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1、,大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 計(jì)算機(jī)科學(xué)概論 趙 歡 駱嘉偉 徐紅云 李麗娟 編著,第一部分 計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu) 第2章 計(jì)算機(jī)組成與工作原理,大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 計(jì)算機(jī)科學(xué)概論,2.1 計(jì)算機(jī)常用的數(shù)制及機(jī)內(nèi)信息表示 2.2 門和電路 2.3 計(jì)算機(jī)硬件組成 2.4 計(jì)算機(jī)的工作過程 2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 2.6 小結(jié),本章內(nèi)容提要,3,大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)科學(xué)概論,2.1 計(jì)算機(jī)常用的數(shù)制及機(jī)內(nèi)信息表示,2.1.1 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 1. 常用計(jì)數(shù)制 (1)十進(jìn)制 每位數(shù)符為09,逢十進(jìn)一。 N10 = (式2.1) (2)二進(jìn)制 每位數(shù)符為0或1,逢二進(jìn)一。 N2 = (式2.2),2.1 計(jì)算機(jī)常用的數(shù)
2、制及機(jī)內(nèi)信息表示,2.1.1 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 1. 常用計(jì)數(shù)制 (3)八進(jìn)制 每位數(shù)符為07,逢八進(jìn)一。 N8 = (式2.3) (4)十六進(jìn)制 每位數(shù)符為09,AF,逢十六進(jìn)一。 N16 = (式2.4),2.1 計(jì)算機(jī)常用的數(shù)制及機(jī)內(nèi)信息表示,2.1.1 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 1. 常用計(jì)數(shù)制 (5)四種計(jì)數(shù)制 對照表:,表2.1 四種計(jì)數(shù)制對照表,2.1 計(jì)算機(jī)常用的數(shù)制及機(jī)內(nèi)信息表示,2.1.1 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 2. 各種數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 (1)二進(jìn)制十進(jìn)制 按式(2.2)按權(quán)展后,再求和。 例(110111.101) = 125 124 023 122 121 120 12-1 02-212-3 =
3、 (55.625),2.1 計(jì)算機(jī)常用的數(shù)制及機(jī)內(nèi)信息表示,2.1.1 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 2. 各種數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 (2)十進(jìn)制二進(jìn)制 整數(shù)部分除2取余,余數(shù)從后向前排列; 小數(shù)部分乘2取整,整數(shù)從前向后排列。 例(12.6875) 10 =(1100.1011) 2 2 12 ( 0 0.6875 2 6 ( 0 2 2 3 ( 1 1.3750 2 1 ( 1 2 0 0.750 2 1.50 2 1.0,2.1 計(jì)算機(jī)常用的數(shù)制及機(jī)內(nèi)信息表示,2.1.1 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 2. 各種數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 (3)二進(jìn)制 八進(jìn)制 從小數(shù)點(diǎn)開始分別向左、向右每三位分為一組,再將每組用對應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)位表示。 例(
4、 11 101 010 011.101 110 )2 = (3523.56)8 3 5 2 3 5 6 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)時(shí)為上述逆運(yùn)算。,2.1 計(jì)算機(jī)常用的數(shù)制及機(jī)內(nèi)信息表示,2.1.1 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 2. 各種數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 (4)二進(jìn)制 十六進(jìn)制 從小數(shù)點(diǎn)開始分別向左、向右每四位分為一組,再將每組用對應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)位表示。 例(1111 0101 0011.1011 1000)2 =(F53.B8) 16 F 5 3 B 8 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)時(shí)為上述逆運(yùn)算。 (5)其他 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制、十六進(jìn)制的原理與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制原理類似,僅需將基數(shù)改成8、16即可。,2.1 計(jì)算機(jī)
5、常用的數(shù)制及機(jī)內(nèi)信息表示,2.1.2 計(jì)算機(jī)內(nèi)信息的表示 1. 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 (1)整數(shù)的表示 無符號整數(shù) 機(jī)器字長的所有位都表示數(shù)值大小,步驟: 首先將整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式; 如果二進(jìn)制位數(shù)不足位,則在二進(jìn)制的左邊補(bǔ)0。 例將9存儲在8位字長的存儲單元中。 解:首先將9轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)1001;然后高位補(bǔ)4個(gè)0使總位數(shù)為8,得到00001001;最后將該數(shù)存儲在存儲單元中。,2.1 計(jì)算機(jī)常用的數(shù)制及機(jī)內(nèi)信息表示,2.1.2 計(jì)算機(jī)內(nèi)信息的表示 1. 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 (1)整數(shù)的表示 有符號整數(shù) 在數(shù)據(jù)的最高位為符號位,0表示“正數(shù)”,1表示“負(fù)數(shù)”。 例將9存儲在8位字長的存儲單元中。 解
6、:8位中,最高位為符號位,余下7位是有效數(shù)值位;最后存儲的結(jié)果是10001001。 【機(jī)器中整數(shù)的表示一般有原碼、反碼和補(bǔ)碼表示法,此例是原碼表示?!?2.1 計(jì)算機(jī)常用的數(shù)制及機(jī)內(nèi)信息表示,2.1.2 計(jì)算機(jī)內(nèi)信息的表示 1. 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 (2)小數(shù)的表示 定點(diǎn)表示 浮點(diǎn)表示 (3)BCD(Binary Coded Decimal)碼 每四位二進(jìn)制數(shù)為一組,表示一位十進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制編碼00001001,分別代表十進(jìn)制數(shù)位0-9。,圖2.1 浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式,圖2.1 浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式,圖2.1 浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式,2.1 計(jì)算機(jī)常用的數(shù)制及機(jī)內(nèi)信息表示,2.1.2 計(jì)算機(jī)內(nèi)信息的表示 2. 非數(shù)值數(shù)據(jù)
7、的表示 (1)字符和字符串的表示 字符:ASCII碼(American Standard Code for Information Interchange) 字符串:連續(xù)存放的字符編碼 (2)漢字的表示:漢字輸入碼(輸入漢字用) 漢字機(jī)內(nèi)碼(機(jī)內(nèi)存儲和處理漢字用) 漢字字形碼(輸出漢字用) 1981年我國國家標(biāo)準(zhǔn)局公布了GB2312-80,即信息交換用漢字編碼字符集基本集,簡稱國標(biāo)碼。共收集常用漢字6763個(gè),各種圖形符號682個(gè),共計(jì)7445個(gè)。,2.1 計(jì)算機(jī)常用的數(shù)制及機(jī)內(nèi)信息表示,2.1.2 計(jì)算機(jī)內(nèi)信息的表示 2. 非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 (3)圖像的表示: 位圖圖像、矢量圖像 (4)音頻
8、和視頻的表示: 在一般聲像設(shè)備中,音頻和視頻信息通常都表示為模擬量,但計(jì)算機(jī)的CPU卻只能處理數(shù)字量。因此,無論音頻信息或視頻信息,在進(jìn)入CPU以前都要先轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù)(模/數(shù)轉(zhuǎn)換),才能交給CPU加工處理;反之,從CPU輸出的聲音/圖像信息,也要先從二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為音頻/視頻模擬信號(數(shù)/模轉(zhuǎn)換),然后交給聲像設(shè)備播放。,圖2.3 黑白圖像的位圖圖像表示,2.2 門和電路,對電信號執(zhí)行基礎(chǔ)運(yùn)算的設(shè)備,接受一個(gè)或多個(gè)輸入 信號,產(chǎn)生一個(gè)輸出信號。 由門組合而成,完成更加復(fù)雜的任務(wù)。 門和電路的表達(dá)方法: 一種表達(dá)二值邏輯運(yùn)算的數(shù)學(xué)表示法。 邏輯門和電路的圖形化表示。 列出所有可能的輸入值和相
9、關(guān)輸出值的表。,門(gate):,電路(circuit):,布爾表達(dá)式 (boolean algebra):,邏輯框圖 (logic diagram):,真值表 (truth table):,2.2 門和電路,2.2.1 門 1. 基本門 (1)非門 (2)與門,圖2.5 非門的各種表示法,圖2.6 與門的各種表示法,2.2 門和電路,2.2.1 門 1. 基本門 (3)或門 (4)異或門,圖2.7 或門的各種表示法,圖2.8 異或門的各種表示法,2.2 門和電路,2.2.1 門 1. 基本門 (5)與非門和或非門,圖2.9 與非門的各種表示法,圖2.10 或非門的各種表示法,2.2 門和電路
10、,2.2.1 門 1. 基本門 (6)具有更多輸入的門 例. 一個(gè)三輸入的與門,圖2.11 三輸入與門的各種表示法,2.2 門和電路,2.2.1 門 2. 門的構(gòu)造:現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中的門電路是由晶體三極管構(gòu)成的。 (1)晶體管工作原理,圖2.12 晶體三極管示意圖,2.2 門和電路,2.2.1 門 2. 門的構(gòu)造 (2)用晶體管構(gòu)造門,圖2.13 用晶體構(gòu)造門示例,(a)構(gòu)造非門,(b)構(gòu)造與非門,(c)構(gòu)造或非門,2.2 門和電路,2.2.2 電路 1. 組合電路:把一個(gè)門的輸出作為另一個(gè)門的輸入,圖2.14 組合電路示例,組合電路(combinational circuit),時(shí)序電路(seq
11、uential circuit),2.2 門和電路,2.2.2 電路 2. 時(shí)序電路 3. 集成電路:又稱芯片,是嵌入了多個(gè)門的硅片。,圖2.15 時(shí)序電路示例R-S鎖存器,圖2.16 集成電路芯片示例,2.2 門和電路,2.2.2 電路 3. 集成電路,表2.4 集成電路分類,2.3 計(jì)算機(jī)硬件組成,2.3.1 馮諾伊曼結(jié)構(gòu),圖2.17 馮諾伊曼結(jié)構(gòu),運(yùn)算器:負(fù)責(zé)各種算術(shù)運(yùn)算和 邏輯運(yùn)算。 控制器:整個(gè)計(jì)算機(jī)的指揮中 心,負(fù)責(zé)往其他部件 發(fā)送控制命令。 存儲器:計(jì)算機(jī)的記憶部件。 輸入設(shè)備:負(fù)責(zé)將程序和數(shù)據(jù) 輸入計(jì)算機(jī)。 輸出設(shè)備:負(fù)責(zé)將程序執(zhí)行結(jié) 果輸出計(jì)算機(jī)。,2.3 計(jì)算機(jī)硬件組成,2
12、.3.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)均遵照馮諾依曼體系結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備以及將它們連結(jié)為有機(jī)整體的總線構(gòu)成。 運(yùn)算器和控制器的統(tǒng)稱 CPU和內(nèi)存儲器的統(tǒng)稱 外存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的統(tǒng)稱,中央處理單元(Central Processing Unit, CPU):,主機(jī)(Main Frame):,外部設(shè)備(Input/Output Device):,2.3 計(jì)算機(jī)硬件組成,2.3.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 1. 中央處理單元 由算術(shù)邏輯單元(Arithmetic Logical Unit,ALU)、控制單元(Control Unit,CU)
13、和寄存器組(Register File)構(gòu)成。,圖2.18 CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu),2.3 計(jì)算機(jī)硬件組成,2.3.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 1. 中央處理單元 (1)算術(shù)邏輯單元(ALU):進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件 (2)寄存器組(Register File):一系列寄存器 寄存器是用于臨時(shí)存放數(shù)據(jù)的高速存儲設(shè)備。主要有: 數(shù)據(jù)寄存器 用于存放參與運(yùn)算的操作數(shù)和運(yùn)算的結(jié)果。 程序計(jì)數(shù)器PC(指令計(jì)數(shù)器) 它給出程序中下一條指令在存儲器中的單元地址。 指令寄存器IR 保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令,在指令執(zhí)行過程中它決定指令的操作性質(zhì) 及參與操作的操作數(shù)地址等。,2.3 計(jì)算機(jī)硬件組成,2.3.2 計(jì)算機(jī)
14、系統(tǒng)的硬件組成 1. 中央處理單元 (3)控制單元(CU):計(jì)算機(jī)的管理機(jī)構(gòu)和指揮中心,它協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)的各部件自動(dòng)地工作。 程序:由一系列指令構(gòu)成的。 指令:要求計(jì)算機(jī)進(jìn)行基本操作的命令。 指令的基本格式:,2.3 計(jì)算機(jī)硬件組成,2.3.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 2. 存儲器,圖2.19 三級存儲體系,Cache和主存構(gòu)成Cache存儲系統(tǒng),其目的 是為了提高速度,解決CPU與主存之間速度 不匹配的矛盾。,主存和輔存構(gòu)成虛擬存儲系統(tǒng),其目的 是彌補(bǔ)主存容量的不足。,2.3 計(jì)算機(jī)硬件組成,2.3.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 2. 存儲器 容量一般以字節(jié)(Byte,簡寫B(tài))為單位衡量,1個(gè)字(Wo
15、rd,簡寫W)等于2個(gè)字節(jié)。目前,用來度量主存容量的單位主要有千字節(jié)(Kilobyte,簡寫KB)、兆字節(jié)(Megabyte,簡寫MB)、吉字節(jié)(Gigabyte,簡寫GB)、太字節(jié)(Terabyte,簡寫TB)和皮字節(jié)(Petabyte,簡寫PB)。,1KB = 210B = 1,024B 1MB = 210KB = 220B = 1,048,576B 1GB = 210MB = 220KB = 230B = 1,073,741,824B 1TB = 210GB = 220MB = 230KB = 240B = 1,099,511,627,776B 1PB = 210TB = 220GB =
16、 230MB = 240KB = 250B = 1,125,899,906,842,624B,2.3 計(jì)算機(jī)硬件組成,2.3.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 2. 存儲器,圖2.20 主存儲器構(gòu)成框圖,2.3 計(jì)算機(jī)硬件組成,2.3.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 3. 輸入設(shè)備 輸入設(shè)備(Input Device)的作用是將參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和程序送入計(jì)算機(jī),并將它們轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識別的信息,一般均通過接口主機(jī)連接。 4輸出設(shè)備 輸出設(shè)備(Out Device)是將計(jì)算處理的結(jié)果轉(zhuǎn)化為人或其他設(shè)備所能識別或接收的信息形式的裝置,也需通過設(shè)置接口主機(jī)連接。,圖2.26 IO部件邏輯框圖,2.3 計(jì)算機(jī)硬件組成
17、,2.3.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 5. 總線(Bus):連接計(jì)算機(jī)各部分之間進(jìn)行信息傳送的一組公共傳輸線,圖2.27 以總線連接的計(jì)算機(jī)組成框圖,地址總線(Address Bus):CPU地址引腳,數(shù)據(jù)總線(Data Bus):CPU數(shù)據(jù)引腳,控制總線(Control Bus):CPU控制引腳和狀態(tài)引腳,2.3 計(jì)算機(jī)硬件組成,2.3.3 總線訪問 CPU通過總線訪問主存或外設(shè),稱為總線訪問或總線操作。 CPU的動(dòng)作不外乎內(nèi)部操作和總線操作兩種。 CPU內(nèi)部操作并不需要通過總線,非???。 CPU總線訪問步驟見例2.12和例2.13。,2.4 計(jì)算機(jī)的工作過程,2.4.1 指令執(zhí)行過程,圖2.
18、28 指令執(zhí)行過程,取指令:CPU根據(jù)程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容,將下一條即將要執(zhí)行的指令從主存復(fù)制到指令寄存器IR中。復(fù)制完成后,程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容自動(dòng)加1,指向下一條指令。,譯碼:對IR中的指令代碼進(jìn)行譯碼分析,確定是什么類型的指令。,執(zhí)行指令:根據(jù)指令譯碼的結(jié)果,控制單元向有關(guān)的功能部件發(fā)送為執(zhí)行該指令所需要的一切控制信號,以正確執(zhí)行該指令。,計(jì)算機(jī)的工作過程的實(shí)質(zhì):執(zhí)行程序的過程。 執(zhí)行程序的過程:逐條執(zhí)行指令的過程。,2.4 計(jì)算機(jī)的工作過程,2.4.2 計(jì)算機(jī)工作過程 例2.14: 設(shè)有一臺計(jì)算機(jī),其基本字長為32位,通用寄存器有16個(gè)(需要4位二進(jìn)制尋址),指令操作碼為8位,存儲單元
19、地址為20位,為書寫方便采用十六進(jìn)制代碼,其部分指令如表2.5所示。,表2.5 例2.14指令系統(tǒng)表,2.4 計(jì)算機(jī)的工作過程,2.4.2 計(jì)算機(jī)工作過程 例2.14: 若要在該機(jī)上求解 yax2bxc 則: 首先要確定算法 然后編制程序流程圖 接著用機(jī)器的指令系統(tǒng)編寫程序 最后在機(jī)器上運(yùn)行,2.4 計(jì)算機(jī)的工作過程,2.4.2 計(jì)算機(jī)工作過程 例2.14: (1)程序流程圖 yax2bxc(axb)xc 根據(jù)變換后的算法,用方框圖描繪出計(jì)算的步驟如下: (2)存儲單元分配 原始數(shù)據(jù)(a,b,c,x):主存地址為00407H0040AH 計(jì)算結(jié)果:保存在0040BH單元。 (3)編制程序 設(shè)程
20、序的首地址:00400H單元,編制的程序見表2.6。,2.4 計(jì)算機(jī)的工作過程,2.4.2 計(jì)算機(jī)工作過程 例2.14:,表2.5 例2.14的程序,2.4 計(jì)算機(jī)的工作過程,2.4.2 計(jì)算機(jī)工作過程 例2.14: (4)運(yùn)行程序 在引導(dǎo)程序的控制下,通過輸入設(shè)備將其輸入到存儲器的指定存儲區(qū)中。 程序輸入后,引導(dǎo)程序?qū)?qiáng)迫程序計(jì)數(shù)器PC內(nèi)容為程序的首令地址(簡單的機(jī)器,也可以通過控制臺將程序首地址裝入PC,再啟動(dòng)機(jī)器運(yùn)行)。在本例中,PC被置為00400H,之后計(jì)算機(jī)開始了指令執(zhí)行的工作過程。 計(jì)算機(jī)開始了指令執(zhí)行的工作過程。 首先從00400H單元取指令01100407H到IR,PC加1變
21、為00401H,IR的內(nèi)容經(jīng)譯碼識別出是取數(shù)指令,在執(zhí)行指令階段,將00407H單元的數(shù)a讀到R1寄存器;,2.4 計(jì)算機(jī)的工作過程,2.4.2 計(jì)算機(jī)工作過程 例2.14: (4)運(yùn)行程序 接著控制器又進(jìn)入取指令階段,從00401H單元中取出指令410040AH到IR,PC內(nèi)容加1變?yōu)?0402H,IR中的指令經(jīng)譯碼識別出是乘法指令,于是在執(zhí)行指令階段,從0040AH單元取出被乘數(shù)x,它與R1中的乘數(shù)a都送入ALU中進(jìn)行乘法運(yùn)算,乘積存入R1; 接著又從00402H單元取出新的指令并執(zhí)行之。 如此逐條執(zhí)行程序中的每條指令,直到從00406H單元中取出指令FFH,執(zhí)行停機(jī)指令,使控制單元不再循
22、環(huán)發(fā)出節(jié)拍信號,機(jī)器也停止了指令執(zhí)行過程。,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包含兩大部分:硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。,圖2.29 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 在2.3節(jié)已經(jīng)詳細(xì)講述,本節(jié)不重復(fù)。此節(jié)以微型計(jì)算機(jī)為例,列出這些部件的常見配置和外形。,圖2.30 一臺典型配置的臺式機(jī),2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),圖2.31 一臺超薄筆記本,圖2.32 一款PDA,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 1. 主機(jī) 主要指機(jī)箱里主板上的構(gòu)件,包括CPU芯片、內(nèi)存條及主板插槽等。 (1)CPU芯片,圖2.33 C
23、PU芯片的正面和背面,圖2.34 一款高端CPU芯片:intel Core 2,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 1. 主機(jī) (2)內(nèi)存,在線訪問時(shí)只能讀取其中內(nèi)容,一般在出廠時(shí)將BIOS程序固化(Firmware)在里面,機(jī)器內(nèi)存的前面少量區(qū)域是ROM。 既可隨機(jī)讀取,又可隨機(jī)寫,內(nèi)存的大部分空間都是RAM,一般用戶都是使用這部分內(nèi)存區(qū)域。,只讀存儲器(Read Only Memery, ROM):,隨機(jī)存儲器(Random Access Memory, RAM):,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 主機(jī) (2)內(nèi)存,圖2.34 EPROM芯片,圖2.
24、35 Winbond Flash ROM芯片,圖2.36 512M DDR400內(nèi)存條,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 1. 主機(jī) (3)主板:又名主機(jī)板、母板、系統(tǒng)板等。主板上安裝了CPU及其支持電路、內(nèi)存條,留有各種標(biāo)準(zhǔn)接口、擴(kuò)展槽及各種插件。,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 2. 外部設(shè)備 (1)輸入設(shè)備:常見輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、手寫板、掃描儀等。 鍵盤:微機(jī)鍵盤廣泛采用101/104鍵盤,其布局來自打字機(jī),(由克里斯托夫拉森肖爾斯(C.L.Sholes)在1868年發(fā)明。被稱為QWERT鍵盤。,圖2.38 104標(biāo)準(zhǔn)鍵盤,圖2.39 肖爾斯
25、及其發(fā)明的QWERTY打字機(jī),2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,圖2.41 Dvorak鍵盤布局,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 外部設(shè)備 (1)輸入設(shè)備 鍵盤 QWERTY鍵盤排列是為降低打字速度而設(shè)計(jì)的,被計(jì)算機(jī)制造者選中并沿用至今。 1930年奧格斯特多冉柯(A. Dvorak)發(fā)明了一種更優(yōu)越的鍵盤布局Dvorak鍵盤系統(tǒng)。,圖2.40 QWERTY鍵盤布局,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 外部設(shè)備 (1)輸入設(shè)備 鼠標(biāo):由美國科學(xué)家道格拉斯恩格爾巴特(D.Engelbart)在1964年發(fā)明的,恩格爾巴特因此而獲得1997年圖靈獎(jiǎng)。,1968年12月9日的美國秋季計(jì)算機(jī)會(huì)議
26、上,恩格爾巴特向與會(huì)者展示了他的新發(fā)明:用一個(gè)鍵盤、一臺顯示器和一個(gè)粗糙的鼠標(biāo)(如左圖),遠(yuǎn)程操作25公里以外的一臺簡陋的大型計(jì)算機(jī),轟動(dòng)了當(dāng)時(shí)仍然采用穿孔卡輸入的電腦領(lǐng)域。,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 2. 外部設(shè)備 (1)輸入設(shè)備 寫字板 掃描儀,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 2. 外部設(shè)備 (2)輸出設(shè)備:常見輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。 顯示器,CRT顯示器,LCD顯示器,顯示卡,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 外部設(shè)備 (2)輸出設(shè)備 打印機(jī),針式打印機(jī),噴墨打印機(jī),激光打印機(jī),2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,
27、2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 外部設(shè)備 (2)輸出設(shè)備 繪圖儀,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 2. 外部設(shè)備 (3)外存儲器:常見的外存儲器有:軟盤、硬盤、光盤、U盤等。 磁盤存儲器,3.5”軟盤,硬盤片及硬盤驅(qū)動(dòng)器,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 2. 外部設(shè)備 (3)外存儲器 光盤存儲器 CD-ROM:不可重寫,成本低廉。 MO-ROM:可擦寫磁光盤。 CDR-ROM:一次性可寫。 CDRW-ROM:可多次重寫。 DVD:目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)上用DVD光驅(qū) 取代CD-ROM,這樣的光驅(qū)既可 以播放DVD,又可以播放VCD。,光盤及光盤驅(qū)動(dòng)器,2.5
28、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 2. 外部設(shè)備 (3)外存儲器 U盤 也稱優(yōu)盤,是一種快速、方便的可移動(dòng)閃存設(shè)備。 相對軟盤而言,優(yōu)盤的容量更大、讀寫更快、壽命更長、體積更小、使用和攜帶都很方便,因而在問世之時(shí)就被人稱為“軟盤軟驅(qū)的終結(jié)者”。,常見U盤,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 軟件是程序和文檔的統(tǒng)稱,分為應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件。 1. 系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是計(jì)算機(jī)廠家為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理、調(diào)度、監(jiān)視和服務(wù)等功能而提供給用戶使用的軟件。它居于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最靠近硬件的一層,與具體應(yīng)用領(lǐng)域無關(guān),但其他軟件一般均要通過它才能發(fā)揮作用。 (1)操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)(
29、Operating System,OS)是管理和控制計(jì)算機(jī)各種資源、自動(dòng)調(diào)度用戶作業(yè)程序和處理各種中斷的系統(tǒng)軟件。它是用戶和計(jì)算機(jī)之間的接口,提供了軟件開發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境。操作系統(tǒng)由內(nèi)核程序和用戶界面程序組成,內(nèi)核程序一般包括存儲管理、設(shè)備管理、信息管理和作業(yè)管理等。,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 1. 系統(tǒng)軟件 (2)語言處理系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)能直接執(zhí)行的只有機(jī)器語言,用機(jī)器語言構(gòu)成的程序叫目標(biāo)程序。用戶用程序設(shè)計(jì)語言編寫的源程序必須通過語言處理程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換才能運(yùn)行。 語言處理系統(tǒng)包括各種類型的語言處理程序,如解釋程序、匯編程序、編譯程序、編輯程序和裝配程序等。 (3)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng):包括數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫是相互關(guān)聯(lián)的、在某種特定數(shù)據(jù)模式指導(dǎo)下組織而成的各種類型數(shù)據(jù)的集合。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是為數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護(hù)而配置的軟件,它建立在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制。,2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.5.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 1. 系統(tǒng)軟件 (4)分布式軟件系統(tǒng) 是管理和支撐分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件,包括分布式操作系統(tǒng)、分布式程序設(shè)計(jì)語言及其編譯程序、分布式DBMS、分布式算法及軟件包以及分布式開發(fā)工具包等。 (5)網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng) 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
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