《大学计算机基础》第2章计算机系统组成

第2章计算机系统组成

・2.1计算机的组成

・2.2计算机的硬件系统

■2.3计算机的软件系统

■2.4微型计算机概论

•2.5文件管理基础

・2.6计算机安全

•2.7多媒体信息处理

2.1计算机的组成

■211从计算机的外观看

■212从计算机的逻辑结构看

2.1.1从计算机的外观看

•由主机、显示器、键盘和鼠标等几部分组成。

2」.2从计算机的逻辑结构看

r运算器ALU

「中央处理器CPU'控制器CU

主机:

、内存储器｛ROM

RAM

C硬件系统《

,外存储器--硬盘、软盘、光盘、U盘

外部y输入设备—键盘、鼠标、扫描仪

设备|输出设备--显示器、打印机、绘图仪

I其他设备--调制解调器

计算机系统〈

C操作系统一DOS、Windows

系统I语言处理程序

软件j数据库管理系统

软件系统4

I＜服务程序--检查、诊断、排错

应用J通用软件一如OFFICE2000办公软件

软件L专用软件一用户程序

2.2计算机的硬件系统

■2.2.1计算机系统的冯・诺依曼结构

•2.2.2计算机的硬件系统

•2.2.3计算机的工作原理

2.2.1计算机系统的冯・诺依曼结构

•冯・诺依曼结构计算机工作原理的核心是“存

储程序”和“程序控制”，并具有如下3个特

八占、、.•

♦1.计算机硬件由五大基本部件组成：控制器、运算

器、存储器、输入设备、输出设备。

♦2.程序和数据均存放在存储器中，且能自动依次执

行指令。

♦3.所有的数据和程序均采用二进制0,1代码表示。

计算机硬件基本结构图

数据流指令流

•程序和数据通过输入设备存入存储器，运算器运算时，从存储器中读取数据,

运算结果（或中间数据）再存入存储器，通过输出设备输出结果。

•执行指令时，从存储器中读取指令，控制器根据指令发出控制信号，控制其他

部件协调工作。

2.2.2计算机的硬件系统

・1.运算器

■2.控制器

・3.存储器

•4.输入设备

•5.输出设备

1.运算器

•运算器也称算术与逻辑运算单元ALU。

•它的主要功能是对二进制数码进行算术运算或

逻辑运算。

2.控制器

•控制器的功能是控制计算机各部件协调工作,

使计算机自动地执行程序。

・把运算器、控制器做在一个大规模集成电路块

上称为中央处理器，又称CPU。它是计算机

硬件的核心部件。

3.存储器

•存储器是用来存储程序和数据的记忆装置，是

计算机中各种信息存储和交流的中心。

•根据存储材料的性能及使用方法不同，存储器

有各种不同的分类方法。

存储器的分类方法

•(1)按存储介质分为:半导体存储、磁表面存储

器、光盘存储器

•(2)按存储方式分为：随机存储器、顺序存储器、

直接存储器

•(3)按读写功能分为:只读存储器(ROM)、随机

读写存储器(RAM)

存储器的分类方法

•(4)按信息的可保存性分为：非永久记忆的存

储器：、永久记忆性存储器

•(5)按在计算机系统中的作用分为：主存储器、

辅助存储器、高速缓冲存储器

4.输入设备

•输入设备是把准备好的数据、程序等送入计算

机的装置。

5.输出设备

•输出设备是把计算机产生的信息或工作过程以

人们习惯的直观形式表现出来的装置。

2.2.3计算机的工作原理

•1.指令

■2.程序

1.指令

•(1)指令的含义

♦计算机指令就是人对计算机发出的完成一个最基本操作的工

作命令，由计算机硬件来执行。

•(2)指令的组成

♦通常一条指令包括两部分：一是操作码，二是操作数(也叫地

址码)

•(3)指令的类型

♦①数据传送指令②算术运算或逻辑运算指令③控制与转移

指令④输入和输出指令⑤控制和管理机器的指令

2.程序

•(1)程序的含义

♦程序是用于指挥计算机执行各种动作以便完成指定任务的指

令序列。

•(2)程序的执行过程

2.3计算机的软件系统

■231系统软件

•232应用软件

2.3.1系统软件

•系统软件是计算机设计者或厂商提供的使用和

管理计算机的软件。它包括操作系统、语言处

理系统、数据库系统、服务程序、分布式软件

系统和人机交互系统等。

•系统软件可以看作用户与计算机接口，操作系

统是软件系统的核心。

1.操作系统

■(1)操作系统的定义及功能

■(2)操作系统的分类

(1)操作系统的定义及功能

•定义

操作系统(简称OS)是一组程序，它们用于统一管理计

算机中的所有软、硬件资源，合理地组织计算机的

工作流程，协调计算机系统的各部件之间、系统之

间、用户与用户之间的关系。

•功能

存储器管理、处理器管理、设备管理、文件管理和作

业管理。

(2)操作系统的分类

•①依其功能和特性分为批处理操作系统、分时

操作系统和实时操作系统。

•②依其同时管理用户数的多少分为单用户操作

系统和多用户操作系统。

•③按同时管理的作业数可分为单用户单任务操

作系统、单用户多任务操作系统、多用户多任务

操作系统和网络操作系统。

•随着计算机体系结构的发展，又出现了：嵌入式

操作系统、个人操作系统和分布式操作系统

2.计算机设计语言与语言处理程序

•人和计算机交流信息使用的语言称为计算机语

言或称程序设计语言。

・计算机语言通常分为机器语言、汇编语言和高

级语言三类。

(1)机器语言(MachineLanguage)

•机器语言是一种用二进制代码“0”和“1”形式

表示的，能被计算机直接识别和执行的语言。

•用机器语言编写的程序，称为计算机机器语言

程序。它是一种低级语言。

(2)汇编语言(AssembleLanguage)

・汇编语言是一种用助记符表示的面向机器的程

序设计语言。

•用汇编语言编制的程序称为汇编语言程序，机

器不能直接识别和执行。

汇编语言源程序的汇编运行过程

(3)高级语言

•高级语言的定义

■高级语言源程序的编译运行过程

•高级语言源程序的解释运行过程

高级语言的定义

•高级语言是一种比较接近自然语言和数学表达

式的一种计算机程序设计语言，是面向用户的

程序设计语言。

高级语言源程序的编译运行过程

运行结果

编译程序

高级语言源程序的解释运行过程

解释并执行

高级语言源程序运行结果

解释程序

3.数据库系统

•数据库系统(DataBaseSystem,简称DBS)是

一个实际可运行的存储、维护和应用系统，提

供数据的软件系统，是存储介质、处理对象和

管理系统的集合体。

4.服务程序

•服务程序主要是对用户的程序和数据提供通用

的服务，如编辑程序、连接程序、分类合并程

序、PCTOOLS等。

232应用软件

•应用软件是为用户解决实际问题而开发的软件。

•有些是通用的应用软件，如文字处理软件、表

处理软件、图形图像处理软件等。

•有些是为某个行业、某种业务，甚至为某个部

门研制的专用应用软件，如财务管理系统、计

算机辅助设计(CAD)软件、本部门的应用数据

库管理系统等。

2.4微型计算机概论

■241微型计算机的分类

・242微型计算机的主要性能指标

・243微型计算机的硬件组成

•2.4.4微型计算机的软件系统

2.4.1微型计算机的分类

•1.根据微处理器的字长，可将其分为8位机、

16位机、32位机、64位机等。

•2.按结构，可将其分为单片机、单板机、多板

机等。

•3.按用途可以分为工业过程控制机与数据处理

机等。

•4.按CPU芯片型号可以分为286机、386机、

486机、586机、Pentium和迅驰等微机。

242微型计算机的主要性能指标

•1.字长

•2.运算速度

•3.时钟频率（主频）

•4.存储容量

•5.存取速度

2.4.3微型计算机的硬件组成

■1.中央处理器

・2.内存储器

・3.外存储器

•4.输入设备

•5.输出设备

•6,总线

•7.主机板

王机内部结构

1.中央处理器

•中央处理器(CPU)是整台计算机的核心部件。

它主要由控制器和运算器组成。

CPU插座及CPU芯片AMD芯片

2.内存储器

•内存储器简称内存，用来存放当前计算机运行

所需要的程序和数据。内存容量的大小是衡量

计算机性能的主要指标之一。

•内存储器包括随机存储器(RAM)和只读存储器

(ROM)o

(1)RAM

•RAM只能临时保存数据，计算机电源关闭后,

RAM中的数据就会全部丢失，但其优点是既

可以写入数据，也可读取数据；

•RAM可分为静态随机存储器(SRAM)和动态随

机存储器(DRAM)。

•新型的随机存储器有同步动态存储器SDRAM

和双倍速率同步动态随机存储器DDR。

同步动态存储器

内存储器(SDRAM,168pins)

双倍数据率动态随机存取存储器

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DDR-SDRAM内存

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威刚红色威龙DDRII667512MB

(2)ROM

•ROM只能读取数据，不能写入数据，但电源

关闭后仍可保存数据。ROM一般用来存储微

机运行时必不可少的程序。

•ROM根据其特点和用途可以分为固化ROM、

PROM、EPROM和FlashEPROM几种。

3.外存储器

•外存储器又叫辅助存储器。主要用来保存暂时

不用的程序和数据。外存的特点是存储容量大、

价格低、可以长期保存信息，不足之处是读写

速度比内存慢。

•当前微型计算机常用的外存有：软盘存储器、

硬盘存储器、光盘存储器,此外还有电子盘和

可移动硬盘。

(1)软盘存储器

•由于软盘的容量小、容易损坏、软驱的读取速

度慢等缺点，它们正面临着被淘汰的命运。

(2)硬盘存储器

•硬盘的存储容量

较大，目前流行

的硬盘容量一般

在40GB〜200GB

之间，是目前微

机系统配置中必

不可少的外存储

-O

硬盘结构图

(3)光盘存储器

光盘