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计算机系统一、计算机系统的组成1、一个完整的计算机系统由那几部分构成？2、计算机硬件系统由那几部分组成？计算机系统硬件系统主机中央处理器运算器控制器内存储器ROM，CACHE，RAM外部设备外存储器硬盘，软盘，光盘，优盘输入设备键盘、鼠标、扫描仪、光笔等总线、接口输出设备显示器、打印机、绘图仪等软件系统系统软件程序设计语言、操作系统、数据库管理系统诊断程序、各种开发工具应用软件用户自己设计的程序各种软件包二、中央处理器（CPU）中央处理器CPU：CPU是计算机的核心部件，它完成计算机的运算和控制功能，由运算器、控制器等构成。1运算器（1）作用：运算器是计算机的核心部件，主要负责对信息的加工处理。运算器不断地从存储器中得到要加工的数据，对其进行加、减、乘、除及各种逻辑运算，并将最后的结果送回存储器中，整个过程在控制器的指挥下有条不紊地进行。（2）组成：运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器、通用寄存器等组成。2控制器（1）作用：控制器是计算机的指挥中枢，主要作用是使计算机能够自动地执行命令。（2）组成：控制器由指令指针寄存器、指令寄存器、控制逻辑电路和时钟控制电路等组成。（3）指令系统：CPU通过发出指令，让计算机识别并执行。如ADDAH，78指令由操作码和地址码两种（为了便于对存储器内存放的信息进行管理，整个内存被划分成许多存储单元，每个存储单元都有一个编号，此编号称为地址（Address）。通常计算机按字节编址。地址与存储单元为一对一的关系，是存储单元的惟一标志。CPU对存储器的读写操作都是通过地址来进行的。）寻址方式：立即寻址、直接寻址、间接寻址、相对寻址、变址寻址、寄存器直接寻址、寄存器间接寻址等。3、CPU主要的性能指标有：（1）主频：主频越高，CPU的速度就越快，平时所说的1.2MHZ，1.7GMHZ等就是指主频。（2）时钟频率：CPU的外部时钟频率，由电脑主板提供。（3）内部缓存（一级缓存）：CPU的内部的高速缓存，用于暂存CPU运算时的部分指令和数据。（4）外部缓存（二级缓存）：CPU的外部的高速缓存。（5）制造工艺：现在的CPU制造工艺是0.13微米。三、存储系统1、存储系统l储系统：由内存储器（主存）和外存储器（辅存）组成 l存储器的容量的基本单位B，KB，MB，GB，TB之间的关系 l存储器的介质材料：半导体存储器、磁表面存储器、光存储器。 l存储系统分层示意图2、主存储器（内存）内存分成只读存储器（ROM）、随机读写存储器（RAM）、高速缓冲存储器（CACHE）三种。（1）只读存储器（ROM）作用：用于存储计算机中固定的程序和数据，如引导程序、监控程序等。介质：半导体存储器 特点：只能进行“读”操作，不能进行“写”操作。计算机断电后，ROM内的原有固化程序和数据不会丢失。知识链接：OM既然只能进行“读”操作，不能进行“写”，那最初的程序和数据是怎么写去的？用紫外线擦除的只读存储器（EPROM）和用电擦除的只读存储器（EEPROM）（2）随机读写存储器（RAM）作用：内存的主要部分，用于动态地存放和输出数据和程序。介质：半导体存储器特点：既能进行“读”操作，也能进行“写”操作。计算机断电后，RAM内的程序和数据全部丢失。所以关机前要把所有程序、文件关闭，保存到外存中。知识链接：根据制造原理的不同，RAM可分为静态随机存储器SRAM和动态随机存储器DRAM两种。（3）高速缓冲存储器（CACHE）作用：作为CPU与的RAM与间的缓冲，用于提高CPU“读写”程序、数据的速度，从而提高计算机整体的工作速度。介质：半导体存储器特点：既能进行“读”操作，也能进行“写”操作。与RAM比较，CACHE存储容量小，“读写”速度快，价格高。计算机断电后，CACHE内的内容全部丢失。知识链接：CMOS是主板上的一块可读写RAM芯片，是用来保存BIOS的硬件配置和用户对某些参数的设定，一种用电池供电的存储器。它是确定系统的硬件配置，优化微机整体性能，进行系统维护的重要工具。它保存一些有关系统硬件设置等方面的信息，即使系统掉电，信息也不会丢失。开机时，计算机需要用这些信息来启动系统。如果不慎或发生意外而弄乱了CMOS中保留的信息，电脑系统将不能正常启动。3、辅助存储器（外存）外存分成磁带存储器、软盘存储器、优盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器等。（1）磁带存储器作用：用于存储大中型计算机中的程序、图像和数据。介质：磁表面存储器特点：只能按顺序进行“读写”操作，不能随机“读写”。存储容量大，“读写”速度慢，成本低。计算机断电后，内容保存。（2）软盘存储器作用：在微型机中用于存放和输出小型程序或数据。软盘目前主要使用的是3.5寸软盘。它可以为我们存储小容量的内容，最多只能存1.44M，因为它个头小，因此携带方便，在前几年颇为盛行，但是终因为容量的限制，目前已逐渐被优盘和光盘所取代。介质：磁表面存储器特点：既能进行“读”操作，也能进行“写”操作。便于携带。计算机断电后，RAM内的程序和数据全部保留。存放容量小。容量最多为1.2MB。知识链接：软盘片主要有5.25英寸和3.5英寸两种。若按存储面数和存储信息的密度可分为单面单密度（SS，SD）、单面双密度（SS，DD）、双面单密度（DS，SD）、双面双密度（DS，DD）、单面高密度（SS，HD）和双面高密度（DS，HD）。目前主要使用的是3.5英寸的双面高密度软盘存储器。软盘片由外向里分成许多同心圆的槽，称之为磁道。各种信息都存放在磁道上，通常软磁盘的磁道数为80，编号079，最外面的磁道为0磁道，它是DOS的保留区。每条磁道又被划分为若干等分，每一等分称为扇区，每条磁道上的扇区数是相等的。一个扇区含有512个字节。软磁盘片上的磁道密度由磁盘驱动器决定，一条磁道的扇区数由操作系统决定。一般情况下，3.5英寸软盘片的每个磁道被分成18个扇区，它的容量是：2面80磁道/面18扇区/道512字节/扇区=1474560字节=1.44MB（3）优盘(OnlyDisk)存储器 作用：优盘是一种新型的移动存储产品，主要用于存储较大的数据文件和在电脑之间方便地交换文件。优盘不需要物理驱动器，也不需外接电源，可热插拔，使用非常简单方便。优盘体积很小，重量极轻，可抗震防潮，特别适合随身携带，是移动办公及文件交换理想的存储产品。特点：不需要驱动器，无外接电源容量大（16MB-256MB，未来可达2GB）体积非常小，仅大拇指般大小，重量仅约20克使用简便，即插即用，带电插拔存取速度快，约为软盘速度的15倍可靠性好，可擦写达100万次，数据至少可保存10年抗震、防潮、耐高低温、携带十分方便USB接口，带写保护功能介质：当前最为先进的Flash闪存芯片为存储介质 知识链接：CF卡随着数码产品的高速普及，近年来闪存卡也进入了高速发展时期，得到了越来越广泛的应用，相机、掌上电脑、随身听上处处都可能用到闪存卡。闪存卡有很多种类，常见的有CF卡、SD卡、MMC卡、记忆棒、SM卡、xD卡等，其中CF卡已经有了相当长的历史，由于其建立标准的时间长、兼容性好、容量大、价格低等原因而得到了广泛的应用，是通用性最强的存储卡之一。CF卡作为一种先进的移动数码存储产品，它具有高速度、大容量、体积小、重量轻、功耗低等优点。CF卡使用flash作为存储媒介，无需供电也能保存资料，适合用在移动设备上。（4）硬盘存储器作用：用于存储计算机中的程序、图像和数据。介质：硬金属外面的磁表面存储器特点：存储容量大，常用的有120GB。“读写”速度快，成本低。计算机断电后，内容保留。 注意：使用时要注意防震，硬盘正在操作时，千万不能切断电源。 下面介绍几个有关硬盘的关键参数：1硬盘的转速（Rotational Speed）：也就是硬盘电机主轴的转速，转速是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，它的快慢在很大程度上影响了硬盘的速度，同时转速的快慢也是区分硬盘档次的重要标志之一。现在的主流硬盘转速一般为7200rpm以上。2平均寻道时间（Average seek time）：指硬盘在盘面上移动读写头至指定磁道寻找相应目标数据所用的时间，它描述硬盘读取数据的能力，单位为毫秒。当单碟片容量增大时，磁头的寻道动作和移动距离减少，从而使平均寻道时间减少，加快硬盘速度。3最大内部数据传输率（Internal data transfer rate）：指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率，一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度（指同一磁道上的数据间隔度）。知识链接：移动硬盘移动硬盘是以硬盘为存储介制，强调便携性的存储产品。因为采用硬盘为存储介质，因此移动硬盘在数据的读写模式与标准IDE硬盘是相同的。移动硬盘的特点：一是容量大。移动硬盘可以提供相当大的存储容量，是一种较具性价比的移动存储产品，目前比较常见的移动硬盘有10GB、20GB、40GB等容量；二是传输速度快；三是使用方便。（5）光盘存储器作用：用于存储计算机中的程序、图像和数据。介质：光介质存储器分类：只读型光盘CD-ROM、一次写多次读型光盘WORM、可擦写型光盘CD-RW、DVD-ROM光盘特点：存储容量大，常用的有540MB18GB。成本低。只能进行“读”操作，不能进行“写”操作。在光盘的使用过程当中，我们主要应该注意以下问题：1不要将不清洁的光盘放入光驱。2和软盘不一样，不要在光盘上贴标签，即使是在光盘的背面。3不要在光盘工作时强行按弹出钮弹出光盘。4不要曝晒光盘。5千万不要用标识笔在光盘表面书写。6不要将变形的光盘放入光盘驱动器，这样会造成光驱机械部件的变形和损坏。7不要用手或硬物触摸光盘的底面，接触和碰磨会破坏光盘表面的凹凸结构，造成数据的错误读取和丢失。8不要用有油渍、污垢的手拿光盘，否则，脏物会粘在光盘表面，这样有可能使数据无法读取。另外，将光盘放入光驱和光盘保护盒中时要小心轻放，避免损坏光盘的表面。四、输入输出系统（一）输入输出系统控制方式1、程序查询方式：（用软件查询设备有否准备好）这种方式下，是在程序控制下CPU与外设之间交换数据。CPU通过I/O指令询问指定外设当前的状态，如果外设准备就绪，则进行数据的输入或输出，否则CPU等待，循环查询。这种方式的优点是结构简单，只需要少量的硬件电路即可，缺点是由于CPU的速度远远高于外设，因此通常处于等待状态，工作效率很低。2、中断方式（中断设备运行，转而对付突发事件，处理完成后继续返回原程序运行）中断是主机在执行程序过程中，遇到突发事件而中断程序的正常执行，转去对突发事情的处理，待处理完成后返回原程序继续执行。中断过程如下：（1）中断请求（2）中断响应（3）中断处理（4）中断返回计算机中有多个中断源，有可能在同一时刻有多个中断源向CPU发出中断请求，这种情况下CPU按中断源的中断优先级顺序进行中断响应。中断处理方式的优点是显而易见的，它不但为CPU省去了查询外设状态和等待外设就绪所花费的时间，提高了CPU的工作效率，还满足了外设的实时要求。缺点是对系统的性能要求较高。3、直接存储器访问方式（DMA）DMA方式指高速外设与内存之间直接进行数据交换，不通过CPU并且CPU不参加数据交换的控制。工作过程如下：外设发出DMA请求，CPU响应DMA请求，把总线让给DMA控制器，在DMA控制器的控制下通过总线实现外设与内存之间的数据交换。 DMA最明显的一个特点是它不是用软件而是采用一个专门的控制器来控制内存与外设之间的数据交流，无须CPU介入，大大提高CPU的工作效率。（二）输入输出设备1、输入设备：常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。（1）键盘的分类：按键盘的键数分，键盘可分为101键盘、104键盘、107键盘等；按键盘的形式分，键盘可分为有线键盘、无线键盘、带托键盘和USB键盘等。（2）鼠标的分类：按照工作原理，鼠标器可分为机械式鼠标、光电式鼠标两类。（3）扫描仪：扫描仪通过光源照射到被扫描的材料上来获得材料的图像。扫描仪常用的有台式、手持式和滚筒式三种。分辨率是扫描仪的很重要的特征，常见的扫描仪的分辨率有300600、6001200等。2、输出设备：常用的输出设备有显示器、打印机等。（1）显示器：分类：按使用的器件分类可分为阴极射线管显示器（CRT）、液晶显示器（LCD）和等离子显示器；按显示颜色可分为彩色显示器和单色显示器。显示器的主要性能指标有：像素：显示器屏幕显示出来的图像是由一个一个的发光点（荧光点）组成的，我们称这些发光点为像素，每一个像素包含一个红色、绿色、蓝色的磷光体。分辨率：定义显示器画面解析度的标准，由可以在屏幕中显示的像素数目决定。一般表示为水平分辨率（一个扫描行中像素的数目）和垂直分辨率（扫描行的数目）的乘积。如1024768，表示水平方向最多可以包含1024个像素，垂直方向有768条扫描线。屏幕总像素的个数是它们的乘积。分辨率越高，画面包含的像素越多，图像就越细腻清晰。屏幕尺寸：指显示器屏幕对角线的长度，单位为英寸。目前常用的是14英寸、15英寸、17英寸、19英寸等。点间距：指显示器屏幕上像素间的距离。点间距越小，可使分辨率越高，图像越清晰。目前常用的有0.28mm和0.26mm等。灰度级：指像素的亮暗程度。彩色显示器的灰度级指颜色的种类。灰度级越多，图像层次越逼真清晰。对比度：又称反差，指图像（字符）和背景的浓度差。帧频：字符（图像）每秒钟在屏幕上出现的次数。行频：是电子扫描束从屏幕左边到右边的扫描速度。扫描方式：有逐行扫描和隔行扫描两种。采用逐行扫描的图像稳定，使人眼不易疲劳。（2）打印机打印机分为针式打印机、喷墨打印机、激光打印机、热敏打印机四种。3、其它输入输出设备（1）数码相机DC（2）数码摄像机DV（3）手写笔（4）投影机（三）I/O接口1、接口的功能：使主机和外设能够按照各自的形式传输信息。2、几种接口（1）显示卡：主机与显示器之间的接口；主要的显示标准有MDA，CGA，EGA，VGA，XGA，AGP；显示卡常用参数指标有：分辨率，颜色数和显示缓冲存储器（显示存储器容量（分辨率颜色字节数）/1024）。例：分辨率是800600的情况下，显示存储器为256KB时，颜色数可以是16种；显示存储器为512KB时，颜色数量是几种？（2）硬盘接口：IDE接口，EIDE接口，ULTRA接口和SCSI接口等（3）串行接口（4）并行接口：常用CENTRONIC接口，它是一种打印机并行接口标准。（5）声卡（6）视频卡（四）系统总线总线是用于连接计算机各部件的一组公共信号线。由数据总线、地址总线、控制总线等三组信号线组成。五、计算机的主要技术指标1、字长：是计算机信息处理中，一次存取、传送或加工的数据长度。字长不仅标志着计算精度，也反映了计算机处理信息的能力。一般情况下，字长越长，计算精度越高，处理能力也越强。2、主存容量：是指主存储器所能存储的二进制信息的总量，它反映了计算机处理时容纳数据量的能力。主存容量越大，计算机处理时与外存储器交换数据的次数越少，处理速度也就越快。主存容量常以字节为单位。由于其数值一般较大，所以单位常取KB（Kilobytes），1K=2的10次方（1024）个bytes；MB（Megabytes），1M=2的20次方个bytes；GB（Gigabytes），1G=2的30次方个bytes；TB(Terabytes)，1TB2的40次方个bytes。3、运算速度：取决于指令的执行时间。计算机执行不同的操作所需要的时间可能不同，因而有不同的计算方法来表示运算速度。现在多采用两种计算方法：一种是具体指明各种运算需多少时间，另一种是给出每秒所能执行的指令（一般指加、减运算）的百万条数，简称MIPS。后一种方法是最常用的计算方法。4、时钟周期（频率）：指CPU在单位时间(s)内发出的脉冲数。CPU中每条指令的执行是通过若干步基本的硬件动作即微操作来完成的，这些微操作按时钟周期的节拍来动作。一般来说，时钟频率越高（周期越短），计算机的运算速度就越快。时钟频率以兆赫（MHz）为单位。5、数据输入输出最高速率：主机与外部设备之间交换数据的速率同样影响计算机系统的工作速度。由于各种外部设备本身工作差异很大，故常用主机所能支持的数据输入输出最大速率来表示。6、性能价格比：选购计算机时，不能片面追求性能越高越好，而是要根据实际应用情况，选用那些既能满足需要，而且