大學(xué)計算機（Windows 10+WPS Office 2019）（微課版） 課件 第3章 計算機系統(tǒng)

大學(xué)計算機任課老師：*******微課版第3章計算機系統(tǒng)1計算機系統(tǒng)的組成2計算機硬件系統(tǒng)3計算機軟件系統(tǒng)4微型計算機及其硬件系統(tǒng)3.1計算機系統(tǒng)的組成一個完整的計算機系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分3.1計算機系統(tǒng)的組成3.2計算機硬件系統(tǒng)馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和程序都以二進制編碼表示，采用二進制運算。將事先編制的程序（包括指令和數(shù)據(jù)）存放在存儲器中，計算機在工作時能夠自動從存儲器中取出指令和數(shù)據(jù)，并加以執(zhí)行。硬件系統(tǒng)由運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大基本部件組成。3.2.1計算機硬件的組成3.2.1計算機硬件的組成馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)：輸入設(shè)備是用來把需要處理的程序、數(shù)據(jù)等信息送入計算機內(nèi)部的設(shè)備。輸出設(shè)備負責(zé)將計算機的處理結(jié)果輸出給用戶。存儲器的功能是存儲二進制形式的各種程序和數(shù)據(jù)。運算器用以實現(xiàn)對二進制數(shù)碼進行算術(shù)運算或邏輯運算?？刂破髫撠?zé)從存儲器中讀取程序指令并進行分析，然后按時間先后順序向計算機各部件發(fā)出相應(yīng)的控制信號，以協(xié)調(diào)、控制各個部件完成各種操作。3.2.2計算機的存儲體系馮·諾依曼計算機的存儲器分為內(nèi)存儲器和外存儲器兩部分1內(nèi)存儲（內(nèi)存）內(nèi)存中一般存放當(dāng)前正在運行的程序和正在使用的數(shù)據(jù)。內(nèi)存的特點:存取速度快價格高容量小直接與CPU交換數(shù)據(jù)。3.2.2計算機的存儲體系2外存儲（外存）常用的外存儲器有硬盤、光盤、U盤等。外存的特點:存取速度慢價格低容量大不直接與CPU交換數(shù)據(jù)。永久性存儲數(shù)據(jù)3.2.2計算機的存儲體系3存儲器相關(guān)的術(shù)語（1）位（bit）位是存儲器的最小單位，通常叫作比特（bit）。一個位可以存放一個二進制數(shù)“0”或“1”。（2）字節(jié)（byte）每8個相鄰的位組成一組，稱為1字節(jié)，用B表示。字節(jié)是對存儲器進行讀寫的基本存儲單位，也是計算機存儲容量的計量單位。3.2.2計算機的存儲體系3存儲器相關(guān)的術(shù)語（3）存儲容量

存儲容量指的是存儲器中能夠包含的字節(jié)數(shù)。常用的存儲容量單位有：1KB=210B=1024B≈103B1MB=210KB=220B≈106B1GB=210MB=230B≈109B1TB=210GB=240B≈1012B3.2.2計算機的存儲體系3存儲器相關(guān)的術(shù)語（4）字長計算機能同時處理的一組二進制數(shù)稱為一個字，這組二進制數(shù)的位數(shù)稱為字長。例如，64位機的字長為8字節(jié)。

字長是計算機性能的重要指標(biāo)。當(dāng)其他指標(biāo)相同時，字長越長，計算機的功能就越強。3.2.2計算機的存儲體系3存儲器相關(guān)的術(shù)語（5）地址存儲器由許多位組成，每個位可以存放一個二進制數(shù)“0”或“1”。常把每8個相鄰的位（1字節(jié)）組成一個存儲單元。每個存儲單元有一個編號，稱為存儲單元的地址，簡稱地址。存儲單元地址存儲單元內(nèi)容…………110000000000000000101101110000000000000110000110110000000000001000110010110000000000001101001101110000000000010011001010…………3.2.2計算機的存儲體系3存儲器相關(guān)的術(shù)語（6）存取時間存取時間是指存儲器完成一次存（寫）或?。ㄗx）操作所需要的時間，其單位為ns（納秒，1納秒=10-9秒）。存取時間越短，性能就越好。3.2.3計算機的工作原理1．指令指令以二進制編碼形式表示，能被計算機硬件識別并執(zhí)行，因此也稱為機器指令。通常，指令由操作碼和地址碼組成。操作碼指出本條指令要完成的操作，地址碼指出參與運算的數(shù)據(jù)的存放位置。2．指令系統(tǒng)計算機所能直接執(zhí)行的全部指令，就是該計算機的指令系統(tǒng)。馮·諾依曼計算機工作原理的核心是“程序存儲和程序控制”。3.2.3計算機的工作原理3．計算機的自動工作原理要使計算機自動計算，需要先編制程序，并將該程序輸入到內(nèi)存中。一條指令的執(zhí)行分為3個階段：取指令分析指令執(zhí)行指令3.3計算機軟件系統(tǒng)3.3計算機軟件系統(tǒng)

計算機軟件是指運行、維護、管理及應(yīng)用計算機所編制的各種程序、數(shù)據(jù)和文檔的總和。計算機硬件、軟件和用戶的關(guān)系：3.3.1系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件的功能是控制和協(xié)調(diào)計算機系統(tǒng)資源，并為用戶提供一個操作界面。常見的系統(tǒng)軟件包括：操作系統(tǒng)程序設(shè)計語言語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)系統(tǒng)服務(wù)程序3.3.2應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件是指用戶為解決某個實際問題而編制的程序?？煞譃橥ㄓ密浖蛯Ｓ密浖?.4微型計算機及其硬件系統(tǒng)3.4.1微型計算機概述

按計算機的性能，可將計算機分為：巨型機：運算速度最快、存儲容量最大、處理能力最強、價格最高。大型機中型機小型機微型機：微機或個人計算機（PC），其體積小、價格低、性能相對弱。

計算機的性能是指計算機的字長、運算速度、存儲容量、外設(shè)的配置、輸入/輸出能力等主要技術(shù)指標(biāo)。3.4.1微型計算機概述

1.微型計算機的硬件配置常用微機的硬件配置包括CPU、內(nèi)存、硬盤、主板、顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤、機箱、電源等。臺式微機從外觀上包括主機箱、顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)。微型計算機的硬件組裝3.4.1微型計算機概述

2．微型計算機的總線結(jié)構(gòu)微機采用總線結(jié)構(gòu)，即通過總線連接計算機的各個部件?？偩€的特點：結(jié)構(gòu)簡單清晰，便于部件和設(shè)備的擴充和更換。統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)使得不同廠商的不同設(shè)備之間能夠?qū)崿F(xiàn)互連。3.4.2中央處理器

中央處理器（CentralProcessingUnit，CPU）由運算器和控制器組成，起到控制計算機工作的作用，是計算機的核心部件。微型計算機把CPU集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上，也稱微處理器。3.4.2中央處理器

CPU性能的高低決定了微型計算機系統(tǒng)的檔次。CPU的主要性能指標(biāo):主頻主頻是CPU工作時的時鐘頻率。主頻越高，CPU的運算速度越快。以兆赫茲（MHz）或吉赫茲（GHz）為單位。字長CPU一次所能同時處理的二進制信息的位數(shù)。字長越長，CPU的計算精度越高，速度越快，性能越強。3.4.3內(nèi)存儲器特點：讀/寫速度快，可直接與CPU交換數(shù)據(jù)1.隨機存儲器（RandomAccessMemory，RAM）可以隨機讀出或?qū)懭霐嚯姾笃渲械男畔藗兺ǔＫf的內(nèi)存就是指RAM2.只讀存儲器（Read-OnlyMemory，ROM）只能讀出而不能寫入計算機斷電后信息也不會丟失3.高速緩沖存儲器（Cache）讀寫速度介于CPU和RAM之間3.4.4外存儲器

特點：非易失性存儲器。不直接與CPU交換信息。1.硬盤機械硬盤固態(tài)硬盤2.移動存儲器移動硬盤U盤3.光盤3.4.5輸入設(shè)備

1.鍵盤有線鍵盤無線鍵盤2.鼠標(biāo)有線鼠標(biāo)無線鼠標(biāo)3.掃描儀3.4.6輸出設(shè)備1.顯示器液晶顯示器CRT顯示器2.打印機噴墨打印機激光打印機3.4.7總線1.數(shù)據(jù)總線（DataBus，DB）傳送數(shù)據(jù)信號雙向線2.地址總線（AddressBus，AB）傳送存儲器地址或I/O接口的地址單向線，只能由CPU向外發(fā)出地址信息3.控制總線（ControlBus，CB）傳送控制信號和應(yīng)答信號雙向線3.4.8輸入/輸出接口輸入/輸出接口，簡稱I/O接口。是CPU與外設(shè)之間進行連接和信息交換的設(shè)備。3.4.9主板主板是安裝在主機箱里的一塊電路板。主板上有多種插槽和總線，可