第一章-任務1-認識計算機系統(tǒng)的組成

計算機基礎知識《計算機應用基礎》主編：趙夢龍出版社：中國傳媒大學出版社項目1問1、計算機系統(tǒng)由哪幾部分組成？各有何作用？2、計算機常用的外存儲器有哪些？3、計算機常用的輸入輸出設備有哪些？4、計算機各部件之間的關系如何？工作過程是怎樣？5、常用的操作系統(tǒng)有哪些？計算機系統(tǒng)的組成答1.1計算機的硬件系統(tǒng)1.2計算機系統(tǒng)的工作原理1.3計算機的軟件系統(tǒng)計算機系統(tǒng)的組成1.1計算機的硬件系統(tǒng)微型計算機硬件系統(tǒng)由五大部分組成,它們分別是運算器、存儲器、控制器、輸入和輸出裝置,本節(jié)將從應用的角度,以臺式計算機為例,具體介紹微型計算機硬件系統(tǒng).１.中央處理器中央處理器,簡稱CPU,包括運算器和控制器兩個部件.CPU是計算機的核心,負責處理、運算計算機內部所有的數據..計算機選用什么樣的CPU決定了計算機的性能,甚至決定了能夠運行什么樣的操作系統(tǒng)和應用軟件.1.2計算機系統(tǒng)的組成(１)運算器.運算器又稱算術邏輯單元,它的主要功能是完成各種算術運算和邏輯運算.它是對信息加工和處理的部件,主要由算術邏輯部件、寄存器組成.(２)控制器.控制器是整個計算機的神經中樞和指揮中心,用來協調和指揮整個計算機系統(tǒng)的操作.它本身不具有運算功能,而是通過讀取、翻譯、分析各種指令,對各部件進行控制.它主要由指令寄存器、譯碼器、程序計數器、時序電路等組成.目前,生產CPU的主要廠商有英特爾(Intel)公司和超威半導體(AMD)公司.圖１-８所示CPU分別為這兩家公司所生產.1.2計算機系統(tǒng)的組成(a)Inter公司生產的CPU(b)AMD公司生產的CPU圖１-８CPU1.2計算機系統(tǒng)的組成２.存儲器存儲器是計算機用來存放程序和數據的記憶裝置,是計算機信息交流的中心.基本功能是能夠按照指定位置存入或取出信息.存儲器通常分為內部存儲器和外部存儲器.內部存儲器也稱為主存儲器,簡稱內存.外部存儲器也稱為輔助存儲器,簡稱外存.(１)內部存儲器(如圖１-９)用于存放當前正在使用(執(zhí)行中)的數據和程序,CPU能直接與其進行數據的傳輸,其容量越大,程序執(zhí)行速度越快.一般分為隨機存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）.1.2計算機系統(tǒng)的組成圖１-9內部存儲器隨機存取存儲器(RAM):用來存放隨機寫入和讀出的程序和數據.關機或重新啟動后,RAM中的信息將全部消失.只讀存儲器(ROM):存放出廠時固化在里面的一些系統(tǒng)程序.關機后,ROM里面的信息不會丟失.當前市場上常見的內存儲器的容量(指的是RAM中的容量)一般為:２GB、４GB、８GB、16GB、32GB等.1.2計算機系統(tǒng)的組成(２)外部存儲器.外部存儲器是指除計算機內存以外的存儲器,此類存儲器一般在斷電后仍然能保存數據.①硬盤:硬盤(如圖１-１０)是計算機主要的存儲媒介之一,由若干個鋁制或者玻璃制的碟片組成.這些碟片外表覆蓋磁性材料.絕大多數硬盤都是固定硬盤,被永久性地密封固定在硬盤驅動器中.圖１-10硬盤1.2計算機系統(tǒng)的組成目前,全球知名的硬盤廠商有希捷(Seagate)、邁拓(Maxtor)、西部數據(WesternDigitalCorp)、日立(Hitachi)、東芝(Toshiba)、三星(Samsung)等.②光盤存儲器:光盤存儲器(如圖１-１１)是２０世紀８０年代中期開始廣泛使用的外存儲器.光盤具有容量大、易保存、攜帶方便等優(yōu)點.光盤盤片是在有機塑料基底上加各種鍍膜制作而成的,數據通過激光刻在盤片上.讀取光盤的內容需要光盤驅動器,簡稱光驅(如圖１-１２).光驅按讀寫方式可分為只讀光驅(CDＧROM、DVDＧROM)和可讀寫光驅.可讀寫光驅又稱為刻錄機,它既可以讀取光盤上的數據,又可以將數據寫入光盤;只讀光驅只能讀取光盤上的數據.1.2計算機系統(tǒng)的組成圖１-11光盤圖１-12光驅1.2計算機系統(tǒng)的組成③U盤是一種具有USB接口的Flash存儲器,簡稱閃存.它具有容量大、重量輕、體積小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,成為目前應用最廣泛的移動存儲設備之一.④存儲卡也是閃存,廣泛應用在手機和數碼相機上.它與U盤相比,存儲原理相同,而接口不同,若要在計算機上使用,則需要讀卡器.U盤和存儲卡如圖１-１３所示.圖１-13U盤和存儲卡1.2計算機系統(tǒng)的組成⑤移動硬盤如圖１-１４所示,是以硬盤為存儲介質,能在計算機之間交換大容量數據、便攜的存儲產品.移動硬盤多采用USB等傳輸速度較快的接口,能以較高的速度與系統(tǒng)進行數據傳輸.圖１-14移動硬盤輸入和輸出設備簡稱為I/O設備,又稱外部設備,是計算機系統(tǒng)的重要組成部分.各種類型的信息通過輸入設備輸入到計算機里,計算機處理的結果則由輸出設備輸出.3、輸入設備輸入設備用于把原始數據和處理這些數據的程序通過輸入接口輸入到計算機的存儲器中.常見輸入設備有鍵盤、鼠標、掃描儀、手繪板、麥克風、數碼相機等.鍵盤鍵盤(圖１-１７)是計算機輸入設備的基本配置,是實現數據和命令輸入到計算機的重要設備.常用的鍵盤有１０１或１０４個按鍵,分別排列在四個主要部分:主鍵盤區(qū)、功能鍵區(qū)、編輯鍵區(qū)、小鍵盤區(qū).1.2計算機系統(tǒng)的組成圖１-１７鍵盤結構1.2計算機系統(tǒng)的組成鼠標目前鼠標是計算機的標準配置之一,用于選擇屏幕上的對象、窗口、菜單、控件等操作.鼠標主要有左鍵單擊、右鍵單擊、左鍵雙擊、左鍵拖動４種形式的操作.常見的鼠標主要有兩類,即有線鼠標和無線鼠標,一般通過串行接口或USB接口與主機相連(圖１-１８).圖１-１8

鼠標1.2計算機系統(tǒng)的組成掃描儀掃描儀(圖１-１９)是利用光電技術和數字處理技術,以掃描方式將照片、圖片信息轉換為數字信號的裝置.掃描儀通常被用于計算機外部儀器設備,是通過捕獲圖像并將之轉換成計算機可以顯示、編輯、存儲和輸出的數字信息的輸入設備.掃描儀可以分為滾筒式掃描儀和平面掃描儀,近幾年又出現筆式掃描儀、便攜式掃描儀.其主要技術指標有分辨率、灰度級、色彩級、掃描幅面和掃描速度等.圖１-１9

掃描儀1.2計算機系統(tǒng)的組成手繪板手繪板(圖１-２０)又名繪畫板,是計算機輸入設備的一種,通常由一塊板子和一支壓感筆組成.在計算機上進行繪畫創(chuàng)作,就像畫家的畫板和畫筆,我們在電影中常見的逼真的畫面和栩栩如生的人物,就是通過它一筆一筆畫出來的.圖１-20

手繪板1.2計算機系統(tǒng)的組成麥克風麥克風(圖１-２１)是一種語音輸入設備,與計算機聲卡連接,將聲音信息輸入到計算機.圖１-21麥克風1.2計算機系統(tǒng)的組成數碼相機數碼相機(圖１-２２)將圖像存儲在數碼相機的存儲器中,可以將圖像輸入到計算機進行處理.數碼相機的主要性能指標是分辨率,分辨率越高,所處理的圖像就越清晰.圖１-22數碼相機1.2計算機系統(tǒng)的組成4、輸出設備輸出設備是將計算機的處理結果以光的形式或在紙上呈現圖像形式的設備,常見的有顯示器、打印機、繪圖儀、音響、投影儀.顯示器顯示器(見圖１-２３)是一種將一定的電子文件通過特定的傳輸設備顯示到屏幕上再反射到人眼的顯示工具.顯示器是用戶用來顯示輸入的命令、程序、圖片、視頻以及顯示計算機運算的結果或系統(tǒng)給出的提示信息的輸出設備.圖１-23顯示器1.2計算機系統(tǒng)的組成打印機打印機(見圖１-２４)是用于將計算機處理結果打印在相關介質上的設備.打印機根據工作原理可以分為針式打印機、噴墨打印機和激光打印機;根據打印的顏色可以分為單色打印機和彩色打印機.圖１-24打印機1.2計算機系統(tǒng)的組成繪圖儀(圖１-２５)繪圖儀是指能按照人們的要求自動繪制圖形的設備.它可將計算機的輸出信息以圖形的形式輸出,主要可繪制各種管理圖表和統(tǒng)計圖、大地測量圖、建筑設計圖、電路布線圖、各種機械圖與計算機輔助設計圖等.圖１-25繪圖儀1.2計算機系統(tǒng)的組成音響、耳機、投影儀(圖１-２６)音響和耳機是音頻信號的主要輸出設備;圖形圖像的輸出除了顯示器外,還有投影儀等.圖１-26音響耳機投影儀1.2計算機系統(tǒng)的組成1.2計算機系統(tǒng)的組成３.主板主板(圖１-１５)是主機內部最大的那一塊電路板,其上布滿了各種各樣的電子元件,如大量的直立電容和貼片電容、電阻、三極管等.主板上有兩塊最重要的超大規(guī)模集成電路,即芯片組和CPU,構成主板電路的核心.芯片組在一定意義上決定了主板的級別和檔次,不同的芯片組往往要和不同的CPU搭配使用.芯片組用來連接CPU與其他的設備,如內存、顯卡、聲卡、各種專業(yè)板卡、USB設備等.主板上有一個CPU插座、主板BIOS、DDR內存插槽、顯卡插槽、其他各種總線,外設接口等.1.2計算機系統(tǒng)的組成圖１-15主板芯片組內存插槽CPU插座1.2計算機系統(tǒng)的組成由于只有主板和各種各樣的周邊設備協同工作才能運行各種操作系統(tǒng)及應用程序,所以主板的兼容性是非常重要的.主板支持的周邊設備(內存、硬盤、顯卡、聲卡、網卡等)越多,主板與周邊設備組成的整機的兼容性就會越高,這樣的主板就越好.目前,按照主板的品質、市場口碑等綜合因素,華碩、微星、技嘉等主板品牌被列為主板的一線品牌.4.總線總線(bus)是各部件之間傳輸數據的公用通道.主機的各個部件通過總線相連接,外部設備通過相應的接口電路再與總線相連接,從而形成了計算機硬件系統(tǒng).按照計算機傳輸的信息種類,通常包含三種不同功能的總線:數據總線(databus,DB)、地址總線(addressbus,AB)和控制總線(controlbus,CB).計算機系統(tǒng)的組成1.2計算機系統(tǒng)的工作原理馮·諾依曼工作原理數據通過輸入設備將信息存儲到計算機內存儲器（RAM），通過控制器提取分析，將命令輸送到運算器，由運算器執(zhí)行命令，將結果反饋至內存儲器，最終由輸出設備呈現出來。如圖1-7所示1.2計算機系統(tǒng)的組成上述概念奠定了現代計算機的基本結構,并開創(chuàng)了程序設計的時代.直到目前,計算機仍沿用這一體制,稱為馮·諾依曼計算機體系。圖１-７計算機工作原理示意圖1.2計算機系統(tǒng)的組成1.３計算機的軟件系統(tǒng)軟件是具有重復使用和多用戶使用價值的程序,泛指能在計算機上運行的各種程序,甚至包括各種有關的數據.沒有配置任何軟件的計算機稱為裸機;在裸機上只能運行機器語言源程序.計算機軟件極為豐富,要對軟件進行恰當的分類是相當困難的.通常的分類方法是將軟件分為兩大類:系統(tǒng)軟件和應用軟件.１.系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是管理、監(jiān)督和維護計算機資源的軟件.系統(tǒng)軟件的作用是縮短用戶準備程序的時間,擴大計算機處理程序的能力,提高其使用效力,充分發(fā)揮計算機的各種設備的作用等.系統(tǒng)軟件主要有以下幾種.1.2計算機系統(tǒng)的組成(１)操作系統(tǒng).操作系統(tǒng)(operatingsystem,OS)是高級管理程序,是系統(tǒng)軟件的核心.如存儲管理程序、設備管理程序、信息管理程序、處理器管理程序等.沒有操作系統(tǒng),其他軟件則不能在計算機上運行.操作系統(tǒng)對計算機系統(tǒng)的所有資源(包括中央處理器、存儲器、各種外部設備及各種軟件)進行統(tǒng)一管理和調度,使其協調一致、有條不紊地工作.其功能就是管理計算機系統(tǒng)的全部硬件資源、軟件資源和數據資源,使計算機系統(tǒng)所有資源最大限度地發(fā)揮作用,為用戶提供方便、有效的服務.1.2計算機系統(tǒng)的組成操作系統(tǒng)是一個管理控制程序,包括以下５個方面的管理功能:進程調度、作業(yè)管理、存儲管理、設備管理和文件管理.實際的操作系統(tǒng)是多種多樣的,根據不同的設計思想,操作系統(tǒng)的結構和內容有很大差異.操作系統(tǒng)通常分為:批處理系統(tǒng)、分時處理系統(tǒng)、實時處理系統(tǒng)、網絡操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)和單用戶操作系統(tǒng)等.常見的操作系統(tǒng)有DOS、OS/２、UNIX、Linux、Windows等.(２)語言處理系統(tǒng).程序設計語言是人與計算機之間進行交流的工具,是用來編寫計算機程序的工具,一般分為３類:機器語言、匯編語言和高級語言.用高級語言編寫的程序一般為源程序,計算機不能識別和執(zhí)行.語言處理程序的任務就是將源程序“翻譯”成計算機可執(zhí)行的目標程序.1.2計算機系統(tǒng)的組成(３)服務程序.服務程序是指用戶在使用和維護計算機時使用的程序.它包括機器的診斷程序、監(jiān)控管理程序、數據庫管理系統(tǒng)等服務程序.２.應用軟件應用軟件是指為解決某一領域的具體問題而開發(fā)的軟件產品.隨著計算機應用領域的不斷拓展和廣泛普及,應用軟件的作用越來越大,如辦公軟件MicrosoftOffice、計算機輔助繪圖軟件AutoCAD、圖形圖像處理軟件Photoshop、動畫創(chuàng)作軟件Flash等.常用計算機設備叁1.3.1輸入設備1.3.2輸出設備課后練習一、單項選擇題１.第３代計算機采用的電子元件是().A.晶體管B.中、小規(guī)模集成電路C.大規(guī)模集成電路D.電子管２.目前各部門廣泛使用的人事檔案管理、財務管理等軟件,按計算機應用分類,應屬于().A.過程控制B.科學計算C.計算機輔助工程D.信息處理課后練