第2章 微型计算机系统的组成(15-20%)

2.1计算机系统概述

2.1.1 计算机系统的基本组成

目前计算机的基本体系结构和基本作用机制仍然沿袭着冯·诺伊曼的最初构思和设计，我们把这种计算机统称为冯氏机(Von Neumann Computer)：

(1)把计算机要执行的指令和要处理的数据都采用二进制表示

(2)把要执行的指令和要处理的数据按照顺序编成程序存储到计算机内部让它自动执行。存储程序控制原理是现代计算机运行的基本基础。

按照冯·诺伊曼的计算机设计原理，一个完整的计算机系统总的来说包括硬件系统及软件系统两部分，简称为硬件和软件。

2.1.2 计算机的硬件系统

计算机的硬件系统从表面上是由哪些看得见，摸得着的东西，如显示器、键盘、鼠标、机箱等。从理论上来看，计算机是由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备等五个基本部分组成。通常把没有软件的计算机称为“裸机”。 计算机的硬件组成示意图如图所示。

从图中我们可以看出计算机五个组成部分的工作过程：数据和程序在控制器的指挥下，由输入设备送入存储器；运算器运算时，从存储器取数据，运算完毕再将结果存入存储器或者传送到输出设备输出；从存储器中取出的指令由控制器根据指令的要求发出控制信号控制其他部件协调工作。

计算机各部件之间是用总线(BUS)连接。总线是传送数据，指令及控制信息的公共传输通道。总线由三部分组成：地址总线(AB总线)，数据总线(DB总线)，控制总线(CB总线)。

运算器(ALU)是对信息进行加工和处理(主要是算术和逻辑运算)的部件。运算器是由能进行简单算术运算(如加、减等)和逻辑运算(如与、或、非运算等)的运算部件及若干用来暂时寄存少量数据的寄存器、累加器等组成。

控制器(Controller)是计算机的神经中枢和指挥中心。它要根据用户通过程序所下达的加工处理任务，按时间的先后顺序，负责向其他各部件发出控制信号，并保证各部件协调一致地工作。它主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。控制器从存储器取出指令，进行译码，分析指令，再根据指令功能发出控制命令，控制各部件去执行指令中规定的任务。

需要指出的是，运算器和控制器是集成在一块物理芯片上，一般称为中央处理单元(Central Processing Unit)，简称CPU。CPU是计算机的核心部件。

存储器(Memory)是计算机中具有记忆功能的部件，它的职能是存储程序和数据，并能根据指令来完成数据的存取。经计算机初步加工后的中间信息和最后处理的结果信息都记忆或存储在存储器中。除这些信息外，还存放着如何对输入的数据信息进行加工处理的一系列指令所构成的程序。

根据存储数据的介质不同，存储器可分为内存储器(Main Memory)和外存储器(Auxiliary Memory)两大类。内存储器简称内存，也称主存储器。内存一般容量较小，但存取速度快。内存又包括只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)和高速缓存(Cache)。凡要执行的程序和参加运算的数据都必须先调入内存(RAM和Cache)。外存储器简称外存，也称辅助存储器。外存容量大，但存取速度较慢，常用的外存有磁盘、磁带、光盘等。它用来存放暂时不用的而又需长期保存的数据，需要时可调入内存使用。

计算机的输入(input)可以包括键入、提交和传送给计算机的任何数据。输入者可以是人，环境或另一台计算机。计算机可输入的数据类型包括文档中的字、符号，用于计算的数字、图像，来自于自动调温器的温度，由麦克风输入的声音信号和计算机的指令等等。由于信息的载体不同，所需信息的转换并输入给计算机的设备也不同，可供使用的输入设备很多，如键盘、鼠标器、扫描仪、磁盘机等。

输出(output)指的是计算机产生的结果。计算机的输出包括报表、文档、音乐、图表和图像等。输出设备用于显示、打印和传输处理的结果，对于不同的信息由计算机输出的设备也不尽相同，常见的输出设备有很多，如显示器、打印机、音箱、绘图仪等。

习题

1、计算机硬件的五大基本构件包括：运算器、存储器、输入设备、输出设备和______A)显示器 B)控制器 C)磁盘驱动器 D)鼠标器计算机最主要的工作特点是______。 A)存储程序与自动控制? B)高速度与高精度C)可靠性与可用性?D)有记忆能力.?存储器通常分为和。.?一个完整的计算机系统由和两部分组成。和集成在一块芯片上，称为微处理器(CPU)。、一个完整的计算机系统应当包括(???? )。

A、主机与外设?????????? B、硬件与软件?????????? C、主机键盘与显示器????????????? D、硬件系统、构成计算机的物理实体称为(?? ??? )。

A、计算机系统?????????? B、计算机硬件?????????? C、计算机软件????