成信息的加工部件。 . 中央處理單元（ CPU） 控制單元 寄存器 程序計(jì)數(shù)器 15 ?中央處理器（ CPU）是計(jì)算機(jī)中的核心部件，決定了整個(gè)計(jì)算機(jī)的功能和性能指標(biāo)。 10 1 中央處理單元 2 主存儲(chǔ)器 3 輸入 /輸出 4 子系統(tǒng)間的連接 5 微型計(jì)算機(jī)的硬件組成 6 程序執(zhí)行 計(jì)算機(jī)硬件組成 11 輸入 /輸出設(shè)備 存儲(chǔ)器 計(jì)算機(jī)硬件 ?通?？梢园延?jì)算機(jī)硬件的五大基本部件可以分成三大類： CPU、 存儲(chǔ)器 和 輸入 /輸出子系統(tǒng) 。 計(jì)算機(jī) 系統(tǒng) ? + ? = 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 硬件 軟件 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 9 ? 以 CPU為核心，配以 存儲(chǔ)器 、 輸入輸出設(shè)備 及其它 輔助電路 ，組成計(jì)算機(jī)的 硬件系統(tǒng) 。諾依曼型計(jì)算機(jī) 。 存儲(chǔ)器 : 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序 算術(shù)邏輯單元 (ALU) : 進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算 控制單元 : 控制程序的執(zhí)行 輸入 /輸出設(shè)備 : 接收來(lái)自外界數(shù)據(jù) /向外界發(fā)送數(shù)據(jù) 7 1945年 6月馮 諾依曼模型 6 ?計(jì)算機(jī)的硬件組成包括： 存儲(chǔ)器 ， 算術(shù)邏輯單元 (ALU)， 控制單元 和 輸入 /輸出設(shè)備 。 4 計(jì)算機(jī) 輸入數(shù)據(jù) 輸出數(shù)據(jù) 程序 馮 諾依曼（美籍匈牙利數(shù)學(xué)家科學(xué)家，計(jì)算機(jī)之父）提出的馮 諾依曼模型 ?我們可以認(rèn)為計(jì)算機(jī)是一個(gè)接受輸入數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)的黑盒子。2022 模塊 3 計(jì)算機(jī)硬件 2 1．馮 諾依曼模型 2．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 3．硬件系統(tǒng)組成 4．多媒體信息處理、多媒體計(jì)算機(jī) 主要內(nèi)容 3 馮 輸入數(shù)據(jù) 輸出數(shù)據(jù) 程序 ?馮 諾依曼模型著眼于計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。諾依曼模型 5 計(jì)算機(jī) 輸入數(shù)據(jù) 輸出數(shù)據(jù) 程序 輸入 /輸出設(shè)備 存儲(chǔ)器 算術(shù)邏輯單元 控制單元 馮 又稱為五大基本部件。諾依曼在一篇論文中第一次提出了計(jì)算機(jī)三個(gè)主要思想： ? 計(jì)算機(jī)由前述四個(gè)部分（五大基本部件組成） ? 采用二進(jìn)制來(lái)表示程序和數(shù)據(jù) ? 程序和數(shù)據(jù)都必須存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中 目前絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)仍建立在這個(gè)思想的基礎(chǔ)上，稱之 馮 8 硬件系統(tǒng)：設(shè)備 軟件系統(tǒng)：程序＋文檔 ?硬件 通常是指一切看得見(jiàn)，摸得到的設(shè)備實(shí)體； ?軟件 通常是泛指各類程序和文件，它們實(shí)際上是由一些算法以及其在計(jì)算機(jī)中的表示所構(gòu)成的。 ? 以 操作系統(tǒng) 為核心的 系統(tǒng)軟件 以及其它 應(yīng)用軟件 組成計(jì)算機(jī)的 軟件系統(tǒng) 。 12 ?中央處理單元（ CPU） ? CPU = 運(yùn)算器 + 控制器 ?主機(jī) ? 主機(jī) = CPU + 主存儲(chǔ)器 ?外部設(shè)備（廣義的輸入 /輸出設(shè)備） ? 除去主機(jī)以外的硬件裝置（如輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、輔助存儲(chǔ)器等） 13 （外）存儲(chǔ)器 （ 內(nèi)）存儲(chǔ)器 中央處理器 （ CPU） 輸入 設(shè)備 輸出 設(shè)備 數(shù)據(jù)流 地 址 控制流運(yùn)算器 控制器 14 ?CPU 包括三部分： 算術(shù)邏輯單元 (ALU)、控制單元 和 寄存器 。 ?控制器：取指令、分析指令、執(zhí)行指令 ?運(yùn)算器：執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算 ?工作原理： 把處理問(wèn)題的程序和所需的數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制編碼形式表示，并且預(yù)先按一定順序存放到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器里，計(jì)算機(jī)工作時(shí)自動(dòng)執(zhí)行程序，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 ? 完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。 ?邏輯運(yùn)算 ：包括 “ 非 ” 、 “ 與 ” 、“ 或 ” 和 “ 異或 ” 。 Ⅰ 算術(shù)邏輯單元 (ALU) 17 ?寄存器是用來(lái)臨時(shí)存放數(shù)據(jù)的高速獨(dú)立的存儲(chǔ)單元。 ?常見(jiàn)的寄存器有： Ⅱ 寄存器 寄存器 數(shù)據(jù)寄存器 指令寄存器 程序計(jì)數(shù)器 18 ?數(shù)據(jù)寄存器 ：用
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