计算机的组成原理

时间：2022-09-28 13:15:38 计算机等级我要投稿

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计算机的组成原理

　　计算机领域中所运用的技术方法和技术手段。计算机技术具有明显的综合特性，它与电子工程、应用物理、机械工程、现代通信技术和数学等紧密结合，发展很快。以下是关于计算机的组成原理，希望大家认真阅读!

　　1.计算机主机所使用的元器件的更新作为计算机划代的主要标志，计算机的发展分为四代。目前使用的计算机依旧是集成电路计算机，计算机的新开发着眼于智能化，以知识处理为核心，称呼为：新一代计算机。而不是第五代计算机。

　　2.计算机系统 = 硬件系统 + 软件系统

　　3.计算机硬件组成：

　　系统总线运算器

　　主机

　　中央处理器(CPU)

　　控制器

　　计算机硬件内存储器

　　存储器

　　外存储器

　　输入设备

　　外围设备(或外设)

　　输出设备

　　4. 计算机的分类：按性能、用途、价格分巨型机、大型机、小型机、微型机

　　按内部逻辑结构分单处理机(1个CPU)、多处理机(多个CPU)

　　5.目前我们使用的计算机的工作原理：“存储程序与程序控制”。该思想由冯·诺依曼提出。

　　6.CPU的工作：执行指令。

　　7.CPU的一般结构：

　　寄存器：暂存数据

　　运算器：完成数据的算术运算和逻辑运算。运算器的核心是算术逻辑运算部件(ALU)，可以有多个ALU。

　　控制器：CPU的指挥中心。协调和控制计算机的各个部件统一工作

　　8.高速缓冲存储器(Cache)：介于高速的CPU和相对低速的主存之间，解决cpu和主存间速度不匹配问题，其存储容量越大命中率就越高，cpu运算速度就越快。

　　9.影响CPU速度的主要因素：总线频率、工作频率、Cache容量、寄存器、运算器的位数等新指导P42

　　10. CPU的度量单位：MIPS(100万条定点指令/秒)、MFLOPS(100万条浮点指令/秒)T亿

　　11.计算机内部，程序的基本单位是指令。

　　指令的形式：二进制

　　指令的格式：操作码操作数地址

　　操作码：告诉计算机做何种操作

　　操作数地址：指令要处理的数据或数据的位置。

　　12. 指令的执行过程：取指令、指令译码、执行指令、保存结果

　　13. 指令系统：一台计算机的所有指令的集合。不同的计算机，它们的指令系统可以不一样。因此，一台计算机上可以执行的程序，在另一台不同的计算机上可能无法执行。为了克服这一问题，采用“向下兼容方式”：新处理器保留老处理器的所有指令，同时扩充功能更强的指令。旧计算机上的程序(软件)就可以在新计算机上继续执行了。反之不行。同一个公司生产的处理器采用“向下兼容方式”。不同公司的处理器不一定相互兼容。例，Pentium处理器与Power PC处理器的指令系统互相不兼容。

　　15. 主板又称母板,在主板上通常安装有处理器插座、主板芯片组、存储器插座(SIMM 或DIMM)、I/O总线插槽、BIOS ROM、时钟/CMOS RAM、电池、显示卡插槽、硬盘插槽等。

　　16.芯片组是主板电路的核心。由两块超大规模集成电路芯片组成，包括存储器总线、内存控制器、I/O控制器。

　　17.主板上有两块特别有用的集成电路芯片: 1.BIOS ROM芯片:存放BIOS 2.CMOS存储器

　　BIOS(Basic Input/Output System)包含四个部分的程序：POST(Power On Self Test)加电自检程序，系统自举程序(BOOT),CMOS设置程序，基本外围设备的驱动程序

　　CMOS RAM芯片存储的是用户对计算机硬件所设置的参数，可通过运行BIOS中CMOS设置程序修改CMOS中保存的系统参数。

　　BIOS是一组机器语言程序存放在主板的ROM中，是计算机软件中的最基础的部分，它启动计算机，诊断故障，控制输入/输出操作顺序：开机—post-cmos-自举程序-引导程序

　　18.存储器的层次结构：

　　容量速度价格/位

　　寄存器小快高

　　Cache存储器

　　内主存储器

　　外外存储器

　　后备存储器大慢低

　　主存：

　　主存储器每个单元存储一个字节(8个二进制位)。每个单元有一个地址编码。CPU根据地址访问主存。分RAM (DRAM(DDR SDRAM),SRAM)新指导P49和ROM(MASK ROM、PROM、EPROM、Flash ROM)

　　外存

　　软盘：磁性材料作为存储介质。磁道(同心圆轨道)、扇区(512字节)

　　存储容量=2×每个记录面上的磁道数×每个磁道上的扇区数×512(B)

　　硬盘硬盘存储器：由硬盘的盘片、硬盘驱动器及硬盘控制器组成。又称为温彻斯特硬盘。存储介质为涂有磁性材料的铝合金或玻璃圆盘

　　存储容量=磁头数×柱面数×每个磁道上的扇区数×512(B)

　　硬盘上数据的地址参数有三个：柱面号、扇区号和磁头号

　　读写硬盘数据的过程：寻道、定位、读写

　　硬盘接口：IDE接口、SCSI接口

　　移动存储器：采用半导体存储芯片Flash ROM作为存储介质

　　特点：体积小、重量轻、使用携带方便、可长期保存数据 (删)

　　接口：USB接口、IEEE-1394接口

　　USB：高速、串行接口;所有设备共享总线带宽;可通过USB接口由主机向外设提供电源(+5V，100—500mA删);在win98需要驱动，XP中不需要;支持即插即用;使用总线集线器，一个USB接口最多能连接127个外设;数据传输速率有

　　1.5MB/s(USB1.0，1.1)和60 MB/s(USB2.0)删

　　IEEE-1394(Fire Wire)接口：数字视频设备 100MB/s

　　光盘：CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD

　　CD-ROM：只读型光盘;存储二进制信息原理为压制凹坑，凹坑边缘为“1”，内外平坦部分为“0”;信息记录轨道是一条从里向外的螺旋形轨道;存储容量可达700MB;CD-ROM驱动器的主要性能指标为数据传输速率，倍速

　　CD-R：只写一次删

　　CD-RW：读写多次删

　　DVD： DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW;容量：1.46GB—17GB

　　19. I/O设备：输入/输出设备、外设。

　　输入设备：A 键盘：分类(机械式、电容式);接口类型(PS/2接口、USB接口、无线

　　接口);常用控制键新指导P54。 Ctrl+Alt+Del

　　B 鼠标器：一种能方便、准确定位屏幕位置的指示设备。中间滚轮的作用

　　鼠标器的分类：机械式、光机式、光电式

　　鼠标器的性能指标(分辨率dpi)：鼠标每移动一英寸距离可分辨的点的

　　数目。分辨率高，定位精度高。

　　鼠标接口：串行口、PS/2接口、USB接口、无线接口等。

　　C 扫描仪：将原稿(如照片、图片、书稿(OCR软件)等)输入计算机的一种输入图像设备。分手持式，平板式，胶片式

　　D 数码相机：一种图像输入设备。成像芯片(数码相机的核心)：CCD、CMOS

　　存储器：快擦除存储器(闪烁存储器、Flash ROM)。

　　输出设备：A显示器：一种图文输出设备。数字电信号转换为光信号后，将图形和文字显示出来。由显示控制器(显示卡)和监视器组成B监视器：监视器分CRT和LCD，通过显示控制器连接到主板上主要性能指标：显示屏尺寸，显示屏横向与纵向的比例，最大显示分辨率，最大可显示颜色数目，刷新率等。显示器中所有颜色信息保存在显示存储器中VRAM

　　显示器的分辨率：整屏可显示像素的多少，用水平分辨率垂直分辨率表示。

　　C 打印机

　　(硬拷贝)

　　针式打印机：打印质量差，耗材成本便宜，在银行、商业等领域有着优势，可多层套打。

　　激光打印机：高质量、高速度、价格适中。

　　喷墨打印机：在彩色打印中有优势，关键是喷头。

　　性能指标：打印分辨率、打印速度、色彩数目、噪音、耗材、幅面大小等

　　20. I/O操作：实现I/O设备与内存之间的数据传输，包括输入输出两个方面。

　　特点：其操作常与cpu操作并行进行;多个I/O设备能同时工作。

　　它与主机连接不同，有各自专用的控制器，独立控制I/O操作。

　　21. I/O控制器：I/O设备通过I/O控制器与主机连接。如声卡，网卡

　　22. I/O接口：主机箱上的各种插座和插头，I/O设备和I/O控制器之间的连接器。