第02章 計算機系統(tǒng).ppt

1、主要內(nèi)容： 2.1 計算機系統(tǒng)概述 2.2 計算機工作原理 計算機的基本工作原理 、 指令和指令系統(tǒng) 2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成 計算機硬件系統(tǒng) 、中央處理器 、主板 、 存儲器 、 總線和接口 、輸入輸出設備 、 主要技術指標 2.4 計算機軟件系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件、 應用軟件,2.1 計算機系統(tǒng)概述 計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分,計算機系統(tǒng)的組成,返回目錄,2.2.1 計算機的基本工作原理 現(xiàn)代計算機的基本工作原理是由美籍匈牙利科學家馮諾依曼于1946年首先提出來的 計算機硬件體系結構的5個基本部件：輸入設備、輸出設備、控制器、運算器和存儲器,返回目錄,馮諾依曼計算機結構模型 采用二進制形式

2、表示數(shù)據(jù)和指令 存儲程序,2.2 計算機工作原理,馮諾依曼計算機結構模型 計算機硬件系統(tǒng)必須具備五大基本部件 輸入數(shù)據(jù)和程序的輸入設備 記憶程序和數(shù)據(jù)的存儲器 完成數(shù)據(jù)加工處理的運算器 控制程序執(zhí)行的控制器 輸出處理結果的輸出設備,返回目錄,2.2 計算機工作原理,計算機硬件系統(tǒng)邏輯結構示意圖,計算機硬件系統(tǒng)邏輯結構示意圖,返回目錄,2.2 計算機工作原理,采用二進制形式表示數(shù)據(jù)和指令,指令：人們對計算機發(fā)出的用來完成一個最基本操作的工作命令 指令是由0和1組成的二進制代碼序列 計算機中采用二進制可以用二值邏輯元件進行表示和處理,返回目錄,2.2 計算機工作原理,存儲程序 是馮諾依曼思想的核心

3、內(nèi)容 程序是人們?yōu)榻鉀Q某一實際問題而設計的指令序列 指令設計及調(diào)試過程稱為程序設計 計算機的功能很大程度上體現(xiàn)為程序所具有的功能,返回目錄,2.2 計算機工作原理,2.2.2 指令和指令系統(tǒng),每臺計算機都擁有由各種類型的機器指令組成的指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)的功能是否強大、指令類型是否豐富，決定了計算機的能力，也影響著計算機的結構 指令系統(tǒng)是計算機硬件和軟件之間的橋梁，是計算機工作的基礎,返回目錄,2.2 計算機工作原理,指令,指令是指計算機完成某個基本操作的命令 一條指令用一串二進制代碼表示，通常包括操作碼和地址碼兩部分信息 操作碼用來表示該指令的操作特性和功能 地址碼用來指出參與操作的數(shù)據(jù)在存儲

4、器中的什么地方，即地址,返回目錄,2.2 計算機工作原理,指令系統(tǒng),指令系統(tǒng)：一臺計算機所能執(zhí)行的全部指令的集合 指令系統(tǒng)都應是具有以下功能的指令：數(shù)據(jù)傳送類指令 、運算類指令 、程序控制類指令 、輸入/輸出類指令 、CPU控制和調(diào)試指令,返回目錄,2.2 計算機工作原理,指令的執(zhí)行過程,取指令 分析及取數(shù)指令 執(zhí)行,返回目錄,2.2 計算機工作原理,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,硬件系統(tǒng) ：是指計算機中的電子線路和物理設備 硬件是看得見、摸得著的實體 如用集成電路芯片、印刷線路板、接插件、電子元件和導線等裝配成的中央處理器、存儲器以及外部設備 硬件系統(tǒng)是計算機的物理基礎,返回目錄,2.3.1

5、計算機硬件系統(tǒng),一臺微機的硬件系統(tǒng)必須由5個部分組成 運算器 控制器 存儲器 ：內(nèi)存、硬盤、U盤 輸人設備 ：鍵盤、鼠標、光筆、掃描儀 輸出設備 ：顯示器、打印機、繪圖儀,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,2.3.2中央處理器,CPU（Central Processing Unit）中文名稱是中央處理器 CPU是整個計算機系統(tǒng)的控制中心,CPU的外觀,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,CPU的功能,CPU的內(nèi)部結構可分為控制單元、邏輯單元和存儲單元三大部分 CPU是判斷計算機性能高低的首要標準 CPU插在主板的CPU插座上 由運算器、控制器和寄存器組3個部分組成,返回目錄,2.3 計算

6、機硬件系統(tǒng)組成,CPU的主要技術參數(shù),字長：一次所能處理的數(shù)據(jù)的二進制位數(shù) 外頻：主板為CPU提供的基準時鐘頻率為外頻 主頻 ：CPU內(nèi)核電路的實際工作頻率 倍頻 ：CPU外頻與主頻相差的倍數(shù) 高速緩沖存儲器(Cache)的容量和速率,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,CPU技術的新發(fā)展,多核CPU技術 ：更強的并行處理能力 ，并減少了CPU的發(fā)熱和功耗 能耗和發(fā)熱問題限制了單核CPU不斷提高性能的途徑 ，所以研制多核CPU 64位CPU ：指CPU通過寄存器的數(shù)據(jù)寬度為64位 ，CPU一次可以處理64位數(shù)據(jù) 實現(xiàn)真正意義上的64位計算，必須同時滿足：64位CPU、64操作系統(tǒng)、64位應用

7、軟件,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,2.3.3 主板,主板又叫母板或系統(tǒng)板 如果把CPU看成是計算機的大腦，那么主板就是計算機的身軀 是一個插槽的集合體 是整個硬件系統(tǒng)的平臺 各個部件都要直接插在主板上或通過電纜連接在主板上,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,ATX主板結構圖,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,主板主要部件,芯片組 ：是主板的靈魂，由一組超大規(guī)模集成電路芯片構成 CPU插座 ：用于固定連接CPU芯片 內(nèi)存插槽 總線擴展槽 ：用來連接各種功能插卡 ，如顯示卡、聲卡、防病毒卡、網(wǎng)卡等 輸入輸出接口 ：是CPU與外部設備之間交換信息的連接電路 ，簡稱IO接口,返回目錄

8、,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,2.3.4 存儲器,存儲器總體上可分為兩大類：內(nèi)存和外存 內(nèi)存位于系統(tǒng)主機板上，可以同CPU直接進行信息交換 內(nèi)存特點：運行速度較快，容量相對較小，在系統(tǒng)關機(即電源斷開)后其內(nèi)部存放的信息會丟失,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,內(nèi)存的主要技術指標,內(nèi)存容量 ：以KB、MB、GB、TB作為內(nèi)存容量單位 。 1字節(jié)=8bit，1KB=1024字節(jié)，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB 內(nèi)存讀寫時間 ：從內(nèi)存中讀一個字或內(nèi)存寫入一個字所需的時間為讀寫時間 內(nèi)存的類型 ：只讀存儲器（ROM）、隨機存取存儲器（RAM）,返回目錄,2.3

9、計算機硬件系統(tǒng)組成,外部存儲器,外部存儲器即外存，也稱輔存，是內(nèi)存的延伸 它與CPU之間不能直接進行信息交換，而必須通過一個中間環(huán)節(jié)接口電路進行 主要特點：存儲容量大，存取速度相對內(nèi)存要慢很多，但存儲的信息很穩(wěn)定，無需電源支撐，系統(tǒng)關機后信息依然保存 常用的外存 ：硬盤(可移動硬盤)、軟盤、光盤和磁帶、移動存儲器(U盤),返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,硬盤,硬盤的主要性能技術指標 硬盤容量(volume) ，的單位是GB 轉(zhuǎn)速 (rotational speed) ：硬盤主軸電機的轉(zhuǎn)速，單位是rmin ，轉(zhuǎn)速是決定硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率的關鍵因素，也是區(qū)分硬盤檔次的重要指標 平均尋道時間：

10、硬盤的磁頭從初始位置移動到盤面指定磁道所需的時間 固態(tài)硬盤 ：沒有普通硬盤的旋轉(zhuǎn)介質(zhì)，因而抗震性極佳，同時工作溫度很寬 ，現(xiàn)在的高端筆記本電腦也開始使用固態(tài)硬盤作為存儲介質(zhì),返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,光盤,常用光盤的種類 CD(Compact Disk) ：CD-ROM、CD-R、CD-RW DVD ：DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio、DVD-R、DVD-RW、DVD-RAM BD （Blu-ray Disc，藍光光盤） ：是DVD光碟的下一世代光碟格式,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,可移動外存儲器,閃存盤(U盤) USB硬盤（移動硬盤）,返回目錄,2

11、.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,2.3.5 總線和接口,總線是計算機中各種部件之間共享的一組公共數(shù)據(jù)傳輸線路 總線的性能可以通過總線寬度和總線頻率來描述 主板上有7大總線 ：前端總線FSB、內(nèi)存總線MB、Hub總線IHA、圖形顯示接口總線PCI-E、外部設備總線PCI、通用串行總線USB和少針腳總線LPC,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,I/O接口,接口：是指計算機系統(tǒng)中，在兩個硬件設備之間起連接作用的邏輯電路 接口的功能：是在各個組成部分之間進行數(shù)據(jù)交換 主機與外部設備之間的接口稱為輸入輸出接口，簡稱為I/O接口 主板上配置的接口有：IDE硬盤和光驅(qū)接口、SATA串行硬盤接口、COM串行接口

12、、LPT并行打印機接口、PS/2鍵盤接口、PS/2鼠標接口、音箱接口Line Out、話筒接口MIC、RJ-45網(wǎng)絡接口、RJ-11電話線接口、1394火線接口等,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,計算機線路連接,計算機系統(tǒng)的接線可以分為信號線與電源線 信號線的布置應當盡量避免干擾信號源，如電視機、音響設備 電源線應當注意安全性,主機的外部接口,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,計算機外部接口一覽表,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,2.3.6 輸入輸出設備,輸入設備 鍵盤 鼠標 ：機械鼠標 、光電鼠標 、無線鼠標,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,輸出設備,顯示器 ：陰極顯示

13、管（CRT）顯示器 ，LCD(Liquid Crystal Display)液晶顯示器,CRT顯示器,液晶顯示器,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,顯示卡,顯示適配器簡稱顯示卡或顯卡 顯示卡主要用于圖形數(shù)據(jù)處理、傳輸數(shù)據(jù)給顯示器并控制顯示器的數(shù)據(jù)組織方式 目前，微機系統(tǒng)中的大量圖形處理工作都由顯示卡完成 顯示卡的性能決定顯示器的成像速度和效果,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,顯卡結構 ： GPU（類似于主板的CPU）：中文翻譯為“圖形處理器” 顯存（類似于主板的內(nèi)存）：顯示內(nèi)存的簡稱 顯卡bios（類似于主板的bios）：顯卡BIOS 主要用于存放顯示芯片與驅(qū)動程序之間的控制程序 顯

14、卡PCB板（類似于主板的PCB板）：顯卡的電路板 ，功能類似主板,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,顯卡分類：集成顯卡和獨立顯卡 顯卡的重要性 ：顯卡是計算機必不可少的硬件組成部分，隨著Windows 7 的推出，顯卡的重要性更為顯著。Windows 7最大的改進就是利用了CPU+GPU雙重威力，并進行資源上的合理分配。在Windows7中，CPU與GPU組成了協(xié)同處理環(huán)境。CPU運算非常復雜的序列代碼，而GPU則運行大規(guī)模并行應用程序。,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,打印機,打印機是計算機的基本輸出設備之一 打印機的分類 ：按照打印機的工作機構可分為擊打式和非擊打式兩類，常見的非

15、擊打式打印機有激光打印機、噴墨打印機 打印機與計算機的連接 ：通常采用并行接口 或USB接口,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,2.3.7 主要技術指標,性能指標 ：字長 、主頻 、運算速度 、存取周期 、內(nèi)存容量 功能指標：指計算機提供服務的類型 可靠性指標 ：指計算機在規(guī)定工作環(huán)境下河惡劣工作環(huán)境下穩(wěn)定運行的能力 兼容性指標 ：一般包括硬件的兼容、數(shù)據(jù)和文件的兼容、系統(tǒng)程序和應用程序的兼容、硬件和軟件的兼容等,返回目錄,2.3 計算機硬件系統(tǒng)組成,2.4 計算機軟件系統(tǒng),2.4.1 系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件支持應用軟件的運行 為用戶開發(fā)應用系統(tǒng)及使用應用軟件提供一個平臺 用戶可以使用，但一般不隨意修改它 系統(tǒng)軟件一般包括操作系統(tǒng)、語言編譯程序和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等,返回目錄,2.4.2 應用軟件,除了系統(tǒng)軟件以外的所有軟件都稱為應用軟件 由計算機生產(chǎn)廠家或軟件公司為支持某一應用領域、解決某個實際問題而專門研制的應用程序 應用軟件是人們使用各種各樣的程序語言編寫的，滿足人們某方面需要的應用程序,返回目錄,2.4 計算機軟件系統(tǒng),常用應用軟件分類,辦公自動化軟件 ：如MS Office軟件 多媒體應用軟件 ：如Photosho