计算机基础 第二章

1、第二章 计算机系统 计算机计算机系统系统软件系统软件系统硬件系统硬件系统计算机系统计算机系统 输入设备输入设备：键盘、鼠标、扫描仪键盘、鼠标、扫描仪 输出设备输出设备：显示器、打印机显示器、打印机 外外 存存：软、硬盘、光盘、闪存：软、硬盘、光盘、闪存 网络设备网络设备：网卡、调制解调器等：网卡、调制解调器等 计计算算机机系系统统软件软件系统系统外部设备外部设备系统软件系统软件应用软件应用软件硬件硬件系统系统运算器运算器控制器控制器主机主机内存内存CPU随机存储器随机存储器(RAM)只读存储器只读存储器(ROM)高速缓冲存储器高速缓冲存储器 操作系统：操作系统：WindowsWindows、U

2、nixUnix、LinuxLinux语言处理程序：语言处理程序：C C、PascalPascal、VBVB等等 诊断程序、排错程序等诊断程序、排错程序等 办公软件包办公软件包 2.1.2. 计算机工作原理计算机工作原理 存储程序存储程序 程序控制程序控制 -冯冯诺依曼诺依曼52.1.2 计算机工作原理指令是能被计算机识别并执行的的二进制代码，完成一种操作。操作码 操作数 数据传送指令数据处理指令程序控制指令输入输出指令 其它指令 If Goto And OrCPU内存I/O设备主机对计算机的硬件进行管理等指令 结构分类操作码 要完成的操作类型或性质操作数 操作的内容或所在的地址 计算机工作原理

3、计算机工作原理总线总线总线（总线（Bus）是连接计算机中是连接计算机中CPU、内存、外存、输入输、内存、外存、输入输出设备的一组信号线以及相关的控制电路，它是计算机中用出设备的一组信号线以及相关的控制电路，它是计算机中用于在各个部件之间传输信息的公共通道。于在各个部件之间传输信息的公共通道。 根据同时可以传送的数据位数分为根据同时可以传送的数据位数分为16位总线、位总线、32位总线位总线等，位数越多数据传送越快。等，位数越多数据传送越快。 根据传送的信号不同，总线又分为数据总线（根据传送的信号不同，总线又分为数据总线（Data bus，用于数据信号的传送）、地址总线（用于数据信号的传送）、地址

4、总线（Address bus，用于地址，用于地址信号的传送）和控制总线（信号的传送）和控制总线（Control bus，用于控制信号的传，用于控制信号的传送）。送）。 在微型计算机中常用的总线标准有在微型计算机中常用的总线标准有ISA总线、总线、EISA总线、总线、PCI总线、总线、USB通用总线等。通用总线等。 9处理器（CPU）处理器控制器运算器控制整个计算机所有部件的工作ALU执行算术运算和逻辑运算2.2计算机硬件系统计算机硬件系统10存储器存储器存储器存储器是计算机存储是计算机存储数据和程序数据和程序的记忆单元集合，的记忆单元集合，每个记忆单元由每个记忆单元由8 8位二进制位组成，可读

5、写其中的数据。位二进制位组成，可读写其中的数据。存储器存储器通常分为内存储器和外存储器存放大量信息的外存储器信息交流中心信息交流中心内存储器内存储器存储器 内存储器与CPU连接，存储容量小，存取速度快直接与CPU交换信息 主存储器以字节作为管理的基本单位，一个字节称为一个存储单元。为了区分每个存储单元，每个存储单元被赋予一个唯一的编号，称为地址。字节、地址字节、地址存储器 外存储器存储容量大，存取速度较慢只能与内存交换信息，不能被其他部件直接访问13输入输入/ /输出设备输出设备-I/O设备设备常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。微机中的

6、硬件各种板卡主板CPURAM内部组成中央处理器中央处理器 组成：组成： 运算器、控制器、寄存器运算器、控制器、寄存器 性能指标：字长、主频性能指标：字长、主频双核心处理器双核心处理器，在一块，在一块CPU基板上集成两个处理器核心，并通过基板上集成两个处理器核心，并通过并行总线将各处理器核心连接起来，从而提高计算能力。并行总线将各处理器核心连接起来，从而提高计算能力。4核、核、6核（核（ 3GHZ 11亿个晶体管）亿个晶体管）17存储器内存随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)高速缓冲存储器 (Cache)外存磁介质,软盘和硬盘光盘Flash存储器内存储器（主存储器）, 速度快，容量小，价格较

7、高，可由CPU直接访问。外存储器（辅助存储器）,速度慢，容量大，价格低，CPU不可以直接访问。CPURAM外存数据访问18RAM的发展SDRAM(同步动态存储器)DDR(双倍数据速率SDRAM)DDR2DDR3一个总线时钟周期读写一次数据一个总线时钟周期 读写两次数据, 2倍一个总线时钟周期读写两次数据并行存取两个数据, 4倍一个总线时钟周期读写两次数据并行存取四个数据, 8倍内存储器：内存储器：内存按功能分为两种：内存按功能分为两种：只读存储器（只读存储器（ROM）：）：储存的信息只能读出，储存的信息只能读出，不能写入，断电后信息不会丢失。不能写入，断电后信息不会丢失。随机存储器（随机存储器

8、（RAM）：）：储存的信息可以读出，储存的信息可以读出，也可以写入，断电后存储的信息会丢失。也可以写入，断电后存储的信息会丢失。 20ROM只读存储器,可读，不可写；掉电后数据不会丢失BIOS(Basic Input Output System)是被固化到主板ROM芯片上的程序。BIOS主要功能:识别各种硬件(包括型号)引导操作系统进行硬件最直接的操作，如读文件等。引导操作系统过程自检。检查电脑硬件是否良好。 初始化，读取CMOS里设置的参数,对硬件进行设置。导操作系统。开机自检执行ROM中的启动程序加载操作系统执行操作系统21Cache高速缓存 ,CPU的速度很快而内存速度较慢，怎么办？ C

9、ache，它集成在CPU内部，高速，容量小。Cache与内存数据交换是以块（页）为单位的 。CPU首先从Cache中查找 ，如果没有找到，再从内存中读取，同时把这个数据所在的数据块调入Cache中CPU内存Cache22外存储器外外存储器，存储器，大容量大容量、能长期保存数据，能长期保存数据，价格便宜价格便宜。外存磁盘:软盘和硬盘光盘：CD,DVDFlash存储器：U盘和各种Flash卡23软盘(Floppy Disk)Floppy Disk)微机使用的软盘直径为微机使用的软盘直径为3.53.5英寸，称为英寸，称为3 3寸盘，容量为寸盘，容量为1.44MB1.44MB。 软盘容量小、单位容量成

10、本高、速度慢软盘容量小、单位容量成本高、速度慢且可靠性差。已被且可靠性差。已被U U盘替代。盘替代。24硬盘硬盘(Hard Disk) 微机中最主要的辅存，容量大。盘片：一个硬盘有多个盘片，每盘片有上下两个面，保存数据。磁道：盘片上不同半径的同心圆为磁道。扇区：一个磁道被划分为多个扇区。柱面：不同盘片相同磁道构成的圆柱面即柱面 。存储容量盘片数磁道（柱面）数扇区数每扇区字节数。信息记录可表示为：几号磁头（盘片），几号磁道（柱面），几号扇区。25硬盘种类笔记本硬盘的直径一般仅为2.5英寸和1.8英寸。移动硬盘笔记本硬盘读写控制电路板外部接口。外部接口主要有USB2.0和IEEE1394。 USB

11、 2.0 速度可达480Mbps IEEE 1394 速度目前可达400Mbps微型硬盘一般为1英寸以下的硬盘。主要用于数码产品中，如数码摄像机。 固态硬盘（solid-state disk，SSD）是运用Flash芯片发展出最新的硬盘。不怕摔，能适应极端温度或湿度，适合工业或军事用途。价格非常高 。光盘光盘 一种利用激光技术存储信息的介质。一种利用激光技术存储信息的介质。特点：特点：存储容量大、可靠性高存储容量大、可靠性高读取速度快、单位价格低读取速度快、单位价格低携带方便携带方便光盘光盘类型：类型：只读型光盘（只读型光盘（ CD-ROM ）、）、一次写入型光盘（一次写入型光盘（WROM:W

12、rite Once Read Many Dick ）、）、可擦型光盘（可擦型光盘（Erasable Optical Dick）只读光驱只读光驱光盘刻录机光盘刻录机移动存储产品移动存储产品 Flash存储设备：存储设备： 闪存芯片为存储介质闪存芯片为存储介质采用采用USB的接口的接口可擦写可擦写100万次以上万次以上 特点：特点：即插即用即插即用容量大容量大体积小，便于携带体积小，便于携带可靠性高可靠性高 31 基本输入和输出设备键盘、鼠标、触摸屏、显示器、打印机 新型数码设备数码相机、数码摄像机、摄像头、投影仪 其它应用广泛的设备： 磁卡、IC卡、射频卡等许多卡片的读写设备 条形码扫描器 指纹

13、识别器等输入和输出设备输入和输出设备32连接 基本输入设备PS/2（紫色）口键盘 USB口“蓝牙”技术 无线键盘PS/2（绿色）口鼠标 USB口“蓝牙”技术 无线鼠标连接 鼠标 机械式的 光电式的 光电鼠标更精确、更耐用、更容易维护 控制鼠标指针：轨迹球（TrackPoint） 触摸板（TouchPad） 触摸板轨迹球（笔记本电脑） 触摸屏输入和输出设备输入和输出设备输入设备输入设备扫描仪扫描仪光学分辩率光学分辩率 光学分辨率是扫描仪最重要的性能指标光学分辨率是扫描仪最重要的性能指标之一，它直接决定了扫描仪扫描图像的清晰程度。之一，它直接决定了扫描仪扫描图像的清晰程度。扫描仪的分辩率通常用每英

14、寸长度上的点数，即扫描仪的分辩率通常用每英寸长度上的点数，即DPI来来表示，例如：表示，例如：6001200DPI。 灰度值 ：是指进行灰度扫描时对图像由纯黑到纯白整个色彩区域进行划分的级数。6BIT，8BIT，10BIT等。 扫描速度 34 基本输出设备CRT 性能价格比高，技术成熟分类 LCD 将取代CRT分辨率 像素的数量 如1024768 12801024指标 颜色质量 每一个像素占用的位数，真彩色是24位刷新频率(CRT) 屏幕刷新速度(Hz) 刷新频率越高，闪动就越少 不闪动至少需要75Hz 显示器注1：显示器颜色质量若为32位， 因为增加了1个字节的透明度注2：LCD在标准分辨率

15、下最清晰输入和输出设备输入和输出设备35 基本输出设备打印速度 每分钟打印页数(ppm)指标 分辨率 每英寸的点数(dpi)针色打印机 9针、24针等，用于银行、超市分类 喷墨打印机 黑白、彩色，打印成本高，小批量打印激光打印机 速度最快，可达80ppm以上 质量最高，可达1200dpi以上打印机输入和输出设备36 各种接口各种接口 USB接口： USB 1.1 最高传输速率可达12Mbps 很少见到 USB 2.0 传输速率可达480Mbps 普遍 IEEE 1394：支持的设备有DV、移动硬盘、音响设备 可以达到400Mbps， 将来会800Mbps，1Gbps，1.6GbpsPS/2接口

16、 串行口并行口接口接口主板主板主板主板(Mainboard)简称简称MB。主板上布满了各种电子元件、。主板上布满了各种电子元件、插槽、接口等。它为插槽、接口等。它为CPU、内存和各种功能、内存和各种功能(声、图、通信、声、图、通信、网络、网络、TV、SCSI等等)卡提供安装插座卡提供安装插座(槽槽)；为各种磁、光存储；为各种磁、光存储设备、打印和扫描等设备、打印和扫描等IO设备以及数码相机、摄像头、设备以及数码相机、摄像头、Modem等多媒体和通讯设备提供接口。等多媒体和通讯设备提供接口。 显示卡显示卡显示卡显示卡(又称显示适配器又称显示适配器)，作用是控制显示器的显示方式。目前大，作用是控制

17、显示器的显示方式。目前大多数计算机都使用多数计算机都使用AGP借口的显示卡。借口的显示卡。显示卡有一个显示卡有一个15针的针的VGA输出端口，卡上有图形处理芯片、显示输出端口，卡上有图形处理芯片、显示内存及内存及BIOS芯片。芯片。显示卡的性能主要取决于显卡上使用的图形芯片。显示卡的性能主要取决于显卡上使用的图形芯片。显示内存的大小影响到显示卡可以显示的颜色多少和可以支持的显示内存的大小影响到显示卡可以显示的颜色多少和可以支持的最高分辨率。最高分辨率。 声卡声卡微型计算机的主要技术指标CPU的类型芯片的型号主要厂商：Inter AMD微型计算机的主要技术指标字长CPU在单位时间内(同一时间)能

18、一次处理的二进制数的位数叫字长。能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。字节和字长的区别： 8位称为一个字节。 字长的长度是不固定的，对于不同的CPU、字长的长度也不一样。8位的CPU一次只能处理一个字节，而32位的CPU一次就能处理4个字节，同理字长为64位的CPU一次可以处理8个字节。 微型计算机的主要技术指标时钟频率 、机器周期 GHZ 运算速度 MIPS（每秒百万次指令）存取速度CPU cache 内存 硬盘 光盘（U盘）内、外存储器的容量计算机软件系统计算机系统的所有程序及相关的文档称为软件（software）

19、。计算机的软件系统就是为了运行、管理和维护计算机而编写的程序（当然包括文档）的总和。 程序是为实现一定功能，用计算机程序设计语言所编制的语句的有序集合。文档是描述程序设计的过程及程序的使用方法的有关资料。软件系统按其功能可分为系统软件和应用软件两大部分。 计算机软件系统计算机软件系统软件软件系统系统系统软件系统软件文字处理软件文字处理软件表格处理软件表格处理软件辅助设计软件辅助设计软件实时控制软件实时控制软件网络通信软件网络通信软件应用软件应用软件操 作 系 统操 作 系 统（OS）DOSWindows 2000/xpWindows NTUNIX、NetWare语言处理程序语言处理程序编译程序

20、编译程序解释程序解释程序汇编程序汇编程序系统服务程序系统服务程序监控、检测程序监控、检测程序连接编辑程序连接编辑程序连接装配程序连接装配程序调试程序调试程序其它服务程序其它服务程序数据库管理系统数据库管理系统OracleSybaseIBM DB2计算机软件体系结构计算机软件体系结构硬件结构硬件结构操作系统操作系统系统服系统服务程序务程序网络软件网络软件数据库数据库管理系统管理系统语言处理程序语言处理程序应用程序应用程序软件系统-系统软件 系统软件是指控制和协调计算机及外部设备,支持应用软件开发和运行的系统,是无需用户干预的各种程序的集合,主要功能是调度,监控和维护计算机系统；负责管理计算机系统

21、中各种独立的硬件，使得它们可以协调工作。 主要包括:操作系统,语言处理程序,高级语言系统和各种服务性程序等. 操作系统（操作系统（Operation System） 负责管理计算机系统的全部软件资源和硬件资源。负责管理计算机系统的全部软件资源和硬件资源。 合理地组织计算机各部分协调工作。合理地组织计算机各部分协调工作。 为用户提供操作和编程界面。为用户提供操作和编程界面。操作系统功能： 文件管理：资源管理器、树形目录结构、路径 进程管理： 程序管理器 内存管理 设备管理：控制面板操作系统简介DOS操作系统MAC OS操作系统Windows操作系统UNIX系统Linux操作系统简介DOS操作系统

22、Disk Operating System又称DOS(简写)，中文全名“磁盘操作系统”。单用户、单任务、字符界面速度快16位系统操作系统简介MAC OSMac OS是一套运行于苹果Macintosh系列电脑上的操作系统。Mac OS是首个在商用领域成功的图形用户界面。 操作系统简介操作系统简介UNIX是一个功能强大、性能全面的多用户、多任务操作系统，可以应用从巨型计算机到普通PC机等多种不同的平台上Linux是一种外观和性能与UNIX相同或更好的操作系统，而是一个类似于 UNIX的产品。Linux是自由软件，免费、公开源代码的. 57（1）机器语言机器语言是由“”、“”二进制代码按一定规则组成

23、的、能被机器直接理解、执行的指令集合。 例如，计算A=15+10 的机器语言程序如下：10110000 00001111： 把15放入累加器A中00101100 00001010： 10与累加器A的值相加，结 果仍放入A中11110100： 结束，停机缺点：编程工作量大，难学、难记、难修改，只适合专业人员使用；由于不同的计算机，其指令系统不同，机器语言随机而异，通用性差，是面向机器的语言。优点：程序代码不需要翻译，所占空间少，执行速度快。现在已经没有人用机器语言直接编程了。 程序设计语言与语言处理程序58（2）汇编语言将机器指令的代码用英文助记符来表示，代替机器语言中的指令和数据。例如，计算

24、A=15+10 的汇编语言程序：MOVA，15：把15放入累加器A中ADDA，10：10与累加器A相加，结果存入A中HLT：结束，停机优点：汇编语言克服了机器语言难读等缺点，保持了其编程质 量高，占存储空间少，执行速度快的优点。缺点：还是依赖于机器，通用性差。特点：源程序必须通过汇编程序翻译成机器语言。常用于：过程控制等编程。2. 语言处理程序语言处理程序三类计算机语言三类计算机语言 用二进制代码表示的机器指令集合。用二进制代码表示的机器指令集合。 优点：优点：灵活、直接识别执行、速度快。灵活、直接识别执行、速度快。 缺点：缺点：面向硬件、直观性差，易出错，面向硬件、直观性差，易出错， 程序不

25、易移植。程序不易移植。 用助记符表示的计算机语言，仍然面向用助记符表示的计算机语言，仍然面向机器。机器。 优点：优点：简单易记、速度快，目标程序占简单易记、速度快，目标程序占用空间少。用空间少。 缺点：缺点：面向硬件，通用性差。面向硬件，通用性差。两者都属于两者都属于低级语言。低级语言。2、语言处理程序、语言处理程序 与自然语言相近并为计算机所接受和执行的语言。与自然语言相近并为计算机所接受和执行的语言。 优点：优点：面向用户，与硬件无关，通用性与移植性强。面向用户，与硬件无关，通用性与移植性强。 缺点：缺点：源程序须源程序须翻译翻译成机器语言形式的目标程序，计算成机器语言形式的目标程序，计算机才能识别和执行。机才能识别和执行。两种翻译方式：两种翻译方式：编译和解释编译和解释两种翻译方式两种翻译方式源程序源程序计算机计算机目标程序目标程序结果结果编译程序编译程序解释程序解释程序源程序源程序计算机计算机结果结果 2、语言处理程序、语言处理程序8088微处理器微处理器 操作码操作码 操作数操作数 1010 0000 0000 0011 传送指令，将传送指令，将3送到累加器送到累加器AL中中 0000 0100 0000 0010 加法指令，见加法指令，见2 加到加到AL的内容上的内容上汇编语言汇编语言 操作码操作码 目的操作数目的操作数 源操作数源操作数