第2章-计算机系统组成(新)

2.1计算机系统概述

2.2计算机的硬件系统

2.3计算机的软件系统

2.4指令系统和程序设计语言第2章

计算机系统组成计算机的基本工作原理和结构计算机硬件基本知识：硬件系统的总线结构图;微机系统五大组成部分及功能;计算机的主要性能指标计算机软件基本知识：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本章重点计算机系统组成硬件是看得见，摸得着的物理设备。软件是在硬件系统上运行的各类程序、数据及有关文档的总称。JohnvonNeumann冯

诺依曼

现代计算机奠基人——冯

诺依曼提出了存储程序工作原理。这一原理确立了现代计算机的基本组成和工作方式。

2.1.1计算机的基本工作原理冯·诺依曼原理存储程序的思想是：采用二进制形式表示数据和指令。用存储器来存放所要执行的程序，而中央处理器则依次从存储器取出程序中的每一条指令，并加以判断和执行，直到完成全部指令为止。由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个部分组成计算机系统。0，1输入用I表示，输出用O表示1.4.1计算机系统的组成硬件系统（设备）软件系统（程序、文档）计算机系统组成图硬件系统软件应用软件层次图2.1.2计算机硬件系统的组成(1)计算机系统硬件的基本功能是接受计算机程序，并在程序的控制下，完成数据的输入、运算和输出等工作。软件的基本作用是控制和指挥硬件工作，最大限度地发挥硬件资源优势，增加计算机的功能。硬件好比计算机的躯干，软件则是计算机的思想和灵魂。他们相互依存，软件必须在硬件上运行，硬件必须依靠软件才能充分发挥其功能。主机中央处理器电源内存条网卡硬盘软驱光驱主板认一认从外观看，一台微机由主机（包括内存）和外部设备（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)微机硬件的基本组成2.2计算机的硬件系统

2.2.1CPU(中央处理器）中央处理器市面常见主频：1.6GHz、1.8GHz、2.66GHz、2.4GHz、3.0GHz等。两大CPU公司：Intel公司和AMD公司我国在2002年9月设计并制造出具有自主知识产权的CPU——”龙芯“1号，标志着我国已经拥有了CPU的核心技术。运算器控制器(CPU)PentiumⅡ

400MHzPentiumⅢ

733MHzPentiumⅣ

1.8GHz型号主频②插卡式Slot①针脚式Socket1.中央处理器CPU（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。决定微机的档次。2.CPU可分为：

3.主流产品：

Intel公司的Pentium(奔腾）系列和AMD公司的Athlon(速龙）系列P4CPU: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字长有8bit，16bit，32bit，64bit等，目前流行的微机主要采用32bit。工作频率(主频）即CPU每秒所能执行的指令条数，常用主频表示，CPU主频通常以MH（兆赫）和GH（千兆赫）为单位，１MH指每秒执行１百万条指令。目前流行的CPU的主频均已达GH数量级高速缓存（cache)（128KB～2MB)

4.主要性能指标：高速CPU低速内存高速CPU和低速内存的速度不匹配，如何解决？高速缓存多核CPU技术64位CPU低功耗CPU嵌入式CPU5.CPU技术的新发展2.2.2存储器系统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RAM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（内存）光盘存储器、优盘外存储器（辅助存储器）磁盘存储器：软磁盘、硬磁盘内存储器（主存、内存）：是主机的一部分，特点是存取速度快、CPU可直接访问，但存储容量小，价格较贵。主要用于存放正在执行的命令、程序或正在加工处理的数据。

辅助存储器（辅存、外存）：属于外部设备，特点是不能直接向CPU提供指令和数据，存取速度慢，但存储容量大，价格便宜。主要用于存放暂时不用而以后有用的程序或数据。常用的有软盘、硬盘、光盘、磁带等。存储器外存储器（外存）内存储器（内存）只读存储器（ROM）随机存储器（RAM）只可读不可写，断电后信息不会丢失。可读可写，断电后信息将会丢失。特点特点软盘硬盘光盘U盘所存储的信息不会因为关机或断电而丢失。1、内存外存储器之一：硬盘存储器

存储原理：电磁原理2、外存外存储器之二:软盘存储器软盘一般有5寸盘(5.25“)和3寸盘(3.5”)，高密3寸盘的存储容量为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3.5英寸软盘示意图外存储器之三：光盘存储器原理：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：记录密度高，存储容量大，数据保存时间长。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4.3GB～17GB。一次写入型光盘(CD-R、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。外存储器之四、五：优盘与移动硬盘①优盘（又名闪存盘）②移动硬盘特点：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：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的装置，属外部设备。既是输入设备，又是输出设备，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。CPU、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外存和内存的比较：速度较内存慢、容量一般较内存大，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500~600MB，有可擦写光盘。2.2.3主板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。主流产品是ATX主板。1-3-5-7三大芯片北桥芯片－决定主板性能高低南桥芯片－决定主板功能多少BIOS芯片－决定主板兼容性好坏2.2.4输入输出设备显示器投影仪数码相机打印机摄像头绘图仪键盘鼠标扫描仪输入设备输出设备1.键盘功能键区主键盘区副键盘区小键盘区无线光电鼠标器2.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与主机相连，有机械式和光电式两种。3.显示器如同一台电视机，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）两部分组成：（VGA是一种显示标准）外部设备输入设备输出设备想一想下面列出的设备中哪些是输入设备，哪些是输出设备？键盘手写板鼠标扫描仪显示器话筒音箱打印机（1）、一个计算机系统通常是指（）A、硬件和固件B、计算机的CPUC、计算机的硬件D、计算机的硬件系统和软件系统（2）、（）决定微机的性能主要，它是微机的核心部件A、内存B、CPUC、硬盘D、操作系统（3）、以下几种CPU性能最佳的是（）A、奔腾Ⅳ B、奔腾III C、486 D、386（4）、下面（）中存储的信息断电后会丢失A、ROM B、RAM C、硬盘 D、软盘（5）、下列属于输出设备的是（）A、键盘B、打印机C、话筒D、扫描仪（6）、下列属于输入设备的是（）A、显示器B、打印机C、音箱D、鼠标必答题：小组竞赛规则：小组成员讨论答案，由一名组员上前写出答案，答对一题得10分，答错不得分。练习题(7)、以下不属于计算机常用的图像输入设备是（）A、绘图仪B、扫描仪C、数码摄像机D、数码照相机（8）、冯.诺依曼型计算机的硬件系统包括（）A、运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备B、运算器、存储器、显示器、输入设备和输出设备C、运算器、控制器、存储器、键盘和鼠标D、运算器、控制器、硬盘、输入设备和输出设备（9）、（）是计算机的控制中心，它能解析指令并指挥各部件协调工作A、运算器B、控制器C、存储器D、CPU（10）、计算机的内存储器于外存储器相比较（）A、内存储器比外存储器容量小，但存取速度快，价格便宜B、内存储器比外存储器容量大，但存取速度慢，价格昂贵C、内存储器比外存储器容量小，价格昂贵，但存取速度快D、内存储器比外存储器存取速度慢，价格昂贵，所以没有外存储器的容量大（11）、下列说法错误的是（）A、鼠标、键盘、扫描仪均是输入设备B、显示器、音箱、绘图仪是输出设备C、摄像头是输出设备D、U盘既是输出设备又是输入设备（12)、CPU由什么组成（）A、主机和内存B、内存和硬盘C、控制器和运算器D、控制器和计算器（13）、随机存储器的英文缩写及类型分别是（）A、RAM，只读B、RAM、读写C、ROM、只读D、ROM、读写（14）、下列关于计算机硬件的说法中，错误的是（）A、计算机硬件系统的核心部件是CPUB、CPU工作时直接从内存中读取所需要的数据C、硬盘用于数据的长期保存D、CPU工作时直接从硬盘中读取所需要的数据15、计算机系统中，软件比硬件重要（）16、CPu又叫中央处理器，相当于人的大脑17、CPU的主要性能指标是主频，这是衡量计算机运算速度的重要指标之一（）18、绘图仪是一种输入设备（）19、显示器、运算器和控制器合称为计算机的主机（）20、内存是计算机存放当前工作所需要程序和数据的部件，内存越大，处理能力越强（）2.3计算机软件系统的组成

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.进程与处理器(CPU)管理2.作业管理3.存储管理4.设备管理

5.文件管理

单用户操作系统：DOS多用户多任务：windowsXP/2000/98网络操作系统：Unix,netware,WindowsNT,Linux2.3.1系统软件

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1.操作系统(OS,OperatingSystem)

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。2.3.2应用软件2.4指令和指令系统指令是对计算机进行程序控制的最小单位。指令格式操作码操作数机器执行什么操作执行对象（具体数、存放位置）程序是为完成一项特定任务而用某种语言编写的一组指令序列注意：(1)所有指令的集合称为计算机的指令系统。(2)不同的计算机指令系统不同。1.3.2指令和指令系统

冯氏原理：人们预先编好程序，利用输入设备把程序输入内存，计算机在控制器控制下，从内存中逐条取出程序交运算器执行。把结果回送入内存、或由输出设备输出。

执行步骤：取指令、分析指令、执行指令、程序计数器加1指令执行过程1.4.6微型计算机的主要技术指标字长：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：128MB/256MB/512MB/1GB等运算速度（或时钟频率）——MIPS（每秒百万条指令）主频，即主时钟频率。80486：33MHZ~66MHZ之间

Pentium4：2.4GHZ频率越高，速度越快。外部设备配置性能指标此外，还有功能指标、可靠性指标、兼容性指标等。常用键的使用方法换档键字母锁定键空格键退格键功能键光标键制表定位键控制键小键盘数字锁定键1、功能键区：功能键区位于键盘最上面一行，主要由ESC、F1至F12及屏幕打印键、屏幕锁定键、暂停键组成。功能键区的按键功能一般不明确，其具体功能由操作系统和应用软件来决定，在一般情况下，ESC键是退出当前应用程序或关闭某个窗口、取消某个设置等，F1是帮助键，ALT+F4键是关闭当前窗口和退出应用程序等。功能键区

2、主键盘区：主键盘区位于键盘的左下部，它通常由四个部分来组成：数字键0至9、字母键A至Z、特殊符号键、功能控制键。数字键0至9字母键A至Z特殊符号键功能控制键功能控制键A、回车键（ENTER）：又称换行键，在输入程序或文字编辑时使用该键可以换行或分段，将光标插入点移至下行行首；在DOS命令状态下用来对DOS命令的确认并执行；在Windows窗口中，该键可以代替鼠标左键点击来打开选定的对象。B、退格键（BACKSPACE）：在输入程序或文字编辑时用来删除当前光标位置左边一格的字符或选定的字符/字符串；在Windows资源管理器窗口中，可以代替鼠标点击“后退”按钮使当前窗口返回到上一级目录。退格键回车键C、跳格键（TAB）：又称制表键，其具体功能根据应用软件来决定，一般情况在文本编辑状态下可以插入占位符或表格编辑时可切换活动单元格；在Windows的窗口或对话框中可切换各项目的执行焦点。D、组合控制键（Ctrl）、（Alt）：这两个键分别在空格键两边各有一对，一般来说单独按下不起作用，它们只有在特定的软件环境下和其他