第一章-任務(wù)1-認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》主編：趙夢(mèng)龍出版社：中國(guó)傳媒大學(xué)出版社項(xiàng)目1問(wèn)1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由哪幾部分組成？各有何作用？2、計(jì)算機(jī)常用的外存儲(chǔ)器有哪些？3、計(jì)算機(jī)常用的輸入輸出設(shè)備有哪些？4、計(jì)算機(jī)各部件之間的關(guān)系如何？工作過(guò)程是怎樣？5、常用的操作系統(tǒng)有哪些？計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成答1.1計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作原理1.3計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.1計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由五大部分組成,它們分別是運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入和輸出裝置,本節(jié)將從應(yīng)用的角度,以臺(tái)式計(jì)算機(jī)為例,具體介紹微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng).１.中央處理器中央處理器,簡(jiǎn)稱CPU,包括運(yùn)算器和控制器兩個(gè)部件.CPU是計(jì)算機(jī)的核心,負(fù)責(zé)處理、運(yùn)算計(jì)算機(jī)內(nèi)部所有的數(shù)據(jù)..計(jì)算機(jī)選用什么樣的CPU決定了計(jì)算機(jī)的性能,甚至決定了能夠運(yùn)行什么樣的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件.1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成(１)運(yùn)算器.運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元,它的主要功能是完成各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算.它是對(duì)信息加工和處理的部件,主要由算術(shù)邏輯部件、寄存器組成.(２)控制器.控制器是整個(gè)計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞和指揮中心,用來(lái)協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作.它本身不具有運(yùn)算功能,而是通過(guò)讀取、翻譯、分析各種指令,對(duì)各部件進(jìn)行控制.它主要由指令寄存器、譯碼器、程序計(jì)數(shù)器、時(shí)序電路等組成.目前,生產(chǎn)CPU的主要廠商有英特爾(Intel)公司和超威半導(dǎo)體(AMD)公司.圖１-８所示CPU分別為這兩家公司所生產(chǎn).1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成(a)Inter公司生產(chǎn)的CPU(b)AMD公司生產(chǎn)的CPU圖１-８CPU1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成２.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)的記憶裝置,是計(jì)算機(jī)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(chǔ)器通常分為內(nèi)部存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器.內(nèi)部存儲(chǔ)器也稱為主存儲(chǔ)器,簡(jiǎn)稱內(nèi)存.外部存儲(chǔ)器也稱為輔助存儲(chǔ)器,簡(jiǎn)稱外存.(１)內(nèi)部存儲(chǔ)器(如圖１-９)用于存放當(dāng)前正在使用(執(zhí)行中)的數(shù)據(jù)和程序,CPU能直接與其進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸,其容量越大,程序執(zhí)行速度越快.一般分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）.1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成圖１-9內(nèi)部存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM):用來(lái)存放隨機(jī)寫入和讀出的程序和數(shù)據(jù).關(guān)機(jī)或重新啟動(dòng)后,RAM中的信息將全部消失.只讀存儲(chǔ)器(ROM):存放出廠時(shí)固化在里面的一些系統(tǒng)程序.關(guān)機(jī)后,ROM里面的信息不會(huì)丟失.當(dāng)前市場(chǎng)上常見的內(nèi)存儲(chǔ)器的容量(指的是RAM中的容量)一般為:２GB、４GB、８GB、16GB、32GB等.1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成(２)外部存儲(chǔ)器.外部存儲(chǔ)器是指除計(jì)算機(jī)內(nèi)存以外的存儲(chǔ)器,此類存儲(chǔ)器一般在斷電后仍然能保存數(shù)據(jù).①硬盤:硬盤(如圖１-１０)是計(jì)算機(jī)主要的存儲(chǔ)媒介之一,由若干個(gè)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(shù)硬盤都是固定硬盤,被永久性地密封固定在硬盤驅(qū)動(dòng)器中.圖１-10硬盤1.2計(jì)算機(jī)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(shù)據(jù)(WesternDigitalCorp)、日立(Hitachi)、東芝(Toshiba)、三星(Samsung)等.②光盤存儲(chǔ)器:光盤存儲(chǔ)器(如圖１-１１)是２０世紀(jì)８０年代中期開始廣泛使用的外存儲(chǔ)器.光盤具有容量大、易保存、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn).光盤盤片是在有機(jī)塑料基底上加各種鍍膜制作而成的,數(shù)據(jù)通過(guò)激光刻在盤片上.讀取光盤的內(nèi)容需要光盤驅(qū)動(dòng)器,簡(jiǎn)稱光驅(qū)(如圖１-１２).光驅(qū)按讀寫方式可分為只讀光驅(qū)(CDＧROM、DVDＧROM)和可讀寫光驅(qū).可讀寫光驅(qū)又稱為刻錄機(jī),它既可以讀取光盤上的數(shù)據(jù),又可以將數(shù)據(jù)寫入光盤;只讀光驅(qū)只能讀取光盤上的數(shù)據(jù).1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成圖１-11光盤圖１-12光驅(qū)1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成③U盤是一種具有USB接口的Flash存儲(chǔ)器,簡(jiǎn)稱閃存.它具有容量大、重量輕、體積小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),成為目前應(yīng)用最廣泛的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備之一.④存儲(chǔ)卡也是閃存,廣泛應(yīng)用在手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)上.它與U盤相比,存儲(chǔ)原理相同,而接口不同,若要在計(jì)算機(jī)上使用,則需要讀卡器.U盤和存儲(chǔ)卡如圖１-１３所示.圖１-13U盤和存儲(chǔ)卡1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成⑤移動(dòng)硬盤如圖１-１４所示,是以硬盤為存儲(chǔ)介質(zhì),能在計(jì)算機(jī)之間交換大容量數(shù)據(jù)、便攜的存儲(chǔ)產(chǎn)品.移動(dòng)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸.圖１-14移動(dòng)硬盤輸入和輸出設(shè)備簡(jiǎn)稱為I/O設(shè)備,又稱外部設(shè)備,是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分.各種類型的信息通過(guò)輸入設(shè)備輸入到計(jì)算機(jī)里,計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果則由輸出設(shè)備輸出.3、輸入設(shè)備輸入設(shè)備用于把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)的程序通過(guò)輸入接口輸入到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中.常見輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、手繪板、麥克風(fēng)、數(shù)碼相機(jī)等.鍵盤鍵盤(圖１-１７)是計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備的基本配置,是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和命令輸入到計(jì)算機(jī)的重要設(shè)備.常用的鍵盤有１０１或１０４個(gè)按鍵,分別排列在四個(gè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成圖１-１７鍵盤結(jié)構(gòu)1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成鼠標(biāo)目前鼠標(biāo)是計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置之一,用于選擇屏幕上的對(duì)象、窗口、菜單、控件等操作.鼠標(biāo)主要有左鍵單擊、右鍵單擊、左鍵雙擊、左鍵拖動(dòng)４種形式的操作.常見的鼠標(biāo)主要有兩類,即有線鼠標(biāo)和無(wú)線鼠標(biāo),一般通過(guò)串行接口或USB接口與主機(jī)相連(圖１-１８).圖１-１8

鼠標(biāo)1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成掃描儀掃描儀(圖１-１９)是利用光電技術(shù)和數(shù)字處理技術(shù),以掃描方式將照片、圖片信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的裝置.掃描儀通常被用于計(jì)算機(jī)外部?jī)x器設(shè)備,是通過(guò)捕獲圖像并將之轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以顯示、編輯、存儲(chǔ)和輸出的數(shù)字信息的輸入設(shè)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(xiàn)筆式掃描儀、便攜式掃描儀.其主要技術(shù)指標(biāo)有分辨率、灰度級(jí)、色彩級(jí)、掃描幅面和掃描速度等.圖１-１9

掃描儀1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成手繪板手繪板(圖１-２０)又名繪畫板,是計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備的一種,通常由一塊板子和一支壓感筆組成.在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行繪畫創(chuàng)作,就像畫家的畫板和畫筆,我們?cè)陔娪爸谐Ｒ姷谋普娴漠嬅婧丸蜩蛉缟娜宋?就是通過(guò)它一筆一筆畫出來(lái)的.圖１-20

手繪板1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成麥克風(fēng)麥克風(fēng)(圖１-２１)是一種語(yǔ)音輸入設(shè)備,與計(jì)算機(jī)聲卡連接,將聲音信息輸入到計(jì)算機(jī).圖１-21麥克風(fēng)1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī)(圖１-２２)將圖像存儲(chǔ)在數(shù)碼相機(jī)的存儲(chǔ)器中,可以將圖像輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理.數(shù)碼相機(jī)的主要性能指標(biāo)是分辨率,分辨率越高,所處理的圖像就越清晰.圖１-22數(shù)碼相機(jī)1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成4、輸出設(shè)備輸出設(shè)備是將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果以光的形式或在紙上呈現(xiàn)圖像形式的設(shè)備,常見的有顯示器、打印機(jī)、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(guò)特定的傳輸設(shè)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(lái)顯示輸入的命令、程序、圖片、視頻以及顯示計(jì)算機(jī)運(yùn)算的結(jié)果或系統(tǒng)給出的提示信息的輸出設(shè)備.圖１-23顯示器1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成打印機(jī)打印機(jī)(見圖１-２４)是用于將計(jì)算機(jī)處理結(jié)果打印在相關(guān)介質(zhì)上的設(shè)備.打印機(jī)根據(jù)工作原理可以分為針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī);根據(jù)打印的顏色可以分為單色打印機(jī)和彩色打印機(jī).圖１-24打印機(jī)1.2計(jì)算機(jī)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(dòng)繪制圖形的設(shè)備.它可將計(jì)算機(jī)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(jì)圖、大地測(cè)量圖、建筑設(shè)計(jì)圖、電路布線圖、各種機(jī)械圖與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖等.圖１-25繪圖儀1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成音響、耳機(jī)、投影儀(圖１-２６)音響和耳機(jī)是音頻信號(hào)的主要輸出設(shè)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(jī)投影儀1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成３.主板主板(圖１-１５)是主機(jī)內(nèi)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(gòu)成主板電路的核心.芯片組在一定意義上決定了主板的級(jí)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(lái)連接CPU與其他的設(shè)備,如內(nèi)存、顯卡、聲卡、各種專業(yè)板卡、USB設(shè)備等.主板上有一個(gè)CPU插座、主板BIOS、DDR內(nèi)存插槽、顯卡插槽、其他各種總線,外設(shè)接口等.1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成圖１-15主板芯片組內(nèi)存插槽CPU插座1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成由于只有主板和各種各樣的周邊設(shè)備協(xié)同工作才能運(yùn)行各種操作系統(tǒng)及應(yīng)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(shè)備(內(nèi)存、硬盤、顯卡、聲卡、網(wǎng)卡等)越多,主板與周邊設(shè)備組成的整機(jī)的兼容性就會(huì)越高,這樣的主板就越好.目前,按照主板的品質(zhì)、市場(chǎng)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(shù)據(jù)的公用通道.主機(jī)的各個(gè)部件通過(guò)總線相連接,外部設(shè)備通過(guò)相應(yīng)的接口電路再與總線相連接,從而形成了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng).按照計(jì)算機(jī)傳輸?shù)男畔⒎N類,通常包含三種不同功能的總線:數(shù)據(jù)總線(databus,DB)、地址總線(addressbus,AB)和控制總線(controlbus,CB).計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作原理馮·諾依曼工作原理數(shù)據(jù)通過(guò)輸入設(shè)備將信息存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器（RAM），通過(guò)控制器提取分析，將命令輸送到運(yùn)算器，由運(yùn)算器執(zhí)行命令，將結(jié)果反饋至內(nèi)存儲(chǔ)器，最終由輸出設(shè)備呈現(xiàn)出來(lái)。如圖1-7所示1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成上述概念奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu),并開創(chuàng)了程序設(shè)計(jì)的時(shí)代.直到目前,計(jì)算機(jī)仍沿用這一體制,稱為馮·諾依曼計(jì)算機(jī)體系。圖１-７計(jì)算機(jī)工作原理示意圖1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.３計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)軟件是具有重復(fù)使用和多用戶使用價(jià)值的程序,泛指能在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的各種程序,甚至包括各種有關(guān)的數(shù)據(jù).沒(méi)有配置任何軟件的計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī);在裸機(jī)上只能運(yùn)行機(jī)器語(yǔ)言源程序.計(jì)算機(jī)軟件極為豐富,要對(duì)軟件進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆诸愂窍喈?dāng)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(yīng)用軟件.１.系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是管理、監(jiān)督和維護(hù)計(jì)算機(jī)資源的軟件.系統(tǒng)軟件的作用是縮短用戶準(zhǔn)備程序的時(shí)間,擴(kuò)大計(jì)算機(jī)處理程序的能力,提高其使用效力,充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的各種設(shè)備的作用等.系統(tǒng)軟件主要有以下幾種.1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成(１)操作系統(tǒng).操作系統(tǒng)(operatingsystem,OS)是高級(jí)管理程序,是系統(tǒng)軟件的核心.如存儲(chǔ)管理程序、設(shè)備管理程序、信息管理程序、處理器管理程序等.沒(méi)有操作系統(tǒng),其他軟件則不能在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行.操作系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有資源(包括中央處理器、存儲(chǔ)器、各種外部設(shè)備及各種軟件)進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度,使其協(xié)調(diào)一致、有條不紊地工作.其功能就是管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部硬件資源、軟件資源和數(shù)據(jù)資源,使計(jì)算機(jī)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(wù).1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成操作系統(tǒng)是一個(gè)管理控制程序,包括以下５個(gè)方面的管理功能:進(jìn)程調(diào)度、作業(yè)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理和文件管理.實(shí)際的操作系統(tǒng)是多種多樣的,根據(jù)不同的設(shè)計(jì)思想,操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容有很大差異.操作系統(tǒng)通常分為:批處理系統(tǒng)、分時(shí)處理系統(tǒng)、實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)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(yǔ)言處理系統(tǒng).程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是人與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行交流的工具,是用來(lái)編寫計(jì)算機(jī)程序的工具,一般分為３類:機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言.用高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序一般為源程序,計(jì)算機(jī)不能識(shí)別和執(zhí)行.語(yǔ)言處理程序的任務(wù)就是將源程序“翻譯”成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的目標(biāo)程序.1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成(３)服務(wù)程序.服務(wù)程序是指用戶在使用和維護(hù)計(jì)算機(jī)時(shí)使用的程序.它包括機(jī)器的診斷程序、監(jiān)控管理程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等服務(wù)程序.２.應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是指為解決某一領(lǐng)域的具體問(wèn)題而開發(fā)的軟件產(chǎn)品.隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和廣泛普及,應(yīng)用軟件的作用越來(lái)越大,如辦公軟件MicrosoftOffice、計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件AutoCAD、圖形圖像處理軟件Photoshop、動(dòng)畫創(chuàng)作軟件Flash等.常用計(jì)算機(jī)設(shè)備叁1.3.1輸入設(shè)備1.3.2輸出設(shè)備課后練習(xí)一、單項(xiàng)選擇題１.第３代計(jì)算機(jī)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(cái)務(wù)管理等軟件,按計(jì)算機(jī)應(yīng)用分類,應(yīng)屬于().A.過(guò)程控制B.科學(xué)計(jì)算C.計(jì)算機(jī)輔助工程D.信息處理課后練