计算机系统组成

第2章计算机系统组成计算机系统由硬件系统和软件系统两局部组成。硬件系统是指构成计算机的所有物理实体部件的集合软件是在硬件系统上运行的各种程序和文档的总称。计算机硬件系统与软件系统是一个不可分割的有机整体,没有配备任何软件的计算机称为“裸机〞，裸机本身几乎不能完成任何功能；而没有硬件对软件的物质支持，软件根本无法运行。只有硬件和软件协同工作才能解决实际问题。我们做任何事情都有一定方法和步骤。例如要完成一道复杂的数学计算题，必须首先确定解决该问题而采取的方法，然后列出详细的步骤进行了一步步计算，最后得到计算结果。使用计算机来完成某项工作时，首先也要描述详细解题步骤的程序和数据送到计算机中的一个记忆装置——存储器里保存起来，执行时再由程序控制计算机的操作，即按照程序编排的顺序自动地、逐条地执行程序指令，完成指定的操作。1.计算机的工作原理可以概括为——存储程序，逐条执行。这个设计思想是美籍匈牙利数学家冯.诺依曼提出来的。

2.1计算机的硬件系统2.1计算机的硬件系统计算机的根本组成计算机硬件系统主要由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大局部组成。〔如图〕计算机启动后，首先由操作人员通过输入设备把程序或原始数据输入到主存储器当中保存起来，计算机工作时由控制器自动从主存储器中把程序指令逐条取出进行分析，识别出该指令的功能，根据指令的功能产生控制信号去控制和协调其他部件共同完成指令的操作。每条指令执行完毕后，控制器将自动读取程序的下一条指令来执行，周而复始，直到整个程序都完毕为止。计算机硬件系统构成程序、数据输入设备运算器输出设备存储器控制器结果控制信号线数据信号线1．运算器——进行算术运算与逻辑运算的主要部件。算术运算是对数值型数据进行运算，如加、减、乘、除四那么运算和数据编码格式的转换等。逻辑运算主要那么是对数据进行与、或、非和移位等运算操作。2．控制器——它是计算机的指挥中心，它负责对计算机的各个部件的操作进行控制，控制和协调其他单元的工作，使得各部件相互协作共同完成某一件事情。控制器和运算器组成计算机核心，称为中央处理器，简称CPU。3．存储器——用于存放原始数据和程序的部件。通常可分为内部存储器和外部存储器。CPU与内部存储器一起称为计算机的主机。内存存储器又分为了只读存储器〔ReadOnlyMemory〕ROM和随机存储器RAM(RandomAccessMemory)外部存储器主要有：磁盘驱动器和光盘驱动器。我们通常把二进制代码串中的每一个“0〞或“1〞称为“位〞或者“比特〞，它是计算存储器容量的最小单位。为了便于对存储器的管理，通常将8位划分为一个存储单元称为1字节〔byte〕，记为1B,并以字节作为计算存储器容量的根本单位。除了字节以外，还有KB、MB、GB。存储容量单位：1.位〔bit〕——简写为b〔最小单位〕字节〔byte〕——简写为B〔根本单位〕1B=8bit2.千字节——KB3.兆字节——MB4.千兆字节——GB各单位之间的转换：1KB=1024B=210B1MB=1024KB=1024*1024=220B1GB=1024MB=1024*1024*1024=230B4.输入设备：从计算机外部将数据或命令输入到计算机内部,供计算机处理。计算机输入设备种类很多，常用的有键盘、鼠标、扫描仪、麦克风、光笔、触摸屏、手写板和光笔等5.输出设备：将计算机处理后的结果转换成人们熟悉的形式输出或转换成其他设备能够识别的信息格式输出。输出设备的种类也很多，常见的有显示器、打印机、投影仪、音箱等。输入、输出设备和外存储器统称外部设备〔外设〕。1.4.1计算机的硬件系统〔P15〕计算机系统包括硬件(Hardware)及软件(Software)输入设备－键盘、鼠标、麦克风、扫描仪输出设备－显示器、打印机、投影仪、绘图仪外部存储器－硬盘、磁盘、光盘中央处理器计算机硬件主机外部设备运算器控制器内部存储器随机存储器〔RAM〕只读存储器〔ROM〕2.2PC的硬件系统〔P31〕PC〔PersonalComputer〕简称“个人计算机〞，习惯称为PC机。PC机是微型机的一种。由于使用微处理器，结构紧凑、功能齐全、性能优越、软件丰富和价格低廉等特点使其成为目前使用人最多，应用最广泛的微型机。PC机的外观键盘、鼠标口IDE接口软驱接口电源接口内存插槽北桥芯片CPU插座USB接口并口PCI插槽AGP插槽电池南桥芯片1.主机和主机箱〔1〕主板〔MainBoard〕PC机的主机及其附属电路都装在一块电路板上,称为主机板。CPU〔CentralProcessingUnit〕CPU是PC机中最核心的部件，它决定了PC机的速度和性能。目前市场上绝大多数CPU产品是由美国的Intel公司和AMD公司生产的.CPU的两个重要指标是字长和主频。字长反映了PC机能同时处理的数据的二进制位数；主频〔时钟频率〕那么反映了PC机的工作速度。Intel公司的产品AMD公司的产品内部存储器〔内存〕我们使用的程序必须装载到内存中才能执行。这里所说的“内存〞指的就是RAM，它是PC机的主存储器。PC机的RAM都是做在条状的电路板上，简称内在条。3.扩展槽和接口卡显示卡〔显卡〕显卡是CPU与显示器之间的接口电路，负责图形图像信号的处理，也叫显示适配卡。网卡是PC机连入网络的接口部件，网卡分为独立网卡和集成网卡两种，目前PC机上用得最多的是传输速率为10M/100M自适应网卡。独立网卡的外观网卡声卡是PC机进行声音处理的接口部件，利用声卡可以实现语音信号的输入、输出和产生美秒的声音效果。独立声卡的外观如以下图所示。独立声卡的外观声卡硬盘驱动器

硬盘是计算机中最重要的外部存储设备，它具有比其他存储器大得多的存储容量。硬盘的存储介质是假设干个合金或玻璃盘片，硬盘由此得名。目前主流硬盘的容量已达160G、250G甚至更大。硬盘的外观如以下图所示。常见的有CD-ROM、DVD-ROM和光盘刻录机。倍速光盘驱动器

显示器〔P37〕显示器的种类：CRT(阴极射线管显示器)LCD〔液晶显示器〕显示器的性能指标〔P37〕分辨率〔主要指标〕就是显示器所能显示的像素的个。分辨率越高，显示的字符和图象就越清晰。17寸显示器常用的分辨率有800×600，1024×768等。刷新率每秒钟屏幕刷新的次数。一般显示器在1024×768的分辨率下起码要到达75Hz的刷新率才使画面不感到闪烁。色彩位数指一点上表示色彩的二进制位数。位数越多，色彩层次越丰富。一般有16位、24位、36位等。打印机打印机种类：针式打印机〔点阵打印机〕喷墨打印机激光打印机2.扫描仪扫描仪是计算机常见的图像输入设备.如图(2.2.17)。3.数码相机(1)像素数(2)焦距和变焦倍率(3)存储容量4.移动存储存器(1)USB闪盘(2)USB移动硬盘2.3计算机软件系统〔P44〕软件(software)——各种程序和文档的总和。指令——指示计算机执行操作的命令。指令由操作码和操作数地址码两局部组成程序——指令的有序集合。三类程序设计语言〔1〕机器语言：以二进制的0、1代码串表示只有机器语言计算机才可以直接执行。〔2〕汇编语言：由一些根本字符集、指令助记符、标号组成。〔3〕高级语言：接近人们自然语言的程序设计语言；如FORTRAN，BASIC，PASCAL，C/C++可视的VisualFortran、VisualBasic、Delp