大学精品课件：第2章 计算机硬件系统.ppt

1、中国药科大学计算机教研室,2 计算机硬件基础,中国药科大学计算机教研室,主要内容,2.1 计算机内信息表示与存储 2.2 数值信息表示、进制转换、常用码制 2.3 计算机硬件基础 2.4 PC机的工作原理 2.5 存储器 2.6 输入输出设备,中国药科大学计算机教研室,基本要求,掌握二进制的特点、运算，计算机信息采用二进制的原因 掌握数据的计量单位 熟练掌握各种的进制关系、转换方法 了解和掌握PC机的基本物理配置 掌握计算机硬件逻辑组成 了解和掌握CPU的组成和指令系统，指令的组成，指令的执行，了解计算机的启动过程，掌握总线的分类 掌握存储器分类，存储器层次结构 了解和掌握常用输入输出设备 了

2、解多处理器系统、并行处理、指令的分类、兼容性问题，PC机的性能 评测，系统总线的传输速率、系统的可靠性,中国药科大学计算机教研室,主要内容,2.1 计算机内信息表示与存储 2.2 数值信息表示、进制转换、常用码制 2.3 计算机硬件基础 2.4 PC机的工作原理 2.5 存储器 2.6 输入输出设备,中国药科大学计算机教研室,2.1 计算机内信息表示与存储,中国药科大学计算机教研室,信息：通俗的讲就是对人有用的数据。 其科学定义为，信息是客观存在的一切事物通过物质载体所发出的消息、情报、指令、数据、信号中所包含所有一切可传递和交换的知识内容。 信息表示是指信息在计算机中的表达、操作和记录方式。

3、 计算机中处理的信息分成：数值信息和非数值信息，均以二进制方式存储在计算机中。,中国药科大学计算机教研室,2.1.1 计算机中为什么使用二进制？,（1）简化电路 （2）便于传输 （3）运算简单 （4）逻辑性好,中国药科大学计算机教研室,2.1.2 数据单位,位（bit）一个二进制位（0 或1）,构成信息的最小单位。 字节（Byte） 计算机存储信息的基本单位，八个二进制位构成一个字节。b7b6b5b4b3b2b1b0 （b7最高位，b0最低位） 字长：计算机进行处理时，一次存取、加工和传送的数据长度。 通常有单字（Word：16位二进制），双字32或四字64之分。,中国药科大学计算机教研室,字

4、长：电脑技术中对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。 字节和字长的区别：由于常用的英文字符用8位二进制就可以表示，所以通常就将8位称为一个字节。字长的长度是不固定的，对于不同的CPU、字长的长度也不一样。8位的CPU一次只能处理一个字节，而32位的CPU一次就能处理4个字节，同理字长为64位的CPU一次可以处理8个字节。,中国药科大学计算机教研室,4、存储单位换算 千字节：1KB=1024B=210 B 兆字节：1MB=1024KB=220B 吉字节

5、：1GB=1024MB=230B 太字节：1TB=1024GB=240B,中国药科大学计算机教研室,5、网络传输速率单位: 传输速率是指线路每秒钟可以传输数据的比特数 bps(bits per second)每秒比特数 bps是网络传输中一个最基本的网速单位，现在由于网速的加快，常用Mbps 比特/秒（bps或b/s）波特率(bps, Kbps, Mbps, Gbps ),中国药科大学计算机教研室,1Kb/s=1000 b/s 1Mb/s=1000000 b/s 1Gb/s=1000000000 b/s 1Tb/s=1000000000000 b/s,中国药科大学计算机教研室,在计算机网络或者

6、是网络运营商中，一般宽带速率的单位用bps(或b/s)表示；bps表示比特每秒即表示每秒钟传输多少位信息，是bit per second的缩写。在实际所说的1M带宽的意思是1Mbps（是兆比特每秒Mbps不是兆字节每秒MBps）。 1B=8b 1B/s=8b/s(或1Bps=8bps) 1KB=1024B 1KB/s=1024B/s 1MB=1024KB 1MB/s=1024KB/s,中国药科大学计算机教研室,1.计算光纤传输的真实速度 很多公司的网络出口都使用光纤，一般网络服务商声称光纤的速度为“ 5M”，那么他的下载真实速度究竟是多少呢？ “5M”实际上就是5000Kbit/s(按千进位计

7、算） Byte和bit是不同的。1Byte=8bit.而我们常说的下载速度都指的是Byte/s 因此电信所说的“5M”经过还换算后就成为了（5000/8）KByte/s=625KByte/s这样我们平时下载速度最高就是625KByte/s常常表示625KB/S。 这里理论计算最高值为625KB/S。在实际的应用中，那么还要排除网络损耗以及线路衰减等因素，因此真正的下载速度可能还不到600KB/S,中国药科大学计算机教研室,2.计算内网的传输速度 网卡的100Mbps同样是以bit/s来定义的，所以100Mb/S的网卡，因此在理论上1秒钟可以传输12.5MB的速率，考虑到干扰的因素每秒传输只要超

8、过10MB就是正常了，现在出现了1000Mbps的网卡那么速度就在100MB/S左右。 3.计算ADSL的真实速度，ADSL是大家经常使用的上网方式，那么电信和网通声称的“512K”ADSL下载速度是多少呢？ 换算方法为512Kbit/s=(512/8)KByte/s=64KByte/s,考虑线路等损耗实际的下载速度在50KB/S以上就算正常了,中国药科大学计算机教研室,用户申请的宽带业务速率指技术上所能达到的最大理论速率值，用户上网时还受到用户电脑软硬件的配置、所浏览网站的位置的影响，故用户上网时的速率通常低于理论速率值。 理论上：2M（即2Mb/s）宽带理论速率是：256KB/s（即204

9、8Kb/s），实际速率大约为103-200kB/s；4M（即4Mb/s）的宽带理论速率是：512KB/s，实际速率大约为200-440kB/s。,中国药科大学计算机教研室,主要内容,2.1 计算机内信息表示与存储 2.2 数值信息表示、进制转换、常用码制 2.3 计算机硬件基础 2.4 PC机的工作原理 2.5 存储器 2.6 输入输出设备,中国药科大学计算机教研室,2.2 数值信息表示、进制转换、常用码制,中国药科大学计算机教研室,1、定点数：小数点位置固定不变,一般在有效数字的前面(纯小数)或后面(纯整数) 纯小数(假设机器字长为16位，符号位为1位) . 符号位 小数位 数值位 例：-0

10、.1101101 的存放形式为 1110110100000000,2.2.1 数值信息表示,中国药科大学计算机教研室,. 符号位 数值位 小数位 例：1101101的存放形式为 0000000001101101,纯整数(假设机器字长为16位，符号位为1位),中国药科大学计算机教研室,2、浮点数：小数点位置在数据字的位置是浮动的,浮点数由两部分组成：尾数和阶码 一个十进制实数可以表示成一个纯小数和一个幂的积，其中指数部分用来指出实数中小数点的位置 例如： 122.45= (0.12245) 103= (尾数) 基数阶码 二进制完全类似 如: (1001.011)2=( 0.1001011) 21

11、00,注: 其中尾数位数越多,精度越高,阶码位数越多,值域越多大,（假设机器字长为16位，符号位为1位，阶码4位，尾数12位) 阶码 尾数 . 阶码 数符 数值位 符号位 小数位 例：101.1101=0.1011101211 其存放形式为 0011 010111010000,中国药科大学计算机教研室,2.2.2 二进制运算,算术运算规则 加法规则： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0（向高位进位）,减法规则： 0-0=0 1-0=1 1-1=0 0-1=1（向高位借位）,二进制运算分为：算术运算和逻辑运算,中国药科大学计算机教研室,二进制的加、减、乘的运算：10110110110

12、+11111000011进位 1加法： 【例】(101101)2+(10110)2 2减法： 【例】(10100)2-(1011)2 3乘法： 【例】(1101)2*(101)2,中国药科大学计算机教研室,2、逻辑运算规则 与运算(也称逻辑乘-AND)：,或运算(也称逻辑加-OR)：,非运算（也称取反-NOT）,逻辑运算时，按位独立进行，相邻位之间不发生关系,异或运算（XOR),中国药科大学计算机教研室,数制的概念 十进制D (Decimal): 基数为10,数码为09，逢十进一 二进制B (Binary)：基数为2,数码0和1，逢二进一 计算机中的数据用二进制表示 为了表示方便，在计算机科学

13、中，还采用 八进制O (Octal)：基数为8,数码为07 十六进制H (Hexadecimal)：基数为16, 数码为09，AF,2.2.3 进制转换,补充掌握,中国药科大学计算机教研室,2.2.3 进制转换,1、十进制转换成二进制 十进制整数转换为二进制整数除2取余法,(反向排列) 例2-1：将（77）10转换成二进制 被除数 商（除数为2） 余数 77 38 1 38 19 0 19 9 1 9 4 1 4 2 0 2 1 0 1 0 1 （77）10 =（1001101）2,中国药科大学计算机教研室,十进制小数转换为二进制小数乘2取整法 例2-2：将(0.55)10转换为二进制。 被乘

14、数 结果（乘数为2） 整数部分 0.55 1.10 1 0.10 0.20 0 0.20 0.40 0 0.40 0.80 0 0.80 1.60 1 0.60 1.20 1 （0.55）10 =（0.100011）2 说明：在小数乘 2永远不可能等于1时，取规定有效数字。,低位,高位,中国药科大学计算机教研室,实数转换 将十进制实数的整数和小数部分拆开,步骤如下: 整数部分: 除2取余 小数部分: 乘2取整 合并结果 如: (77.55) 10=(1001101.100011) 2,中国药科大学计算机教研室,2、十进制转换成八进制和十六进制 十进制 八进制: 整数部分除8取余法 小数部分乘8

15、取整法 十进制 十六进制: 整数部分除16取余法 小数部分乘16取整法 例2-4：将（367.64）10转换成16进制 被除数 商（除数为16） 余数 367 22 15 22 1 6 1 0 1 （367）10 =（16F）16,低位,高位, 整数部分,中国药科大学计算机教研室,被乘数 结果（乘数为16） 整数部分 0.64 7.24 7 0.24 3.84 3 0.84 13.44 13 0.44 7. 04 7 （0.64）10 =（0.73D7）16,低位,高位, 小数部分, 合并结果 （367.64）10 =（16F.73DF）16,中国药科大学计算机教研室,3、N进制转换成十进制,

16、采用 按权求和 的方法,中国药科大学计算机教研室,（P）2=Pn-1P1P0 . P-1P-2p-m (D）10 = Pn-1Nn-1 + Pn-2Nn-2 +P1N1 +P0N0 +P-1N-1 +P-2N-2 +.P-mN-m 二进制数B:由n位整数,m位小数组成 （B）2=Bn-1B1B0 . B-1B-2B-m （D）10 = Bn-12n-1 +B121 +B020 +B-12-1 +B-22-2 +.B-m2-m,3、 N进制转换成十进制,例2-6：将（317)8转换成十进制数 （317)8= (382 +181 +780)10 = (192+8+7)10 = (207)10,例2

17、-5：将（1011.11)2转换成十进制数 （1011.11)2=(123 +022 +121 +120 +1 2-1 +12-2)10 =(8+0+2+1+0.5+0.25)10 =(11.75)10,权,4、二进制、八进制、十六进制之间的互换 二进制与八进制之间的互换,八进制 0 1 2 3 4 5 6 7,二进制 000 001 010 011 100 101 110 111,八进制数转换为二进制数一分为三法 例2-7：将（207.54）8转换成二进制,2 0 7 . 5 4,（207.54）8=(010 000 111 .101 100)2=(10000111.1011)2,练习：(1

18、) （3254.76)8 (2) (163.42)8 (3) (257.36)8,111,010,100,101,000,二进制数转换为八进制数三合一法 整数部分：自右向左，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。 小数部分：自左向右，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。 例2-8：将（10100101.10111)2 转换成八进制,010 100 101 . 101 110,.,因此: (10100101.10111)2 = (245.56)8,练习: (1) (11010101.01)2 (2) (1110101.1011)2 (3) (11011.1111)2,2,5,5,6

19、,4,中国药科大学计算机教研室,二进制与十六进制之间的互换,十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7,二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111,十六进制 8 9 A B C D E F,二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111,十六进制数转换为二进制数一分为四法 例2-9：将（1E4.2A）16转换成二进制,（1E4.2A）16=(0001 1110 0100 . 0010 1010)2 =(111100100.0010101)2,1 E 4 . 2 A,练习: (1) (B84.E6)16 (2) (

20、7A5.6C)16 (3) (4D.F64)16,0001,1110,0100,0010,1010,二进制数转换为十六进制数四合一法 整数部分：自右向左，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。 小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。 例2-10：将（10101.10111)2 转换成十六进制,0001 0101 . 1011 1000,(10101.10111)2=(15.B8)16,.,1,B,5,8,练习： (1010101.01)2 (1110101.101101)2 (10011011.111)2,中国药科大学计算机教研室,八进制与十六进制之间的互换

21、,方法：以二进制作为中间过度来实现,例2-11：将（237)8 转换成十六进制数 （237)8 = （10011111)2 = （9F)16,中国药科大学计算机教研室,2.2.4 常用码制,对于有符号的整数，规定： 正整数的符号位（最高位）为0 负整数的符号位为1 例如用一个字节（8位）表示一个整数可表示为 D7D6D5D4D3D2D1D0 其中为最高位D7为符号位,1、原码表示法：最高位用来表示符号，0表示正数，1表示负数，其余各位表示该数的绝对值（二进制表示）。 正数 ( 4 3 ) 10 = ( 0 0 1 0 1 0 1 1 )2 负数 ( -4 3 ) 10 = ( 1 0 1 0

22、1 0 1 1 )2 0 的表示 ： 原码 +0原= 00000000 -0原=10000000 2、负数的反码表示法：符号位为1，其余各位与原码相反。 ( -4 3 ) 10 = ( 1 1 0 1 0 1 0 0 )2 X反 反= X 原 0 的表示 ： 反码 +0反= 00000000 -0原= 11111111,中国药科大学计算机教研室,3、负数的补码表示法：符号位为1，其余各位是该负数的反码的最低位加1。 ( -4 3 ) 10= ( 1 1 0 1 0 1 0 1 )2,补码0的表示唯一 +0补=- 0补=(00000000) 2,在计算机中，一般均采用补码来表示有符号数,对于有符

23、号的正整数X：X原=X反=X补,八位无符号整数表示的范围 二进制 十进制 00000000 0 00000001 1 00000010 2 00000011 3 00000100 4 01111111 127 10000000 128 10000001 129 10000010 130 11111110 254 11111111 255,八位有符号整数表示的范围 二进制 00000000 0 0 00000001 1 1 00000010 2 2 00000011 3 3 00000100 4 4 01111111 127 127 10000000 -0 -128 10000001 -1 -1

24、27 10000010 -2 -126 11111110 -126 -2 11111111 -127 -1,表示范围 0255（28-1） -127-+127 -128+127,原码,补码,二进制整数的表示范围 机器位 不带符号的整数 带符号的整数（补码表示） 8位 0255（28-1） -128+127 16位 065535（216-1） -32768+32767 32位 0232-1 -231+231-1 64位 0264-1 -263+263-1,K位 02k-1 -2k-1+2k-1-1 补码 K位 02k-1 -(2k-1-1)+2k-1-1 原码,中国药科大学计算机教研室,1.计算

25、机中采用二进制计数系统的理由是( ) 。 A 易于物理实现 B 运算规则简单 C 易于进行逻辑运算 D 以上三点 2.计算机中一个Byte的长度为 ( )个二进制位。 A. 4 B. 8 C. 1 D. 16 3. 在某进制的运算中7*3=15，则根据这一规则7*5= ( )。 A. 29 B. 35 C. 23 D. 3A,中国药科大学计算机教研室,4.某种进制下，2*4的运算结果为13，则2+4的结果用该进制表示为 ( ) 。 A. 13 B. 11 C. 12 D. 10 5.已知521+555=1425（521和555为十进制数），则1425使用的是 ( )进制。 A. 七 B. 八

26、C. 九 D. 十 6.为避免混淆在书写十六进制数时常在后面加字母 ( ) 。 A. O B. D C. H D. B,中国药科大学计算机教研室,7.下列四个数中最小的数是 ( ) 。 A. 二进制数1001100.11 B. 十进制数76.9 C. 十六进制数4C.E D. 八进制数114.2 8. 下列几个选项中，与十进制数273最接近的( ) 。 A. 十进制数263 B. 八进制数411 C. 二进制数100000110 D. 十六进制数108,中国药科大学计算机教研室,9.算术式1023-377Q+100H的值是 ( ) 。 A. 1024 B. 746Q C. 1025 D. 74

27、6H 10.计算机通信中数据传输速率单位bps代表( ) 。 A. billion per second B. bytes per second C. bits per second D. band per second 11.在表示内存储器的容量时，一般用MB作为单位，其准确的含义是1MB为 ( ) 。 A1千字节 B1024万字节 C1024字节 D. 1024KB 12. 512KB是( )。 A512个字节 B512个字 C5121000个字节 D5121024个字节,中国药科大学计算机教研室,13. 一个数的真值为 -1101001，则其补码为( ) 。 A10010111 B101

28、0111 C1101000 D10010110 14. 在一个字长为八位的计算机中，采用补码表示，符号位占一位， -127在计算机中表示为 ( ) 。 A10000001 B10000000 C11111111 D01111111 15. 5位有符号二进制数（补码表示），能表示的最小十进制整数是 ( )。 A. 0 B. -32 C. -16 D. -15 16. 6位无符号二进制数能表示的最大十进制整数是 ( ) 。 A. 63 B. 64C. 31 D. 32,中国药科大学计算机教研室,17.使用存储器存储二进位信息时，存储容量是一项很重要的性能指标。存储容量的单位有多种，下面哪一种不是存

29、储容量的单位? ( ) (A)LB (B)KB (C)GB (D)MB 18与十六进制数(BC)16等值的八进制数是 ( ) 19所谓变号操作是指将一个整数变成绝对值相同但符号相反的另一个整数。假设使用补码表示的8位整数X=10010101，则经过变号操作后结果为 ( ) (A)01101010 (B)00010101 (C)11101010 (D)01101011,中国药科大学计算机教研室,DBCBC CDBAC DDAAC AA 274D,中国药科大学计算机教研室,主要内容,2.1 计算机内信息表示与存储 2.2 数值信息表示、进制转换、常用码制 2.3 计算机硬件基础 2.4 PC机的工

30、作原理 2.5 存储器 2.6 输入输出设备,中国药科大学计算机教研室,2.3 计算机硬件基础,中国药科大学计算机教研室,计算机系统 = 硬件系统 + 软件系统 硬件 是计算机的实际物理装置的总称 软件 是在计算机中运行的程序和相关数据、文档的集合 目的：充分发挥硬件效率，方便人们使用计算机 关系：密切相关、互相依存 硬件是基础，软件是对硬件功能的扩充,中国药科大学计算机教研室,中国药科大学计算机教研室,2.3.1 PC机的主机物理配置,1、主机箱前后面板上的主要装置 指示灯 按钮与开关: 电源、RESET按钮 盘片插口：磁盘或光盘设备 电源插头 I/O接口等,中国药科大学计算机教研室,2、主

31、机箱内部组成 系统板（主板，Mainboard） 中央处理器（CPU） 各类存储器（内存） 扩展卡（声卡、显卡 网卡等） ） 驱动器,中国药科大学计算机教研室,主板PC机中最关键的物理部件 CPU及其配套集成电路芯片（运算控制部件） 快存(Cache)和主存储器（内存条） 扩展卡插槽 控制电路 BIOS和CMOS集成电路芯片,6个PCI总线扩展槽,4个内存条插槽,CPU插座,1个AGP扩展槽,主板电池,硬盘/软盘接口,中国药科大学计算机教研室,VGA接口，显示器数据电缆连接到此接口上,扩展卡(1),AGP金手指,显示卡,中国药科大学计算机教研室,扩展卡(2),声 卡,网卡,视频采集卡,中国药科

32、大学计算机教研室,3、计算机加电过程,加电：主板接通电源 复位：Reset 自检： POST(Power On Self Test，加电自检) 执行程序：用户使用 断电：关机,接通电源，自动执行BIOS程序，上电自检，初始化，然后读入操作系统引导信息，装入操作系统，并将系统控制权交给操作系统。,中国药科大学计算机教研室,即基本输入输出系统，一组机器语言程序，具有启动计算机、诊断计算机故障及控制低级输入输出的功能 BIOS包含程序： - POST（Power On Self Test，加电自检）程序； - 系统自举（装入）程序； - CMOS设置程序； - 基本外围设备的驱动程序；,4、BIOS

33、 Basic Input / Output system,中国药科大学计算机教研室,5、CMOS RAM: 此芯片中保存当前系统中的硬件配置信息，包括当前的日期和时间，系统的口令，系统中安装的软盘、硬盘驱动器的数目、类型及参数等。 CMOS是易失性存储器，为防止掉电丢失信息，在主板上配备专门电池供电。,中国药科大学计算机教研室,下列关于目前PC机主板上的CMOS存储器的叙述中，错误的是 A 、CMOS中存放着基本输入/输出系统BIOS B 、CMOS需要用电池供电 C、可以通过CMOS来修改计算机的硬件配置参数 D、在CMOS中可以设置开机密码,练 习,答案：A,中国药科大学计算机教研室,2.

34、3.2 PC机硬件组成,输入设备,存储器,输出设备,运算器,控制器,CPU,计算机逻辑结构图,中国药科大学计算机教研室,主要内容,2.1 计算机内信息表示与存储 2.2 数值信息表示、进制转换、常用码制 2.3 计算机硬件基础 2.4 PC机的工作原理 2.5 存储器 2.6 输入输出设备,中国药科大学计算机教研室,2.4 PC机的工作原理,中国药科大学计算机教研室,冯诺依曼（Von Neumann）提出的思想: 存储程序和程序控制 一个问题的解算步骤（程序）连同它所处理的数据都使用二进制表示，并预先存放在存储器中。计算机工作时，CPU从内存中取出指令和数据，按照指令的规定，对数据进行运算处理

35、，直到程序执行完毕。,补充掌握,计算机工作原理:存储程序和程序控制,中国药科大学计算机教研室,2.4.1 指令系统,指令: 是用来规定计算机执行的操作和操作对象的一个二进制串。 指令系统:是计算机所有二进制指令的集合，不同CPU的指令系统 是不相同的. 1）指令系统分类 （1）算术逻辑指令 （2）传送指令 （3）转移指令 （4）控制指令 （5）输入/输出指令 （6）浮点运算指令 （7）字符串处理指令,中国药科大学计算机教研室,不同的 计算机其指令系统通常有所不同，这主要取决于 A 所用操作系统 B 系统的总线结构 C 所用的CPU D 所用的程序设计语言,练 习,中国药科大学计算机教研室,2.

36、4.1 指令系统,2）机器指令组成 机器指令由操作码和地址码组成,指令执行举例：要求计算简单算术题 5+4=?,计算程序文字简写形式,用二进制表示的计算程序,存储单元地址 存储单元内容,0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 ,5 4 计算结果 取数指令 加法指令 存数指令 打印输出指令,存储器布局,指令,中国药科大学计算机教研室,3）寻址方式 寻址是指确定操作数的地址和转移指令的下一条要执行指令的地址。 寻址分为：直接寻址和间接寻址 指令周期：指取出一条指令并加以执行所需要的时间,2.4.1 指令系统,中国药科大学计算机教研室,中央处理器（Centra

37、l Processing Unit） CPU (一颗奔腾的芯) CPU内部包括： 运算器 控制器 寄存器 CPU的散热,电源（5V)接口,奔腾CPU,风扇,2.4.2 中央处理器（CPU）,中国药科大学计算机教研室,（1）运算器(Arithmetic Logic Unit-ALU) 算术逻辑部件（ALU） 寄存器组 （2）控制器(Controller) 程序计数器（PC） 指令寄存器（IR） 中断处理器 指令译码器 时钟发生器 控制信号器,中央处理器（CPU）,图2-4 CPU组成框图,内 存,系统总线,控制器,奔腾处理器,中国药科大学计算机教研室,（3）CPU主要技术参数 字 长（位） ：

38、运算器和寄存器的宽度（P4的字长为32位） 主 频（MHz): 时钟频率（P4时钟频率在1500_3036MHz) 运算速度（MIPS)：每秒钟完成整数运算次数（P4的运算速度大于100MIPS),（4）CPU指令执行过程 指令执行步骤： (1) 指令预取部件访问指令cache (内存)提取一条指令 。如快存中无，向总线接口部件发出请求，要求访问存储器取得一条指令 (2) 总线接口部件在总线空闲时，通过总线取出一条指令放入cache和指令预取部件。 (3) 指令译码部件从指令预取部件中取得该指令，对指令中的操作码进行译码。 (4) 地址转换与管理部件计算出所使用的操作数的地址，通过总线从存储器

39、中取得操作数。 (5) 运算器完成运算处理，并按结果设置处理器的状态标志。 (6) 需要时，把运算结果保存到指定的寄存器或内存单元。 修改指令地址，供执行下一条指令时使用 简单归纳为 “取指令”，“指令译码”，“执行指令”,中国药科大学计算机教研室,它通常采用与CPU速度相接近的SRAM。其工作方法是将当前频繁访问的指令和要处理的数据复制到Cache中，CPU读写时,首先访问Cache，减少访问内存的次数，提高程序运行速度。,CPU,Cache,内存,（5）Cache(高速缓冲存储器 / 快存）,中国药科大学计算机教研室,CPU使用的Cache是用SRAM组成的一种高速缓冲存储器，下列叙述中，

40、正确的是 A、从功能上看， Cache实质上是 CPU寄存器的扩展 B 、Cache的存储速度接近于主存的存取速度 C、 Cache的主要功能是提高主存和辅存之间数据交换的速度 D、 Cache中的数据是主存中很小一部分内容的副本,练 习,中国药科大学计算机教研室,2.4.3 总线,总线(BUS)是连接计算机中CPU、内存、辅存、各种输入输出设备的一组物理信号线及其相关的控制电路，它的功能是在计算机各部件间运载传输信息。 总线分成: 内部总线 系统总线 控制总线-控制信号 地址总线-地址信号 数据总线-数据信号,中国药科大学计算机教研室,微机中常用总线： ISA: AT总线，工业标准体系总线

41、数据线16位 EISA：扩展的工业标准体系总线 数据线32位 PCI： 局部总线 数据线32-64位 AGP： 加速图形端口 数据线32-64位,2.4.3 总线,中国药科大学计算机教研室,使用总线的计算机结构,AGP,中国药科大学计算机教研室,衡量总线的技术指标是传输速率（总线带宽），即单位时间内总线上可传送的数据量。计算公式： 传输速率（MB/s)=（数据线宽度/8）总线工作频率 例：P4的CPU外部数据总线为64位，工作频率为533MHz 传输速率=533MHz （64B/8)=4.2GB/s,中国药科大学计算机教研室,为了提高机器的性能，PC机的系统总线在不断地发展，下列英文缩写中，_

42、与PC机总线无关 A.PCI B.ISA C.EISA D.RISC,练 习,中国药科大学计算机教研室,2.4.4 I/O接口电路,连接主机和外部设备的电路I/O接口电路 I/O操作： CPU:负责I/O操作的启动； I/O控制器：负责在I/O操作期间对I/O设备进行全程控制； DMA（直接存储器访问）控制：负责I/O设备与主存之间的数据传输的控制； 程序中断：负责向CPU报告I/O操作完成的情况，实现CPU处理与I/O操作之间的同步与通信,中国药科大学计算机教研室,主要内容,2.1 计算机内信息表示与存储 2.2 数值信息表示、进制转换、常用码制 2.3 计算机硬件基础 2.4 PC机的工作

43、原理 2.5 存储器 2.6 输入输出设备,中国药科大学计算机教研室,2.5 存储器,计算机系统的重要特性:具有极强的“记忆”能力,它能够把大量的数据、程序存储起来，具有这种功能的部件是存储器。,中国药科大学计算机教研室,主存Primary memory（内存） 存取速度快而容量较小，直接与CPU交换数据，是计算机的工作存储器。 辅存Second memory（外存） 存取速度慢而容量大，存放着计算机中所有信息，其中的信息需要先送入内存，CPU才可使用。,存储器,内存,外存,中国药科大学计算机教研室,存储器操作,读出：从存储器单元中读数据，不破坏存储器单元中的内容，为保护性读出； 写入：向存储

44、器单元写数据为覆盖性写入，存储器单元只保存新数据，而旧数据将丢失；,补充理解,中国药科大学计算机教研室,2.5.1 内存储器,内存（主存）由半导体构成。每个存储单元都有一个编号地址，按地址来存取数据，内存存取速度快， 价格贵，因此容量较小。 （1）随机存储器（RAM） 可读可写，掉电后数据丢失 （2）只读存储器（ROM） 只能读取数据，不能写入，数据永久保存,中国药科大学计算机教研室,2.5.2 外存储器,大都由磁性材料制成，价格低； 容量大，读写速度较慢； 数据可永久保存,1）软盘（floppy diskette),磁盘容量=面数磁道数扇区数 512B 1.44MB2 80 18 512B,中国药科大学计算机教研室,软盘外观与结构,中国药科大学计算机教研室,使用软盘应注意以下几个问题： 第一次使用要格式化，划分磁道、扇区并登记各种标记 软驱灯亮时，表示正在工作,不可取盘 写保护(透光),只能读不能写 保持清洁,防折、防压、防尘、防热、防磁、避光,2）硬盘（Hard diskette）,硬盘是在一个轴上装上若干个同样大小的圆盘片的装置，盘片由金属、陶瓷或玻璃制成，其表面涂上磁介质。 逻辑盘C，D容量大，GB单位，数据读写较快 性能指标：容量，转速，平均等待时间，平均寻道时间，数据传输速率,3）光盘存储器,记录数据