【计算机应用】微型计算机系统

第二章源鳌计算机系院

第一节基本术语和基本概念

第二节计算机系统的基本构成

第三节微机系统的硬件组成

第节微机系统的软件组成

第一节基本术语和基本概念

1.硬件和软件

2.CPU

3.主频0

5.微型计算机J

6.微型机系统

7.BIOS

8.CMOS

1.硬件和软件

硬件：是指组成微型机的所有实体部件。例

如，键盘、显示器、主机、器件、电阻等。

软件：是指建立在硬件基础之上的所有程序

和文档的集合。例如：IE浏览器、Office、

Windows操作系统、各种游戏等。

2.CPU

CPU(CentralProcessingUnit)即中央处理器。微机中

的CPU称为微处理器。

利用超大规模集成电路技术，将计算机的运算器、

控制器集成在一小块硅片上制成，它是整个微型机系

统的核心部件。

CPU=运算器+控制器

3.CPU的主频

“主频”是指CPU的时钟频率，它是衡量CPU运行

速度的最重要的指标。CPU外频就是CPU总线频率，是

由主板为CPU提供的基准时钟频率，而CPU的工作主频

则按倍频系数乘以外频而来。

主频（内频）二外频*倍频

外频通常有:60、66、100、133...

倍频通常有：1.5、2、2.5、…16等

Pentium41.6G,指的是主频1.6GHz。其中外频

100MHz,倍频16。

4.高速缓存（Cache）

高速缓存（Cache）是在CPU和内存之间增设的存

储介质，它的读取速度比系统内存快很多。在高速缓

存中保存着CPU近期执行程序时所使用的内存副本，因

而CPU执行程序过程中所需要的信息可以从高速缓存中

获得。

分类：

一级高速缓存：一般已集成在CPU中速度和CPU一样,

一般只有几十KB到几百KB。

二级高速缓存：一般做成主板上的静态内存

（SRAM）,价格也很高，一般只安装几百KB。

5.微型计算机

简称为微型机或电脑。除微处理器外，包括

随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）、输

入/输出接口电路以及组成这个系统的系统总

线（包括控制总线、地址总线和数据总线）和

总线接口。

6.微型机系统

以微型计算机为主体、并配备相应的外围

设备和系统软件所组成的系统。

7.BIOS

BIOS,BasicInput/outputsystem,即基

本输入/输出系统。实际上它是被固化在计算机

ROM（只读存储器）芯片上的一组程序，为计算

机提供最低级的、最直接的硬件控制与支持。

BIOS的功能:

1.自检及初始化程序；

2,硬件中断处理；

3.程序服务请求。

目前市场上主要的BIOS有AMIBIOS和Award

BIOSo

•8.CMOS

CMOS是主板上一块可读写的RAM芯片，

BIOS就是放在CMOSRAM芯片中的一个程序，用

来保存着系统CPU、软硬盘驱动器、显示器、

键盘等部件的信息。

关机后，系统通过一块后备电池向CMOS供

电以保持其中的信息。如果CMOS中配置信息不

正确，就会引发一系列的软硬件故障。

在BIOSROM芯片中装有一个程序称

为“系统设置程序”，就是用来设置

CMOSRAM中的参数的。这个程序一般在

开机时按下一个或一组键即可进入

（Award公司的BIOS使用del键）,它提

供了良好的界面供用户使用。这个设置

CMOS参数的过程，习惯上也称为“BIOS设

置”。

第二节计算机系统的基本构成

1.冯•诺依曼计算机简介

2.现代计算机系统的结构

3.微机的基本组成

1.冯・诺依曼机。

冯•诺依曼机由运算器、控制器、存储器、

输入设备和输出设备五部分组成。

输入设备输出设备

1）运算器：对二进制数进行算术运算（如加、

减、乘、除）和逻辑运算（如占、或、非、异或、

比较等），并获得计算结果。

2）控制器：负责从存储器中取出指令，确定指

令类型，并对指令进行译码。

3）存储器：计算机的程序、数据的存放处。分

为内存和外存

4）输入设备：指鼠标、键盘、光盘机等，能够

把信息转换成二进刷，以便存入计算机；

5）输出设备：指显示器、打印机、绘图仪、磁

盘机等。

■冯・诺依曼机的工作过程是:

1.编写程序

2.将程序和数据以二进制的形式存入计算机的

存储器中

3.在控制器的控制下，从存储器中取出一条指

令，分析并执行

4.把计算结果再存入存储器中

5.反复执行3、4步骤，直到整个程序运行结束。

冯・诺依曼机的特点：

1.存储器的字长固定、顺序线性编址，每个

字节有唯一的地址。

2.由指令形式的机器语言驱动。

3.指令的执行是串行顺序进行的。

4.输入输出设备与存储器之间的数据传送

都途径运算器，运算器、存储器和输入输出设

备都由控制器集中控制。

2.现代计算机的体系结构

三个层次的并行处理技术

1.处理器内部：流水线技术

2.一个机器多个处理器：并行处理系统

3.多台机器：机群系统

流水线技术

顺序执行

取指令1执行1取指令2执行2取指令3执行3...

时间..........-....-.......-.......-........少t

流水线执行

指令队列

122,33,43,4,54,5,6・・•

取指令1取指令2取指令3取指令4读数据取指令5J•

执行队列

执行1执行2执行3执行4

2,微机的基本组成

微机系统=硬件系统+软件系统

「运算器

一中央处理器V

L控制器

?主机＜

rRAM

J内存J

LROM

1硬件

「外存：硬盘、软盘、光盘

＜外设J输入设备：鼠标、键盘

微机系统输出设备：显示器、打印机

操作系统：Windows、Unix

系统软件Y预言编库程序：高级语言、初级语言

数:据库系统

软件4

I应用软件

软件系统的结构图：

操作系统：系统软件的核心，与硬件接触最为紧密;

系统软件：数据库系统、编译系统等；

应用软件：Office软件、杀毒、压缩、游戏等。

二硬件系统

从外观看，微机由

主机、显示器、键盘和

鼠标构成。

主机是微机的核心

部件，主机机箱内有

CPU、主板（母板

mainboard）、硬盘、

软盘驱动器、光盘驱动

器、电源等。

主板.

机箱内的电源、电源线、数据线、主板、软驱、

显卡、网卡等硬件

主板是位于主机箱内一块大型多层印刷电路板，主板

上有CPU、内存、显示卡、声卡、网卡和各种接口（扩

展槽、硬盘接口、软驱接口、串口、并口、USB接口）。

ISA

显示卡\兀比

FIoopy软里SLOT

一般在主板上CPU的周围会有一对芯片组：

北桥芯片：

提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容

量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持。北桥芯片起

着主导性的作用，也称为主桥（HostBridge）o

南桥芯片：

提供对KBC（键盘控制器）、RTC（实时时钟控制

器）、USB（通用串行总线）、UltraDMA/33（66）EIDE

数据传输方式和ACPI（高级能源管理）等的支持。

微机系统的主要硬件部分包括:

1.微处理器

2.存储器

3.I/O总线和扩展槽

4.输入输出设备

1.微处理器

微处理器又叫CPU,是微机系统重要的器件。

CPU芯片内部包括：运算器和控制器

ICPU主要性能指标：时钟频率和字长

CPU内部采用的技术：CISC和RISC

Intel公司生产的80X86系列都采用CISC结构。

不同的CPU需要搭配不同的主板。早期的CPU都是直

接焊接在主板上的。到了486时代，才改装成能插拔的

CPUo

芯片厂商：Intel,AMD、Cyrix>TI等公司。

RISC结构在1980年才提出，之后发展迅速。

主要特点：把指令系统中占80%的不常用指令

取消，以提高运行速度。

与CISC对比：CISC设计中包含RISC特征，

RISC设计中包含CISC特征。

目前的RISC产品主要有：

SPARC——用于SUN工作站

PA-RISC------用于HP工作站

MIPS------用TSiliconGraphics工作立占

PowerPC-----用于Apple和IBM微机

Alpha------用于DEC工作站

修正：

286、386采用的是传统的复杂指令系统，

即CISC技术，而奔腾则在事实上采用了许多精

简指令系统的措施，即采用了部分RISC技术。

至于安腾(PIII的升级品)，则是采用了超越

CISC与RISC的最新设计理念EPIC,即简明并

行指令计算技术EPIC(ExplicitlyParallel

InstructionComputer),它所采用的新特性能使

安腾能同时完成20个操作或交易，从而能够提

供高端企业级用户所需服务器的一流性能。

2.存储器

定义：用来存放数据和程序信息的部件

分类:

，随机存储器RAM

「内（主）存＜

〔只读存储器ROM

存储器,

磁盘

（外（辅）存\

I光盘

RAM:随机存储器，可读写，断电后数据消

失。主板上的内存就是RAM。

ROM:只读存储器，主板上存放BIOS程序的

就是ROM。

外存：软盘、硬盘、光盘、U盘

软盘：3.5英寸的1.44MB的软盘。

写数据是用电脉冲圈磁头下方的磁道磁化，读数

据则将磁头下方磁道上的磁化信息转化为电信号，并

通过电信号的强弱来判断为“0”还是“1”。

软盘只有经过格式化后才可以使用。格式化将软盘

被划分为若干个磁道，磁道又被划分为若干个扇区。

3.5英寸软盘共有80个磁道，18个扇区，每个扇区的容

量均为512个字节，两面的总容量约为L44MB。

软盘的容量=记录面数X磁道数/面

X扇区数/道X字节/扇区

硬盘：多个磁盘片组成，每个磁盘片

共有两面。磁盘表面以转轴中心为

圆点，均匀划分为若干个半径不等

的同心圆，称为磁道。不同盘面上

相同直径的磁道在垂直方向构成同

心圆柱，森为柱面，柱面数等于底

道数。每个磁道同样被划分为若干

个扇区，每个扇区的容量均为512

字节

硬盘容量二记录面数X柱面数X扇区数/磁道X字节/扇

区

存储容量：10GB、20GB、30GB、80G、120G等。

硬盘经过低级格式化（重新划分磁道）、分区及高

级格式化（建立文件系统）后即可使用。低级格式化

出厂前已完成。

主引导区：

硬盘主引导区(即MBR-MainBootRecord)

一般位于硬盘的0磁道0柱面1扇区，也就是硬盘

的起始位置，它包括两部分内容：硬盘主引导

程序和硬盘分区表数据信息，长度为512字节。

如果这些信息被修改了，那硬盘里的数据

就会丢失。

3.光盘

数据传输速度：24速、32速、40速、50速等

接口类型：IDE(或EIDE)接口和SCSI接口；

三类光盘：只读光盘(CD-ROM),一次性写入光盘、

可擦写光盘。

数据组织：使用激光在空盘的表面刻出螺线型轨道,

凹坑的前沿和后沿代表1,凹坑和凸起的长度代表。的

个数。

激光束

CD底面--------------------------------------------------

凹面|___|_|▼

CD顶面

数字信息100100001001001000100000101000

4.U盘

近年来人们常用的、携带方便的一种外存,

可存入、删除，反复使用类似于软盘。其存储

容量比软盘大，一般是32M、64M,128M,256M,

但体积比软盘还小。

对U盘进行读写，不需要驱动器，目前的计

算机一般都对外提供USB总线接口，把U盘插入

USB接口就可以像软盘一样使用了。

三、I/O总线和扩展槽

总线：连接微机各功能部件的公共通道，称为总线（BUS）。

总线宽度：一次传输信息的位数则称为总线宽度。

按传输信息的类型分类：

数据总线DB：能够双向传输数据，具体输送信息的方

向，则由CPU来控制。

地址总线AB：单向传送地址信息，其宽度决定了寻址

的范围。例如：寻址1MB的地址空间，就需要有20条地址

线。

控制总线CB：双向传输控制信号，以协调各部件的操

作，它包括CPU对内存储器和接口电路的读写信息、中断

响应信号等。

扩展槽：主机与其它外围硬件是以扩充总线相连

的，一般扩充总线在主板上的接口称为扩展槽。

扩展槽主要用于插接各种功能的板卡。

总线扩展槽有：

ISA总线：总线的位数为16位，传输速度为

8MHz

PCI总线：数据总线达到32位，传输速度为

33MHz（PCI2.0标准总线达到64位，传输速度

66MHz）

USB总线接口：USB总线接口称为通用串行总线

接口，具有热插拔功能，即插即用，最多可连

接127台外设。

•I/O接口

IDE硬盘接口：数据线宽度40线，主板上通常有两个IDE

插槽，第一接口Primary和第二接口Secondary,每个IDE插

槽均可以连接两个IDE设备主盘（Master）和从盘（Slave）。

软驱接口：数据线宽度34线，用于连接3寸软区。

串口：COM（9针和25针）用于连接串口鼠标和modem。

并口：LPT25孔，用于连接打印机、绘图仪。

9针串口并口

四、输入输出设备

输入设备：鼠标

无线鼠标

输入设备：键盘

功能键盘区小犍盘区

S史匚回*但叵:可.可7gH，三运行」‘每Mtt

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f山墀部P▲工Fi

_____L*t0g«ic^'|»i

全屏雅腱盘区

主罐盘区

输出设备：显示器

微机的显示系统由显示器、显示卡和相应的驱

动软件组成。显示器目前的种类有CRT显示器、

LCD液晶显示器、等离子显示器等。

CRT显示器LCD显示器显卡

显示器的主要技术指标：

1.屏幕尺寸：15寸、17寸、19寸

2.像素：屏幕上的荧光粉由红、绿、蓝三种颜色

的荧光点有机排列的，每个荧光点就是一个像素。

3.点距：屏幕上相邻两个像素点之间的距离。目

前最常用的点距0.28mm。

4.分别率：显示器屏幕上每行和每列所能显示的

“点”数（像素数），例如：1024X768,

800X600

CRT显示原理：

CRT采用光栅扫描方式形成图像。当显示器加

电后，在电子枪和荧光粉层之间直流加速电场，当

电子枪射出的电子束在磁场作用下，通过荫罩上的

小孔射在荧光粉层上，转化成光能。电子束反复快

速的水平扫描和垂直扫描，形成了一幅幅的图像。

CRT显像管

「A■尸苴

显卡：

也叫显示适配器，是显示器与主机通信的控制

电路和接口。其核心是图形处理芯片，在它周围

是显存和BIOS芯片等。信号由显卡的图形处理芯

片翻译成显示器能辨认的数据格式，再通过显卡

后面的15芯VGA接口传给显示器。不同的显示器

需要不同的显卡，常见的显示标准有：CGA、

EGA、VGA、SVGA、TVGA、AGP等。

显卡色深：

显示器有四个颜色选项：16色、256色、增强色（16

位）和真彩色（24位），16位色同时能显示65536种颜色,

真彩24位模式则可同时显示1670万种颜色。

针式打印机喷墨打印机激光打印机

四、软件系统

1.计算机指令系统

2.程序设计语言和编译

3.软件开发

4.数据库系统

5.计算机病毒

1.计算机指令系统

指令：计算机每完成一个基本操作所需要的控

制信息。

程序：计算机完成一个完整任务的指令序列。

指令系统：一台计算机的所有指令的集合称为

计算机的指令系统。指令系统与机

器硬件密切相关，是计算机进行程

序控制的最小单位。

指令指令系统

指令的组成:

机器指令格式:

操作码：指明计算机应该执行的某种操作的性质

与功能。例如加、减等。

地址码：指出被操作的数据（简称操作数）存放的

位置，即指明操作数的地址；或者是操

作数本身。

指令分类：按功能分为两类

1.操作类指令：

完成基本的算术逻辑运算、数据存取和数

据传送等操作的指令；例如：MOV、ADD、SUB

2.控制转移类指令：

控制程序本身的执行顺序，实现程序的分

支、转移等指令。例如：JMP

2.程序设计语言和编译

程序设计语言分类:

机器语言：用二进制代码表示机器指令的语言

汇编语言：用助记符表示机器指令的语言。

高级语言：用于与自然语言和数学表达式较接

近，独立于机器，具有一定的语法

规则的编程语言。

01011010ADD+

高级语言

计算机硬件如何识别这些语言？

机器语言：计算机硬件直接执行的语言。

汇编语言：汇编语言编制的源程序，机器

无法直接执行。

汇编语言

源程序

Debug程序

C:\WINNT\System32\cmd.exe-debug,1□1x|

C：\>debug

0BA6：0100mouax>0002

0BA6：0103noubx^ax

0BA6：0105mouax0004

0BA6：0108addax^bx

0BA6：010Aret

0BA6：010B

高级语言：例：

高级语言编写的Basic

源程序在计算机中C

也不能直接执行。Pascal

JAVA

高级语言

源程序

VC++6.0集成环境

%fgf-MicrosoftVisualC++-[fgf.cpp*]

区IFile£ditViewInsertProjectBuildToolsWindow[Help-|g|X|

|(Globals)^||(Allglobalmembers▼[Imain习迎▼穆B昌！I-

电喇。▼口用西|聃LVITEM

//FgF.cpp:DefinestheentrypointFortheconsole

^include"stdaFx.h''

itinclude<iostrean.h>

intnain(intargc,char*argu[])

cout«"HelloWorld"«endl;

return0;

■：ClassView圉FileViewLkJJ

.

j|►KBuildXDebug\FindinFiles1\FindinFiles2\Results].)|产

ReadyLn6,Col1

三、软件开发

算法：指精确定义的一系列规则，这些规则指定

了一系列操作顺序，以便在有限的步骤内产生

出所求问题的解答。

程序：算法+数据结构

软件：软件是由程序和开发它、使用它、维护它

所需的一切文档组成。

软件工程：研究软件开发和维护的普遍原理和技

术的工程学科。

软件工程中定义软件生存周期包括：

1.软件定义期：包括问题定义、可行性

研究和需求分析。

2.软件开发期：包括系统设计、详细设

计、编程和测试。

3.软件维护期：包括运行和维护

四、数据库系统

数据库系统(DataBaseSystem,DBS)：

由计算机硬件、数据库管理系统、数据库、

应用程序和用户等部分组成。

数

数据库应用程序

据

库

数据库管理系统

用

户

数据库

硬件

1.计算机硬件:支持DBS运行的硬件资源。

2.数据库管理系统(DBMS)

负责数据库存取、维护、管理的系统软件。

3.数据库：独立于应用程序的数据集合。

4.应用程序：基于DBMS,与特定业务相关

的应用程序。

5.数据库用户：管理、开发、使用数据库

系统的人员

常用的数据库系统:

FoxFro>Access>SQLSERVER>Oracle>

SyBase、MySQLo

ISMicrosoftAccess-Inix|

文件(E)编辑(目视图(D插入①格式(Q)记录(B)工具(I)窗口(妙帮助(由

陷，|口昌口等x般「嚷Ie屋11专百式I莉I**I隐酒，I⑦二

@Schoolinfo:表

schoolcodeiscoBBittedcoBaittiaedeadline5：gnti・e

M曲issignatue

送

u电信o

2003-3-180

讨算

好

1技7o

202003-3-180

1信息o

302003-3-180

140电子o

502003-3-180

1自动Ifeo

10u

22003-3-180

经济

好o

2003-3-180

文法

31o会o

2003-3-18

语言0

2期o

3<，o

理学2003-3-180

的o

41o

福o2003-3-180

0

五、计算机病毒

定义：

是一种人为编制的，具有干扰和破坏

计算机正常工作的小程序。

特点：

(1)传染性

(2)隐蔽性

(3)激发性

(4)破坏性

分类

(1)按破坏的程度：

良性病毒、恶性病毒

(2)按传染对象：

系统型病毒、文件型病毒、混合型病毒

(3)按病毒入侵系统的方式：

操作系统型病毒、外壳型病毒、宏病毒

附录

显示标准缩写

1.彩色图形适配器CGA

ColorGraphicsAdaptor

2.增强图形适配器EGA

EnhancedGraphicsAdapt