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1、第2章 计算机系统,计算机 系统,软件系统,硬件系统,计算机系统组成,计算机系统组成,二. 计算机工作原理,存储程序 程序控制 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。,二. 计算机工作原理,存储程序 程序控制 -冯诺依曼,计算机工作原理,总线（系统总线）： CPU、存储器和各种I/O设备之间交换信息的连接线。 根据传输的信息分类：数据总线、地址总线、控制总线,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
2、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（Data bus，用于数据信号的传送）、地址总线（Address bus，用于地址信号的传送）和控制总线（Control bus，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。,运算器,算术逻辑单元（ALU） 主要功能： 进行算术运算（加、减、乘、除）和逻辑运算（与、或、非）,1101 * 1010 =11010 + 1101000,运算器,逻辑运算（与、或、非） 与 （ ） 或 （ V） 非 0 0=0 0 V 0=0 ！0=1 01=0 0 V 1=1 ！1=0 10
3、=0 1 V 0=1 11=1 1 V 1=1,例：0010 0100 V 1110 1000 = ？ ！0011 =？,控制器,主要功能： 从内存中取指令和执行指令，对指令进行分析，向其他部件发出控制信号。 接受各部件反馈信息。 协调、指挥其他部件。 寄存器：控制器中的存储器。,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 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。,字节、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
4、设备（I/O设备）,数值,十二进制转换,西文,ASCII码,汉字,输入码机内码转换,声音、图像,模数转换,二十进制转换,西文字形码,汉字字形码,数模转换,内存,输入设备,输出设备,数值,西文,汉字,声音、图像,微机中的硬件,主板,内部组成,主板（Main board）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（CPU）,组成： 运算器、控制器、寄存器 性能指标：字长、主频 多核心处理器，在一块CPU基板上集成多个处理器核心，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（ 3GHZ 11亿个晶体
5、管）,18,存储器,内存,随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器 (Cache),外存,磁介质,软盘和硬盘 光盘 Flash存储器,内存储器（主存储器）, 速度快，容量小，价格较高，CPU可直接访问。 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。,CPU,RAM,外存,数据访问,内存储器： 内存按功能分为两种： 随机存储器（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。 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。,20,ROM,只读存储器,可读，不可写；掉电后数据不会丢失 BIOS(Basic In
6、put Output System)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。,21,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 一级缓存L1 Cache，容量小。二级缓存L2 Cache ，容量大。,22,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
7、盘：CD,DVD Flash存储器：U盘和各种Flash卡,23,软盘(Floppy Disk),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。,24,硬盘,硬盘(Hard Disk) 微机中最主要的辅存，容量大。 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。,25,硬盘种
8、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。 USB 2.0 速度可达480Mbps IEEE 1394 速度目前可达400Mbps 微型硬盘一般为1英寸以下的硬盘。主要用于数码产品中，如数码摄像机。 固态硬盘（solid-state disk，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 。,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
9、 ）、 一次写入型光盘（WROM:Write Once Read Many Dick ）、 可擦型光盘（Erasable Optical Dick） 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,特点： 即插即用 容量大 体积小，便于携带 可靠性高,31,连接, 基本输入设备,PS/2（紫色）口,键盘,USB口,“蓝牙”技术 无线键盘,PS/2（绿色）口,鼠标,USB口,“蓝牙”技术 无线鼠标,连接,鼠标,机械式的,光电式的,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
10、板（TouchPad）,触摸板,轨迹球,（笔记本电脑）,触摸屏,输入和输出设备,32, 基本输出设备,CRT 性能价格比高，技术成熟,分类,LCD 将取代CRT,分辨率 像素的数量 如1024768 12801024,指标,颜色质量 每一个像素占用的位数，真彩色是24位,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,显示器,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,输入和输出设备,33, 基本输出设备,打印速度 每分钟打印页数(ppm),指标,分辨率 每英寸的点数(dpi),针色打印机 9针、24
11、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,打印机,输入和输出设备,主板,主板(Mainboard)简称MB。主板上布满了各种电子元件、插槽、接口等。它为CPU、内存和各种功能(声、图、通信、网络、TV、SCSI等)卡提供安装插座(槽)；为各种磁、光存储设备、打印和扫描等IO设备以及数码相机、摄像头、Modem等多媒体和通讯设备提供接口。,显示卡,显示卡(又称显示适配器)，作用是控制显示器的显示方式。目前大多数计算机都使用AGP借口的显示卡。 显示卡有一个15针的VGA输出端口，卡上有图
12、形处理芯片、显示内存及BIOS芯片。 显示卡的性能主要取决于显卡上使用的图形芯片。 显示内存的大小影响到显示卡可以显示的颜色多少和可以支持的最高分辨率。,声卡,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：Inter AMD,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位的CPU一次只能处理一个字节，而32位的
13、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 运算速度 存取速度 内、外存储器的容量,一、计算机硬件系统 二、计算机软件系统 1 软件分类 2 软件体系结构 三、计算机系统安装和配置,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。 软件系统按其功能可分为系统软件和应用软件两大部分。,计
14、算机软件系统,计算机软件体系结构,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（Operation System）,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。,操作系统,功能： 文件管理：资源管理器、树形目录结构、路径 进程管理： 程序管理器 内存管理： 设备管理：控制面板,操作系
15、统简介,DOS操作系统 MAC OS操作系统 Windows操作系统 UNIX系统 Linux,操作系统简介,DOS操作系统 Disk Operating System又称DOS(简写)，中文全名“磁盘操作系统”。 单用户、单任务、字符界面 速度快 16位系统,操作系统简介,MAC OS Mac OS是一套运行于苹果Macintosh系列电脑上的操作系统。Mac OS是首个在商用领域成功的图形用户界面。,操作系统简介,操作系统简介,UNIX是一个功能强大、性能全面的多用户、多任务操作系统，可以应用从巨型计算机到普通PC机等多种不同的平台上 Linux是一种外观和性能与UNIX相同或更好的操作系
16、统，而是一个类似于 UNIX的产品。 Linux是自由软件，免费、公开源代码的.,54,（1）机器语言 机器语言是由“”、“”二进制代码按一定规则组成的、能被机器直接理解、执行的指令集合。,例如，计算A=15+10 的机器语言程序如下： 10110000 00001111 ： 把15放入累加器A中 00101100 00001010 ： 10与累加器A的值相加，结 果仍放入A中 11110100 ： 结束，停机 缺点：编程工作量大，难学、难记、难修改，只适合专业人员使用；由于不同的计算机，其指令系统不同，机器语言随机而异，通用性差，是面向机器的语言。 优点：程序代码不需要翻译，所占空间少，执行速度快。现在已经没有人用机器语言直接编程了。,2程序设计语言与语言处理
