計(jì)算機(jī)系統(tǒng)李永軍PPT課件

1、2.1 計(jì)算機(jī)硬件的組成系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分為：硬件系統(tǒng)+軟件系統(tǒng)硬 件：看得見(jiàn)，摸得著軟件 ：看得見(jiàn)，摸不著第1頁(yè)/共57頁(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主機(jī)外部設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器CPU運(yùn)算器隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)只讀存儲(chǔ)器(ROM)外存儲(chǔ)器輸入/輸出設(shè)備（I/O設(shè)備）系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)、 語(yǔ)言處理程序等)應(yīng)用軟件(字處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等)控制器存儲(chǔ)器第2頁(yè)/共57頁(yè)一、 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)第3頁(yè)/共57頁(yè) 計(jì)算機(jī)硬件基本組成計(jì)算機(jī)硬件基本組成（控制器控制器輸入輸入設(shè)備設(shè)備輸出輸出設(shè)備設(shè)備數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流地地 址址控制流控制流運(yùn)算器運(yùn)算器第4頁(yè)/共57頁(yè)2.1 計(jì)算機(jī)硬件的組成 運(yùn)算器

2、 控制器 存儲(chǔ)器 1.內(nèi)存： 2.外存： 輸入/輸出設(shè)備第5頁(yè)/共57頁(yè)2.1 計(jì)算機(jī)硬件的組成 運(yùn)算器運(yùn)算器主要負(fù)責(zé)對(duì)信息加工處理。通常由算數(shù)邏輯單元、通用寄存器、多路轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)總線組成。與運(yùn)算器相關(guān)的性能指標(biāo)是字長(zhǎng)和運(yùn)算速度。字長(zhǎng)：依次能同時(shí)處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。運(yùn)算速度：計(jì)算機(jī)每秒鐘所能執(zhí)行的加法指令的數(shù)目。第6頁(yè)/共57頁(yè)2.1 計(jì)算機(jī)硬件的組成 控制器控制器是中央處理器的核心部件。由4個(gè)部分組成：指令寄存器、指令譯碼器、程序計(jì)數(shù)器、操作控制器。過(guò)程（1）取指令；（2）分析指令：（3）執(zhí)行指令。第7頁(yè)/共57頁(yè)2.1 計(jì)算機(jī)硬件的組成 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器：計(jì)算機(jī)的記憶裝置，存儲(chǔ)當(dāng)前要執(zhí)

3、行的程序、數(shù)據(jù)及結(jié)果。 存數(shù)：往存儲(chǔ)器里“寫入”數(shù)據(jù)； 取數(shù)：從存儲(chǔ)器里“讀取”數(shù)據(jù)； 分為兩大類 1.內(nèi)存： 主要用于存放當(dāng)前正在運(yùn)行的程序、用到的數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果等。 可分為：隨機(jī)存取器（RAM）和只讀存取器（ROM） 2.外存：存放聯(lián)機(jī)存儲(chǔ)但暫時(shí)不運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，常用的有：硬盤、U盤和光盤等。第8頁(yè)/共57頁(yè)2.1 計(jì)算機(jī)硬件的組成 （1）硬盤 （2）USB優(yōu)盤 （3）光盤第9頁(yè)/共57頁(yè)2.1 計(jì)算機(jī)硬件的組成 （3）光盤 第一類：只讀型光盤：CD-ROM和DVD-ROM 第二類：可記錄型光盤：CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD+RW。第10頁(yè)/共57頁(yè)2.1 計(jì)算機(jī)

4、硬件的組成 （3）光盤 光盤的特點(diǎn)： 存儲(chǔ)容量大、價(jià)格低 不拍磁性干擾 存取速度快 光盤容量：4.7GB、9.4GB、8.5GB、17.0GB 藍(lán)光光盤單面單層25GB、雙面為50GB第11頁(yè)/共57頁(yè)2.1 計(jì)算機(jī)硬件的組成 3.存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo) 存儲(chǔ)時(shí)間 存儲(chǔ)周期 存儲(chǔ)器帶寬第12頁(yè)/共57頁(yè)2.1 計(jì)算機(jī)硬件的組成 輸入/輸出設(shè)備 輸入設(shè)備：將外界的程序數(shù)據(jù)、文字、圖形、圖像等信息送入到計(jì)算機(jī)內(nèi)部的設(shè)備。 如：鍵盤鼠標(biāo)掃描儀條形碼度如期手寫筆麥克風(fēng)等。 輸出設(shè)備：將計(jì)算機(jī)處理后的信息以人們能夠識(shí)別的形式（文字、圖形、數(shù)制、聲音等）進(jìn)行顯示和輸出的設(shè)備。 如：顯示器打印機(jī)繪圖儀等。第1

5、3頁(yè)/共57頁(yè)2.1 計(jì)算機(jī)硬件的組成 計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu) 1.直接連接 2.總線結(jié)構(gòu)第14頁(yè)/共57頁(yè).計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)各各種種應(yīng)應(yīng)用用程程序序操作系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)軟件，其他的所有軟件都是建立在操作系操作系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)軟件，其他的所有軟件都是建立在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。統(tǒng)的基礎(chǔ)上。 硬件第一級(jí)擴(kuò)充；硬件第一級(jí)擴(kuò)充； 軟件系統(tǒng)中最基礎(chǔ)、最核心的部分；軟件系統(tǒng)中最基礎(chǔ)、最核心的部分； 控制、管理全部資源；控制、管理全部資源； 支持應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行。支持應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行。計(jì)算機(jī)軟件是靈魂。第15頁(yè)/共57頁(yè)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 語(yǔ)言處理系統(tǒng)：包括匯編、編譯和解釋程序。 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言 （1

6、1）第一代：機(jī)器語(yǔ)言是一種二進(jìn)制語(yǔ)言，每條語(yǔ)句都是二進(jìn)制數(shù)碼表示的指令。優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別，運(yùn)行速度快。 缺點(diǎn)：難懂、難寫、難記，難以修改和維護(hù)。 （2 2）第二代：匯編語(yǔ)言是一種和機(jī)器語(yǔ)言一一對(duì)應(yīng)的符號(hào)化的語(yǔ)言，由機(jī)器語(yǔ)言符號(hào)化而來(lái)，用助記符和符號(hào)地址來(lái)表示指令。如：ADD表示加法，MOVE表示傳送。優(yōu)點(diǎn)：較直觀、易懂、易用、執(zhí)行速度快，占用內(nèi)存空間少。缺點(diǎn)：各種機(jī)器不通用。第16頁(yè)/共57頁(yè) 第三代：高級(jí)語(yǔ)言是一種與硬件結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)無(wú)關(guān)，表達(dá)方式較接近自然語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。如FORTRAN 、PASCAL、C 、BASIC等優(yōu)點(diǎn)：描述問(wèn)題能力強(qiáng)，通用性、可讀性、可維護(hù)性都較好。缺點(diǎn)

7、：執(zhí)行速度較慢，編制訪問(wèn)硬件資源的系統(tǒng)軟件較難。第17頁(yè)/共57頁(yè)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)及其組成軟件軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)實(shí)用工具實(shí)用工具編譯系統(tǒng)編譯系統(tǒng)文字處理文字處理電子表格電子表格演示軟件演示軟件圖形軟件圖形軟件視頻軟件視頻軟件 上網(wǎng)軟件上網(wǎng)軟件 學(xué)習(xí)課件學(xué)習(xí)課件 娛樂(lè)軟件娛樂(lè)軟件商務(wù)軟件商務(wù)軟件控制和管理控制和管理計(jì)算機(jī)各種計(jì)算機(jī)各種資源，擴(kuò)展資源，擴(kuò)展功能，方便功能，方便使用。使用。用于解決用于解決各種實(shí)際各種實(shí)際問(wèn)題而設(shè)問(wèn)題而設(shè)計(jì)。計(jì)。第18頁(yè)/共57頁(yè)三、微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)第19頁(yè)/共57頁(yè)第20頁(yè)/共57頁(yè)第21頁(yè)/共57頁(yè)第22頁(yè)/共57

8、頁(yè)內(nèi)存插槽CPU插槽南橋芯片PCI插槽IDE接口SATA接口AGP插槽北橋芯片第23頁(yè)/共57頁(yè)第24頁(yè)/共57頁(yè)第25頁(yè)/共57頁(yè)微機(jī)硬件系統(tǒng) 微機(jī)硬件組成與結(jié)構(gòu) 組成 主機(jī)：微處理器、主存儲(chǔ)器、I/O電路。 外設(shè)：輔助存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備。 結(jié)構(gòu) 三總線：地址總線(AB)、數(shù)據(jù)總線(DB)、控制總線(CB)。第26頁(yè)/共57頁(yè)1. 1. 中央處理器(CPU)(CPU) CPUCPU是微機(jī)硬件系統(tǒng)的核心，主要包括運(yùn)算器和控制器，以及某些通用寄存器。CPU的主要性能指標(biāo)：的主要性能指標(biāo)：字與字長(zhǎng)字與字長(zhǎng)：計(jì)算機(jī)內(nèi)部作為一個(gè)整體參與運(yùn)算、處理和計(jì)算機(jī)內(nèi)部作為一個(gè)整體參與運(yùn)算、處理和傳輸?shù)囊淮M(jìn)制

9、數(shù)，稱為一個(gè)傳輸?shù)囊淮M(jìn)制數(shù)，稱為一個(gè)“字字”。字是計(jì)算機(jī)內(nèi)字是計(jì)算機(jī)內(nèi)CPU處理的基本單位。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)總線所包含的二進(jìn)制處理的基本單位。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)總線所包含的二進(jìn)制數(shù)稱為字長(zhǎng)。字長(zhǎng)反映計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的能力。數(shù)稱為字長(zhǎng)。字長(zhǎng)反映計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的能力。 主頻主頻： CPU內(nèi)部時(shí)鐘頻率，單位是內(nèi)部時(shí)鐘頻率，單位是MHZ，主頻越高，主頻越高，CPU運(yùn)算速度越快運(yùn)算速度越快 CPUCPU一般由高速電子線路組成。由于一般由高速電子線路組成。由于CPUCPU在微機(jī)中的關(guān)鍵作用，人們往往將在微機(jī)中的關(guān)鍵作用，人們往往將CPUCPU的型號(hào)作為衡量和購(gòu)買計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。的型號(hào)作為衡量和購(gòu)買計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。第27頁(yè)

10、/共57頁(yè)賽揚(yáng)賽揚(yáng)-CPUK6III-CPUPIII-CPUP4-CPU第28頁(yè)/共57頁(yè)2. 存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器：存放當(dāng)前參與運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)RAM：可讀寫，容量小，速度快，斷電丟失信息ROM：只讀，斷電不丟信息 高速緩沖存儲(chǔ)器Cache是介于CPU和內(nèi)存之間的一種可高速存取信息的芯片，用于解決它們之間的速度沖突問(wèn)題。 外存儲(chǔ)器：存放當(dāng)前暫不參與運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)；與內(nèi)存交換信息，容量大，速度慢軟盤硬盤光盤CPUCache內(nèi)存外存第29頁(yè)/共57頁(yè)插在主板擴(kuò)展槽中的RAM內(nèi)存條主板上的ROM BIOS芯片第30頁(yè)/共57頁(yè) 信息存儲(chǔ)單位：信息存儲(chǔ)單位：位位(bit):(bit):存放一位二進(jìn)制數(shù)存

11、放一位二進(jìn)制數(shù)0或或1，用，用b表示表示字節(jié)字節(jié)(byte)(byte)：由由8 8個(gè)二進(jìn)制位組成，是存儲(chǔ)信息的個(gè)二進(jìn)制位組成，是存儲(chǔ)信息的基本單位?；締挝弧Ｓ糜肂表示表示（1B=8bit)1B=8bit)1 TB = 210 GB = 220 MB = 230 KB = 240 B 太字節(jié) 吉字節(jié) 兆字節(jié) 千字節(jié) 字節(jié)相鄰單位之間是210倍關(guān)系，即：1 KB1024 B 1 MB 1024 KB 1 GB 1024 MB 1 TB 1024 GB第31頁(yè)/共57頁(yè)各種外存設(shè)備第32頁(yè)/共57頁(yè)第33頁(yè)/共57頁(yè)外存儲(chǔ)器又稱輔助存儲(chǔ)器，用來(lái)長(zhǎng)期保存外存儲(chǔ)器又稱輔助存儲(chǔ)器，用來(lái)長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)、信

12、息。數(shù)據(jù)、信息。1.軟盤存儲(chǔ)器軟盤存儲(chǔ)器：由盤片、盤套、讀寫窗口：由盤片、盤套、讀寫窗口和寫保護(hù)口組成。和寫保護(hù)口組成。盤片盤片盤套盤套寫保護(hù)口寫保護(hù)口讀寫窗口讀寫窗口金屬擋板金屬擋板第34頁(yè)/共57頁(yè)1.軟盤軟盤用表面涂有磁性材料柔軟的聚酯材用表面涂有磁性材料柔軟的聚酯材料制成料制成讀寫軟盤時(shí)，磁頭直接接觸盤面。讀寫軟盤時(shí)，磁頭直接接觸盤面。常用軟盤容量為常用軟盤容量為1.44MB新型磁盤具有新型磁盤具有100MB250MB容量容量2.光盤光盤衡量光盤驅(qū)動(dòng)器傳輸數(shù)據(jù)速率的指標(biāo)叫做倍速，一倍速率衡量光盤驅(qū)動(dòng)器傳輸數(shù)據(jù)速率的指標(biāo)叫做倍速，一倍速率= 150KB/秒秒常用：常用： 只讀型光盤只讀型

13、光盤CD-ROM一次性可寫入光盤一次性可寫入光盤CD-R，需要光盤刻錄機(jī)完成數(shù)據(jù)的寫入，需要光盤刻錄機(jī)完成數(shù)據(jù)的寫入后繼產(chǎn)品后繼產(chǎn)品DVD-ROM，DVD-ROM一倍速率是一倍速率是1.3MB/秒秒第35頁(yè)/共57頁(yè)磁盤內(nèi)部磁道旋轉(zhuǎn)方向扇區(qū)移動(dòng)的磁頭零磁道3.5寸磁盤外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖第36頁(yè)/共57頁(yè)硬盤的磁道、硬盤的磁道、扇區(qū)、柱面扇區(qū)、柱面柱面扇區(qū)磁道硬盤片是由涂有磁性材料的鋁合金構(gòu)成硬盤片是由涂有磁性材料的鋁合金構(gòu)成讀寫硬盤時(shí)，磁性圓盤高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的讀寫硬盤時(shí)，磁性圓盤高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的托力使磁頭懸浮在盤面上而不接觸盤面托力使磁頭懸浮在盤面上而不接觸盤面硬盤容量視具體類型而定硬盤容量視具

14、體類型而定硬盤片讀寫磁頭硬盤第37頁(yè)/共57頁(yè) 光盤存儲(chǔ)器：包括光盤、驅(qū)動(dòng)器和接口 光盤分類：CD-ROM(只讀型)、CD-WO(一次寫入型)、CD-RW(可重寫型)、DVD(數(shù)字視頻) 幾種外存的比較類型類型容量容量速度速度壽命壽命價(jià)格價(jià)格軟盤軟盤小小慢慢短短低低硬盤硬盤大大快快長(zhǎng)長(zhǎng)高高光盤光盤中中較快較快長(zhǎng)長(zhǎng)低低第38頁(yè)/共57頁(yè)移動(dòng)存儲(chǔ)產(chǎn)品 磁光技術(shù)移動(dòng)存儲(chǔ)產(chǎn)品磁光技術(shù)移動(dòng)存儲(chǔ)產(chǎn)品磁盤技術(shù)與光技術(shù)結(jié)合磁盤技術(shù)與光技術(shù)結(jié)合 Flash存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備 閃存芯片為存儲(chǔ)介質(zhì)閃存芯片為存儲(chǔ)介質(zhì)采用采用USB的接口的接口可擦寫可擦寫100萬(wàn)次以上萬(wàn)次以上 第39頁(yè)/共57頁(yè)3. 主板主板主板是將主

15、板是將CPU、內(nèi)存及外部設(shè)備連成一體的橋梁、內(nèi)存及外部設(shè)備連成一體的橋梁第40頁(yè)/共57頁(yè) 系統(tǒng)總線 總線：連接各部件的公共通道 分類 內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線、外部總線 常用總線標(biāo)準(zhǔn) ISA：時(shí)頻8MHz；位寬16bit；帶寬16MB/s EISA：時(shí)頻8.33MHz；位寬32bit；帶寬33MB/s VESA：時(shí)頻33MHz；位寬3264bit；帶寬132 PCI：位寬3264bit；帶寬132264MB/s第41頁(yè)/共57頁(yè)4. 接口電路接口電路第42頁(yè)/共57頁(yè)微機(jī)硬件組成系系 統(tǒng)統(tǒng) 總總 線線CPURAMBIOSIDE接口軟盤接口打印接口鍵盤接口鍵盤硬盤軟盤打印機(jī)鼠標(biāo)接口鼠標(biāo)光驅(qū)AGP插槽

16、顯示器顯示卡第43頁(yè)/共57頁(yè) 5. 5. 輸入輸出設(shè)備 簡(jiǎn)稱I/OI/O設(shè)備，實(shí)現(xiàn)外部世界與主機(jī)之間的信息交換，提供了人機(jī)交互的硬件環(huán)境。由于通常設(shè)置在主機(jī)之外，故稱之為外部設(shè)備。輸出設(shè)備輸出設(shè)備：負(fù)責(zé)從計(jì)算機(jī)中取出程序執(zhí)行結(jié)果或：負(fù)責(zé)從計(jì)算機(jī)中取出程序執(zhí)行結(jié)果或其它信息，供用戶查看。常用的輸出設(shè)備其它信息，供用戶查看。常用的輸出設(shè)備包括顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。包括顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。輸入設(shè)備：輸入設(shè)備：負(fù)責(zé)把用戶的程序和數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算負(fù)責(zé)把用戶的程序和數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、機(jī)的存儲(chǔ)器中。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等。鼠標(biāo)、掃描儀等。第44頁(yè)/共5

17、7頁(yè)輸入輸入設(shè)設(shè)備備鼠標(biāo)分類：鼠標(biāo)分類：機(jī)械式、光電式、機(jī)械式、光電式、無(wú)線遙控式無(wú)線遙控式第45頁(yè)/共57頁(yè)鍵盤主鍵盤區(qū)主鍵盤區(qū)數(shù)字小鍵盤數(shù)字小鍵盤功能鍵功能鍵編輯鍵編輯鍵第46頁(yè)/共57頁(yè)顯示器顯示器打印機(jī)打印機(jī)輸出設(shè)備第47頁(yè)/共57頁(yè)顯示器分類：?jiǎn)?彩色；CRT/LCD/LED；字符/圖形 主要性能指標(biāo) 尺寸：對(duì)角線長(zhǎng)度。有：15、17、19、21 分辨率：表示為“水平點(diǎn)數(shù)垂直點(diǎn)數(shù)”，如：800600、1024768 灰度或顏色深度：像素點(diǎn)的亮度等級(jí)或顏色數(shù)。有：8、16、24、32位色 刷新頻率：每秒屏幕畫面刷新次數(shù)。通常75200Hz 掃描方式：分隔行掃描和逐行掃描。常用后者第48

18、頁(yè)/共57頁(yè) 顯示卡 組成：顯示控制芯片、顯存RAM 、DAC芯片、BIOS 分類：?jiǎn)紊?彩色/2D/3D；ISA/VESA/PCI/AGP；偽彩/高彩/真彩 打印機(jī) 分類 按輸出方式：逐行、逐字 按打印顏色：?jiǎn)紊筒噬?按工作方式：擊打式和非擊打式（激光和噴墨） 主要性能參數(shù) 打印分辨率（DPI）、打印速度（CPS）、紙張大小第49頁(yè)/共57頁(yè)擊打式打印機(jī)：擊打式打印機(jī)：利用機(jī)械原理由打印頭通過(guò)色帶利用機(jī)械原理由打印頭通過(guò)色帶把字體或圖形打印在打印紙上。把字體或圖形打印在打印紙上。點(diǎn)陣針式打印機(jī)點(diǎn)陣針式打印機(jī)( (例如例如EPSON LQ-1600K)EPSON LQ-1600K)非擊打式印字機(jī)：非擊打式印字機(jī)：利用光、電、磁、噴墨等物理利用光、電、磁、噴墨等物理和化學(xué)的方法把字印出來(lái)。主要有激光打印機(jī)和噴和化學(xué)的方法把字印出來(lái)。主要有激光打印機(jī)和噴墨打印機(jī)。墨打印機(jī)。噴墨打印機(jī)噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)激光打印機(jī)：激光打印機(jī)是激光掃描技術(shù)和電子照：激光打印機(jī)是激光掃描技術(shù)和電子照相技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它具有很好的印刷質(zhì)量和打相技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它具有很好的印刷質(zhì)量和打印速度。印速度。 第50頁(yè)/共57頁(yè)2.3操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)的核心。 操作系