第2章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)高等教育

1/1第2章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)-高等教育

其次章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其工作原理–2.1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成–2.1.2計(jì)算機(jī)工作原理

2.2計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)––––2.2.1概述2.2.2中心處理器2.2.3內(nèi)存儲器2.2.4外存儲器

–2.2.5輸入設(shè)備–2.2.6輸出設(shè)備–2.2.7主板–2.2.8微機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)–2.2.9微機(jī)的選購

2.3計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)––––2.3.1概述2.3.2系統(tǒng)軟件2.3.3應(yīng)用軟件2.3.4常用工具軟件

2.1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成軟件

硬件系統(tǒng)軟件

裸機(jī)

應(yīng)用軟件

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括：硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)

2.1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成CPU主機(jī)內(nèi)存只讀存儲器(ROM)隨機(jī)存儲器(RAM)

運(yùn)算器掌握器

硬件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

外部設(shè)備

輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)外存：軟、硬盤、光盤、閃存網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等操作系統(tǒng)：Windows、Unix、Linux語言處理系統(tǒng)：編譯程序、解釋程序、匯編程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：Oracle、Sybase、DB2文字處理、表格處理、幫助設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)控制等軟件

系統(tǒng)軟件軟件應(yīng)用軟件

2.1.2計(jì)算機(jī)工作原理外存儲器

數(shù)據(jù)輸入設(shè)備內(nèi)存儲器(主存)

輸出設(shè)備

程序數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)

運(yùn)行結(jié)果指令

數(shù)據(jù)

運(yùn)算器注：掌握信號數(shù)據(jù)信號CPU

掌握器

圖2-1計(jì)算機(jī)工作原理

基本原理：存貯程序和程序掌握。P19

2.2計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)2.2.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、掌握器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五個(gè)部分組成，各部件之間用總線(BUS)相連。見圖2-1。CPU內(nèi)存

I/O掌握器外存儲器輸入設(shè)備輸出設(shè)備圖2-3計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)

2.2.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)概述系統(tǒng)總線：指CPU、存儲器與各類I/O設(shè)備之間相互交換信息的通道。中心微處理器CPU地址總線AB數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB

內(nèi)存儲器RAM/ROM

I/O接口電路

外部設(shè)備

傳輸數(shù)據(jù)的一組信號線稱數(shù)據(jù)總線DB(雙向)指出數(shù)據(jù)存放的存儲位置的一組信號線稱為地址總線AB(單向)

起掌握作用的一組掌握信號線稱為掌握總線CB(雙向)

1.運(yùn)算器運(yùn)算器是執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和規(guī)律運(yùn)算的部件，運(yùn)算器由算術(shù)規(guī)律單元(ArithmeticLogicUnit,簡稱ALU)、累加器、狀態(tài)寄存器和通用寄存器組等組成。算術(shù)規(guī)律單元是用于完成加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算，與、或、非等規(guī)律運(yùn)算及移位、求補(bǔ)等操作的部件。累加器用于暫存操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果。狀態(tài)寄存器也稱標(biāo)志寄存器，用于存放反映運(yùn)算結(jié)果的各種特征，如有無進(jìn)位，是否溢出等。通用寄存器組是一組寄存器，運(yùn)算時(shí)用于暫存操作數(shù)或數(shù)據(jù)地址。算術(shù)規(guī)律單元、累加器和通用寄存器的

位數(shù)打算了CPU的字長，例如在32位字長的CPU中，算術(shù)規(guī)律運(yùn)算單元、累加器和通用寄存器都是32位的。

2.控制器掌握器的作用是使計(jì)算機(jī)能夠自動地執(zhí)行程序。它對輸入的指令進(jìn)行分析，依據(jù)每條指令的操作發(fā)出相應(yīng)的掌握和定時(shí)信號，掌握和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件工作，以完成指令所規(guī)定的操作。掌握器一般應(yīng)包括以下幾個(gè)部件：指令寄存器——用于存放當(dāng)前要執(zhí)行的指令。指令譯碼器——對指令進(jìn)行分析，確定指令類型、指令所要完成的操作，并確定指令操作對象--操作數(shù)的地址和操作結(jié)果的存放地址。指令計(jì)數(shù)器——存放下一條指令的地址。時(shí)序電路——產(chǎn)生肯定的時(shí)序脈沖和節(jié)拍電位去掌握計(jì)算機(jī)按節(jié)拍有節(jié)奏、有時(shí)序地工作，來完成指令所要完成操作。

3.存儲器存儲器是計(jì)算機(jī)的記憶裝置，用來保存數(shù)據(jù)、指令和運(yùn)算結(jié)果等信息。存儲器分為內(nèi)存儲器和外存儲器兩種。內(nèi)存儲器簡稱內(nèi)存或主存，直接與CPU交換信息。外存儲器簡稱外存或輔存，是內(nèi)存的擴(kuò)充，只能與內(nèi)存交換信息，不能被計(jì)算機(jī)的其他部件直接訪問。存儲器的存儲容量以字節(jié)為基本單位，每個(gè)字節(jié)都有自己的編號，稱為“地址”,按地址存入或取出信息。一次可以運(yùn)算的數(shù)據(jù)長度稱為一個(gè)“字”(Word),字的長度稱為“字長”。字是字節(jié)的整數(shù)倍。

存儲器的訪問過程

存儲器的訪問過程：向[0001]單元寫數(shù)據(jù)地址0001

掌握:寫

00000001001000110100010101100111

111011011100110110000000111011011110100111101101100011011110110111101101

1110110111101101110011011000110111101101111011011000110111101101

10001001101010111100110111101111

數(shù)據(jù)10000000

4.輸入設(shè)備/輸出設(shè)備(I/O)輸入設(shè)備：向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和程序的設(shè)備。依據(jù)不同的使用方式可選用不同的輸入設(shè)備，輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)器、光筆、掃描儀、語音輸入設(shè)備以及各種類型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器等。輸出設(shè)備：功能是把運(yùn)算處理結(jié)果根據(jù)人們所要求的形式輸出，這些設(shè)備可以是顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。

術(shù)語解釋：CPU(CentralProcessingUnit,中心處理器):包括運(yùn)算器和掌握器。主機(jī)：由CPU與內(nèi)存儲器組成。外部設(shè)備(簡稱外設(shè)):包括輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和外存儲器。

2.2.2中心處理器CPU

你對電腦的每一個(gè)操作或指令都會交由中心處理器CPU來處理，CPU就好比一個(gè)計(jì)算器，它飛速地運(yùn)算著來自各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)。

CPU類型:Intel:80x86、Pentium(奔騰)、PentiumMMX(多能奔騰)、PentiumⅡ、PⅢ733、PIV、酷睿2、酷睿i3~i7系列。AMD:80x86、K5、K6、

K7、雷鳥Athlon、毒龍Duron、速龍系列、奕龍系列等。酷睿2、酷睿i3~i7系列、速龍系列、奕龍系列等均為多核處理器。

CPU字長：單位時(shí)間內(nèi)一次處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。CPU外頻：CPU總線頻率CPU主頻(內(nèi)頻):CPU內(nèi)核電路的實(shí)際工作頻率CPU主頻可以轉(zhuǎn)變——超頻

超頻

術(shù)語解釋

MIPS,MillionInstructionsPerSecond即每秒處理的百萬級機(jī)器語言指令數(shù)。這是衡量CPU速度的一個(gè)指標(biāo)。例如一臺Intel80386電腦可以每秒處理3百萬到5百萬機(jī)器語言指令，即我們可以說：80386是3到5MIPS的CPU。MIPS只是衡量CPU性能的指標(biāo)。

2.2.3內(nèi)存儲器微型計(jì)算機(jī)存儲器分內(nèi)部存儲器和外部存儲器

內(nèi)存(主存)

外存(輔存)容量大

容量小訪問速度快

訪問速度慢相對價(jià)格低

相對價(jià)格高

內(nèi)存(主存):

當(dāng)指令太多CPU處理不過來時(shí)，指令就會臨時(shí)存放在一種叫做內(nèi)存的臨時(shí)存儲器中，直到CPU處理時(shí)才取出來。在運(yùn)算過程中產(chǎn)生的中間結(jié)果和最終結(jié)果都會被存儲在內(nèi)存里。內(nèi)存有點(diǎn)象我們的記憶，但是記憶有時(shí)不太牢靠，特殊是停電或重新啟動電腦時(shí)，內(nèi)存里的數(shù)據(jù)都會丟失。

內(nèi)存(主存):1.只讀存儲器(ROM):儲存的信息只能讀出，不能寫入，斷電后信息不會丟失，常用來存放一些固定的程序，如系統(tǒng)引導(dǎo)程序，ROM-BIOS,監(jiān)控程序等。2.隨機(jī)存取存儲器(RAM):儲存的信息可以讀出，也可以寫入，斷電后存儲的信息會丟失，主要用來存放用戶的程序和數(shù)據(jù)。RAM分為SRAM和DRAM,DRAM的讀寫時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于SRAM。通常主內(nèi)存(條)通常采用動態(tài)DRAM,而高速緩沖存儲器(Cache)則使用SRAM。目前，內(nèi)存條的容量一般為：1G、2G、4G及更高。

3.高速緩存(Cache):為了解決CPU與內(nèi)存之間的速度不匹配而影響系統(tǒng)運(yùn)行速度的問題。–運(yùn)算速度高于內(nèi)存而低于CPU,容量相對主存較小。–Cache的儲存容量(MB)不是越大越好，容量過大降低查找效率。–“命中”、“非命中”–多級緩存方式。