计算机的 体系结构和工作原理
计算机的体系结构
计算机的工作原理
计算机的体系结构
从组成计算机的部件看，它有许多功能不同的板、卡组 成，各种板卡也是型号各异，但从原理上看，它采用了 “冯·诺伊曼结构”。
※1946年美籍匈牙利科学家冯·诺伊曼提出，被誉为计算 机之父。奠定了计算机发展史上的里程碑。
该结构的主要思想包括以下三点： 计算机内部采用二进制 程序和数据都存储到存储器中 计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备和
程序执行过程 人脑运算过程
计算机工作原理示意图
输入设备
输入 2*3
0 000 0 0101 0 0 0 0 0 0 11
0 0 0 0 0 110
程序
键盘
原始数据
*
2 3
6
内存
输出设备
输出
打印机 运算结果
6
指令数据线 控制信号线
CPU（由运算器和控制器组成）
返回
对照一下人进行某项运算时的情况
外部存储器
二进制只有0和1组成，在现实生活和记数器中，一些 “器件”只有两种状态，如电灯的“亮”与“灭”， 开关的“开”与“关”。一种状态表示数码0，另一 种状态表示数码1，1加1应该等于2，因为没有数码2， 只能向上一个数位进一，就是采用“满二进一”的原 则，这和十进制是采用“满十进一”原则完全相同。
1＋1＝10，10＋1＝11，11＋1＝100，100＋1＝ 101，
101＋1＝110，110＋1＝111，111＋1＋＝ 1000，……，
可见二进制的10表示二，100表示四，1000表示 八，10000表示十六，……。
计算机中采用的是“0”、“1”代码 组成的二进制，每一个“0”或“1”就称 为一个二进制位，用“bit”(比特，b)来 表示。它是最小的存储容量单位。
CPU
高速缓冲存 储器
主存储器
辅助存储器
主存储器分为两种： 只读存储器(ROM)：存储信息包括开机检 测、系统初始化等程序，其中信息固定不 变，可读不可写，断电后信息不丢失。如： BIOS芯片 随机存储器(RAM)：存放当前参与运行的 程序和数据。信息可读可写，关机后信息 丢失。如内存条。
返回
计算机的工作原理
※为了提高性能，生产厂商将控制器和运算 器生产在一块集成电路中，成为中央处理器 （CPU)
存储器
是计算机中存放程序和数据的地方，一般分为高 速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器三个层次。
高速缓冲存储器：容量小 速度快 价格高 存 放正在运行的程序和数据。如：cache 主存储器：容量较大 速度较快 价格适中存 放当前参与运行的程序和数据。如：内存。 辅助存储器：容量大 速度慢 价格低 存放 不参与运行的程序和数据。如：硬盘 光盘。
+0×21+1×20=73
十进制转换二进制
29 1
24 0
220
1
(9)10=(1001)2
本节小结:
一、冯·诺伊曼结构
二、二进制和十进制之间的转换
换算关系
1B=8b 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB
在磁盘上存储1个阿拉伯数字或一个英文字母 通常要占用1B的存储空间，存储一个汉字占用 2B的存储空间。
二进制与十进制之间的转换
二进制数转换成十进制数 (1001001)2=1×26+0×25+0×24+1×23+0×22
输出设备五部分组成。
输入设备
存储器
运算器
输出设备
控制器
CPU
控制器，控制器是计算机的核心部件，是 整个计算机系统的指挥部。发出操作控制 信号，控制计算机各部件间协调一致地工 作。
运算器，是计算机的运算中心，计算机所 进行的各种复杂的运算都是在这里完成的。 运算器的运算速度直接影响计算机的性能。 包括数据运算和逻辑运算。
输入设备
输入
眼、耳等
解题方法 (事先学习） 题目
笔记本、手册等
大脑
·控
（控制器）
·制计算、判断 （运算器）
·记忆细胞（内部存储器）
输出设备
输出
手、几个问题：
什么是二进制呢？ 计算机为什么要采用二进制呢？ 计算机的存储容量如何表示呢？
计算机采用二进制的原因：
计算机是由千千万万个电子元件组 成的，这些电子元件一般只有两种稳定 的工作状态，而用高、低两个电位来表 示在物理上是最容易实现的，如电路中 有，无电流，有电流用1表示，无电流用 0表示。类似的还比如电路中电压的高， 低，晶体管的导通和截止等. 因此，在计算机领域中采用二进制。
“Byte”(字节）是存储器中的最 基本的单位。 注意
其它的度量单位及换算关系
bit 和Byte读音不同，意义也不同！
bit用来表示一个二进制位，常记作 b 。 最小的存储容量单位。 Byte是存储器中的最基本单位，称为字节， 常记作 B 。
1Byte=8bit
单位名称
Byte（字节，B）
KB（千字节） MB（兆字节） GB（千兆字节）