华南农业大学：《大学计算机基础》课程教学课件（PPT讲稿）第三章 计算机硬件体系结构

第三章计算机硬件体系结构 苹南濃蒙大业 ricultural Uniy 计算机科学与工程系 本章主要介绍计算机硬件方面的有关 内容，包括计算机硬件系统的构成；微机 的结构(CPU、主板、内存、总线、接口等)； 外部存储器（软盘、硬盘、光盘、U盘等）； 常用外部设备（显示器、打印机等）；计算机 指令系统等。 教学进度

教学进度 计算机科学与工程系 本章主要介绍计算机硬件方面的有关 内容，包括计算机硬件系统的构成；微机 的结构(CPU、主板、内存、总线、接口等)； 外部存储器(软盘、硬盘、光盘、U盘等)； 常用外部设备(显示器、打印机等)；计算机 指令系统等。 第三章 计算机硬件体系结构

苹南激素大睾 3.1计算机系统的构成 outh China Agricultural University 计算机科学与工程系 一个完整的计算机系统是由硬件和软件组成。 硬件是由运算器、控制器、存储器、输入设备、 输出设备五部分组成。其中： 中央处理器（简称CPU)=运算器+控制器 主机=中央处理器+主存储器 软件是指各类程序和数据，包括计算机本身运 行所需要的系统软件和用户完成任务所需要的应用 软件。 教学进度

教学进度 3.1 计算机系统的构成 计算机科学与工程系 一个完整的计算机系统是由硬件和软件组成。 硬件是由运算器、控制器、存储器、输入设备、 输出设备五部分组成。其中： 中央处理器(简称CPU)=运算器+控制器 主机=中央处理器+主存储器 软件是指各类程序和数据，包括计算机本身运 行所需要的系统软件和用户完成任务所需要的应用 软件

圈苹南灌素大￥ 3.1计算机系统的构成 China icultural University 计算机科学与工程系 3.1.1计算机的硬件系统 控制器 中央处理器 运算器 主机 (CPU) 寄存器 只读存储器(ROM 内存储器 随机读写存储器(RAM 硬件 高速缓冲存储器(Cache) 外存储器软盘、硬盘、光盘、U盘等， 外部设备 输入设备键盘、鼠标、光笔、图形扫描仪等， 输出设备显示器、打印机、绘图仪等 其他网卡、调制解调器、声卡、显卡、视频卡等， 教学进度

教学进度 3.1计算机系统的构成 计算机科学与工程系 U盘 3.1.1 计算机的硬件系统

苹南袭素大￥ 3.1计算机系统的构成 uth China Agricultural University 计算机科学与工程系 3.1.2冯诺依曼型计算机的结构 冯·诺依曼型计算机是将程序和数据事先存放在 外存储器中，执行时将程序和数据先从外存装入内 存，然后让计算机在工作时自动从内存取出指令加 以执行，这就是存储程序的基本原理。 内存 中央 磁盘存 驾传输速度鸠 類驾传输速度肉 处理器 储设备 教学进度

教学进度 3.1计算机系统的构成 计算机科学与工程系 冯·诺依曼型计算机是将程序和数据事先存放在 外存储器中，执行时将程序和数据先从外存装入内 存，然后让计算机在工作时自动从内存取出指令加 以执行，这就是存储程序的基本原理。 3.1.2 冯·诺依曼型计算机的结构

圈羊南灌素大半 3.1计算机系统的构成 China icultural University 计算机科学与工程系 冯·诺依曼计算机体系结构的主要特点： ()采用二进制形式表示程序和数据。 (2)计算机硬件是由运算器、控制器、存储器、输 入设备和输出设备五大部分组成。 3)程序和数据以二进制形式存放在存储器中。 (4)控制器根据存放在存储器中的指令工作。 操作步骤 存数、指令 取数 输入设备 存储器 运算器 原始数据 存数 输入命令 取指 存取命令 输出设备 控制活 计算结果 输出命令 计算命令 图1-10 冯.诺依曼体系结构 教学进度

教学进度 3.1计算机系统的构成 计算机科学与工程系 冯·诺依曼计算机体系结构的主要特点： (1) 采用二进制形式表示程序和数据。 (2) 计算机硬件是由运算器、控制器、存储器、输 入设备和输出设备五大部分组成 。 (3) 程序和数据以二进制形式存放在存储器中。 (4)控制器根据存放在存储器中的指令工作

3.1计算机系统的构成 圈苹南袭素大半 outh China Agricultural University 计算机科学与工程系 3.1.3微型计算机的诞生与发展 一般来说，电子计算机发展历程是以所采用 的电子器件的不同来划分的，即电子管、晶体管、 中小规模集成电路和大规模及超大规模集成电路 计算机。 微型机属于第四代电子计算机产品，其核心 部件是CPU,因此CPU的发展、演变就代表了微 机的发展过程。 教学进度

教学进度 计算机科学与工程系 3.1计算机系统的构成 3.1.3 微型计算机的诞生与发展 一般来说，电子计算机发展历程是以所采用 的电子器件的不同来划分的，即电子管、晶体管、 中小规模集成电路和大规模及超大规模集成电路 计算机。 微型机属于第四代电子计算机产品，其核心 部件是CPU，因此CPU的发展、演变就代表了微 机的发展过程

3.1计算机系统的构成 圆苹南灌煮大半 China icultural University 计算机科学与工程系 开始时间 CPU芯片 集成度 主频 字长(b) 最大内存 1971 4004 2300 108KHz 4 640B 1978 8086/8088 2.9万 4.77-10MHz 16 1MB 1982 80286 14.3万 6-20MHz 16 16MB 1985 80386 27.5万 12.5-33MHz 32 4GB 1989 80486 125万 33-133MHz 32 4GB 1993 Pentium 310万 60-233MHz 32 4GB 1997 Pentium II 750万 233-450MHz 32 4GB 1999 PentiumⅡ 2800万 450-800MHz 32 64GB 2000 Pentium 4 4200万 400M-3.2GHz 32/64 64GB 第一台微机(1971) Apple II(1977) BMPC(1981) 教学进度

教学进度 计算机科学与工程系 3.1计算机系统的构成 开始时间 CPU芯片 集成度 主频 字长(b) 最大内存 1971 4004 2300 108KHz 4 640B 1978 8086/8088 2.9万 4.77-10MHz 16 1MB 1982 80286 14.3万 6-20MHz 16 16MB 1985 80386 27.5万 12.5-33MHz 32 4GB 1989 80486 125万 33-133MHz 32 4GB 1993 Pentium 310万 60-233MHz 32 4GB 1997 Pentium Ⅱ 750万 233-450MHz 32 4GB 1999 Pentium III 2800万 450-800MHz 32 64GB 2000 Pentium 4 4200万 400M-3.2GHz 32/64 64GB 第一台微机(1971) AppleⅡ(1977) IBM PC(1981)

苹南激素大睾 3.2微型计算机主机结构 outh China Agricultural University 计算机科学与工程系 微型机主要是由显示器、键盘和主机箱构成。 在主机箱内有CPU、主板、内存、硬盘、光驱、电源 等。而中央处理器和主存储器一起构成计算机主机。 而中央处理器是计算机进行运算和控制的核心部件， 是计算机中负责取指令、对指令译码并执行指令的核 心。 教学进度

教学进度 3.2 微型计算机主机结构 计算机科学与工程系 微型机主要是由显示器、键盘和主机箱构成。 在主机箱内有CPU、主板、内存、硬盘、光驱、电源 等。而中央处理器和主存储器一起构成计算机主机。 而中央处理器是计算机进行运算和控制的核心部件， 是计算机中负责取指令、对指令译码并执行指令的核 心

圆苹南灌煮大业 3.2微型计算机主机结构 icultural Universit 计算机科学与工程系 3.2.1中央处理器CPU CPU从存储器取出指令，放入CPU内部的指令 寄存器，并对指令译码。它把指令分解成一系列的 微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作系列， 从而完成一条指令的执行。 CPU的主要性能指标： ()主频外频 主频=外频X倍频，即CPU工作频率 外频是系统总线的工作频率，倍频是CPU主频相 对于外频的倍数。 教学进度

教学进度 3.2 微型计算机主机结构 计算机科学与工程系 CPU的主要性能指标 ： (1) 主频/外频 主频=外频×倍频，即CPU工作频率 外频是系统总线的工作频率，倍频是CPU主频相 对于外频的倍数。 3.2.1中央处理器 CPU CPU从存储器取出指令，放入CPU内部的指令 寄存器，并对指令译码。它把指令分解成一系列的 微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作系列， 从而完成一条指令的执行

苹南袭素大￥ 3.2微型计算机主机结构 China Agricultural University 计算机科学与工程系 (2)数据总线宽度 即字长，是指CPU可以同时传输的数据的位数， 负责整个系统的数据流量大小。 (3)地址总线宽度 决定了CPU可访问的地址空间。 (4)工作电压 低电压可减少CPU过热，降低功耗。 (⑤)高速缓存Cache 加速CPU与其它设备间数据交换。 (6)运算速度 CPU每秒能处理的指令数。(MPS百万条指令秒 教学进度

教学进度 3.2 微型计算机主机结构 计算机科学与工程系 (2) 数据总线宽度 即字长，是指CPU可以同时传输的数据的位数， 负责整个系统的数据流量大小。 (3) 地址总线宽度 决定了CPU可访问的地址空间。 (4) 工作电压 低电压可减少CPU过热，降低功耗。 (5) 高速缓存Cache 加速CPU与其它设备间数据交换。 (6) 运算速度 CPU每秒能处理的指令数。(MIPS百万条指令/秒)