第1章计算机系统基础

大学计算机基础

教师：熊瑜

E-mail:tianhua@

TEL/p>

请用PowerPoint2003播放

■说在课看:“3W〃问

Whyo.

为什么要学？

What：6本技能

1.掌握孩1学什作基础知识

how.

2具有网羚必、$』广操作计算机的技

能和产&二七力

3.掌握怎么学?BBM目关知识

How

■学时安排：45（课堂讲授）+30（上机）

培养兴趣

■教学模式：课堂+网络

提高自学、

自控能力

积极参与

■学习建议:

互聚互助

■学会归纳、总结和提炼;•狠练基本功

■调整学习的最佳校去1善于应用

■注重动手能力，抵制网络诱就

How

■考核标准

才不时成绩（作业、上机、出勤、提问、解答问题的情况）

（20%）

□上机测试（40%）

□理论测试（40%）

■要求

□违纪三次（包括胪保、迟到、上课健觉、上机玩QQ和游

戏等），取清考试资格。

□作业按时上支。

■计算机系统基石

递1章计算机系统基础

AL1计算机的发筏

AL2计算机的类型

AL3计算机的基本工作原理及结构

AL4计算机硬件条统的组成

AL5计算机软件条统

A1.6数据在计算机中的表示与存储

■计算机系统基祖

□讨算机的分代、发展方向、分类

□计算机的基本工作原理和结构

□计算机硬件基本知识：硬件宗统的总线结构图;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、编译程序和斛玲

程序的功能

^^^^3■计算机系统基石

什么是现代计算机?

计算机是一种无须人工干预，能对各种信息

进行存储和快速处理的电子设备。

现代计算机是也子驱动的，其本质特征是存

储控制，即将事先编好的“程序”（指令和

数据）存入“存储器”中，然后计算机就可

以按照程序步骤自动连续执行。

?思考：计算器和计算机的区别。

计算机的发展

＞早期计算工具的发展

＞早期计算机的发展

＞现代计算机的发展

＞微型计算机的发展

＞未来的新型计算机

1.千期计算工具和计算机的发展

子指、石块、贝壳

I

算筹、算盘

I

加法计算器、差分机、分析机

I现代计算机

电子计算机•

USS■计算机系统基石

2.现代计算机的发篌

世界上第一台计算机,

1946年，美国

1949年，英国，宣告前茅时期结束。

■计算机系统基础

3.计算机发展的4个时代

时代年份电子器件特点

磁鼓、磁带；

第一不19467953包子管

机器语言和汇编语言

膨忠存储器（王安J、

第二代19547963晶体管

出现高级程序设计语言

中小规模大型化，集中式计算，返程终

第三代1964-1970

集成也路端

大、超大超大型化，计算机化，嵌入式,

第四代1971~至今规模集成图形用户界面，多媒体，网络

也路通信，网格计算

■计算机系统基祖

4.微型计算机的发段

■1975年，美国，爰德华・罗伯茨

■1985年，长城0520

5.未来的新型的计算机

空"十算机发展迅速—，“摩东定律”

临的问题—桧片发热

影响恙片集成度，计算机运行速度

■超导计算机

■量子计算机

■光子计算机

■生物计算机发展方向：超高速、超小型、并行

处理、智能化

■神经网络计算机

■计算机系统基石

摩东定理

MS

单

197519601905190019951P

■位

10MMicrn600

品时

(mlpt)

(tonMorv)辎0

间

体百

_Pertfli|iTr_25

万

管Prpoub^or执

18条

行/

教每

100K■aO3BCL

秒

的

10K指

booo令

40Q40.01教

每18个月芯片能力增长一僖。

■计算机系统基石

1.2计算机的类型

■按计算能力分：巨型机、大型机、中型机、小型机、计算机

।（微机、邕记本、拿上也脑等）

■।从市场分布情况看：

f超级计算机：如世界超级计算机50口强

广大型计算机］大型集群计算机：如浪潮天梭TS10口口0

〔大型服务器等：如旧M公司eSen/erz99。

rPC微机如Pentium4桌面微机

计

苹果微机：如苹果PowerPCG5

算

机

微笔记本微机：如迅驰2代笔记本微机

机

服务器：如

类PCHPProUantML150G2

型平板微机：如东芝dynabookRI。

I掌上微机：如惠普iPAQh6315PocketPC

「工业控制PC：如西门子SIMATICIL43工控机

单片机：如80C51系列单片机

'、嵌入式系统＜POS机（电子收款机系统）

ATM机（自动柜员机）

I其他控制、测量、管理、应用系统

■计算机系统基石

计算机的象本工作原理及结构

存储程序工作原理

计算机的两个基本能力：一是能够

程/,二是能够自动地执行程序。

计算玩具利用“右幡器”r内内）亲忘

放所要执行的程序的，而称之为CPU的部

件可以依次从存储器中取出程序中的每一

冬会今.并加以益所拓麻好.宜登完成仝

部能合任务为ihc

用二进制和程序存

invonNeumann

冯•诺依曼

■计算机系统基而

冯•诺依曼计算机结构模型注意：其中5-10是个

重复的过程

操।二、数据流

作A控制流

处理

仔

响

o_

控制器

■计算机系统基祖

13.2指令和指令系统

।指令是对计算机进行程序控制的量山里区。

指令格式

操作码操作教

机器物行什么如”〔一轨行对象r具体数、存放位置)

注意：

⑴所有指令的集金称为讨算机的指令系统。

(2)不同的讨算机指令系统不同。

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

■计算机系统基石

自动加1

程

'

序

区

数

据

区

1.3.3微型计算机系统结构

1.早期的计算机条统结构

多总线设计，南北桥结构

2.目前的计算机条统结构

以CPU为核心的控制中心分层结构,

3.微机余统的“1-3-5-7”规则

L4计算机硬件余统的组成

1.4.1计算机条统的组成

⑴计算机索统

计算机祭统应用软件

软件系统r程序、文档）

统软件

硬件

组成图层次图

■计算机系统基础

fCPU系统:CPU、散热片、风扇

主板系统:主板、信号线

内存系统:DRAMsBIOS

显小系统：显示卡、显不器

,微机（

外存系统:硬盘、光驱、软驱

音频系统:声卡、音箱、话筒

网络系统:网卡、Modem

/硬件《

、辅助系统:电源、机箱、键盘、鼠标

计

输入设备：手写茎、数码摄像头、扫描仪、电视卡

算

输出设备：打印机、投影仪、MIDI键盘

机I外设

存储设备：优盘、刻录机、SM存储卡

系

电源设备：UPSs净•化电源、电源盒

统

系统软件：操作系统、掰络服务、数据库系统、程序设计语言

I软件.

应用软件：办公、多媒体、辅助设计、应用、闲络、安全、工具、娱乐

■计算机系统基石

（2）微机硬件的基本组成

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、总线广展槽）、外存、输入输出接口曲路等，如下图

L5§^^M■计算机系统基用

计算机的硬件系统结构图（总线结构图）如下:

1.4.2CPU

.S/u.Q1・8

Q；53.8・4・"♦U.

AMDCl・3・M.■>・<*

U.■1・v3.8・但"・

…•33.3M.M・3

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3・■1,4■、3・。・3

・，36S

盥慈溪强滋穗期

AthlonXP的正面AthlonXP的背面

■计算机系统基同

1.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也路芯、片。决定

微机的档次。

2.CPU可分为。针脚式Socket

②插卡式Slot

■Intel公司的Pentium（奔腾）系手

AMD公司的Athlon（速龙J条列

■P4CPU:奔腾、赛扬、至强、迅驰

ESS■计算机系统基同

4.主要性能指标：

＞字长

CPU一次所能处理的数据的二进制位教；CPU字长有8bit,

__L6bit,32bit,64bit等，目前流行的微机主要采用32bit。

＞工作频率

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）为单伉，7MH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ccache)(128KB〜2MB)

高速CPU和低速内存的速度不匹配，如何解决？

高速CPU高速缓存低速内存

■计算机系统基石

技术的新发展

十5.CPU

＞多核CPU技术

A64住CPU

＞低功耗CPU

A送人式CPU

1.4.3主板

■计算机系统基祖

主板是计算机中重要的部件。主要功能是传输

曲子信号。计算机的，产"多、兼余性都取决于

主板设计。目前主板《1-3-5-7为控制中心结构。

主流产品是ATX主板。〜

■三大恙片

北林这片-决定主板性能高低

南桥芯、片-决定主板功能多少

BIOS这片-决定主板兼衮性好坏

■计算机系统基同

CPU插座

目前CPU均象用Socket插座，Socket插座根据

CPU引脚的多少进行编号。

桧片组

生产芯片组的厂商有Intel、AMD、VIA、

SIS等少数企业。

1.4.4存储器系统

计算机的存储器用来存放程序和数据，其参量的大

小、上取数据速度的快慢将直接影响到微机系统的性能。

I.—随机存储器RAM

主存储器只读存储器ROM

存（内存）可编程只读存储器PROM

储

器可改写只读存储器EPROM

外存储器磁盘存储器：软磁盘、硬磁盘

（辅助存储

光盘存储器、优盘

器J

注意：计算机运行时的程序和数据均放在RAM中，~旦掉心,

其中的内今将全部去失。

■计算机系统基石

b内存

「-

呈

3拿:E

1三

一

三U

-bH-

IF.IF3墓E

-al'E-

5algU-

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iiiHiiiiiiiiiiiiiiniiiii5M2,3t

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工

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.

3H

2I!

■计算机系统基础

短暂地保留数据、其特点是速度快。分为随机存取存

储器（RAM,静出SRAM和动忐DRAM）、只读存储

器（ROM）、离速缓冲存储器（Cache）。

注意:

1.地址：存储单元的一个编号，数据的存取须通过该编

号完成。

2.存储参量：内存单元的总数,通常一个单元为一个字

节，1024个单元为1KB,1024X1024个单元为1兆节，

记为1MB。通常为256MB。内存参量实质上指RAM的

叁量（因为ROM可存储衮量为0）。

3.RAM：随机存储器，可读写，新也后数据委失。

4.ROA：只族存储器，不可写，预先存入数据，沂也

扇据不妥失o

内存地址

RAM在实际存储的时候被分成

为许多等长的存储单元，在微机FFFFH

中一般按照字节存储，即按字节

来分存储单元。比如,如果有内

点1kB,则被分为1024个存储单

元。每个存储单元将被赋j于一个

编号即内吊地址。0002H

0001H

注意区分内存地址和内存0000H

地址中的内今。

■计算机系统基石

2、外存

外存储器之一：硬盘存储器

硬盘工作原理图

段秋可读取、n入存

b软件应用程序诩过.保存数抓.双原理

是效变高速故转世而

操作系统请求一块数据

上的城默粒的极件.储

因解拜谈请求的磁盘疡速缓冲实用程序将

套看数据是否存在于专用作破盘缓存的⑤磁头转动装置在鬼面上

系统内存中.如果在.则数据被亚制到移动读/写头至口标磁道.

应用程序的缓冲区中：如果不在.则将原

该请求发往磁盘控制器.

理

连在硬盘马达I：的

号轴旋转覆血.用助把

被请求数据的相应i

区域移到读/写头下i

也

读写头都

通过改变盘

血I：的磁磁

③硬盘控制器颗粒极性

险先该盘的缓来写入数据,

冲区以确定数据或齐通过探泅

磁极的变化来

是否存在其中,如原

果存在,该数据将通取数据.

过硬盘控制器发往成川理株

由如果数据不在改盘缓冲区.

座制器将触发蚀盘的磁头转理

■计算机系统基石

外存储器之二:软盘存储器

3.5英寸软盘示意图

_软盘一般有5寸盘塑料壳读写窗口挡板

(5.25”)和3寸盘(3.5”),

高密3寸盘的存储余量为

L44M,高密5寸盘余量

为L2M,现在一般采用

3寸盘。在DOS中用

写

“A：”、或“B：”来盘保

轴盘连接扎片护

表示软盘的盘符。扎

■计算机系统基研

外存储