2.1 计算机基本模型

1. 第二章 计算机系统的组成 2.1 计算机基本模型

2. 计算机系统的组成 硬 件 软 件

3. 存储器 输 入 设 备 输 出 设 备 运算器 控制器 冯•诺依曼计算机模型 CPU

4. 运算器 运算器的任务是对信息进行加工处理。 算术运算 逻辑运算 算术逻辑单元 运算 累加器 暂存操作数和运算结果。 运算器 存放算术逻辑单元在工 作中产生的状态信息。 状态寄存器 通用寄存器 暂存操作数或数据地址。

5. 控制器 控制器是计算机的神经中枢。 控制器按照计算机的工作节拍（主频） 产生各种控制信号，以指挥整个计算机 有条不紊地自动执行程序。

6. 内部存储器 访问速度快 暂时性 价高 外部存储器 访问速度慢 永久性 价低 存储器 存储器是计算机的记忆装置。

7. 冯•诺依曼计算机工作原理 冯•诺依曼计算机工作原理就是存储程序工作原理，综述为：计算机利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。而且还能够根据指令执行的结果进行程序的灵活转移，使计算机具有类似于人脑的判断思维能力。

8. 机器指令格式 操作码 地址码 机器执行什么操作 参与操作的数据在存储器中的存放位置 指令和程序 指令是对计算机进行程序控制的最小单位。 所有的指令的集合称为计算机的指令系统。 程序是为完成一项特定任务而用某种语言编写的一组指令序列

9. 指令0 指令1 指令2 指令3 指令4 数据0 数据1 数据2 数据3 数据4 CPU 内存 取指令 指令寄存器 送指令 程 序 控制单元 发送数据 数据 运算单元 接收数据 输入 输出 冯•诺依曼计算机模型中的程序执行

10. 分析指令 读取指令 执行指令 指令执行流程 由 取指令 指令译码 指令执行 结果写回内存 四种基本操作构成，这个过程不断重复进行.

11. 2.2 微型计算机硬件系统 1. 电源 2. 机箱 3. 移动式磁盘驱动器 4. CD-ROM/DVD驱动器 5. 磁带驱动器 6. 硬盘驱动器 7. 软盘驱动器 8. IDE控制器 9. AGP扩展槽 10. PCI扩展槽 11. 视频卡 12. 声卡 13. RAM 14. 实时时钟 15. COMS芯片 16. ROM BIOS芯片 17. CMOS电池 18. 微处理器 19. 散热片

12. 认识主板

13. 说说总线 按传送信息的内容分为 数据总线：是传递数据信息的总线。 控制总线：是传送控制信息的总线。 地址总线：是传递地址信息的总线。 按连接方式分为 • 单总线结构 • 双总线结构 • 三总线结构

14. 总线在哪儿？ 总线在主板的底部，总线还包括各种微芯片和插槽。 32位PCI局部总线卡，它一次能够处理32位数据 32位EISA总线卡

15. 处理器 CPU 了解微处理器 插口 二级缓存 PC机的CPU称为微处理器，它是PC机的最终大脑和老板，所有其它元件（如：RAM、磁盘驱动器、显示器）的存在，不过是架在用户和处理器之间的桥梁，它们将用户要处理的数据提交给处理器处理，然后再显示出来。

16. 目前的Pentium 4 CPU采用FC-PGA2封装和LGA封装两种形式。 Pentium 4CPU FC-PGA2封装形式 LGA封装的Pentium 4 CPU芯片外观形状

17. CPU（中央处理器）

18. 指令代码高速缓存 转移预测部件 指令读取单元和指令译码单元 总线接口单元 浮点运算单元 ALU ALU 整数部件 数据高速缓存 CPU的物理组成 接 内存

19. 随机存储器 RAM 只读存储器 ROM 可编程只读存储器 PROM 可改写只读存储器 EPROM 主存储器 （内 存） 存储器 磁盘存储器：软磁盘、硬磁盘 外存储器 （辅助存储器） 光盘存储器 掌握存储器 注意： 计算机运行时的程序和数据均放在RAM中，一旦掉电，其中的内容将全部丢失。

20. 1.内存

21. ①只读存储器ROM（Read Only Memory） 只读存储器是一种用专用设备才能写入的可编程存储芯片，用户只能读取其中的内容；不能修改，断电后其中的内容不会消失。该芯片装配在系统主板上。 内存储器包括ROM和RAM两分： BIOS（基本输人／输出系统）软件就存放在ROM内,它提供了最基本的和初步的操作系统服务，同时也是硬件与操作系统上层软件之间的接口。

22. 随机存取存储器又称为读写存储器RAM，用于存放现场程序和数据，因为RAM中的信息是由电路的状态表示的，所以断电后信息一般会立即丢失。 ②随机存取存储器RAM（Random Access Memory） 用半导体集成电路制成的RAM又可分为： 静态随机存储器(SRAM） SRAM是通过有源电路，即一个双稳态电路来保持存储器中的信息。只要存储体的电源不断，存放在它里面的信息就不会丢失。 动态随机存储器（DRAM） DRAM是以无源元件电容存放数据，并且需要周期性的刷新来保持数据。

23. PC机对内存单元的管理 PC机对内存单元的管理是通过给内存单元规定不同的地址来实现的。这样，CPU便能识别不同的内存单元，正确地对其进行操作（读、写操作）。显然，内存单元的地址和内存单元的内容是两个不同的概念。

24. CPU对内存的操作 CPU对内存的操作有两种：读或写，读操作是CPU将内存单元的内容读入CPU内部，以便处理，而写操作是CPU将其已处理完的数据传送回到内存单元。读操作是非破坏性操作，既该内存单元的数据被读取之后仍然保持原数据；而写操作的结果改变了被写入内存单元的内容，旧内容被更新为新内容

25. 2.外存 硬盘与硬盘驱动器 读写磁头 轴心 盘片 控制器 磁头转动装置

26. 软盘

27. ①优盘（又名闪存盘） 特点：防潮、耐高低温、抗震、防电磁波、容量大、携带方便等 ②移动硬盘 特点：容量大，单位存储成本低； 速度快； 兼容性好，即插即用； 具有良好的抗震性能。

28. 各种存储器特点比较 cpu • 速度 • 容量 小 快 cache RAM 外存：硬、光、U、软 慢 大

29. 磁盘格式化 在任何信息可以被存储到磁盘上之前，首先必须格式化磁盘。 格式化过程将创建一个路标，这个路标允许驱动器有序地存储和查找数据。 它将磁盘表面分成若干个扇区和磁道。磁盘上扇区和磁道的数目决定了磁盘容纳信息的容量。

30. 位（Bit）：度量数据的最小单位 字节（Byte）：最常用的基本单位 描述存储器的常用单位 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 1 0 0 1 0 1 0 1 =27+ 24+ 22+ 20 =149 K 字节 1K = 1024 byte M（兆）字节 1M = 1024 K G（京） 字节 1G = 1024 M T（垓）字节 1T = 1024G

31. 早期 输入设备简介 键盘 现在

32. 鼠标 第一只鼠标 现在 无线光电鼠标

33. 扫描仪 扫描仪是计算机的眼睛，它使计算机可以将图形或照片转换为计算机可以识别的数字数据，以供计算机存储、处理及输出 怎样辨别扫 描仪的优呢？ ① 分辨率 ② 分色能力

34. 数码相机 数码相机是一种利用感光元件，通过镜头将聚焦的光线转换成数字图像信号的照相机。这一种照相机所照出来的数字图像信号不是存储在传统的底片上，而是存储在内存中。这些存储在内存中的数字图像信号，可以很轻易的读入电脑中，然后通过图像处理软件做各种编辑或特殊效果的处理。

35. 介绍输出设备 显示卡（图形适配器) 数字——模拟 转换电路 显示卡接口板 显示系统 引脚(与主板连接) 电子枪

36. 点阵打印机 打印机简介 喷墨打印机 激光打印机

37. 绘图仪

38. 控制信息 数据信息 指令 定点数 浮点数 数值信息 非数值信息 字符数据 逻辑数据 其他形式数据 2.3信息在计算机内的表示与存储 信息

39. 进制的概念 “逢R进一，借一当R” 十进制 R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 二进制 R=2 ，可使用0,1 八进制 R=8 ，可使用0,1,2,3,4,5,6,7 十六进制 R=16 ，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F,

40. 1.常用进位级数制的转换 1．R进制转换为十进制 例如： 1101101.0101 （二进制转十进制） =1×26+1×25+0×24+1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+ 1×2-2+0×2-3+1×2-4 =109.3125 例如：3506.2 （八进制转十进制） =3×83+5×82+0×81+6×80+2×8-1 =1862.25 例如： 0.2A （十六进制转十进制） =2×16-1+×10×16-2 =0.1640625

41. 例如：将57转换成二进制 余数 2 57…………1 2 28…………0 2 14 …………0 2 7 ………… 1 2 3 ………… 1 2 1 ……… 1 0 结果：（57）10=（111001）2 2．十进制转换为R进制 此方法称为除R 取余逆排法

42. 十进制小数转换成R进制数 例如：将0.3125转换成二进制； 0.3125×2 =0.625 0.625×2 =1.25 0.25×2 =0.5 0.5×2 =1.0 结果：（0.3125）10=(0.0101)2 此法称为“乘R取整

43. 换算误差的存在 例如：将0.5627转换成二进制数： 0.5627×2 = 1.1254 0.1254×2 = 0.2508 0.2508×2 = 0.5016 0.5016×2 =1.0032 0.0032×2 = 0.0064 0.0064×2 = 0.0128 ( 0.5627)10 =(0.100100)2 结果：（57.3125 ）10= （111001.0101）2

44. 二、八、十六进制的相互转换 例如：将1011010.10转换成八进制和十六进制： 001 011 010 100 (1011010.10)2 = (132.4)8 1 3 2 4 0101 1010 1000 (1011010.10 )2= (5A.8)16 5 A 8 将十六进制数F7.28转换为二进制数； F 7 2 8 (F7.28 )16= (11110111.0010)2 1111 0111 0010 1000 将八进制数25.63转换为二进制数； 2 5 6 3 (25.63 )8=(10101.110011)2 010 101 110 011

45. 计算机数据的表示方法 1．数值型数据的机内表示方法 （1） 数的长度 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 （2） 符号的内机表示方法 0 1 1 0 1 1 0 1 符号位 ① 定点数（fixed-point number） （3）小数点的机内表示方法 ②浮点数 浮点数的这种表示方法是为了解决了定点数存在的问题

46. 0 10000000 11000000000000000000000 指数 尾数 例如：将（3.5）10转化为IEEE（国际电机电子工程师协会） 的浮点数格式： 步骤1. 将十进制浮点数以二进制的形式表示： （3.5）10 =（11.1）2 步骤2. 将二进制表示的浮点数以科学记数正规化表示法： （11.1）2 =1.11×21 即转换成只有一位整数的小数形式，第一位数值1省略不记。 步骤3. 将二进制浮点数以 IEEE浮点数的格式表示：

47. （4）符号数的机内表示方法（原码、反码、补码）（4）符号数的机内表示方法（原码、反码、补码） ① 原码 例如： 十进制 二进制 原码 +95 +1011111 01011111 -48 -0110000 10110000

48. ②反码 例如： 十进制 二进制 原码 反码 +114 +1110010 01110010 00001101 -89 -1011001 11011001 10100110

49. ③补码 例如： 十进制 二进制真值 原码 反码 补码 +114 +1110010 01110010 00001101 00001110 -89 -1011001 11011001 10100110 10100111 综上所述，带符号数在计算机内有以上三种编码形式，它们在运算时各有优缺点，其中原码和补码最常用，到底采用哪种表示形式，要由机器的用途、运算方法等因素来决定。

50. 2．非数值型数据的机内表示方法 （1） 西文字符编码 ①ASCII码 ASCII码是美国信息交换标准代码。 (American Standard Code for Information Interchange) 包括0~9十个数字，大小写英文字母 及专用符号等95种可打印字符。 例如：Computer 01000011 01101111 01101101 01110000 01110101 01110100 01100101 01110010