計算機系統(tǒng)組成

計算機系統(tǒng)組成第一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五一、按使用范圍分類1、通用計算機通用計算機是指為解決各種問題，具有較強的通用性而設(shè)計的計算機。該機適用于一般的科學計算、學術(shù)研究、工程設(shè)計和數(shù)據(jù)處理等廣泛用途，這類機器本身有較大的適用面。2、專用計算機專用計算機是指為適應某種特殊應用而設(shè)計的計算機，具有運行效率高、速度快、精度高等特點。一般用在過程控制中，如智能儀表、飛機的自動控制、導彈的導航系統(tǒng)等。第二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五二、按照規(guī)模和處理能力分類1、巨型計算機運算速度快、存儲容量大，價格相當昂貴，主要用于復雜、尖端的科學研究領(lǐng)域，特別是軍事科學計算。2、大/中型計算機通用性能好、外部設(shè)備負載能力強、處理速度快。它有完善的指令系統(tǒng)，豐富的外部設(shè)備和功能齊全的軟件系統(tǒng)，并允許多個用戶同時使用。主要用于科學計算、數(shù)據(jù)處理或做網(wǎng)絡服務器。3、小型計算機具有規(guī)模較小、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、操作簡單、易于維護、與外部設(shè)備連接容易等特點。目前的小型機，如IBMAS/400，其性能已大大提高，主要用于事務處理。第三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五二、按照規(guī)模和處理能力分類4、微型計算機：簡稱微機以運算器和控制器為核心，加上由大規(guī)模集成電路制作的存儲器、輸入/輸出接口和系統(tǒng)總線，構(gòu)成了體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、價格低但又具有一定功能的計算機。單板機：所有器件制作在一塊印刷線路板上。單片機：將運算器、控制器、存儲器和輸入/輸出接口集成在一塊芯片中。微型計算機系統(tǒng)：以微機為核心，再配以相應的外部設(shè)備、電源、輔助電路和控制微機工作的軟件。第四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五二、按照規(guī)模和處理能力分類5、工作站工作站是指為了某種特殊用途而將高性能的計算機系統(tǒng)、輸入/輸出設(shè)備與專用軟件結(jié)合在一起的系統(tǒng)。6、服務器服務器是在網(wǎng)絡環(huán)境下為多用戶提供服務的共享設(shè)備，一般分為文件服務器、打印服務器、計算服務器和通信服務器等。目前，微型計算機與工作站、小型計算機乃至中、大型機之間的界限已經(jīng)愈來愈模糊。第五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五計算機分類電子計算機模擬計算機數(shù)字計算機按信息的表示方式分專用計算機通用計算機巨型機大型機中型機小型機微型機工作站服務器按應用范圍分按規(guī)模和處理能力分第六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五三、按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類即MichaelFlynn分類法：計算機在執(zhí)行程序過程中，有2種信息在流動。一種是計算機指令，它從存儲器流入控制器，并變成整個計算機系統(tǒng)的控制信號。另一種是數(shù)據(jù)，從輸入設(shè)備流入存儲器，再流入執(zhí)行部件如運算器，運算結(jié)果流入存儲器或輸出設(shè)備。Flynn稱前一種信息為“指令流”，后一種信息為“數(shù)據(jù)流”。因此根據(jù)指令流與數(shù)據(jù)流的不同組合，計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為以下4類。

第七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五二計算機的系統(tǒng)組成一、計算機系統(tǒng)組成二、計算機硬件系統(tǒng)三、計算機軟件系統(tǒng)

第八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五一、計算機系統(tǒng)組成一個完整的計算機系統(tǒng)，包括兩大部分，即硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計算機的物理設(shè)備，即由機械、光、電、磁等器件構(gòu)成的具有計算、控制、存儲、輸入和輸出功能的實體部件。如CPU、存儲器、軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、主機板、各種卡及整機中的主機、顯示器、打印機、繪圖儀、調(diào)制解調(diào)器等等，整機硬件也稱“硬設(shè)備”。軟件系統(tǒng)則是指管理計算機軟件和硬件資源、控制計算機運行的程序、命令、指令、數(shù)據(jù)等，軟件系統(tǒng)就是程序系統(tǒng)，也稱為“軟設(shè)備”。第九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五一、計算機系統(tǒng)組成計算機是依靠硬件和軟件的協(xié)同工作來執(zhí)行一個具體任務。硬件是計算機系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而軟件又是硬件功能的擴充和完善。任何軟件都是建立在硬件基礎(chǔ)上的，任何軟件也離不開硬件的支持。如果沒有軟件的支持，硬件的功能就不能得到充分的發(fā)揮。第十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五一、計算機系統(tǒng)組成計算機系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)應用軟件系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)外圍設(shè)備主機數(shù)據(jù)處理程序自動控制程序企業(yè)管理程序科學計算程序外存儲器：磁盤、磁帶、光盤等輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標器、掃描儀等輸出設(shè)備：顯示器、打印機、繪圖儀等中央處理器（CPU）：運算器、控制器內(nèi)存儲器：ROM、RAM第十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五一、計算機系統(tǒng)組成馮·諾依曼（VonNeumann）體系結(jié)構(gòu)1946年由美籍匈牙利數(shù)學家馮·諾伊曼提出計算機的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了許多變化，但VonNeumann提出的二進制、程序存儲和程序控制，依然是普遍遵循的原則。第十二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)特點1、采用二進制表示數(shù)據(jù)和指令；2、采用存儲程序即把編好的程序和原始數(shù)據(jù)預先存入計算機主存中，使計算機工作時能連續(xù)、自動、高速地從存儲器中取出一條條指令并執(zhí)行，從而自動完成預定的任務；3、計算機硬件系統(tǒng)由運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。第十三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五二、計算機硬件系統(tǒng)現(xiàn)代計算機結(jié)構(gòu)框圖（以存儲器為中心）第十四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五二、計算機硬件系統(tǒng)（五大部件）1、存儲器功能：存放指令和數(shù)據(jù)。操作：存儲器讀操作：從存儲器取出數(shù)據(jù)，又稱為讀出。存儲器寫操作：向存儲器存放數(shù)據(jù)，又稱為寫入；概念：存儲單元：存儲二進制信息的部件，每個單元可以存放一個字或字節(jié)的信息，存儲器就是存儲單元的集合。單元地址：存儲單元的編號，是區(qū)分存儲器中不同存儲單元的唯一標志。第十五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五二、計算機硬件系統(tǒng)（五大部件）2、運算器功能：在控制器控制下，進行算術(shù)運算和邏輯運算。運算器的技術(shù)性能高低直接影響著計算機的運算速度和整機性能。3、控制器功能：對當前指令進行譯碼分析其所需要完成的操作，產(chǎn)生并發(fā)送各部件所需要的控制信號，從而使整個計算機自動、協(xié)調(diào)地工作?？刂破魇怯嬎銠C的控制指揮部件，也是整個計算機的控制中心。第十六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五二、計算機硬件系統(tǒng)（五大部件）4、輸入設(shè)備功能：將外界的信息轉(zhuǎn)換為計算機能識別的二進制代碼。輸入設(shè)備是給計算機輸入信息的設(shè)備。5、輸出設(shè)備功能：將計算機處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們或其他設(shè)備所能接收的形式。中央處理器CPU（CentralProcessingUnit）：包括運算器與控制器，通常集成在一塊芯片上。主機：包括CPU和主存儲器。外部設(shè)備：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備的統(tǒng)稱。第十七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五三、計算機軟件系統(tǒng)1．系統(tǒng)軟件2、應用軟件：又稱為應用程序，它是用戶在各自不同的應用領(lǐng)域根據(jù)具體的任務需要所開發(fā)編制的各種程序。如工程設(shè)計程序、數(shù)據(jù)處理程序、自動控制程序、企業(yè)管理程序、科學計算程序等等。第十八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五1．系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是指管理、調(diào)度、監(jiān)視和維護計算機系統(tǒng)軟硬件資源的程序集合，使系統(tǒng)資源得到合理調(diào)度，確保高效率運行。常用的系統(tǒng)軟件有：（1）操作系統(tǒng)（2）語言處理程序（3）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（4）服務性程序（5）網(wǎng)絡管理軟件第十九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五（1）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（OperatingSystem）的功能：管理計算機系統(tǒng)的各種軟、硬件資源，使其被高效使用；為計算機系統(tǒng)和用戶之間提供接口，為用戶提供方便。操作系統(tǒng)是直接運行在裸機上的最基本的系統(tǒng)軟件，是系統(tǒng)軟件的核心，任何其他軟件必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運行。第二十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五（2）語言處理程序功能：將高級語言編寫的程序翻譯成計算機能識別和執(zhí)行的二進制機器指令，然后供計算機執(zhí)行。又稱為翻譯程序。語言處理程序分為兩種：編譯程序：將用戶編寫的高級語言程序（源程序）的全部語句全部翻譯成機器語言程序，然后再執(zhí)行機器語言程序。解釋程序：將源程序的一條語句翻譯成機器語言程序，并立即執(zhí)行，接著再翻譯源程序的下一條語句并執(zhí)行，如此重復直至完成源程序的全部翻譯任務。它的特點是翻譯一次執(zhí)行一次。第二十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期五計算機語言程序是計算機語言的具體體現(xiàn)，是用某種計算機程序設(shè)計語言按問題的要求編寫而成的。程序就是指令的有序集合。1、機器語言：由0和1按一定規(guī)則排列組成的一個指令集；它是計算機唯一能識別和執(zhí)行的語言。優(yōu)點是執(zhí)行效率高、速度快。主要缺