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1、第二章 计算机系统 计算机系统 硬件系统 计算机 系统 软件系统 2 1 1 计算机系统组成 计 算 机 系 统 CPU 主机 内存 运算器 控制器 随机存储器 RAM 只读存储器 ROM 高速缓冲存储器 硬件 系统 外部设备 输入设备 键盘 鼠标 扫描仪 输出设备 显示器 打印机 外 存 软 硬盘 光盘 闪存 网络设备 网卡 调制解调器等 操作系统 Windows Unix Linux 语言处理程序 C Pascal VB 等 诊断程序 排错程序等 办公软件包 系统软件 软件 系统 应用软件 2 1 2 计算机工作原理 存储程序 程序控制 冯 诺依曼 2 1 2 计算机工作原理 指令是能被计
2、算机识别并执行的的二进制代码 完成一种操作 结构 指令 分 类 操作码 操作数 操作码 要完成的操作类型或性质 操作数 操作的内容或所在的地址 内存 CPU 数据传送指令 数据处理指令 程序控制指令 输入输出指令 其它指令 AndOr IfGoto 主机 I O 设备 对计算机的硬件进行管理等 5 计算机工作原理 总线 总线 Bus 是连接计算机中 CPU 内存 外存 输入输 出设备的一组信号线以及相关的控制电路 它是计算机中用 于在各个部件之间传输信息的公共通道 根据同时可以传送的数据位数分为 16 位总线 32 位总线 等 位数越多数据传送越快 根据传送的信号不同 总线又分为数据总线 Da
3、tabus 用于数据信号的传送 地址总线 Addressbus 用于地址 信号的传送 和控制总线 Controlbus 用于控制信号的传 送 在微型计算机中常用的总线标准有 ISA 总线 EISA 总线 PCI 总线 USB 通用总线等 总线 总线 Bus 是连接计算机中 CPU 内存 外存 输入输 出设备的一组信号线以及相关的控制电路 它是计算机中用 于在各个部件之间传输信息的公共通道 根据同时可以传送的数据位数分为 16 位总线 32 位总线 等 位数越多数据传送越快 根据传送的信号不同 总线又分为数据总线 Databus 用于数据信号的传送 地址总线 Addressbus 用于地址 信号
4、的传送 和控制总线 Controlbus 用于控制信号的传 送 在微型计算机中常用的总线标准有 ISA 总线 EISA 总线 PCI 总线 USB 通用总线等 2 2 计算机硬件系统 处理器 CPU 处 理 器 控制器 运算 器 控制整个计算机 所有部件的工作 ALU 执行算术运算和 逻辑运算 9 存储器 存储器 是计算机存储 数据和程序 的记忆单元集合 每个记忆单元由 8 位二进制位组成 可读写其中的数据 存储器通常分为内存储器和外存储器 存储器 信息交流中心 内存储器 存放大量信息 的外存储器 10 存储器 内存储器 与 CPU 连接 存储容量小 存取速度快 直接与 CPU 交换信息 字节
5、 地址 主存储器以字节作为管理的基本单位 一个 字节称为一个存储单元 为了区分每个存储单元 每个存储单元被赋 予一个唯一的编号 称为地址 存储器 外存储器 存储容量大 存取速度较慢 只能与内存交换信息 不能被其他 部件直接访问 输入 输出设备 I O 设备 常用输入设备 键盘 鼠标 扫描仪 光笔 数字化仪等 常用输出设备 显示器 打印机 绘图仪等 13 微机中的硬件 主板 CPU 各种板卡 内部组成 RAM 主板 Mainboard 是安装在微型计算机主机箱中的印刷电路板 这是 连接 CPU 内存储器 外存储器 各种适配卡 外部设备的中心枢纽 中央处理器 组成 运算器 控制器 寄存器 性能指标
6、 字长 主频 双核心处理器 在一块 CPU 基板上集成两个处理器核心 并通过 并行总线将各处理器核心连接起来 从而提高计算能力 4 核 6 核 3GHZ11 亿个晶体管 存储器 内存储器 主存储器 速度快 容量小 价格较高 可由 CPU 直接访问 外存储器 辅助存储器 速度慢 容量 大 价格低 CPU 不可以直接访问 内存 CPU RAM 随机存储器 RAM 只读存储器 ROM 高速缓冲存储器 Cache 磁介质 软盘和硬盘 光盘 Flash 存储器 数 据 访 问 外存 外存 17 内存储器 内存按功能分为两种 只读存储器 ROM 储存的信息只能读出 不能写入 断电后信息不会丢失 随机存储器
7、 RAM 储存的信息可以读出 也可以写入 断电后存储的信息会丢失 ROM 只读存储器 可读 不可写 掉电后 数据不会丢失 BIOS BasicInputOutputSystem 是被固化到主板 ROM 芯片上的程序 BIOS 主要功能 识别各种硬件 包括型号 引导操作系统 进行硬件最直接的操作 如读文件等 自检 执行 ROM 中的启动程序 加载操作系统 执行操作系统 开机 引导操作系统过程 自检 检查电脑硬件是否良好 初始化 读取 CMOS 里设置的参数 对硬件进行设 20 置 导操作系统 Cache 高速缓存 CPU 的速度很快而内存速度较慢 怎么 办 Cache 它集成在 CPU 内部 高
8、速 容量小 Cache 与内存数据交换是以块 页 为单位的 CPU 首先从 Cache 中查找 如果没有找到 再从内 存中读取 同时把这个数据所在的数据块调入 Cache 中 CPU Cache 内存 21 外存储器 外 存储器 大容量 能长期保存数据 价格便宜 外存 磁盘 软盘和硬盘 光盘 CD DVD Flash 存储器 U 盘和各种 Flash 卡 22 软盘 FloppyDisk 微机使用的软盘直径为 3 5 英寸 称为 3 寸盘 容量为 1 44MB 软盘容量小 单位容量成本高 速度慢 且可靠性差 已被 U 盘替代 23 硬盘 硬盘 HardDisk 微机中 最主要 的 辅存 容量大
9、 盘片 一个硬盘有多个盘片 每盘 片有上下两个面 保存数据 磁道 盘片上不同半径的同心圆为 磁道 扇区 一个磁道被划分为多个扇区 柱面 不同盘片相同磁道构成的圆 柱面即柱面 存储容量 盘片数 磁道 柱面 数 扇区数 每扇区字节数 信息记录可表示为 几号磁头 盘 片 几号磁道 柱面 几号 扇区 24 硬盘种类 笔记本硬盘 的直径一般仅为 2 5 英寸和 1 8 英寸 移动硬盘 笔记本硬盘 读写控制电路板 外部接口 外部接口主要有 USB2 0 和 IEEE1394 USB2 0 速度可达 480Mbps IEEE1394 速度目前可达 400Mbps 微型硬盘 一般为 1 英寸以下的硬盘 主要
10、用于数码产品中 如数码摄像机 固态硬盘 solid statedisk SSD 是 运用 Flash 芯片发展出最新的硬盘 不 怕摔 能适应极端温度或湿度 适合工 业或军事用途 价格非常高 25 光盘 一种利用激光技术存储信息的介质 特点 存储容量大 可靠性高 读取速度快 单位价格低 携带方便 光盘 类型 只读型光盘 CD ROM 一次写入型光盘 WROM WriteOnceRead ManyDick 可擦型光盘 ErasableOpticalDick 只读光驱 光盘刻录机 DVD 光盘 移动存储产品 Flash 存储设备 闪存芯片为存储介质 采用 USB 的接口 可擦写 100 万次以上 特
11、点 即插即用 容量大 体积小 便于携带 可靠性高 输入和输出设备 基本输入和输出设备 键盘 鼠标 触摸屏 显示器 打印机 新型数码设备 数码相机 数码摄像机 摄像头 投影仪 其它应用广泛的设备 磁卡 IC 卡 射频卡等许多卡片的读写设备 条形码扫描器 指纹识别器等 31 输入和输出设备 轨迹球 基本输入设备 USB 口 键盘 连接 连接 PS 2 紫色 口 蓝牙 技术 无线键盘 触摸板 光电式的 蓝牙 技术 无线鼠标 光电鼠标更精确 更耐用 更容易维护 控制鼠标指针 轨迹球 TrackPoint 触摸板 TouchPad 笔记本电脑 触摸屏 32 USB 口 鼠标 PS 2 绿色 口 鼠标 机
12、械式的 输入设备 扫描仪 光学分辩率 光学分辨率是扫描仪最重要的性能指标 之一 它直接决定了扫描仪扫描图像的清晰程度 扫描仪的分辩率通常用每英寸长度上的点数 即 DPI 来 表示 例如 600 1200DPI 灰度值 是指进行灰度扫 描时对图像由纯黑到纯白 整个色彩区域进行划分的 级数 6BIT 8BIT 10BIT 等 扫描速度 输入和输出设备 基本输出设备 显示器 分类 注 1 显示器颜色质量若为 32 位 因为增加了 1 个字节的透明度 注 2 LCD 在标准分辨率下最清晰 CRT 性能价格比高 技术成熟 LCD 将取代 CRT 指标 颜色质量 每一个像素占用的位数 真彩色是 24 位
13、刷新频率 CRT 屏幕刷新速度 Hz 刷新频率越高 闪动就越少 不闪动至少需要 75Hz 分辨率 像素的数量 如 1024 7681280 1024 34 输入和输出设备 基本输出设备 打印机 指标 打印速度 每分钟打印页数 ppm 分辨率 每英寸的点数 dpi 针色打印机 9 针 24 针等 用于银行 超市 分类 喷墨打印机 黑白 彩色 打印成本高 小批量打印 激光打印机 速度最快 可达 80ppm 以上 质量最高 可达 1200dpi 以上 35 接口 各种接口 USB 接口 USB1 1 最高传输速率可达 12Mbps 很少见到 USB2 0 传输速率可达 480Mbps 普遍 IEEE
14、1394 支持的设备有 DV 移动硬盘 音响设备 可以达到 400Mbps 将来会 800Mbps 1Gbps 1 6Gbps PS 2 接口 串行口 并行口 36 微型计算机的主要技术指标 CPU 的类型 芯片的型号 主要厂商 InterAMD 微型计算机的主要技术指标 字长 CPU 在单位时间内 同一时间 能一次处理的二进制数 的 位数 叫字长 能处理字长为 8 位数据的 CPU 通常就叫 8 位的 CPU 同 理 32 位的 CPU 就能在单位时间内处理字长为 32 位的 二进制数据 字节和字长的区别 8 位称为一个字节 字长的长度是不固定的 对于不同的 CPU 字长 的长度也不一样 8
15、 位的 CPU 一次只能处理一个字 节 而 32 位的 CPU 一次就能处理 4 个字节 同理字 长为 64 位的 CPU 一次可以处理 8 个字节 微型计算机的主要技术指标 时钟频率 机器周期 GHZ 运算速度 MIPS 每秒百万次指令 存取速度 CPUcache 内存 硬盘 光盘 U 盘 内 外存储器的容量 计算机软件系统 计算机系统的所有程序及相关的文档称为软件 software 计算机的软件系统就是为了运行 管理和维护计算 机而编写的程序 当然包括文档 的总和 程序是为实现一定功能 用计算机程序设计语言所 编制的语句的有序集合 文档是描述程序设计的过程及程序的使用方法的有 关资料 软件
16、系统按其功能可分为系统软件和应用软件两大 部分 计算机软件系统 DOS 操 作 系 统 Windows2000 xp WindowsNT OS UNIX NetWare 编译程序 解释程序 语言处理程序 汇编程序 监控 检测程序 连接编辑程序 系统服务程序 连接装配程序 调试程序 其它服务程序 Oracle 数据库管理系统 Sybase IBMDB2 文字处理软件 表格处理软件 辅助设计软件 实时控制软件 网络通信软件 系统软件 软件 系统 应用软件 软件系统 系统软件 系统软件是指控制和协调计算机及外部设备 支持 应用软件开发和运行的系统 是无需用户干预的各 种程序的集合 主要功能是调度 监控和维护计算机 系统 负责管理计算机系统中各种独立的硬件 使得它们可以协调工作 主要包括 操作系统 语言处理程序 高级语言系统和 各种服务性程序等 操作系统 OperationSystem 操作系统是最基本 最重要的 系统软件 是系统 软件的 核心 功 能 负责管理计算机系统的全部软件资源和硬件资源 合理地组织计算机各部分协调工作 为用户提供操作和编程界面 分 类 单用户操作系统 实时操作系统 批
