計算機導論 課件 ch03 計算機系統(tǒng)

計算機系統(tǒng)第三章計算機導論職業(yè)教育計算機類專業(yè)系列教材01計算機系統(tǒng)組成PARTONE計算機是一種能夠接收信息、存儲信息，并按照存儲在其內部的程序對信息進行加工、處理，將處理結果輸出的高度自動化電子設備。按此定義，傳統(tǒng)意義上的PC屬于計算機，現(xiàn)在廣泛流行的智能手機、平板計算機、智能電器、可穿戴設備等都屬于計算機范疇。計算機和能夠在計算機上運行的程序統(tǒng)稱為計算機系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構成。目前市場上的多種智能設備2PARTTWO硬件系統(tǒng)計算機的硬件系統(tǒng)是指組成計算機的各種物理設備，也就是人們看得見、摸得著的實際物理器件或者裝置。計算機硬件系統(tǒng)由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五部分組成。這五部分協(xié)同完成數據的處理過程：控制器從存儲器中取出指令并執(zhí)行，輸入設備采集數據并存入存儲器，按照指令要求由運算器對存儲的數據進行運算，輸出設備輸出運算結果。目前市場上的多種智能設備運算器和控制器是中央處理器（CPU）的重要構成部分，除此之外，CPU中還包含多種寄存器和計數器。目前，占據市場主流的高端CPU（IntelCOREi7系列和AMDRyzen7系列）。目前市場上的多種智能設備運算器和控制器計算機運行的程序和數據都存儲在存儲器中。存儲器主要包括內存儲器和外存儲器兩類。存儲器內存儲器內存儲器又稱主存儲器，在計算機數據存儲中起著舉足輕重的作用，其一般采用半導體存儲單元，由電信號驅動。內存儲器包括隨機存儲器（RandomAccessMemory，RAM）、只讀存儲器（ReadOnlyMemory，ROM）及高速緩沖存儲器（Cache，簡稱高速緩存）。RAM是計算機中最為重要的存儲器，既支持讀取又支持寫入。它由半導體集成電路芯片制成，直接為CPU提供指令和數據存取服務。目前，主流內存條是雙倍速率同步動態(tài)隨機存取存儲器（DoubleDataRateSynchronousDynamicRandomAccessMemory，DDRSDRAM），簡稱DDR。目前，DDR的主流型號有DDR3、DDR4。內存條外存儲器外存儲器通常是指除內存儲器之外的其他存儲器，常見的有磁性介質存儲器和光介質存儲器，如硬盤、軟盤、磁帶、U盤等，能長期保存信息。外存儲器的讀寫由機械部件帶動，速度與讀寫內存儲器相比慢很多。硬盤是計算機主要的存儲媒介之一。硬盤有固態(tài)硬盤（SSD，新式硬盤）、機械硬盤（HDD，傳統(tǒng)硬盤）、混合硬盤（HHD，基于傳統(tǒng)機械硬盤的新硬盤）。其中，固態(tài)硬盤采用閃存顆粒來存儲，機械硬盤采用磁性碟片來存儲，混合硬盤是把磁性硬盤和閃存集成到一起的一種硬盤。絕大多數硬盤是機械硬盤，被永久性地密封固定在硬盤驅動器中。機械硬盤截面及工作原理存儲器輸入設備輸入設備是用戶和計算機系統(tǒng)之間進行信息交換的主要裝置之一，能夠將計算機之外的信息采集、轉換并傳輸到計算機系統(tǒng)內部。鍵盤、鼠標、攝像頭、掃描儀、光筆、手寫輸入板、游戲桿、語音輸入裝置等都屬于輸入設備。輸出設備輸出設備用于接收計算機處理后的數據，通過外圍設備等將各種計算結果數據或信息以人或者其他設備能夠理解的形式表現(xiàn)出來，如數字、字符、圖像、聲音等。顯示器、打印機、音響等都屬于輸出設備。在計算機中，CPU、存儲器和I/O設備之間是采用電子線路連接的。如果將各部件和每一種設備都分別用一組線路與CPU直接連接，那么連線將會錯綜復雜，甚至難以實現(xiàn)。為了簡化硬件電路設計及系統(tǒng)結構，常用一組線路配置以適當的接口電路，與各部件和外圍設備連接，這組共用的連接線路稱為總線?？偩€是計算機中數據傳輸或交換的通道，如果將CPU比喻成計算機的“心臟”，那么總線結構就等于計算機神經系統(tǒng)?？偩€的英文單詞是Bus，因此總線也被形容為“公共汽車”。與公共汽車越大可以乘坐的人越多一樣，總線寬度越大傳輸的數據量也就越大，目前總線寬度有32位和64位，通常用頻率來衡量總線傳輸的速度，單位為Hz?？偩€結構3PARTTHREE軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩個部分。系統(tǒng)軟件是指控制和協(xié)調計算機及外圍設備，支持應用軟件開發(fā)和運行的各種程序的集合。系統(tǒng)軟件的主要功能是調度、監(jiān)控和維護計算機，負責管理計算機系統(tǒng)中各種獨立的硬件，使它們可以協(xié)調工作。計算機操作系統(tǒng)、編譯軟件、數據庫軟件等屬于系統(tǒng)軟件。應用軟件是為滿足用戶不同領域、不同問題的應用需求而提供的軟件。辦公自動化軟件、即時通信軟件、企業(yè)管理軟件等屬于應用軟件。

初識操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（OperationSystem，OS）是計算機系統(tǒng)中最底層的軟件，它負責管理整個計算機的軟硬件資源，是計算機硬件與軟件及用戶之間交互的橋梁。從資源管理的角度來看，操作系統(tǒng)具有處理器管理、存儲器管理、設備管理、文件管理、作業(yè)管理五項功能。編程語言與編譯軟件高級語言是以人類的日常語言為基礎的一種編程語言，使用人們易于接受的文字來表示，從而使程序編寫更容易。目前比較流行的C、C++、Java、C#、Python、PHP、JavaScript、Go、Objective-C、Swift等都屬于高級語言。高級語言易于編寫、可讀性強，但CPU并不能直接執(zhí)行這些指令，需要軟件將程序員編制的高級語言源程序翻譯成機器語言，而完成這種翻譯工作的軟件根據其工作方式的不同，稱為解釋軟件或者編譯軟件。機械硬盤截面及工作原理數據庫軟件數據庫軟件也稱為數據庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，DBMS），它是一種操縱和管理數據的系統(tǒng)軟件，用于建立、使用和維護數據。常見的數據庫管理系統(tǒng)有微軟公司的SQLServer，Oracle公司的產品MySQL、Oracle等。應用軟件通過數據庫管理系統(tǒng)存儲、檢索和操作數據，實現(xiàn)自己的業(yè)務功能。我們經常使用的QQ、淘寶、京東等應用軟件，其數據均存儲在數據庫管理系統(tǒng)中，應用軟件的意義就在于提供最簡單的操作界面及流程幫助用戶使用數據。如淘寶搜索商品功能（讀取數據）、商品加入購物車功能（寫入數據）、評價商品功能（寫入數據）等?？偨Y計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構成，按照馮·諾依曼體系結構，硬件系統(tǒng)又包括運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大組成部分。軟件