第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)(計(jì)算機(jī)組成原理)課件

1、第二章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及工作原理2.2 計(jì)算機(jī)硬件基本組成2.3 計(jì)算機(jī)軟件組成2.4 計(jì)算機(jī)運(yùn)算及編碼基礎(chǔ)2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及工作原理2.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成2.1.2 計(jì)算機(jī)工作過程2.1.3 微型計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo)2.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括兩大部分，即硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理設(shè)備，即由機(jī)械、光、電、磁等器件構(gòu)成的具有計(jì)算、控制、存儲(chǔ)、輸入和輸出功能的實(shí)體部件。如CPU、存儲(chǔ)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器、主機(jī)板、各種卡及整機(jī)中的主機(jī)、顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、調(diào)制解調(diào)器等等，整機(jī)硬件也稱“硬設(shè)備”。軟件系

2、統(tǒng)則是指管理計(jì)算機(jī)軟件和硬件資源、控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的程序、命令、指令、數(shù)據(jù)等，軟件系統(tǒng)就是程序系統(tǒng)，也稱為“軟設(shè)備”。2.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)是依靠硬件和軟件的協(xié)同工作來執(zhí)行一個(gè)具體任務(wù)。硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而軟件又是硬件功能的擴(kuò)充和完善。任何軟件都是建立在硬件基礎(chǔ)上的，任何軟件也離不開硬件的支持。如果沒有軟件的支持，硬件的功能就不能得到充分的發(fā)揮。2.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成馮諾依曼（Von Neumann ）體系結(jié)構(gòu)1946年由美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮 諾伊曼提出計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了許多變化，但Von Neumann提出的二進(jìn)制、程序存儲(chǔ)和程序控制，依然是普遍遵循的原則。2.1.1

3、 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成1.采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令；2.采用存儲(chǔ)程序即把程序和原始數(shù)據(jù)預(yù)先存入計(jì)算機(jī)主存中，使計(jì)算機(jī)工作時(shí)能連續(xù)、自動(dòng)、高速地從存儲(chǔ)器中取出一條條指令并執(zhí)行，從而自動(dòng)完成預(yù)定的任務(wù)；3.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。2.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成馮.諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖（以運(yùn)算器為中心）輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)器控制器運(yùn)算器程序數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)結(jié)果地址指令控制信號(hào)數(shù)據(jù)線地址線控制線2.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成1. 運(yùn)算器功能：在控制器控制下，進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器的技術(shù)性能高低直接影響著計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和整機(jī)性能。2. 控制器功能：對(duì)當(dāng)前指令進(jìn)行譯

4、碼分析其所需要完成的操作，產(chǎn)生并發(fā)送各部件所需要的控制信號(hào)，從而使整個(gè)計(jì)算機(jī)自動(dòng)、協(xié)調(diào)地工作。控制器產(chǎn)生控制信號(hào)都是基于程序指令的。控制器是計(jì)算機(jī)的控制指揮部件，也是整個(gè)計(jì)算機(jī)的控制中心。2.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成3. 存儲(chǔ)器 功能：存放指令和數(shù)據(jù)。分為主存儲(chǔ)器（主存）和輔助存儲(chǔ)器（外存）主存：采用半導(dǎo)體集成電路制成，可分為隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）外存：大多采用磁性和光學(xué)材料制成，如磁盤、光盤、U盤等。2.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成4. 輸入設(shè)備輸入設(shè)備是給計(jì)算機(jī)輸入信息的設(shè)備。如鍵盤、鼠標(biāo)、攝像頭等。功能：將外界的信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的二進(jìn)制代碼。5. 輸出設(shè)備功能：將計(jì)算機(jī)

5、處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們或其他設(shè)備所能接收的形式（文字、圖片、聲音等）。常用輸出設(shè)備包括顯示器、打印機(jī)、音響設(shè)備等。2.1.2 計(jì)算機(jī)工作原理現(xiàn)代計(jì)算機(jī)均遵照馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備以及將它們連結(jié)為有機(jī)整體的總線構(gòu)成2.1.2 計(jì)算機(jī)工作原理運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備CPU控制指令控制指令取數(shù)據(jù)存數(shù)據(jù)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖（以存儲(chǔ)器為中心）2.1.2 計(jì)算機(jī)工作原理實(shí)質(zhì):執(zhí)行程序過程.執(zhí)行程序的過程:逐條執(zhí)行指令的過程.指令執(zhí)行過程取指令：CPU從存儲(chǔ)器某個(gè)地址取出要執(zhí)行的指令。譯碼：對(duì)取出的指令代碼進(jìn)行譯碼分析，確定什么類形指令。執(zhí)行指令：根

6、據(jù)譯碼結(jié)果，控制單元向各個(gè)部件發(fā)送為執(zhí)行該指令所需要的一切控制信號(hào)，以正確執(zhí)行該指令。2.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序過程中，有2種信息在流動(dòng)。一種是計(jì)算機(jī)指令，它從存儲(chǔ)器流入控制器，并變成整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制信號(hào)。另一種是數(shù)據(jù)，從輸入設(shè)備流入存儲(chǔ)器，再流入執(zhí)行部件如運(yùn)算器，運(yùn)算結(jié)果流入存儲(chǔ)器或輸出設(shè)備。前一種信息為“指令流”，后一種信息為“數(shù)據(jù)流”2.1.2 計(jì)算機(jī)工作原理指令名稱記憶符OP第一地址第二地址功能說明取 數(shù)LDR01R1D2R1M(D2)存 數(shù)STR02R1D2M(D2)R1加 法ADD03R1D2R1(R1)+ M(D2)乘 法MUL04R1D2R1(R1) M(D

7、2)停 機(jī)HLTFF/機(jī)器停止運(yùn)行例：設(shè)有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，其字長為32位，通用寄存器有16個(gè)（需要4位二進(jìn)制尋址），指令操作碼為8位，存儲(chǔ)單元地址為20位，其部分指令如下表。2.1.2 計(jì)算機(jī)工作原理（1）程序流程圖 yax2bxc(axb)xc 根據(jù)變換后的算法，用方框圖描繪出計(jì)算的步驟：（2）存儲(chǔ)單元分配 原始數(shù)據(jù)（a,b,c,x）：主存地址：00407H0040AH 計(jì)算結(jié)果：保存在0040BH單元。（3）編制程序 設(shè)程序的首地址：00400H單元，編制的程序見下表2.1.2 計(jì)算機(jī)工作原理地 址指令或數(shù)據(jù)說 明0040001100407取數(shù)：R1a004010410040A乘法：R1ax0

8、040203100408加法：R1ax+b004030410040A乘法：R1(ax+b)x0040403100409加法：R1(ax+b)x+c004050210040B存數(shù)：0040Ey00406FF停機(jī)00407a原始數(shù)據(jù)a00408b原始數(shù)據(jù)b00409c原始數(shù)據(jù)c0040Ax原始數(shù)據(jù)x0040By結(jié)果y2.1.2 計(jì)算機(jī)工作原理（4）運(yùn)行程序在引導(dǎo)程序的控制下，通過輸入設(shè)備將其輸入到存儲(chǔ)器的指定存儲(chǔ)區(qū)。程序輸入后，引導(dǎo)程序?qū)?qiáng)迫程序計(jì)數(shù)器PC內(nèi)容為程序的首令地址（簡單的機(jī)器，也可以通過控制臺(tái)將程序首地址裝入PC，再啟動(dòng)機(jī)器運(yùn)行）。在本例中，PC被置為00400H，之后計(jì)算機(jī)開始了指令

9、執(zhí)行的工作過程。2.1.2 計(jì)算機(jī)工作原理（4）運(yùn)行程序計(jì)算機(jī)開始了指令執(zhí)行的工作過程。首先從00400H單元取指令01100407H到IR，PC加1變?yōu)?0401H，IR的內(nèi)容經(jīng)譯碼識(shí)別出是取數(shù)指令，在執(zhí)行指令階段，將00407H單元的數(shù)a讀到R1寄存器；接著控制器又進(jìn)入取指令階段，從00401H單元中取出指令410040AH到IR，PC內(nèi)容加1變?yōu)?0402H，IR中的指令經(jīng)譯碼識(shí)別出是乘法指令，于是在執(zhí)行指令階段，從0040AH單元取出被乘數(shù)x，它與R1中的乘數(shù)a都送入ALU中進(jìn)行乘法運(yùn)算，乘積存入R1；接著又從00402H單元取出新的指令并執(zhí)行之。如此逐條執(zhí)行程序中的每條指令，直到從0

10、0406H單元中取出指令FFH，執(zhí)行停機(jī)指令，使控制單元不再循環(huán)發(fā)出節(jié)拍信號(hào)，機(jī)器也停止了指令執(zhí)行過程。2.1.3 計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo)1、機(jī)器字長字長以二進(jìn)制為單位，是計(jì)算機(jī)微處理器一次能同時(shí)處理的數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)，它直接關(guān)系到計(jì)算機(jī)的計(jì)算精度、功能和速度。2、運(yùn)算速度計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度是指每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，是平均運(yùn)算速度。用MIPS（百萬次/秒）來描述。時(shí)鐘頻率是決定運(yùn)算速度的重要指標(biāo)：是指微處理器在單位時(shí)間（秒）內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)。時(shí)鐘頻率越高，其運(yùn)算速度就越快。一般時(shí)鐘頻率用兆赫（MHz）為單位。如Pentium III 800的主頻為800MHz。2.1.3 計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo)3、存

11、儲(chǔ)容量內(nèi)存反映了內(nèi)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力。存儲(chǔ)容量越大，其處理數(shù)據(jù)的范圍就越廣，并且運(yùn)算速度一般也越快。內(nèi)存的容量可以根據(jù)需要在原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充。通常，微機(jī)的檔次越高，其擴(kuò)充的內(nèi)存容量也越大。目前微型機(jī)的內(nèi)存容量可達(dá)512M。除內(nèi)存外，外存（如硬盤、U盤）存儲(chǔ)容量很大。存儲(chǔ)容量=存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)存儲(chǔ)字長單位：字節(jié)1字節(jié)（B）=8位 度量：1K=210，1M=220， 1G=2302.1.3 計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo)4、可靠性和可維護(hù)性可靠性以平均無故障的時(shí)間表示。可維護(hù)性以平局修復(fù)時(shí)間表示。5、兼容性、性價(jià)比、網(wǎng)絡(luò)功能6、外設(shè)配置、軟件配置2.2 計(jì)算機(jī)硬件基本組成2.2.1 中央處理器CPU2.2.

12、2 存儲(chǔ)器2.2.3 輸入/輸出設(shè)備2.2.4 總線與接口的基本概念2.2.1 中央處理器CPUCPU（Central Processing Unit）：是運(yùn)算器控制器的統(tǒng)稱，通常集成（封裝）在一塊芯片上。它是整個(gè)計(jì)算機(jī)的核心部分。功能：負(fù)責(zé)讀取并解釋、執(zhí)行指令。2.2.1 中央處理器CPU運(yùn)算器：執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算算術(shù)邏輯單元（ALU）：算術(shù)運(yùn)算：加、減、乘、除邏輯運(yùn)算：比較、與、或、非、移位累加器：一種通用寄存器，暫時(shí)存放操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果 【操作數(shù)：一條指令包含操作碼和地址碼，操作 碼指定計(jì)算機(jī)進(jìn)行何種操作，地址碼指定進(jìn)行 操作的數(shù)據(jù)的保存的地址?！客ㄓ眉拇嫫鹘M：暫存操作數(shù)或數(shù)據(jù)地址

13、【聯(lián)系：累加器屬于通用寄存器，運(yùn)算更快】狀態(tài)寄存器：存放ALU在工作中產(chǎn)生的狀態(tài)信息。如有 無進(jìn)位，有無溢出，結(jié)果正負(fù)、是否零等。 2.2.1 中央處理器CPU控制器功能：根據(jù)程序中每條指令的操作發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他各部分進(jìn)行協(xié)調(diào)與控制，并對(duì)輸入和輸出設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。指令寄存器（IR）：保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令，在指令執(zhí)行過程中它決定指令的操作性質(zhì)及參與操作的操作數(shù)地址。指令計(jì)數(shù)器（程序計(jì)數(shù)器，PC）：給出程序中下一條指令（要求計(jì)算機(jī)進(jìn)行基本操作的命令）在存儲(chǔ)器中的單元地址。譯碼器：對(duì)指令進(jìn)行分析，確定指令類型、指令所要完成的操作，并確定指令操作對(duì)象（操作數(shù)地址和操作結(jié)果的

14、存放地址）。2.2.1 中央處理器CPU寄存器：寄存器是CPU中內(nèi)部少量的存儲(chǔ)單元功能：進(jìn)行CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)的緩沖或記錄當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)和信息。特點(diǎn)：存儲(chǔ)速度快2.2.1 中央處理器CPUCPU的性能指標(biāo)1.運(yùn)行速度：常用單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行多少條指令來表示：MIPs決定CPU速度的第一個(gè)要素是數(shù)據(jù)總線寬度，它是用位(8、16、32或64)來衡量的?？偩€寬度決定了計(jì)算機(jī)可同時(shí)處理的位數(shù)，這一數(shù)目也就是計(jì)算機(jī)中“字”的長度。如16位計(jì)算機(jī)中“字”長16位。時(shí)鐘頻率指的是1秒鐘內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖的次數(shù)，時(shí)鐘周期越短，主頻越高，運(yùn)算速度就越快；2.2.1 中央處理器CPUCPU的性能指標(biāo)2、地址總線計(jì)算機(jī)內(nèi)存組織

15、中包含若干個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元有一個(gè)唯一的編碼，稱為地址。地址不變，只是存儲(chǔ)在那里的數(shù)據(jù)可以改變。因此，CPU到存儲(chǔ)器的連線除了數(shù)據(jù)總線之外，還包括地址總線，CPU通過地址總線向內(nèi)存發(fā)送地址信息，找到指定的存儲(chǔ)單元，通過數(shù)據(jù)總線讀寫存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)。而CPU地址總線的寬度決定了存儲(chǔ)單元的最大數(shù)目，如20根地址線的內(nèi)存最多有220=1MB個(gè)單元。2.2.1 中央處理器CPUCPU的性能指標(biāo)3.兼容性：特定CPU的機(jī)器語言必須使用該CPU的指令集（告訴CPU如何操作的具體指令集合）。由于各處理器都有特定的指令集，為某種計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的程序在另一種計(jì)算機(jī)上可能無法運(yùn)行。可在給定計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序即與

16、該計(jì)算機(jī)的處理器兼容。微處理器制造商在推出新型號(hào)產(chǎn)品時(shí)，必須仔細(xì)考慮兼容性問題。特別地，制造商必須決定是否使新的芯片與以前的型號(hào)向下兼容。具有向下兼容性的芯片能夠運(yùn)行早期芯片上的程序。2.2.2 存儲(chǔ)器（Memory）存儲(chǔ)器：功能：存放指令和數(shù)據(jù)。必須將程序和數(shù)據(jù)預(yù)先存放在存儲(chǔ)器中。概念：存儲(chǔ)單元：存儲(chǔ)二進(jìn)制信息的部件，每個(gè)單元可以存放一個(gè)字或字節(jié)的信息，存儲(chǔ)器就是存儲(chǔ)單元的集合。單元地址：存儲(chǔ)單元的編號(hào)，是區(qū)分存儲(chǔ)器中不同存儲(chǔ)單元的唯一標(biāo)志。操作：存儲(chǔ)器讀操作：從存儲(chǔ)器取出數(shù)據(jù)，又稱為讀出。存儲(chǔ)器寫操作：向存儲(chǔ)器存放數(shù)據(jù)，又稱為寫入。2.2.2 存儲(chǔ)器（Memory）存儲(chǔ)器指標(biāo)：容量、速度和

17、價(jià)格單位：內(nèi)存容量一般以字節(jié)（Byte，B）為單位，1個(gè)字（Word，W）等于2個(gè)字節(jié)。目前，用來度量主存容量的單位主要有千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）、吉字節(jié)（GB）、太字節(jié)（TB）和皮字節(jié)（PB）。分類：主存、外存、高速緩沖2.2.2 存儲(chǔ)器（Memory）1、主存功能： 用于存放正在運(yùn)行的程序和程序執(zhí)行中需要用到數(shù)據(jù)構(gòu)造：主存最基本構(gòu)件是存儲(chǔ)單元電路（RS鎖存器）若干存儲(chǔ)單元電路構(gòu)成存儲(chǔ)單元若干存儲(chǔ)單元按一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)排列構(gòu)成主存芯片若干芯片排列成一塊內(nèi)存條若干內(nèi)存條配置圍計(jì)算機(jī)主存分類：RAM與ROM512M DDR400內(nèi)存條2.2.2 存儲(chǔ)器（Memory）1、主存隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器(

18、RAM, Random Access Memory)既能讀取又能寫入信息，可以讀寫主存儲(chǔ)的任何單元；一般用戶都是使用這部分內(nèi)存區(qū)域。在斷電后信息會(huì)丟失，一般存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。只讀存儲(chǔ)器（ROM，Read Only Memory）ROM內(nèi)容不允許隨意改變，只能讀出其中的內(nèi)容一般存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及計(jì)算機(jī)啟動(dòng)時(shí)的初始程序和數(shù)據(jù)。啟動(dòng)計(jì)算機(jī)的指令保存在稱為ROM BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)）芯片的特殊芯片中。2.2.2 存儲(chǔ)器（Memory）1、主存問題：CPU執(zhí)行指令的速度遠(yuǎn)高于內(nèi)存的讀寫速度，因此，內(nèi)存制約了CPU的執(zhí)行效率。解決方法：多級(jí)存儲(chǔ)器高速緩存（Cache）與主存構(gòu)成Cach

19、e存儲(chǔ)系統(tǒng)，解決CPU與主存間速度不匹配的矛盾。輔存與主存構(gòu)成虛擬存儲(chǔ)系 統(tǒng)，彌補(bǔ)主存容量的不足。2.2.2 存儲(chǔ)器（Memory）2、高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）特點(diǎn)：存儲(chǔ)速度比主存快，比CPU內(nèi)部寄存器慢；容量較小，常置于CPU與主存之間。功能：存放當(dāng)前內(nèi)存中使用最多的程序和數(shù)據(jù)，并以接近CPU的速度向CPU提供程序指令和數(shù)據(jù)。當(dāng)CPU要存取主存中的某個(gè)信息時(shí)，首先CPU檢查Cache，若Cache中有該信息，就直接訪問，若沒有， CPU將從主存中將包含該信息的數(shù)據(jù)塊復(fù)制到Cache中， CPU再訪問Cache，讀寫該信息。2.2.2 存儲(chǔ)器（Memory）3、輔存（外存儲(chǔ)器）由于計(jì)算機(jī)的

20、內(nèi)存(RAM)具有易失性，必須將數(shù)據(jù)由內(nèi)存?zhèn)鬟f給磁盤之類的永久性存儲(chǔ)設(shè)備才能長久保存數(shù)據(jù)。這類存儲(chǔ)器通常稱為外存。功能：用來存放暫時(shí)不執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：只能與主存交換信息，不能直接與CPU交換信息容量大、可靠性高、價(jià)格低。再脫機(jī)情況下，能永久地保存信息，但其存儲(chǔ)速度慢。主要包括：磁盤存儲(chǔ)器、光盤存儲(chǔ)器和優(yōu)盤存儲(chǔ)器。2.2.2 存儲(chǔ)器（Memory）3、輔存（外存儲(chǔ)器）（1）磁盤存儲(chǔ)器3.5”軟盤硬盤片及硬盤驅(qū)動(dòng)器2.2.2 存儲(chǔ)器（Memory）3、輔存（外存儲(chǔ)器）（2）光盤存儲(chǔ)器 CD-ROM：只讀光盤，不可重寫，成本低廉。 MOD：可擦寫型光盤。 WORM-CD：一次性寫入，多次讀出

21、。2.2.2 存儲(chǔ)器（Memory）3、輔存（外存儲(chǔ)器）（3）優(yōu)盤存儲(chǔ)器也稱U盤，是一種快速、方便的可移動(dòng)閃存設(shè)備。相對(duì)軟盤而言，優(yōu)盤的容量更大、讀寫更快、壽命更長、體積更小、使用和攜帶都很方便，因而在問世之時(shí)就被人稱為“軟盤軟驅(qū)的終結(jié)者”。2.2.3 輸入/輸出設(shè)備又稱外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)外部世界與主機(jī)之間的信息交換，提供人機(jī)交互的硬件環(huán)境。輸入設(shè)備（Input Device）功能：將參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和程序送入計(jì)算機(jī)，并將它們轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的信息，一般均通過接口主機(jī)連接。輸出設(shè)備（Output Device）功能：將計(jì)算處理的結(jié)果轉(zhuǎn)化為人或其他設(shè)備所能識(shí)別或接收的信息形式的裝置，也需通過設(shè)置接口

22、主機(jī)連接2.2.3 輸入/輸出設(shè)備輸入設(shè)備： 如鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀 鍵盤：微機(jī)鍵盤廣泛采用101/104鍵盤，其布局來自打字機(jī)，稱為QWERT鍵盤。104標(biāo)準(zhǔn)鍵盤肖爾斯及其發(fā)明的QWERTY打字機(jī)2.2.3 輸入/輸出設(shè)備輸入設(shè)備： 如鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀 鼠標(biāo)：美國科學(xué)家道格拉斯恩格爾巴特在1964年發(fā)明，恩格爾巴特因此而獲得1997年圖靈獎(jiǎng)。2.2.3 輸入/輸出設(shè)備輸入設(shè)備： 如鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀 寫字板 掃描儀2.2.3 輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備：如顯示器、打印機(jī)、繪圖儀 顯示器CRT顯示器LCD顯示器顯示卡2.2.3 輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備：如顯示器、打印機(jī)、繪圖儀 打印機(jī)針式打印機(jī)噴墨

23、打印機(jī)激光打印機(jī)2.2 計(jì)算機(jī)硬件基本組成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)主機(jī)外部設(shè)備中央處理器輸入輸出接口內(nèi)存貯器運(yùn)算器控制器外存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)器2.2.4 總線與接口的基本概念總線（Bus）連接計(jì)算機(jī)各部分進(jìn)行信息傳送的一組公共傳輸線?？偩€可理解為是由并行線路組成的“高速公路” ，是傳送字節(jié)所需要的通道?？刂破骱瓦\(yùn)算器以及計(jì)算機(jī)內(nèi)的所有部件都是通過總線連接的。 圖 以總線連接的計(jì)算機(jī)組成框圖2.2.4 總線與接口的基本概念總線分為內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線系統(tǒng)總線包括：內(nèi)部總線：指芯片內(nèi)部連接各元件的總線 系統(tǒng)總線：指連接CPU、存儲(chǔ)器和各種I/O模塊等主要部件的總線，分為地址、數(shù)據(jù)、控制總線。

24、 外部總線：是微機(jī)CPU和外部設(shè)備之間的總線2.2.4 總線與接口的基本概念系統(tǒng)總線分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線地址總線（Address Bus，AB）用于給出源數(shù)據(jù)或目的數(shù)據(jù)所在主存單元或I/O端口的地址是單向傳送：只能從CPU傳向外部存儲(chǔ)器或IO端口 數(shù)據(jù)總線（Data Bus，DB）用于CPU 與主存儲(chǔ)器、CPU 與I/O 接口之間傳送信息。數(shù)據(jù)總線的寬度決定每次能同時(shí)傳輸信息的位數(shù)。是決定計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)。計(jì)算機(jī)總線的寬度等于計(jì)算機(jī)的字長。目前，微型計(jì)算機(jī)采用的數(shù)據(jù)總線有16位、32位、64位等幾種類型。 具有雙向傳送功能:CPU 存儲(chǔ)器或I/O2.2.4 總線與接口的基本概念

25、系統(tǒng)總線分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線控制總線（Control Bus，CB）控制總線用來傳送控制信號(hào)和時(shí)序信號(hào)?？刂菩盘?hào)中，有的是微處理器送往存儲(chǔ)器和IO接口電路的，如讀寫信號(hào)，片選信號(hào)、中斷響應(yīng)信號(hào)等；也有是其它部件反饋給CPU的，比如：中斷申請(qǐng)信號(hào)、復(fù)位信號(hào)、總線請(qǐng)求信號(hào)、限備就緒信號(hào)等。因此，控制總線的傳送方向由具體控制信號(hào)而定，一般是雙向的。2.2.4 總線與接口的基本概念系統(tǒng)總線的性能指標(biāo)： 總線的帶寬：指的是單位時(shí)間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量?？偩€的位寬：指總線能同時(shí)傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)?？偩€的工作頻率：工作頻率越高，總線工作速度越快，總線帶寬越寬?？偩€帶寬=總線位寬/8總線工作頻率MB

26、/s2.2.4 總線與接口的基本概念總線標(biāo)準(zhǔn)為了使計(jì)算機(jī)產(chǎn)品成為全國范圍內(nèi)即插即用的工業(yè)化組裝件，確保外設(shè)能與任一新計(jì)算機(jī)相聯(lián)，近幾十年來計(jì)算機(jī)工業(yè)界制定了許多工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線。a、機(jī)械結(jié)構(gòu)、尺寸、引腳的分布位置； b、數(shù)據(jù)線、地址線的寬度，傳送規(guī)模； c、總線主設(shè)備數(shù)； d、定時(shí)控制方式，同步，異步，半同步 系統(tǒng)總線的標(biāo)準(zhǔn)：ISA、EISE、VESA、PCI、USB、AGP2.2.4 總線與接口的基本概念總線標(biāo)準(zhǔn)：PCI（Peripheral Component Interconnect，外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)）它是目前個(gè)人電腦中使用最為廣泛的接口，幾乎所有的主板產(chǎn)品上都帶有這種插槽。 從總線數(shù)據(jù)寬度

27、上看，PCI總線有32bit、64bit之分；從總線速度上分，有33MHz、66MHz兩種。目前流行的是32bit 33MHz，最高可以達(dá)到64bit 133MHz，可得到超過1GB/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。2.2.4 總線與接口的基本概念總線訪問CPU通過總線訪問主存或外設(shè)，稱為總線訪問或總線操作。CPU的動(dòng)作不外乎內(nèi)部操作和總線操作兩種。 CPU內(nèi)部操作并不需要通過總線，非?？?。2.3 計(jì)算機(jī)軟件組成2.3.1 系統(tǒng)軟件2.3.2 應(yīng)用軟件2.3 計(jì)算機(jī)軟件組成能指揮計(jì)算機(jī)工作的程序與程序運(yùn)行時(shí)所需要的數(shù)據(jù)，以及與這些程序和數(shù)據(jù)有關(guān)的文字說明和圖表資料。軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，它與硬件息

28、息相關(guān)，缺少了任何一個(gè)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都不能發(fā)揮其作用。2.3 計(jì)算機(jī)軟件組成(1)、系統(tǒng)軟件(2)、應(yīng)用軟件：又稱為應(yīng)用程序，它是用戶在各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域根據(jù)具體的任務(wù)需要所開發(fā)編制的各種程序。如信息管理軟件、文字處理軟件、圖形軟件、工程設(shè)計(jì)程序、數(shù)據(jù)處理程序、自動(dòng)控制程序、企業(yè)管理程序、科學(xué)計(jì)算程序等。2.3 計(jì)算機(jī)軟件組成系統(tǒng)軟件是指管理、調(diào)度、監(jiān)視和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟硬件資源的程序集合，使系統(tǒng)資源得到合理調(diào)度，確保高效率運(yùn)行。常用的系統(tǒng)軟件有：（1）操作系統(tǒng)（2）語言處理程序（3）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（4）服務(wù)性程序（5）網(wǎng)絡(luò)管理軟件2.3 計(jì)算機(jī)軟件組成操作系統(tǒng)（Operating System）功能管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各