大學計算機基礎-第2章-微型計算機系統(tǒng)的組成課件

第二章微型計算機系統(tǒng)的組成第二章微型計算機系統(tǒng)的組成1計算機系統(tǒng)的組成和工作原理微型計算機的硬件系統(tǒng)微型計算機的軟件系統(tǒng)本章主要內(nèi)容計算機系統(tǒng)的組成和工作原理本章主要內(nèi)容2一個完整的計算機系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。2.1計算機系統(tǒng)的組成一個完整的計算機系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。2.13硬件系統(tǒng)是指計算機系統(tǒng)的物理設備。微型計算機的硬件系統(tǒng)由主機和外部設備構(gòu)成。主機包括中央處理器和主存儲器，外部設備由輸入設備、輸出設備、輔助存儲設備、輸入/輸出接口和系統(tǒng)總線組成。微型計算機的硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)是指計算機系統(tǒng)的物理設備。微型計算機的硬件系統(tǒng)由主機4中央處理器（CPU）由運算器和控制器組成。

運算器——對數(shù)據(jù)進行加工處理的部件，它在控制器的作用下與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，負責進行各類基本的算術(shù)運算、邏輯運算和其他操作。

控制器——負責對指令進行分析，并根據(jù)指令的要求，有序、有目的地向各個部件發(fā)出控制信號，使計算機的各部件協(xié)調(diào)一致地工作。CPU性能的高低決定了微型計算機系統(tǒng)的檔次，CPU的主要性能指標是主頻和字長。

主頻——CPU工作時的時鐘頻率，決定CPU的工作速度，主頻越高，CPU的運算速度越快。CPU的主頻以兆赫茲（MHz）或吉赫茲（GHz）為單位。CPU的主頻=外頻×倍頻系數(shù)。

字長——指計算機一次所能同時處理的二進制信息的位數(shù)。字長越長，計算精度越高。中央處理器——CentralProcessingUnit人們常說的32位機和64位機，是指該計算機中的CPU可以同時處理32位或是64位的二進制數(shù)據(jù)。中央處理器（CPU）由運算器和控制器組成。

運算器——對數(shù)據(jù)5內(nèi)存也稱為主存，讀/寫速度快，可直接與CPU交換數(shù)據(jù)，一般存放當前正在運行的程序和正在使用的數(shù)據(jù)。按工作方式的不同，可以將內(nèi)存儲器分為隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM和高速緩沖存儲器Cache。隨機存儲器中的信息可以隨機讀出或?qū)懭?，但斷電后其中的信息會消失，再次通電也不能恢復。通常所說的內(nèi)存大小就是指RAM的大小，現(xiàn)在一般以MB或GB為單位。只讀存儲器中的信息只能讀出而不能寫入，計算機斷電后，存儲器中的信息不會丟失。ROM一般用來存放計算機啟動的引導程序、啟動后的檢測程序、系統(tǒng)最基本的輸入/輸出程序以及計算機的系統(tǒng)配置等重要信息。高速緩沖存儲器是指設置在CPU和內(nèi)存之間的高速小容量存儲器。為了解決CPU速度與RAM速度不匹配的問題而設置。內(nèi)存儲器內(nèi)存也稱為主存，讀/寫速度快，可直接與CPU交換數(shù)據(jù)，一般存6內(nèi)存儲器的主要性能指標有存取速度和存儲容量。存取速度是以存儲器的訪問時間或存取時間來表示的。存取時間是指內(nèi)存儲器完成一次讀（取）或?qū)懀ù妫┎僮魉璧臅r間，其單位為ns（納秒），數(shù)字越小，內(nèi)存速度越快。存儲容量是指計算機中所有內(nèi)存條的容量總和。內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器的主要性能指標有存取速度和存儲容量。內(nèi)存儲器7主板在整個微機系統(tǒng)中扮演著舉足輕重的角色，其類型和檔次決定著整個微機系統(tǒng)的類型和檔次，主板的性能影響著整個微機系統(tǒng)的性能。主板（mainboard）又叫母板（motherboard），是安裝在主機箱底部的一塊多層印制電路板。主要包括以下組成部分：

①芯片部分

②插槽部分

③數(shù)據(jù)線接口部分

④外部設備接口部分

⑤其他部分主板主板在整個微機系統(tǒng)中扮演著舉足輕重的角色，其類型和檔次決定著8輔助存儲器又叫外存，是作為主存的后援存儲設備。輔助存儲器具有容量大、速度慢、價格低、可脫機保存信息等特點，屬“非易失性”存儲器。外存不直接與CPU交換信息，外存中的數(shù)據(jù)應先調(diào)入內(nèi)存，再由微處理器進行處理。常見類型：

硬盤存儲器

光盤存儲器

移動存儲器輔助存儲器輔助存儲器又叫外存，是作為主存的后援存儲設備。輔助存儲器具有9一個硬盤是由一個或多個圓盤組成，這些盤的單面或雙面上覆蓋著用于記錄數(shù)據(jù)的一層磁性物質(zhì)。磁道——圓盤表面通常劃分成許多的同心圓環(huán)。扇區(qū)——磁盤上的每個磁道被等分成的若干個弧段。柱面——所有盤片的相關(guān)磁道總合起來就叫作一個柱面。讀寫方式

硬盤中的所有盤片都裝在一個可旋轉(zhuǎn)的軸上，每個盤片的盤面都有一個磁頭，所有磁頭連在磁頭控制器上。加電后，控制電路中的初始化模塊將磁頭置于盤片中心位置，之后盤片開始高速旋轉(zhuǎn)，磁頭則沿著盤片的半徑方向運動，開始讀/寫數(shù)據(jù)的過程。硬盤存儲器一個硬盤是由一個或多個圓盤組成，這些盤的單面或雙面上覆蓋著用10固態(tài)硬盤與普通硬盤比較，擁有以下優(yōu)點：

1.啟動快，沒有電機加速旋轉(zhuǎn)的過程。

2.不用磁頭，快速隨機讀取，讀延遲極小。

3.相對固定的讀取時間。

4.基于DRAM的固態(tài)硬盤寫入速度極快。

5.無噪音。

6.低容量的基于閃存的固態(tài)硬盤在工作狀態(tài)下能耗和發(fā)熱量較低。

7.內(nèi)部不存在任何機械活動部件。這樣即使在高速移動甚至伴隨翻轉(zhuǎn)傾斜的情況下也不會影響到正常使用。

8.工作溫度范圍更大。

9.低容量的固態(tài)硬盤比同容量硬盤體積小、重量輕。固態(tài)硬盤固態(tài)硬盤與普通硬盤比較，擁有以下優(yōu)點：

1.啟動快，沒有11光盤存儲器由光盤和光盤驅(qū)動器(簡稱光驅(qū))組成。光驅(qū)分為CD-ROM光驅(qū)和DVD光驅(qū)，它們對所使用的光盤有匹配方面的要求。一般來說，DVD光驅(qū)可以兼容CD-ROM光驅(qū)，反之則不行。光盤的主要特點

存儲容量大

可靠性高，可長期保存。光驅(qū)的性能指標主要有數(shù)據(jù)傳輸率和平均訪問時間。光盤存儲器光盤存儲器由光盤和光盤驅(qū)動器(簡稱光驅(qū))組成。光盤存儲器12常用的便攜式移動存儲器主要有移動硬盤和移動閃存盤（U盤）。移動存儲器的優(yōu)點如下。

采用USB接口，無須外接電源，支持即插即用和熱插拔。

具有高速度、大容量，能滿足大容量文件的需求。

便于攜帶，體積小、質(zhì)量輕、使用方便。移動存儲器常用的便攜式移動存儲器主要有移動硬盤和移動閃存盤（U盤）。移13計算機的輸入/輸出設備是計算機系統(tǒng)與人（或其他系統(tǒng)）之間數(shù)據(jù)交互的設備。輸入設備將各種信息輸入計算機中，并轉(zhuǎn)換成計算機可識別的數(shù)據(jù)形式。輸出設備則將計算機的處理結(jié)果進行轉(zhuǎn)換并顯示或打印出來。通過I/O接口來實現(xiàn)與主機交換數(shù)據(jù)的。輸入/輸出設備計算機的輸入/輸出設備是計算機系統(tǒng)與人（或其他系統(tǒng)）之間數(shù)據(jù)14輸入設備輸出設備

常見的輸入輸出設備輸入設備常見的輸入輸出設備15鍵盤分布圖鍵盤分布圖16總線是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導線組成的傳輸線束?？偩€可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號。總線BUS總線是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導17個人計算機(又稱PC)大致可分為臺式機、電腦一體機、筆記本電腦、智能手機、平板電腦幾類。個人計算機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢個人計算機(又稱PC)大致可分為臺式機、電腦一體機、筆記本電18微型計算機的軟件系統(tǒng)微型計算機的軟件系統(tǒng)19網(wǎng)絡通信軟件計算機軟件系統(tǒng)服務程序數(shù)據(jù)庫管理程序語言處理程序操作系統(tǒng)繪圖軟件電子表格軟件字處理軟件系統(tǒng)軟件應用軟件網(wǎng)絡通信軟件計算機軟件系統(tǒng)服務程序數(shù)據(jù)庫管理程序語言處理程序20操作系統(tǒng)（OperatingSystem，OS）統(tǒng)一管理和控制計算機系統(tǒng)中的軟、硬件資源，合理組織工作流程。微機常見的操作系統(tǒng)有IOS、UNIX、Linux、Windows等。常見的手機操作系統(tǒng)有IOS、Android。操作系統(tǒng)通常應包括下列五大功能模塊。

處理器管理

作業(yè)管理

存儲器管理

設備管理

文件管理操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（OperatingSystem，OS）統(tǒng)一管理和21程序設計語言是指計算機和人類交換信息所使用的語言，又稱為計算機語言。主要有以下幾種：

機器語言：指由二進制代碼0和1組成的語言，是機器唯一能識別的語言。其特點是執(zhí)行效率高、速度快，但可讀性不強，通用性很差。

匯編語言：指用助記符來代替機器指令中的操作碼，并用符號代替操作數(shù)的地址的指令系統(tǒng)，是一種面向機器的低級語言。

高級語言：是一種更接近于人類自然語言和數(shù)學語言的計算機語言。必須經(jīng)編譯或解釋程序?qū)⑵浞g成機器語言。高級語言不受具體的機器限制，通用性強。程序設計語言和語言處理程序程序設計語言是指計算機和人類交換信息所使用的語言，又稱為計算22數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，DBMS）則是能夠?qū)?shù)據(jù)庫進行加工、管理的系統(tǒng)軟件，其主要功能是建立、消除、維護數(shù)據(jù)庫及對庫中數(shù)據(jù)進行各種操作。常見的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括VisualFoxPro、Oracle、Access、SQLServer等。系統(tǒng)服務程序

系統(tǒng)服務程序也稱支撐軟件、工具軟件，如編輯程序（提供編輯環(huán)境）、連接裝配程序、診斷調(diào)試程序、測試程序等。其他系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseMana23應用軟件是指用戶為解決某個實際問題而編制的程序，可分為通用軟件和專用軟件。通用軟件是指軟件公司為解決帶有通用性的問題而精心研制的供用戶使用的程序

文字處理軟件Word，表處理軟件Excel

圖形處理軟件Photoshop

網(wǎng)頁制作軟件Flash、dreamwaver專用軟件是指為特定用戶解決特定問題而開發(fā)的軟件,具有專用性

財務管理系統(tǒng)

計算機輔助設計（CAD）軟件

本部門的應用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應用軟件應用軟件是指用戶為解決某個實際問題而編制的程序，可分為通用軟24本章主要介紹了微型計算機的基本結(jié)構(gòu)及微型計算機系統(tǒng)的基本組成，可以從中了解微型計算機的分類、性能指標及發(fā)展趨勢。本章小結(jié)本章主要介紹了微型計算機的基本結(jié)構(gòu)及微型計算機系統(tǒng)的基本組成25第二章微型計算機系統(tǒng)的組成第二章微型計算機系統(tǒng)的組成26計算機系統(tǒng)的組成和工作原理微型計算機的硬件系統(tǒng)微型計算機的軟件系統(tǒng)本章主要內(nèi)容計算機系統(tǒng)的組成和工作原理本章主要內(nèi)容27一個完整的計算機系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。2.1計算機系統(tǒng)的組成一個完整的計算機系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。2.128硬件系統(tǒng)是指計算機系統(tǒng)的物理設備。微型計算機的硬件系統(tǒng)由主機和外部設備構(gòu)成。主機包括中央處理器和主存儲器，外部設備由輸入設備、輸出設備、輔助存儲設備、輸入/輸出接口和系統(tǒng)總線組成。微型計算機的硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)是指計算機系統(tǒng)的物理設備。微型計算機的硬件系統(tǒng)由主機29中央處理器（CPU）由運算器和控制器組成。

運算器——對數(shù)據(jù)進行加工處理的部件，它在控制器的作用下與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，負責進行各類基本的算術(shù)運算、邏輯運算和其他操作。

控制器——負責對指令進行分析，并根據(jù)指令的要求，有序、有目的地向各個部件發(fā)出控制信號，使計算機的各部件協(xié)調(diào)一致地工作。CPU性能的高低決定了微型計算機系統(tǒng)的檔次，CPU的主要性能指標是主頻和字長。

主頻——CPU工作時的時鐘頻率，決定CPU的工作速度，主頻越高，CPU的運算速度越快。CPU的主頻以兆赫茲（MHz）或吉赫茲（GHz）為單位。CPU的主頻=外頻×倍頻系數(shù)。

字長——指計算機一次所能同時處理的二進制信息的位數(shù)。字長越長，計算精度越高。中央處理器——CentralProcessingUnit人們常說的32位機和64位機，是指該計算機中的CPU可以同時處理32位或是64位的二進制數(shù)據(jù)。中央處理器（CPU）由運算器和控制器組成。

運算器——對數(shù)據(jù)30內(nèi)存也稱為主存，讀/寫速度快，可直接與CPU交換數(shù)據(jù)，一般存放當前正在運行的程序和正在使用的數(shù)據(jù)。按工作方式的不同，可以將內(nèi)存儲器分為隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM和高速緩沖存儲器Cache。隨機存儲器中的信息可以隨機讀出或?qū)懭?，但斷電后其中的信息會消失，再次通電也不能恢復。通常所說的內(nèi)存大小就是指RAM的大小，現(xiàn)在一般以MB或GB為單位。只讀存儲器中的信息只能讀出而不能寫入，計算機斷電后，存儲器中的信息不會丟失。ROM一般用來存放計算機啟動的引導程序、啟動后的檢測程序、系統(tǒng)最基本的輸入/輸出程序以及計算機的系統(tǒng)配置等重要信息。高速緩沖存儲器是指設置在CPU和內(nèi)存之間的高速小容量存儲器。為了解決CPU速度與RAM速度不匹配的問題而設置。內(nèi)存儲器內(nèi)存也稱為主存，讀/寫速度快，可直接與CPU交換數(shù)據(jù)，一般存31內(nèi)存儲器的主要性能指標有存取速度和存儲容量。存取速度是以存儲器的訪問時間或存取時間來表示的。存取時間是指內(nèi)存儲器完成一次讀（取）或?qū)懀ù妫┎僮魉璧臅r間，其單位為ns（納秒），數(shù)字越小，內(nèi)存速度越快。存儲容量是指計算機中所有內(nèi)存條的容量總和。內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器的主要性能指標有存取速度和存儲容量。內(nèi)存儲器32主板在整個微機系統(tǒng)中扮演著舉足輕重的角色，其類型和檔次決定著整個微機系統(tǒng)的類型和檔次，主板的性能影響著整個微機系統(tǒng)的性能。主板（mainboard）又叫母板（motherboard），是安裝在主機箱底部的一塊多層印制電路板。主要包括以下組成部分：

①芯片部分

②插槽部分

③數(shù)據(jù)線接口部分

④外部設備接口部分

⑤其他部分主板主板在整個微機系統(tǒng)中扮演著舉足輕重的角色，其類型和檔次決定著33輔助存儲器又叫外存，是作為主存的后援存儲設備。輔助存儲器具有容量大、速度慢、價格低、可脫機保存信息等特點，屬“非易失性”存儲器。外存不直接與CPU交換信息，外存中的數(shù)據(jù)應先調(diào)入內(nèi)存，再由微處理器進行處理。常見類型：

硬盤存儲器

光盤存儲器

移動存儲器輔助存儲器輔助存儲器又叫外存，是作為主存的后援存儲設備。輔助存儲器具有34一個硬盤是由一個或多個圓盤組成，這些盤的單面或雙面上覆蓋著用于記錄數(shù)據(jù)的一層磁性物質(zhì)。磁道——圓盤表面通常劃分成許多的同心圓環(huán)。扇區(qū)——磁盤上的每個磁道被等分成的若干個弧段。柱面——所有盤片的相關(guān)磁道總合起來就叫作一個柱面。讀寫方式

硬盤中的所有盤片都裝在一個可旋轉(zhuǎn)的軸上，每個盤片的盤面都有一個磁頭，所有磁頭連在磁頭控制器上。加電后，控制電路中的初始化模塊將磁頭置于盤片中心位置，之后盤片開始高速旋轉(zhuǎn)，磁頭則沿著盤片的半徑方向運動，開始讀/寫數(shù)據(jù)的過程。硬盤存儲器一個硬盤是由一個或多個圓盤組成，這些盤的單面或雙面上覆蓋著用35固態(tài)硬盤與普通硬盤比較，擁有以下優(yōu)點：

1.啟動快，沒有電機加速旋轉(zhuǎn)的過程。

2.不用磁頭，快速隨機讀取，讀延遲極小。

3.相對固定的讀取時間。

4.基于DRAM的固態(tài)硬盤寫入速度極快。

5.無噪音。

6.低容量的基于閃存的固態(tài)硬盤在工作狀態(tài)下能耗和發(fā)熱量較低。

7.內(nèi)部不存在任何機械活動部件。這樣即使在高速移動甚至伴隨翻轉(zhuǎn)傾斜的情況下也不會影響到正常使用。

8.工作溫度范圍更大。

9.低容量的固態(tài)硬盤比同容量硬盤體積小、重量輕。固態(tài)硬盤固態(tài)硬盤與普通硬盤比較，擁有以下優(yōu)點：

1.啟動快，沒有36光盤存儲器由光盤和光盤驅(qū)動器(簡稱光驅(qū))組成。光驅(qū)分為CD-ROM光驅(qū)和DVD光驅(qū)，它們對所使用的光盤有匹配方面的要求。一般來說，DVD光驅(qū)可以兼容CD-ROM光驅(qū)，反之則不行。光盤的主要特點

存儲容量大

可靠性高，可長期保存。光驅(qū)的性能指標主要有數(shù)據(jù)傳輸率和平均訪問時間。光盤存儲器光盤存儲器由光盤和光盤驅(qū)動器(簡稱光驅(qū))組成。光盤存儲器37常用的便攜式移動存儲器主要有移動硬盤和移動閃存盤（U盤）。移動存儲器的優(yōu)點如下。

采用USB接口，無須外接電源，支持即插即用和熱插拔。

具有高速度、大容量，能滿足大容量文件的需求。

便于攜帶，體積小、質(zhì)量輕、使用方便。移動存儲器常用的便攜式移動存儲器主要有移動硬盤和移動閃存盤（U盤）。移38計算機的輸入/輸出設備是計算機系統(tǒng)與人（或其他系統(tǒng)）之間數(shù)據(jù)交互的設備。輸入設備將各種信息輸入計算機中，并轉(zhuǎn)換成計算機可識別的數(shù)據(jù)形式。輸出設備則將計算機的處理結(jié)果進行轉(zhuǎn)換并顯示或打印出來。通過I/O接口來實現(xiàn)與主機交換數(shù)據(jù)的。輸入/輸出設備計算機的輸入/輸出設備是計算機系統(tǒng)與人（或其他系統(tǒng)）之間數(shù)據(jù)39輸入設備輸出設備

常見的輸入輸出設備輸入設備常見的輸入輸出設備40鍵盤分布圖鍵盤分布圖41總線是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導線組成的傳輸線束?？偩€可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號?？偩€BUS總線是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導42個人計算機(又稱PC)大致可分為臺式機、電腦一體機、筆記本電腦、智能手機、平板電腦幾類。個人計算機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢個人計算機(又稱PC)大致可分為臺式機、電腦一體機、筆記本電43微型計算機的軟件系統(tǒng)微型計算機的軟件系統(tǒng)44網(wǎng)絡通信軟件計算機軟件系統(tǒng)服務程序數(shù)據(jù)庫管理程序語言處理程序操作系統(tǒng)繪圖軟件電子表格軟件字處理軟件系統(tǒng)軟件應用軟件網(wǎng)絡通信軟件計算機軟件系統(tǒng)服務程序數(shù)據(jù)庫管理程序語言處理程序45操作系統(tǒng)（OperatingSystem，OS）統(tǒng)一管理和控制計算機系統(tǒng)中的軟、硬件資源，合理組織工作流程。微機常見的操作系統(tǒng)有IOS、UNIX、Linux、Windows等。常見的手機操作系統(tǒng)有IOS、Android。操作系統(tǒng)通常應包括下列五大功能模塊。

處理器管理

作業(yè)管理

存儲器管理

設備管理

文件管理操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（OperatingSystem，OS）統(tǒng)一管理和46程序