馮諾依曼原理

提出了“存儲程序、程序控制”的設計思想，同時指出計算機的構成包括以下幾個方面：

(1)由運算器、存儲器、控制器、輸入設備、輸出設備五大組件組成計算機系統。 5

(2)計算機內部采用二進制表示數據和指令。 2

(3)采用“存儲程序和程序控制”技術(將程序事先存在主存儲器中，計算機在工作時能在不需要人員干預的情況下，自動逐條取出指令并加以執行)。 存

計算機的基本組成

計算機應當由以下部分構成：

中央處理器( CPU)

輸入 /輸出 ( I/O)設備

存儲器 主存儲器(內存儲器)

輔助存儲器(外存儲器)

1.中央處理器(Central Processing Unit, CPU)

由運算器和控制器構成主要部件，也稱微處理器。

CPU的工作原理和一個工廠對產品的加工過程類似。首先輸入工廠的原料(指令和數據輸入到主存儲器)，經過物資分配部門的調度分配(控制器的控制)，被送往生產線(累加器的計算處理)，生產出成品(處理結果)后，再存儲在倉庫(主存儲器)中，最后拿到市場上去賣(結果輸出)。

(一)控制器 控制器是計算機的控制中心,其主要作用是指揮計算機的各部件能自動協調地工作.控制器每次從

存儲器中讀取一條指令,經過分析譯碼,產生一串操作命令,發向各個部件,控制各部件的動作,使整個系統連續地

有條不紊地運行。

控制器主要由指令寄存器、譯碼器、程序計數器、操作控制器等部件組成。

概括地說，控制器的主要工作是反復從存儲器逐條取出指令 分析指令 執行指令

(二)運算器 運算器是一個信息加工的部件，在控制器的指揮下，它對數據可以進行算術運算和邏輯運算。主要由算術邏輯運算單元(ALU)，加法器和通用寄存器組成。

運算器的功能擊要包括:

1.實現對數據的算術運算和邏輯運算。

2.暫時存放參與運算的數據和某些中間結果。

3.挑選參加運算的數據，選中要執行的運算的功能，并把運算結果輸出到指定的xx中。

CPU的性能：

字長：指計算機內部一次可以處理的二進制位數，字長越長，可以表示的有效位數就越多，運算精度越高，計算機的處理能力越強。常用的字長為8位、16位、32位和64位，這個就是字長啊。。。

主頻：指CPU處理數據的速度，以MHz和GHz 為單位。主頻越快，處理速度越快。

主頻 = 外頻 * 倍頻系數

MIPS 每秒執行的指令數。

2.存儲器

存儲器是計算機中用來存放程序和數據的部件，是計算機中各種信息存儲和交流的中心。存儲器的基本功能是在控制器的控制下按照指定的地址存入和取出信息。

2.1.內存儲器 (主存儲器 就是內存)

主存儲器也稱為內存儲器，簡稱內存，它能被CPU直接訪問。主存儲器用來存放計算機的系統程序、即將處理的用戶程序、數據和計算結果等。主存儲器由電子器件構成，CPU對它的存取速度非常快，但是其容量較小。

主存儲器主要有

2.1.1 隨機訪問存儲器( Random Access Memory, RAM)

RAM允許我們隨機地存取內存中的數據，如果計算機斷電，保存在RAM中的數據將全部丟失，所以RAM是計算機的臨時存儲區，而不是永久性存儲區。

RAM是計算機工作的存儲區，一切要執行的程序和數據都要先裝入該存儲器內。隨機讀／寫的含義是指既能讀數據，也可以往里寫數據。通常所說的128MB內存就是指RAM。該設備主要有兩個特點：一是存儲器中的數據可以反復使用，只有向存儲器寫入新數據時存儲器中的內容才被更新；二是存儲器中的信息會隨著計算機的斷電自然消失，所以說RAM是計算機處理數據的臨時存儲區。要想使數據長期保存起來，必須將數據保存在外存中。目前微機中的RAM大多采用半導體存儲器，基本上是以內存條的形式進行組織，其優點是擴展方便，用戶可根據需要隨時增加內存；常見的內存條根據主板上的內存插槽類型有SDRAM(168線)、DDR(184線)和Rambus內存3種類型，它的存取速度用ns(納秒)來計算，在內存條上標有-6、-7、-8等字樣，該讀數越小，說明內存速度越快。存儲容量有64 MB、128和256MB等幾種。使用時只要將內存條插在主板的內存插槽上即可。

2.1.2 只讀存儲器(Read Only Memory, ROM)

ROM中的信息一旦寫入(寫入的過程稱為固化)，就不能被擦除，所以，存儲在ROM中的數據理論上是永久的。ROM只能讀、不能寫，基于這個原因，ROM常用于存儲重要的系統程序和數據，如主板的BIOS(基本輸入輸出系統)等，即使關機后，保存在ROM中的數據也不會丟失。

ROM是指只能讀數據而不能往里寫數據的存儲器。ROM中的數據是由設計者和制造商事先編制好固化在里面的一些程序，使用者不能隨意更改。ROM主要用于檢查計算機系統的配置情況并提供最基本的輸入／輸出控制程序，如存儲BIOS參數的CMOS芯片。其特點是計算機斷電后存儲器中的數據仍然存在。

2.1.3 高速緩沖存儲器 (Cache)

Cache是指在CPU與內存之間設置一級或兩極高速小容量存儲器，稱之為高速緩沖存儲器。在計算機工作時，系統先將數據由外存讀入RAM中，再由RAM讀入Cache中，然后CPU直接從Cache中取數據進行操作。設置高緩就是為了解決CPU速度與RAM的速度不匹配問題。通常，Cache的容量在32 KB—256 KB之間，存／取速度在15—35 ns之間，而RAM存／取速度一般要大于80ns。

內存儲器：通常所說的內存，主板上的ROM一般也算。

2.2.外存儲器：

硬盤、光存儲設備(CD、DVD)、磁光存儲設備(MO、MD)、磁帶存儲設備、閃存盤、閃存卡

輔助存儲器也稱為外部存儲器，簡稱外存，屬于海量的、永久性的存儲介質，用于存放計算機系統的幾乎所有的資料。外存主要有磁帶、光盤、磁盤(軟盤和硬盤)等形式。當運行存儲在外部存儲器中的某個應用程序時，計算機將在CPU(控制器)的控制下，將外部存儲器中的程序和數據裝載到主存儲器中，然后再運行。CPU不能直接訪問外部存儲器。與內存相比，計算機訪問外部存儲器的速度要慢得多，但外部存儲器的容量要大得多。

外部存儲器即外存，也稱輔存，是內存的延伸，其主要作用是長期存放計算機工作所需要的系統文件、應用程序、用戶程序、文檔和數據等。當 CPU需要執行某部分程序和數據時，由外存調入內存以供CPU訪問，可見外存的作用是擴大存儲系統容量的。

目前最常用的外存有硬盤(可移動硬盤)、軟盤、光盤和磁帶、移動存儲器(U盤)等。通常一臺微型計算機至少安裝一個硬盤存儲器和一個光盤存儲器。硬盤存儲器的特點是存儲容量大、讀寫速度快、密封性好、可靠性高、使用方便，有些軟件只需在硬盤上安裝一次便能長期使用運行。軟盤存儲器的特點是成本低、重量輕、價格便宜、盤片易攜帶易保存，但運行軟盤上的軟件需要在每次運行時都要插入軟盤，且有些大的軟件如果沒有硬盤存儲器則根本無法運行。

計算機存儲系統

存儲系統負責將輸入數倍接受到的信息以二進制的數據形式存儲到存儲器中。一般采用Cache、駐村和輔存三級。前者解決CPU和主存速度不匹配問題，后者解決容量問題。在存儲系統中，CPU可以直接訪問Cache和主存，輔存則通過主存與CPU交換信息。輔存也成為外存，常見設備包括：硬盤 光盤和u盤。

內存儲器 只讀存儲器ROM：永久保存數據，存儲微型機的重要信息。

隨機存儲器RAM：斷電丟失數據，存儲當前運行的程序信息(SRAM、DRAM)。

衡量存儲器性能的主要指標：

存儲速度 存取一次數據的時間，單位為納秒 (ns); ns值越小，存取時間越短。速度越快。

存儲容量 存儲器能夠存儲信息的總字節數，基本單位為字節 Byte。 常用單位 KB MB GB TB PB EB

最小的存儲單位是位，bit(b)。最常用的存儲單位則是字節Byte(B).為了便于表示存儲器的大小或容量，統一以字節為單位表示。一般用KB(千字節)、MB(兆字節)、GB(吉字節)、TB(太字節)和PB(拍字節) ，它們之間的換算關系如下：

1KB=210B=1024B 1MB=1024KB=220B

1GB=1024MB=230B 1TB=1024GB=240B

1PB=1024TB=250B

3輸入輸出設備

鍵盤鼠標顯示器。。。。 略

4.總線 ：指計算機系統部件之間的信息傳送線路。通過使用總線，便于設備的擴充，易于實現設備之間互聯。

總線按照不同的層次和角度，進行分類。

總線按功能分類：地址總線、數據總線和控制總線。

按層次結構分類：CPU總線 存儲總線 系統總線 外部總線

按位置分類：機內總線 機外總線

按通信方式：并行總線 串行總線

常用標準： ISA PCI AGP 和USB

總線的性能指標：總線位寬 總線頻率 總線帶寬(總線帶寬=位寬*頻率/8)

總結

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