《桌面計算機(jī)系統(tǒng)組》課件

課程簡介本課程將帶領(lǐng)大家深入了解計算機(jī)系統(tǒng)，從硬件到軟件，從基礎(chǔ)概念到工作原理，為同學(xué)們提供全面的計算機(jī)系統(tǒng)知識。ppbypptppt課程目標(biāo)本課程的目標(biāo)是幫助學(xué)生掌握計算機(jī)系統(tǒng)的基本概念和工作原理。學(xué)生將能夠理解計算機(jī)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、功能和性能。通過學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生將為未來學(xué)習(xí)更高級的計算機(jī)知識打下堅實的基礎(chǔ)。課程內(nèi)容概要本課程涵蓋計算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，包括硬件和軟件兩部分。課程內(nèi)容將從計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成開始，逐步深入探討各個部件的結(jié)構(gòu)和工作原理。此外，課程還會介紹操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件和程序設(shè)計語言等重要概念。計算機(jī)系統(tǒng)基本組成1硬件計算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)2軟件控制硬件運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)3數(shù)據(jù)計算機(jī)處理和存儲的信息4用戶使用計算機(jī)系統(tǒng)的人員計算機(jī)系統(tǒng)由硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶四個基本組成部分構(gòu)成。硬件是計算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，提供計算和存儲功能。軟件是控制硬件運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)執(zhí)行用戶指令。數(shù)據(jù)是計算機(jī)處理和存儲的信息，是計算機(jī)工作的對象。用戶是使用計算機(jī)系統(tǒng)的人員，通過硬件和軟件完成各種任務(wù)。計算機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計算機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的核心，由控制器、運(yùn)算器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備構(gòu)成?？偩€結(jié)構(gòu)連接各部件的橋梁，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸、地址傳輸和控制信號傳輸。層次結(jié)構(gòu)計算機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)具有層次性，包括物理層、邏輯層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層。模塊化結(jié)構(gòu)計算機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計，便于組裝、維護(hù)和升級。擴(kuò)展性計算機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)具有擴(kuò)展性，可以根據(jù)需求增加或更換部件。中央處理器(CPU)中央處理器（CPU）是計算機(jī)系統(tǒng)的核心部件，負(fù)責(zé)執(zhí)行指令、處理數(shù)據(jù)和控制計算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行。1運(yùn)算器執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算2控制器控制計算機(jī)系統(tǒng)各部件的協(xié)調(diào)工作3寄存器組臨時存儲數(shù)據(jù)和指令CPU由運(yùn)算器、控制器和寄存器組組成。運(yùn)算器負(fù)責(zé)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，控制器負(fù)責(zé)控制計算機(jī)系統(tǒng)各部件的協(xié)調(diào)工作，寄存器組則用于臨時存儲數(shù)據(jù)和指令。CPU的工作原理1指令獲取CPU從內(nèi)存中獲取指令，并將指令存入指令寄存器。2指令譯碼CPU解釋指令的含義，并將其分解為一系列操作。3指令執(zhí)行CPU根據(jù)指令操作，執(zhí)行數(shù)據(jù)處理、內(nèi)存訪問或輸入輸出操作。4結(jié)果存儲CPU將執(zhí)行結(jié)果存入內(nèi)存或寄存器。5循環(huán)CPU重復(fù)上述過程，直到所有指令執(zhí)行完畢。指令系統(tǒng)1指令集CPU可執(zhí)行的指令集合2指令格式指令的編碼和結(jié)構(gòu)3尋址方式CPU訪問操作數(shù)的方式4指令類型數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、控制轉(zhuǎn)移等指令系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，它定義了CPU可以執(zhí)行的指令集合，是硬件和軟件之間的橋梁。存儲系統(tǒng)存儲系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)存儲數(shù)據(jù)和程序。1主存儲器高速存儲器，用于存放當(dāng)前正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。2輔助存儲器容量大、速度慢的存儲器，用于長期保存數(shù)據(jù)和程序。3高速緩存速度極快的存儲器，用于存放頻繁訪問的數(shù)據(jù)。存儲系統(tǒng)由主存儲器、輔助存儲器和高速緩存構(gòu)成，它們共同協(xié)作，為計算機(jī)系統(tǒng)提供存儲服務(wù)。存儲器層次結(jié)構(gòu)高速緩存速度最快、容量最小，用于存放CPU經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)。主存儲器速度較快、容量中等，用于存放當(dāng)前運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。輔助存儲器速度最慢、容量最大，用于長期保存數(shù)據(jù)和程序。主存儲器1定義主存儲器又稱內(nèi)存，是計算機(jī)系統(tǒng)中直接與CPU交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲器，是CPU能夠直接訪問的存儲器。2特點主存儲器速度快、容量較小、成本較高，用于存放當(dāng)前正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。3類型主存儲器主要有動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)兩種。輔助存儲器定義輔助存儲器又稱外存，是計算機(jī)系統(tǒng)中用于長期保存數(shù)據(jù)和程序的存儲器，它可以保存數(shù)據(jù)即使計算機(jī)關(guān)機(jī)后也不會丟失。特點輔助存儲器容量大、速度慢、成本低，可以保存大量數(shù)據(jù)，并且可以長期保存，通常用于存放操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和用戶數(shù)據(jù)。分類輔助存儲器主要包括硬盤、光盤、磁帶等，它們具有不同的存儲容量、訪問速度和價格，可以根據(jù)不同的需求選擇合適的輔助存儲器。作用輔助存儲器為計算機(jī)系統(tǒng)提供長期存儲能力，使數(shù)據(jù)可以長期保存，并可隨時讀取，是計算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。輸入/輸出系統(tǒng)輸入/輸出系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)與外部世界進(jìn)行信息交換的橋梁。它負(fù)責(zé)將外部信息輸入到計算機(jī)系統(tǒng)中，并將計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的信息輸出到外部世界。1輸入設(shè)備將外部信息轉(zhuǎn)換為計算機(jī)可識別的形式。2輸出設(shè)備將計算機(jī)內(nèi)部的信息轉(zhuǎn)換為人類可理解的形式。3I/O接口連接計算機(jī)系統(tǒng)和輸入/輸出設(shè)備。4I/O控制器控制輸入/輸出設(shè)備的工作。輸入/輸出系統(tǒng)由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、I/O接口和I/O控制器組成。I/O接口負(fù)責(zé)連接計算機(jī)系統(tǒng)和輸入/輸出設(shè)備，I/O控制器則控制輸入/輸出設(shè)備的工作，將外部信息轉(zhuǎn)換為計算機(jī)可識別的形式或?qū)⒂嬎銠C(jī)內(nèi)部的信息轉(zhuǎn)換為人類可理解的形式。輸入設(shè)備1定義輸入設(shè)備將外部信息轉(zhuǎn)換為計算機(jī)可識別的形式。2分類輸入設(shè)備分為鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、麥克風(fēng)等。3功能輸入設(shè)備是人機(jī)交互的重要工具，用于向計算機(jī)系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)和指令。輸出設(shè)備1顯示器將計算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)以圖像形式呈現(xiàn)2打印機(jī)將計算機(jī)數(shù)據(jù)打印到紙張上3音箱將計算機(jī)音頻輸出到外部4投影儀將計算機(jī)圖像投射到屏幕上輸出設(shè)備將計算機(jī)內(nèi)部的信息轉(zhuǎn)換為人類可理解的形式，是人機(jī)交互的重要組成部分。常見的輸出設(shè)備包括顯示器、打印機(jī)、音箱和投影儀等。總線系統(tǒng)總線是計算機(jī)系統(tǒng)中連接各個部件的公共通路，用于傳輸數(shù)據(jù)、地址和控制信號。1數(shù)據(jù)總線傳輸數(shù)據(jù)2地址總線傳輸?shù)刂?控制總線傳輸控制信號總線是計算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，它連接了CPU、主存儲器、輸入/輸出設(shè)備等部件，并通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線傳輸數(shù)據(jù)、地址和控制信號，使各個部件之間能夠相互通信?？偩€的基本概念定義總線是計算機(jī)系統(tǒng)中連接各個部件的公共通路。功能總線用于傳輸數(shù)據(jù)、地址和控制信號。分類總線可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線?？偩€的分類1內(nèi)部總線連接CPU、內(nèi)存和其他內(nèi)部組件2外部總線連接CPU和外部設(shè)備3系統(tǒng)總線連接主板上的所有組件總線可以根據(jù)其連接的組件進(jìn)行分類，主要包括內(nèi)部總線、外部總線和系統(tǒng)總線。內(nèi)部總線連接CPU、內(nèi)存和其他內(nèi)部組件，用于傳輸數(shù)據(jù)、地址和控制信號。外部總線連接CPU和外部設(shè)備，用于傳輸數(shù)據(jù)和控制信號。系統(tǒng)總線連接主板上的所有組件，用于傳輸數(shù)據(jù)、地址和控制信號?？偩€的工作原理1數(shù)據(jù)傳輸總線通過數(shù)據(jù)總線傳輸數(shù)據(jù)，地址總線指定數(shù)據(jù)傳輸目標(biāo)，控制總線控制數(shù)據(jù)傳輸過程。2同步傳輸同步傳輸使用時鐘信號同步發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，效率更高，但成本更高。3異步傳輸異步傳輸沒有時鐘信號，使用信號線控制數(shù)據(jù)傳輸，效率較低，但成本較低?？偩€的性能指標(biāo)總線的性能指標(biāo)直接影響計算機(jī)系統(tǒng)的整體性能。不同的總線具有不同的性能指標(biāo)，需要根據(jù)不同的應(yīng)用場景選擇合適的總線。1帶寬單位時間內(nèi)總線所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量2傳輸速率總線每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)3數(shù)據(jù)傳輸周期完成一次數(shù)據(jù)傳輸所需的時間4總線長度總線所能連接的設(shè)備之間的最大距離總線的帶寬、傳輸速率、數(shù)據(jù)傳輸周期和總線長度是衡量總線性能的重要指標(biāo)。帶寬是指單位時間內(nèi)總線所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，傳輸速率是指總線每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，數(shù)據(jù)傳輸周期是指完成一次數(shù)據(jù)傳輸所需的時間，總線長度是指總線所能連接的設(shè)備之間的最大距離。計算機(jī)系統(tǒng)軟件1定義計算機(jī)系統(tǒng)軟件是管理和控制計算機(jī)硬件資源的軟件。2作用系統(tǒng)軟件為應(yīng)用程序提供運(yùn)行環(huán)境，并管理硬件資源。3分類系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理軟件等。操作系統(tǒng)1內(nèi)核管理硬件資源2系統(tǒng)調(diào)用提供用戶接口3文件系統(tǒng)管理文件和目錄4用戶界面提供用戶交互操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)中最重要的系統(tǒng)軟件，管理硬件資源，為應(yīng)用程序提供運(yùn)行環(huán)境。它通過內(nèi)核管理硬件，通過系統(tǒng)調(diào)用提供用戶接口，通過文件系統(tǒng)管理文件和目錄，通過用戶界面與用戶交互。應(yīng)用軟件定義應(yīng)用軟件是為滿足特定用戶需求而開發(fā)的軟件，直接為用戶提供服務(wù)。功能應(yīng)用軟件的功能多種多樣，涵蓋了工作、娛樂、學(xué)習(xí)等各個領(lǐng)域。分類應(yīng)用軟件可分為辦公軟件、娛樂軟件、教育軟件、專業(yè)軟件等。特點應(yīng)用軟件通常針對特定用戶群體，具有易用性、實用性和可擴(kuò)展性。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是管理計算機(jī)硬件資源并為應(yīng)用軟件提供運(yùn)行環(huán)境的軟件。它與用戶直接交互，為用戶提供基礎(chǔ)服務(wù)，比如管理文件、控制硬件設(shè)備和提供程序開發(fā)工具。1操作系統(tǒng)管理硬件資源，提供用戶界面2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫，提供數(shù)據(jù)訪問3網(wǎng)絡(luò)管理軟件管理網(wǎng)絡(luò)，提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)4程序設(shè)計語言提供程序開發(fā)工具系統(tǒng)軟件是計算機(jī)系統(tǒng)不可或缺的一部分，它為應(yīng)用軟件提供基礎(chǔ)，并幫助用戶管理計算機(jī)系統(tǒng)。程序設(shè)計語言程序設(shè)計語言是用于編寫計算機(jī)程序的語言。1機(jī)器語言計算機(jī)可以直接執(zhí)行的語言2匯編語言使用助記符表示機(jī)器指令3高級語言更接近自然語言，易于理解程序設(shè)計語言分為機(jī)器語言、匯編語言和高級語言。高級語言更易于理解和使用，但需要編譯或解釋成機(jī)器語言才能被計算機(jī)執(zhí)行。計算機(jī)系統(tǒng)性能評價定義評價計算機(jī)系統(tǒng)性能，需要選擇合適的指標(biāo)進(jìn)行測試，并分析測試結(jié)果。指標(biāo)常用的性能指標(biāo)包括CPU速度、內(nèi)存容量、硬盤速度和網(wǎng)絡(luò)帶寬等。方法常用的性能評價方法包括基準(zhǔn)測試、性能監(jiān)控和性能分析。工具常用的性能評價工具包