第1章计算机系统基础

1、请用请用PowerPoint 2003PowerPoint 2003播放播放基本技能基本技能基本理论基本理论1. 1.掌握和了解计算机理论基础知识掌握和了解计算机理论基础知识2.2.具有网络环境下具有网络环境下操作计算机操作计算机的技的技能和能和信息处理信息处理的能力的能力3.3.掌握数据库和多媒体相关知识掌握数据库和多媒体相关知识为什么要为什么要学？学？学什么？学什么？怎么学？怎么学？ 示例示例 1.1 1.1 计算机的发展计算机的发展 1.2 1.2 计算机的类型计算机的类型 1.3 1.3 计算机的基本工作原理及结构计算机的基本工作原理及结构 硬件系统的总线结构图;微机系统五大组成部分及

2、功能;计算机的主要性能指标语言的概念，系统软件、应用软件的概念，操作系统、汇编程序、编译程序和解释程序的功能n现代计算机现代计算机时代时代年份年份电子器件电子器件特点特点第一代第一代1946195319461953电子管电子管磁鼓、磁带；磁鼓、磁带；机器语言和汇编语言机器语言和汇编语言第二代第二代1954196319541963晶体管晶体管磁芯存储器（王安）磁芯存储器（王安）、出现高级程序设计语言出现高级程序设计语言第三代第三代1964197019641970中小规模中小规模集成电路集成电路大型化，集中式计算，远程终大型化，集中式计算，远程终端端 第四代第四代19711971至今至今大、超大大

3、、超大规模集成规模集成电路电路超大型化，计算机化，嵌入式，超大型化，计算机化，嵌入式，图形用户界面，多媒体，网络图形用户界面，多媒体，网络通信，网格计算通信，网格计算 4 4n19751975年，美国，爱德华年，美国，爱德华. .罗伯茨罗伯茨n19851985年，长城年，长城05200520影响芯片集成度，计算机运行速度影响芯片集成度，计算机运行速度n超导计算机超导计算机n量子计算机量子计算机n光子计算机光子计算机n生物计算机生物计算机n神经网络计算机神经网络计算机发展方向：超高速、超小型、并行发展方向：超高速、超小型、并行处理、智能化处理、智能化晶晶体体管管数数单单位位时时间间执执行行的的指

4、指令令数数百万条百万条/ /每秒每秒MIPSMIPS每每1818个月芯片能力增长一倍。个月芯片能力增长一倍。n按计算能力分：巨型机、大型机、中型机、小型机、计算机按计算能力分：巨型机、大型机、中型机、小型机、计算机（微机、笔记本、掌上电脑等）（微机、笔记本、掌上电脑等）n从市场分布情况看：从市场分布情况看：John von NeumannJohn von Neumann冯冯 诺依曼诺依曼重点重点 数据流数据流控制流控制流取数存数地址指令（控制器控制器运算器运算器输出输出设备设备输入输入设备设备程序+数据操作命令处理结果反馈信号响应信号请求信号响应信号请求信号1 12 23 34 45 56 6

5、7 78 89 9101011 11121213131414注意：其中注意：其中5-105-10是个是个重复的过程重复的过程是对计算机进行程序控制的是对计算机进行程序控制的。指令格式指令格式操作码操作码操作数操作数机器执行什么操作机器执行什么操作执行对象（具体数、存放位置）执行对象（具体数、存放位置）内存储器内存储器程序计数器PC（0100H）操作码地址码译码器操作控制线路累加器算术、逻辑运算部件运算器运算器控制器控制器指令寄存器程序区数据区0707自动加自动加1 107400740程序计数器程序计数器PCPC（0101H0101H）组成图组成图n硬件硬件n系统软件系统软件n应用软件应用软件层

6、次图层次图(1) (1) 计算机系统计算机系统 从外观看，一台微机由主机（包括内存）主机（包括内存）和外部设备外部设备（包括外存）（包括外存）组成。在主机箱内有主板（包括CPU和内存、总线扩展槽）、外存、输入输出接口电路等，如下图所示：(2) (2) 微机硬件的基本组成微机硬件的基本组成 微微 处处 理理 器器 CPUCPU 主存储主存储器器外存接口外存接口 输入输出接口输入输出接口其他其他I/OI/O口口各种外各种外设设键盘、键盘、显示器显示器等等软、硬软、硬盘驱动盘驱动器器ABABDBDBCBCB计算机的硬件系统结构图（总线结构图总线结构图）如下：根据总线结构讲解计算机硬件各部分及功能根据

7、总线结构讲解计算机硬件各部分及功能 插卡式Slot 针脚式Socket1. 1. 中央处理器中央处理器CPUCPU（核心）：（核心）：它执行对信息的处理与控制，是整个微型机的核心，它是一个大规模集成电路芯片。决定决定微机的档次微机的档次。 2.CPU2.CPU可分为：可分为： 3.3.主流产品：主流产品： nIntelIntel公司的公司的Pentium(Pentium(奔腾）系列和奔腾）系列和AMDAMD公司的公司的AthlonAthlon( (速龙）系列速龙）系列nP4 CPU:P4 CPU:奔腾、赛扬、至强、迅驰奔腾、赛扬、至强、迅驰 字长CPU一次所能处理的数据的二进制位数；CPU字长

8、有8bit，16bit，32bit，64bit等，目前流行的微机主要采用32bit。工作频率CPU主频通常以MH（兆赫）和GH（千兆赫）为单位，MH 指每秒执行百万条指令。目前流行的CPU的主频均已达GH 数量级高速缓存（cache) 4. 4. 主要性能指标：主要性能指标：高速高速CPUCPU低速内存低速内存高速缓存高速缓存多核CPU技术64位CPU低功耗CPU嵌入式CPU5 5. CPU. CPU技术的新发展技术的新发展 主板是计算机中重要的部件。主要功能是传输电子信号。计算机的性能、功能、兼容性都取决于主板设计。目前主板的系统结构为控制中心结构控制中心结构。主流产品是ATXATX主板。1

9、-3-5-71-3-5-7n三大芯片三大芯片北桥芯片北桥芯片决定主板性能高低决定主板性能高低南桥芯片南桥芯片决定主板功能多少决定主板功能多少BIOSBIOS芯片芯片决定主板兼容性好坏决定主板兼容性好坏CPU插座插座 目前CPU均采用Socket插座，Socket插座根据CPU引脚的多少进行编号。 芯片组芯片组 生产芯片组的厂商有生产芯片组的厂商有Intel、AMD、VIA、SIS等少数企业。等少数企业。 计算机的存储器用来存放程序和数据，其容量的大小、存取数据速度的快慢将直接影响到微机系统的性能。注意： 计算机运行时的程序和数据均放在RAM中，一旦掉电，其中的内容将全部丢失。 随机存储器 RA

10、M只读存储器 ROM可编程只读存储器 PROM可改写只读存储器 EPROM存储器主存储器主存储器（内（内 存存） 光盘存储器、优盘外存储器外存储器（辅助存（辅助存储器）储器） 磁盘存储器：软磁盘、硬磁盘注意：注意：1.地址地址：存储单元的一个编号，数据的存取须通过该编号完成。2.存储容量：内存单元的总数，通常一个单元为一个字节，1024个单元为1KB，10241024个单元为1兆节，记为1MB。通常为256MB。内存容量实质上指内存容量实质上指RAMRAM的的容量（因为容量（因为ROMROM可存储容量为可存储容量为0 )0 )。3. RAMRAM：随机存储器，可读写，断电后数据丢失断电后数据丢

11、失。4.ROMROM：只读存储器，不可写，预先存入数据，断电断电后数据不丢失后数据不丢失。 短暂地保留数据、其特点是速度快。短暂地保留数据、其特点是速度快。分为随机存取存储器（RAM,静态SRAM和动态DRAM）、只读存储器（ROM）、高速缓冲存储器（Cache)。 RAM在实际存储的时候被分成为许多等长的存储单元，在微机中一般按照字节存储，即按字节来分存储单元。比如，如果有内存kB，则被分为1024个存储单元。每个存储单元将被赋予一个编号即内存地址。FFFFH0002H0001H0000H 注意区分内存地址和内存地址中的内容。 软盘一般有5寸盘(5.25“)和3寸盘(3.5”)，高密3寸盘的

12、存储容量为1.44M，高密5寸盘容量为1.2M，现在一般采用3寸盘。在DOS中用“A：”、或“B：”来表示软盘的盘符。读写窗口挡板塑料壳轴盘连接孔盘片写保护孔3.53.5英寸软盘示意图英寸软盘示意图原理：原理：运用光盘盘面的凸凹不平，表示“0” 和“1”的信息，光驱利用激光头产生激光扫描光盘盘面，读取“0”和“1”的信息。特点：特点：记录密度高，存储容量大，数据保存时间长。类型：类型： 只读型光盘(CD-ROM、DVD-ROM)，数据采用专用设备一次性写入到光盘中。只能读取信息，不能再写入。CDROM的存储容量为650MB，DVDROM的存储容量为4.3GB17GB。一次写入型光盘(CD-R、

13、DVD-R)，只能写一次，写后不能修改。可擦写型光盘(CD-RW、 DVD-RW)，可以反复读写，但需要专用软件进行操作。优盘（又名闪存盘）优盘（又名闪存盘）移动硬盘移动硬盘特点特点：容量大，单位存储成本低；速度快；兼容性好，即插即用；具有良好的抗震性能。特点特点：防潮、耐高低温、抗震、防电磁波、 容量大、携带方便等外存是一种长期保留数据长期保留数据的装置，属外部设备外部设备。既是输入设备输入设备，又是输出设备输出设备，主要用于和内存储器交换信息。有硬盘、软盘、光盘、U盘、移动硬盘。CPUCPU、内存、外存间的关系：、内存、外存间的关系：CPU外存内存交换数据交换数据不能直接交换不能直接交换n

14、外存和内存的比较外存和内存的比较：速度较内存慢、速度较内存慢、容量一般容量一般较内存较内存大大，且价格比内存便宜。软盘容量为1.44M，常见硬盘达GB级以上，光盘容量有500600MB，有可擦写光盘。注意注意: :1. 1.软盘写保护孔打开时，处于写保护状态，只能读取信息，不能软盘写保护孔打开时，处于写保护状态，只能读取信息，不能写信息写信息。2.2.软盘正在工作时（指示灯亮时），不能将软盘取出，否则丢失软盘正在工作时（指示灯亮时），不能将软盘取出，否则丢失数据或损坏磁盘。数据或损坏磁盘。3.磁道、柱面由外到内编号，从由外到内编号，从0 0开始开始，磁道数一般为40或80 。4.磁盘容量的计算

15、公式（每个扇区存储512个字节）：软盘容量软盘容量=面数面数磁道数磁道数每道扇区数每道扇区数每扇区字节数每扇区字节数硬盘容量硬盘容量=柱面数柱面数面数面数每道扇区数每道扇区数每扇区字节数每扇区字节数如如：3.5英寸双面软盘，有80个磁道，18扇区/磁道，其格式容量为：512 18 80 21440KB1.44MB，简称1.44MB。n速度速度n容量容量慢慢快快大大小小各种存储器特点比较各种存储器特点比较 总线（总线（BUS):BUS):是指计算机系统中能够为多是指计算机系统中能够为多个部件共享的个部件共享的一组公共信息传输线路一组公共信息传输线路。按照其功能及传输信息的种类可分为： 数据总线（

16、数据总线（DBDB）：用于CPU与内存或I/O接口之间的数据传递，它的条数取决于CPU的字长，信息传送是双向双向的（可送入到CPU也可由CPU送出）。 地址总线（地址总线（ABAB）：用于传送存储单元或I/O接口的地址信息，信息传送是单向单向的,它的条数决定了计算机内存的大小：若一台计算机中有16条地址总线，则它的内存大小为216（64KB）。 控制总线（控制总线（CBCB）：双向双向传送控制器的各种控制信息。 总线性能：总线宽度、总线频率 7大总线（前端总线FSB、内存总线MB、Hub总线IHA、图形显示接口总线PCIE、外部设备总线PCI、通用串行总线USB和少针脚总线LPC）的功能 主板

17、外部接口是用来连接键盘、鼠鼠标（串行接口）标（串行接口）、音箱、麦克风、显示器、打印机（并打印机（并行接口）行接口）、电话线等其它外部设备，实现数据交换的功能。USBUSB接口，接口，通用串行通用串行总线接口总线接口标准。标准。 输入设备输入设备输出设备输出设备 键盘键盘(101(101键键) )由由4 4个部分组成（主键盘区、功个部分组成（主键盘区、功能键区、编辑键区、小键盘区）。能键区、编辑键区、小键盘区）。(1) (1) 功能键区功能键区：F1F1F12F12，每一个功能键往往对应，每一个功能键往往对应一串字符，不同软件中功能键的定义不相同。一串字符，不同软件中功能键的定义不相同。字符键

18、：每按一次字符键，屏幕显示一个对应的字符。字符键：每按一次字符键，屏幕显示一个对应的字符。控制键：常用的控制键如下：控制键：常用的控制键如下： EnterEnter键键: :回车键。回车键。 ShiftShift键键: :上下档换档键。上下档换档键。Caps LockCaps Lock键：大小写字母锁定键。键：大小写字母锁定键。 空格键：空格键：Back SpaceBack Space键：退格键。键：退格键。 Ctrl Ctrl 键：控制键。键：控制键。Esc Esc 键：强行退出键。键：强行退出键。 Tab Tab 键：标记键，制表键：标记键，制表键。(2) (2) 主键盘区主键盘区：分为字

19、符键和控制键两类。：分为字符键和控制键两类。(4) (4) 光标控制键区光标控制键区：Insert Insert 键：键：插入转换键。Delete Delete 键：键：删除光标所在处字符。Home Home 键：键：把光标移到所在行的开始位置。End End 键：键： 把光标移到所在行的末尾。Page UPPage UP键：键：显示上一页的内容。Page DownPage Down键：键：显示下一页的内容。(3) (3) 小键盘区小键盘区：小键盘区的数字都有双重功能。开机后“Num Lock”指示灯亮，这时按每个数字键，均可显示数字。当“Num Lock”指示灯熄灭时，小键盘上的2，4，6，

20、8等键变成了控制光标移动的键。无线光电鼠标器 主要用于视窗界面的操作环境中，通过在桌面上移动鼠标器带动光标移动来实现各种需要的操作。 鼠标器通过串行通讯接口串行通讯接口与主机相连，有机械式机械式和光电式光电式两种。 如同一台电视机，能及时显示计算机的提示信息和程序的运行结果，是向用户提供信息的重要设备。主要由显示监视器和显示适配器（显卡）（显卡）两部分组成：(1) (1) 显示器的分类（显示器的分类（按器件分）：有阴极射线管显示器阴极射线管显示器(CRT)(CRT)( (模拟显示方式，显示效果好）、液晶（LCD)（数字显示方式，显示效果稍差）、发光二极管、等离子体、荧光等平板型显示器。(2)

21、(2) 显示器的主要技术参数显示器的主要技术参数a. 屏幕尺寸：主要有14英寸、15英寸、17英寸、20英寸等规格。b. 点距：屏幕上荧光点间的距离。越小越好，现有的规格0.20,0.25,0.26,0.28,0.31,0.39(毫米)等。c. c. 显示分辨率显示分辨率( (最主要参数）最主要参数）：通常写成(水平点数)(垂直点数)的形式，点数越多越好，目前1024 1024 768768较普及。d. 刷新频率：每分钟屏幕画面更新的次数，频率越高越好， 一般是75Hz200Hz。 打印机的主要技术指标：打印机的主要技术指标：打印速度：CPS（字符/秒）表示；打印分辨率打印分辨率：DPIDPI

22、（点/英寸）表示；最大打印尺寸：A4或A3。可以对数据进行永久性保存，有击打式（针式打印机）击打式（针式打印机）和非击打式（激光打印机和喷墨打印机）和非击打式（激光打印机和喷墨打印机）等。 扫描仪是一种光机电一体化的输入设备输入设备，它可以将图文形象转换成可由计算机处理的数字数据。绘图仪是一种输出输出图形的硬拷贝设备设备。思考思考：数码相机和数字化仪是输入设备还是输出设备？字长字长：计算机一次可并行处理的二进制数码的位数 （分32位、64位等几种字长）主（内）存贮器的容量主（内）存贮器的容量：128MB/256MB/512MB/1GB等运算速度（或时钟频率）运算速度（或时钟频率）MIPSMIP

23、S（每秒百万条指令）（每秒百万条指令） 主频，即主时钟频率。 80486：33MHZ66MHZ之间 Pentium 4：2.4GHZ 频率越高，速度越快。外部设备配置外部设备配置n性能指标性能指标此外，还有功能指标、可靠性指标、兼容性指标等此外，还有功能指标、可靠性指标、兼容性指标等。重点重点 一种用来管理计算机系统软硬件资源、提高计算机工作效率的系统软件。5大功能： 1. 1.进程与处理器进程与处理器(CPU)(CPU)管理管理 2.2.作业管理作业管理 3.3.存储管理存储管理4.4.设备管理设备管理 5. 5.文件管理文件管理 单用户操作系统：DOS 多用户多任务： windows XP

24、/2000/98网络操作系统：Unix, netware,Windows NT, Linux 系统软件主要有：操作系统、语言处理程序（如VB、C、VFP等）、工具软件等机器语言机器语言 以二进制的指令码编程，最早的一种编程工具。 特点：机器容易接受、执行程序效率高，但编程复杂，极易出错，可移值性差，现在已不采用。汇编语言汇编语言 二进制指令的简单符号化。如加法指令用ADD表示等。特点：比机器语言编程进了一大步，且机器也易于接受，执行效率较高，但编程仍然复杂，较易出错，目前主要用于计算机控制方面的编程。（Z80、Intel8088、 Intel80486汇编语言等）（1 1）程序设计语言）程序设

25、计语言编写程序的工具，经历了3个阶段：源程序：源程序：由由高级语言高级语言或或汇编语言汇编语言编写的程序。编写的程序。目标程序：目标程序：由源程序由源程序翻译翻译成的机器语言程序。成的机器语言程序。可执行程序：可执行程序：由由机器语言机器语言组成的程序。组成的程序。高级语言高级语言 一种接近人类语言的计算机程序设计语言。 特点：特点：编程容易，程序设计能力较强，可移植性好，是目前广泛采用的一种编程语言，如BASIC、FORTRAN、C、FoxPro、VB、VC、VF、Java语言等。编写的程序分为3类：源程序、目标程序、可执行程序包括汇编程序、编译程序、解释程序：汇编程序：将汇编语言源程序翻译

26、成目标语言程序。汇编程序：将汇编语言源程序翻译成目标语言程序。编译程序：将源程序一次性一次性翻译成目标语言程序。如Fortran、Pascal、C。解释程序：对源程序逐条解释，解释一条，执行一条，逐条解释，解释一条，执行一条，直至执行完整个程序。无目标程序生成无目标程序生成。如Basic.将高级语言编写的源程序翻译成将高级语言编写的源程序翻译成机器程序有两种方式：编译和解释机器程序有两种方式：编译和解释（2 2）语言处理程序）语言处理程序 (3) (3)数据库管理系统数据库管理系统 应用软件是针对某一具体应用目的而编制的软件应用软件是针对某一具体应用目的而编制的软件。 如：财务软件、工资管理软件、文字处理软件、CAD软件以及各种游戏软件等。分专用和通用型。特点：运行于操作系统之上，通过一些编程工具开发实现。分类：办公自动化软件、多媒体应用、辅助设计、企业应用、网络应用、安全防护、系统工具、娱乐休闲等。(4)(4)网络服务网络服务自然界的信息是丰富多彩的，有数值、文字、声自然界的信息是丰富多彩的，有数值、文字、声音、图形、图像、视频等，但是计算机本质上只音、图形、图像、视频等，但是计算机本质上只能处理二进制的能处理二进制的“0”和和“1”，因此必须将各种信，因此必须将各种信息转换成为计算机能够接