Transcript 2013实验班第十一讲
计算机的硬件系统 电子管 第一台电子计算机（ENIAC） 1946年2月，在美国宾夕法尼亚大 学诞生了世界上第一台电子计算 机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer），这 台计算机占地170平方米，重30吨， 用了18000多个电子管，每秒能进 行5000次加法运算。 晶体管 集成电路 计算机发展可划分 年 第一代 第二代 第三代 第四代 代 1946－1958 1959－1964 1965－1970 1971－ 元件 电子管 晶体管 集成电路 大规模集成电路 1.目前计算机芯片（集成电路）制造的主要原料是（ ），它是一种可 以在沙子中提炼出的物质。 A．硅 B．铜 C．锗 D．铝 2.1946年诞生于美国宾夕法尼亚大学的ENIAC属于（ A．电子管 C．集成电路 B．晶体管 D．超大规模集成电路 ）计算机。 计算机的工作原理 工作原理可概括为：存储程序，逐条执行。 美籍匈牙利数学家冯·诺伊曼以“关于EDVAC的报告草案”为题，起草了长达101 页的总结报告。报告广泛而具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想 。报告明确规定，EDVAC计算机由计算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出 五大部分组成,这份报告是计算机发展史上一个划时代的文献，它向世界宣告： 电子计算机的时代开始了。 他提出将数据和程序存放到计算机的一个 称为存储器的记忆装置中。需要时可以把它们读出来，由程序控制计算机的操 作。计算机按一定的顺序逐条执行程序的指令，其间不必人工干预，因而可以 实现自动高速运算。 冯·诺依曼设计思想的三个特点 3 2 1 . （1）采用二进制 形式的0、1代码串 表示数据和指令。 （2）程序和数据存放 在存储器中，计算机 工作时无须人工的干 预，能自动地逐条从 存储器中取出指令并 执行。只要输入不同 的程序和数据，就可 以让计算机做不同的 工作。 （3）确定了计算机 由运算器、存储器、 控制器、输入设备和 输出设备五大基本部 件组成以及它们之间 的相互联系。 计算机的基本组成 冯·诺依曼式计算机硬件系统主要由五部分组成： 1 运算器 2 控制器 3 存储器 4 输入设备 5 输出设备 计算机的基本组成 主 机 程序，数据 输入设备 存储器 外存储器 输出设备 内存储器 运算器 输出信息 控制器 中央处理器 控制信号线 数据信号线 计算机的基本组成 运算器 运算器(Arithmetic Unit)是计算机进行算术运算与逻辑 运算的主要部件，通常由算术逻辑运算部件（ALU）、累 加器及通用寄存器组成。 算术运算是对数值型数据进行运算，如加减乘除四则运算 和数据编码格式的转换等。 逻辑运算主要是对数据进行与、或、非和移位等运算操作 。 计算机的基本组成 控制器 控制器(Control Unit)是计算机的指挥中心，控制和协 调计算机各部件自动、连续地执行各条指令，通常由指 令部件、时序部件及操作控制部件组成 CPU 运算器和控制器是计算机的核心部件，这两部分合称中央处理单 元（Centre Process Unit，简称CPU），如果将CPU集成在一块芯 片上作为一个独立的部件，该部件称为微处理器（Microprocessor， 简称MP）。 CPU对数据进行三种基本操作：读取数据、对数据进行处理、 然后通常还要把把数据写回到存储器上。 CPU 的主要性能指标是主频和字长。 字长表示计算机CPU一次处理数据的实际位数。字长越长， 一次可处理的数据二进制位越多，运算能力就越强， 计算精度就越高。 如80486及Pentium系列的CPU一 次可以处理32位二进制数据。 主频，主要以MHz为单位来度量，通常时钟频率越高，其 处理速度也越快。 计算机的配置： “Intel奔腾IV2.8GHz/512M/80GB/50X/17”每秒运算 次数是： 2.8*210*210*210 主频 内存 硬盘 光驱转速 显示屏尺寸 双核处理器(Dual Core Processor)： 双核处理器是指在一个处理器上集 成两个运算核心，从而提高计算能力。“双核”的概念最早是由IBM、 HP、Sun等支持RISC架构的高端服务器厂商提出的，不过由于RISC架 构的服务器价格高、应用面窄，没有引起广泛的注意。 中国研发的cpu叫龙芯，但是由于主频低，价格 非常贵，导致没有大量生产 计算机的基本组成 存储器 存储器(Memory Unit)是用来存放原始数据和程序的部件。为了 区分存储体内的存储单元，将它们逐一进行编号，称为地址。 地址与存储单元之间一一对应，且是存储单元的唯一标志。应 注意存储单元的地址和它里面存放的内容完全是两回事。 通常可分为内部存储器（又称主存储器或简称内存）和外部存 储器（辅助存储器或简称外存）。 目前可以分为三级结构： CACHE 内存 外存 计算机的基本组成 内部存储器 内部存储器分为只读存储器(Read Only Memory，简称 ROM）和随机存取存储器(Random Access Memory,简称 RAM)。 RAM ROM：只能读出， 不能写入，断电 后其中的数据也 不丢失。 RAM：既能读出， 又能写入，断电 后其中的数据会 丢失。 ROM 外部存储器 又称为辅助存储器，它的容量一般都比较大，而且大部分可以移动， 便于不同计算机之间进行信息。 磁盘（软盘、硬盘）、光盘、闪存 软盘 闪存卡 硬盘 光盘 闪存盘 内存 直接和CPU及输入输出设备打交道。容量小，速度快，价格高。 外存 间接和CPU联系。存储速度慢，存储容量大价格相对低，需用可调到内 存，用完存到外存。 外部存储器主要存 内部存储器主要用 放大量计算机暂时 来存放计算机当前 CPU 内存 外存 不使用而又需长期 正要执行的程序和 保存的程序和数据 数据。CPU可以直 CPU不能直接存、 接对内部存储器中 取外部存储器中的 的数据进行存、取 内存是计算机的数据交换中心 数据。 操作。 虚拟内存 虚拟内存是用硬盘空间做内存来弥补计算机RAM空间的缺乏。 当实际RAM满时（实际上，在RAM满之前），虚拟内存就在硬 盘上创建了 CACHE高速缓存 作用： 为解决CPU与主存速度矛盾，使用高速缓冲存储器 CaChe。 CaChe 置于CPU与主存之间，以满足CPU对内存高速访问的 要求。 用了CaChe以后，CPU每次读操作都先查找CaChe，如果找到， 可以直接从CaChe中高速读出；如果不在CaChe中再由主存中 读出，并同时复制到CaChe中。 读写速度由快到慢 CPU中的寄存器 虚拟内存 计算机的基本组成 输入设备 作用是从计算机外部将数据或命令输入到计算机的内部 ，供计算机处理。 计算机的输入设备种类很多，常用的有键盘、鼠标、麦 克风、摄像头、扫描仪、触摸屏、手写板和光笔等。 摄像头 扫描仪 触摸屏 手写板 计算机的基本组成 输出设备 作用是将计算机处理后的结果转换成人们熟悉的形式输 出或转换成其它设备能够识别的信息格式输出。 输出设备的种类也很多，常见的有显示器、打印机、投 影仪、绘图仪、音箱等。 显示器 打印机 投影仪 绘图仪 计算机的基本组成 计算机硬件系统组成框图 中央处理器 主机 内部存储器 计算机 硬件系统 运算器 控制器 随机存取存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 输入设备－键盘、鼠标、麦克风、扫描仪和触摸屏等 外部 设备 输出设备－显示器、打印机、投影仪、绘图仪和音箱等 外部存储器－软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器等 16tg 6.提出“存储程序”的计算机工作原理的是（ ）。 A. 克劳德•香农 B.戈登•摩尔 C.查尔斯•巴比奇 D.冯•诺依曼 16tg 8.主存储器的存取速度比中央处理器(CPU)的工作速度慢的多，从而使得后者的效率 受到影响。而根据局部性原理，CPU所访问的存储单元通常都趋于一个较小的连续区域中。 于是，为了提高系统整体的执行效率，在CPU中引入了( )。 A.寄存器 B.高速缓存 C.闪存 D.外存 Tg14 2．微型计算机中，控制器的基本功能是（ ）。 A．控制机器的各个部件协调工作 B．实现算数运算与逻辑运算 C．存储各种控制信息 D．获取外部信息 E．存放程序和数据 Tg13 1. 在以下各项中。（ ）不是 CPU 的组成部分。 A. 控制器 B. 运算器 C. 寄存器 D. 主板 E. 算术逻辑单元(ALU) Tg12 1. 在以下各项中。（ ）不是 CPU 的组成部分。 A. 控制器 B. 运算器 C. 寄存器 D. ALU E. RAM 1. 2001年初中组（8）：断电后计算机信息依然存在的部件为( A)寄存器 B)RAM存储器 C)ROM存储 C )。 D)运算器 2. 2001年初中组（11）：说一台微机的CPU是用的PII300，此处的300确切指的是( A )。 A)CPU的主时钟频率 B)CPU产品的系列号 C)每秒执行300百万条指令 D)此种CPU允许最大内存容量 3. 2001年初中组（17）：下列设备哪一项不是计算机输入设备( A)鼠标 B)扫描仪 C)数字化仪 D)绘图仪 4. 2001年初中组（18）：在计算机硬件系统中，cache是( A)只读 B)可编程只读 d )。 C)可擦除可编程只读 D )存储器。 D)高速缓冲 5. 2003高中dx 13．CPU访问内存的速度比访问下列哪个(些)存储设备要慢(AD )。 A)寄存器 B)硬盘 C)软盘 D)高速缓存 E)光盘 6. 2003高中dx 17．下列哪个(些)不是个人计算机的硬件组成部分(B )。 A)主板 B)虚拟内存 C)电源 D)硬盘 E)总线 2004高中 下列哪个（些）不是计算机的存储设备（AC ）。 A. 文件管理器 B. 内存 C. 显卡 D. 硬盘 E. U盘 2005高中 6. 下列设备中没有计算功能的是（E ）。 A. 笔记本电脑B. 掌上电脑C. 智能手机 D. 电子计算器 E. 液晶显示器 2006高中2. BIOS（基本输入输出系统）是一组固化在计算机内（ C ）上一个 ROM 芯片 上的程序。 A. 控制器 B. CPU C. 主板 D. 内存条 E. 硬盘 2006高中dx 17. 以下断电之后将不能保存数据的有（ CD ）。 A. 硬盘 B. ROM C. 显存 D. RAM 2007高中1. 在以下各项中。（ D ）不是 CPU 的组成部分。 A. 控制器 B. 运算器 C. 寄存器 D. 主板 E. 算术逻辑单元(ALU) 2007高中dx17. 以下断电之后将仍能保存数据的有（AB ）。 A. 硬盘 B. ROM C. 显存 D. RAM 2008高中2．微型计算机中，控制器的基本功能是（ A ）。 A．控制机器的各个部件协调工作 B．实现算数运算与逻辑运算 C．存储各种控制信息 D．获取外部信息 E．存放程序和数据 2 0 0 8 dx12 计 算 机 在 工 作 过 程 中 ， 若 突 然 停 电 ， ( AC） 中 不 会 丢 失 信 息 不 会 丢 失 。 A．硬盘 B．CPU C．ROM D．RAM