计算机基础知识

第四节计算机系统的组成

一、计算机系统组成

一个完整的计算机系统通常是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。

（一）硬件（hardware）

硬件是指计算机的物理设备，包括主机及其外部设备。具体地说，硬件系统由运算器、

控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。

①存储器。存储器是计算机用来存放程序和原始数据及运算的中间结果和最后结果的

记忆部件。

②运算器。运算器对二进制数码进行算术或逻辑运算。

③控制器。控制器是计算机的“神经中枢”。它指挥计算机各部件按照指

令功能的要求自动协调地进行所需的各种操作。

④输入/输出设备（简称I/O设备）。计算机和外界进行联系业务要通过输

入输出设备才能实现。输入设备用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们

转换成计算机所能识别的形式（二进制）存放到内存中。输出设备的主要功能是

把计算机处理的结果转变为人们能接受的形式，如数字、字母、符号或图形。

（二）软件（software）

软件是指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需要的所有文档的集

合。包括计算机本身运行所需的系统软件和用户完成特定任务所需的应用软

件。

二、计算机工作原理

（-）冯•诺依曼设计思想

计算机问世50年来，虽然现在的计算机系统从性能指标、运算速度、工作

方式、应用领域和价格等方面与当时的计算机有很大的差别，但基本体系结构没

有变，都属于冯•诺依曼计算机。

冯•诺依曼设计思想可以简要地概括为以下三点：

①计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大基本部件。

②计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。每条指令一般具有一个操

作码和一个地址码。其中，操作码表示运算性质，地址码指出操作数在存储器的

位置。

③将编好的程序和原始数据送入内存储器中，然后启动计算机工作，计算

机应在不需操作人员干预的情况下，自动逐条取出指令和执行任务。

冯•诺依曼设计思想最重要之处在于他明确地提出了“程序存储”的概念。

他的全部设计思想，实际上是对“程序存储”要领的具体化。

「运算器

控制器

「硬件系统《存储器

输入设备

计售机系统jI输出设备

「系统软件

匚软件系统\

〔应用软件

（二）计算机基本结构图

（图中实线为数据流，虚线为控制流），我们可以更好地理解“存储程序”

和“程序控制”。

V

运算器

输

谕

存

出

入

取

命

命

命

令

令

▲令控制流程

操作命令

色控制器

输入设备在控制器捽制下输入解题程序和原始数据，控制器从存储器中依次

读出程序的一条条指令，经过译码分析，发出一系列操作信号以指挥运算器、存

储器等到部件完成所规定的操作功能，最后由控制器命令输出设备以适当方式输

出最后结果。这一切工作都是由控制器控制、而控制器赖以控制的主要依据则是

存放于存储器中的程序。人们常说，现代计算机采用的是存储程序控制方式，就

是这个意思。

（三）计算机的工作过程

计算机的工作过程，就是执行程序的过程。怎样组织存储程序，涉及到计算

机体系结构问题。现在的计算机都是基于“程序存储”概念设计制造出来的。

了解了“程序存储”，再去理解计算机工作过程变得十分容易。如果想叫计

算机工作，就得先把程序编出来，然后通过输入设备送到存储器保存起来，即程

序存储。下面就是执行程序的问题。根据冯•诺依曼的设计，计算机应能自动执

行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令。执行一条指令又可分为以下4个基

本操作：

①取出指令：从存储器某个地址中取出要执行的指令送到CPU内部的指令

寄存器暂存。

②分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令

对应的微操作。

③执行指令：根据指令译码，向各个部件发出相应控制信号，完成指令规

定的各种操作。

④为执行下一条指令作好准备，即取出下一条指令地址。

三、计算机硬件系统

(-)运算器

运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件，它的任务是对信息进行加工处

理。运算器由算术逻辑单元、累加器、状态寄存器和通用寄存器组等组成。

算术逻辑单元是用于完成加、减、乘、除等算术运算，与、或、非等逻辑运

算及移位、求补等操作的部件。累加器用于暂存操作数和运算结果。状态寄存器

也称为标志寄存器，用于存放算术逻辑单元在工作中产生的状态信息。通用寄存

器组是一组寄存器，运算时用于暂存操作数或数据地址。

算术逻辑单元、累加器和通用寄存器的位数决定了CPU的字长，字长通常和

算术逻辑单元、累加器和通用寄存器的长度是一致的。例如在32位字长的CPU

中，算术逻辑单元、累加器和通用寄存器都是32位的。

（二）控制器

控制器是计算机的神经中枢。它按照主频的节拍产生各种控制信号，以指挥

整机工作，即决定在什么时间、根据什么条件执行什么动作，使整个计算机能够

有条不紊自动执行程序。

控制器要从内存中按顺序取出各条指令。每取出一条指令，就分析这条指令,

然后根据指令的功能向各部件发出控制命令，控制它们执行这条指令中规定的任

务。当各部件执行完控制器发出的命令之后，都会发出对执行情况的“反馈信息”。

当控制器得知一条执行完后，会自动顺序取出下一条要执行的命令，重复上面的

工作过程，只不过对不同的指令发出不同的控制命令而已。例如，现在控制器取

出程序中的第一条指令，经控制识别出这是一条加法指令，于是它发出如下控制

命令序列到各部件中去：

①向内存发出取数命令，按指令所指出的地址取出加数。

②把取出的加数送到运算器中，和原来已取出来暂时存在运算器中的被加

数进行加法运算。

③向内存发出存数命令，并送去准备存数的地址，把结果存到内存中指定

的单元。

上面用文字描述的命令，在计算机中都是由控制器发出的电信号实现的。

（三）存储器

计算机的工作过程就是在程序的控制下对数据信息进行加工处理的过程。因

此，计算机中必须有存放程序和数据的部件，这个部件就是存储器。存储器的主

要功能是保存信息。它的作用类似一台录音机。使用时可以取出原记录内容而不

破坏其信息,这种取数操作称为存储器的“读”。也可以把原来保存的内容抹去,

重新记录新的内容，这种存数操作称为存储器的“写”。

根据作用上的不同，存储器分为两大类：内存储器和外存储器。

1.内存储器

内存用来存放当前正在使用的或者随时要使用的程序或数据。计算机运算之

前，程序和数据通过输入设备送入内存。运算开始后，内存不仅要为其他部件提

供必需的信息，也要保存运算的中间结果及最后结果。总之，它要和各个部件直

接打交道，进行数据传送。因此为了提高计算机的运算速度，要求内存能进行快

速的存数和取数操作。对于内存，CPU直接对它进行访问。目前，计算机和微型

计算机内部使用的都是半导体存储器。

①地址。内存由许多存储单元组成，每一个存储单元可以存放若干位数据

代码，该代码可以是指令，也可以是数据。为区分不同的存储单元，所有存储单

元均按一定的顺序编号，称为地址编码，简称地址。当计算机要把一个信息代码

存入某存储单元中或从某存储单元中取出时，首先要告诉该存储单元的地址，然

后由存储器查找与该地址对应的存储单元，查到以后才能进行数据的存取。这种

情形和我们在一幢大楼里找人时一样，要按照他的住址或房间号寻找。

②存储容量。存储容量是描述计算机存储能力的指标。它通常以KB、MB为单位

(1KB=1024B=2IOB,1MB=1O24KB=220B),例如内存为64MB的微型计算机的实际内存容

量为64X1024X1024=67108864字节。更大的容量单位是GB(千兆字节)。显然，存储容量

越大，能够存储的信息越多。

③ROM和RAMo按照存取方式，存储器可分为随机存取存储器(RAM)和只读

存储器(ROM)两类。

随机存储器实际上是是指可读、可写的存储器，这类存储器的缺点是断电后

存储的信息就会消失，属于易失存储器。它常用来存放正在执行的程序或程序所

使用的数据、运算结果等。

只读存储器存储的信息只能读(取出)，不能改写(存入)。断电后信息也不会

丢失，可靠性高。常用于存放系统程序或使用频率较高的程序。

2.外存储器

由于价格和技术方面的原因，内存的存储容量受到限制。为了满足存储大量的信息，就

需要采用价格便宜的辅助存储器，又称外存。常用的外存储器有磁带存储器、磁盘存储器、

光盘存储器等。外存用来存放“暂时不用”的程序或数据。外存容量要比内存大得多，但它存

取信息的速度要比内存慢。通常外存不与计算机内其他装置交换数据，只与内存交换数据，

而且不是按单个数据进行存取，而是以成批数据进行交换。

外存与内存有许多不同之处。一是外存不怕停电，磁盘上的信息可保存数年之久。二是

外存的容量不像内存那样受多种限制，可以很大，如磁盘的容量有10GB、40GB等，光盘

容量则更大。三是外存价格也较便宜。

由于外存储器设置在计算机外部，所以也可归属计算机外部设备。

⑴软磁盘

软磁盘是一种涂有磁性物质的聚酯塑料薄膜圆盘，在两个表面涂有磁性材料。由于盘片

质地柔软，故称为软盘。为保护软盘不被沾污和磨损，把它封装在一个方形的保护套中，构

成一个整体。

在微机中使用的软盘按其尺寸可以分为5.25英寸软盘和3.5英寸软盘两种，现将软盘的

主要部分的名称及功能说明如下。

金属挡板：用于保护读写窗口。当软盘插入驱动器中工作时，此板被移开，露出读写窗

口，以便读写数据。

写保护口：3.5英寸软盘的写保护口在磁盘背面，窗口中有一可移动的滑块，若移动滑

块使窗口透光，则磁盘处于写保护状态，此时只能读出，不能写。当移动滑块使窗口封闭不

透光时，就可以对磁盘进行读写操作。

外壳：3.5英寸软盘采用硬质塑料外壳，保护盘片不会弯曲变形。

信息在磁盘上是按磁道和扇区来存放的。

磁道：以盘片中心为同心圆，每一圆周为磁道。虽然各磁道的周长不同，但

存储容量相同。数据存储在磁道内。不同规格的软盘，其磁道数不同，通常为

40或80。它们由外向内编号，即高密度盘片为0〜79道，低密度盘为0〜39。

扇区：每个磁道上划分成若个相等的区域，每个区域称为扇区。一般每个磁

道上的扇区数有9、15、18或36,扇区编号从1号开始。每扇区容量为512字

节。

一个软盘的存储容量可由下面的公式求出：

软盘总容量=磁道数X扇区数X磁盘面数x扇区字节数(512B)

例：一个双面高密度的3.5英寸软盘的存储容量(80个磁道，每磁道18个扇区):

80x18x2x512=1440x1024B=1440KB%1.44MB

⑵硬磁盘

硬磁盘是由质地较硬的铝合金圆盘组成，表面涂上磁膜构成。每个硬盘都由若干个磁性

盘片组成，密封在一个金属腔体。

硬盘按盘径大小可分为5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸等数种。

现在3.5英寸硬盘使用的多。硬盘尺寸小型化是硬盘的发展方向。

与软磁盘相比，硬磁盘具有存储容量大、存取速度快等优点。随着磁盘记录

技术的迅速发展，硬磁盘的存储容量、平均寻道时间和数据传输率等主要技术性

能指标均得到了大幅度提高。

硬盘的首要性能指标是容量。一个硬盘一般由多个盘片组成，盘片的每一

面都有一个读、写磁头。硬盘使用时要对盘片格式化，划分成若干磁道，我们称

不同盘片对应磁道形成的同心圆柱面为柱面，每个磁道再划分为若干扇区。硬盘

容量的计算公式为：

硬盘容量=512X磁头数X柱面数X每磁道扇区数

例：一个硬盘由4个盘片组成，一个盘片有306个磁道，每磁道17扇区，

则此硬盘的容量为：

512X8X306X17=21307192=20(MB)

常见的硬盘存储容量有：20GB、40GB、1GB、4GB等多种。

硬盘的另一个重要性能指标是存取速度。影响存取速度的因素有：平均寻道

时间、数据传输率、盘片旋转速度以及缓冲存储器容量等。

⑶光盘存储器

光盘存储器是一种利用激光技术存储信息的装置。光盘存储器由光盘片和光

盘驱动器构成。目前用于计算机系统的光盘可分为：只读型光盘(CD-ROM)、一次

写入型光盘(WORM)和磁光盘(M0)o

①只读型光盘CD-ROM。是由生产厂家预先写入数据或程序，出厂后用户只能读取，

而不能写入、修改。信息是以一系列。和1存入CD盘的，在盘片上用平坦表面表示0,而

用凹坑端部(即凹坑的前沿和后沿)表示L光盘表面由一个保护涂层覆盖，使使用者无法触

摸到数据的凹坑，这有助于盘片不被划伤、印上指纹和粘附其他杂物。CD-ROM有一个数

据传输速率的指标，称为倍速。一倍速的数据传输速率是150Kbps,24倍速的数据传输速

率是：

24X150Kbps=3.6MB/s。

CD-ROM的最大特点是存储容量大。一张4.72英寸(120mm)的CD光盘，其容量可达

600MB。

②•次写入型光盘WORM。这种光盘可由用户一次写入，多次读出，但必须在专

用的光盘刻录机中进行。读盘的速度高于刻录的速度。用一次写入型光盘作计算机外存，因

具有更换性而消除了联机存储容量的限制。目前，一次写入型光盘在医疗、金融、法律、旅

馆服务以及航空、军事等领域中使用。

③磁光盘MOo磁光盘MO(MagnetoOpticakiisk)是一种具有磁盘性质的可擦写光盘，

它的操作完全和硬盘相同，故称磁光盘。这可以反复使用10000次以上，可保存50年以上。

但一次投资高，且速度较慢。

除以上介绍的几种外存储器外，微机上还可以使用磁带存储器。

(四)输入设备

输入设备的任务是输入操作者提供的原始信息，并将它变为机器能识别的信

息，然后存放在内存中。微型计算机系统中常用的输入设备有键盘、鼠标器、图

形扫描仪、数字化仪、条形码输入器。

1.键盘

键盘是计算机最常用的输入设备。用户的各种命令，程序和数据都可以通过

键盘输入计算机，使人和计算机直接进行联系，起着人与计算机进行信息交流的

桥梁作用。

目前，微机上常用的键盘有101键和104键。键盘上的键可分为4个区域：

①打字键盘区（主键盘区）：包括字母键、数字键、标点符号键、空格键、表格键、大

写字母锁定键、换档键、退格键及回车键。

②功能键区：在键盘的最上面一排，包括F1〜F12。在不同的系统软件中，这些功能键

的作用不相同。它们的功能也可以由用户自行定义。如果结合控制键共同使用，还可以有更

多的功能。

③编辑键盘区：位于主键盘区与小键盘区之间，用于编辑文件。

④小键盘区：位于键盘的右边，其排列类同于计算器数字键的顺序，为专

门从事数字工作的人员提供了方便。

功能诞区

打字漫区编辑诞区小键区

常用的•些控制键的功能是：

Enter：回车键。所有键盘输入，均在按此键后才被计算机确认。

CapsLock：大写锁定键。按一次此键（CapsLock指示灯亮），所有字母键锁

定为大写字母键，直接按字母键显示大写字母。再按一次此键（CapsLock指示灯

灭），字母键恢复为小写字母键，此时直接按字母键显示小写字母。

Shift：换档键。按此键后，再按主键盘区上的双符号键，则显示上一行符

号键。按此键后，再按副键盘区上的光标控制键，则显示数字键。若主键盘上的

字母键在小写状态下，则按此键后，再按字母键，则显示大写字母。若主键盘上

的字母键在大写状态下，则按此键后，再按字母键，则显示小写字母。

Tab：制表定位键。每按一次，光标右移8个字符。

Backspace：退格键。每按一次，便删除光标左侧的字符。

T、1、一、一：光标移动键。

NumLock：数字锁定键。当按一下数字锁定键NumLock时，该键上面的一个

指示灯亮，小键盘作数字键用。再按一下NumLock键时，指示灯灭，小键盘作编

辑键使用。

PrintScreen：打印屏幕键。

其他一些控制键多数要联合使用，由软件来决定其功能。例如，Ctrl十Alt

十Del的联合使用，可以重新启动(热启动)微机系统。

2.鼠标

鼠标是一种手持式的坐标定位部件，是为替代光标移动键进行光标定位操作

和替代回车键操作。在各种软件的支持下，通过鼠标器上的按钮完成某种特定的

功能。目前使用的鼠标有机械鼠、光学鼠和光学机械鼠，它通过RS-232c串行

口和主机相连接。

3.图形扫描仪

图形扫描仪(Scanner)是一种图形、图像的专用输入设备。利用它可以迅速

地将图形、图像、照片、文本从外部环境输入到计算机中。

ScanJet6300C

4.条形码读入器

条形码是一种用线条和线条间的间隔按一定规则表示数据的条形符号。它具

有准确、可靠、灵活、实用、制作容易、输入速度快等优点，广泛用于物资管理、

商品、银行、医院等部门。

阅读条形码要用专门的条形码阅读设备在条形码上扫描，将光信号转换为电

信号，经译码后输入计算机。

5.光笔

光笔是用来显示屏幕上作图的输入设备，与相应的硬件和软件配合，可实现

在屏幕上作图、改图及进行图形放大、移动、旋转等操作。

6.触摸屏

触摸屏是一种快速实现人机对话的工具。一般直接在荧光屏前安装一块特殊

的玻璃屏，当手指触摸屏幕时，引起触点正反面间电容值或电阻发生变化，控制

器将这种变化翻译成(x,y)坐标值，再送给计算机。

(五)输出设备

微型计算机中常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等

1.显示器

显示器是微型计算机不可缺少的输出设备。显示器可显示程序的运行成果,

显示输入的程序或数据等。

①显示器的组成。显示器由监视器和显示控制适配器（又称显示卡）两部

分组成。如图：

主机显示控制适配器监视器

———~②监视

器种类。监视器按其颜色可分为单色监视器和彩色监视器两大类。目前微型机上使用的多为

彩色监视器。监视器按其显示器件可分为阴极射线管（CRT）监视器和液晶（LCD）监视器两大

类。目前大部分微型计算机都使用CRT监视器，而便携式微型机则使用LCD监视器。

监视器按其屏幕尺寸大小可分为12英寸、14英寸、17英寸和21英寸等几种。

③监视器分辨率。监视器屏幕上的字符和图形是由•个个像素（pixel）组成的。像素的

大小直接影响显示效果。以12英寸监视器为例，其有效显示区域为210mmxl60mm。此种

监视器的水平方向可排列640个像素，垂直方向可排列480个像素。这时，我们称该种监视

器的分辨率为640x480。监视器的分辨率越高，其清晰度越好，显示效果越好。

④显示卡。它是插在微型机主机箱内扩展槽上的一块电路板，用于将主机

输出的信号转换成监视器所能接受的形式。显示卡是决定显示器类型和性能的重

要部件。

2.打印机

打印机是从计算机获得硬拷贝的输出设备。打印机通过电缆线连接在主机箱

的并行接口上，实现与主机之间的通信。

①打印机类型。目前微型机中使用的打印机可按如下方式分类：

按照打印方式可分为：串行式打印机（一个字符一个字符地依次打印）、行式

打印机（按行打印）和页式打印机（按页打印）三类。

按照打印机打印的原理可分为：击打式打印机和非击打式打印机两大类。击

打式打印机中最普遍使用的是针式打印机(又称点阵打印机)。非击打式打印机类

型很多，目前流行的有激光打印机、喷墨打印机和热敏打印机等。

喷墨打印机针式打印机

②打印机的主要技术指标。

分辨率：分辨率的高低决定了打印机的印字质量。一般用每英寸的点数(dpi)

来表示。针式打印机的分辨率一般在180dpi以上，激光打印机的分辨率在300dpi

以上，可达1200dpi-200cps。行式打印机的打印速度用每分钟打印的行数(LPM)

来表示，一般在150LPM〜600LPM之间。页式打印机的打印速度用每分钟打印的

页数(PPM)来表示，一般在4PpM〜8PpM之间。

噪声：击打式打印机在打印过程中产生的噪声较大，已成为污染机房和办

公室的一种公害。非击打式打印机不存在噪声污染问题。

3.绘图仪

绘图仪(Plotter)是一种输出图形的硬拷贝设备。绘图仪在绘图软件的支持

下可绘制出复杂、精确的图形，是各种计算机辅助设计(CAD)不可缺少的工具。

四、微型计算机的组成

知道了计算机系统的定义，就不难理解微型计算机系统的组成。它也是由

硬件系统和软件系统两大部分组成的。这里我们研究它的硬件系统。

就普遍性而言，微机的硬件系统也可以说是由运算器、控制器、存储器、输

入设备和输出设备五大部件组成的。但是它有自己明显的个性特征。在微机中，

运算器和控制器就不是两个独立的部件，它们从开始就做到•块微处理器芯片

上，称为CPU芯片,（中央处理器）。中央处理器cPU和主存储器构成计算机的主体，称为

主机。主机以外的大部分硬件设备都称为外围设备或外部设备，简称外设。它包括输入输出

设备、外存储器（辅助存储器）等。

运算器

CPU]

控制器k主机

r内存^

硬件系统

存储器\外再

输入设备k外设

微型计算机系统＜

I输出设备」

「系统软件

【软件系统

〔应用软件

下图给出了一台典型的微型计算机的组成框图。

它由微处理器、存储器及I/O接口等大规模或超大规模集成电路芯片所组

成，各部分之间是通过“总线”连接在一起的，并实现信息的交换。

所谓“总线”就是为连接微型计算机系统中各个部件的一组公共信号线，是

计算机中传送数据、信息的公共通道。总线就像“高速公路”，总线上传送的信

息则被视为公路上的“车辆”。显而易见，在单位时间内公路上通过的“车辆”

数直接依赖于公路的宽度、质量。因此，总线技术成为微机系统结构的一个重

要方面。

微机系统总线由数据总线DB(DataBus)＞地址总线AB(AddressBus)和控制总

线CB(ContrOlBus)三部分组成。

数据总线DB用于微处理器、存储器和输入/输出设备的传送数据。DB位数

的多少，反映了CPU一次可接收数据的能力。例如，8位的CPU芯片，即DB为8

位，表示CPU一次可同时接收8位数据信息。数据总线上传送的数据信息是双向

的，即有时是送入CPU,有时是从CPU送出的。

控制总线CB用于传送控制器的各种控制信号。控制信号基本上分两类，一

类由CPU向内存或外设发送的控制信号，另一类是由外设或有关接口电路向CPU

送回的信号。

地址总线AB用于传送存储器单元地址或输入/输出接口地址信息。地址总

线的根数一般反映了一个计算机系统的最大内存容量。不同的CPU芯片，地址总

线的数量不同。例如，8位CPU芯片,地址总线一般为16位，可寻址内存单元

数为个地址，即内存容量可为64KB。

五、计算机软件系统

计算机软件的出现使人们不必更多地了解计算机本身就可以使用计算机。也

就是说，软件在计算机和使用者之间架起了联系的桥梁。微机中的软件系统分系

统软件和应用软件两大部分。

系统软件中最典型的是操作系统。其他系统软件还有：编程语言处理程序。

作为软件研制开发工具的编辑程序、装配链程序、测试程序等工具软件。为适应

事务处理的需要而开发的数据库管理系统等。

应用软件是指用户自己开发或第三方软件公司开发的软件它能满足用户的

特殊需要。由于在应用软件的开发过程中，利用了系统软件提供的系统功能、开

发工具以及其他实用软件，例如利用数据库管理系统来开发工资管理系、图书目

录检索系统、仓库管理系统等，因此有些人把数据库管理系统称为应用软件，这

是不恰当的。我们还是应当把为解决用户的特殊问题而开发的应用系统称为应用

软件。

(-)系统软件

系统软件是计算机系统的一部分，它是支持应用软件的运行的。为用户开发

应用系统提供一个平台，用户可以使用它，一般不随意修改它。一般常用的系统

软件如下：

1.操作系统OS(0peratingSystem)

为了使计算机系统的所有资源(包括中央处理器、存储器、各种外部设备及

各种软件)协调一致，有条不紊地工作，就必须有一个软件来进行统一管理和统

一调度，这种软件称为操作系统。它的功能就是管理计算机系统的全部硬件资源、

软件资源及数据资源，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供

方便的、有效的、友善的服务界面。

操作系统是一个庞大的管理控制程序，它大致包括如下管理功能：进程与处

理机调度、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。实际的操作系统是多种

多样的，根据侧重而不同和设计思想不同，操作系统的结构和内容存在很大差别。

对于功能比较完善的操作系统，应具备上述5个部分。

2.语言处理程序

编写计算机程序所用的语言是人与计算机之间交换的工具，按语言对机器的

依赖程度分为机器语言、汇编语言和高级语言。

⑴机器语言(MachineLanguage)□机器语言是面向机器的语言，每一个

由机器语言所编写的程序只适用于某种特定类型的计算机，即指令代码通常随

CPU型号的不同而不同。它可以被计算机硬件直接识别，不需要翻译。一句机器

语言实际上就是一条机器指令，它由操作码和地址码组成。机器指令的形式是用

0、1组成的二进制代码串。

⑵汇编语言(AssembleLanguage)o汇编语言是一种面向机器的程序设

计语言，它是为特定的计算机或计算机系列设计的。汇编语言采用一定的助记符

号表示机器语言中指令和数据，即用助记符号代替了二进制形式的机器指令。这

种替代使得机器语言“符号化"，所以汇编语言也是符号语言。每条汇编语言的

指令就对应了一条机器语言的代码，不同型号的计算机系统一般有不同的汇编语

计算机硬件只能识别机器指令，执行机器指令，对于用助记符表示的汇编指

令是不能执行的。汇编语言编写的程序要执行的话，必须用一个程序将汇编语言

翻译成机器语言程序，用于翻译的程序称为汇编程序(汇编系统)。

汇编程序是将用符号表示的汇编指令码翻译成为与之对应的机器语言指令

码。用汇编语言编写的程序称为源程序，变换后得到的机器语言程序称为目标程

序。

⑶高级语言。机器语言与汇编语言受机器限制费工费时，并且缺乏通用性,

为解决此问题，人们努力创造一种独立于计算机的语言。从20世纪50年代中

期开始到2。世纪70年代陆续产生了许多高级算法语言。这些算法语言中的数

据用十进制来表示，语句用较为接近自然语言的英文字来表示。它们比较接近于

人们习惯用的自然语言和数学表达式，因此称为高级语言。高级语言具有较大的

通用性，尤其是有些标准版本的高级算法语言，在国际上都是通用的。用高级语

言编写的程序能使用在不同的计算机系统上。

但是，对于高级语言编写的程序计算机是不能识别和执行的。要执行高级语

言编写的程序，首先要将高级语言编写的程序翻译成计算机能识别和执行的二进

制机器指令，然后供计算机执行。

一般将用高级语言编写的程序称为“源程序”，而把由源程序翻译成的机器

语言程序或汇编语言程序称为“目标程序”。把用来编写源程序的高级语言或汇

编语言称为源语言，而把和目标程序相对应的语言(汇编语言或机器语言)称为

目标语言。

计算机将源程序翻译成机器指令时，通常分两种翻译方式：一种为“编译”

方式，另一种为“解释”方式。所谓编译方式是把源程序翻译成等价的目标程序,

然后再执行此目标程序。而解释方式是把源程序逐句翻译，翻译一句执行一句，

边翻译边执行。解释程序不产生将被执行的目标程序，而是借助于解释程序直接

执行源程序本身o一般将高级语言程序翻译成汇编语言或机器语言的程序称为编

译程序。

3.连接程序

连接程序以把目标程序变为可执行的程序。几个被编译的目标程序，通过连接程序可以

组成一个可执行的程序。将源程序转换成执行的目标程序，一般分为两个阶段：

①翻译阶段。提供汇编程序或编译程序，将源程序转换成目标程序。这一阶段的目标

模块由于没有分配存储器的绝对地址，仍然是不能执行的。

②连接阶段。这一阶段是用联接编译程序把目标程序以及所需的功能库等转换成一可

执行的装入程序。这个装入程序分配地址，是一可执行程序。

4.诊断

程序

诊断程序主要用于对计算机系统硬件的检测，并能进行故障定位，大大方便

了对计算机的维护。它能对CPU、内存、软硬驱动器、显示器、键盘及I/0

接口的性能和故障进行检测。对于微机目前常用的诊断程序有QAPLUS、PCBENCH.

WINTEST、CHECKITPRO等。

5.数据库系统

数据库系统是2。世纪6。年代后期才产生并发展起来的，它是计算机科学

中发展最快的领域之一。主要是面向解决数据的非数值计算问题，目前主要用于

档案管理、财务管理、图书资料管理及仓库管理等的数据处理。此类数据的特点

是数据量比较大，数据处理的主要内容为数据的存储、查询、修改、排序、分类

等。数据库技术是针对这类数据的处理面产生发展起来的，至今仍在不断发展、

完善。

(-)应用软件

应用软件是指计算机用户利用计算机的软、硬件资源为某一专门应用目的而

开发的软件。例如：科学计算、工程设计、数据处理、事务管理等方面的程序。

1.文字处理程序

主要用于将文字输入到计算机，存储在外存中，用户能对输入的文字进行修

改、编辑，并能将输入的文字以多种字体、多种字型及各种格式打印出来。目前

常用的文字处理软件有WPS、MicrosoftWord等。

2.表格处理软件

表格处理软件主要处理各式各样的表格。它可以根据用户的要求自动生成各

式各样的表格，表格中的数据可以输入也可以从数据库中取出。可根据用户给出

的计算公式，完成复杂的表格计算，计算结果自动填入对应栏目里。如果修改了

相关的原始数据，计算结果栏目中的结果数据也会自动更新,不需用户重新计算。

目前常用的表格处理软件有Microsoft公司的Excel等。

3.辅助设计软件

辅助设计软件能高效率地绘制、修改、输出工程图纸。设计中的常规计算帮

助设计人员寻找较好的方案。设计周期大幅度缩短，而设计质量却大为提高。应

用该技术使设计人员从繁重的绘图设计中解脱出来，使设计工作计算机化。目前

常用的软件有AutoCAD、印刷电路板设计系统等。

六、微型计算机性能指标

衡量微型计算机性能的好坏，通常有下列几项主要技术指标。

1.字长

字长是指微机能直接处理的二进制信息的位数。字长越长，微机的运算速度

就越快，运算精度就越高，内存容量就越大，微机的功能就越强（因支持的指令

多）。所以字长是微机的一个重要性能指标。按微机的字长可分为8位机（如早期

的AppleE机）、16位机（如286微机）、32位机（如386、486奔腾机）和64位

机（高档微机）等。

2.内存容量

内存容量是指微机内存储器的容量，它表示内存储器所能容纳信息的字节

数。内存容量越大，它所能存储的数据和运行的程序就越多，程序运行的速度就

越高，微机的信息处理能力就越强，所以内存容量是微机的一个重要性能指标。

286微机的内存容量多为1MB。386微机的内存容量为2〜4MB,486微机的内存

容量一般为4〜8MB,高档微机为口奔腾机）的内存一般为8〜16MB、32MB、64MB

或更大。

3.存取周期

存取周期是指对存储器进行一次完整的存取（即读/写）操作所需的时间，即

存储器进行连续存取操作所允许的最短时间间隔。存取周期越短，则存取速度越

快。存取周期的大小影响微机运算速度的快慢。所以存取周期是微机的一个重要

性能指标。微机中使用的是大规模或超大规模集成电路存储器，其存取周期在

儿十到儿百毫微秒（ns）。

4.主频

主频是指微机CPU的时钟频率。主频的单位是MHz（兆赫兹）。主频的大小在

很大程度上决定了微机运算速度的快慢，主频越高，微机的运算速度就越快。所

以主频是微机的一个重要性能指标。286微机的主频为4〜10MHz。386微机的主

频为16〜40MHz。486微机的主频为25〜100MHz。奔腾机的主频目前最高已达

300MHzo

5.运算速度

运算速度是指微机每秒钟能执行多少条指令。运算速度的单位用MIPS（百万

条指令/秒）。由于执行不同的指令所需的时间不同，因此，运算速度有不同的

计算方法。现在多用各种指令的平均执行时间及相应指令的运行比例来综合计算

运算速度，即用加权平均法求出等效速度，作为衡量微机运算速度的标准。目前

微机的运算速度在200〜300MIPS以上。

除了上述5个主要技术指标外，还有其他一些因素，也对微机的性能也起

重要作用，它们有：

①可靠性：是指微型计算机系统平均无故障工作时间。无故障工作时间越

长，系统就越可靠。

②可维护性：是指微机的维修效率，通常用故障平均排除时间来表示。

③可用性：是指微机系统的使用效率，可以用系统在执行任务的任意时刻

所能正常工作的概率来表示。

④兼容性：兼容性强的微机，有利于推广应用。

⑤性能价格比：这是一项综合性评估微机系统的性能指标。性能包括硬件

和软件的综合性能，价格是整个微机系统的价格，与系统的配置有关

主板

之所以把这东西放在第一位，是因为作为它太重要。

我们常见的主板是ATX主板。它是采用印刷电路板（PCB）制造而成。是

在一种绝缘材料上采用电子印刷工艺制造的。市场上主要有4层板与6层板二种。

常见的都是4层板。用6层PCB板设计的主板不易变形，稳定性大大提高。如

果你有幸买到了6层板，那可绝对超值啊！哈！在主板的每层都布满了电路，所

以，如果PCB板烧坏，比较轻的凭借我们工程师高超的技术，可以通过搭明线

维修，比较严重的话，这片主板的生命也就到此结束了！

主板上面的零件看起来眼花缭乱，可他们都是非常有条有理的排列着。主要

包括一个CPU插座；北桥芯片、南桥芯片、BIOS芯片等三大芯片；前端系统总

线FSB、内存总线、图形总线AGP、数据交换总线HUB、外设总线PCI等五大

总线；软驱接口FDD、通用串行设备接口USB、集成驱动电子设备接口IDE等

七大接口。

一、主板上的主要芯片

I、北桥芯片MCH在CPU插座的左方是一个内存控制芯片，也叫北桥芯片、

一般上面有一铝质的散热片。北桥芯片的主要功能是数据传输与信号控制。它一

方面通过前端总线与CPU交换信号，另一方面乂要与内存、AGP、南桥交换信

号。北桥芯片坏了以后的现象多为不亮，有时亮后也不断死机。如果工程师判定

你的北桥芯片坏了，再如果你的主板又比较老的话，基本上就没有什么维修的价

值了。

2、南桥芯片ICH4南桥芯片主要负责外部设备的数据处理与传输。比ICH4

早的有ICHI、ICH2、ICH3,但它不支持USB2.0。而ICH4支持USB2.0。

区分它们也很简单：南桥芯片上有82801AB82801BB82801CB82801DB

分别对应ICHIICH2ICH3ICH4。南桥芯片坏后的现象也多为不亮，某

些外围设备不能用，比如IDE口、FDD口等不能用，也可能是南桥坏了。因为

南北桥芯片比较贵，焊接又比较特殊，取下它们需要专门的BGA仪，所以-一般

的维修点无法修复南北桥。

3、BIOS芯片FWH它是把一些直接的硬件信息固化在一个只读存储器内。

是软件和硬件之间这重要接口。系统启动时首先从它这里调用一些硬件信息，它

的性能直接影响着系统软件与硬件的兼容性。例如一些早期的主板不支持大于二

十G的硬盘等问题，都可以通过升级BIOS来解决。我们日常便用时遇到的一些

与新设备不兼容的问题也可以通过升级来解决。如果你的主板突然不亮了，而

CPU风扇仍在转动，那么你首先应该考虑BIOS芯片是否损坏。

4、系统时钟发生器CLK在主板的中间位置有个晶振元件，它会产生一系列

高频脉冲波，这些原始的脉冲波再输入到时钟发生器芯片内，经过整形与分频，

然后分配给计算机需要的各种频率。

5、超级输入输出接口芯片I/O它一般位于主板的左下方或左上方，主要芯片

有Winbond与ITE,它负责把键盘、鼠标、串口进来的串行数据转化为并行数

据。同时■也对并口与软驱口的数据进行处理。在我们的维修现场，诸如键盘与鼠

标口坏，打印口坏等一些外设不能用，多为I/O芯片坏，有时甚至造成不亮的现

象。

6、声卡芯片因为现在的主板多数都集成了声卡，而且集成的多为AC'97声

卡芯片。当然，也有CMI的8738声卡芯片等。如果你的集成声卡没有声音，这

儿坏了的可能性最大。

二、主板上主要的插座

I、CPU插座目前所有的主板都采用了socket系列零拔力插座。早期的P3采

用的socket370插座，现在的P4多采用socket478插座，早期的P4也有采用

socket423插座的，intel的服务器CPU如：至强(Xeon)则采用了socket603

插座。Intel对CPU封装格式的不断变化让我们这些fan们给他送了不少钱啊!

不过近日听说intel下一代CPU的封装格式还是采用socket478的格式，这对于

不断追求性能的DIYer们来说可是一个好消息啊。

2、内存总线插座现在市场上我们能见到的内存有SDRAM、DDRSDRAM、

RAMBUS三种。SDRAM内存由于DDR内存的价格下调已经逐渐淡出市场，它

采用168线插座，中间与左边有两个防反插断口；DDRSDRAM由于非常高的

性价比已经成为市场的主流。它采用184线插座，在中间只有一个防反插断口；

RAMBUS内存虽然性能好，但是价格一直高踞不下，加上intel已经放弃了对它

的支持，所以它的前途至今还只是一个悬念！它的插座采用184线RIMM插座,

是在中间有两个防反插断口。

有些客户多次反映在845主板上有时内存认不全的现象，这是因为lintel845系

列主板只能支持4个Bank（一个Bank可以理解为内存条的一面），在845系列主

板上一般设有三个内存插槽，而第二个插槽与第三个插槽共享二个Bank。所以，

如果你在第二个与第三个插槽插的内存条为双面的256M,那么就只能认到一个

256Mo

3、AGP图形总线插座它位于CPU插座的左边，呈棕色。它的频率为64MHZo

从速度上分为AGP2X,现在的多为AGP4X,也有一些主板已经支持AGP8X。由

于不同的速度所需要的电压不同，所以一些主板不亮主要是用户把老的AGP2X

显卡插在的新的AGP2X主板上，从而把AGP插座烧坏！令人欣慰的是一些新

的主板已经在主板上集成了电压自动调节装置，它可以自动识别显卡的电压。

4、PCI总线插座它呈现为白色，在AGP插座的旁边，因主板不同，多少不等。

它的频率为32MHZ。多插网卡，声卡等其它一些外设。

5、IDE设备接口它一般位于主板的下面。有四十针八十线。两个IDE口并在

一起，有时一个呈绿色，表示它为IDElo因为系统首先检测IDE1,所以IDE1

应该接系统引导硬盘。现在的主板多已支持ATA100,有得支持ATA133,但更

高端的主板已经支持串行ATA,它是在并行传输速率无法进一步提高的情况下

出现的一种新的、具有更高传输速度的技术，也将是下一代的主流技术。

•口气说了这么多，我已经口干舌燥了，大家再看看自己的主板，是不是感

觉它比以前熟悉了多了？哈哈!我们也到说再见的时候了，即然今天说主板，那

么我就再说一个关于主板的消息吧，我们技服中心近日接受了一批维修的板子，

我们的工程师维修起来特别困难，后来经知情人士指点，才发现这批主板的PCB

板边缘都有一个针眼大小的缺口。不仔细看根本分辨不出来。大家可不要小看这

个小口中，它是联想对报废主板打的专门的印记！我们居然修复了好多片，我都

不得不帼服我们的技术水平了！这可不是自夸的哟！所以，大家买二手主板时可

一定要小心啊！

CPU

主要谈谈频率。

1.凡是懂得点电脑的朋友，都应该对'频率'两个字熟悉透了吧！作为机器的核心

CPU的频率当然是非常重要的，因为它能直接影响机器的性能。那么，您是否

对CPU频率方面的问题了解得很透彻呢？

所谓主频，也就是CPU正常工作时的时钟频率，从理论上讲CPU的主频越

高，它的速度也就越快，因为频率越高，单位时钟周期内完成的指令就越多，从

而速度也就越快了。但是由于各种CPU内部结构的差异（如缓存、指令集），并

不是时钟频率相同速度就相同，比如PIII和赛扬，雷鸟和DURON,赛扬和

DURON,PIII与雷鸟，在相同主频下性能都不同程度的存在着差异。目前主流

CPU的主频都在600MHz以上，而频率最高（注意，并非最快）的P4已经达到

1.7GHz,AMD的雷鸟也已经达到了1.3GHz,而且还会不断提升。

在486出现以后，由于CPU工作频率不断提高，而PC机的一些其他设备

（如插卡、硬盘等）却受到工艺的限制，不能承受更高的频率，因此限制了CPU

频率的进一步提高。因此，出现了倍频技术，该技术能够使CPU内部工作频率

变为外部频率的倍数，从而通过提升倍频而达到提升主频的目的。因此在486

以后我们接触到两个新的概念-外频与倍频。它们与主频之间的关系是外频X倍

频=主频。一颗CPU的外频与今天我们常说的FSB（Frontsidebus,前端总线）

频率是相同的（注意，是频率相同），目前市场上的CPU的外频主要有66MHz

（赛扬系列）、100MHz（部分PIII和部分雷鸟以及所有P4和DURON）、133MHz

（部分PIII和部分雷鸟）。值得一提的是，目前有些媒体宣传一些CPU的外频达

到了200MHz（DURON266MHz（雷鸟）甚至400MHz（P4）,实际上是把外

频与前端总线混为一谈了，其实它们的外频仍然是100MHz和133MHz,但是由

于采用了特殊的技术，使前端总线能够在一个时钟周期内完成2次甚至4次传输,

因此相当于将前端总线频率提升了好儿倍。不过从外频与倍频的定义来看，它们

的外频并未因此而发生改变，希望大家注意这一点。今天外频并未比当初提升多

少，但是倍频技术今天已经发展到一个很高的阶段。以往的倍频都只能达到2-3

倍，而现在的P4、雷鸟都已经达到了10倍以上，真不知道以后还会不会更高。

眼下的CPU倍频一般都已经在出厂前被锁定（除了部分工程样品），而外频则未

上锁。部分CPU如AMD的DURON和雷鸟能够通过特殊手段对其倍频进行解

锁，而INTEL产CPU则不行。

由于外频不断提高，渐渐地提高到其他设备无法承受了，因此出现了分频技

术（其实这是主板北桥芯片的功能）。分频技术就是通过主板的北桥芯片将CPU

外频降低，然后再提供给各插卡、硬盘等设备。早期的66MHz外频时代是PCI

设备2分频，AGP设备不分频；后来的100MHz外频时代则是PCI设备3分频,

AGP设备2/3分频（有些100MHz的北桥芯片也支持PCI设备4分频）；目前的

北桥芯片一般都支持133MHz外频，即PCI设备4分频、AGP设备2分频。总

之，在标准外频（66MHz、100MHz>133MHz）下北桥芯片必须使PCI设备工

作在33MHz,AGP设备工作在66MHz,才能说该芯片能正式支持该种外频。

最后再来谈谈CPU的超频。CPU超频其实就是通过提高外频或者倍频的手

段来提高CPU主频从而提升整个系统的性能。超频的历史已经很久远（其实也

就几年），但是真正为大家所喜爱则是从赛扬系列的出产而开始的，其中赛扬

300A超450、366超550直到今天还为人们所津津乐道。而它们就是通过将赛扬

CPU的66MHz外频提升到100MHz从而提升了CPU的主频。而早期的DURON

超频则与赛扬不同，它是通过破解倍频锁然后提升倍频的方式来提高频率。总的

看来，超倍频比超外频更稳定，因为超倍频没有改变外频，也就不会影响到其他

设备的正常运作；但是如果超外频，就可能遇到非标准外频如75MHz、83MHz、

112MHz等，这些情况下由于分频技术的限制，致使其他设备都不能工作在正常

的频率下，从而可能造成系统的不稳定，甚至出现硬盘数据丢失、严重的可能损

坏。因此，笔者在这里告诫大家：超频虽有好处，但是也十分危险，所以请大家

慎重超频！

2.关于超频

如果是AMD的CPU要超的话就了解一下他的频率极限吧

AMD在不久前发布了它们全新的AthlonXP处理器，其频率分别显

XP1500+,1600+,1700+和1800+。为了对抗IntelPentium4处理器，AthlonXP

重新采用了PR值(性能指数)来标称处理器，而AhlonXP1600+意味着拥有与

Pentium41600MHz相同的性能。

AthlonXP采用了全新基于0.18微米制程的Palonmino核心，其核心面积由

雷鸟的120mm2增加为128mm2。而封装方式也变为类似FC-PGAPentiumlH的

OPGA封装。AMD宣称在采用新核心后AthlonXP的发热量将较同频的雷鸟低

20%o而更低的散热量，自然也就意味着更强劲的超频性能。

所以，我们决定测试一下AthlonXP的超频能力。我们选择了性价比较好的

AthlonXP1600+o它比1800+要便宜许多，但超频能力似乎可以达到1900Mhz

以上。

AthlonXP同样有与雷鸟类似的L1桥路，不过已被激光切断，要想超频，

首先必须将L1桥路重新相连。具体连接桥路的方式可以参见本站相关文章。由

于处理器默认电压为1.75v,要更好的发挥处理器的超频极限，这需要一块具备

电压调节功能的主板。我们采用了磐英8K7A和8KHA+进行了对比，尽管8K7A

在调节方式上较不便，但超频性能却好于新的8KHA+。

在解频之后，我们首先将倍频设置为6,然后将外频设置为最高，在8K7A

下，我们将处理器超至最高200MHz(400MHzDDR)外频，通过200MHz外频

下的内存性能测试,我们可以看出超频后的内存带宽已经超出AMD760芯片40%

左右。

刚才的测试仅仅只是风冷状态下的结果，这不过是个开始，接下来我们将在

极限致冷环境下测试处理器的超频极限。安装上水冷器后。我们将电压调至2.1v。

而VDDR调至2.9vo

测试结果令人惊叹，我们最终将处理器稳定于178MHz外频下，此时频率已

高达1873.89MHz。

虽然我们希望能突破1900MHz的障碍，但没有成功。同时我们也发现主板

对于AthlonXP的超频也致关重要，虽然8KHA+采用更新的芯片组并拥有更好

的性能，但在超频能力方面却不如其前辈8K7A。而新核心的AthlonXP超频能

力，也得到了验证。

内存

1.内存的基础知识

RAM技术词汇

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