《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》第2章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

第2章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

?2.1計(jì)算機(jī)的組成

?2.2計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

■2.3計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

■2.4微型計(jì)算機(jī)概論

?2.5文件管理基礎(chǔ)

?2.6計(jì)算機(jī)安全

?2.7多媒體信息處理

2.1計(jì)算機(jī)的組成

■211從計(jì)算機(jī)的外觀看

■212從計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)看

2.1.1從計(jì)算機(jī)的外觀看

?由主機(jī)、顯示器、鍵盤(pán)和鼠標(biāo)等幾部分組成。

2」.2從計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)看

r運(yùn)算器ALU

「中央處理器CPU'控制器CU

主機(jī):

、內(nèi)存儲(chǔ)器｛ROM

RAM

C硬件系統(tǒng)《

,外存儲(chǔ)器--硬盤(pán)、軟盤(pán)、光盤(pán)、U盤(pán)

外部y輸入設(shè)備—鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀

設(shè)備|輸出設(shè)備--顯示器、打印機(jī)、繪圖儀

I其他設(shè)備--調(diào)制解調(diào)器

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)〈

C操作系統(tǒng)一DOS、Windows

系統(tǒng)I語(yǔ)言處理程序

軟件j數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)4

I＜服務(wù)程序--檢查、診斷、排錯(cuò)

應(yīng)用J通用軟件一如OFFICE2000辦公軟件

軟件L專(zhuān)用軟件一用戶程序

2.2計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

■2.2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的馮?諾依曼結(jié)構(gòu)

?2.2.2計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

?2.2.3計(jì)算機(jī)的工作原理

2.2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的馮?諾依曼結(jié)構(gòu)

?馮?諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)工作原理的核心是“存

儲(chǔ)程序”和“程序控制”，并具有如下3個(gè)特

八占、、.?

?1.計(jì)算機(jī)硬件由五大基本部件組成：控制器、運(yùn)算

器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。

?2.程序和數(shù)據(jù)均存放在存儲(chǔ)器中，且能自動(dòng)依次執(zhí)

行指令。

?3.所有的數(shù)據(jù)和程序均采用二進(jìn)制0,1代碼表示。

計(jì)算機(jī)硬件基本結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)流指令流

?程序和數(shù)據(jù)通過(guò)輸入設(shè)備存入存儲(chǔ)器，運(yùn)算器運(yùn)算時(shí)，從存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù),

運(yùn)算結(jié)果（或中間數(shù)據(jù)）再存入存儲(chǔ)器，通過(guò)輸出設(shè)備輸出結(jié)果。

?執(zhí)行指令時(shí)，從存儲(chǔ)器中讀取指令，控制器根據(jù)指令發(fā)出控制信號(hào)，控制其他

部件協(xié)調(diào)工作。

2.2.2計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

?1.運(yùn)算器

■2.控制器

?3.存儲(chǔ)器

?4.輸入設(shè)備

?5.輸出設(shè)備

1.運(yùn)算器

?運(yùn)算器也稱(chēng)算術(shù)與邏輯運(yùn)算單元ALU。

?它的主要功能是對(duì)二進(jìn)制數(shù)碼進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算或

邏輯運(yùn)算。

2.控制器

?控制器的功能是控制計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作,

使計(jì)算機(jī)自動(dòng)地執(zhí)行程序。

?把運(yùn)算器、控制器做在一個(gè)大規(guī)模集成電路塊

上稱(chēng)為中央處理器，又稱(chēng)CPU。它是計(jì)算機(jī)

硬件的核心部件。

3.存儲(chǔ)器

?存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的記憶裝置，是

計(jì)算機(jī)中各種信息存儲(chǔ)和交流的中心。

?根據(jù)存儲(chǔ)材料的性能及使用方法不同，存儲(chǔ)器

有各種不同的分類(lèi)方法。

存儲(chǔ)器的分類(lèi)方法

?(1)按存儲(chǔ)介質(zhì)分為:半導(dǎo)體存儲(chǔ)、磁表面存儲(chǔ)

器、光盤(pán)存儲(chǔ)器

?(2)按存儲(chǔ)方式分為：隨機(jī)存儲(chǔ)器、順序存儲(chǔ)器、

直接存儲(chǔ)器

?(3)按讀寫(xiě)功能分為:只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)

讀寫(xiě)存儲(chǔ)器(RAM)

存儲(chǔ)器的分類(lèi)方法

?(4)按信息的可保存性分為：非永久記憶的存

儲(chǔ)器：、永久記憶性存儲(chǔ)器

?(5)按在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用分為：主存儲(chǔ)器、

輔助存儲(chǔ)器、高速緩沖存儲(chǔ)器

4.輸入設(shè)備

?輸入設(shè)備是把準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)、程序等送入計(jì)算

機(jī)的裝置。

5.輸出設(shè)備

?輸出設(shè)備是把計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的信息或工作過(guò)程以

人們習(xí)慣的直觀形式表現(xiàn)出來(lái)的裝置。

2.2.3計(jì)算機(jī)的工作原理

?1.指令

■2.程序

1.指令

?(1)指令的含義

?計(jì)算機(jī)指令就是人對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)出的完成一個(gè)最基本操作的工

作命令，由計(jì)算機(jī)硬件來(lái)執(zhí)行。

?(2)指令的組成

?通常一條指令包括兩部分：一是操作碼，二是操作數(shù)(也叫地

址碼)

?(3)指令的類(lèi)型

?①數(shù)據(jù)傳送指令②算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算指令③控制與轉(zhuǎn)移

指令④輸入和輸出指令⑤控制和管理機(jī)器的指令

2.程序

?(1)程序的含義

?程序是用于指揮計(jì)算機(jī)執(zhí)行各種動(dòng)作以便完成指定任務(wù)的指

令序列。

?(2)程序的執(zhí)行過(guò)程

2.3計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

■231系統(tǒng)軟件

?232應(yīng)用軟件

2.3.1系統(tǒng)軟件

?系統(tǒng)軟件是計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者或廠商提供的使用和

管理計(jì)算機(jī)的軟件。它包括操作系統(tǒng)、語(yǔ)言處

理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、服務(wù)程序、分布式軟件

系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)等。

?系統(tǒng)軟件可以看作用戶與計(jì)算機(jī)接口，操作系

統(tǒng)是軟件系統(tǒng)的核心。

1.操作系統(tǒng)

■(1)操作系統(tǒng)的定義及功能

■(2)操作系統(tǒng)的分類(lèi)

(1)操作系統(tǒng)的定義及功能

?定義

操作系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)OS)是一組程序，它們用于統(tǒng)一管理計(jì)

算機(jī)中的所有軟、硬件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的

工作流程，協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各部件之間、系統(tǒng)之

間、用戶與用戶之間的關(guān)系。

?功能

存儲(chǔ)器管理、處理器管理、設(shè)備管理、文件管理和作

業(yè)管理。

(2)操作系統(tǒng)的分類(lèi)

?①依其功能和特性分為批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)

操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

?②依其同時(shí)管理用戶數(shù)的多少分為單用戶操作

系統(tǒng)和多用戶操作系統(tǒng)。

?③按同時(shí)管理的作業(yè)數(shù)可分為單用戶單任務(wù)操

作系統(tǒng)、單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)、多用戶多任務(wù)

操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

?隨著計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，又出現(xiàn)了：嵌入式

操作系統(tǒng)、個(gè)人操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)

2.計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)語(yǔ)言與語(yǔ)言處理程序

?人和計(jì)算機(jī)交流信息使用的語(yǔ)言稱(chēng)為計(jì)算機(jī)語(yǔ)

言或稱(chēng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。

?計(jì)算機(jī)語(yǔ)言通常分為機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高

級(jí)語(yǔ)言三類(lèi)。

(1)機(jī)器語(yǔ)言(MachineLanguage)

?機(jī)器語(yǔ)言是一種用二進(jìn)制代碼“0”和“1”形式

表示的，能被計(jì)算機(jī)直接識(shí)別和執(zhí)行的語(yǔ)言。

?用機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，稱(chēng)為計(jì)算機(jī)機(jī)器語(yǔ)言

程序。它是一種低級(jí)語(yǔ)言。

(2)匯編語(yǔ)言(AssembleLanguage)

?匯編語(yǔ)言是一種用助記符表示的面向機(jī)器的程

序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。

?用匯編語(yǔ)言編制的程序稱(chēng)為匯編語(yǔ)言程序，機(jī)

器不能直接識(shí)別和執(zhí)行。

匯編語(yǔ)言源程序的匯編運(yùn)行過(guò)程

(3)高級(jí)語(yǔ)言

?高級(jí)語(yǔ)言的定義

■高級(jí)語(yǔ)言源程序的編譯運(yùn)行過(guò)程

?高級(jí)語(yǔ)言源程序的解釋運(yùn)行過(guò)程

高級(jí)語(yǔ)言的定義

?高級(jí)語(yǔ)言是一種比較接近自然語(yǔ)言和數(shù)學(xué)表達(dá)

式的一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，是面向用戶的

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。

高級(jí)語(yǔ)言源程序的編譯運(yùn)行過(guò)程

運(yùn)行結(jié)果

編譯程序

高級(jí)語(yǔ)言源程序的解釋運(yùn)行過(guò)程

解釋并執(zhí)行

高級(jí)語(yǔ)言源程序運(yùn)行結(jié)果

解釋程序

3.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DataBaseSystem,簡(jiǎn)稱(chēng)DBS)是

一個(gè)實(shí)際可運(yùn)行的存儲(chǔ)、維護(hù)和應(yīng)用系統(tǒng)，提

供數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)，是存儲(chǔ)介質(zhì)、處理對(duì)象和

管理系統(tǒng)的集合體。

4.服務(wù)程序

?服務(wù)程序主要是對(duì)用戶的程序和數(shù)據(jù)提供通用

的服務(wù)，如編輯程序、連接程序、分類(lèi)合并程

序、PCTOOLS等。

232應(yīng)用軟件

?應(yīng)用軟件是為用戶解決實(shí)際問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的軟件。

?有些是通用的應(yīng)用軟件，如文字處理軟件、表

處理軟件、圖形圖像處理軟件等。

?有些是為某個(gè)行業(yè)、某種業(yè)務(wù)，甚至為某個(gè)部

門(mén)研制的專(zhuān)用應(yīng)用軟件，如財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、計(jì)

算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件、本部門(mén)的應(yīng)用數(shù)據(jù)

庫(kù)管理系統(tǒng)等。

2.4微型計(jì)算機(jī)概論

■241微型計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

?242微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)

?243微型計(jì)算機(jī)的硬件組成

?2.4.4微型計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

2.4.1微型計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

?1.根據(jù)微處理器的字長(zhǎng)，可將其分為8位機(jī)、

16位機(jī)、32位機(jī)、64位機(jī)等。

?2.按結(jié)構(gòu)，可將其分為單片機(jī)、單板機(jī)、多板

機(jī)等。

?3.按用途可以分為工業(yè)過(guò)程控制機(jī)與數(shù)據(jù)處理

機(jī)等。

?4.按CPU芯片型號(hào)可以分為286機(jī)、386機(jī)、

486機(jī)、586機(jī)、Pentium和迅馳等微機(jī)。

242微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)

?1.字長(zhǎng)

?2.運(yùn)算速度

?3.時(shí)鐘頻率（主頻）

?4.存儲(chǔ)容量

?5.存取速度

2.4.3微型計(jì)算機(jī)的硬件組成

■1.中央處理器

?2.內(nèi)存儲(chǔ)器

?3.外存儲(chǔ)器

?4.輸入設(shè)備

?5.輸出設(shè)備

?6,總線

?7.主機(jī)板

王機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.中央處理器

?中央處理器(CPU)是整臺(tái)計(jì)算機(jī)的核心部件。

它主要由控制器和運(yùn)算器組成。

CPU插座及CPU芯片AMD芯片

2.內(nèi)存儲(chǔ)器

?內(nèi)存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)存，用來(lái)存放當(dāng)前計(jì)算機(jī)運(yùn)行

所需要的程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)存容量的大小是衡量

計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)之一。

?內(nèi)存儲(chǔ)器包括隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器

(ROM)o

(1)RAM

?RAM只能臨時(shí)保存數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)電源關(guān)閉后,

RAM中的數(shù)據(jù)就會(huì)全部丟失，但其優(yōu)點(diǎn)是既

可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)，也可讀取數(shù)據(jù)；

?RAM可分為靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)和動(dòng)態(tài)隨

機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)。

?新型的隨機(jī)存儲(chǔ)器有同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器SDRAM

和雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DDR。

同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器

內(nèi)存儲(chǔ)器(SDRAM,168pins)

雙倍數(shù)據(jù)率動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器

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DDR-SDRAM內(nèi)存

DDRII

威剛紅色威龍DDRII667512MB

(2)ROM

?ROM只能讀取數(shù)據(jù)，不能寫(xiě)入數(shù)據(jù)，但電源

關(guān)閉后仍可保存數(shù)據(jù)。ROM一般用來(lái)存儲(chǔ)微

機(jī)運(yùn)行時(shí)必不可少的程序。

?ROM根據(jù)其特點(diǎn)和用途可以分為固化ROM、

PROM、EPROM和FlashEPROM幾種。

3.外存儲(chǔ)器

?外存儲(chǔ)器又叫輔助存儲(chǔ)器。主要用來(lái)保存暫時(shí)

不用的程序和數(shù)據(jù)。外存的特點(diǎn)是存儲(chǔ)容量大、

價(jià)格低、可以長(zhǎng)期保存信息，不足之處是讀寫(xiě)

速度比內(nèi)存慢。

?當(dāng)前微型計(jì)算機(jī)常用的外存有：軟盤(pán)存儲(chǔ)器、

硬盤(pán)存儲(chǔ)器、光盤(pán)存儲(chǔ)器,此外還有電子盤(pán)和

可移動(dòng)硬盤(pán)。

(1)軟盤(pán)存儲(chǔ)器

?由于軟盤(pán)的容量小、容易損壞、軟驅(qū)的讀取速

度慢等缺點(diǎn)，它們正面臨著被淘汰的命運(yùn)。

(2)硬盤(pán)存儲(chǔ)器

?硬盤(pán)的存儲(chǔ)容量

較大，目前流行

的硬盤(pán)容量一般

在40GB?200GB

之間，是目前微

機(jī)系統(tǒng)配置中必

不可少的外存儲(chǔ)

-O

硬盤(pán)結(jié)構(gòu)圖

(3)光盤(pán)存儲(chǔ)器

光盤(pán)