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1、第三节 计算机系统的组成与工作原理,贾村镇第二初级中学 谢虎林,学习任务,知识与能力： 1、了解计算机系统的组成； 2、了解运算器、控制器、存储器的功能； 3、掌握输入输出设备与计算机系统的关系；,过程与方法： 1、培养学生学会观察与归纳的能力； 2、通过自主学习、合作学习培养学生学习能力；,情感态度与价值观： 1、培养学生学习信息技术的兴趣； 2、增强学生学习信息技术的信心；,什么是计算机？,计算机（Computer）是一种能接收和存储信息，并按照事先存储的程序自动、高速地进行大量数值计算和对信息进行加工处理和输出的现代化智能电子设备。,特 点,1、运算速度快 2、计算精度高 3、有逻辑判断
2、能力 4、有自动控制能力,按系统的规模和功能划分：巨型（超大）机、大型机、中型机、小型机和微型机。,计算机的分类,按处理对象划分：数字计算机、模拟计算机和数字模拟混合计算机,按用途划分：通用机和专用机,由中国国防科学技术大学研制的“天河二号”超级计算机系统，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首，成为全球最快超级计算机。2013年11月18日，国际TOP500组织公布了最新全球超级计算机500强排行榜榜单，“天河二号”以比第二名美国的“泰坦”快近一倍的速度再度登上榜首。在2014年11月17日公布的全球超级计算机500强榜单中，中国“天
3、河二号”以比第二名美国“泰坦”快近一倍的速度连续第四次获得冠军。,巨型机（超级计算机）,大型机,大型机（mainframe）或称大型主机是指一系列的IBM计算机及兼容的计算机，最初是指那些装在带框的大铁盒子里的大型计算机系统，用来同小一些的小型机和个人计算机有所区别。,今日而言,大型主机在MIPS(每秒百万指令数)已经不及微型计算机(microcomputer),但是它的I/O能力、非数值计算能力、稳定性、安全性却是微型计算机所望尘莫及的。,小型机,小型机是指采用8-32颗处理器，性能和价格介于PC服务器和大型主机之间的一种高性能 64 位计算机，是相对于大型主机和微型机而言，在中国，小型机习
4、惯上用来指UNIX服务器。,小型机跟普通的服务器（也就是常说的PC-SERVER）是有很大差别的，最重要的一点就是小型机的高RAS（Reliability, Availability, Serviceability 高可靠性、高可用性、高服务性）特性。,微型机（电脑、微机、个人计算机、PC）,微型计算机简称“微型机”、“微机”，由于其具备人脑的某些功能，所以也称其为“微电脑”。是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。它是以微处理器为基础，配以内存储器及输入输出(I/0)接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。桌面计算机、游戏机、笔记本电脑、平板
5、电脑，以及种类众多的手持设备都属于微型计算机。,ENIAC,ENIAC诞生于1946年2月14日的美国宾夕法尼亚大学，并于次日正式对外公布。长30.48米，宽1米，高2.4米，占地面积约170平方米，30个操作台，重达30英吨，耗电量150千瓦，造价48万美元。它包含了17,468根真空管7,200根水晶二极管，1,500 个中转，70,000个电阻器，10,000个电容器，1500个继电器，6000多个开关，每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。,阿塔纳索夫-贝瑞计算机（Atanasoff-Berry Computer，简称ABC）,世界上第一
6、台电子计算机其实是ABC，诞生于1937年至1941年间；ENIAC是第二台。,1941年，“ENIAC”的发明者之一莫齐利在阿坦纳索夫家借住5天，借此机会获得了其研究成果及想法，之后与埃克特一起制造了“ENIAC”并申请了专利，被世人称为“现代计算机之父”而阿坦纳索夫并未重视自己的重大发明“ABC”，学校也没有重视此项发明，并拆掉了“ABC”。1973年10月19日，美国明尼苏达州一家地方法院经过135次开庭审理，当众宣判：“莫齐利和埃克特没有发明第一台计算机，只是利用了阿塔纳索夫发明中的构思。”并且判决莫齐利和埃克特的专利无效，ENIAC专利是由约翰阿塔纳索夫的发明所派生的。理由是阿塔纳索
7、夫早在1941年，就将他对计算机的初步构想告诉给莫齐利。推翻并吊销了莫齐利的专利，“现代计算机的基本想法是来自约翰-文森特-阿坦纳索夫。,一、计算机系统的组成,音箱,显示器,主机,光驱,软驱,鼠标,键盘,主 板：,主板，又叫主机板(mainboard)、系统板(systembourd)和母板(motherboard)；它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。 主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。,中央处理器（CPU）：,CPU（Centra
8、l Processing Unit ）中央处 理器。CPU的内部结构可分为控制单元，逻辑单元和存储单元三大部分。CPU的工作原理就象一个工厂对产品的加工过程：进入工厂的原料（指令），经过物资分配部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线（逻辑运算单元），生产出成品（处理后的数据）后，再存储在仓库（存储器）中，最后等着拿到市场上去卖（交由应用程序使用）。,Intel 4004,Intel 4004微处理器于1971年推出，尺寸为3mm4mm，外层有16只针脚,是世界上第一款商用计算机微处理器，就像当时的广告说的一样，它是“一件划时代的作品“。它片内集成了2250个晶体管，晶体管之间的距离是10微米
9、，能够处理4bit的数据，每秒运算6万次，运行的频率为108KHz，成本不到100美元。英特尔公司的首席执行官戈登.摩尔将4004称之为“人类历史上最具革新性的产品之一“。,Intel 4004只能称为世界上第一款商用处理器，而不是世界上第一款微处理器。第一款微处理器应该是美国军方研制，用于F-14雄猫战机中由6颗晶片组成的中央空气数据计算机：CADC（CenterAir Data Computer），虽然它的构造比4004还要简单，速度只有9.15KHz。,Intel 8008 (1972),Intel 8080(1974),Intel 8086/8088(1978),Intel80286(
10、1982),Intel80386(1985),Intel 80486(1989),Intel Pentium 处理器 (1993),Intel Celeron 处理器 (1998),存储器：,用来保存输入到计算机中的程序和数据,存储容量的基本单位是字节（B)、千字节（KB）、兆字节（MB）和千兆字节(GB),1 KB = 1024 B 1 MB = 1024 KB 1 GB = 1024 MB 1 TB = 1024 GB,存储器的分类：,根据工作性质和工作原理的不同，存储器分为内存储器和外存储器。,内存：存取速度快，容量小。当切断计算机的电源时，保存在内存中的信息会丢失。外存：存取速度慢，容
11、量大。外存中保存的信息，不会因为计算机电源的切断而丢失，所以可用来长久保存信息。,内 存：,内存指的是内存储器 ，其主要是用来临时存贮数据，比如电脑中调用的数据,就需要从硬盘读出,发给内存,然后内存再发给CPU 也可以理解成是内存和CPU之间的缓存, 因为CPU中的ALU(虚拟寄存器)速度要比硬盘速度快的多. 所以需要内存用来给CPU和硬盘之间进行沟通，当然光盘/软盘等所有外存贮器都是用内存来作桥梁的。,硬 盘：,硬盘是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。碟片外覆盖有铁磁性材料。,硬盘有固态硬盘（SSD 盘，新式硬盘）、机械硬盘（HDD 传统硬盘）、混合硬盘（HHD
12、 一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘）。SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用磁性碟片来存储，混合硬盘(HHD: Hybrid Hard Disk)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。,硬盘的尺寸分类：,3.5英寸台式机硬盘；风头正劲，广泛用于各种台式计算机。 2.5英寸笔记本硬盘；广泛用于笔记本电脑，桌面一体机，移 动硬盘及便携式硬盘播放器。 1.8英寸微型硬盘；广泛用于超薄笔记本电脑，移动硬盘及苹果播放器。 1.3英寸微型硬盘；产品单一，三星独有技术，仅用于三星的移动硬盘。 1.0英寸微型硬盘；最早由IBM公司开发，因符合CF
13、标准，所以广泛用于单反数码相机。 0.85英寸微型硬盘；产品单一，日立独有技术，仅用于日立的一款硬盘手机。,输入设备,向计算机输入数据和信息的设备。是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。键盘，鼠标，摄像头，扫描仪，光笔，手写输入板，游戏杆，语音输入装置等都属于输入设备。,键盘：人们常常通过按键的方式向计算机输入数据指挥计算机工作。,鼠标：人们可以通过拖动、点按鼠标、指挥计算机工作。,输出设备,输出设备（Output Device）是计算机硬件系统的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数
14、据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表现出来。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。,显示器,显示器的概念还没有统一的说法，但对其认识却大都相同，顾名思义它应该是将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的一种显示工具,从广义上讲，街头随处可见的大屏幕、电视机、BSV液晶拼接的荧光屏、手机和快译通等的显示屏都算是显示器的范畴，一般指与电脑主机相连的显示设备。,显示器的常见种类：,1、阴极射线管显示器（CRT),2、液晶显示器（LCD),3、发光二极管显示器（LED),4、3D显示器,5、等离子显示器（PDP),显示器：它能把计算机工
15、作的结果显示出来。,硬 件 系 统,所谓硬件，就是用手能摸得着的实物。 电脑一般有： 主板、CPU、内存、硬盘、电源、显卡、声卡、网卡、光驱、显示器、键盘鼠标、音响、摄像头、扫描仪等设备。,二、软 件 系 统,软件分为：系统软件和应用软件。系统软件：操作系统、各种语言解释编译程序、监控程序等。如：DOS操作系统、WINDOS操作系统。应用软件：是指为了解决某个实际问题而编制的各种应用程序。如：汉字处理软件、数据库管理系统软件、各类辅助教学软件、办公自动化软件、各种多媒体工具软件等等。,三、计算机的简单工作原理：,1、通过输入设备，把程序和待处理的数据，一并送入计算机的内存中，保存起来；2、中央
16、处理器自动地逐条取出程序中的每一天指令，按它的要求处理数据，处理后的结果也同样存入内存中；3、在中央处理器的控制下，通过输出设备输出处理结果。,思考讨论：,1、计算机主机内部都包含哪些硬件？2、我们从网络上下载的电影存储在什么设备上？3、你知道我国自主生产的CPU都有哪些？4、使用盗版软件会产生哪些问题？,交流评价：,1、“画图”属于系统软件吗？2、聊天用的耳机属于输入设备还是输出设备？3、你还知道其他的操作系统吗？,总 结,计算机系统,硬件系统,软件系统,主机,外设,微处理器（CPU）,内存储器（内存）,运算器,控制器,输入设备（键盘、鼠标、扫描仪等）,输出设备（显示器、打印机等）,外存储器（硬盘、软盘、光盘及它们的驱动器）,系统软件（语言处理系统、服务系统、操作系统等）,应用软件（辅助教学软件、辅助管理软件、汉字处理软件、辅助设计软件等等）,计算机系统,=,硬件系统,+,软件系统,相互依赖，缺一不可。,
