計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

課程名稱:計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

教學(xué)目的與要求：了解C語言的發(fā)展及其特點(diǎn)；掌握Ｃ程序的基本組成；熟悉VisualC++環(huán)境下如何調(diào)式和運(yùn)行C程序；掌握C語言基本數(shù)據(jù)類型及變量定義方法教學(xué)手段：多媒體課件為主，輔以黑板板書教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)及作業(yè)詳見課件第三次課程章節(jié)名稱第2章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成（2.3-2.4）教學(xué)目的與要求掌握常見的計(jì)算機(jī)硬件掌握計(jì)算機(jī)軟件的組成了解計(jì)算機(jī)硬件的工作原理教學(xué)內(nèi)容計(jì)算機(jī)硬件、軟件重點(diǎn)計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)軟件難點(diǎn)操作系統(tǒng)的基本原理作業(yè)P55二、選擇題：4、5、7、8教學(xué)手段ppt課件、課堂練習(xí)、提問回答。教學(xué)過程(組織與方法)介紹本次課重點(diǎn)、難點(diǎn)→講解本次課內(nèi)容→小結(jié)→作業(yè)→課堂練習(xí)。第2章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成2.3微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)2.4計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)2.3微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)是以微處理器為核心，配上由大規(guī)模集成電路制成的存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路及系統(tǒng)總線所組成的小型計(jì)算機(jī)，又稱為微機(jī)、電腦、個(gè)人計(jì)算機(jī)或PC(PersonalComputer)。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，其中硬件系統(tǒng)主要包括CPU、主板、存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備等，各部分之間通過總線連接，實(shí)現(xiàn)信息交換。2.3.1中央處理器CPU是計(jì)算機(jī)的核心設(shè)備。CPU又叫中央處理單元，它也被稱為計(jì)算機(jī)的心臟。每臺(tái)計(jì)算機(jī)至少有一個(gè)（目前已有所謂雙CPU的電腦）中央處理單元，簡(jiǎn)稱處理器或CPU。CPU的主要功能是控制計(jì)算機(jī)的操作和處理數(shù)據(jù)。2.3.1中央處理器中央處理器中包括運(yùn)算器和控制器兩個(gè)基本部分。運(yùn)算器也稱為算術(shù)邏輯部件，是完成各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的裝置?？刂破魇怯?jì)算機(jī)的指揮控制中心，負(fù)責(zé)決定執(zhí)行程序的順序，給出執(zhí)行指令時(shí)機(jī)器各部件需要的操作控制命令。4.CPU主要技術(shù)參數(shù)(1)主頻

CPU外頻

CPU外頻也就是常見特性表中所列的CPU總線頻率，是主板為CPU提供的基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率。CPU主頻主頻就是CPU的時(shí)鐘頻率，也叫工作頻率，是CPU內(nèi)核（整數(shù)和浮點(diǎn)運(yùn)算器）電路的實(shí)際運(yùn)行頻率。CPU倍頻倍頻即主頻與外頻之比的倍數(shù)。計(jì)算公式：主頻=外頻×倍頻。4.CPU主要技術(shù)參數(shù)(2)字長(zhǎng)

CPU在單位時(shí)間內(nèi)能一次處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)

(3)高速緩存（Cache）高速緩沖存儲(chǔ)器是一種速度比內(nèi)存更快的存儲(chǔ)器。CPU讀數(shù)據(jù)時(shí)直接訪問Cache，只有在Cache中沒有找到所需數(shù)據(jù)時(shí)，CPU才去訪問內(nèi)存。Cache相當(dāng)于內(nèi)存和CPU之間的緩沖區(qū)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存和CPU的速度匹配，當(dāng)前一般都構(gòu)建在CPU芯片內(nèi)部。2.3.2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是存放數(shù)據(jù)和各種程序的裝置，是計(jì)算機(jī)的記憶部件。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器分類：

內(nèi)部存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱內(nèi)存）

外部存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱外存）2.3.2存儲(chǔ)器1.內(nèi)部存儲(chǔ)器

在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，直接與CPU交換信息的存儲(chǔ)器稱為內(nèi)存。

1.內(nèi)存儲(chǔ)器分類只讀存儲(chǔ)器（ROM：readonlymemory）隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM：randomaccessmemory）高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）。1.內(nèi)部存儲(chǔ)器

（1）RAM可以讀出、也可以寫入。所謂隨機(jī)存取，意味著存取任一單元所需的時(shí)間相同。RAM斷電后，存儲(chǔ)內(nèi)容立即消失。（2）ROM只能讀出原有的內(nèi)容，而不能寫入新內(nèi)容，原有內(nèi)容由廠家一次性寫入，并永久保存下來，不易失的。

ROM的用途很廣。（3）Cache是指在CPU與內(nèi)存之間設(shè)置的一級(jí)或者二級(jí)高速小容量存儲(chǔ)器。對(duì)內(nèi)存中哪些會(huì)被頻繁使用的數(shù)據(jù)，就把這些數(shù)據(jù)存在高速緩存中，CPU要訪問這些數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)先到Cache中去找，從而提高整體的運(yùn)行速度。1.4.5外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱外存。它通常是一種與主機(jī)相對(duì)獨(dú)立的存儲(chǔ)器部件。與內(nèi)存比較，外存容量一般都比較大，但存取速度慢外存不能直接與CPU交換信息微機(jī)常用的外存儲(chǔ)器有三種：硬盤存儲(chǔ)器、光盤存儲(chǔ)器和可移動(dòng)外存(1)硬盤

微機(jī)上用的硬盤片、硬盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)和讀寫磁頭等組裝并封裝在一起成為溫徹斯特驅(qū)動(dòng)器，硬盤作為微機(jī)系統(tǒng)的外存儲(chǔ)器成為微機(jī)的主要配置之一。

由多個(gè)金屬盤片組成，并有多個(gè)磁頭同時(shí)讀寫目前常用60～200GB硬盤，主流硬盤轉(zhuǎn)速有5400轉(zhuǎn)/分和7200轉(zhuǎn)/分硬盤存儲(chǔ)器光盤

(1)CD光盤存儲(chǔ)器

CD光盤具有容量大、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低等特點(diǎn)一個(gè)CD光盤的容量為650MB

類型：只讀/一次寫入型/可擦寫型光盤刻錄機(jī)

(2)DVD光盤存儲(chǔ)器單面DVD光盤容量為4.7GB，雙面DVD光盤容量為8.5GB.光盤

(3)藍(lán)光光盤（Blue-rayDisk，BD）

DVD光盤的下一代光盤格式，

單層的藍(lán)光光盤的容量為25GB，

雙層容量為50GB。

目前，已有技術(shù)將單層容量提高到33.4GB。

(4)可移動(dòng)外存常見的可移動(dòng)外存儲(chǔ)設(shè)備有閃存卡、U盤和移動(dòng)硬盤閃存（FlashMemory）卡基于半導(dǎo)體技術(shù)，具有低功耗、高可靠性、高存儲(chǔ)密度、高讀/寫速度等特點(diǎn)，其種類繁多，有CompactFlash（CF）卡、索尼公司的MemoryStick（MS）和ScanDisk（SD）卡等。目前，基于閃存技術(shù)的閃存卡主要面向數(shù)碼相機(jī)、智能手機(jī)等產(chǎn)品，可通過讀卡器讀取閃存卡上的信息。優(yōu)盤(4)可移動(dòng)外存常見的可移動(dòng)外存儲(chǔ)設(shè)備有閃存卡、U盤和移動(dòng)硬盤U盤又稱為閃盤，是閃存芯片與USB芯片結(jié)合的產(chǎn)物，具有體積較小，便于攜帶，系統(tǒng)兼容性好等特點(diǎn)，目前，容量通常在4~64GB之間。移動(dòng)硬盤又稱為USB硬盤，是一種容量更大的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，容量可達(dá)幾百GB到幾TB。(5)軟盤存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)格式：磁道（同心圓信息記錄道,編號(hào)由0開始）扇區(qū)（sector)

磁面軟盤的容量=磁面數(shù)×磁道數(shù)×扇區(qū)數(shù)×512B寫保護(hù)/保養(yǎng)寫保護(hù)口2.3.3輸入/輸出設(shè)備1.輸入設(shè)備

(1)鍵盤

鍵盤是最常用、最基本的一種輸入設(shè)備

(2)鼠標(biāo)(Mouse)

在圖形界面的環(huán)境下，鼠標(biāo)可以取代鍵盤進(jìn)行光標(biāo)定位或完成某些特定的輸入

(3)掃描儀圖像輸入設(shè)備2.3.3輸入/輸出設(shè)備2.輸出設(shè)備輸出設(shè)備（Output）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用以與外部世界溝通的部件;功能為將存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的信息轉(zhuǎn)換成人們所能接受的形式;常用的輸出設(shè)備:

顯示器、

打印機(jī)

繪圖儀1.顯示器

陰極射線管顯示器（CRT）

液晶顯示器（LCD）

等離子顯示器（PD）2.3.3輸入/輸出設(shè)備2.打印機(jī)

針式打印機(jī)噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)2.3.3輸入/輸出設(shè)備3.繪圖儀3．輸入輸出設(shè)備同一設(shè)備既可以輸入信息到計(jì)算機(jī)，又可以將計(jì)算機(jī)內(nèi)信息輸出，稱為輸入輸出設(shè)備。常見的輸入輸出設(shè)備有磁盤、磁帶、可讀/寫光盤、觸摸屏、通信設(shè)備等。2.3.3輸入/輸出設(shè)備2.3.4主板計(jì)算機(jī)硬件主要包括主板、CPU和內(nèi)存。主板：如果我們將CPU比作微型計(jì)算機(jī)的大腦或心臟，那么主板就可稱之為微型計(jì)算機(jī)的神經(jīng)系統(tǒng)。主板是電腦中最大的一塊電路板，也是電腦系統(tǒng)中的核心部件。主板通常是長(zhǎng)方形印制電路板，其上的CPU、內(nèi)存插槽、總線擴(kuò)展槽、芯片組及ROMBIOS等。2.主板結(jié)構(gòu)主板結(jié)構(gòu)規(guī)范主要有AT、ATX、Micro和BTX等結(jié)構(gòu)。3.主板上的芯片組(1)芯片組芯片組是構(gòu)成主板電路的核心。一定意義上講，它決定了主板的級(jí)別和檔次。主板的芯片組主要有南橋芯片、北橋芯片以及BIOS芯片，2.主板上的芯片組（3）BIOS芯片（CMOS芯片）BIOS芯片負(fù)責(zé)主板通電后完成各部件自檢、磁盤引導(dǎo)、初始化設(shè)置、基本輸入/輸出設(shè)備的驅(qū)動(dòng)等。只有當(dāng)一切正常后才能啟動(dòng)操作系統(tǒng)。BIOS芯片記錄了電腦最基本的信息，是軟件與硬件打交道的最基礎(chǔ)的橋梁，沒有它電腦就不能工作。4.CPU插座CPU插座就是主板上安裝處理器的地方。5.總線總線（Bus）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各部件間信息傳送的公共通道。根據(jù)總線內(nèi)所傳送的信息將總線分為三類，即：地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（DB）、控制總線（CB）。5.總線數(shù)據(jù)總線：用來在系統(tǒng)模塊之間提供傳輸數(shù)據(jù)的通信線路的集合體稱為數(shù)據(jù)總線(DB，DataBus)，數(shù)據(jù)總線是雙向總線，CPU既可通過數(shù)據(jù)總線從內(nèi)存或輸入設(shè)備讀入數(shù)據(jù)，又可通過數(shù)據(jù)總線將內(nèi)部數(shù)據(jù)送至內(nèi)存或輸出設(shè)備；地址總線(AB，AddressBus)用于傳送CPU發(fā)出的地址信息，是單向總線，即指明數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)的源地址或目的地址；控制總線(CB，ControlBus)用來控制數(shù)據(jù)總線和地址總線的訪問和使用，即傳送控制信號(hào)、命令信號(hào)和定時(shí)信號(hào)等。5.總線根據(jù)連接設(shè)備的不同，總線又可以分為內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線。內(nèi)部總線位于CPU芯片內(nèi)部，用于運(yùn)算器、各寄存器、控制器和Cache之間的數(shù)據(jù)傳輸;系統(tǒng)總線是連接系統(tǒng)主板與擴(kuò)展插卡的總線;外部總線則是用于連接系統(tǒng)與外部設(shè)備的總線。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，總線技術(shù)也在不斷地發(fā)展和完善。6.計(jì)算機(jī)常用接口串口并口USB口2.4計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)2.4.1軟件與軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件是指運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的程序、運(yùn)行程序所需的數(shù)據(jù)和相關(guān)文檔的總稱。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件是指管理計(jì)算機(jī)資源、分配和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各部分工作、增強(qiáng)計(jì)算機(jī)的功能、使用戶能方便地使用計(jì)算機(jī)而編制的程序。常用的系統(tǒng)軟件有操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理程序等。2.4計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)2.4.1軟件與軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件是指運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的程序、運(yùn)行程序所需的數(shù)據(jù)和相關(guān)文檔的總稱。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件是指管理計(jì)算機(jī)資源、分配和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各部分工作、增強(qiáng)計(jì)算機(jī)的功能、使用戶能方便地使用計(jì)算機(jī)而編制的程序。常用的系統(tǒng)軟件有操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理程序等。應(yīng)用軟件是用戶為了解決某些特定具體問題而開發(fā)和研制或外購的各種程序，通常涉及應(yīng)用領(lǐng)域知識(shí)，并在系統(tǒng)軟件的支持下運(yùn)行，如文字處理、圖形處理、動(dòng)畫設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等軟件。系統(tǒng)軟件種類(1)操作系統(tǒng)(2)語言處理程序

(3)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

(4)實(shí)用程序與軟件工具操作系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)軟件，其他的所有軟件都是建立在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。操作系統(tǒng)各種應(yīng)用程序管家婆

管理軟、硬件資源

協(xié)調(diào)后臺(tái)工作服務(wù)生

提供用戶與計(jì)算

機(jī)的交互接口裸機(jī)操作系統(tǒng)為用戶提供了一種合理使用計(jì)算機(jī)軟、硬件資源的工作環(huán)境。

操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)基本功能5.用戶接口管理4.文件管理3.設(shè)備管理2存儲(chǔ)管理1.CPU管理操作系統(tǒng)的分類從系統(tǒng)的使用功能來看，操作系統(tǒng)可以分為：批處理操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)單用戶操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)全世界有數(shù)百種產(chǎn)品在應(yīng)用:波音777（航空電子設(shè)備）醫(yī)藥手機(jī)GPS航海語言處理程序程序設(shè)計(jì)語言分為：機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言。機(jī)器語言：只用二進(jìn)制代碼表示的機(jī)器指令。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)只能夠直接識(shí)別并執(zhí)行機(jī)器語言所編寫的程序（程序）。匯編語言（符號(hào)語言）是用直觀、形象并且便于記憶的字母、符號(hào)代替0、1編碼的機(jī)器指令。高級(jí)語言就是能夠表達(dá)解題算法的面向應(yīng)用問題的語言。

語言處理程序語言處理程序分為：匯編程序、解釋程序和編譯程序（1）匯編程序匯編程序的作用是將匯編語言編寫的源