计算机完成的基本操作 输入：接受由输入设备提供的数据。 处理：对数值、逻辑、字符等各种类型的数据进行操作，按指定的方
式进行轮换。
输出：将处理所产生的结果等数据由输出设备。 存储：计算机可以存储程序和数据
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计算机的组成
计 算 机 系 统
组 成 结 构
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软件系统
硬件系统
外设
主机
微处理器(CPU) 总线系统 内存储器
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计算机硬件系统
计 算 机 硬 件 系 统 组 成 及 工 作 原 理
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计算机指令系统
指令：用来规定计算机的一个基本操作的二进制代码。
程序：就是由一连串指令按一定顺序组成的能完成某种任务的一系列二进制代码。
指令系统：一种计算机所能识别的一组不同指令的集合，称为该种计算机的指令
集或指令系统。
“4GB”
30根地址线，可访问的单元数是： 230=1024M109=1G
40根地址线，可访问的单元数是： 240=1024G1012=1T
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计算机存储器
存储器是计算机的记忆部件，负责存储程序和数据。存储器分两大 类：主存储器(内存)和辅助存储器(外存)。
主存储器采用的是半导体存储器，其特点是: 存取数据速度快，可随机存取，体积小，功耗低。 内存容量有限。主存储器(内存)又分为随机存储 器RAM和只读存储器ROM。
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计算机硬件系统
冯诺依曼 原理
(1) 计算机的硬件由五部分组成; （运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备）
(2) 计算机的内部数据是以二进制表示的; (3) 程序存储在存储器后自动执行（存储程序原理）。
输入装置 硬计 件算 模机 型的
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存储器
输出装置
运算器 控制器 CPU 中央处理器 主机 +外设（I/O设备）
运算器 控制器 寄存器
随机存储器（RAM） 只读存储器（ROM） 高速缓存(catch)
外存储器 软盘 硬盘 磁带 光盘 优盘
输入设备 键盘 鼠标 手写板 扫描仪 摄像机
输出设备 显示器 投影机 打印机 绘图仪
系统软件
操作系统 语言处理程序 数据库管理系统 系统监控及通信管理程序
应用软件
应用软件 包用户程序
字节是存储的基本单元，二进制位则是计算机对数据操作的最小单位。
地址总线的宽度决定了可以访问内存单元的个数。每一根地址线对应一位二进 制。一位二进制可以区分两个状态。
10根地址线，可访问的单元数是： 210=1024103=1K
20根地址线，可访问的单元数是： 220=1024K106=1M
32根地址线可 以访问多大内存？
操作码 指令寄存器 07
（2）
地址码 0270 （1）
控制器
译码器
内存储器
地址 … 0100 0101
内容 …… 070270
操作控制线路 （3）
累加寄存器
算术、逻辑运算部件
运算器
…
……
0270
数据
演示：计算机基本工作原理
程 序 区
数 据 区
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计算机内存储器
内部存储器的作用是存放执行的程序和程序中需要使用的
结构
指令
操作码
操作数
分类
数据传送指令
内存
CPU
数据处理指令
＋ － ×÷ And Or……
•程序控制指令
If Goto……
输入输出指令
主机
I/O设备
其它指令
对计算机的硬件进行管理等
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中央处理器CPU
CPU构成
算术逻辑单元ALU (Arithmetic Logical Unit)
实现计算机两类运算：算术运算和逻辑运算 。
标志寄存器(FR)： 存放ALU的运算产生结果的各种状态 。
指令译码器（ID）
翻译指令寄存器中的指令并发出控制信号。
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中央处理器CPU
CPU工作原理
FR标志寄存器
暂 存
ALU
暂 存
通用寄存 器组
时钟
时序
PC
IR
程
指
序
令
指令
各种控制信号
计
寄 译码器
数
存
器
器
地址接口
内存
数据接口
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中央处理器CPU
计算机利用存储器存 放需执行的程序，中央处 理器依次从存储器中取出 每一条指令，并经过分析 后加以执行，直到全部指 令执行完成。（存储程序 工作原理）
指令执行步骤： ① 取指令 ②分析指令 ③执行指令 ④指令计数器加1或将 转移地址码送入程序计 数器,然后重复。
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起始地址
自动加 1
内存储器 程序计数器 PC 程序计01数00器 PC （4）
E2PROM电可擦除可编程只读存储器：可以通过电控制将数据写入存 储单元，断电后依然能够保存。也称为FLASH存储器。
…… ……
CPU对存储器可以读（取）也可以写（存）数据，
读写数据要有控制信号控制。
FFFE
存储器的访问要三类信号共同配合才能完成：
FFFF
地址信号、数据信号、控制信号。
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计算机内存储器
存储器的每个单元可以存放8位二进制，由8位二进制组成的一个数据单元称 为字节(Byte)，字节是访问内存的最小单位。
数据，是整个数据存储和变换的枢纽。
存储器的逻辑结构
地址 0001
存放内容
10110111
存储器由一个个大小相同的基本单元组成，每个记 0002 01101010
忆单元由8位二进制位组成。
ห้องสมุดไป่ตู้
0003
为了区分和访问不同的存储器单元，系统为每一个 0004 单元分配了惟一的编号，称为存储单元的地址。
各单元内存放的是数据。
通用寄存器(General Register)
存放ALU运算的原始数据、中间结果、最终结果，或者存放CPU访问存储 器的地址 。
专用寄存器(Special Register)
指令寄存器(IR)： 存放从存储器取出的指令，然后由CPU分析运行，其内 容是CPU正在执行的指令内容。
程序计数器(PC)：存放的是程序将要执行的下一条指令的地址，有逻辑自 动加1的功能。PC=PC+1）
RAM(Random Access Memory)是一种随机访问的可读写存储器。 在计算机断电后RAM中的信息会丢失。RAM存储器分为：静态RAM和动 态RAM。
ROM（Read Only Memory）主要用来存放固定 不变的程序、数据系统软件，如BIOS程序。这种存储 器中的信息只能读出而不能随意写入。
计算机的组成
计算机的概念
计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地对数据进行输 入、处理、输出和存储的系统。包括硬件和软件两大部分。
硬件是由电子的、磁性的、机械的器件组成的物理实体，包括运算器、 控制器、存储器、输入设备和输出设备等5个基本组成部分。
软件则是程序和有关文档的总称，包括系统软件和应用软件两大类。