计算机硬件架构详解-图文版.pptx

简介：
本PPT深入浅出地解析了计算机硬件的基本架构和工作原理，通过丰富的图表和示例帮助读者理解CPU、内存、存储设备等关键组件的功能与相互关系。 计算机硬件体系结构是计算机科学中的一个重要组成部分，它是构建整个计算机系统的物理基础，并且包括了中央处理器（CPU）、存储器、输入设备以及输出设备等多个关键部分。 一个完整的计算系统由两大部分组成：硬件系统与软件系统。其中硬件系统主要包括了上述提到的五个主要组件；而软件系统则进一步细分为系统软件和应用软件两大类。 冯·诺依曼计算机体系结构是当前大多数计算机所遵循的基本架构，它的核心思想在于将程序代码及数据都预先存储在内存中，并通过CPU自动读取并执行这些指令。这种设计方式奠定了现代计算机制的基础——“存储程序”的概念。 根据这一架构原理，一个典型的冯·诺依曼型计算机通常会包括以下组件：地址总线（用于指定存取的主存位置）、数据总线（传输信息的数据通道）、控制总线（负责协调各部件间的信息传递），以及运算器和控制器组成的CPU。此外还有RAM、ROM等存储设备，及输入输出接口与相应硬件。 计算机硬件体系结构的主要特征包括：使用二进制编码方式处理所有程序指令及数据；由上述提到的五个主要组件构成完整的计算系统；将所有的代码和信息都以二进制形式保存在内存里等待调用执行。控制器依照存储器中的具体指示来指导整个系统的运作流程。 随着技术的发展，微型计算机逐渐成为主流产品之一。这类设备采用大规模及超大规模集成电路制造而成，在硬件上通常包含CPU、主板以及其他外围组件如硬盘驱动器等，并通过显示器与键盘实现人机交互功能。 在计算能力的核心——中央处理器（CPU）方面，其性能指标主要涉及主频和外频的关系、数据总线宽度即字长规格、地址总线的范围限制以及工作电压水平等方面。此外高速缓存技术也被广泛应用以提升系统运行效率；运算速度则是衡量CPU处理任务快慢的重要标准。 作为执行算术与逻辑计算的核心单元，运算器通过寄存器和运算逻辑部件协同完成所需的各种数学及布尔操作。而控制器则负责指挥整个计算机按照预设的程序顺序进行工作，具体来说就是从内存中读取指令，并分解成微操作序列来控制其它硬件模块。 近年来出现了一些先进的CPU技术如双核心设计等方法，通过集成多个处理单元于单一芯片上来增强机器的整体性能和运算效率。