計算機的基本組成及工作原理

1、計算機的基本組成及工作原理計算機的基本組成及工作原理1.3.11.3.1計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成，這一節(jié)將分別介紹計算機硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。計算機硬件硬件是構(gòu)成計算機系統(tǒng)各功能部件的集合。是由電子、機械和光電元件組成的各種計算機部件和設(shè)備的總稱，是計算機完成各項工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。計算機硬件是看得見、摸得著的，實實在在存在的物理實體。計算機軟件軟件是指與計算機系統(tǒng)操作有關(guān)的各種程序以及任何

2、與之相關(guān)的文檔和數(shù)據(jù)的集合。其中程序是用程序設(shè)計語言描述的適合計算機執(zhí)行的語句指令序列。沒有安裝任何軟件的計算機通常稱為“裸機”，裸機是無法工作的。如果計算機硬件脫離了計算機軟件，那么它就成為了一臺無用的機器。如果計算機軟件脫離了計算機的硬件就失去了它運行的物質(zhì)基礎(chǔ)；所以說二者相互依存，缺一不可，共同構(gòu)成一個完整的計算機系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)的基本組成如圖16所示。圖16計算機系統(tǒng)的基本組成硬件系統(tǒng)算術(shù)邏輯運算器(ALU)控制器(CU)中央處

3、理器(CPU)內(nèi)存儲器隨機存取存儲器(RAM)只讀存儲器(ROM)硬盤(HardDisk)軟盤(FloppyDisk)外存儲器磁盤磁帶光盤(CDROMDVDROM)計算機系統(tǒng)軟件系統(tǒng)程序庫軟件包套裝軟件用戶自己開發(fā)的軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應用軟件DOSWindowsXenix其它界面工具程序編輯程序鏈接裝配程序其它操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)語言處理程序(匯編及各種語言的編譯、解釋程序)系統(tǒng)實用程序輸入輸出設(shè)備(IODevices)鍵盤鼠標?描掃儀

4、?光筆數(shù)字化儀顯示器打印機繪圖儀聯(lián)網(wǎng)通訊設(shè)備Pentium4已達到了0.13微米技術(shù)，集成了4200萬個晶體管。CPU集成的晶體管數(shù)量越大，就意味著更強的芯片計算能力。３存儲器（３存儲器（Memy）存儲器是計算機的記憶裝置，它的主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)。程序是計算機操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是計算機操作的對象。⑴信息存儲單位程序和數(shù)據(jù)在計算機中以二進制的形式存放于存儲器中。存儲容量的大小以字節(jié)為單位來度量。經(jīng)常使用KB（千字節(jié)）、MB（兆字節(jié)）、

5、GB（千兆字節(jié)）和TB來表示。它們之間的關(guān)系是：1KB=1024B=210B，1MB=1024KB=220B，1GB=1024MB=230B，1TB=1024G=240B，在某些計算中為了計算簡便經(jīng)常把210（1024）默認為是1000。位（bit）：是計算機存儲數(shù)據(jù)的最小單位。機器字中一個單獨的符號“0”或“1”被稱為一個二進制位，它可存放一位二進制數(shù)。字節(jié)字節(jié)（Byte，簡稱B）：字節(jié)是計算機存儲容量的度量單位，也是數(shù)據(jù)處理的基本單

6、位，8個二進制位構(gòu)成一個字節(jié)。一個字節(jié)的存儲空間稱為一個存儲單元。字（Wd）：計算機處理數(shù)據(jù)時，一次存取、加工和傳遞的數(shù)據(jù)長度稱為字。一個字通常由若干個字節(jié)組成。字長字長（WdLong）：中央處理器可以同時處理的數(shù)據(jù)的長度為字長。字長決定CPU的寄存器和總線的數(shù)據(jù)寬度?，F(xiàn)代計算機的字長有8位、16位、32位、64位。⑵存儲器的分類現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中廣泛應用半導體存儲器，從使用功能角度看，半導體存儲器可以分成兩大類：斷電后數(shù)據(jù)會丟失的易失性

7、（Volatile）存儲器和斷電后數(shù)據(jù)不會丟失的非易失性（Nonvolatile）存儲器。微型計算機中的RAM屬于可隨機讀寫的易失性存儲器，而ROM屬于非易失性（Nonvolatile）存儲器⑶存儲器工作原理為了更好地存放程序和數(shù)據(jù)，存儲器通常被分為許多等長的存儲單元，每個單元可以存放一個適當單位的信息。全部存儲單元按一定順序編號，這個編號被稱為存儲單元的地址，簡稱地址。存儲單元與地址的關(guān)系是一一對應的。應注意存儲單元的地址和它里面存放

8、的內(nèi)容完全是兩回事。對存儲器的操作通常稱為訪問存儲器，訪問存儲器的方法有兩種，一種是選定地址后向存儲單元存入數(shù)據(jù)，被稱為“寫”；另一種是從選定的存儲單元中取出數(shù)據(jù)，被稱為“讀”?？梢姡徽撌亲x還是寫，都必須先給出存儲單元的地址。來自地址總線的存儲器地址由地址譯碼器譯碼（轉(zhuǎn)換）后，找到相應的存儲單元，由讀／寫控制電路根據(jù)相應的讀、寫命令來確定對存儲器的訪問方式，完成讀寫操作。數(shù)據(jù)總線則用于傳送寫入內(nèi)存或從內(nèi)存取出的信息。主存儲器的結(jié)構(gòu)框圖

9、如圖18所示。內(nèi)存CPU內(nèi)存CPU外存圖18CPU訪問內(nèi)、外存儲器的方式根據(jù)存儲器與CPU聯(lián)系的密切程度可分為內(nèi)存儲器（主存儲器）和外存儲器（輔助存儲器）兩大類。內(nèi)存在計算機主機內(nèi)，它直接與運算器、控制器交換信息，容量雖小，但存取速度快，一般只存放那些正在運行的程序和待處理的數(shù)據(jù)。為了擴大內(nèi)存儲器的容量，引入了外存儲器，外存作為內(nèi)存儲器的延伸和后援，間接和CPU聯(lián)系，用來存放一些系統(tǒng)必須使用，但又不急于使用的程序和數(shù)據(jù)，程序必須調(diào)入內(nèi)存