大学计算机基础第2章 计算机硬件系统

大学计算机基础 清华大学出版社 2016年 3月 4日 第 1页 第 2章 计算机硬件系统 本章的学习目标： 了解计算机系统的组成与工作原理 了解计算机的硬件系统 了解计算机的软件系统 掌握计算机的组装方法 大学计算机基础 清华大学出版社 计算机系统的组成与工作原理 计算机的组成 计算机由许多部件组成，总的来说，一个完整的计算机系统由两大部分组成，即硬件系统和软件系统，如图 2 2016年 3月 4日 第 2页 大学计算机基础 清华大学出版社 2016年 3月 4日 第 3页 大学计算机基础 清华大学出版社 计算机的工作原理 在介绍计算机的基本工作原理之前，先说明几个相关的概念。 所谓指令，是指挥计算机进行基本操作的命令，是计算机能够识别的一组二进制编码。把能够完成某一任务的所有指令 (或语句 )有序地排列起来，就组成程序。 2016年 3月 4日 第 4页 大学计算机基础 清华大学出版社 现代计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制。这一原理是美籍匈牙利数学家冯 诺伊曼于 1946年提出的，因此，又称为冯 诺伊曼原理。其主要思想是： (1) 计算机硬件由 5个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 2016年 3月 4日 第 5页 大学计算机基础 清华大学出版社 (2) 在计算机内采用二进制的编码方式。 (3) 程序和数据一样，都存放在存储器中 (即存储程序 )。 (4) 计算机按照程序逐条取出指令加以分析，并执行指令规定的操作 (即程序控制 )。 2016年 3月 4日 第 6页 图 2线为数据和程序，虚线为控制命令。 大学计算机基础 清华大学出版社 首先，在控制器的作用下，计算所需的原始数据和计算步骤的程序指令通过输入设备送入计算机的存储器中。 然后，控制器向存储器发送取指命令，存储器中的程序指令被送入控制器中。控制器对取出的指令进行译码，接着向存储器发送取数指令，存储器中的相关的运算数据被送到运算器中。控制器向运算器发送运算指令，运算器执行运算，并得到结果，并把运算结果存入存储器中。控制器向存储器发出取数指令，数据被送往输出设备。 最后，控制器向输出设备发送输出指令，输出设备将计算机结果输出。一系列的操作完成以后，控制器再从存储器中取出下一条指令，进行分析，执行该指令，周而复始地重复“取指令、分析指令、执行指令”的过程，直到程序中的全部指令执行完毕为止。 2016年 3月 4日 第 7页 大学计算机基础 清华大学出版社 计算机的硬件系统 计算机的硬件系统是整个计算机系统进行工作的基础，也是决定计算机性能的主要因素。这些硬件主要包括中央处理器 (存储器、输入和输出设备等。下面将对计算机的主要硬件组成部分进行简要的介绍。 板 主板又叫母板 (如图 2板是整个计算机硬件系统中最重要的部件之一，它是整个计算机系统平台的载体，也是系统中各种信息交流的中心。主板的类型和档次决定着整个计算机系统的类型、档次和性能。图 2 2016年 3月 4日 第 8页 大学计算机基础 清华大学出版社 央处理器 ( 中央处理器也叫 是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（ 控制核心（ 主要包括运算器（ 高速缓冲存储器（ 实现它们之间联系的数据（ 控制及状态的总线（ 心和针脚等 3部分组成。 2016年 3月 4日 第 9页 大学计算机基础 清华大学出版社 2016年 3月 4日 第 10页 大学计算机基础 清华大学出版社 储器 存储器是计算机中具有记忆能力的部件，用来存放程序或数据。存储器容量越大、存取速度越快越好。计算机的操作，大量需要 储器的工作速度比 储器的工作速度是制约计算机运算速度的主要因素之一。 目前计算机的存储系统由各种不同的存储器组成。通常至少有两级存储器：一个是包含在计算机中的内存储器（简称内存），它直接和运算器、控制器联系，容量小，但存取速度快，用于存放那些急需处理的数据或正在运行的程序；另一个是外存储器（简称外存），它间接和运算器、控制器联系，存取速度慢，但存取容量大，价格低廉，用来存放暂时不用的和永久性的数据。 2016年 3月 4日 第 11页 大学计算机基础 清华大学出版社 1. 内存储器 内存储器又称为主存储器，实质上是一组或多组具备数据输入输出和存储功能的集成电路。内存储器的主要作用是用来存放计算机系统执行时所需要的数据，存放各种输入、输出数据和中间计算结果，以及与外部存储器交换信息时作为缓冲。内存储器存取速度较快，由于价格上的原因，一般容量较小。 (1) 内存储器的主要技术指标 存储器容量 在内存储器中含有大量存储单元，每个存储单元可存 8位二进制信息 (b)，这样的存储单元称为一个字节 (B)。存储器容量是指存储器中包含的字节数，通常以 中： 1B=8b， 11024B， 11024110241024 2016年 3月 4日 第 12页 大学计算机基础 清华大学出版社 读写时间 从存储器读一个字或向存储器写入一个字所需的时间为读写时间。两次独立的读写操作之间所需的最短时间称为存储周期。本指标反映存储器的存取速度，早期的存取周期有 607080前的存取周期有 7810 2016年 3月 4日 第 13页 大学计算机基础 清华大学出版社 (2) 内存的分类 只读存储器 存储在 使在关机后保存在 此， 主板上的 随机存取存储器 ( 据和中间结果，以及用于与外部设备的信息交换。它的存储单元根据需要可以读出、也可以写入，但它只能用于暂时存放信息，一旦关闭电源或发生断电，其中的数据就会丢失。随机存储器就是通常所说的内存条。随机存储器又分为动态随机存储器(静态随机存储器 (目前比较常用的内存条有 图 2 2016年 3月 4日 第 14页 大学计算机基础 清华大学出版社 高速缓冲存储器 高速缓冲存储器是位于 常由 据程序访问的局部化性质，把在一段时间内一定地址范围被频繁访问的信息集合，成批地从主存中读到一个能高速存取的小容量存储器中存放起来，供程序在这段时间内随时采用，而减少或不再去访问速度较慢的主存，就可以加快程序的运行速度。这个介于 称 前， 二级缓存 (三级缓存 ( 在 循一级缓存 二级缓存 三级缓存 内存 外存的顺序，从而尽量提高读取速度。 较高端的 会带有三级缓存，它是为读取二级缓存后未命中的数据设计的 种缓存，在拥有三级缓存的 有约 5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了 2016年 3月 4日 第 15页 大学计算机基础 清华大学出版社 2. 外存储器 硬盘 (计算机中不可缺少的存储设备 ,由一组大小相同、涂有磁性材料的铝合金或玻璃片环绕一个共同的轴心组成。通常，硬盘盘片和驱动装置合为一体，盘片完全密封在驱动器内，不可更换。每个磁盘的表面都装有一个读写磁头，在控制器的统一控制下沿着磁盘表面径向同步移动。硬盘的外观及内部结构如图 2 2016年 3月 4日 第 16页 大学计算机基础 清华大学出版社 卡 显卡是显示卡 (简称，它的作用是控制计算机的图形输出，是将 换成数字信号或模拟信息，再将其传输到显示器上显示。显卡的外观如图 2 2016年 3月 4日 第 17页 大学计算机基础 清华大学出版社 卡 声卡也叫音频卡，是多媒体计算机中的重要部件，可以实现声波 /数字信号的相互转换，声卡是对送来的声音信号进行处理，然后再由声卡送到音箱进行还原。声卡处理的声音信息在计算机中以文件的形式存储。 声卡主要由音效处理芯片、游戏 /性输入输出插口、话筒输入插口和内置声音输出接口组成。目前大部分主板都集成了音效处理芯片，用户一般无须另外购置独立的声卡。图 2 2 2016年 3月 4日 第 18页 大学计算机基础 清华大学出版社 卡 网卡 (称网络适配器，它是连接计算机与网络的硬件设备，是计算机上网必备的硬件之一。网卡的主要作用是通过网线 (双绞线、同轴电缆等 )或其他的媒介来实现与网络中的其他用户共享资源和交换数据的功能。 2016年 3月 4日 第 19页 大学计算机基础 清华大学出版社 盘和鼠标 图 2b) 手指击键分工 2016年 3月 4日 第 20页 大学计算机基础 清华大学出版社 表 1键 功 能 打开开始菜单 打开 “ 资源管理器 ” ， 浏览 “ 我的电脑 ” 最小化所有窗口 ， 显示桌面 再次按 恢复窗口上一次的状态 打开 “ 搜索 ” 窗口 ， 查找文件 激活 “ 运行 ” 对话框 打开 “ 窗口 打开 “ 系统特性 ” 对话框 激活下一个任务栏按钮 2016年 3月 4日 第 21页 大学计算机基础 清华大学出版社 计算机的软件系统 只有硬件，计算机还不能发挥其作用，还必须为计算机安装软件。计算机的软件系统指的是在硬件设备上运行的各种程序、数据及有关的资料。它包括系统软件和应用软件两种。系统软件为操作系统、语言处理系统、数据库系统、分布式软件系统等。应用软件主要指的是针对某项工作专门开发的一组程序，如 2016年 3月 4日 第 22页 大学计算机基础 清华大学出版社 计算机的常用外部设备 计算机的常用外部设备主要包括打印机、扫描仪、音箱、手写板、 2016年 3月 4日 第 23页 大学计算机基础 清华大学出版社 4 组装计算机 . 在线模拟组装计算机 可登陆 址 ），进行组装计算机前的配置选购。如图 2 2016年 3月 4日 第 24页 大学计算机基础 清华大学出版社 2016年 3月 4日 第 25页 图 2在线模拟组装计算机 大学计算机基础 清华大学出版社 2016年 3月 4日 第 26页 图 2装流程图 大学计算机基础 清华大学出版社 制作装系统用 下面介绍大白菜装机版一键制作启动 使用大白菜装机版制作 要准备一个存储空间大于 2 第一步：下载并且安装好大白菜装机版，打开安装好的大白菜装机版，插入击【一键制作启动 入下一步操作。如图 2 2016年 3月 4日 第 27页 图 2大白菜软件界面 大学计算机基础 清华大学出版社 安装操作系统 1. 设置从 光盘 /硬盘启动计算机 安装操作系统前，需要先设置从 光盘 /硬盘启动计算机。 电脑 进入 在开机时，反复按下并释放 1、 用于大部分主板，可查看主板说明书）等键。不同机型的 2016年 3月 4日 第 28页 大学计算机基础 清华大学出版社 （ 1） 在 过按方向键 、 、 或 键选择“ 按回车键，会看到有三个启动顺序选项，分别是 认情况下 择该项并按回车键，然后选择“ 1并通过按 +或 “ 即可移动磁盘。而且，为了确认设置的启动顺序起作用，可以把这 3个启动顺序选项设置成一样的顺序。最后，要 存”后“ 重新启动计算机。 设置后启动的顺序如下所示： 盘） 硬盘） 络） 2016年 3月 4日 第 29页 大学计算机基础 清华大学出版社 （ 2） 在 过按方向键依次选择“ “ “ “ 1有的可能为“ ，并将其设置为“ 。每选择一项或设置后，均需要按回车键进行确认。 对 序会询问你是否保存设置，输入K，然后按回车键完成设置。 上述设置选项虽然具有普遍性，但具体到某一台电脑，其 在设置 要时可以参考随机手册。设置好启动顺序后，重新启动电脑就可以从 2016年 3月 4日 第 30页 大学计算机基础 清华大学出版社 2. 安装 操作系统 将制作好的启动 盘口，加电，启动计算机，完成操作系统的安装。如图 2择【 01】不进 2016