第2章计算机系统组成2

第2章计算机系统组成2第一页，共48页。第2章计算机系统组成2.3微型计算机硬件系统2.4计算机软件系统第二页，共48页。2.3微型计算机硬件系统微型计算机是以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制成的存储器、输入/输出接口电路及系统总线所组成的小型计算机，又称为微机、电脑、个人计算机或PC(PersonalComputer)。微型计算机系统分为硬件系统和软件系统，其中硬件系统主要包括CPU、主板、存储器、输入/输出设备等，各部分之间通过总线连接，实现信息交换。第三页，共48页。2.3.1中央处理器CPU是计算机的核心设备。CPU又叫中央处理单元，它也被称为计算机的心脏。每台计算机至少有一个（目前已有所谓双CPU的电脑）中央处理单元，简称处理器或CPU。CPU的主要功能是控制计算机的操作和处理数据。第四页，共48页。2.3.1中央处理器中央处理器中包括运算器和控制器两个基本部分。运算器也称为算术逻辑部件，是完成各种算术运算和逻辑运算的装置。控制器是计算机的指挥控制中心，负责决定执行程序的顺序，给出执行指令时机器各部件需要的操作控制命令。第五页，共48页。4.CPU主要技术参数(1)主频

CPU外频

CPU外频也就是常见特性表中所列的CPU总线频率，是主板为CPU提供的基准时钟频率。CPU主频主频就是CPU的时钟频率，也叫工作频率，是CPU内核（整数和浮点运算器）电路的实际运行频率。CPU倍频倍频即主频与外频之比的倍数。计算公式：主频=外频×倍频。第六页，共48页。4.CPU主要技术参数(2)字长

CPU在单位时间内能一次处理的二进制数的位数

(3)高速缓存（Cache）高速缓冲存储器是一种速度比内存更快的存储器。CPU读数据时直接访问Cache，只有在Cache中没有找到所需数据时，CPU才去访问内存。Cache相当于内存和CPU之间的缓冲区，实现内存和CPU的速度匹配，当前一般都构建在CPU芯片内部。第七页，共48页。2.3.2存储器存储器是存放数据和各种程序的装置，是计算机的记忆部件。计算机的存储器分类：

内部存储器（简称内存）

外部存储器（简称外存）第八页，共48页。2.3.2存储器1.内部存储器

在计算机内部，直接与CPU交换信息的存储器称为内存。

1.内存储器分类只读存储器（ROM：readonlymemory）随机读写存储器（RAM：randomaccessmemory）高速缓冲存储器（Cache）。第九页，共48页。1.内部存储器

（1）RAM可以读出、也可以写入。所谓随机存取，意味着存取任一单元所需的时间相同。RAM断电后，存储内容立即消失。（2）ROM只能读出原有的内容，而不能写入新内容，原有内容由厂家一次性写入，并永久保存下来，不易失的。

ROM的用途很广。（3）Cache是指在CPU与内存之间设置的一级或者二级高速小容量存储器。对内存中哪些会被频繁使用的数据，就把这些数据存在高速缓存中，CPU要访问这些数据时，就会先到Cache中去找，从而提高整体的运行速度。第十页，共48页。1.4.5外存储器外存储器简称外存。它通常是一种与主机相对独立的存储器部件。与内存比较，外存容量一般都比较大，但存取速度慢外存不能直接与CPU交换信息微机常用的外存储器有三种：硬盘存储器、光盘存储器和可移动外存第十一页，共48页。(1)硬盘

微机上用的硬盘片、硬盘驱动电机和读写磁头等组装并封装在一起成为温彻斯特驱动器，硬盘作为微机系统的外存储器成为微机的主要配置之一。第十二页，共48页。

由多个金属盘片组成，并有多个磁头同时读写目前常用60～200GB硬盘，主流硬盘转速有5400转/分和7200转/分硬盘存储器第十三页，共48页。光盘

(1)CD光盘存储器

CD光盘具有容量大、寿命长、价格低等特点一个CD光盘的容量为650MB

类型：只读/一次写入型/可擦写型光盘刻录机

(2)DVD光盘存储器单面DVD光盘容量为4.7GB，双面DVD光盘容量为8.5GB.第十四页，共48页。光盘

(3)蓝光光盘（Blue-rayDisk，BD）

DVD光盘的下一代光盘格式，

单层的蓝光光盘的容量为25GB，

双层容量为50GB。

目前，已有技术将单层容量提高到33.4GB。

第十五页，共48页。(4)可移动外存常见的可移动外存储设备有闪存卡、U盘和移动硬盘闪存（FlashMemory）卡基于半导体技术，具有低功耗、高可靠性、高存储密度、高读/写速度等特点，其种类繁多，有CompactFlash（CF）卡、索尼公司的MemoryStick（MS）和ScanDisk（SD）卡等。目前，基于闪存技术的闪存卡主要面向数码相机、智能手机等产品，可通过读卡器读取闪存卡上的信息。优盘第十六页，共48页。(4)可移动外存常见的可移动外存储设备有闪存卡、U盘和移动硬盘U盘又称为闪盘，是闪存芯片与USB芯片结合的产物，具有体积较小，便于携带，系统兼容性好等特点，目前，容量通常在4~64GB之间。移动硬盘又称为USB硬盘，是一种容量更大的移动存储设备，容量可达几百GB到几TB。第十七页，共48页。(5)软盘存储器

存储格式：磁道（同心圆信息记录道,编号由0开始）扇区（sector)

磁面软盘的容量=磁面数×磁道数×扇区数×512B写保护/保养写保护口第十八页，共48页。2.3.3输入/输出设备1.输入设备

(1)键盘

键盘是最常用、最基本的一种输入设备

(2)鼠标(Mouse)

在图形界面的环境下，鼠标可以取代键盘进行光标定位或完成某些特定的输入

(3)扫描仪图像输入设备第十九页，共48页。2.3.3输入/输出设备2.输出设备输出设备（Output）是计算机系统用以与外部世界沟通的部件;功能为将存储在计算机内部的信息转换成人们所能接受的形式;常用的输出设备:

显示器、

打印机

绘图仪第二十页，共48页。1.显示器

阴极射线管显示器（CRT）

液晶显示器（LCD）

等离子显示器（PD）2.3.3输入/输出设备第二十一页，共48页。2.打印机

针式打印机喷墨打印机激光打印机2.3.3输入/输出设备3.绘图仪第二十二页，共48页。3．输入输出设备同一设备既可以输入信息到计算机，又可以将计算机内信息输出，称为输入输出设备。常见的输入输出设备有磁盘、磁带、可读/写光盘、触摸屏、通信设备等。2.3.3输入/输出设备第二十三页，共48页。2.3.4主板计算机硬件主要包括主板、CPU和内存。主板：如果我们将CPU比作微型计算机的大脑或心脏，那么主板就可称之为微型计算机的神经系统。主板是电脑中最大的一块电路板，也是电脑系统中的核心部件。主板通常是长方形印制电路板，其上的CPU、内存插槽、总线扩展槽、芯片组及ROMBIOS等。第二十四页，共48页。第二十五页，共48页。2.主板结构主板结构规范主要有AT、ATX、Micro和BTX等结构。第二十六页，共48页。3.主板上的芯片组(1)芯片组芯片组是构成主板电路的核心。一定意义上讲，它决定了主板的级别和档次。主板的芯片组主要有南桥芯片、北桥芯片以及BIOS芯片，第二十七页，共48页。2.主板上的芯片组（3）BIOS芯片（CMOS芯片）BIOS芯片负责主板通电后完成各部件自检、磁盘引导、初始化设置、基本输入/输出设备的驱动等。只有当一切正常后才能启动操作系统。BIOS芯片记录了电脑最基本的信息，是软件与硬件打交道的最基础的桥梁，没有它电脑就不能工作。第二十八页，共48页。4.CPU插座CPU插座就是主板上安装处理器的地方。第二十九页，共48页。5.总线总线（Bus）是计算机系统各部件间信息传送的公共通道。根据总线内所传送的信息将总线分为三类，即：地址总线（AB）、数据总线（DB）、控制总线（CB）。第三十页，共48页。5.总线数据总线：用来在系统模块之间提供传输数据的通信线路的集合体称为数据总线(DB，DataBus)，数据总线是双向总线，CPU既可通过数据总线从内存或输入设备读入数据，又可通过数据总线将内部数据送至内存或输出设备；地址总线(AB，AddressBus)用于传送CPU发出的地址信息，是单向总线，即指明数据总线上的数据的源地址或目的地址；控制总线(CB，ControlBus)用来控制数据总线和地址总线的访问和使用，即传送控制信号、命令信号和定时信号等。第三十一页，共48页。5.总线根据连接设备的不同，总线又可以分为内部总线、系统总线和外部总线。内部总线位于CPU芯片内部，用于运算器、各寄存器、控制器和Cache之间的数据传输;系统总线是连接系统主板与扩展插卡的总线;外部总线则是用于连接系统与外部设备的总线。随着微电子技术和计算机技术的发展，总线技术也在不断地发展和完善。第三十二页，共48页。6.计算机常用接口串口并口USB口第三十三页，共48页。2.4计算机软件系统2.4.1软件与软件系统计算机软件是指运行在计算机上的程序、运行程序所需的数据和相关文档的总称。计算机软件系统包括系统软件和应用软件。系统软件是指管理计算机资源、分配和协调计算机各部分工作、增强计算机的功能、使用户能方便地使用计算机而编制的程序。常用的系统软件有操作系统、计算机语言处理程序、数据库管理程序等。第三十四页，共48页。2.4计算机软件系统2.4.1软件与软件系统计算机软件是指运行在计算机上的程序、运行程序所需的数据和相关文档的总称。计算机软件系统包括系统软件和应用软件。系统软件是指管理计算机资源、分配和协调计算机各部分工作、增强计算机的功能、使用户能方便地使用计算机而编制的程序。常用的系统软件有操作系统、计算机语言处理程序、数据库管理程序等。应用软件是用户为了解决某些特定具体问题而开发和研制或外购的各种程序，通常涉及应用领域知识，并在系统软件的支持下运行，如文字处理、图形处理、动画设计、网络应用等软件。第三十五页，共48页。系统软件种类(1)操作系统(2)语言处理程序

(3)数据库管理系统

(4)实用程序与软件工具第三十六页，共48页。操作系统是最基本的系统软件，其他的所有软件都是建立在操作系统的基础上。操作系统各种应用程序管家婆

管理软、硬件资源

协调后台工作服务生

提供用户与计算

机的交互接口裸机操作系统为用户提供了一种合理使用计算机软、硬件资源的工作环境。

操作系统第三十七页，共48页。操作系统基本功能5.用户接口管理4.文件管理3.设备管理2存储管理1.CPU管理第三十八页，共48页。操作系统的分类从系统的使用功能来看，操作系统可以分为：批处理操作系统分时操作系统实时操作系统单用户操作系统网络操作系统分布式操作系统第三十九页，共48页。批处理操作系统第四十页，共48页。实时操作系统全世界有数百种产品在应用:波音777（航空电子设备）医药手机GPS航海第四十一页，共48页。语言处理程序程序设计语言分为：机器语言、汇编语言、高级语言。机器语言：只用二进制代码表示的机器指令。计算机硬件系统只能够直接识别并执行机器语言所编写的程序（程序）。汇编语言（符号语言）是用直观、形象并且便于记忆的字母、符号代替0、1编码的机器指令。高级语言就是能够表达解题算法的面向应用问题的语言。

第四十二页，共48页。语言处理程序语言处理程序分为：汇编程序、解释程序和编译程序（1）汇编程序汇编程序的作用是将汇编语言编写的源程序翻译成机器语言的目标程序。（2）解释程序解释方