第2章 計算機系統(tǒng)

第2章計算機系統(tǒng)2課程學習內容計算機硬件系統(tǒng)的組成、功能和工作原理計算機軟件系統(tǒng)的組成和功能，系統(tǒng)軟件和應用軟件的概念和作用計算機的性能和主要技術指標操作系統(tǒng)的概念與功能

Wingdows7的基本操作3第2章計算機系統(tǒng)2.1計算機的硬件系統(tǒng)2.2計算機的軟件系統(tǒng)2.3

操作系統(tǒng)2.4

Windows7操作系統(tǒng)2.5本章小結42.1計算機的硬件系統(tǒng)運算器又稱算術邏輯部件（ArithmeticandLogicUnit，ALU），主要用于算術運算和邏輯運算。內部結構：ALU、寄存器、控制電路執(zhí)行操作：算術運算（+-×÷）、邏輯運算（與或非）、移位操作（左移、右移）性能指標：字長和運算速度。2.1.1運算器52.1計算機的硬件系統(tǒng)控制器的功能：指揮和協(xié)調計算機各部件有自動、協(xié)調地工作。內部結構：指令寄存器(IR)、指令譯碼器(ID）、操作控制器（OC）和程序計數器（PC）。2.1.2控制器2.1計算機的硬件系統(tǒng)6機器指令：按照一定格式構成的二進制代碼串。指令執(zhí)行過程：操作碼源操作數（或地址）目的操作數地址分析指令產生控制信號執(zhí)行指令自動取下一條指令72.1計算機的硬件系統(tǒng)存儲器的功能：幫助計算機記憶信息存儲器是存取程序和數據的部件作。存儲器的類型：依據CPU是否可以直接訪存，將存儲器劃分為內部存儲器（簡稱內存）和外部存儲器（簡稱外存）。2.1.3存儲器82.1計算機的硬件系統(tǒng)1.內存

內存可以被CPU直接訪問。內存容量小、速度快、掉電后RAM信息全部消失。內存只讀存儲器隨機存儲器高速緩沖存儲器可讀可寫，掉電消失只讀不寫，掉電不失速度快于內存，容量小于內存92.1計算機的硬件系統(tǒng)2.外存1)硬盤：硬盤是目前計算機最主要的外部存儲設備。內部結構：硬盤是由磁盤片、讀寫控制電路和驅動機構組成?？諝膺^濾片主軸磁頭轉動裝置磁盤控制器磁盤片磁頭磁頭臂SCSI接口，電纜的另一端連接到主板的SCSI接口電源接口102.1計算機的硬件系統(tǒng)工作原理：根據電磁學原理，使得磁性材料被磁化時具有兩種極性來記錄二進制信息。性能指標：容量和轉速硬盤容量＝磁頭數(H)×柱面數(C)×磁道扇區(qū)數(S)×每扇區(qū)字節(jié)數(B)扇面扇區(qū)磁道簇柱面扇區(qū)112.1計算機的硬件系統(tǒng)2)快閃存儲器：

Flash是一種非易失型半導體存儲器（通常稱為U盤），即掉電后信息不丟失且存取速度快，采用USB接口，支持熱插拔。USB傳輸速率USB1.112MbpsUSB2.0480Mbps

USB3.05.0Gbps122.1計算機的硬件系統(tǒng)2)光盤存儲器：工作原理：是一通過激光照射染料層呈現結晶和非結晶兩種狀態(tài)記錄二進制信息。類型劃分：只讀型和可記錄型性能指標：容量和倍速，一倍速率=150KB/秒種類典型原理只讀型CD-ROM,DVD-ROM結晶和非結晶間不能互換可記錄型CD-R,CD-RWDVD-R,DVD-RW結晶和非結晶間可以互換CPU內2.1計算機的硬件系統(tǒng)3.層次結構13寄存器一級高速緩存二級高速緩存主存儲器輔存儲器CPU外更小更快更貴更大更慢更便宜142.1計算機的硬件系統(tǒng)輸入/輸出設備是計算機與外部世界進行信息交換的中介，是人與計算機聯系的橋梁。

輸入設備：將信息輸入計算機。計算機中常見的輸入設備有：鍵盤、鼠標、掃描儀、麥克風、攝像頭等。

輸出設備：將結果反饋給人。計算機中常見的輸入設備有：顯示器、打印機、投影儀、揚聲器等。2.1.4輸入輸出設備計算機IO接口外設152.1計算機的硬件系統(tǒng)2.1.5計算機的結構硬件連接直接連接總線結構IAS計算機的結構基于總線結構的計算機的示意圖

162.1計算機的硬件系統(tǒng)總線

總線是一組連接各個部件的公共通信線?？偩€種類定義傳輸內容特點數據總線一組用來在存儲器、運算器、控制器和I/O部件之間傳輸數據信號的公共通路。數據信號雙向總線地址總線一組CPU向主存儲器和I／O接口傳送地址信息的公共通路。地址信號單向總線控制總線一組用來在存儲器、運算器、控制器和I/O部件之間傳輸控制信號的公共通路。控制信號雙向總線172.2計算機的軟件系統(tǒng)計算機軟件是為運行、管理和維護計算機而編制的各種指令、程序和文檔的總稱。2.2.1軟件概念指令程序文檔軟件軟件是計算機的靈魂，是人機之間的接口182.2計算機的軟件系統(tǒng)1.程序：程序是按照一定順序執(zhí)行的、能夠完成某一任務的指令集合。2.程序設計語言

程序設計語言是由單詞、語句、函數和程序文件等組成。

程序設計語言是軟件的基礎和組成。機器指令直接用二進制無需翻譯效率高使用繁瑣匯編指令使用助記符較易掌握需要翻譯通用性差高級語言最接近人類語言容易使用易于移植需要翻譯效率較低192.2計算機的軟件系統(tǒng)1.系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件是指控制和協(xié)調計算機及外部設備，支持應用軟件開發(fā)和運行的軟件。2.

應用軟件

應用軟件是用戶可以使用的各種程序設計語言，以及各種程序設計語言編制的應用程序的集合，分為應用軟件包和用戶程序。2.2.2軟件系統(tǒng)及其組成202.2計算機的軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的組成212.3操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)的定義

操作系統(tǒng)介于硬件和軟件之間的一個系統(tǒng)軟件，它直接運行在裸機上，是對計算機硬件系統(tǒng)的第一次擴充；

操作系統(tǒng)負責管理計算機中各種硬軟件資源并控制各類軟件運行；

操作系統(tǒng)是人與計算機之間的橋梁，為用戶提供了一個清晰、簡潔、友好、易用的工作界面。2.3.1操作系統(tǒng)的概念222.3操作系統(tǒng)進程進程是指進行中的程序。它是程序的一次執(zhí)行過程，是系統(tǒng)調度和資源分配的獨立單位。

即：一個程序加載到內存后就變成進程。

進程=程序+執(zhí)行線程

線程是細化了的進程，是CPU調度和分配的基本單位。232.3操作系統(tǒng)進程和線程的關系線程共享進程的公共資源

線程必須依賴于進程

線程間可以并發(fā)執(zhí)行

一個進程最少有一個線程，也可有多個線程內核態(tài)和用戶態(tài)不同程序的權限是不平等的，分為特權態(tài)和普通態(tài)；內核態(tài)即特權態(tài)。擁有計算機中所有的硬軟件資源

用戶態(tài)即普通態(tài)，其訪問資源的數量和權限均受到限制；242.3操作系統(tǒng)管理計算機的硬軟件資源：定義：聲音是一種連續(xù)的模擬信號——聲波。聲音的數字化聲音文件格式WAV文件(.wav)；MPEG文件(.mp1/.mp2/.mp3)；MIDI(.mid)文件；MOD文件；RealAudio文件等等。2.3.2操作系統(tǒng)的功能量化采樣編碼模擬信號數字信號252.3操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)的發(fā)展大致經歷了六個階段：

第一階段：人工操作方式（20世紀40年代）

第二階段：單道批處理操作系統(tǒng)（20世紀50年代）

第三階段：多道批處理操作系統(tǒng)（20世紀60年代）第四階段：分時操作系統(tǒng)（20世紀70年代）

第五階段：實時操作系統(tǒng)（20世紀70年代）

第六階段：現代操作系統(tǒng)（20世紀80年代至今）2.3.3操作系統(tǒng)的發(fā)展262.3操作系統(tǒng)

按照功能特征，可將操作系統(tǒng)分為四類：

★服務器操作系統(tǒng)

★PC操作系統(tǒng)

★實時操作系統(tǒng)

★嵌入式操作系統(tǒng)2.3.4操作系統(tǒng)的種類272.4Windows7操作系統(tǒng)1.易用性全新的任務欄：點擊任務欄中的程序圖標可方便地預覽各個窗口內容，并進行窗口切換。任務欄窗口動態(tài)縮略圖：通過任務欄應用程序按鈕對應的窗口動態(tài)縮略圖標，用戶可輕松找到需要的窗口。自定義任務欄通知區(qū)域：通過鼠標的簡單拖拽即可隱藏、顯示和對圖標進行排序?？焖亠@示桌面：固定在屏幕右下角的“顯示桌面”按鈕可以讓用戶輕松返回桌面。2.4.1

體驗Windows7282.4Windows7操作系統(tǒng)2.硬件基本要求處理器：1GHz或更快的32位(x86)或64位(x64)

。內存：1GB

(32位)或2GB(64位)。硬盤：16GB(32位)或20GB(64位)設備驅動：DirectX9圖形設備（WDDM1.0或更高版本的驅動程序）顯示器：屏幕縱向分辨率不低于768像素。292.4Windows7操作系統(tǒng)1.桌面設計——張揚個性1)桌面外觀設置

①點擊右擊桌面空白出，在彈出的快捷菜單中選擇“個性化”，打開“個性化”面板，如圖2-21所示。

②在“Aero”主題下預置了多個主題，直接單擊所需主題即可改變當前桌面外觀。2.4.2

操作和設置Window302.4Windows7操作系統(tǒng)圖2-21“個性化”設置面板312.4Windows7操作系統(tǒng)2)桌面背景設置

自定義個性化桌面背景的操作步驟如下：

①單擊“桌面背景”圖標，打開“桌面背景”面板，如圖2-22所示，選擇單張或多張系統(tǒng)內置圖片。圖2-22自定義桌面背景322.4Windows7操作系統(tǒng)②若選擇了多張圖片作為桌面背景，圖片會定時自動切換。可以在“更改圖片時間間隔”下拉菜單中設置切換間隔時間，也可以選擇“無序播放”選項實現圖片隨機播放，還可以通過“圖片位置”設置圖片顯示效果。

③單擊“保存修改”按鈕完成操作。332.4Windows7操作系統(tǒng)2)桌面小工具使用Windows7提供了時鐘、天氣、日歷等一些好用的小工具。在桌面建立“小工具”圖標：

右擊桌面空白處，在彈出的快捷菜單中選擇“小工具”，打開“小工具”管理面板，直接將要使用的小工具拖動到桌面即可。342.4Windows7操作系統(tǒng)設置小工具屬性：以時鐘小工具為例，將鼠標指針懸停在時鐘小工具上，當出現操作提示圖標后單擊“選項”按鈕，打開屬性設置界面，如圖2-23所示。在設置界面可以選擇時鐘的外觀、是否顯示秒針等。圖2-23設置時鐘小工具屬性352.4Windows7操作系統(tǒng)獲取更多小工具：

Windows7內置了10個小工具，用戶還可以從微軟官方站點下載更多的小工具。

在“小工具”管理面板中單擊右下角的“聯機獲取更多小工具”，打開Windows7個性化主頁的小工具分類頁面，可以獲取更多的小工具。

如果想徹底刪除某個小工具，只要在“小工具管理面板”中右擊某個需要刪除的小工具，在彈出的快捷菜單中選擇“卸載”即可。362.4Windows7操作系統(tǒng)便利貼：

便利貼就是便簽，用于隨時記錄想要記錄的信息。Windows7中，便利貼小工具被集成在計算機中。

打開便利貼的具體操作是：在開始菜單搜索框中輸入“便箋”，即可打開“便利貼”小工具。

單擊便箋左上角的

按鈕即可添加新的空白便箋；單擊右上角

按鈕可刪除當前便箋。在便箋上單擊鼠標右鍵，可以為便箋設置不同的顏色以便于區(qū)分。372.4Windows7操作系統(tǒng)2.資源管理器——全新亮相1)界面簡介

382.4Windows7操作系統(tǒng)地址欄：Windows7的地址欄將不同層級路徑由不同按鈕分割，用戶通過單擊按鈕即可實現目錄跳轉。檢索欄：Windows7資源管理器將檢索功能移植到頂部，方便用戶使用。導航窗格：Windows7資源管理器內提供了“收藏夾”、“庫”、“計算機”和“網絡”等按鈕，用戶可以使用這些鏈接快速跳轉到目的節(jié)點。詳細信息欄：Windows7資源管理器提供更加豐富詳細的文件信息，用戶還可以直接在“詳細信息欄”中修改文件屬性并添加標記。392.4Windows7操作系統(tǒng)2)用戶文件夾

在Windows7中，對用戶個人文件夾進行了設置和安排，打開“開始”菜單或桌面中以當前用戶命名的文件夾，用戶可以直接訪問到“網頁收藏夾”、“桌面”、“文件夾收藏”以及“下載”等目錄，在一定程度上提升了管理的易用性。

特別是新增的“下載”目錄，如果用戶通過InternetExplorer8下載文件，會自動選擇保存在該目錄下，便于用戶集中管理。

402.4Windows7操作系統(tǒng)3)庫

庫是Windows7系統(tǒng)最大的亮點之一，它徹底改變了文件管理方式，變得更為靈活方便。

庫和文件夾表面上看非常相似，但其實它們有本質區(qū)別，在文件夾中保存的文件或子文件夾都存儲在該文件夾內。而庫中存儲的文件來自四面八方。

庫提供了一種更加快捷的管理方式。例如，如果用戶文檔主要存在E盤。為了日后工作方便，用戶可以將E盤中的文件都放置到庫中。在需要使用時，只要直接打開庫即可，不需要再去定位到E盤文件目錄下。412.4Windows7操作系統(tǒng)添加文件到庫：右擊需要添加的目標文件，在彈出的快捷菜單中選擇“包含到庫中”命令，并在其子菜單中選擇一項類型相同的“庫”即可，如圖2-25所示。圖2-25添加文件到庫422.4Windows7操作系統(tǒng)增加庫中類型：如果Windows7庫中默認提供的模板、圖片、文檔、音樂這4種類型無法滿足需求，可以通過新建庫的方式增加庫中類型。在“庫”根目錄下右擊窗口空白區(qū)域，在彈出的快捷菜單中選擇“新建/庫”命令，輸入類名即可。432.4Windows7操作系統(tǒng)4)檢索文件搜索文件：首先，用戶定位檢索范圍，然后直接在檢索欄中輸入檢索關鍵字即可。檢索完成后，系統(tǒng)會以高亮形式顯示與檢索關鍵詞匹配的記錄，讓用戶更容易鎖定所需結果。搜索條件設置：Windows7中利用搜索篩選器可以輕松設置檢索條件，縮小檢索范圍。使用時，在檢索欄中直接單擊搜索篩選器，選擇需要設置參數的選項，直接輸入恰當條件即可。442.4Windows7操作系統(tǒng)組合搜索：除了篩選器外，用戶還可以通過運算符（包括空格、AND、OR、NOT、>或<）組合出任意多的搜索條件，使得檢索過程更加靈活、高效。模糊搜索：“模糊搜索”是使用通配符“*”或“？”代替一個或多個位置字符來完成檢索操作的方法。其中“*”代表任意數量的任意字符，“？”僅代表某一位置上的一個字母（或數字）。452.4Windows7操作系統(tǒng)5)查找程序

很多用戶在打開計算器時，都會以單擊“開始/所有程序/附件/計算器”的方式進行操作，費時費力。

Windows7在“開始”菜單中提供“檢索程序和文件”命令，使得查找程序一鍵完成。

“開始”菜單中的搜索主要用于對程序、控制面板和Windows7小工具的查找，使用前提是知道程序全稱或名稱關鍵字。

圖2-27為搜索以“計”為關鍵詞的搜索結果。462.4Windows7操作系統(tǒng)圖2-27Windows7搜索程序功能472.4Windows7操作系統(tǒng)1.手動解決兼容性問題

Windows7的系統(tǒng)代碼是建立在Vista基礎上的，如果安裝和使用的應用程序是針對舊版本Windows開發(fā)的，為避免直接使用出現不兼容問題，需要手動選擇兼容模式，具體操作步驟如下：

①右擊應用程序或其快捷方式圖標，在彈出的快捷菜單中選擇“屬性”命令，打開“屬性”對話框，切換到“兼容性”選項卡。2.4.3

軟件和硬件管理482.4Windows7操作系統(tǒng)

②選擇“以兼容模式運行這個程序”復選框，在下拉列表中選擇一種與該應用程序兼容的操作系統(tǒng)版本，如圖2-28所示。通常，基于WindowsXP開發(fā)的應用程序選擇“WindowsXP(ServicePack2)”即可正常運行。(1)手動設置兼容性

(2)手動設置程序運行權限圖2-28設置兼容性492.4Windows7操作系統(tǒng)

③若希望對所有用戶賬號均有效，則單擊“屬性/兼容性”對話框下方的“更改所有用戶的設置”按鈕，進行兼容模式設置即可。

④如果當前Windows7默認的賬戶權限（UserAccountControl，UAC）無法執(zhí)行上述操作，則在“所有用戶的兼容性”對話框的“特權等級”一欄勾選“以管理員身份運行此程序”復選框。

⑤單擊“確定”即可。502.4Windows7操作系統(tǒng)2.自動解決兼容性問題①右擊應用程序或其快捷方式圖標，在彈出的快捷圖2-29程序兼容性疑難解答向導菜單中選擇“兼容性疑難解答”命令，打開“程序兼容性”向導對話框，如圖2-29所示。512.4Windows7操作系統(tǒng)

②在“程序兼容性”向導對話框中，單擊“嘗試建議的設置”命令。系統(tǒng)會根據程序自動提供一種兼容性模式讓用戶嘗試運行。單擊“啟動程序”按鈕來測試目標程序是否能正常運行。

③完成測試后，單擊“下一步”按鈕，在“程序兼容性”向導對話框中，如果程序已經正常運行，則單擊“是，為此程序保存這些設置”命令，否則單擊“否，使用其他設置再試一次”命令。。

④若系統(tǒng)自動選擇的兼容性設置能保證目標程序正常運行，則在“測試程序的兼容性設置”對話框中單擊“啟動程序”按鈕，檢查程序是否正常運行。522.4Windows7操作系統(tǒng)3.硬件管理

要想在計算機上正常運行硬件設備，必須安裝設備驅動程序。

Windows7中，驅動程序不再像以前運行在系統(tǒng)內核，而是加載在用戶模式下，這樣可以解決由于驅動程序錯誤而導致的系統(tǒng)運行不穩(wěn)定性問題。

Windows7通過“設備和打印機”界面管理所有和計算機連接的硬件設備。532.4Windows7操作系統(tǒng)硬件管理舉例

如果希望在一個局域網中共享一臺打印機，供多個用戶聯網使用，則可以添加網絡打印機，具體步驟為：

①選擇“開始/設備和打印機”命令，進入“設備和打印機”界面，如圖2-30所示。(a)“設備和打印機”界面(b)選擇添加網絡打印機圖2-30“添加打印機”界面542.4Windows7操作系統(tǒng)

在界面上方，選擇“添加打印機”命令，彈出“添加打印機”界面，執(zhí)行“添加網絡、無線或Bluetooth打印機(W)”命令。

②系統(tǒng)自動搜索與本機聯網的所有打印機設備，并以列表形式顯示，如圖2-31所示。選擇所需打印機型號，系統(tǒng)會自動安裝該打印機的驅動程序。(a)檢索網絡打印機(b)安裝網絡打印機驅動程序

圖2-31安裝網絡打印機552.4Windows7操作系統(tǒng)

系統(tǒng)成功安裝打印機驅動程序后，會自動連接并添加網絡打印機，如圖2-32所示。(a)成功安裝網絡打印機(b)網絡打印機被添加到設備列表圖2-32添加網絡打印機562.4Windows7操作系統(tǒng)1.連接到寬帶網絡

①單擊“控制面板/網絡和共享中心”命令，打開“網絡和共享中心”面板，如圖2-33所示。在“網絡和共享中心”可視化視圖界面中，用戶可以進行網絡設置。2.4.4

Windows7網絡配置與應用圖2-33網絡和共享中心572.4Windows7操作系統(tǒng)

②在“更改網絡設置”下，單擊“設置新的鏈接或網絡”命令，在打開的對話框中選擇“連接到Internet”。③在“連接到Internet”對話框中選擇“寬帶(PPPoE)(R)”命令，并在隨后彈出的對話框中輸入ISP提供的“用戶名”、“密碼”以及自定義的“連接名稱“等信息，單擊“連接”。

使用時，只需單擊任務欄通知區(qū)的網絡圖標，選擇自建的寬帶連接即可。582.4Windows7操作系統(tǒng)2.連接到無線網絡

單擊任務欄通知區(qū)域的網絡圖標，在彈出的“無線網絡連接”面板中雙擊需要連接的網絡，如圖2-34所示。

如果無線網絡設有安全加密，則需要輸入“安全關鍵字”即密碼。圖2-34連接到無線網絡592.4Windows7操作系統(tǒng)3.通過家庭組實現兩臺計算機的資源共享1)創(chuàng)建家庭組

①搭建局域網：分別設置兩臺計算機的IP地址為192.168.1.2和192.168.1.3（私有地址），子網掩碼均為255.255.255.0。

②創(chuàng)建家庭組：在“網絡和共享中心”的“查看活動網絡”中，將當前網絡位置修改為“家庭網絡”，完成家庭組的創(chuàng)建。具體步驟如圖2-35所示。注意，一個局域網內只能有一個家庭組。602.4Windows7操作系統(tǒng)點擊“工作網絡”點擊“什么是網絡位置?”

(a)修改網絡位置(b)點擊“什么是網絡位置”(c)點擊“家庭網絡”(d)選擇在“家庭組”中共享內容612.4Windows7操作系統(tǒng)2)加入家庭組

將另一臺機器的網絡位置設置為“家庭網絡”后，則在其資源管理器界面的左側導航窗格中顯示“家庭組”節(jié)點，單擊“立即加入”按鈕，在彈出對話框中輸入創(chuàng)建家庭組時的密碼，即可成功加入家庭組。3)家庭組共享資源

設置好家庭組后，該組內的所有計算機就可以通過資源管理器中的“家庭組”節(jié)點實現軟硬件資源的共享。622.4Windows7操作系統(tǒng)1.減少Windows啟動加載項

①選擇“控制面板/管理工具”命令，打開“管理工具”界面。2.4.5系統(tǒng)維護與優(yōu)化②在“管理工具”界面選擇“系統(tǒng)配置”選項卡，如圖2-36所示，在顯示的啟動項目中取消不希望登錄后自動運行的項目。圖2-36“啟動”選項卡632.4Windows7操作系統(tǒng)2.提高磁盤性能

在Windows7中，磁盤碎片整理工作是由系統(tǒng)自動完成的，但用戶也可根據需要手動進行整理。①在“開始”菜