計算機的硬件和軟件-第二講.ppt

1、計算機的硬件和軟件,謝金龍 2012-2-27,計算機硬件和軟件學習目標:,微型計算機系統(tǒng)結構圖 四代計算機電子器件的特征 馮諾依曼提出的“存儲程序”的概念 指令/程序/軟件/系統(tǒng)軟件(包括)/應用軟件/計算機程序語言軟件的安裝、設置和卸載 計算機的工作原理 我國和世界上第一臺數(shù)字電子計算機 計算機的應用領域(各舉一例) 新型計算機發(fā)展方向 計算機系統(tǒng)的主要性能參數(shù),電子計算機發(fā)展歷程,第一臺電子計算機 ENIAC,1946年 Electronic Numerical Integrator And Computer電子數(shù)字積分計算機,占地167m2 重30噸 擁有近2萬個電子管/電阻等 每秒進

2、行5000次運算 耗電量大,目的：用于軍事，用來計算炮彈彈道,第一代：電子管1946-1958,1958年中國第一臺電子管計算機 103型通用數(shù)字電子計算機 每秒運算速度1500次,第二代：晶體管1958-1964,1947年 美國貝爾實驗室 第一個晶體管,第二代：晶體管1958-1964,貝爾實驗室使用800只晶體管組裝了 世界上第一臺晶體管計算機TRADIC,第三代：集成電路1964-1975,1958年基爾比發(fā)明的 世界上第一塊集成電路,第四代：超大規(guī)模集成電路1975-今,每個四核處理器中包括8.2億個晶體管,集成電路的廣泛應用,顯示器,鼠標,CPU,光驅,軟驅,電源,聲卡顯卡,內存,

3、鍵盤,主板,硬盤,1 計算機的硬件構成,計算機的組成,計算機系統(tǒng),計算機的工作原理,計算機的工作原理可以概括為存儲程序和程序控制。 計算機信息處理一般過程： 輸入、存儲、加工處理、輸出 人信息處理的一般過程： 收集、存儲、加工、發(fā)布,計算機是怎樣工作的？,人腦是怎樣工作的？,記下數(shù)據(jù),進行運算,書寫答案,感官接收,動作反應,一、馮. 諾依曼體系和計算機五大邏輯部件,著名數(shù)學家馮. 諾依曼在電子計算機開始發(fā)明時就提出了“存儲程序”的設計思想：把程序預先存儲在存儲器中，執(zhí)行時由計算機的控制器自動依次讀取程序中的逐條指令，使計算機自動、高速地完成預定任務。依據(jù)“存儲程序”的設計思想，只要設計各種不同

4、的軟件就可以讓計算機解決各種問題。迄今為止的計算機基本上都是按“存儲程序”思想設計的。,馮諾伊曼,馮. 諾依曼體系計算機邏輯構成分為五大部件：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。其工作原理如下：,五大邏輯部件之間通過“總線”（數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB）傳遞信息,1、運算器 2、控制器,CPU,運算器主要進行算術運算和邏輯判斷，它與控制器同在一個大規(guī)模集成電路芯片中，即CPU上。 中央處理器CPU(Central Processing Unit)是計算機中最重要的一個部分，如果把計算機比作一個人，那么CPU就是他的大腦，其重要作用由此可見一斑！評價PC機性能的好壞、區(qū)分P

5、C機檔次的高低，關鍵是看它使用了什么類型的CPU。,P4 CPU（AMD、Intel）,3、存儲器,存儲器,內存儲器,外存儲器,隨機存儲器,只讀存儲器,長期保存信息 不依賴供電,RAM中暫存處理中信息 依賴電源供電,RAM,ROM,可讀可寫，斷電后信息全部丟失,可讀不可寫，斷電后信息不會丟失,內存與外存的幾點比較： 內存：電子元件，數(shù)據(jù)易失性，速度快，容量小，價格高 外存：磁性介質，數(shù)據(jù)永久性，速度慢，容量大，價格低,內存（主存儲器）,內存儲器簡稱內存，又稱主存。它直接與CPU交換信息，用來存放當前運行程序的指令和數(shù)據(jù)。內存的存儲容量以字節(jié)為基本單位，每個字節(jié)都有自己的編號，稱為“地址”。 內

6、存是電腦的一個臨時存儲器，它只負責電腦數(shù)據(jù)的中轉而不能永久保存。,內存（主存儲器）,內存儲器分為隨機存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。,3、存儲器,存儲容量,存儲容量的單位： 1B= 8 bit 1KB = 1024 B = 2 10 B 1MB = 1024 KB =2 20 B 1GB = 1024 MB = 2 20 KB = 2 30 B 1TB = 1024 GB = 2 20 MB = 2 30 KB = 2 40 B （一張3寸軟盤的容量是1.44MB, 一張CD的容量約為600-700MB，一張DVD的容量約為4.7GB，目前硬盤容量基本都在40G以上 。）,4、輸入設備

7、,使計算機從外部獲取信息的設備就是輸入設備,常見的輸入設備：鍵盤、鼠標、掃描儀、攝像頭、觸摸屏、數(shù)碼相機、手寫式輸入設備和話筒等,鍵盤,鼠標,掃描儀,攝像頭,觸摸屏,數(shù)碼相機,手寫板,話筒,5、輸出設備,把計算機信息處理的結果以人能識別的形式表現(xiàn)出來的設備是輸出設備,常見的輸出設備：顯示器、打印機、繪圖儀、投影儀、耳機、音箱等,顯示器,打印機,繪圖儀,投影儀,耳機,音箱,6、顯卡(顯示器適配卡),顯卡是連接主機與顯示器的接口卡。 其作用是將主機的輸出信息轉換成字符、圖形和顏色等信息，傳送到顯示器上顯示。,圖9顯卡,7、主板,主板又叫系統(tǒng)板或母板。它是整個電腦的基板，是CPU、內存、顯卡及各種擴

8、展卡的載體。 主板的性能直接關系著整個電腦是否穩(wěn)定，計算機整體運行速度也受到主板性能的影響。 主板是計算機各部件的連接工具 。,二、計算機硬件的主要配件,計算機中的五大邏輯部件是通過主板、各種接插口、板卡、再配上供電設備和機箱組合在一起的。,顯卡 AGP,聲卡/網(wǎng)卡PCI,硬盤/光驅IDE,內存SDRAM,CPUSocket系列,SATA,DDR系列,PCI-E,軟驅FDD,主板,主板上各種接口（連接外設）,PS2,并口,USB,網(wǎng)絡接口,音頻接口,顯示器接口,2 硬件和計算機性能測試,計算機性能很大程度上取決于： CPU的性能、內存的容量和速度、顯卡和主板的性能等。,一、硬件的性能,1、中央

9、處理器CPU,考察CPU運算能力的指標：制造工藝、核心數(shù)、運行頻率、數(shù)據(jù)位寬（字長）、指令集、內部的高速緩存。,制造工藝：指IC內電路與電路之間的距離，我們經(jīng)常說的微米制程、納米制程，就是指制造工藝。 如：0.13微米，90nm，45nm，32nm。,核心數(shù)：單核或多核。目前是單核、雙核、四核，六核，今年AMD推出了12核。,運行頻率：核心速度：即核心頻率，也稱主頻，單位是MHz，用來表示CPU的運算速度。CPU的主頻外頻倍頻系數(shù) 。我們所說的超頻，都是超CPU的外頻。 前端總線頻率：它直接影響CPU與內存直接數(shù)據(jù)交換速度 。,數(shù)據(jù)位寬（字長）：對CPU在單位時間內(同一時間)能一次處理的二進

10、制數(shù)的位數(shù)叫字長。有8位、16位、32位、64位的CPU。,指令集：CPU依靠指令來計算和控制系統(tǒng)，指令集可分為復雜指令集和精簡指令集兩部分，指令越強，效率越高。,內部的高速緩存：緩存的結構和大小對CPU速度的影響非常大，有一級、二級、三級緩存，但是從CPU芯片面積和成本的因素來考慮，一般設計的緩存都很小。,CPU參數(shù)列表,如：AMD 速龍X2 240 基本參數(shù),2、隨機存儲器內存條,計算機運行時，將數(shù)據(jù)、指令等存放到存儲器中，CPU同存儲器進行頻繁的數(shù)據(jù)交換。 內存（主存）是CPU可以直接訪問的存儲器，需要執(zhí)行的程序與需要處理的數(shù)據(jù)就存放在此。內存的數(shù)據(jù)傳輸頻率及容量大小直接影響CPU對數(shù)據(jù)

11、的處理速度。,分類1：按型號內存條分為： SDRAM、DDR、DDR2、DDR3 DDR主要有DDR 266和DDR 400系列 ； DDR2主要有DDR2 533/667/800； DDR3現(xiàn)有DDR3 1333/1600/2000/2133 。 DDR內存后面數(shù)字代表工作頻率，數(shù)值越高，代表內存運行得越快。,分類2：按內存條上的引腳多少把內存條分為：30線、72線、168線、184線、240線等幾種。,SDRAM,DDR,DDR2,DDR3,3、顯卡,它是通過總線連接CPU與顯示器之間的接口電路。對顯卡的性能起主要作用的是圖形處理芯片GPU、顯存、運行頻率和有效數(shù)據(jù)位數(shù)（顯存位寬）等。,雙

12、敏無極HD4870 DDR5金牛版,顯卡芯片：Radeon HD 4870制造工藝：55nm顯存類型：GDDR5核心頻率：750MHz顯存頻率：3600MHz顯存容量：1024MB顯存位寬：256bit最高分辨率：2560*1600,4、主板,主板是計算機名大部件匯集處，名部件數(shù)據(jù)通過主板完成交換和傳遞。主板的類型和檔次決定著整個微機系統(tǒng)的類型和檔次，主板的性能影響著整個微機系統(tǒng)的性能。,一線品牌：華碩、微星、技嘉 準一線品牌：映泰、升技、磐正 二線品牌：富士康、精英、英特爾 三線品牌：華擎、雋星、倍嘉、碩泰克、捷波、頂星、翔升,華碩,微星,技嘉,一些硬件的主要性能指標,二、計算機性能的測試,

13、CPU性能測試軟件,可迅速測得計算機CPU、內存和主板的性能,若核心速度1.8GHz 則是被超頻過的,實驗:使用以下兩個軟件測試計算機 測試軟件CPU-Z 一分鐘測試軟件,計算機軟件軟件系統(tǒng),所謂軟件是指程序和相關文檔的總和。 （程序是指有序指令的集合，指令是指計算機完成一步基本操作的命令） 軟件可分為系統(tǒng)軟件和應用軟件。 系統(tǒng)軟件指可以高效率使用和管理計算機、為用戶提供友好界面、幫助用戶編寫和調試應用程序的通用程序集合。 應用軟件指解決各類實際問題而編制的程序。,3 系統(tǒng)軟件,常用的系統(tǒng)軟件包括： 操作系統(tǒng) 語言處理程序 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 其中操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心。,(1) 操作系統(tǒng),操作

14、系統(tǒng)是計算機的一個大型軟件，是計算機“大管家”。概括起來操作系統(tǒng)具有三大功能：管理計算機軟硬件資源；組織協(xié)調計算機的運行以增強系統(tǒng)的處理能力；提供人機接口，為用戶提供方便。 操作系統(tǒng)的管理功能主要包括進程與處理機調度管理、作業(yè)管理、存儲管理、文件管理以及設備管理等。 目前，常見的操作系統(tǒng)有：微軟的 Windows 系列、蘋果的Mac OS、多用于大型服務器的UNIX、擁有開放源代碼的Linux等。,(2) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)是管理數(shù)據(jù)的一 組程序。 常用的關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有 ORACLE、Access 和SQL Server等。,(3)語言處理系統(tǒng),計算機程序語言有機

15、器語言、匯編語言、高級語言。 無論是高級語言（如 Visual Basic、C+）還是匯編語言寫的源程序，計算機都不能直接識別和執(zhí)行，必須翻譯成機器能執(zhí)行的語言機器語言，這種翻譯是由機器自動進行的。當源程序被輸入計算機后，調用編譯程序編譯成機器語言(稱目標程序)，然后執(zhí)行。,2、應用軟件,應用軟件的主要任務是應用計算機的強大優(yōu)勢和能力，為個人或企業(yè)提供解決問題和完成特定任務的能力。應用軟件逐步標準化、模塊化，形成了解決各種典型問題的應用軟件的組合就稱為軟件包。 通常稱那些為解決某類獨特問題或專門問題而編制的軟件為專用應用軟件。 一些已商品化、適用范圍廣泛的軟件被稱為通用軟件。 所謂的套裝軟件是指捆綁在一起的若干個單一應用程序軟件包的集合。,（1）辦公軟件,辦公軟件包為辦公自動化服務 一般包括字處理、桌面排版、演示軟件、電子表格等,45,文字處理軟件,對文字、圖形編輯、排版 例如：Microsoft Word、金山文字等,網(wǎng)頁制作軟件,不必使用HTML語言編寫網(wǎng)頁 例如： Micrsoft Front Page、Macromedia Dreamweaver,47,電子表格軟件,提供數(shù)據(jù)的計算、分析與篩選等功能，繪制統(tǒng)計圖表 例如： Micros