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文本内容:
曹桂涛计算机组成课件•计算机系统概述•中央处理器目录•存储器•输入输出设备•计算机系统总线•计算机系统软件01计算机系统概述计算机的发展历程机械计算机时代小型化与微型化时代1946年之前,使用机械装置进1959年至1970年,晶体管取代行计算,计算速度慢且精度低电子管,计算机体积减小,性能提升电子计算机时代集成电路时代1946年至1959年,使用电子管1970年至今,集成电路使计算作为计算元件,运算速度和精机性能大幅提升,进入个人计度得到提高算机时代计算机的组成结构输入设备输出设备键盘、鼠标、扫描仪等,用于向计算机输入显示器、打印机等,用于显示或输出计算机数据和命令处理结果存储器处理器硬盘、内存等,用于存储程序和数据CPU,负责执行程序中的指令和处理数据计算机的工作原理存储程序将程序和数据存储在存储器中指令执行处理器从存储器中读取指令并执行,对数据进行处理结果输出处理后的结果通过输出设备显示或输出02中央处理器CPU的组成结构01020304运算器控制器寄存器总线执行算术和逻辑运算的部件,控制CPU的工作流程,协调存储中间处理结果的部件,提连接CPU、内存和其他组件是计算机处理数据的关键部分运算器和内存之间的操作供快速的存储和访问速度的通信通道CPU的工作原理取指令指令译码从内存中读取指令并放入指令寄存器将指令译码器将指令寄存器中的指令翻译成一系列操作码和操作数执行指令存储结果根据操作码和操作数,运算器进行相将运算结果存储回内存或寄存器中应的运算或逻辑操作CPU的性能指标0102频率字长CPU每秒钟执行的时钟周期数,频CPU一次处理的数据位数,字长越率越高,处理速度越快长,处理能力越强缓存容量功耗CPU内部存储数据的容量,缓存容CPU正常工作时所消耗的电能,功量越大,数据访问速度越快耗越低,节能效果越好030403存储器内存的组成结构随机存取存储器(RAM)只读存储器(ROM)用于存储运行中的程序和数据,可随时读存储固定不变的程序和数据,只能读取不写,易失性存储器能写入,非易失性存储器高速缓存(Cache)寄存器高速存储器,用于存放经常访问的程序和CPU内部的存储单元,用于存放运算过程数据,提高存储器的访问速度中的中间结果和指令内存的工作原理010203地址编码数据读写刷新内存地址由二进制数表示,根据地址码将数据写入或动态RAM需要定时刷新以通过地址码找到对应的存从内存中读出保持数据储单元内存的性能指标容量01内存的容量决定了可以存储的数据量速度02内存的读写速度影响CPU访问内存的速度,进而影响计算机的整体性能可靠性03内存的可靠性决定了数据存储的稳定性和安全性04输入输出设备输入设备的种类和原理键盘鼠标将用户的按键输入转换为电信号,通过接口通过移动鼠标,将位移信息转换为电信号,电路传输到主机传输到主机扫描仪触摸屏将图像或文字转换为电信号,传输到主机通过触摸屏幕,将触摸信息转换为电信号,传输到主机输出设备的种类和原理显示器将主机输出的电信号转换为光信号,以图像形式显示在屏幕上打印机将主机输出的电信号转换为墨迹信号,打印在纸张上投影仪将主机输出的电信号转换为光信号,通过投影方式显示在屏幕上音响将主机输出的电信号转换为声音信号,播放出声音I/O设备与主机的信息交换方式程序控制方式中断方式主机通过程序控制I/O设备进行信息交换主机通过中断方式控制I/O设备进行信息交换DMA方式I/O通道方式主机通过DMA控制器控制I/O设备进行信息主机通过I/O通道控制I/O设备进行信息交换交换05计算机系统总线总线的分类和功能数据总线地址总线用于在CPU、内存和输入用于CPU向内存或输入输输出设备之间传输数据出设备发送地址信号,以访问相应的数据控制总线电源总线用于传输控制信号,如读用于向各个部件提供电源写信号、中断信号等总线的工作原理和性能指标工作原理总线是一种连接多个部件的公共通道,通过它,各个部件之间可以相互通信性能指标总线的性能指标包括带宽、速度、负载能力等总线标准与总线仲裁方式总线标准常见的总线标准有PCI、PCI-E、SATA等这些标准规定了总线的物理特性、电气特性、机械特性和功能特性等总线仲裁方式当多个设备同时申请使用总线时,需要有一种机制来确定哪个设备可以使用总线常见的仲裁方式有轮询、计数器、链式等06计算机系统软件操作系统的功能和分类总结词操作系统是计算机系统的核心软件,负责管理计算机的硬件和应用程序,提供了计算机系统的基本功能详细描述操作系统的功能包括资源管理、系统监控、用户界面等根据不同的应用场景和需求,操作系统可以分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统等程序设计语言及其编译原理总结词详细描述程序设计语言是用于编写计算机程序的常见的程序设计语言包括C、C、Java、工具,其语法和语义规定了程序的结构Python等编译原理涉及词法分析、语和行为编译原理是研究如何将高级程VS法分析、语义分析、中间代码生成、优化、序设计语言转换为机器语言的科学目标代码生成等阶段,最终将高级语言程序转换为可执行的机器码软件工程及其开发方法总结词软件工程是研究如何有效、可靠地开发软件的科学,涉及软件开发的全过程开发方法则是实现软件工程目标的工具和手段详细描述软件工程包括需求分析、设计、编码、测试和维护等阶段常见的软件开发方法有结构化方法、面向对象方法、敏捷开发等这些方法各有优缺点,适用于不同的项目和场景谢谢观看。