計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

1、作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 運(yùn)算器運(yùn)算器 CPU 控制器控制器 主機(jī)主機(jī) 寄存器寄存器 隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器 硬件硬件 內(nèi)存內(nèi)存 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 外部設(shè)備外部設(shè)備 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等）系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等） 軟件軟件 應(yīng)用軟件（字處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等）應(yīng)用軟件（字處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等）作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校一、概述一、概述1、計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī) 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流 控制流控制流

2、 輸入設(shè)備輸出設(shè)備控制器運(yùn)算器存儲(chǔ)器馮 喏依曼思想：計(jì)算機(jī)應(yīng)由五大模塊組成；程序與數(shù)據(jù)一樣存放在內(nèi)存；指令在存儲(chǔ)器中按執(zhí)行順序存放；機(jī)器以運(yùn)算器為中心。它的功能是算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算它的作用是控制整個(gè)計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件有條不紊的工作存儲(chǔ)器分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器兩種，內(nèi)存用于存放要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。用來接收用戶輸入的數(shù)據(jù)和程序，并將它們轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼存放到內(nèi)存中用于將存放在內(nèi)存中由計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯芙邮艿男问阶髡逧-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校關(guān)于存儲(chǔ)器的有關(guān)概念：關(guān)于存儲(chǔ)器的有關(guān)概念： 存儲(chǔ)器由一些能表示二進(jìn)制數(shù)存儲(chǔ)器由一些能表示二進(jìn)制數(shù)0和和1的物理器的物理器件組成，這

3、種器件稱為記憶元件或記憶單元。每件組成，這種器件稱為記憶元件或記憶單元。每個(gè)記憶單元可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制代碼信息。個(gè)記憶單元可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制代碼信息。位（位（bit）：用來存放一位二進(jìn)制信息的單位稱）：用來存放一位二進(jìn)制信息的單位稱為為1位。位是二進(jìn)制數(shù)的基本單位，也是存儲(chǔ)器位。位是二進(jìn)制數(shù)的基本單位，也是存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)信息的最小單位。中存儲(chǔ)信息的最小單位。字節(jié)（字節(jié)（byte）：存放）：存放8位二進(jìn)制信息的單元稱為位二進(jìn)制信息的單元稱為一個(gè)字節(jié)。存放一個(gè)一個(gè)字節(jié)。存放一個(gè)ASCII碼需要一個(gè)字節(jié)，存碼需要一個(gè)字節(jié)，存放一個(gè)漢字需要放一個(gè)漢字需要2個(gè)字節(jié)。字節(jié)是計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)個(gè)字節(jié)。字節(jié)是計(jì)算機(jī)中

4、存儲(chǔ)器的最小存儲(chǔ)單元。器的最小存儲(chǔ)單元。字（字（Word）：由一個(gè)或多個(gè)字節(jié)組成，作為）：由一個(gè)或多個(gè)字節(jié)組成，作為一個(gè)整體進(jìn)行存取的一個(gè)單位。一個(gè)整體進(jìn)行存取的一個(gè)單位。作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校地址：為了區(qū)分存儲(chǔ)體內(nèi)不同的存儲(chǔ)單元，每地址：為了區(qū)分存儲(chǔ)體內(nèi)不同的存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)編號(hào)，稱為存儲(chǔ)單元的地址。個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)編號(hào)，稱為存儲(chǔ)單元的地址。存儲(chǔ)容量：一個(gè)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)單元的總數(shù)稱為存儲(chǔ)容量：一個(gè)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)單元的總數(shù)稱為該存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。該存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。 表示存儲(chǔ)容量的單位有字節(jié)（表示存儲(chǔ)容量的單位有字節(jié)（B）、）、KB、MB、GB、TB，它們

5、之間的關(guān)系是，它們之間的關(guān)系是 1 KB = 1024 B， 1 MB = 1024 KB， 1 GB = 1024 MB， 1 TB = 1024 GB 。作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校2、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī) AB地址總線地址總線 DB數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 CB控制總線控制總線CPU只讀存儲(chǔ)器ROM隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM輸入設(shè)備接口輸出設(shè)備接口作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校二、計(jì)算機(jī)基本工作原理二、計(jì)算機(jī)基本工作原理1、指令、指令 讓計(jì)算機(jī)完成某個(gè)操作所發(fā)出的命令。讓計(jì)算機(jī)完成某個(gè)操作所發(fā)出的命令。2、程序、程序 有序的指令集合。有序的指令集合。 3、指令的執(zhí)行

6、、指令的執(zhí)行 取指周期：取指周期： 指令指令 執(zhí)行周期：執(zhí)行周期： 控制信號(hào)控制信號(hào)4、程序的執(zhí)行、程序的執(zhí)行 CPU不斷地取指令，執(zhí)行指令。不斷地取指令，執(zhí)行指令。 操作碼 操作數(shù) 內(nèi)存CPUCPU譯碼有關(guān)部件動(dòng)作作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校三、計(jì)算機(jī)軟件三、計(jì)算機(jī)軟件 軟件軟件 = 程序程序 + 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) + 文檔文檔 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) Windows、UNIX 語言處理程序語言處理程序 Turbo C 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 連接程序連接程序 LINK 診斷程序診斷程序 QAPLUS 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) FoxPro、Oracle 軟件分類軟件分類 文字處理軟件文字處理軟

7、件 WPS、Word 表格處理軟件表格處理軟件 Excel 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 管理軟件管理軟件 MIS 輔助設(shè)計(jì)軟件輔助設(shè)計(jì)軟件 AutoCAD 實(shí)時(shí)控制軟件實(shí)時(shí)控制軟件 FIX 作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校1、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件（1）操作系統(tǒng)）操作系統(tǒng)(Operating System) 管理和控制計(jì)算機(jī)的所有硬件、軟件資源的程序；管理和控制計(jì)算機(jī)的所有硬件、軟件資源的程序； 是人和機(jī)器的接口。是人和機(jī)器的接口。功能：功能： 進(jìn)程與處理機(jī)調(diào)度進(jìn)程與處理機(jī)調(diào)度 作業(yè)管理作業(yè)管理 存儲(chǔ)管理存儲(chǔ)管理 設(shè)備管理設(shè)備管理 信息（文件）管理信息（文件）管理常用操作系統(tǒng)：常用操作系統(tǒng)：

8、 Windows 95 / 98 Windows NT UNIX OS / 2 LINUX 裸機(jī) 作 系 操 統(tǒng) 用 戶 用 程 應(yīng) 序作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校 實(shí)時(shí)系統(tǒng)：實(shí)時(shí)系統(tǒng)：RDOS 分時(shí)系統(tǒng)：分時(shí)系統(tǒng)：UNIX、XENIX 和和 LINUX 分類分類 批處理系統(tǒng)批處理系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：NetWare、Windows NT 單用戶：單用戶：DOS 單多用戶系統(tǒng)單多用戶系統(tǒng) 多用戶：多用戶：Windows 95/98作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校（2）語言處理程序）語言處理程序 編輯程序編輯程序 匯編或編譯程序匯編或編譯程序 連接程序連接

9、程序 機(jī)器語言機(jī)器語言 匯編程序匯編程序 匯編語言匯編語言 面向過程：面向過程：BASIC、Pascal、FORTRAN、C 等等 高級(jí)語言高級(jí)語言 面向?qū)ο螅好嫦驅(qū)ο螅篊+、Java、Visual Basic 等等原程序目標(biāo)程序可執(zhí)行程序作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校（3）診斷程序）診斷程序 QAPLUS、WINBENCH、WINTEST 等。等。（4）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS） 數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)庫（DB） DBS 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）FoxPro、SQL Server、Oracle 等等 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序（5）數(shù)據(jù)倉庫）數(shù)據(jù)倉庫 數(shù)據(jù)

10、倉庫是面向主題的、集成化的、穩(wěn)定的、隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)集合，數(shù)據(jù)倉庫是面向主題的、集成化的、穩(wěn)定的、隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)集合，用以支持決策管理的一個(gè)過程。用以支持決策管理的一個(gè)過程。用戶數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序DBMSDB作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校2、應(yīng)用軟件、應(yīng)用軟件（1）文字處理軟件）文字處理軟件 WPS、Word 等。等。（2）表格處理軟件）表格處理軟件 Excel、Lotus l-2-3 等。等。（3）管理系統(tǒng)軟件）管理系統(tǒng)軟件 財(cái)務(wù)管理軟件、人事管理軟件等。財(cái)務(wù)管理軟件、人事管理軟件等。（4）輔助設(shè)計(jì)軟件）輔助設(shè)計(jì)軟件 Auto CAD 等。等。 （5）實(shí)時(shí)控制軟件）實(shí)時(shí)控制軟

11、件 監(jiān)察控制和數(shù)據(jù)采集監(jiān)察控制和數(shù)據(jù)采集SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)。 目前在目前在PC上流行的有：上流行的有：FIX、InTouch、Lookout。作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校四、個(gè)人計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)四、個(gè)人計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) Pentium系列芯片系列芯片 CPU PowerPC ROM 內(nèi)存內(nèi)存 RAM：規(guī)格有：規(guī)格有16MB、32MB或或64MB等等 Cache：內(nèi)部：內(nèi)部Cache和外部和外部Cache主機(jī)主機(jī) 擴(kuò)展槽：用于連接其它設(shè)備。擴(kuò)展槽：用于連接其它設(shè)備。I/O總線：總線：ISA、EISA、PC

12、I等等 硬盤、軟盤、硬盤、軟盤、CD-ROM或或DVD-ROM等驅(qū)動(dòng)器等驅(qū)動(dòng)器 顯示卡、聲卡等顯示卡、聲卡等 通用串行總線通用串行總線USB 電源電源作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校1、CPU Intel 8086/8088、80286、80386、80486、Pentium、Pentium MMX Pentium Pro、Pentium II、 Pentium III和和Pentium IV 。 CPU 推 出 時(shí) 間 主 頻 /M Hz 主 要 性 能 說 明 Pentium 1993 年 3 月 60233 Pentium M M X 1995 年 1 月 166233

13、內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 32 位 ,外 部 數(shù) 據(jù) 64位 ,地 址 線36位 .一 級(jí) 代 碼Cache 16K,一 級(jí) 數(shù) 據(jù)Cache 16K. Pentium Pro 1995 年11月 166233 一 級(jí) 代 碼Cache 16K,一 級(jí) 數(shù)據(jù)Cache 16K. 二 級(jí)Cache 512K、 1M 、 2M ， 不 支 持 M M X Pentium II 1997 年 5 月 233450 M M X+Pentium Pro ， 二 級(jí)Cache 512K。 Pentium III 1999 年 2 月 4001000 SSE+Pentium III Pentium IV 2000 年

14、11月 1000 Pentium III+長 管 道 技 術(shù) 、 追蹤 緩 存 架 構(gòu) 、快 速 執(zhí) 行 引 擎 、SSE2 作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校2、主存儲(chǔ)器、主存儲(chǔ)器（1）靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 SRAM，不必周期性刷新，作，不必周期性刷新，作Cache用。用。（2）動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 DRAM，需要周期性刷新，作主存用。，需要周期性刷新，作主存用。 一條有一條有16M、32M、或、或64M。 72芯和芯和168芯。芯。（3）只讀存儲(chǔ)器）只讀存儲(chǔ)器 ROM，斷電仍然能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)。，斷電仍然能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)。 正常使用中，只能讀不能寫

15、。正常使用中，只能讀不能寫。 EPROM，可擦出可編程的只讀存儲(chǔ)器。，可擦出可編程的只讀存儲(chǔ)器。作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校3、高速緩沖存儲(chǔ)器、高速緩沖存儲(chǔ)器Cache CPU L1 CacheL2 Cache內(nèi)存Pentium Pro 和和Penyium II 的的L2 Cache封裝在封裝在CPU內(nèi)。內(nèi)。 4、I/O總線和擴(kuò)展槽總線和擴(kuò)展槽 I/O總線：總線：CPU互聯(lián)互聯(lián)I/O設(shè)備以及外設(shè)訪問系統(tǒng)存儲(chǔ)器和設(shè)備以及外設(shè)訪問系統(tǒng)存儲(chǔ)器和CPU資源的通道。資源的通道。有數(shù)據(jù)總線有數(shù)據(jù)總線DB、地址總線、地址總線AB和控制總線和控制總線CB。 擴(kuò)展槽：各種接口板插在擴(kuò)展槽中，

16、連接外圍設(shè)備。擴(kuò)展槽：各種接口板插在擴(kuò)展槽中，連接外圍設(shè)備。（1）ISA（Industry Standard Architecture) 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，PC/XT（Intel 8088）總線，具有開放式結(jié)構(gòu)。）總線，具有開放式結(jié)構(gòu)。（2）EISA（Extension Industry Standard Architecture） 擴(kuò)展的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，ISA總線的擴(kuò)展，現(xiàn)用在服務(wù)器上。總線的擴(kuò)展，現(xiàn)用在服務(wù)器上。（3）PCI（Peripheral Computer Interconnect） PCI總線是總線是32位總線，也可支持位總線，也可支持

17、6位。位。 現(xiàn)用在臺(tái)式現(xiàn)用在臺(tái)式PC和服務(wù)器上，是目前最常用的一種總線。和服務(wù)器上，是目前最常用的一種總線。作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校5、通用串行總線、通用串行總線USB（Universal Serial Bus） 中低速總線。中低速總線。 通過集線器連接顯示器和鍵盤等外設(shè)（最多通過集線器連接顯示器和鍵盤等外設(shè)（最多127個(gè)）。個(gè)）。 USB接口提供電源。接口提供電源。 最大數(shù)據(jù)傳輸率為最大數(shù)據(jù)傳輸率為12Mbps。 USB設(shè)備可以起集線器作用。設(shè)備可以起集線器作用。 主機(jī)根集線器集線器1集線器2設(shè)備設(shè)備設(shè)備作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校6、輸入、輸入/

18、輸出接口電路輸出接口電路（1）硬盤驅(qū)動(dòng)器接口電路）硬盤驅(qū)動(dòng)器接口電路 IDE：設(shè)備電子接口。：設(shè)備電子接口。 EIDE：增強(qiáng)型：增強(qiáng)型IDE接口。接口。 SCSI：小型計(jì)算機(jī)接口，可連接硬盤驅(qū)動(dòng)器、掃描儀、：小型計(jì)算機(jī)接口，可連接硬盤驅(qū)動(dòng)器、掃描儀、CD-ROM等。等。 支持多臺(tái)設(shè)備，常用在服務(wù)器中。支持多臺(tái)設(shè)備，常用在服務(wù)器中。（2）軟盤驅(qū)動(dòng)器接口電路）軟盤驅(qū)動(dòng)器接口電路（3）并行打印機(jī)適配器電路：插座）并行打印機(jī)適配器電路：插座25孔孔（4）異步通信適配器接口）異步通信適配器接口（5）游戲操縱桿接口）游戲操縱桿接口（6）多功能適配器卡（）多功能適配器卡（Super I/O 卡）卡） 連接硬

19、盤、軟盤、打印機(jī)、鼠標(biāo)、游戲操縱桿等。連接硬盤、軟盤、打印機(jī)、鼠標(biāo)、游戲操縱桿等。（7） 顯示卡顯示卡 PCI和和AGP：都屬于：都屬于VGA卡，有卡，有3D加速功能，顯存加速功能，顯存2M以上，分辨以上，分辨率率12801024以上，顯示速度快。目前以上，顯示速度快。目前AGP最常用。最常用。作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校7、輔助、輔助存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器（1）磁盤類存儲(chǔ)器）磁盤類存儲(chǔ)器 軟盤：軟盤：3.5英寸高密度容量英寸高密度容量=2面面80磁道磁道18扇區(qū)扇區(qū)512B=1.44MB 硬盤：由若干個(gè)磁性圓盤組成。硬盤：由若干個(gè)磁性圓盤組成。 存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量=磁頭數(shù)磁頭數(shù)柱面數(shù)

20、柱面數(shù)扇區(qū)數(shù)扇區(qū)數(shù)每扇區(qū)字節(jié)數(shù)（每扇區(qū)字節(jié)數(shù)（512B） ZIP：100MB，速度是軟盤的，速度是軟盤的20倍。倍。 LS-120：Laser Servo，12MB，可讀寫，可讀寫1.44MB軟盤。軟盤。 JAZ：1GB2GB，外置可作活動(dòng)硬盤。，外置可作活動(dòng)硬盤。（2）磁帶存儲(chǔ)器：順序存取設(shè)備。）磁帶存儲(chǔ)器：順序存取設(shè)備。（3）光盤存儲(chǔ)器）光盤存儲(chǔ)器 CD-ROM：Compact Dise-ROM，只讀型光盤。，只讀型光盤。 一倍速率：一倍速率：150KB/s；24倍速率：倍速率：24150KB/s=3.6MB/s。作者E-mail: 作者單位：如皋市教師進(jìn)修學(xué)校其他光盤：其他光盤： MO：Magneto Optical，可擦寫光盤。，可擦寫光盤。 PD/CD-ROM：Phase Change Rewritable Optical Disk Drive，相變式可重復(fù)擦寫光盤驅(qū)動(dòng)器。相變式可重復(fù)擦寫光盤驅(qū)動(dòng)器。 CD-R：CD-Recordable，一次可寫入光盤。，一次可寫入光盤。 CD-RW：CD-Rewritable，可重寫光盤。，可重寫光盤。 DVD：Digital Versatile Disc 向下兼容，可讀音頻向下兼容，可讀音頻CD和和CD-ROM。 單面單層的容量：單面單層的容量：4.7GB。 單