計算機系統(tǒng)李永軍PPT課件

1、2.1 計算機硬件的組成系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應用軟件應用軟件計算機系統(tǒng)分為：硬件系統(tǒng)+軟件系統(tǒng)硬 件：看得見，摸得著軟件 ：看得見，摸不著第1頁/共57頁計算機系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主機外部設備內(nèi)存儲器CPU運算器隨機存儲器(RAM)只讀存儲器(ROM)外存儲器輸入/輸出設備（I/O設備）系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)、 語言處理程序等)應用軟件(字處理、計算機輔助設計等)控制器存儲器第2頁/共57頁一、 計算機硬件系統(tǒng)第3頁/共57頁 計算機硬件基本組成計算機硬件基本組成（控制器控制器輸入輸入設備設備輸出輸出設備設備數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流地地 址址控制流控制流運算器運算器第4頁/共57頁2.1 計算機硬件的組成 運算器

2、 控制器 存儲器 1.內(nèi)存： 2.外存： 輸入/輸出設備第5頁/共57頁2.1 計算機硬件的組成 運算器運算器主要負責對信息加工處理。通常由算數(shù)邏輯單元、通用寄存器、多路轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)總線組成。與運算器相關(guān)的性能指標是字長和運算速度。字長：依次能同時處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。運算速度：計算機每秒鐘所能執(zhí)行的加法指令的數(shù)目。第6頁/共57頁2.1 計算機硬件的組成 控制器控制器是中央處理器的核心部件。由4個部分組成：指令寄存器、指令譯碼器、程序計數(shù)器、操作控制器。過程（1）取指令；（2）分析指令：（3）執(zhí)行指令。第7頁/共57頁2.1 計算機硬件的組成 存儲器 存儲器：計算機的記憶裝置，存儲當前要執(zhí)

3、行的程序、數(shù)據(jù)及結(jié)果。 存數(shù)：往存儲器里“寫入”數(shù)據(jù)； 取數(shù)：從存儲器里“讀取”數(shù)據(jù)； 分為兩大類 1.內(nèi)存： 主要用于存放當前正在運行的程序、用到的數(shù)據(jù)和運算結(jié)果等。 可分為：隨機存取器（RAM）和只讀存取器（ROM） 2.外存：存放聯(lián)機存儲但暫時不運行的程序和數(shù)據(jù)，常用的有：硬盤、U盤和光盤等。第8頁/共57頁2.1 計算機硬件的組成 （1）硬盤 （2）USB優(yōu)盤 （3）光盤第9頁/共57頁2.1 計算機硬件的組成 （3）光盤 第一類：只讀型光盤：CD-ROM和DVD-ROM 第二類：可記錄型光盤：CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD+RW。第10頁/共57頁2.1 計算機

4、硬件的組成 （3）光盤 光盤的特點： 存儲容量大、價格低 不拍磁性干擾 存取速度快 光盤容量：4.7GB、9.4GB、8.5GB、17.0GB 藍光光盤單面單層25GB、雙面為50GB第11頁/共57頁2.1 計算機硬件的組成 3.存儲器的主要技術(shù)指標 存儲時間 存儲周期 存儲器帶寬第12頁/共57頁2.1 計算機硬件的組成 輸入/輸出設備 輸入設備：將外界的程序數(shù)據(jù)、文字、圖形、圖像等信息送入到計算機內(nèi)部的設備。 如：鍵盤鼠標掃描儀條形碼度如期手寫筆麥克風等。 輸出設備：將計算機處理后的信息以人們能夠識別的形式（文字、圖形、數(shù)制、聲音等）進行顯示和輸出的設備。 如：顯示器打印機繪圖儀等。第1

5、3頁/共57頁2.1 計算機硬件的組成 計算機的結(jié)構(gòu) 1.直接連接 2.總線結(jié)構(gòu)第14頁/共57頁.計算機軟件系統(tǒng)操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)各各種種應應用用程程序序操作系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)軟件，其他的所有軟件都是建立在操作系操作系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)軟件，其他的所有軟件都是建立在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。統(tǒng)的基礎(chǔ)上。 硬件第一級擴充；硬件第一級擴充； 軟件系統(tǒng)中最基礎(chǔ)、最核心的部分；軟件系統(tǒng)中最基礎(chǔ)、最核心的部分； 控制、管理全部資源；控制、管理全部資源； 支持應用軟件的開發(fā)和運行。支持應用軟件的開發(fā)和運行。計算機軟件是靈魂。第15頁/共57頁程序設計語言 語言處理系統(tǒng)：包括匯編、編譯和解釋程序。 計算機語言 （1

6、1）第一代：機器語言是一種二進制語言，每條語句都是二進制數(shù)碼表示的指令。優(yōu)點：計算機能直接識別，運行速度快。 缺點：難懂、難寫、難記，難以修改和維護。 （2 2）第二代：匯編語言是一種和機器語言一一對應的符號化的語言，由機器語言符號化而來，用助記符和符號地址來表示指令。如：ADD表示加法，MOVE表示傳送。優(yōu)點：較直觀、易懂、易用、執(zhí)行速度快，占用內(nèi)存空間少。缺點：各種機器不通用。第16頁/共57頁 第三代：高級語言是一種與硬件結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)無關(guān)，表達方式較接近自然語言的程序設計語言。如FORTRAN 、PASCAL、C 、BASIC等優(yōu)點：描述問題能力強，通用性、可讀性、可維護性都較好。缺點

7、：執(zhí)行速度較慢，編制訪問硬件資源的系統(tǒng)軟件較難。第17頁/共57頁計算機軟件系統(tǒng)及其組成軟件軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應用軟件應用軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)設備驅(qū)動設備驅(qū)動實用工具實用工具編譯系統(tǒng)編譯系統(tǒng)文字處理文字處理電子表格電子表格演示軟件演示軟件圖形軟件圖形軟件視頻軟件視頻軟件 上網(wǎng)軟件上網(wǎng)軟件 學習課件學習課件 娛樂軟件娛樂軟件商務軟件商務軟件控制和管理控制和管理計算機各種計算機各種資源，擴展資源，擴展功能，方便功能，方便使用。使用。用于解決用于解決各種實際各種實際問題而設問題而設計。計。第18頁/共57頁三、微型計算機硬件系統(tǒng)第19頁/共57頁第20頁/共57頁第21頁/共57頁第22頁/共57

8、頁內(nèi)存插槽CPU插槽南橋芯片PCI插槽IDE接口SATA接口AGP插槽北橋芯片第23頁/共57頁第24頁/共57頁第25頁/共57頁微機硬件系統(tǒng) 微機硬件組成與結(jié)構(gòu) 組成 主機：微處理器、主存儲器、I/O電路。 外設：輔助存儲器、I/O設備。 結(jié)構(gòu) 三總線：地址總線(AB)、數(shù)據(jù)總線(DB)、控制總線(CB)。第26頁/共57頁1. 1. 中央處理器(CPU)(CPU) CPUCPU是微機硬件系統(tǒng)的核心，主要包括運算器和控制器，以及某些通用寄存器。CPU的主要性能指標：的主要性能指標：字與字長字與字長：計算機內(nèi)部作為一個整體參與運算、處理和計算機內(nèi)部作為一個整體參與運算、處理和傳輸?shù)囊淮M制

9、數(shù)，稱為一個傳輸?shù)囊淮M制數(shù)，稱為一個“字字”。字是計算機內(nèi)字是計算機內(nèi)CPU處理的基本單位。計算機數(shù)據(jù)總線所包含的二進制處理的基本單位。計算機數(shù)據(jù)總線所包含的二進制數(shù)稱為字長。字長反映計算機處理數(shù)據(jù)的能力。數(shù)稱為字長。字長反映計算機處理數(shù)據(jù)的能力。 主頻主頻： CPU內(nèi)部時鐘頻率，單位是內(nèi)部時鐘頻率，單位是MHZ，主頻越高，主頻越高，CPU運算速度越快運算速度越快 CPUCPU一般由高速電子線路組成。由于一般由高速電子線路組成。由于CPUCPU在微機中的關(guān)鍵作用，人們往往將在微機中的關(guān)鍵作用，人們往往將CPUCPU的型號作為衡量和購買計算機的標準。的型號作為衡量和購買計算機的標準。第27頁

10、/共57頁賽揚賽揚-CPUK6III-CPUPIII-CPUP4-CPU第28頁/共57頁2. 存儲器內(nèi)存儲器：存放當前參與運行的程序和數(shù)據(jù)RAM：可讀寫，容量小，速度快，斷電丟失信息ROM：只讀，斷電不丟信息 高速緩沖存儲器Cache是介于CPU和內(nèi)存之間的一種可高速存取信息的芯片，用于解決它們之間的速度沖突問題。 外存儲器：存放當前暫不參與運行的程序和數(shù)據(jù)；與內(nèi)存交換信息，容量大，速度慢軟盤硬盤光盤CPUCache內(nèi)存外存第29頁/共57頁插在主板擴展槽中的RAM內(nèi)存條主板上的ROM BIOS芯片第30頁/共57頁 信息存儲單位：信息存儲單位：位位(bit):(bit):存放一位二進制數(shù)存

11、放一位二進制數(shù)0或或1，用，用b表示表示字節(jié)字節(jié)(byte)(byte)：由由8 8個二進制位組成，是存儲信息的個二進制位組成，是存儲信息的基本單位?；締挝弧Ｓ糜肂表示表示（1B=8bit)1B=8bit)1 TB = 210 GB = 220 MB = 230 KB = 240 B 太字節(jié) 吉字節(jié) 兆字節(jié) 千字節(jié) 字節(jié)相鄰單位之間是210倍關(guān)系，即：1 KB1024 B 1 MB 1024 KB 1 GB 1024 MB 1 TB 1024 GB第31頁/共57頁各種外存設備第32頁/共57頁第33頁/共57頁外存儲器又稱輔助存儲器，用來長期保存外存儲器又稱輔助存儲器，用來長期保存數(shù)據(jù)、信

12、息。數(shù)據(jù)、信息。1.軟盤存儲器軟盤存儲器：由盤片、盤套、讀寫窗口：由盤片、盤套、讀寫窗口和寫保護口組成。和寫保護口組成。盤片盤片盤套盤套寫保護口寫保護口讀寫窗口讀寫窗口金屬擋板金屬擋板第34頁/共57頁1.軟盤軟盤用表面涂有磁性材料柔軟的聚酯材用表面涂有磁性材料柔軟的聚酯材料制成料制成讀寫軟盤時，磁頭直接接觸盤面。讀寫軟盤時，磁頭直接接觸盤面。常用軟盤容量為常用軟盤容量為1.44MB新型磁盤具有新型磁盤具有100MB250MB容量容量2.光盤光盤衡量光盤驅(qū)動器傳輸數(shù)據(jù)速率的指標叫做倍速，一倍速率衡量光盤驅(qū)動器傳輸數(shù)據(jù)速率的指標叫做倍速，一倍速率= 150KB/秒秒常用：常用： 只讀型光盤只讀型

13、光盤CD-ROM一次性可寫入光盤一次性可寫入光盤CD-R，需要光盤刻錄機完成數(shù)據(jù)的寫入，需要光盤刻錄機完成數(shù)據(jù)的寫入后繼產(chǎn)品后繼產(chǎn)品DVD-ROM，DVD-ROM一倍速率是一倍速率是1.3MB/秒秒第35頁/共57頁磁盤內(nèi)部磁道旋轉(zhuǎn)方向扇區(qū)移動的磁頭零磁道3.5寸磁盤外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖第36頁/共57頁硬盤的磁道、硬盤的磁道、扇區(qū)、柱面扇區(qū)、柱面柱面扇區(qū)磁道硬盤片是由涂有磁性材料的鋁合金構(gòu)成硬盤片是由涂有磁性材料的鋁合金構(gòu)成讀寫硬盤時，磁性圓盤高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的讀寫硬盤時，磁性圓盤高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的托力使磁頭懸浮在盤面上而不接觸盤面托力使磁頭懸浮在盤面上而不接觸盤面硬盤容量視具體類型而定硬盤容量視具

14、體類型而定硬盤片讀寫磁頭硬盤第37頁/共57頁 光盤存儲器：包括光盤、驅(qū)動器和接口 光盤分類：CD-ROM(只讀型)、CD-WO(一次寫入型)、CD-RW(可重寫型)、DVD(數(shù)字視頻) 幾種外存的比較類型類型容量容量速度速度壽命壽命價格價格軟盤軟盤小小慢慢短短低低硬盤硬盤大大快快長長高高光盤光盤中中較快較快長長低低第38頁/共57頁移動存儲產(chǎn)品 磁光技術(shù)移動存儲產(chǎn)品磁光技術(shù)移動存儲產(chǎn)品磁盤技術(shù)與光技術(shù)結(jié)合磁盤技術(shù)與光技術(shù)結(jié)合 Flash存儲設備存儲設備 閃存芯片為存儲介質(zhì)閃存芯片為存儲介質(zhì)采用采用USB的接口的接口可擦寫可擦寫100萬次以上萬次以上 第39頁/共57頁3. 主板主板主板是將主

15、板是將CPU、內(nèi)存及外部設備連成一體的橋梁、內(nèi)存及外部設備連成一體的橋梁第40頁/共57頁 系統(tǒng)總線 總線：連接各部件的公共通道 分類 內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線、外部總線 常用總線標準 ISA：時頻8MHz；位寬16bit；帶寬16MB/s EISA：時頻8.33MHz；位寬32bit；帶寬33MB/s VESA：時頻33MHz；位寬3264bit；帶寬132 PCI：位寬3264bit；帶寬132264MB/s第41頁/共57頁4. 接口電路接口電路第42頁/共57頁微機硬件組成系系 統(tǒng)統(tǒng) 總總 線線CPURAMBIOSIDE接口軟盤接口打印接口鍵盤接口鍵盤硬盤軟盤打印機鼠標接口鼠標光驅(qū)AGP插槽

16、顯示器顯示卡第43頁/共57頁 5. 5. 輸入輸出設備 簡稱I/OI/O設備，實現(xiàn)外部世界與主機之間的信息交換，提供了人機交互的硬件環(huán)境。由于通常設置在主機之外，故稱之為外部設備。輸出設備輸出設備：負責從計算機中取出程序執(zhí)行結(jié)果或：負責從計算機中取出程序執(zhí)行結(jié)果或其它信息，供用戶查看。常用的輸出設備其它信息，供用戶查看。常用的輸出設備包括顯示器、打印機、繪圖儀等。包括顯示器、打印機、繪圖儀等。輸入設備：輸入設備：負責把用戶的程序和數(shù)據(jù)輸入到計算負責把用戶的程序和數(shù)據(jù)輸入到計算機的存儲器中。常用的輸入設備有鍵盤、機的存儲器中。常用的輸入設備有鍵盤、鼠標、掃描儀等。鼠標、掃描儀等。第44頁/共5

17、7頁輸入輸入設設備備鼠標分類：鼠標分類：機械式、光電式、機械式、光電式、無線遙控式無線遙控式第45頁/共57頁鍵盤主鍵盤區(qū)主鍵盤區(qū)數(shù)字小鍵盤數(shù)字小鍵盤功能鍵功能鍵編輯鍵編輯鍵第46頁/共57頁顯示器顯示器打印機打印機輸出設備第47頁/共57頁顯示器分類：單/彩色；CRT/LCD/LED；字符/圖形 主要性能指標 尺寸：對角線長度。有：15、17、19、21 分辨率：表示為“水平點數(shù)垂直點數(shù)”，如：800600、1024768 灰度或顏色深度：像素點的亮度等級或顏色數(shù)。有：8、16、24、32位色 刷新頻率：每秒屏幕畫面刷新次數(shù)。通常75200Hz 掃描方式：分隔行掃描和逐行掃描。常用后者第48

18、頁/共57頁 顯示卡 組成：顯示控制芯片、顯存RAM 、DAC芯片、BIOS 分類：單色/彩色/2D/3D；ISA/VESA/PCI/AGP；偽彩/高彩/真彩 打印機 分類 按輸出方式：逐行、逐字 按打印顏色：單色和彩色 按工作方式：擊打式和非擊打式（激光和噴墨） 主要性能參數(shù) 打印分辨率（DPI）、打印速度（CPS）、紙張大小第49頁/共57頁擊打式打印機：擊打式打印機：利用機械原理由打印頭通過色帶利用機械原理由打印頭通過色帶把字體或圖形打印在打印紙上。把字體或圖形打印在打印紙上。點陣針式打印機點陣針式打印機( (例如例如EPSON LQ-1600K)EPSON LQ-1600K)非擊打式印字機：非擊打式印字機：利用光、電、磁、噴墨等物理利用光、電、磁、噴墨等物理和化學的方法把字印出來。主要有激光打印機和噴和化學的方法把字印出來。主要有激光打印機和噴墨打印機。墨打印機。噴墨打印機噴墨打印機激光打印機激光打印機：激光打印機是激光掃描技術(shù)和電子照：激光打印機是激光掃描技術(shù)和電子照相技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它具有很好的印刷質(zhì)量和打相技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它具有很好的印刷質(zhì)量和打印速度。印速度。 第50頁/共57頁2.3操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)的核心。 操作系