第2章2.1 計(jì)算機(jī)的組成與分類

1、第2章 計(jì)算機(jī)組成原理,2.1 計(jì)算機(jī)的組成與分類 2.2 CPU的結(jié)構(gòu)與原理 2.3 PC機(jī)的主機(jī) 2.4 常用輸入設(shè)備 2.5 常用輸出設(shè)備 2.6 外存儲(chǔ)器,對(duì)計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單描述,計(jì)算機(jī)(電腦)是一種能夠接收信息，并按照存儲(chǔ)在其內(nèi)部的程序（程序表達(dá)了某種規(guī)則）對(duì)輸入信息進(jìn)行處理，并產(chǎn)生輸出結(jié)果的高度自動(dòng)化的數(shù)字電子設(shè)備。,計(jì)算機(jī)是通用的信息處理工具,計(jì)算機(jī)的信息處理功能： 信息的收集（信息獲?。?信息的儲(chǔ)存（信息存儲(chǔ)） 信息的加工（信息處理） 信息的傳遞（通信） 信息的施用（展現(xiàn)與控制）,計(jì)算機(jī)有哪些特性？,計(jì)算機(jī)的特性： （1）速度快 （2）存儲(chǔ)容量大 （3）通用性好 不僅能處理數(shù)字和文

2、字，而且能對(duì)圖像、聲音等多種形式的信息進(jìn)行處理 不僅能進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，而且能進(jìn)行邏輯運(yùn)算 不僅能進(jìn)行運(yùn)算，而且具有信息的獲取、存儲(chǔ)、傳輸、展現(xiàn)等功能 （4）計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)具有互連、互通和互操作的能力,第1臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī),1946年ENIAC計(jì)算機(jī)公布 ENIAC（電子數(shù)字積分機(jī)與計(jì)算機(jī)）： 研制單位：美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué) 用 途： 軍事計(jì)算 運(yùn)算速度：5000次/秒 體積價(jià)格：170平方米，30噸，140千瓦，40萬(wàn)美元,第14代計(jì)算機(jī)的對(duì)比,2.1.2 計(jì)算機(jī)的組成,計(jì)算機(jī)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng),計(jì)算機(jī)硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有實(shí)際物理裝置的總稱,計(jì)算機(jī)軟件是指在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的各種程序及其處理的數(shù)據(jù)和相關(guān)

3、的文檔,計(jì)算機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng) 復(fù)雜性：硬件由數(shù)以億計(jì)的元器件組成，軟件由數(shù)以億計(jì)的指令組成 多樣性：硬件與光、機(jī)、電、聲等有關(guān)，軟件與數(shù)學(xué)、邏輯等有關(guān) 層次性：分層(hierarchical) 結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)硬件的邏輯結(jié)構(gòu) 1,經(jīng)典計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)（馮.諾依曼計(jì)算機(jī)）,（注：邏輯結(jié)構(gòu)意指概念上（即功能上）的結(jié)構(gòu)）,計(jì)算機(jī)硬件的邏輯結(jié)構(gòu) 2,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu),與經(jīng)典計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)相比的3個(gè)變化： 集中控制分散控制 存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器 通過(guò)CPU通信通過(guò)總線進(jìn)行通信,(1) 輸入設(shè)備,輸入(input)的雙重含義： 1.把信息送入計(jì)算機(jī)的過(guò)程; 2.向計(jì)算機(jī)輸入的內(nèi)容 輸入設(shè)備(input d

4、evices) 功能：用來(lái)向計(jì)算機(jī)輸入信息 輸入設(shè)備有多種，例如: 鍵 盤 輸入文字、符號(hào)和命令 鼠標(biāo)器輸入鼠標(biāo)器移動(dòng)的位置信息及按鈕命令 掃描儀輸入圖片 麥克風(fēng)輸入聲音 輸入設(shè)備的共性：不論信息的原始形態(tài)如何，輸入到計(jì)算機(jī)中的信息都使用二進(jìn)位來(lái)表示,(2) 輸出設(shè)備,輸出(output)的雙重含義： 1.把信息送出計(jì)算機(jī)的過(guò)程; 2.從計(jì)算機(jī)輸出的內(nèi)容 輸出設(shè)備(output devices) 功能：從計(jì)算機(jī)輸出信息 輸出設(shè)備有多種，例如: 顯示器輸出文字、符號(hào)和圖形 打印機(jī)打印文字、符號(hào)和圖形 揚(yáng)聲器輸出聲音 (多數(shù))輸出設(shè)備的共性：把計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)位信息轉(zhuǎn)換成人可感知的形式(文字、符號(hào)、

5、圖形、聲音等),(3) 中央處理器(運(yùn)算控制器),什么是處理器(processor)？ 能高速執(zhí)行指令，完成二進(jìn)制數(shù)據(jù)的算術(shù)或邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等操作的部件，特點(diǎn)是： 由數(shù)字電路組成，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜 所有電路都制作在大規(guī)模集成電路芯片上(僅幾個(gè)平方厘米)，稱為“微處理器” (microprocessor),Intel 4004 chip,Intel 8080 chip,什么是中央處理器(CPU)？,計(jì)算機(jī)中通常有多個(gè)不同的處理器，各有不同的分工和任務(wù) 用于執(zhí)行系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的處理器稱為CPU，CPU是計(jì)算機(jī)必不可少的核心組成部件 多數(shù)個(gè)人計(jì)算機(jī)只有1個(gè)CPU，但有一些計(jì)算機(jī)包含有2個(gè)、4個(gè)、

6、8個(gè)甚至成百上千個(gè)CPU（并行）,(4) 存儲(chǔ)器,功能： 儲(chǔ)存以二進(jìn)位形式表示的程序和數(shù)據(jù) 分類：內(nèi)存儲(chǔ)器/外存儲(chǔ)器,(5) 總線(bus),功能： 用于連接CPU、內(nèi)存、外存和各種I/O設(shè)備并在它們之間傳輸信息的一組共享的傳輸線及其控制電路 分類： CPU總線（或前端總線） ：用于連接CPU和內(nèi)存的總線 I/O總線：連接內(nèi)存和I/O設(shè)備（包括外存）的總線,2.1.3 計(jì)算機(jī)的分類,計(jì)算機(jī)的分類（1）,按內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)分類 8位/16位/32位/64位 單CPU/多CPU 按性能和價(jià)格分類 巨型計(jì)算機(jī) (supercomputer) 大型計(jì)算機(jī) 小型計(jì)算機(jī) 個(gè)人計(jì)算機(jī) (personal com

7、puter) 筆記本PC 臺(tái)式PC 工作站 (workstation),曙光4000A巨型計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)的分類（2）,按計(jì)算機(jī)服務(wù)的對(duì)象和作用劃分：,2.1.4 微處理器和嵌入式計(jì)算機(jī),什么是微處理器？,微處理器（P ）是使用單片大規(guī)模集成電路制成的、具有運(yùn)算和控制功能的電子部件，例如:,P是各種類型計(jì)算機(jī)的核心組成部分 用于執(zhí)行系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的P 稱為“CPU” 目前幾乎所有計(jì)算機(jī)的CPU使用的都是微處理器 除了用作CPU的通用微處理器之外， 還有許多專用的微處理器產(chǎn)品：繪圖處理器、通信處理器等,微處理器的發(fā)展非常迅速,什么是嵌入式計(jì)算機(jī)？,把運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出控制、接口

8、電路全都集成在一塊芯片上，這樣的超大規(guī)模集成電路稱為“單片計(jì)算機(jī)”或“嵌入式計(jì)算機(jī)” 用途舉例：內(nèi)嵌在其他設(shè)備中作為信息處理的核心裝置，例如 數(shù)碼相機(jī)、MP3播放器、手機(jī)、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、汽車、機(jī)頂盒等 特點(diǎn)： 功能固定、專用，軟件固化在芯片上，通常不能改變 大多應(yīng)滿足實(shí)時(shí)信息處理的要求 以最低成本滿足應(yīng)用要求 能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境,附錄1：計(jì)算機(jī)的處理速度,巨型計(jì)算機(jī)： 幾萬(wàn)億幾十萬(wàn)億次 基本運(yùn)算/秒 個(gè)人計(jì)算機(jī)： 幾千萬(wàn)幾億次 基本運(yùn)算/秒 （其中，基本運(yùn)算指的是： ，等四則運(yùn)算 ，等邏輯運(yùn)算） 與CPU主頻有什么關(guān)系？ 原則上主頻越高速度越快，但不是正比關(guān)系！,附錄2：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的容量,千字節(jié)(kilobyte，簡(jiǎn)寫為KB)， 1KB = 210字節(jié) = 1024 B（大寫K表示1024） 兆字節(jié)(megabyte，簡(jiǎn)寫為MB) 1MB = 220字節(jié) = 1024 KB 吉字節(jié)(gigabyte，簡(jiǎn)寫為GB) （千兆字節(jié)） 1GB = 230字節(jié) = 1024 MB 太字節(jié)(terabyte，簡(jiǎn)寫為TB)