計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

第2章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩局部組成。硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的所有物理實(shí)體部件的集合軟件是在硬件系統(tǒng)上運(yùn)行的各種程序和文檔的總稱。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)是一個(gè)不可分割的有機(jī)整體,沒有配備任何軟件的計(jì)算機(jī)稱為“裸機(jī)〞，裸機(jī)本身幾乎不能完成任何功能；而沒有硬件對(duì)軟件的物質(zhì)支持，軟件根本無法運(yùn)行。只有硬件和軟件協(xié)同工作才能解決實(shí)際問題。我們做任何事情都有一定方法和步驟。例如要完成一道復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算題，必須首先確定解決該問題而采取的方法，然后列出詳細(xì)的步驟進(jìn)行了一步步計(jì)算，最后得到計(jì)算結(jié)果。使用計(jì)算機(jī)來完成某項(xiàng)工作時(shí)，首先也要描述詳細(xì)解題步驟的程序和數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)中的一個(gè)記憶裝置——存儲(chǔ)器里保存起來，執(zhí)行時(shí)再由程序控制計(jì)算機(jī)的操作，即按照程序編排的順序自動(dòng)地、逐條地執(zhí)行程序指令，完成指定的操作。1.計(jì)算機(jī)的工作原理可以概括為——存儲(chǔ)程序，逐條執(zhí)行。這個(gè)設(shè)計(jì)思想是美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮.諾依曼提出來的。

2.1計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)2.1計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的根本組成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)主要由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大局部組成?！踩鐖D〕計(jì)算機(jī)啟動(dòng)后，首先由操作人員通過輸入設(shè)備把程序或原始數(shù)據(jù)輸入到主存儲(chǔ)器當(dāng)中保存起來，計(jì)算機(jī)工作時(shí)由控制器自動(dòng)從主存儲(chǔ)器中把程序指令逐條取出進(jìn)行分析，識(shí)別出該指令的功能，根據(jù)指令的功能產(chǎn)生控制信號(hào)去控制和協(xié)調(diào)其他部件共同完成指令的操作。每條指令執(zhí)行完畢后，控制器將自動(dòng)讀取程序的下一條指令來執(zhí)行，周而復(fù)始，直到整個(gè)程序都完畢為止。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)構(gòu)成程序、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備運(yùn)算器輸出設(shè)備存儲(chǔ)器控制器結(jié)果控制信號(hào)線數(shù)據(jù)信號(hào)線1．運(yùn)算器——進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算的主要部件。算術(shù)運(yùn)算是對(duì)數(shù)值型數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，如加、減、乘、除四那么運(yùn)算和數(shù)據(jù)編碼格式的轉(zhuǎn)換等。邏輯運(yùn)算主要那么是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行與、或、非和移位等運(yùn)算操作。2．控制器——它是計(jì)算機(jī)的指揮中心，它負(fù)責(zé)對(duì)計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件的操作進(jìn)行控制，控制和協(xié)調(diào)其他單元的工作，使得各部件相互協(xié)作共同完成某一件事情?？刂破骱瓦\(yùn)算器組成計(jì)算機(jī)核心，稱為中央處理器，簡稱CPU。3．存儲(chǔ)器——用于存放原始數(shù)據(jù)和程序的部件。通?？煞譃閮?nèi)部存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器。CPU與內(nèi)部存儲(chǔ)器一起稱為計(jì)算機(jī)的主機(jī)。內(nèi)存存儲(chǔ)器又分為了只讀存儲(chǔ)器〔ReadOnlyMemory〕ROM和隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM(RandomAccessMemory)外部存儲(chǔ)器主要有：磁盤驅(qū)動(dòng)器和光盤驅(qū)動(dòng)器。我們通常把二進(jìn)制代碼串中的每一個(gè)“0〞或“1〞稱為“位〞或者“比特〞，它是計(jì)算存儲(chǔ)器容量的最小單位。為了便于對(duì)存儲(chǔ)器的管理，通常將8位劃分為一個(gè)存儲(chǔ)單元稱為1字節(jié)〔byte〕，記為1B,并以字節(jié)作為計(jì)算存儲(chǔ)器容量的根本單位。除了字節(jié)以外，還有KB、MB、GB。存儲(chǔ)容量單位：1.位〔bit〕——簡寫為b〔最小單位〕字節(jié)〔byte〕——簡寫為B〔根本單位〕1B=8bit2.千字節(jié)——KB3.兆字節(jié)——MB4.千兆字節(jié)——GB各單位之間的轉(zhuǎn)換：1KB=1024B=210B1MB=1024KB=1024*1024=220B1GB=1024MB=1024*1024*1024=230B4.輸入設(shè)備：從計(jì)算機(jī)外部將數(shù)據(jù)或命令輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)部,供計(jì)算機(jī)處理。計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備種類很多，常用的有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、麥克風(fēng)、光筆、觸摸屏、手寫板和光筆等5.輸出設(shè)備：將計(jì)算機(jī)處理后的結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們熟悉的形式輸出或轉(zhuǎn)換成其他設(shè)備能夠識(shí)別的信息格式輸出。輸出設(shè)備的種類也很多，常見的有顯示器、打印機(jī)、投影儀、音箱等。輸入、輸出設(shè)備和外存儲(chǔ)器統(tǒng)稱外部設(shè)備〔外設(shè)〕。1.4.1計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)〔P15〕計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件(Hardware)及軟件(Software)輸入設(shè)備－鍵盤、鼠標(biāo)、麥克風(fēng)、掃描儀輸出設(shè)備－顯示器、打印機(jī)、投影儀、繪圖儀外部存儲(chǔ)器－硬盤、磁盤、光盤中央處理器計(jì)算機(jī)硬件主機(jī)外部設(shè)備運(yùn)算器控制器內(nèi)部存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器〔RAM〕只讀存儲(chǔ)器〔ROM〕2.2PC的硬件系統(tǒng)〔P31〕PC〔PersonalComputer〕簡稱“個(gè)人計(jì)算機(jī)〞，習(xí)慣稱為PC機(jī)。PC機(jī)是微型機(jī)的一種。由于使用微處理器，結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全、性能優(yōu)越、軟件豐富和價(jià)格低廉等特點(diǎn)使其成為目前使用人最多，應(yīng)用最廣泛的微型機(jī)。PC機(jī)的外觀鍵盤、鼠標(biāo)口IDE接口軟驅(qū)接口電源接口內(nèi)存插槽北橋芯片CPU插座USB接口并口PCI插槽AGP插槽電池南橋芯片1.主機(jī)和主機(jī)箱〔1〕主板〔MainBoard〕PC機(jī)的主機(jī)及其附屬電路都裝在一塊電路板上,稱為主機(jī)板。CPU〔CentralProcessingUnit〕CPU是PC機(jī)中最核心的部件，它決定了PC機(jī)的速度和性能。目前市場上絕大多數(shù)CPU產(chǎn)品是由美國的Intel公司和AMD公司生產(chǎn)的.CPU的兩個(gè)重要指標(biāo)是字長和主頻。字長反映了PC機(jī)能同時(shí)處理的數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)；主頻〔時(shí)鐘頻率〕那么反映了PC機(jī)的工作速度。Intel公司的產(chǎn)品AMD公司的產(chǎn)品內(nèi)部存儲(chǔ)器〔內(nèi)存〕我們使用的程序必須裝載到內(nèi)存中才能執(zhí)行。這里所說的“內(nèi)存〞指的就是RAM，它是PC機(jī)的主存儲(chǔ)器。PC機(jī)的RAM都是做在條狀的電路板上，簡稱內(nèi)在條。3.擴(kuò)展槽和接口卡顯示卡〔顯卡〕顯卡是CPU與顯示器之間的接口電路，負(fù)責(zé)圖形圖像信號(hào)的處理，也叫顯示適配卡。網(wǎng)卡是PC機(jī)連入網(wǎng)絡(luò)的接口部件，網(wǎng)卡分為獨(dú)立網(wǎng)卡和集成網(wǎng)卡兩種，目前PC機(jī)上用得最多的是傳輸速率為10M/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡。獨(dú)立網(wǎng)卡的外觀網(wǎng)卡聲卡是PC機(jī)進(jìn)行聲音處理的接口部件，利用聲卡可以實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)的輸入、輸出和產(chǎn)生美秒的聲音效果。獨(dú)立聲卡的外觀如以下圖所示。獨(dú)立聲卡的外觀聲卡硬盤驅(qū)動(dòng)器

硬盤是計(jì)算機(jī)中最重要的外部存儲(chǔ)設(shè)備，它具有比其他存儲(chǔ)器大得多的存儲(chǔ)容量。硬盤的存儲(chǔ)介質(zhì)是假設(shè)干個(gè)合金或玻璃盤片，硬盤由此得名。目前主流硬盤的容量已達(dá)160G、250G甚至更大。硬盤的外觀如以下圖所示。常見的有CD-ROM、DVD-ROM和光盤刻錄機(jī)。倍速光盤驅(qū)動(dòng)器

顯示器〔P37〕顯示器的種類：CRT(陰極射線管顯示器)LCD〔液晶顯示器〕顯示器的性能指標(biāo)〔P37〕分辨率〔主要指標(biāo)〕就是顯示器所能顯示的像素的個(gè)。分辨率越高，顯示的字符和圖象就越清晰。17寸顯示器常用的分辨率有800×600，1024×768等。刷新率每秒鐘屏幕刷新的次數(shù)。一般顯示器在1024×768的分辨率下起碼要到達(dá)75Hz的刷新率才使畫面不感到閃爍。色彩位數(shù)指一點(diǎn)上表示色彩的二進(jìn)制位數(shù)。位數(shù)越多，色彩層次越豐富。一般有16位、24位、36位等。打印機(jī)打印機(jī)種類：針式打印機(jī)〔點(diǎn)陣打印機(jī)〕噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)2.掃描儀掃描儀是計(jì)算機(jī)常見的圖像輸入設(shè)備.如圖(2.2.17)。3.數(shù)碼相機(jī)(1)像素?cái)?shù)(2)焦距和變焦倍率(3)存儲(chǔ)容量4.移動(dòng)存儲(chǔ)存器(1)USB閃盤(2)USB移動(dòng)硬盤2.3計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)〔P44〕軟件(software)——各種程序和文檔的總和。指令——指示計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作的命令。指令由操作碼和操作數(shù)地址碼兩局部組成程序——指令的有序集合。三類程序設(shè)計(jì)語言〔1〕機(jī)器語言：以二進(jìn)制的0、1代碼串表示只有機(jī)器語言計(jì)算機(jī)才可以直接執(zhí)行?！?〕匯編語言：由一些根本字符集、指令助記符、標(biāo)號(hào)組成。〔3〕高級(jí)語言：接近人們自然語言的程序設(shè)計(jì)語言；如FORTRAN，BASIC，PASCAL，C/C++可視的VisualFortran、VisualBasic、Delp