《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》第2章計算機系統(tǒng)組成

第2章計算機系統(tǒng)組成

?2.1計算機的組成

?2.2計算機的硬件系統(tǒng)

■2.3計算機的軟件系統(tǒng)

■2.4微型計算機概論

?2.5文件管理基礎(chǔ)

?2.6計算機安全

?2.7多媒體信息處理

2.1計算機的組成

■211從計算機的外觀看

■212從計算機的邏輯結(jié)構(gòu)看

2.1.1從計算機的外觀看

?由主機、顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)等幾部分組成。

2」.2從計算機的邏輯結(jié)構(gòu)看

r運算器ALU

「中央處理器CPU'控制器CU

主機:

、內(nèi)存儲器｛ROM

RAM

C硬件系統(tǒng)《

,外存儲器--硬盤、軟盤、光盤、U盤

外部y輸入設(shè)備—鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀

設(shè)備|輸出設(shè)備--顯示器、打印機、繪圖儀

I其他設(shè)備--調(diào)制解調(diào)器

計算機系統(tǒng)〈

C操作系統(tǒng)一DOS、Windows

系統(tǒng)I語言處理程序

軟件j數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)4

I＜服務(wù)程序--檢查、診斷、排錯

應(yīng)用J通用軟件一如OFFICE2000辦公軟件

軟件L專用軟件一用戶程序

2.2計算機的硬件系統(tǒng)

■2.2.1計算機系統(tǒng)的馮?諾依曼結(jié)構(gòu)

?2.2.2計算機的硬件系統(tǒng)

?2.2.3計算機的工作原理

2.2.1計算機系統(tǒng)的馮?諾依曼結(jié)構(gòu)

?馮?諾依曼結(jié)構(gòu)計算機工作原理的核心是“存

儲程序”和“程序控制”，并具有如下3個特

八占、、.?

?1.計算機硬件由五大基本部件組成：控制器、運算

器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。

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

行指令。

?3.所有的數(shù)據(jù)和程序均采用二進制0,1代碼表示。

計算機硬件基本結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)流指令流

?程序和數(shù)據(jù)通過輸入設(shè)備存入存儲器，運算器運算時，從存儲器中讀取數(shù)據(jù),

運算結(jié)果（或中間數(shù)據(jù)）再存入存儲器，通過輸出設(shè)備輸出結(jié)果。

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

部件協(xié)調(diào)工作。

2.2.2計算機的硬件系統(tǒng)

?1.運算器

■2.控制器

?3.存儲器

?4.輸入設(shè)備

?5.輸出設(shè)備

1.運算器

?運算器也稱算術(shù)與邏輯運算單元ALU。

?它的主要功能是對二進制數(shù)碼進行算術(shù)運算或

邏輯運算。

2.控制器

?控制器的功能是控制計算機各部件協(xié)調(diào)工作,

使計算機自動地執(zhí)行程序。

?把運算器、控制器做在一個大規(guī)模集成電路塊

上稱為中央處理器，又稱CPU。它是計算機

硬件的核心部件。

3.存儲器

?存儲器是用來存儲程序和數(shù)據(jù)的記憶裝置，是

計算機中各種信息存儲和交流的中心。

?根據(jù)存儲材料的性能及使用方法不同，存儲器

有各種不同的分類方法。

存儲器的分類方法

?(1)按存儲介質(zhì)分為:半導(dǎo)體存儲、磁表面存儲

器、光盤存儲器

?(2)按存儲方式分為：隨機存儲器、順序存儲器、

直接存儲器

?(3)按讀寫功能分為:只讀存儲器(ROM)、隨機

讀寫存儲器(RAM)

存儲器的分類方法

?(4)按信息的可保存性分為：非永久記憶的存

儲器：、永久記憶性存儲器

?(5)按在計算機系統(tǒng)中的作用分為：主存儲器、

輔助存儲器、高速緩沖存儲器

4.輸入設(shè)備

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

機的裝置。

5.輸出設(shè)備

?輸出設(shè)備是把計算機產(chǎn)生的信息或工作過程以

人們習(xí)慣的直觀形式表現(xiàn)出來的裝置。

2.2.3計算機的工作原理

?1.指令

■2.程序

1.指令

?(1)指令的含義

?計算機指令就是人對計算機發(fā)出的完成一個最基本操作的工

作命令，由計算機硬件來執(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)指令的類型

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

指令④輸入和輸出指令⑤控制和管理機器的指令

2.程序

?(1)程序的含義

?程序是用于指揮計算機執(zhí)行各種動作以便完成指定任務(wù)的指

令序列。

?(2)程序的執(zhí)行過程

2.3計算機的軟件系統(tǒng)

■231系統(tǒng)軟件

?232應(yīng)用軟件

2.3.1系統(tǒng)軟件

?系統(tǒng)軟件是計算機設(shè)計者或廠商提供的使用和

管理計算機的軟件。它包括操作系統(tǒng)、語言處

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

系統(tǒng)和人機交互系統(tǒng)等。

?系統(tǒng)軟件可以看作用戶與計算機接口，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

(1)操作系統(tǒng)的定義及功能

?定義

操作系統(tǒng)(簡稱OS)是一組程序，它們用于統(tǒng)一管理計

算機中的所有軟、硬件資源，合理地組織計算機的

工作流程，協(xié)調(diào)計算機系統(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

?①依其功能和特性分為批處理操作系統(tǒng)、分時

操作系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)。

?②依其同時管理用戶數(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)。

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

操作系統(tǒng)、個人操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)

2.計算機設(shè)計語言與語言處理程序

?人和計算機交流信息使用的語言稱為計算機語

言或稱程序設(shè)計語言。

?計算機語言通常分為機器語言、匯編語言和高

級語言三類。

(1)機器語言(MachineLanguage)

?機器語言是一種用二進制代碼“0”和“1”形式

表示的，能被計算機直接識別和執(zhí)行的語言。

?用機器語言編寫的程序，稱為計算機機器語言

程序。它是一種低級語言。

(2)匯編語言(AssembleLanguage)

?匯編語言是一種用助記符表示的面向機器的程

序設(shè)計語言。

?用匯編語言編制的程序稱為匯編語言程序，機

器不能直接識別和執(zhí)行。

匯編語言源程序的匯編運行過程

(3)高級語言

?高級語言的定義

■高級語言源程序的編譯運行過程

?高級語言源程序的解釋運行過程

高級語言的定義

?高級語言是一種比較接近自然語言和數(shù)學(xué)表達

式的一種計算機程序設(shè)計語言，是面向用戶的

程序設(shè)計語言。

高級語言源程序的編譯運行過程

運行結(jié)果

編譯程序

高級語言源程序的解釋運行過程

解釋并執(zhí)行

高級語言源程序運行結(jié)果

解釋程序

3.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

?數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DataBaseSystem,簡稱DBS)是

一個實際可運行的存儲、維護和應(yīng)用系統(tǒng)，提

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

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、分類合并程

序、PCTOOLS等。

232應(yīng)用軟件

?應(yīng)用軟件是為用戶解決實際問題而開發(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。

?有些是為某個行業(yè)、某種業(yè)務(wù)，甚至為某個部

門研制的專用應(yīng)用軟件，如財務(wù)管理系統(tǒng)、計

算機輔助設(shè)計(CAD)軟件、本部門的應(yīng)用數(shù)據(jù)

庫管理系統(tǒng)等。

2.4微型計算機概論

■241微型計算機的分類

?242微型計算機的主要性能指標(biāo)

?243微型計算機的硬件組成

?2.4.4微型計算機的軟件系統(tǒng)

2.4.1微型計算機的分類

?1.根據(jù)微處理器的字長，可將其分為8位機、

16位機、32位機、64位機等。

?2.按結(jié)構(gòu)，可將其分為單片機、單板機、多板

機等。

?3.按用途可以分為工業(yè)過程控制機與數(shù)據(jù)處理

機等。

?4.按CPU芯片型號可以分為286機、386機、

486機、586機、Pentium和迅馳等微機。

242微型計算機的主要性能指標(biāo)

?1.字長

?2.運算速度

?3.時鐘頻率（主頻）

?4.存儲容量

?5.存取速度

2.4.3微型計算機的硬件組成

■1.中央處理器

?2.內(nèi)存儲器

?3.外存儲器

?4.輸入設(shè)備

?5.輸出設(shè)備

?6,總線

?7.主機板

王機內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.中央處理器

?中央處理器(CPU)是整臺計算機的核心部件。

它主要由控制器和運算器組成。

CPU插座及CPU芯片AMD芯片

2.內(nèi)存儲器

?內(nèi)存儲器簡稱內(nèi)存，用來存放當(dāng)前計算機運行

所需要的程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)存容量的大小是衡量

計算機性能的主要指標(biāo)之一。

?內(nèi)存儲器包括隨機存儲器(RAM)和只讀存儲器

(ROM)o

(1)RAM

?RAM只能臨時保存數(shù)據(jù)，計算機電源關(guān)閉后,

RAM中的數(shù)據(jù)就會全部丟失，但其優(yōu)點是既

可以寫入數(shù)據(jù)，也可讀取數(shù)據(jù)；

?RAM可分為靜態(tài)隨機存儲器(SRAM)和動態(tài)隨

機存儲器(DRAM)。

?新型的隨機存儲器有同步動態(tài)存儲器SDRAM

和雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器DDR。

同步動態(tài)存儲器

內(nèi)存儲器(SDRAM,168pins)

雙倍數(shù)據(jù)率動態(tài)隨機存取存儲器

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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一般用來存儲微

機運行時必不可少的程序。

?ROM根據(jù)其特點和用途可以分為固化ROM、

PROM、EPROM和FlashEPROM幾種。

3.外存儲器

?外存儲器又叫輔助存儲器。主要用來保存暫時

不用的程序和數(shù)據(jù)。外存的特點是存儲容量大、

價格低、可以長期保存信息，不足之處是讀寫

速度比內(nèi)存慢。

?當(dāng)前微型計算機常用的外存有：軟盤存儲器、

硬盤存儲器、光盤存儲器,此外還有電子盤和

可移動硬盤。

(1)軟盤存儲器

?由于軟盤的容量小、容易損壞、軟驅(qū)的讀取速

度慢等缺點，它們正面臨著被淘汰的命運。

(2)硬盤存儲器

?硬盤的存儲容量

較大，目前流行

的硬盤容量一般

在40GB?200GB

之間，是目前微

機系統(tǒng)配置中必

不可少的外存儲

-O

硬盤結(jié)構(gòu)圖

(3)光盤存儲器

光盤