計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)

第~奉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)

?計(jì)算機(jī)是一種處理信息的工具，它能自動(dòng)、

高速、精確地對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、傳送和加

工處理。

?現(xiàn)代計(jì)算機(jī)是一種按程序自動(dòng)進(jìn)行信息處

理的通用工具，它的處理對(duì)象是信息，處

理結(jié)果也是信息。

2

1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)長(zhǎng)歷史

Q現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展

。微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展

。未來(lái)新型計(jì)算機(jī)

1.1發(fā)餞史——計(jì)算機(jī)史前史

?算盤(pán)時(shí)

代

?機(jī)械時(shí)代

函言巴貝奇發(fā)明的差分機(jī)（1822年）

*機(jī)也時(shí)代

1.1發(fā)展史——現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展⑴

1、1946年2月，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制成功了世

界上第一臺(tái)大型通用數(shù)字曲子計(jì)算機(jī)ENIAC（爰尼

亞克）。

18000個(gè)電子管

1500個(gè)繼電器

重30噸

占地面積約170m2

5

1.1發(fā)展史——現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)來(lái)(2)

2、計(jì)算機(jī)發(fā)展進(jìn)程中的四個(gè)時(shí)代

第4代

1971—超大規(guī)模集成電路

第3代

1964—1970中小規(guī)模集成電路

本

第2代

▲

第1代

*1946—1953電子管

6

1.1發(fā)根史——微型計(jì)算機(jī)的發(fā)^

7

1.1發(fā)展史未來(lái)的新型計(jì)算機(jī)

?微芯片上集成的晶體管數(shù)目每18個(gè)月翻一番

?目前，計(jì)算機(jī)集成電路的內(nèi)部線路尺寸將接近這

一極限

?未來(lái)新型計(jì)算機(jī)

-超導(dǎo)計(jì)算機(jī)

-量子計(jì)算機(jī)

-光子計(jì)算機(jī)

-生物計(jì)算機(jī)

-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)

本節(jié)結(jié)束，請(qǐng)點(diǎn)擊K返回

8

f\1.2計(jì)算機(jī)的分類(lèi)及應(yīng)用

Q討算機(jī)的分類(lèi)

」C討算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

9

1.2.1計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

-Qi計(jì)算機(jī)有哪些特點(diǎn)？

?處理速度高o

?運(yùn)算精度高。

?記憶能力強(qiáng)。

?具有近屬判斷能力。

?具有友好的人機(jī)交互

界面。

10

1.2.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類(lèi)⑴

?按計(jì)算能力進(jìn)行分類(lèi)，劃分為巨型計(jì)算機(jī),

大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微機(jī)。

?按目前計(jì)算機(jī)的市場(chǎng)分布情況，大致可以

分為：高性能計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)、散人

灰系統(tǒng)和工作站。

11

-蘋(píng)果系列微機(jī)

-掌上微機(jī)（PDA）

12

1.2.3計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

?科學(xué)計(jì)算

?數(shù)據(jù)處理

?t動(dòng)控制

?計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔功制造

(CAD/CAM)

?人工智能

?網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

本節(jié)結(jié)束，請(qǐng)點(diǎn)、擊K返回

13

3計(jì)算機(jī)的基本工作原理及結(jié)構(gòu)

您計(jì)算機(jī)的基本工作原理

14

1.3.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

1.3.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

——馮?諾伊曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)模型

?控制器

?運(yùn)算器

?存儲(chǔ)器

?輸入設(shè)備

?輸出設(shè)備

運(yùn)算器與控制器⑴

?運(yùn)算器

-也稱(chēng)算術(shù)邏輯單元(ALU),是計(jì)算機(jī)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)

算和近病運(yùn)算的部件。

?控制器

-主要用來(lái)控制程序和數(shù)據(jù)的輸入/輸出，以及各

個(gè)部件之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行。

17

存儲(chǔ)器

?存儲(chǔ)器

一主要功能是存放運(yùn)行中的程序和數(shù)據(jù)。

19

輸入和輸出設(shè)備

?輸入設(shè)備

-用來(lái)將現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)，并且

轉(zhuǎn)換成為計(jì)算機(jī)熟悉的二進(jìn)制碼。

-常見(jiàn)的輸入設(shè)備有：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、數(shù)碼相機(jī)等

1殳

?輸出設(shè)備

-將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成為用戶(hù)熟悉的形式。

-常見(jiàn)的輸出設(shè)備有：顯示器、打印機(jī)、硬盤(pán)、

音并、網(wǎng)卡等。

各部分的協(xié)作流程

運(yùn)算器

反

操

饋

存

取

作

信

數(shù)

數(shù)

指

號(hào)

令

輸

輸

程序+數(shù)據(jù)出處理結(jié)果

入

（內(nèi)）存儲(chǔ)器設(shè)

設(shè)

備

備地指

響應(yīng)址令響應(yīng)

信號(hào)、r信號(hào)

控制器

請(qǐng)求信號(hào)請(qǐng)求信號(hào)

21

1.3.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

----采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令

為什么要用二進(jìn)制呢?

思考：我們?nèi)粘Ｉ钪械倪M(jìn)制....

最常用的十進(jìn)制

星期：七進(jìn)制

<1、時(shí)：24進(jìn)制，分鐘：60進(jìn)制，秒：60進(jìn)制

在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制，使信息數(shù)學(xué)化焦易實(shí)現(xiàn)，并

可以用二值近輯元件進(jìn)行表示和處理。

22

1.3.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

----存儲(chǔ)程序

存儲(chǔ)程序意味著事先將編制好的程序（包含指

令和教據(jù)）存入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)在運(yùn)行程

序時(shí)就能自動(dòng)地、連續(xù)地從存儲(chǔ)器中依次取出指

令并執(zhí)行。

23

1.4計(jì)算機(jī)硬件余統(tǒng)組成

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

1.4.1-運(yùn)算器

r中央處理器(CPU)

I控制器

r主機(jī)

內(nèi)存儲(chǔ)器［只讀存儲(chǔ)器(ROM)

隨機(jī)存儲(chǔ)器

r硬件＜l(RAM)

條統(tǒng)

計(jì)(輸入設(shè)備----鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、光紇、掃描儀

算外部設(shè)備’輸出設(shè)備——顯示器、打印機(jī)、繪圖儀

機(jī)

【外存儲(chǔ)器----硬盤(pán)、軟盤(pán)、光盤(pán)

余

統(tǒng)「操作宗統(tǒng)語(yǔ)言處理系統(tǒng)

(系統(tǒng)軟件Y

〔數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)系統(tǒng)服務(wù)程序

I軟件＜

系統(tǒng)j文字處理軟件信息管理軟件

I應(yīng)用軟件j圖形軟件輔助設(shè)計(jì)軟件

3i一'I各種程序包

24

1.4.2CPU(1)

CPU有什么功能？由哪些部件組成?

中央處理器CPU:它執(zhí)行對(duì)信息的處理與

控制，是整個(gè)微型機(jī)的核心，它是一個(gè)大

規(guī)模集成電路芯片。

CPU包括和寄存器3個(gè)主

要部分。

25

1.4.2CPU(2)

?CPU技術(shù)性能指標(biāo)

-CPU處理字長(zhǎng)指CPU內(nèi)部運(yùn)算單元通用寄存器

一次處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)的傳教。

-CPU工作頻率可提高CPU性能。

-Cache(高速緩存)也可以極大地改善CPU的性能。

26

27

1.4.3主板（2）

?主板中最關(guān)鍵的部件：

-CPU插座

?采用Socket插座，其中最常用的是

Socket775o

-總、片組

?北林總片（MCH）：負(fù)責(zé)內(nèi)存與CPU的數(shù)據(jù)交換。

?南林林片（ICH）：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的上傳與下送。

?BIOS恙片（FWH）：關(guān)條到硬件條統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的兼

容性。

28

器

硬

以

插

座

ATX主板組成圖

29

1.4.3主板(3)

北橋芯片的好壞，決定了主板性能的高低。

南橋芯片連接著多種低速外部設(shè)備，它提供的接口

越多，微機(jī)的功能擴(kuò)展性越強(qiáng)。

30

L4.4落儲(chǔ)器系統(tǒng)

存儲(chǔ)器有什么功能？它可以分成哪些類(lèi)?

微型機(jī)的存儲(chǔ)器用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)。

I一隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM

主存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM

（內(nèi)存*）

存可編程只讀存儲(chǔ)器PROM

儲(chǔ)

可改寫(xiě)只讀存儲(chǔ)器EPROM

-6^

磁盤(pán)存儲(chǔ)器：軟磁盤(pán)、硬磁盤(pán)

外存儲(chǔ)器

（輔助存儲(chǔ)器）

光盤(pán)存儲(chǔ)器

31

L4.4存儲(chǔ)器系統(tǒng)----內(nèi)存⑴

?又稱(chēng)為主存儲(chǔ)器，能夠直接與CPU此行數(shù)據(jù)交

換O

?主要技術(shù)指標(biāo)

:存儲(chǔ)單元中的字節(jié)教。

1B=8bit,1KB=1024B,

1MB=1024KB,1GB=1024MB,1TB=1024GB。

：從內(nèi)存中讀~個(gè)字或向內(nèi)存寫(xiě)入一個(gè)

字所需的時(shí)間。

:兩次獨(dú)立的讀寫(xiě)操作之間所需的最短時(shí)間

稱(chēng)為存取周期。

32

L4.4存儲(chǔ)器系統(tǒng)硬盤(pán)⑴

硬盤(pán)是如何工作的?

L4.4存儲(chǔ)器條統(tǒng)----硬盤(pán)⑵

?硬盤(pán)相關(guān)概念

-磁道、柱面與扇區(qū)

磁盤(pán)容量=磁盤(pán)面數(shù)X磁道數(shù)/面X扇區(qū)數(shù)/磁道X字節(jié)數(shù)/扇區(qū)

34

L4.4存儲(chǔ)器系統(tǒng)----軟盤(pán)⑴

讀寫(xiě)擋板

窗口

軸盤(pán)連盤(pán)片

接孔

塑料殼+

□

當(dāng)移動(dòng)撥塊露出方扎時(shí)，軟盤(pán)處于寫(xiě)保護(hù)狀忐，此時(shí)

只能讀出盤(pán)上信息，不能寫(xiě)入新信息。

35

光盤(pán)是怎樣存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的呢？它存儲(chǔ)數(shù)據(jù)有什

么特點(diǎn)呢？

光盤(pán)的特點(diǎn)是記錄數(shù)

據(jù)密度高，存儲(chǔ)容量

保護(hù)層大，數(shù)據(jù)保存時(shí)間長(zhǎng)。

E號(hào)

E二---反射層

1I-記錄層

一0凹坑陸地

—透明塑料層

0100001001000000000010000100—記錄數(shù)據(jù)

144存儲(chǔ)器條統(tǒng)

----光盤(pán)和光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(2)

r

目前，市面上的光盤(pán)種類(lèi)很多，它們各自有

n

什么樣的特點(diǎn)？

?CD-ROM.DVD-ROM：只讀型光盤(pán)。

?CD-R、DVD-R：是一次性刻錄光盤(pán)，可以利用光

刻錄機(jī)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入，數(shù)據(jù)寫(xiě)入后不能修改。

?CD-RW.DVD-RW：一種可擦寫(xiě)光盤(pán)，可以反復(fù)

讀寫(xiě)，但需要專(zhuān)用軟件進(jìn)行操作。

37

L4.4存儲(chǔ)器條統(tǒng)----U盤(pán)

?優(yōu)盤(pán)又名“內(nèi)存盤(pán)”，是一種受用快閃存

儲(chǔ)器(FlashMemory)為存儲(chǔ)介質(zhì),通過(guò)USB

接口與計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)的可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備。

38

L4.4存儲(chǔ)器系統(tǒng)----移動(dòng)硬盤(pán)

“覆|移動(dòng)硬盤(pán)有什么特點(diǎn)?

?容量大，單位儲(chǔ)存成本低。

?速度快。

L4.5微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)⑴

是微型計(jì)算機(jī)中用于連接CPU、

存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口等部件的一組信號(hào)

線和控制電路，是系統(tǒng)內(nèi)各種部件之間共

享的一組公共數(shù)據(jù)傳輸線路。

40

L4.5微機(jī)總線和接口

十么是接口？有什么功能?

接口是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，在兩個(gè)硬件設(shè)備之間起

連接作用的邏輯電路。

接口的功能是在各個(gè)組成部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

41

L4.5微機(jī)接口----1/0接口

打印機(jī)

鼠標(biāo)場(chǎng)座

*

PS/?KBUSB。/1COM】COM2LinqoutLinfinMjc

AA衾4

鍵盤(pán)插座調(diào)制御調(diào)器

線性音頻輸出接口話筒信號(hào)輸入接口

線性音頻輸入接口

USB通用串行接口

42

1.4.6輸入/輸出設(shè)備⑴

1.鍵盤(pán)與鼠標(biāo)

43

1.4.6給入/輸出設(shè)備(2)

2.掃描儀

掃描儀是~種光機(jī)電?體化的輸入設(shè)備,

它可以將圖文形象轉(zhuǎn)換成可由計(jì)算機(jī)處理

的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

范

4

小

由

除

/

4你

9

?寸

二隨駛

腿

,后

端

m

146輸入/輸出設(shè)備⑷

4.打印機(jī)

「擊打式j(luò)針式打印機(jī)

非擊打式］嘖墨打印機(jī)

I激光打印機(jī)

46

1.4.7微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)

?技術(shù)指標(biāo)的好壞由硬件和軟件兩方面因素決定。

?性能指標(biāo)

-CPU字長(zhǎng)：CPU能夠同時(shí)處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)的傳教。

一時(shí)鐘頻率：在單傳時(shí)間內(nèi)(s)發(fā)出的脈沖數(shù)，通常以兆

赫茲(MHz)為單住。

-內(nèi)存今量

-外部設(shè)備配置

47

1.4.7微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)(1)

?功能指標(biāo)

?可靠性指標(biāo)

?兼兼性指標(biāo)

產(chǎn)品符合某~技術(shù)規(guī)范的特定要求，兩個(gè)不

同廠商的產(chǎn)品，如果能夠在同~環(huán)境下應(yīng)用，通

常說(shuō)它們是兼袞的。