大学计算机基础 教 师：王 杨 群 号：165111941 手 机：13648032216

思考 这些信息在计算机中是如何被处理的？ 人处理信息： 计算机处理信息： 获取记忆分析处理响应 眼、耳、鼻……获取信息 大脑记忆、分析、处理 口、面部表情、四肢……做出响应 获取记忆分析处理响应 就像一个人， 眼耳鼻获取信息 大脑进行记忆、判断，处理 嘴，面部表情，肢体动作等做出响应，也及输出 由人的处理方式，引出计算机的组成 计算机处理信息： 输入存储计算输出

第3章 计算机系统 第一部分：计算机硬件组成

简单计算器 输入存储计算输出 输出（液晶） 计算部件 输入(键盘)

简单计算器 输出 存储器 计算部件 1号 2号 3号 4号 控制器 输入

简单计算器 输出 存储器 1号 2号 计算部件+ 3号 4号 控制器 输入

简单计算器 输出 输入数字2和3到存储器1号和2号单元中 存储器 1号 2号 2 3 计算部件+ 3号 4号 2×3 控制器 输入

简单计算器 乘法运算将转换为多次加法运算 2 3 2 2×3 输出 存储器 计算部件+ 控制器 输入 将1号和3号中的数据进行加法计算，结果放入3号单元中 存储器 1号 2号 2 3 计算部件+ 3号 4号 2 控制器 输入 2×3

简单计算器 重复以上操作 2 3 2 1 6 4 2 2×3 输出 存储器 计算部件+ 控制器 输入 将2号单元的值减去1，如果2号单元值等于0，则输出结果 存储器 1号 2号 2 3 2 1 计算部件+ 3号 4号 6 4 2 控制器 2×3 输入

计算机工作由程序控制—冯·诺依曼型计算机 第一个通用的程序 计算机工作由程序控制—冯·诺依曼型计算机 程序 输入数字2和3到存储器1号和2号单元中 计算部件+ 输出 输入 存储器 控制器 1号 2号 3号 4号 1号和3号中的数据进行加法计算，结果放入3号单元中 将2号单元的值减去1 2号单元值等于0? 输出结果

冯·诺依曼计算机 基本思想 存储程序：指令和数据以同等地位事先存于存储器, 可按地址寻访, 连续自动执行。 五大部件构成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 指令和数据用二进制表示 冯·诺依曼

微型计算机系统 CPU 输出 现代计算机通常是以存储器为中心的冯.诺依曼计算机 存储器 运算器 控制器 输入 在微型计算机系统中存在着从局部到全局的3个层次 控制器 输入

微处理器——运算器与控制器 运算器 也称算术逻辑单元(ALU)，是计算机进行算术运算和逻辑运算的部件。 控制器 主要用来控制程序和数据的输入/输出，以及各个部件之间的协调运行。 CPU 在现代计算机中，往往将运算器和控制器集成在一个集成电路芯片内，这个芯片称为CPU(中央控制单元)。 CPU性能的高低，往往决定了一台计算机性能的高低。 控制器 运算器

微处理器的主要性能指标 主频=外频×倍频 时钟周期 （主频） 外频 字长 倍频 主频也叫时钟频率，单位是MHz，用来表示CPU的运算速度。CPU的工作频率（主频）包括两部分：外频与倍频，两者的乘积就是主频。倍频的全称为倍频系数。CPU的主频与外频之间存在着一个比值关系，这个比值就是倍频系数，简称倍频。倍频可以从1.5一直到23以至更高，以0.5为一个间隔单位。外频与倍频相乘就是主频，所以其中任何一项提高都可以使CPU的主频上升。由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。因此主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能 。 倍频

中央处理器CPU 1971：英特尔公司推出了世界上第一款微处理器4004 第一代微处理器—16位的8086/8088 第二代微处理器—16位的80286 第三代微处理器—32位的80386 第四代微处理器—32位的80486 第五代微处理器—32位的Pentium （1）高能奔腾（Pentium Pro） （2）多能奔腾（Pentium MMX） （3）二代奔腾PentiumⅡ （4） Pentium Ⅲ （5） Pentium 4 （6） 64 位Pentium 4 微处理器 第六代微处理器—64位的多核心酷睿 i3 i5 i7 中央处理器CPU：它执行对信息的处理与控制，是整个微型机的核心，它是一个大规模集成电路芯片。 CPU包括运算器(ALU)、控制器和寄存器3个主要部分。 微处理器通常由一片或几片大规模或超大规模集成电路芯片组成。 从集成度来看，Intel公司的PentiumⅡ集成达750万个晶体管；AMD的K6微处理器产品集成达880万个晶体管；Digital公司的Alpha21164产品已达960万个晶体管，而Intel公司的Pentium IV已超过1000万个晶体管。中国龙芯系列的CPU集成度也达到了奔腾级的水平。

常见CPU企业 CPU数据从何而来？ Intel阵营(80.3%) 酷睿 i7 酷睿i5 酷睿i3 酷睿2 奔腾 赛扬 AMD阵营(19.2%) 羿龙Ⅱ 速龙Ⅱ 闪龙 VIA威盛(0.4%) C7系列 凌珑系列 UMPC（超级移动个人计算机）产品市场 Core i7处理器（中国大陆译为酷睿i7，核心代号：Bloomfield）是英特尔于2008年11月17日推出的64位四核心CPU，沿用x86-64指令集，并以Intel Nehalem微架构为基础[1]，放弃了传统的FSB，使用了新的'Quick Path Interconnect'，与AMD的HyperTransport相似。相比FSB，每一个处理器都可以有独立的QPI通道与其他处理器连接，处理器之间不用再共享FSB带宽，并绕路到北桥才能通信。此外，QPI是双向传输 AMD公司前几年的CPU在市场的占有率还是很高的，而且intel和AMD是全球仅有的两家能制造X86cpu的厂家 第四代酷睿开始采用了haswell架构，制程达到22nm 以2010年时候i7产品和i5产品为例： 1）i7支持超线程，而i5不支持，即i7是双核四线程，i5是双核双线程。 2）i7的内核代号：Bloomfield，以Intel Nehalem微架构为基础有三级缓存模式，L3达到8MB，支持Turbo Boost等技术。而i5采用的是成熟的DMI（Direct Media Interface）技术，相当于内部集成所有北桥的功能，采用DMI用于准南桥通信，并且只支持双通道的DDR3内存，同主频的i7和i5性能差距大概20%。 一个带T一个自然吸气 笔记本领域还有一股核心势力，它就是来自威盛的C7-M处理器。自从1999年威盛收购Cyrix之后便开始正式进军处理器市场，虽然威盛早期的几款产品在性能上落后于竞争对手，但是功耗方面却是自身的优点。不过C7-M处理器却可以看作是威盛打的一个翻身仗，虽然在性能上C7-M还不能与同频率的英特尔AMD产品抗衡，但是在功耗和安全方面却有着很大的优势，现在C7-M已经成为了新兴UMD(Ultra Mobile Devices，也就是我们常说的UMPC，主要是教育系统电子产品)市场的香饽饽，越来越多的厂商都推出了采用C7-M处理器的UMD产品。

微型计算机系统 CPU是直接从硬盘取数据？ CPU 输出 存储器 运算器 控制器 输入 提问：常见存储器？ 学生一般会首先想到硬盘 引出三级存储体系 控制器 输入

为什么对存储器分级？ 存储器：现代计算机的性能瓶颈 矛盾：容量 or 速度 or 成本？ 问题：同一类存储器难以满足上述三者的约束 解决办法：将存储器分级 CPU 正被处理的指令和数据 高速缓存 常用的指令和数据 主存 正在运行的程序和数据 辅存（半导体、磁、光） 未运行的大量程序和数据 海量存储器

主存、内存：CPU眼中的存储器 基本常识 所有程序和数据都必须进入主存，才可以被运行和被处理 CPU CACHE 主存（内存） 虚拟存储 高速缓冲存储器 如何弥补主存速度不足的问题？ CPU CACHE 主存（内存） 辅存（外存） 使用Virtual M 虚拟存储器 如何弥补主存容量不足的问题？ 虚拟存储 将辅存（硬盘）虚拟为主存，可极大地扩充CPU访问存储器的地址空间

存储器主要参数 主要参数 容量 容量越大 可支持的功 能越强 速度 速度越快 系统整体的效 率越高

RAM: Random Access Memory可读可写、断电丢失 CPU CACHE 主存（内存） 辅存（外存） 存储器的分类 按存储介质 半导体存储器、磁存储器、光存储器 半导体存储器 按工作方式 随机访问、只读存储器 硬磁盘 软磁盘 磁带 光盘 按信息保存 易失性(挥发性)、非易失性(非挥发性) RAM: Random Access Memory可读可写、断电丢失 ROM: Read Only Memory 正常情况下只读、断电不丢失 按系统中的地位 主存(内存)、辅存(外存)、高速缓存(Cache) 现代计算机的三级存储体系

微型计算机系统 CPU 输出 存储器 运算器 控制器 输入 提问：常见存储器？ 学生一般会首先想到硬盘 再提问：CPU直接从硬盘取数据？ 引出三级存储体系 控制器 输入

常用输入设备 键盘 扫描仪 摄像头 手写笔 数码相机

常用输出设备 显示器 投影仪 音箱 打印机 3D打印机

微机接口

微型计算机系统 CPU 硬件五大部分如何连接？ 输出 存储器 运算器 控制器 输入 提问：常见存储器？ 学生一般会首先想到硬盘 引出三级存储体系 控制器 输入

主板（Mainboard） 1 主板是PC机硬件系统集中管理的核心载体，它控制着整个系统中各部件之间的指令流和数据流，其性能的优劣直接影响到PC机各个部件之间工作是否协调。 2 常见的主板是ATX主板，它是由印刷电路板（PCB）制造而成的，是在一种绝缘材料上采用电子印刷工艺制造的。 3 主板上主要包括芯片组（北桥芯片、南桥芯片、BIOS芯片等）、CPU插座、电池、内存的插槽、硬盘的接口、软驱的接口、PCI扩展插槽、AGP扩展插槽及各种外设接口等。

主板（Mainboard） 芯片组决定了主板的结构及CPU的使用。 根据芯片的功能，可分为南桥芯片和北桥芯片。 内存控制器 内存 AGP/PCIE CPU 北桥 芯片 CPU类型 内存类型 主频 前端总线 等支持 南桥芯片提供对键盘控制器，USB（通用串行总线），实时时钟控制器，数据传送方式和高级电源管理等的支持。 北桥芯片是主板上离CPU最近的一块芯片，负责与CPU的联系并控制内存，作用是在处理器与PCI总线、DRAM、AGP和L2高速缓存之间建立通信接口。北桥芯片提供对CPU类型，主频，内存的类型，内存的最大容量，PCI/AGP插槽等设备的支持。北桥起到的作用非常明显，在电脑中起着主导的作用，所以人们习惯的称为主桥（Host Bridge）。 它们有散热片 南桥 芯片 USB 键盘接口等

品牌主板：华硕、微星、技嘉、升技 通过主板连接后，如何实现信息通信的？ --传输线路

和运算器等部件的一组信号线和控制电路，是系 统内各种部件之间共享的一组公共数据传输线路。 为何采用总线结构？ 系统总线 用于连接输入、输出、存储、控制器 和运算器等部件的一组信号线和控制电路，是系 统内各种部件之间共享的一组公共数据传输线路。 总线也是优化系统性能的体现。 总线的优势： 1、可减少信息传送线路的数目，提高可靠性。 2、增加了计算机扩充内存和添加外部设备的灵活性。 3、统一的总线标准更容易使不同设备间实现互连。 可减少信息传送线路的数目，提高可靠性。 增加了计算机扩充内存和添加外部设备的灵活性。 统一的总线标准更容易使不同设备间实现互连。

总 线 决定总线性能的主要参数： 1 2 3 总线带宽： 是指一定时间内总线上可传送的数据量。 总线位宽： 总 线 决定总线性能的主要参数： 1 总线带宽： 是指一定时间内总线上可传送的数据量。 2 总线位宽： 是指总线能同时传送的数据位数。总线位宽越宽，则总线每秒数据传输率越大，也即总线带宽越宽。 3 总线工作时钟频率： 以MHz为单位，工作 频率越高则总线工作 速度越快，也即总线 带宽越宽。 总线带宽是指一定时间内总线上可传送的数据量 总线位宽是指总线能同时传送的数据位数，例如32位、64位等。总线位宽越宽，则总线每秒数据传输率就越大，即总线带宽越宽 总线工作时钟频率以MHz为单位，工作频率越高则总线工作速度越快，即总线带宽越宽

回过头来：什么是计算机？ 它就是计算机？ 计算机就是它？

计算机系统的组成 软件 微型计算机系统 计算机 系统 硬件 软件 程序及其配套的数据、文档等 硬件 “看得见、摸得着”的物理载体 硬件 vs 软件

第3章 计算机系统 第二部分：计算机软件组成

计算机软件系统 应用软件协助人们完成某项任务。 系统软件协助计算机执行基本任务。 软件 现在：系统软件、应用软件有时候很难界定 系统软件 操作系统 设备驱动 实用工具 编译系统 文字处理 电子表格 演示软件 图形软件 视频软件 … … 上网软件 学习课件 娱乐软件 商务软件 系统软件协助计算机执行基本任务。 应用软件协助人们完成某项任务。 现在：系统软件、应用软件有时候很难界定

Thank You !