第2章21+计算机的组成与分类

第2章计算机硬件系统2.1

计算机的组成与分类

2.2CPU的结构与原理2.3

PC机的主机2.4常用输入设备2.5常用输出设备2.6外存储器2.7常用医学信息采集与处理设备2.1计算机的组成与分类2.1.1计算机的组成2.1.2计算机的分类2.1.3微处理器和嵌入式计算机2.1.1计算机的组成计算机系统计算机硬件系统计算机软件系统运算器控制器输入设备存储器输出设备系统软件应用软件操作系统数据库管理系统程序语言处理系统文字处理通信···娱乐计算机是一个复杂系统计算机硬件系统是计算机系统中所有实际物理装置的总称计算机软件系统是指在计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档计算机是一个复杂的系统复杂性：硬件由数以亿计的元器件组成，软件由数以亿计的指令组成多样性：硬件与光、机、电、声等有关，软件与数学、逻辑···等有关层次性：分层(hierarchical)结构台式PC的物理组成台式机台式PC主机外部设备机箱、电源主板CPU内存条显示卡芯片组BIOSROMCMOSPCI插槽(I/O总线)网卡输入设备外存储器键盘鼠标器麦克风摄像头输出设备U盘、移动硬盘显示器打印机音箱/耳机声卡插头和插座(I/O接口)硬盘、软驱光盘驱动器计算机硬件的逻辑结构1经典计算机的逻辑结构（冯.诺依曼计算机）运算器和控制器输入设备输出设备存储器（注：逻辑结构意指概念上（即功能上）的结构）中央处理器CPU(CentralProcessing

Unit)P.24计算机硬件的逻辑结构2现代计算机的逻辑结构与经典计算机结构相比的3个变化：集中控制→分散控制存储器→内存储器＋外存储器通过CPU通信→通过总线进行通信中央处理器(运算器及其控制)外存储器内存储器输出设备总线(bus)输入设备I/O接口I/O接口外存储器接口控制器控制器控制器CPU控制器memorystorageI/O设备通过I/O接口与各自的控制器连接，然后由控制器与I/O总线相连(1)输入设备输入(input)的双重含义：1.把信息送入计算机的过程;2.向计算机输入的内容输入设备(inputdevices)功能：用来向计算机输入信息输入设备有多种，例如:键盘——

输入文字、符号和命令鼠标器——输入鼠标器移动的位置信息及按钮命令扫描仪——输入图片麦克风——输入声音输入设备的共性：不论信息的原始形态如何，输入到计算机中的信息都使用二进位来表示(2)中央处理器(运算控制器)什么是处理器(processor)？能高速执行指令，完成二进制数据的算术或逻辑运算和数据传送等操作的部件，特点是：由数字电路组成，结构非常复杂所有电路都制作在大规模集成电路芯片上(仅几个平方厘米)，称为“微处理器”

(microprocessor)Intel4004chipIntel8080chip教师参考：

关于(微)处理器和中央处理器(CPU)现代计算机中一般包含有多个(微)处理器，它们各有不同的分工和任务：用于执行系统软件和应用软件的处理器称为CPU，CPU是计算机必不可少的核心组成部件完成其它功能的处理器举例：显卡包含的绘图处理器（用于加速图形绘制）声卡包含的DSP（用于数字声音信号的处理）过去，个人计算机通常只有1个CPU；现在，大部分PC机虽然仍只有1个CPU芯片，但其内部却包含有2个、4个、6个甚至更多个CPU，目的是提高系统性能存储器中央处理器存储数据和指令执行指令处理数据指令，数据处理结果CPU的任务CPU的主要任务是执行指令，它按指令的规定对数据进行操作(3)存储器功能：储存以二进位形式表示的程序和数据分类：内存储器/外存储器内存储器(简称内存或主存)外存储器(简称外存或辅存)存取速度很快较慢存储容量较小(因单位成本较高)

很大(因单位成本较低)

性质断电后信息消失断电后信息保持用途存放已经启动运行的程序和需要立即处理的数据长期存放计算机系统中几乎所有的信息与CPU关系CPU所处理的指令及数据直接从内存中取出程序及相关数据必须先送入内存后才能被CPU使用·····011010011010101000001000000001000011001001111011111·······存储内容地址存储单元(4)输出设备输出(output)的双重含义：1.把信息送出计算机的过程;2.从计算机输出的内容输出设备(outputdevices)功能：从计算机输出信息输出设备有多种，例如:显示器——输出文字、符号和图形打印机——打印文字、符号和图形扬声器——输出声音(多数)输出设备的共性：把计算机中的二进位信息转换成人可感知的形式(文字、符号、图形、声音等)(5)总线(bus)功能：用于连接CPU、内存、外存和各种I/O设备并在它们之间传输信息的一组共享的传输线及其控制电路分类：CPU总线（或前端总线）：用于连接CPU和内存的总线I/O总线：连接内存和I/O设备（包括外存）的总线2.1.2计算机的分类计算机的分类（1）按内部逻辑结构分类8位/16位/32位/64位单CPU/多CPU···按性能和价格分类巨型计算机(supercomputer)大型计算机小型计算机微型计算机(personalcomputer)笔记本PC台式PC工作站(workstation)嵌入式计算机作为服务器(server)使用独立使用或作为客户机(client)使用1P.25巨型计算机（Supercomputer）也称超级计算机，有极强的运算处理能力，速度达到每秒运算数万、数十万亿次以上采用大规模并行处理的结构，由数以百计、千计、万计的CPU共同完成系统软件和应用软件运行任务大多使用在军事、科研、气象预报、石油勘探、飞机设计模拟、生物信息处理、破解密码等领域国际上：美国IBM公司的Gene／L系统，运算速度为280.6万亿次／秒美国Cray公司XT4巨型计算机(3万处理器)250万亿次／秒日本NEC公司的“地球模拟器”

我国：江南计算技术研究所；“神威”巨型机中科院计算所(曙光计算机公司)：“曙光”巨型计算机国防科技大学：“银河”巨型机、“天河一号”千万亿次/秒联想集团公司：“深腾”巨型机神威巨型计算机巨型计算机（续）IBMBlueGene/LsupercomputerCray巨型计算机银河巨型计算机2009年全球第5名天河一号巨型计算机“天河一号”峰值性能1.206千万亿次双精度浮点运算;有6144个通用处理器和5120个加速处理器;内存总容量98TB，点点通信带宽40Gbps;共享磁盘总容量1PB，是中国国家网格计算主结点

多种多样的个人计算机台式个人计算机(立式)便携式(笔记本)个人计算机台式个人计算机(卧式)AppleWorkstation

一体式个人计算机TabletPC(平板式电脑)

个人数字助理(PDA)上网本

Apple公司的iPad平板电脑Height:9.56inches(242.8mm)Width:7.47inches(189.7mm)Depth:0.5inch(13.4mm)Weight:1.5pounds(0.68kg)Wi-Fimodel;1.6pounds(0.73kg)Wi-Fi+3Gmodel9.7-inchdisplaywithIPStechnology1024-by-768-pixelresolution

16GB32GB64GBWi-Fi$499$599$699Wi-Fi+3G$629$729$829关于“服务器”服务器的英文名是“server”，指的是在计算机网络中专门用于为其他计算机提供服务和资源（数据、存储空间、处理能力、软件等）的一类计算机原理上任何计算机都可以作为服务器使用巨型机和大型机可以作为企业级服务器专用的服务器可作为部门级服务器一般的PC也可以作为工作组服务器或打印服务器由于需要大量服务器，一些计算机厂家专门设计制造了称为“服务器”的一类计算机产品，其特点是：存储容量大，存取速度快，网络通信功能强，可靠性好例：HP公司的ProLiant服务器计算机的分类（2）按计算机服务的对象和作用划分：类型服务对象应用性质主要特点分类或应用举例软件特点个人计算机服务器嵌入式计算机直接为用户服务通用性能/价格比高多媒体性能好有通用性和可扩展性工作站台式机笔记本种类多,功能丰富,用户可自行装卸为其它计算机服务半通用吞吐率(throughput)高可用性(availability)好有可扩展性(scalability)数据库服务器Web服务器打印服务器(企业级,部门级··)实时处理和并发工作能力强，可靠性和安全性好为其它设备服务专用价格便宜功耗低实时(realtime)处理软件固化,扩展性差手机数码相机MP3播放器

···功能专用、单一、结构紧凑，固化在芯片中，不易修改和扩充典型题型典型题例个人计算机属于________。A.微型计算机B.小型计算机C.中型计算机