计算机基础第一章-3系统组成.pptVIP

第一章 计算机基础知识,主要内容： 1.1 计算机概述 1.2 计算机运算基础 1.3 计算机系统的组成,1.3 计算机系统的组成,计算机系统,一、硬件系统,硬 件,主机,外部设备,I/O接口,外存储器,其他设备,输出设备,总线,输入设备,二、微型计算机硬件的基本结构,1、微处理器： 运算器（ALU）：完成算术运算和逻辑运算,主要负责对信息进行加工处理。运算器不断地从存储器中得到要加工的数据，对其进行加、减、乘、除以及各种逻辑运算，并将最后的结果送回存储器中。整个过程在控制器的指挥下有条不紊地进行。 控制器（CU）：控制器是计算机的指挥中枢，主要作用是使计算机能够自动地执行命令。控制器从内存中按一定的顺序取出各条指令，每取出一条指令，就分析这条指令，然后根据指令的功能向各个部件发出控制命令，控制它们执行这条指令中规定的任务。该指令执行完毕，再自动取出下一条指令，重复上面的工作过程。,微型计算机硬件的基本结构,2、存储器：存储器是用来存储程序和数据的记忆装置，是计算机中各种信息的存储和交流中心。存储器分为内存和外存。 3、外围设备 输入设备：输入操作者提供的原始信息，并将它变为机器能识别的信息，然后存放在内存中。 输出设备：将计算机的处理结果以能为人们或其他机器所接受的形式输出,三、输入设备,（1）穿孔输入设备，如光电输入机、电容式输人机、卡片机等。这类输入设备通过光电变换或其他方法将穿孔信息转换为电信号，并送往计算机。 （2）键盘输入设备，如电传打字机、控制台打字机、键盘等。操作人员可以直接通过键盘输入程序或其他控制信息。 （3）模数转换(AD)装置。在自动检测与自动控制装置中，刚检测出来的原始电信号往往是模拟信号，需通过AD装置转换成计算机所能识别与处理的数字信号。,输入设备,（4）图形识别与输入装置，如光笔、图形板等。 （5）字符的识别与输入装置，如光电阅读机。 （6）语音的识别与输入装置，如麦克风。,输出设备,（1）打印设备，如小型的简易打印机、传统的宽行打印机、电传打字机，以及便于打印图形与文字一类复杂字符的针式打印机、喷墨打印机和激光打印机等。 （2）绘图设备，如绘图仪。 （3）显示器，常见的是CRT显示器，现在液晶显示器也很流行。 （4）数/模转换装置(DA)。在自动控制装置中，计算机输出的数字信号常需转换为模拟信号，才能控制相应的执行机构。,四、总线与接口电路,总线：是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路。微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路 分时：同一时刻总线上只能传送一个部件的信息。共享：总线上可以挂接多个部件，各个部件之间相互交换的信息都可以通过总线传送。,Intel 845GE,SDRAM,BIOS,北桥,南桥,AGP,PCI,CNR,跳线,控制芯片组,CPU,北桥,南桥,RAM,Cache,AGP,CRT,BIOS,KBD，Mouse 串行/并行接口 HDD/CDROM(IDE) FDD USB,PCI,ISA,前端总线/CPU总线,接口卡,外设,总线扩展槽,是CPU与内存,外设交换数据的桥梁, 是协调和控制微机工作的控制逻辑.,总线,总线按任务分三个层次 1) 内部总线（CPU总线）: 是连接CPU中各个组成部件的总线。 2) 系统总线: 连接计算机各大功能部件，把CPU、存储器和输入/输出接口电路正确的连接到系统总线上 。 3）外部总线:连接主机与外设的通路。,按总线内传输信息分类： 数据总线DB：双向 地址总线AB：单向 控制总线CB：双向,总线,总线,按照时钟信号是否独立： 同步总线：时钟信号独立与数据。 异步总线：时钟信号是从数据中提出。 按照通信方式分为： 并行总线：超过2根，速度快，实时性好，但是占用线多，不适合小型产品。 串行总线：二进制数据逐位通过一根数据线发送到目的器件，效率低，但是灵活、简单。,ISA总线（16位）:工业标准体系结构总线，网络传输速率低，CPU资源占用较大。 PCI总线（64位）:外设设备互联总线，插槽的体积比ISA总线插槽要小 ，传输速率高 。 AGP总线（32位）:加速图形端口，用于 提高图形处理能力，,外部总线结构,接口电路,接口：是CPU和存储器、CPU和外部设备之间通过总线进行连接的逻辑电路。 存储器接口 输入输出接口 根据不同的外部设备： 并行接口：一般连接打印机、外置式光驱和扫描仪。 串行接口：连接鼠标和调制解调器 。 USB接口：传输速度快、使用方便灵活，支持热插拔，独立供电 。 硬盘接口：1）IDE：家用产品 2）SCSI：服务器 3）光纤通道：高端服务器上使用，价格高 4）SATA ：性能上看略逊于SCSI，但是便宜的价格和易于使用的特性在服务器和个人计算机市场上应用广泛。,五、存储系统,脱 机 外 存,联 机 外 存,内存,高 速 缓 存,通用寄存器,通过硬件、软件或软硬件结合的方式将不同类型的存储器组合在一起。,1、Cache的工作原理,CPU,Cache,主 存,DB,五、存储器,2、几个概念： 地址：每个存储单元通常存放8位二进制数据代码，为区分不同的存储单元，所有存储单元均按一定的顺序编号，称为地址码，简称地址。 存储容量：描述计算机存储能力的重要指标。 一个字节为位二进制数 B表示字节 1MB=1024KB 1GB=1024MB， 1TB=1024GB 地址线的位数，决定存储容量！,3、存储器分类：,按存储介质分类 半导体存储器：用半导体器件组成的 磁表面存储器：用磁性材料做成的 按存储读写功能分类 只读存储器（ROM）：只能读出不能写入的半导体存储器 随机读写存储器（RAM）：既能读出又能写入的半导体存储器 按信息的可保存性分类 非永久性记忆的存储器：断电后信息即消失的存储器 永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息的存储器,4、内存储器,内存储器,随机存储器,只读存储器,SRAM,DRAM,ROM,PROM,EPROM,EEPROM,FLASH MEMORY,内部存储器 访问速度快 信息暂时性 相对价格高,外部存储器 访问速度慢 信息永久性 相对价格低,内外存储器比较：,内部存储器与外部存储器的比较,5、外存储器,硬盘：以金属为基层，镀上磁性材料来存储信息 光盘：只读光盘、一次写入光盘、可擦写光盘 闪存：采用Flase memory 作为材料的存储器，体积小，掉电后数据不消失,硬盘的磁道、扇区、柱面,硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成 读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面 硬盘容量视具体类型而定,硬盘,结构,4. 硬盘存储容量 计算公式： 扇区容量扇区数柱面数磁头数 例：已知某硬盘磁头数为16，柱面数为4096，扇区数为63，扇区容量为512字节,硬盘容量= 51263409616 = 2.1GB,硬磁盘容量计算方法：,六、光盘的种类,(1) CD-ROM: 只读光盘(650MB左右) (2) VCD (3) CD-R: 一次性刻录光盘; CD-RW:可擦写光盘 (4) DVD:数字视盘(4.7GB17.7GB) DVD-ROM 、DVD-R/RW与 DVD+R/RW、DVD-RAM (5) 蓝光光盘：较短波长（405nm）的蓝色激光读取和写入数据提高了光盘的存储容量。,CD DVD,七、虚拟存储技术,虚拟存储：把内存与外存有机的结合起来使用，从而得到一个容量很大的“内存”，这就称之为虚拟存储。 其实虚拟化技术并不是一件很新的技术，它的发展，应该说是随着计算机技术的发展而发展起来的，最早是始于70年代。由于当时的存储容量，特别是内存容量成 本非常高、容量也很小，对于大型应用程序或多程序应用就受到了很大的限制。为了克服这样的限制，人们就采用了虚拟存储的技术，最典型的应用就是虚拟内存技 术。随着计算机技术以及相关信息处理技术的不断发展，人们对存储的需求越来越大。这样的需求刺激了各种新技术的出现，比如磁盘性能越来越好、容量越来越 大。但是在大量的大中型信息处理系统中，单个磁盘是不能满足需要，这样的情况下存储虚拟化技术就发展起来了。,软件系统,软件：国际标准化组织（ISO）将软件定义为：电子计算机程序及运用数据处理系统所必需的手续、规则和文件的总称。 软件由程序和文档两部分组成。 程序由计算机最基本的指令组成，是计算机可以识别和执行的操作步骤； 文档是指用自然语言或者形式化语言所编写的用来描述程序的内容、组成、功能规格、开发情况、测试结构和使用方法的文字资料和图表。 程序是具有目的性和可执行性的，文档则是对程序的解释和说明。,八、软件系统,系统软件,应用软件,软 件 系 统,程序设计语言的发展过程,1.机器语言：用机器指令描述的依赖具体硬件的语言。 优点：执行速度快；缺点：很难掌握、可读性差、通用性差 2.汇编语言：采用一定的助记符号表示机器语言中的指令和数据，是符号化的机器语言。 3.高级语言：人工设计的用于描写算法的语言，近似于人类自然语言和数学公式的计算机语言。 优点：容易学习、可读性强、通用性好 C、VB、C+、JAVA,软硬件关系,硬 件,操作系统,软件开发工具,应用软件