计算机基础课程版课件-第二章-计算机系统

计算机基础课程最新版课件•计算机系统概述•中央处理器•存储系统•输入输出系统目录•总线系统contents01计算机系统概述计算机系统的基本组成硬件数据计算机系统的物理组成部分，计算机系统中处理的对象，可包括中央处理器、内存、硬盘、以是数字、文字、图像、音频输入输出设备等或视频等软件人机交互计算机系统的非物质组成部分，人与计算机之间的交互方式，包括操作系统、应用程序、数包括命令输入、结果显示、操据库等作界面等计算机系统的层次结构0102硬件层操作系统层计算机系统的物理实现，包括各种管理和控制硬件资源的软件，提供硬件设备和组件应用程序开发的基础应用层网络层直接面向用户的应用程序，如办公实现计算机系统之间的通信和数据软件、图像处理软件等交换0304计算机系统的性能指标运算速度存储容量计算机执行指令和计算数据的速计算机系统中的存储设备所能存度，通常以每秒执行多少百万条储的数据量，包括内存容量、硬指令（MIPS）或每秒浮点运算次盘容量等数（FLOPS）来衡量兼容性可靠性计算机系统与其他设备或软件之计算机系统在规定条件下和规定间的互操作能力，如操作系统与时间内完成规定功能的能力，通应用程序之间的兼容性常用平均故障间隔时间（MTBF）来衡量02中央处理器CPU的结构和工作原理总结词了解CPU的基本构成和工作原理是学习计算机科学的基础详细描述CPU，即中央处理器，是计算机的核心部件，负责执行计算机程序中的指令它由运算器和控制器组成，运算器负责进行算术和逻辑运算，控制器负责协调各个部件的工作CPU的工作原理可以概括为接收指令、执行指令和反馈结果三个步骤CPU的性能指标总结词了解CPU的性能指标对于选择合适的硬件配置和优化程序性能至关重要详细描述CPU的性能指标主要包括时钟频率、核心数、缓存大小和架构等时钟频率决定了CPU执行指令的速度，核心数决定了同时处理多任务的能力，缓存大小影响数据读取速度，架构则决定了CPU的效率和性能CPU的发展历程要点一要点二总结词详细描述了解CPU的发展历程有助于理解计算机技术的进步和未来CPU的发展历程可以追溯到上世纪五十年代，经历了从晶的发展趋势体管到集成电路、超大规模集成电路的发展过程随着技术的不断进步，CPU的体积越来越小，性能越来越强大，功耗越来越低，推动了计算机技术的快速发展未来，随着量子计算等新型计算技术的发展，CPU的性能和形态也将继续演变03存储系统存储器的分类和层次结构存储器的分类根据存储介质、读写方式、使用情况等不同，存储器可以分为多种类型，如RAM、ROM、Flash Memory等存储器的层次结构从CPU的角度看，存储器可以分为多个层次，包括寄存器、高速缓存、主存储器和外存储器等这些层次由高速到低速、由小容量到大容量依次排列，以实现对数据的分级管理和优化存储主存储器主存储器的组成主存储器由多个存储单元组成，每个单元存储一个二进制数这些单元按照一定的规则排列，形成存储矩阵主存储器的主要技术指标主存储器的主要技术指标包括存取时间、容量和价格等存取时间指的是从启动读或写操作到完成该操作所需的时间；容量指的是主存储器的存储单元数目；价格指的是主存储器的制造成本外存储器外存储器的种类外存储器包括硬盘、固态硬盘（SSD）、光盘、U盘等这些设备通过接口与计算机连接，并存储大量的数据和程序外存储器的主要技术指标外存储器的主要技术指标包括容量、传输速率和可靠性等容量指的是外存储器的存储容量；传输速率指的是外存储器与计算机之间的数据传输速度；可靠性指的是外存储器的数据保存能力和稳定性04输入输出系统输入输出系统的基本概念输入输出系统输入输出系统是计算机中负责与外部设备进行交互的系统，它能够接收外部设备输入的数据，并将计算机处理后的结果输出到外部设备数据传输方式输入输出系统中，数据可以通过不同的方式进行传输，如串行传输和并行传输串行传输按顺序一位一位地传输数据，而并行传输则可以同时传输多个数据位I/O操作输入/输出操作是输入输出系统中的基本操作，包括读操作和写操作读操作是从外部设备读取数据到计算机中，而写操作则是将数据从计算机写入到外部设备中输入输出设备输入设备输入输出设备的分类输入设备是用于向计算机输入数据的根据功能和特点，输入输出设备可以设备，如键盘、鼠标、扫描仪、摄像分为多种类型，如人机交互设备、存头等储设备、网络通信设备等输出设备输出设备是用于将计算机处理后的结果显示或输出的设备，如显示器、打印机、音响等输入输出接口输入输出接口的定义01输入输出接口是连接计算机内部总线与外部设备的桥梁，它负责将内部总线的数据传输到外部设备或从外部设备接收数据常见的输入输出接口02常见的输入输出接口包括USB、HDMI、VGA、Serial、Parallel等这些接口有不同的特点和适用场景，如USB接口广泛应用于外设连接，HDMI和VGA接口常用于显示设备的连接输入输出接口的作用03输入输出接口的作用是实现计算机与外部设备的通信和数据传输，它能够提供数据传输的可靠性和高效性，保证计算机与外部设备之间的正常交互05总线系统总线的分类和标准分类标准系统总线、板级总线和通信总线系统为了确保不同厂商生产的硬件和软件能够总线是连接计算机各功能单元的线，按相互兼容，制定了一系列的总线标准例总线的宽度可分为单向、双向和三向总VS如，ISA、EISA、PCI、PCI-Express等都线；板级总线又称作内部总线，是计算是常见的总线标准这些标准规定了总线机主板上各部件之间进行数据传输的通的物理特性、电气特性、数据传输方式及道；通信总线是用于计算机之间或计算信号线功能等机与终端之间进行通信的总线总线的性能指标带宽吞吐量总线的带宽指的是单位时间内总线上传输吞吐量是指总线在单位时间内传输的数据的数据量，通常用bps（bits persecond）量它反映了总线的实际数据传输能力表示带宽越大，数据传输速率越高时钟频率延迟时间时钟频率是指总线工作的时钟周期的频率延迟时间是指数据在总线上传输所需的时时钟频率越高，数据传输速率越快间延迟时间越短，数据传输效率越高总线技术的发展趋势高速化标准化集成化智能化随着处理器速度的提高和数为了实现不同厂商之间的硬随着集成电路技术的发展，随着人工智能和物联网技术据传输量的增加，总线速度件和软件兼容，总线技术也总线技术也在不断集成化的发展，总线技术也在不断也在不断提高目前，已经在不断标准化例如，USB、例如，将多个总线集成在一智能化例如，智能传感器出现了许多高速总线技术，SATA等都是标准化的总线技个芯片上，以提高数据传输总线和智能控制总线等如PCI-Express等术效率THANKS感谢观看。