计算机硬件 1. 认识计算机硬件的组成,计算机硬件的五大部件。 2. 理解计算机的工作原理,各部件的作用。 3. 了解计算机的硬件性能指标。 4. 通过分析信息系统,理解计算机硬件在信息系统中的作用。 1. 计算机硬件组成 (1)信息系统中的硬件包括计算机硬件、移动终端硬件和通信网络设备等。 (2)计算机的发展经历了电子管、晶体管、集成电路、大规模超大规模集成电路四个阶段。 (3)未来计算机逐渐向巨型化、微型化、智能化和网络化等方向发展。 (4)计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。 (5)按照功能组合,运算器和控制器构成计算机的中央处理器(CPU),中央处理器与内存储器是主机中的主要部件,其他外存储器、输入设备和输出设备统称为外部设备。 (6)运算器又称为算术逻辑单元,用来进行加减乘除等算术运算和与或非等逻辑运算。 (7)控制器是计算机的指挥中心,计算机的各部件在它的指挥下协调工作。 (8)存储器是计算机的记忆部件,用来存放程序和数据。存储器按用途可分为主存储器(内存)、辅助存储器(外存)和高速缓冲存储器(Cache)。 ①内存包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)两部分:ROM中存放着计算机运行必要的程序,关闭电源(关机)后信息仍会保留;RAM提供系统程序和用户程序的运行空间,关机后信息会丢失。 ②辅助存储器作为内存的后援存储器,常用的有硬盘、闪存盘和光盘等。 ③高速缓冲存储器是存在于内存与CPU之间的一级存储器,由静态存储芯片(SRAM)组成,容量比较小,但速度比内存高得多,接近于CPU的速度。 ④随着互联网的飞速发展,对数据处理的需求不断扩大,出现了基于互联网的云计算和云存储服务。 (9)输入设备用于向计算机输入程序和数据,它将程序和数据从人类习惯的形式转换成计算机内部的二进制代码放在内存中。常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。 (10)输出设备用于输出计算机的处理结果,它将计算机内二进制代码形式的数据转换成人们习惯的文字、图形和声音等形式。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。 (11)输入输出设备中,兼具输入输出功能的主要有声卡、网卡、光盘驱动器等。 2. 计算机的工作原理 (1)图灵机模型。 20世纪30年代,原始递归函数、lambda演算和图灵机三种计算机制被相继提出,这三种计算机制在性能上是等效的。 图灵机是一种抽象计算模型,可以通过简单的方法一步一步机械地完成计算任务,成为现代计算机的计算模型。图灵机能解决的问题,计算机也能解决;计算机能解决的问题,图灵机也能解决。 现代计算机大多采用“存储程序式”体系结构,它是图灵机的工程实现。 (2)“存储程序式”体系结构计算机的特点。 ①“存储程序式”的计算机内部采用二进制来表示指令和数据。 ②处理数据时,必须将数据存入存储器中,然后才能使计算机在工作时能够自动地从存储器中取出指令并加以执行。 ③处理信息的一般步骤为输入、处理(运算与控制)、存储和输出四个步骤。 ④计算机进行存储时,原始数据被临时存储(一般存储在RAM中)直到被处理,而处理后的信息再存储(一般存储在外存中),以便查询。 3. 计算机的性能指标 (1)计算机的性能指标主要由CPU、存储器、显示系统、硬盘等硬件的性能指标决定。 (2)CPU性能指标。 性能指标 说明 主频 控制CPU工作节奏的时钟频率,单位为Hz,是衡量CPU性能好坏的重要参数之一 字长 CPU能够同时进行运算的二进制位数,CPU字长主要有32位和64位两种。字长越长,CPU运算性能越高 高速缓存 ①CPU执行的指令和需要运算的操作数及运算结果都存储在存储器中 ②CPU首先访问Cache, 当Cache中不存在要访问的内容时,才直接访问存储器 多核 单个大规模集成电路内集成了多个CPU,这些CPU可同时执行指令。多核执行速度是单核的若干倍 (3)存储器是计算机的核心部件之一,C ... ...
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