第二章计算机系统组成.ppt

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1、1,第二章 计算机系统组成,2.1 计算机系统的组成与工作原理2.2 软件系统 2.3 微型机的概述,2,2.1.1 计算机系统的组成2.1.2 计算机硬件系统的组成2.1.3 计算机基本工作原理,3,2.1.1 计算机系统的组成,系统软件应用软件,计算机系统分为：硬件系统+软件系统,硬 件,软 件,4,计算机系统的组成,5,2.1.2 计算机硬件系统的组成,计算机硬件包括主机和外设,6,计算机硬件系统的组成,处理器存储器（1）内存储器RAM、ROM（2）Cache（3）外存储器软盘光盘硬盘移动存储产品系统主板总线输入/输出设备计算机安全使用常识,7,1、处理器（P38）,处理器,控制器(CU

2、),运算器(ALU),控制整个计算机所有部件的工作,执行算术运算和逻辑运算,8,微处理器（运算器和控制器）CPU（中央处理器）,9,2、存储器,存储器是计算机存储数据和程序的存储单元集合，每个存储单元由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（P39）,存放大量信息,信息交流中心,内部存储器访问速度快信息暂时性容量相对较小,外部存储器访问速度慢信息永久性容量相对较大,10,2、存储器及存储单位,每个存储单元由8位二进制位组成。,1KB=210B=1024B1MB=220B=210KB=1024KB1GB=230B=210MB=1024MB1TB=240B=210G

3、B=1024GB,11,随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)既可从中读出又可向里写入数据，一旦关机断电，其中的信息全部丢失；RAM可分为SRAM和DRAM，RAM大多采用半导体存储器，以内存条形式出现。只读存储器(Read only Memory，简称ROM)只能读不能写，其信息用户无法修改，断电时信息不会丢失；采用电可擦写ROM(EPROM或E2PROM)元件，ROM中一般存放计算机系统管理程序如BIOS（基本输入/输出系统）。（2）高速缓冲存储器Cache 是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决它们之间的速度冲突问题，一般采用静态随机存

4、取存储器SRAM构成。,（1）内存储器（P39 P40）,12,软盘及存储格式（P53）,用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成读写软盘时，磁头直接接触盘面。常用软盘容量为1.44MB，新型磁盘具有100MB250MB容量软盘存储格式（磁道、扇区）及格式化,光盘及种类、技术指标（P58）,常用种类：1、只读型光盘：CD-ROM（后继产品DVD-ROM），CD，VCD，LD；2、一次性可写入光盘：CD-R，只能写入一次；刻好的光盘不允许再次更改；3、可擦写光盘：CD-RW，可以重复读/写；4、磁光盘：MO，可进行不限次数的读写；技术指标：1、容量；2、读取时间；3、数据传输率：衡量光盘驱动器传输数

5、据速率的指标叫做倍速，1倍速率=150KB/s，记为“1X”。,（3）外存储器,13,硬盘片的存储格式：磁道、扇区、柱面硬盘的接口标准：ATA（IDE或EIDE）和SCSI两种硬盘的主要性能指标：容量、转速、缓存、接口,硬盘及存储格式、接口标准、性能参数（P54 P58）,14,移动存储产品（P59）,磁光技术移动存储产品磁盘技术与光技术结合,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,15,3、系统主板（P41）,打开电脑主机的外壳，会看到一块板子，它就是“主板”。它不但负责计算机内部所有资料的沟通，而且还要记住计算机有哪些硬设备，以及管理这些设备之间的沟通，

6、以避免冲突的产生。所以计算机的体质好不好和主板有很大的关系。计算机最重要的组件CPU、内存、芯片组和适配卡，都安插在主板的插座和插槽上，板子上布满了密密麻麻的线路，这些线路虽然细小，却非常重要，它们负责各个组件之间的信息传输，例如CPU下达各组件的指令，以及各组件接收与处理的数据。在主板和磁盘驱动器之间，则是通过白色扁平的数据线来连接，并输送资料。在主板上，还有几个主机背后所见的、连接屏幕与键盘等周边的各种插座。就是通过这种方式，所有的周边与零组件都与主板连结，所以主板有个英文名字叫做“Mother Board（母板）”，它把这台电脑的家庭成员都联系在一起。,16,PC99规范要求主板各接口必

7、须采用有色识别标识，方便识别,3、系统主板（P41）,内存,总线插槽,接口卡,CPU,串行接口,USB接口,17,3、系统主板（P42）,芯片组是主板的核心组成部分，它决定了主板的结构及CPU的使用。芯片组外观就是集成块，根据芯片的功能，可分为南桥芯片和北桥芯片。,南桥芯片主要负责I/O接口控制、IDE设备（硬盘等）控制以及高级能源管理等；北桥芯片（主桥）负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输，由于北桥芯片的发热量较高，所以芯片上会装有散热片。,18,4、总线（P46）,总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路（BUS）,19,4、总线分类,地址总线（AB）:传输

8、地址信息，单向，条数决定内存大小数据总线（DB）:传输数据信息，双向，条数取决于CPU字长控制总线（CB）:传输控制信息，双向，条数取决于CPU字长,内部总线：连接CPU的各个组成部件系统总线：连接计算机中各大部件外部总线：连接计算机和外部设备,连接对象,传输信息,并行总线:通信速度快、实时性好串行总线:简易、方便、灵活,通信方式,20,4、总线,常见的总线结构有：ISA总线、PCI总线、AGP总线（P47）,21,5、输入/输出设备（P48 P53）,常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、轨迹球、触摸屏、数字化仪、游戏操作杆等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。有些设备机可以作为输入

9、设备,也可以作为输出设备。如:软盘驱动器、硬盘、光盘刻录机等。,22,6、计算机安全使用常识,1.电源 要求有稳定的50/60Hz，220V的交流电源。在电网波动大的地区，最好使用外接的交流稳压器，有些经常断电的地区，甚至还应该配UPS（不间断电源）。2.温度 微型计算机的工作环境温度一般为545，这是极限温度，最好工作在恒温环境中。3.湿度 微型计算机的工作环境相对湿度为20%85%。如有条件，最好为计算机单独配置工作台及防尘罩。4.开关机 目前微型计算机，除了USB设备支持热插拔即插即用外，其他外设都应遵循先开外设，后开主机的顺序；关机时则顺序相反，即先关主机再关外设。5.搬运 在搬动主机

10、前，应先关闭计算机。当软盘驱动器正在读写软盘时，切不可从驱动器中强行取出软盘。6.检修 购买计算机后，一定要先认真阅读随机所附的使用说明书，严格按操作说明正确使用计算机。若遇到故障，最好请具有专业技能的维护人员处理，自己千万不可冒失开箱检修，特别是不能带电开箱检修，以免造成不必要的器件损坏，甚至危及人身生命安全。,23,2.1.3 计算机基本工作原理（P36）,冯.诺依曼思想：（程序存储）五大模块二进制表示自动逐条执行,存储器,数据流,控制流,运算器,外存储器,输出设备,内存储器,输入设备,控制器,24,指令：是能被计算机识别并执行的的二进制代码，完成一种操作。,数据传送指令 数据处理指令 程

11、序控制指令 输入输出指令 其它指令,If Goto,And Or,对计算机的硬件进行管理等,指令,结构,分类,操作码要完成的操作类型或性质操作数操作对象的内容或所在的地址,1、计算机指令（P34）,25,2、指令的执行过程（P36）,指令的执行过程分为以下4个步骤：取指令按照指令计数器中的地址，从内存储器中取出指令，并送往指令寄存器。分析指令对指令寄存器中存放的指令进行分析，由译码器对操作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号；由地址码确定操作数地址。执行指令 由操作控制线路发出完成该操作所需要的一系列控制信息，去完成该指令所要求的操作。形成下一条指令的地址一条指令执行完成，指令计

12、数器加1 或将转移地址码送入程序计数器，然后回到。,26,指令的执行过程,27,操作系统 Windows、UNIX,2.2 软件系统,28,应用程序,硬件,系,统,软,件,应,用,软,件,系统软件是硬件与应用程序之间的接口,有些软件既可以认为是系统软件也可以认为是应用软件，例如：数据库管理系统,系统软件：控制和维护计算机的正常运行，管理计算机的各种资源，以满足应用软件的需要。,应用软件：完成一个特定的任务，在系统软件的支持下，才能运行。,29,2.2.1 系统软件操作系统（P31、P71）,操作系统:用于管理和控制计算机所有的硬件和软件资源的一组程序,计算机硬件与其它软件的接口用户和计算机的接

13、口,30,操作系统分类（P73 P74）,APPLE,IBM,DOS,31,常用操作系统（P74）,1.DOS Microsoft公司研制的配置在PC的操作系统 单用户命令行界面操作系统 从4.0版开始成为支持多任务的操作系统2.Windows 图形用户界面,32,常用操作系统,3.Unix：分时操作系统，主要用于服务器/客户机体系4.Linux：由UNIX发展而来，支持多任务、多进程和多CPU5.Mac OS：较强的图形处理能力，主要用在桌面出版和多媒体应用等领域。用在苹果公司的Power Macintosh机及Macintosh一族计算机上，与Windows缺乏较好的兼容性6.Novell

14、 Netware：基于文件服务和目录服务的网络操作系统，用于构建局域网。,33,2.2.1系统软件语言处理程序,在所有的程序设计语言中，除了用机器语言编制的程序能够被计算机直接理解和执行外，其他的程序设计语言编写的程序都必须经过一个翻译过程才能转换为计算机所能识别的机器语言程序，实现这个翻译过程的工具是语言处理程序，即翻译程序。用非机器语言写的程序称为源程序；通过翻译程序翻译后的程序称为目标程序。翻译程序也称为编译器。针对不同的程序设计语言编写出的程序，有各自的翻译程序，互相不通用。,34,语言处理程序 汇编程序,汇编程序是将汇编语言编写的程序（源程序）翻译成机器语言程序（目标程序）的工具。,

15、汇编程序的具体翻译工作步骤：用机器操作码代替符号化的操作符。用数值地址代替符号名称。将常数翻译为机器的内部表示。分配指令和数据的存储单元。,35,语言处理程序 高级语言翻译程序,1)解释方式（P32）解释方式的翻译工作由解释程序来完成。解释程序对源程序进行逐句分析，若没有错误，将该语句翻译成一个或多个机器语言指令，然后立即执行这些指令；若解释时发现错误，会立即停止，报错并提醒用户更正代码。解释方式不生成目标程序。,36,翻译工作由编译程序完成。编译程序对整个源程序经过编译处理，产生一个与源程序等价的目标程序；目标程序还可能要调用一些其他语言编写的程序和程序库中的标准子程序，通过连接程序将目标程

16、序和有关的程序库组合成一个完整的可执行程序。执行速度快，修改源程序后都必须重新编译。一般高级语言（C/C+、PASCAL、FORTRAN、COBOL等）都是采用编译方式。,语言处理程序 高级语言翻译程序 2)编译方式（P32）,37,2.2.1系统软件实用程序,诊断程序 能够识别并且改正计算机系统存在的问题。反病毒程序 可以查找并删除计算机上的病毒卸载程序 从硬盘上安全和完全地删除一个没有用的程序和相关的文件备份程序 把硬盘上的文件复制到其他存储设备上文件压缩程序 压缩磁盘上的文件，减小文件的长度,38,2.2.2 应用软件概述,应用软件为某一专门的应用目的而开发的软件,通用应用软件 支持最基

17、本的应用，应用于几乎所有的专业领域，如办公软件包、浏览器、财务处理软件等专门行业的应用软件 专门用于某一个专业领域，如牙科诊所、法律事务所定制的应用软件 满足特殊需求的定制软件,39,程序和程序设计语言,程序:计算机为完成序某一个任务所必须执行的一系列指令的集合。程序设计语言经历了从低级到高级的历程，可以分为 机器语言 汇编语言 高级语言,40,计算机程序的共同性质,目的性 程序有明确的目的，运行时能完成赋予它的功能。分步性 程序由一系列计算机可执行的步骤组成。有序性 执行步骤是有序的，不可随意改变执行顺序。有限性 程序是有限的指令序列，所包含的步骤是有限的。操作性 有意义的程序总是对某些对象

18、进行操作，使其改变状态，完成其功能。,41,程序设计语言概述机器语言、汇编语言、高级语言,机器语言 机器语言是由0和1二进制代码按一定规则组成的、能被机器直接理解和执行的指令集合。机器语言中的每一条语句实际上是一条二进制形式的指令代码，指令格式如下：,操作码 要完成的操作类型或性质操作数 操作对象的内容或所在的地址,42,1.机器语言,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 编程工作量大，可读性差、易出错、难修改，只适合专业人员使

19、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。机器语言优点：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。,43,2.汇编语言,将机器指令的代码用英文助记符来表示，代替机器语言中的指令和数据。例如用ADD表示加、SUB表示减、JMP表示程序跳转等等，这种指令助记符的语言就是汇编语言。例如，计算 A=15+10 的汇编语言程序：MOV A，15：把15放入累加器A中 ADD A，10：10与累加器A相加，结果存入A中 HLT：结束，停机 汇编语言克服了机器语言难读等缺点，保持了其编程质量高，占存储空间少，执行速度快的优点。常

20、用于过程控制等编程。汇编语言面向机器，通用性较差、可读性也差使用者需要专业知识。汇编语言编写的程序，必须翻译成机器语言，才能被计算机执行。,44,3.高级语言,高级语言是由表达各种意义的词和数学公式按照一定的语法规则来编写程序的语言。高级语言使程序员可以完全不用与计算机的硬件打交道，可以不必了解机器的指令系统，是面向过程的语言。这样，程序员就可以集中精力来解决问题本身而不必受机器制约，编程效率高，改善了程序的可读性和可移植性；由于与具体机器无关，因此程序的通用性强。例如，计算 A=15+10 的BASIC语言程序如下：A=15+10 15与10相加的结果放入A中 PRINT A 输出A END

21、 程序结束,2.3 微型机的概述,2.3.1 微机基本结构2.3.2 常见微机系统2.3.3 微机的主要性能指标2.3.4 微型计算机的发展方向,45,46,2.3.1 微机基本结构,主机和外设,47,2.3.2 常见微机系统,计算机、电视、影音三模式,平板电脑,家庭网络计算机,移动计算机,48,2.3.3 微机的主要性能指标（P60）,CPU性能CPU字长：单位时间内一次处理的二进制的位数（P61）CPU主频：CPU工作频率，用来表示CPU的运算速度（MHZGHZ）CPU外频：CPU内核电路的实际工作频率，决定着主板的运行速度运算速度 CPU每秒能执行的指令条数（MIPS）内存容量 内存储器存储数据的能力主板性能 芯片组、总线频率、支持的内存类型外设配置及扩展能力 外设的灵活性、适应性等软件配置 OS及应用软件,49,2.3.4 微型计算机的发展方向,高速化处理器主频 超小型化典型的标志是笔记本电脑和PDA的流行。多媒体化全新的多媒体处理芯片、多媒体和超媒体系统的开发以及标准化、虚拟现实技术和多媒体通信等。网络化网络计算机、具有联网功能的PDA以及各种类型的个人计算机等。隐形化今后将摆脱显示屏、键盘加主机的传统形像，电视计算机、影音计算机等将大量出现。,