计算机系统的基本组成.ppt

课件 学科 信息技术课件名称 计算机系统的基本组成任课教师 mahmutjan 计算机系统的组成 教学目的 一 掌握个人计算机硬件的基本结构二 了解各部件的作用 重点 存储器的分类与特点 难点 CPU字长概念的理解 1 1计算机系统的基本组成 一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统组成 硬件 Hardware 也称硬设备 是指计算机各种看的见 摸的着 实实在在的装置 是计算机系统的物理基础 软件 Software 是指所有计算机应用技术 是些看不见 摸不着的程序与数据 现代计算机系统的基本组成如下图所示 运算器 寄存器等中央处理单元主机控制器硬主 内 存储器只读存储器 ROM 随机存储器 RAM 电件高速缓冲存储器 Cache 子系计统外 辅 存储器 软盘 光盘 硬盘 磁带等 算外设其他 网络设备 网卡 调制解调器 声卡等机输入输出设备 键盘 鼠标 显示器 系打印机 绘图仪 扫描仪等 统结操作系统 DOS WINDOWS UNIX等 构数据库管理系统软系统网络软件件软件程序设计语言和语言处理程序系系统服务程序 界面工具 编辑程序 诊断程序统应用 字处理 电子表格 绘图软件 课件制作等软件软件及用户程序 1 2计算机的硬件系统 1 主板 包括CPU 内存模块 基本I O接口 中断控制器 DMA控制器及连接其他部件的总线 2 CPU 是个人计算机的核心部件 一般由高速的电子线路组成 也称微处理器 主频 指CPU能适应的时钟频率 或者就是该CPU的标准工作频率 决定了计算机的运行速度 一般以Hz为单位 关于CPU的两个重要概念 字长 CPU字长即计算机的字长 指CPU一次操作中处理的最大数据单位 体现了一条指令所能处理数据的能力 3 总线 是连接CPU 存储器和外设的公共信息通道 通常由三部分组成 数据总线 DB 地址总线 AB 和控制总线 CB 三者在物理上是做在一起的 但各司其职 数据总线 在CPU与内存或输入输出接口之间传递数据 数据总线位数的多少决定了CPU一次可以接受数据的能力 地址总线 用来传递存储单元或输入输出接口的地址信息 地址总线的位数限制了一个计算机系统的最大内存容量 例如 8位芯片 地址总线一般为16位 可寻216 65536个地址 控制总线 用来传递各种控制信号与应答信号 一般传递两类信号 一类是由CPU 内存 外设发送的控制信号 另一类是由外设或有关接口电路向CPU送回的信号 包含内存的应答信号 4 存储器 是计算机用来存放程序和数据的存储装置 分为主 内 存储器和辅 外 存储器 主 内 存储器 存储计算机当前要用的各种程序 数据 经过加工的中间结果及最终结果 辅 外 存储器 存放计算机暂时不用或需要长期保存的各种程序 数据等信息 衡量存储器的指标有三项 存储容量 存储速度和价格 主 内 存储器是一种半导体存储器 由大规模集成电路构成 RAM 在计算机工作时既可读出也可写入数据 其上的数据以电信号形式保存 一旦断电存储内容立即消失 用来存放当前要运行的程序 数据及运算过程中的中间结果 程序必须放到RAM后才能运行 按读写方式的不同可分为随机存取存储器 RAM 和只读存储器 ROM RAM又分为动态随机存取存储器 DRAM 和静态随机存取存储器 SRAM ROM 由特殊方式写入 不用特殊方法不能修改 只能读取 加电后会自动恢复 ROM中主要装有BIOS基本的输入输出程序 检测程序 初始化程序 boot引导程序及服务程序等 计算机启动时首先执行ROM内的程序 EPROM EEPROM Cache 高速缓冲存储器 辅 外 存储器 用磁性材料作为存储介质 主要有软磁盘 硬磁盘 磁带和光盘等 1 软磁盘存储器磁道 扇区 写保护口 2 硬磁盘存储器 3 磁带存储器 4 光盘存储器 5 I O总线和扩展槽 I O总线就是CPU互连I O设备 是供外设访问存储器和CPU资源的通道 常用的I O总线有 ISA EISA PCI 系统主板上一般有多个扩展槽 是用来连接各种接口板的 用户可以根据自己的需要插入各种各样的接口板连接各种各样外设 通用串行总线USB 输入设备 键盘 鼠标 扫描仪 输出设备 显示器 打印机 分辨率 指显示器所能显示的像素的个数 扫描频率 1 3硬件体系结构 中央总线处理器 CPU 主存储器磁盘驱动器输入输出其他外设通信线路接口接口接口接口磁盘驱动器打印机键盘各种外设通信线路接口PC硬件体系的基本结构 CPU图片 正面背面 1 3 1计算机硬件设备 内存 图 外存 图 硬盘 软盘 光盘 输入输出设备 I O设备 键盘 输入设备 鼠标 扫描仪 话筒 输入输出设备 I O设备 显示器 输出设备 打印机 音箱 1 4计算机的软件系统 软件一般可分为系统软件和应用软件两大类 系统软件 通常是负责管理 控制和维护计算机的各种软硬件资源 并为用户提供一个友好的操作界面 以及服务于一般目的的上机环境 应用软件 是专业人员为各种应用目的而开发的软件 是为解决各类实际问题而设计的程序 这些程序是利用高级语言编制或使用应用程序的生成工具来生成的 计算机上常用的操作系统操作系统是用户与计算机硬件之间的接口 操作系统分类 从应用角度可分为单用户 多用户 单道批处理 多道批处理 分时 实时和网络操作系统等不同类型 个人计算机操作系统间介 DOS Windows操作系统 主要的操作系统 UNIX系统 Linux系统 OS 2 语言处理系统计算机语言的发展 机器语言 汇编语言 高级语言 非过程化语言 数据库系统与数据仓库 应用软件 Word 电子表格Excel 计算机辅助设计软件CAD 统计软件SPSS等 1 计算机上常用的操作系统操作系统是最基本的系统软件 其他所有的软件都是建立在操作系统之上的 是用户与计算机硬件之间的接口 对计算机系统的软 硬件资源进行合理的调度和分配 改善资源的共享和利用状况 最大限度的发挥计算机的工作效率 DOS Windows UNIX Linux OS 2操作系统的分类 从应用角度可分为单用户 多用户 单道批处理 多道批处理 分时 实时和网络操作系统等不同类型 单用户操作系统 单用户单任务操作系统 单个用户独占计算机的硬 软件资源而仅运行一个作业 DOS单用户多任务操作系统 允许多个程序或多个作业同时存在或运行 Windows 多道批处理操作系统 批处理是指计算机系统运行过程中 用户将其作业程序系统交给操作系统就不再干预 直到程序作业运行完毕 多道即指内存中同时存放几道相互独立的程序 使他们在系统的控制下交替运行 分时操作系统 多用户操作系统 一台计算机可与多个终端相连 分时系统把CPU的运行时间分成很短的时间片 按时间片轮流把处理机分配给各连机作业使用 实时操作系统 实施过程控制系统 实时信息处理系统系统响应速度快 要求计算机对输入的信息作出及时的响应 并在规定的时间内完成规定的操作 网络操作系统 运行在局域网上的操作系统 2 语言处理系统一 机器语言它是计算机诞生和发展初期使用的语言 CPU可以识别 由机器语言编写的程序计算机可以直接识别因此他的运算速度比较快 基本上发挥了计算机的速度性能 对于不同的计算机硬件其机器语言一般是不同的 因此机器语言程序编写难度大 不易调试 修改也不方便 二 汇编语言是用助记符来表示每一条机器指令的 汇编语言编写的程序机器不能直接识别 需用经过翻译转换为机器语言才可以执行 三 高级语言机器语言和汇编语言都是面向机器的语言 一般称为低级语言 而高级语言不是依赖于具体机型知识面向过程的程序设计语言 易于掌握和接受 由于高级语言是独立于具体的计算机硬件的 因此通用性和可移植性好 用它编写的程序必须经过编译程序或解释程序的翻译才能执行 四 非过程化语言不必关心问题的解法和处理过程的描述 只要说明要完成的加工和条件 3 数据库系统与数据仓库数据库 按一定的方式组织起来的数据的集合 数据库管理系统 作用是管理数据库 一般具有建立数据库 编辑 修改 增 删数据库内容等 数据库系统 通常由计算机 硬件 操作系统 数据库管理系统 数据库及各类相关人员所组成 数据仓库 主要服务与企业或机构中的高层领导或决策人士 向他们提供分析型战略数据的一种数据存储与管理方式 4 应用软件 文字处理软件WPS Word 电子表格Excl 计算机辅助设计软件CAD 统计软件SPSS等 1 微型计算机中 控制器的基本功能是A 进行算术运算和逻辑运算B 存储各种控制信息C 保持各种控制状态D 控制机器各个部件协