計算機(jī)基礎(chǔ)培訓(xùn) 計算機(jī)系統(tǒng)的組成

1、第三章計算機(jī)系統(tǒng)組成3.1計算機(jī)的工作原理3.1.1馮諾依曼的設(shè)計思想1) 計算機(jī)內(nèi)信息的表示采用二進(jìn)制；2) 計算機(jī)應(yīng)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五個部分組成；3) 計算機(jī)之所以能自動運(yùn)行，是因為計算機(jī)采用了存儲程序和程序控制的工作原理。3.1.2計算機(jī)系統(tǒng)的組成 計算機(jī)系統(tǒng)的組成一臺完整的計算機(jī)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分。1、硬件硬件是指物理裝置。計算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大功能部分組成。其功能分別是： 運(yùn)算器/算術(shù)邏輯單元（ALU）：對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。 控制器：發(fā)出控制信號，使計算機(jī)各部件有條不紊（協(xié)調(diào)一致）地工件。 存

2、儲器：存儲數(shù)據(jù)和程序。 輸入設(shè)備：用于接受用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序。 常見的有：鼠標(biāo)、鍵盤、掃描儀等 輸出設(shè)備：將計算機(jī)處理的結(jié)果，以人們能接受的形式輸出。 常見的有：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音箱等。2、軟件軟件是指程序及相關(guān)文檔資料的總和。 裸機(jī)：只有硬件而沒有任何軟件的計算機(jī)3、微機(jī)的性能指標(biāo)（1）字長（2）內(nèi)存容量（3）存取周期（4）主頻（5）運(yùn)算速度l 可靠性、可維護(hù)性、可用性、兼容性、性價比3.1.3計算機(jī)的工作過程計算機(jī)的工件過程就是執(zhí)行程序的過程：程序內(nèi)存執(zhí)行程序中的指令執(zhí)行指令的四個基本操作：取出指令分析指令執(zhí)行指令為執(zhí)行下一條指令作準(zhǔn)備3.2計算機(jī)硬件及相關(guān)設(shè)備3.2.1主板

3、/母板/Motherboard/Mainboard1、主板結(jié)構(gòu)（1）CPU插座（引腳式、卡式、觸點(diǎn)式、針腳式等）北橋芯片（位置、作用、散熱片）（2）芯片組南橋芯片 SDRAM同步動態(tài)隨機(jī)存儲器（淘汰）（3）內(nèi)存插槽 DDR SDRAM雙倍速率同步動態(tài)隨機(jī)存儲器（主流） RDRAM（美國RAMBUS公司產(chǎn)品，從來沒成為主流）PCI插槽：連接聲卡、網(wǎng)卡等設(shè)備（4）擴(kuò)展槽 AGP插槽：連接顯卡POST：自檢程序（5）BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)）【屬于ROM】 SETUP：硬件管理和設(shè)置程序 CMOS（屬于RAM）：用來保存計算機(jī)硬件參數(shù)和用戶對某些參數(shù)的設(shè)定。（6）Cache（高速緩沖存儲器）：用于

4、解決CPU和內(nèi)存（RAM）之間速度不匹配的問題。（7）硬盤/光驅(qū)插槽（IDE接口、SATA接口）2、后面板接口（1）PS/2綠色鼠標(biāo)，紫色鍵盤（2）并行接口（并口/打印接口/LPT）（3）串行接口（串口/COM）（4）RJ-45接口（板載網(wǎng)絡(luò)接口）（5）USB（通用串行總線）3.2.2總線1、定義總線是計算機(jī)各種部件之間傳遞信息的公共通信干線。2、分類： 數(shù)據(jù)總線DB按傳輸?shù)男畔⒎诸?地址總線AB 控制總線CB3.2.3CPU（中央處理器）1、CPU的結(jié)構(gòu)和功能CPU（中央處理器/中央處理單元）由運(yùn)算器、控制器和寄存器組成。（1）運(yùn)算器（算術(shù)邏輯單元ALU）算術(shù)邏輯單元：算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算累加

5、器：存放累加結(jié)果狀態(tài)寄存器：存放狀態(tài)信息通用寄存器：存放地址（2）控制器指令寄存器：存放正執(zhí)行的一條指令指令譯碼器：（分析操作碼、操作數(shù)（地址碼）程序計數(shù)器：指向下一條指令的地址時序電路控制電路2、CPU的發(fā)展史（1）CPU的品牌： Intel（英特爾）、AMD（超威）、Cyrix（賽瑞克斯）三足鼎立 Intel一家獨(dú)大 Intel、AMD分庭抗衡l Intel的品牌：賽揚(yáng)、奔騰、酷睿、安騰、凌動l AMD的品牌：閃龍、速龍、羿龍、皓龍、炫龍（2）CPU的發(fā)展歷史階段時間字長代 表第1階段197119734位、8位Intel4004、8008第2階段197419778位Intel8080/80

6、85、Z80第3階段1978198416位Intel8086/8088、286、Z800（Moto）第4階段1985199232位Intel 386、486、M69030/68040（Moto）第5階段1993200532位奔騰、Pentium、Pentium、Pentium、K6（AMD）第6階段2005至今64位酷睿（Core）3、CPU的性能參數(shù)（1）主頻（時鐘頻率）單位：MHz、GHz主頻外頻倍頻（2）外頻（CPU的基準(zhǔn)頻率）單位：MHz、GHz（3）前端總線頻率（總線頻率）作用：直接影響CPU與內(nèi)存數(shù)據(jù)交換速度數(shù)據(jù)帶寬（總線頻率內(nèi)存數(shù)據(jù)帶寬）/8（4）倍頻系數(shù)（主頻與外頻的比例關(guān)系）

7、超頻鎖頻（5）緩存（CPU內(nèi)集成的Cache）（6）CPU指令集定義:CPU中用來計算和控制計算機(jī)系統(tǒng)的一套指令的集合（機(jī)器語言）分類：精簡指令集RISC復(fù)雜指令集CISC（7）CPU內(nèi)核和I/O工作電壓CPU內(nèi)核電壓：制造工藝越小，CPU內(nèi)核電壓越低I/0電壓：1.6V3V（8）制造工藝1毫米1000微米1微米1000納米（9）字長定義：計算機(jī)一次能處理的二進(jìn)制數(shù)的倍數(shù)。（決定計算機(jī)的計算精度）3.2.4存儲器 功能：存儲數(shù)據(jù)和程序1、存儲器的分類內(nèi)存（主存）：存取速度快，容量小，價格高（1）按CPU是否能直接訪問外存（輔存）：存取速度慢，容量大，價格便宜 內(nèi)存作用：用來存放正在執(zhí)行的程序、

8、程序中用到的數(shù)據(jù)和結(jié)果 外存作用：用來存放暫時不用或需要保存的數(shù)據(jù)和程序。內(nèi)存的分類：a)隨機(jī)存儲器RAM：特點(diǎn)：既可以讀也可以寫，通電時存儲的內(nèi)容可以保存，斷電后存儲的內(nèi)容全部消失。名 稱簡 稱特 點(diǎn)作 用靜態(tài)隨機(jī)存儲器SRAM不需要刷新，速度快，集成度低，非常貴用于制作高速緩存（Cache）動態(tài)隨機(jī)存儲器DRAM需要刷新，速度比SRAM慢，價格低，集成度高用于制作大容量存儲器（內(nèi)存條）b)只讀存儲器ROM特點(diǎn)：只能讀不能寫，原有的內(nèi)容由生產(chǎn)廠家一次性寫入，斷電后信息不丟失。（2）按存儲介質(zhì)分類半導(dǎo)體存儲器磁介質(zhì)存儲器優(yōu)點(diǎn)：非易失性缺點(diǎn)：防強(qiáng)磁場軟盤：（被淘汰）硬盤：安裝系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，

9、存儲大量數(shù)據(jù)（最重要的外存）光介質(zhì)存儲器名稱容量CD光盤700M以下CD-ROM只讀光盤CD-R一次性寫入光盤CD-RW可反復(fù)讀寫光盤DVD光盤4.7G（單面）8.5G（雙面）BD光盤25G/27G（單層）2、內(nèi)存條性能指標(biāo)：內(nèi)存容量、工作頻率、存取時間、數(shù)據(jù)帶寬、接口類型3、外部存儲設(shè)備硬盤（在向硬盤讀取和寫入數(shù)據(jù)時，是以扇區(qū)為基本單位）電源接口接口數(shù)據(jù)接口：IDE、SATA、SCSI、SAS、光纖接口 盤片、磁道、扇區(qū)、柱面硬盤的基本參數(shù)容量、轉(zhuǎn)速、平均訪問時間、平均尋道時間、等待時間、傳輸速度、緩存、連續(xù)無故障時間、S.M.A.R.T、固態(tài)硬盤 (SSD/固盤)優(yōu)點(diǎn)：讀寫速度快、防震抗摔

10、性、低功耗、無噪音、輕便缺點(diǎn)：容量小、價格高硬盤的使用低級格式化格式化高級格式化分區(qū)：主分區(qū)：引導(dǎo)分區(qū)，最多4個，磁盤的第一個分區(qū)擴(kuò)展分區(qū)：除主分區(qū)外的其它磁盤空間邏輯分區(qū)：在擴(kuò)展分區(qū)內(nèi)，可創(chuàng)建多個邏輯分區(qū)活動分區(qū)：操作系統(tǒng)可以啟動的分區(qū)4、U盤（USB閃存驅(qū)動器）優(yōu)點(diǎn)：小巧便于攜帶、存儲容量大、價格便宜、性能可靠，支持即插即用和熱插撥5、。軟盤規(guī)格：4.5英寸1.44M磁道：同心圓079扇區(qū)：18扇區(qū)容量：面數(shù)磁道扇區(qū)512B寫保護(hù)：滑動滑塊，露出寫保護(hù)口注：新購買的軟盤格式化后才能使用3.2.6輸入設(shè)備1、鍵盤基本鍵：ASDF JKL;2、鼠標(biāo)3、掃描儀4、條形碼讀入器5、光筆6、觸摸屏3

11、.2.7輸出設(shè)備1、顯示器CRT（陰極射線管）顯示器按制造材料分類LCD（液晶）顯示器 按屏幕對角線的長度分：15英寸、19英寸、21英寸主要技術(shù)指標(biāo)刷新頻率、點(diǎn)距、分辨率、帶寬、高度、尺寸2、打印機(jī)擊打式 針式打印機(jī)/點(diǎn)陣式打印機(jī)（打印速度最慢、噪音大）分類：噴墨打印機(jī)（支持彩色打?。┓菗舸蚴郊す獯蛴C(jī)（打印速度最快）3、繪圖儀4、投影儀（1）顯卡（顯示接口卡/顯示適配器）插槽：ISA、PCI、AGP、PCI-E輸出接口：VGA、DVI、HDMI、TV-Out/Video-In、S端子GPU核心（顯示核心/圖形處理器）RAMDAC（隨機(jī)存儲數(shù)/模轉(zhuǎn)換器）顯存顯卡BIOS芯片集成顯卡（板載）

12、分類獨(dú)立顯卡3.3計算機(jī)軟件系統(tǒng)3.3.1計算機(jī)軟件的分類 指令：計算機(jī)執(zhí)行特定操作的命令，是程序設(shè)計的最小語言單位。u 指令構(gòu)成：指令操作碼+操作數(shù)（地址碼） 程序：為計算機(jī)完成指定任務(wù)而設(shè)計的一系列排列有序的指令的集合。 軟件的概念軟件是指程序及開發(fā)、使用和維護(hù)程序所需的文檔資料的總和。1、系統(tǒng)軟件 管理、監(jiān)控和維護(hù)計算機(jī)資源、開發(fā)應(yīng)用軟件的軟件。 系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、程序語言處理系統(tǒng)、編譯和解釋系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、診斷和控制系統(tǒng)、系統(tǒng)實(shí)用程序等。2.應(yīng)用軟件 為用戶解決實(shí)際問題而開發(fā)的各種專門程序叫作應(yīng)用軟件。 根據(jù)服務(wù)對象的不同分為通用軟件和專用軟件3.3.2程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識第一代軟

13、件（機(jī)器語言、匯編語言編寫的）第二代軟件（高級程序設(shè)計語言FORTRAN、LISP、COBOL、BASIC編寫的）第三代軟件（操作系統(tǒng)）第四代軟件（結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計Pascal、C語言）第五代軟件（面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、萬維網(wǎng)、Windows、辦公自動化、Java、HTML）3.3.3程序設(shè)計語言1、程序設(shè)計基礎(chǔ)（1）算法（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2、程序設(shè)計語言的分類：機(jī)器語言、匯編語言、高級語言第一代：機(jī)器語言（用二進(jìn)制編寫）優(yōu)點(diǎn)：計算機(jī)能直接識別和執(zhí)行。缺點(diǎn)：直觀性差，不易記憶，編寫繁瑣，容易出錯。第二代：匯編語言（用助記符代替二進(jìn)制代碼）優(yōu)點(diǎn)：程序比較直觀，容易檢查、記憶和交流。缺點(diǎn)：計算機(jī)無法直接識別，需要匯編程序?qū)⒅g成機(jī)器語言。 機(jī)器語言和匯編語言都是面向硬件的語言，稱為低級語言第三代：高級語言優(yōu)點(diǎn)：程序通用性強(qiáng)。缺點(diǎn)：計算機(jī)無法直接識別，需要編譯和解釋程序來處理。 注： 用高級語言編寫的程序叫作源程序。 源程序通過處理