医学计算机应用基础第讲计算机系统知识

微型计算机系统基础知识,一套完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两部分。硬件系统: 指构成计算机系统的物理实体或物理装置。软件系统: 指在硬件基础上运行的各种程序、数据及有关的文档资料。裸机: 通常把没有软件系统的计算机称为“裸机”。,2,3,图 1-2 电子计算机的硬件组成结构图,1.4.1计算机硬件组成及其工作原理,计算机的硬件结构包括：运算器，控制器，存储器，输入、输出设备 功能：是接受软件（程序），接收数据，计算（运行程序），输出结果。运算器 ALU（Arithmetic and logic unit）控制器会将数据信息送到运算器，在这里进行运算 算术运算逻辑运算,4,它将输入设备的程序和数据，存入存储器，并按照程序的要求指挥运算器进行运算和处理，然后把运算和处理的结果再存入存储器中，最后将处理结果传送到输出设备上。程序计数器（PC）用来存放下一条指令的地址，有自动加1的功能。 指令寄存器（IR）用来存放当前要执行的指令代码。 指令译码器（ID）用来识别IR中所存放要执行指令的性质。 操作控制器（OC）根据指令译码器对要执行指令的译码，产生实现该指令的全部动作的控制信号。,5,控制器,存储器1. 内存储器 ：电脑中只存放当前工作所需要的数据和程序。特点：容量小，存取速度快，断电即丢失（存储的信息不能长期保存） 。使用的器件：多数采用半导体动态存储器DRAM 2. 外存储器 功能：存放当前不参与运行的程序和数据，它与主存储器交换信息 特点：容量大，存取速度慢，存储的信息能长期保存。常用：磁盘、光盘。,6,3. 高速缓冲存储器因为存储器与CPU之间有速度冲突，所以在存储器与CPU之间增加高速缓存Cache，常用半导体静态存储器，写作（SRAM）。Cache是高速小容量的临时存储器，可以用高速的静态存储器芯片实现，或者集成到CPU芯片内部，存储CPU最经常访问的指令或者操作数据。,7,输入设备 把程序和数据转换成计算机能识别的信息（二进制编码），然后送入内存，常用的有键盘、 鼠标器、扫描仪。 输出设备 将计算机处理后的结果以我们能识别的，需要的形式输出。常见的有：显示器、打印机，绘图仪 输入设备、输出设备属于外部设备。 (英文简写 I/O设备),8,1.4.2 微型计算机硬件组成,基本结构,9,CPU,中央处理器(CPU),组成运算器、控制器、寄存器主要生产厂家INTEL（80x86系列、PENTIUM系列,Core系列、i系列）AMD（K8 速龙系列、K10羿龙系列）,11,12,酷睿i7,酷睿i7是面向高端用户的CPU家族标识 Core i7的名称并没有特别的含义，Intel表示取i7此名的原因只是听起来悦耳，“i”的意思是智能（intelligence的首字母），而7则没有特别的意思，更不是指第7代产品。,CPU的主要性能 指标字与字长字是计算机内CPU进行数据处理的基本单位字长越长,一次可处理的数据二进制位越多运算能力越强计算精度越高主频指的是CPU的时钟频率，主频越高,一个时钟里完成的指令数也越多,CPU的运算速度越快。时钟频率CPU的外部时钟频率,也称外频,它左右CPU与内存之间数据交换速度地址总线宽度决定了CPU可以访问的物理空间(使用内存容量)数据总线宽度决定一次传输的数据信息量内部缓存(CACHE)决定CPU性能的唯一标准应该是运算力水平，对于不同体系的产品简单以频率作为衡量的标准，显然没有说服力。,13,内存储器的分类随机存储器(RAM)可读,可写断电后RAM中的信息全部丢失用于存放当前运行的程序和数据一般采用的DRAM （DDR、DDR）只读存储器(ROM)只能读,不能写,断电后信息不丢失主要存放固定不变的信息,如系统的引导程序,开机自检常用的有PROM 、EPROM、EEPROM、FLASH MEMORY高速缓冲存储器（CACHE）处于CPU 与内存之间采用SRAM,14,DDR,外存储器,软盘硬盘移动存储器：移动硬盘、U盘光盘存储器,15,主机板,主板，又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)或母板(motherboard)；它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。 主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统。可以说，主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次。主板的性能影响着整个微机系统的性能。,16,主板平面图,17,18,IDE接口,（Integrated-Drive-Electronics）是现在普遍使用的外部接口，主要接硬盘和光驱。兰色的IDE接口为IDE1，白色的IDE接口为IDE2。图中还包括了软驱接口，靠近IDE接口，颜色为黑色，要比IDE接口的长度稍短。,19,SATA接口,Series-ATA为新一代硬盘接口，Series-ATA数据传输率达到了150MB/s，比目前最新的并行ATA（即ATA/133）所能达到133MB/s的最高数据传输率还高；增加散热效果，此外，还支持热插拔（Hot-Plug）功能。,20,芯片组,主板芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分，可以比作CPU与周边设备沟通的桥梁。 主板芯片组几乎决定着主板的全部功能。 北桥芯片 北桥芯片是主板上离CPU最近的一块芯片，负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输。由于原来的控制芯片一直摆放在主板的上部而被命名为北桥芯片 。南桥芯片 主板上的一块芯片，主要负责I/O接口以及IDE设备的控制等。,21,BIOS芯片,确切的说是CMOS芯片 ，CMOS指芯片的类型，而BIOS是装在芯片里的程序，断电后能保存，一般CMOS芯片离电池很近：位于软驱接口和PCI插槽中间，圆圆的纽扣电池右边的就是BIOS芯片。它是软件与硬件打交道的最基础的桥梁，里面记录了电脑最基本的信息，没有它电脑就不能工作。 它实质上是一个ROM芯片，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机上电自检程序和系统启动自举程序。,22,AGP接口,AGP（Accelerate Graphical Port），加速图形接口。 英特尔于1996年7月正式推出了AGP接口，它是一种显示卡专用的局部总线。 AGP总线直接与主板的北桥芯片相连，且通过该接口让显示芯片与系统主内存直接相连，增加3D图形数据传输速度，同时在显存不足的情况下还可以调用系统主内存。所以它拥有很高的传输速率，这是PCI等总线无法与其相比拟的 。,23,PCI接口,PCI是Peripheral Component Interconnect（外设部件互连标准）的缩写，它是目前个人电脑中使用最为广泛的接口，几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。PCI插槽也是主板带有最多数量的插槽类型。它为显卡，声卡，网卡，MODEM等设备提供了连接接口。,24,串行接口,RJ45LAN接口,各种接口,25,显示器信号连接线,耳机、麦克风连接线,鼠标,键盘,输入设备,键盘、鼠标器,26,27,输出设备,显示器分类色彩：单色和彩色显示方式：字符显示方式和图形显示方式阴极射线管（CRT）、液晶（LCD）、LED、3D和等离子,打印机,分类输出方式：逐行和逐字颜色：单色打印机和彩色打印机工作方式：击打式打印机和非击打式打印机击打式：针式打印机：噪声大、速度慢、精度低、价格便宜，对纸张要求低非击打式,28,29,喷墨打印机特点：打印速度快、打印质量高技术参数：打印分辨率|打印速度|打印最大尺寸：A4,激光打印机,噪声低、打印速度快、分辨率高、打印质量好。对纸张要求高，耗材贵,30,3D打印机,3D打印机（3D Printers）是一位名为恩里科迪尼（Enrico Dini）的发明家设计的一种神奇的打印机，它不仅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状。,31,微型计算机选型,品牌机国产：价格适中，售后服务较好。国外：价格较贵，售后服务较好。一线品牌包括：HP、DELL、联想、宏基等。 特点：质量好，价格高，服务好。其中DELL为直销模式，价格较其它几家便宜，但服务较差。其它品牌为二线品牌，价格适中，售后服务较好。攒机(兼容机) ：便宜，配置灵活，售后服务差。性价比,32,台式机,33,相对于笔记本和上网本体积较大，主机、显示器等设备一般都是相对独立的，一般需要放置在电脑桌或者专门的工作台上。因此命名为台式机。,其它类型微机,34,一体电脑把主机集成到显示器中，从而形成一体电脑（all-in-one），缩写为AIO。AIO相较传统台式机有着连线少、体积小的优势，集成度更高，价格也相对较高。与笔记本和台式机并列新兴产品 。,其它类型微机,笔记本电脑,35,英文名称为NoteBook，俗称笔记本电脑。是一种小型、可携带的个人电脑，通常重1-3公斤。其发展趋势是体积越来越小，重量越来越轻，而功能却越发强大。,其它类型微机,平板电脑,36,平板电脑是一种小型、方便携带的个人电脑，以触摸屏作为基本的输入设备。它拥有的触摸屏（也称为数位板技术）允许用户通过触控笔或数字笔来进行作业而不是传统的键盘或鼠标。,其它类型微机,37,智能手机（Smartphone)，是指“像个人电脑一样，具有独立的操作系统，可以由用户自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序，通过此类程序来不断对手机的功能进行扩充，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总称”。,软件：提高计算机使用效率、扩大计算 机功能的各类程序、数据和有关文档。 程序：为了解决某一问题而设计的一系列指令或语句的有序集合。 数据：程序处理的对象和处理的结果。 文档：描述程序操作及使用的有关资料。,38,1.5 计算机软件系统,计算机软件系统,系统软件 通用性：不是针对具体用户，各个应用领域都可使用。 基础性：其它软件都在系统软件的支持下开发和运行。系统软件包括 操作系统：管理系统资源的软件。 语言处理系统：对各种计算机语言进行编译和解释 数据库管理系统： 工具软件：对机器实施监控、调试、故障诊断。,40,1.5.1 系统软件,操作系统操作系统是计算机软件系统的核心部分。任何用户都是通过操作系统使用计算机的，也只是在有了操作系统之后，用户才可以非常方便地使用计算机。（它是计算机硬件的第一级扩充）,什么是操作系统？,操作系统的功能,操作系统的分类,单用户单任务单用户多任务多用户多任务分时网络,DOS,Windows,UNIX,Windows server,2.语言处理程序,机器语言汇编语言高级语言人工智能语言,机器语言：最底层的语言，直接在机器上运行，速度快。语句操作码操作数（二进制形式） 例：10110010 01011001 汇编语言：要先翻译成机器语言计算机硬件才能识别，而翻译过程需要时间和空间，所以运行汇编语言会比运行机器语言的程序稍慢一些。 语句助记符地址符号 例： MOVAX，12H MOVBX，(0F2H) ADDAX，BX 优点：易懂、易查、易改缺点：面向机器，不具有通用性和可移植性,45,高级语言采用自然语汇+数学语言构成的高级语言，语句简单明了，非常容易读懂。但高级语言编出的程序，计算机不能直接识别，需（编译程序）翻译成机器语言后，计算机才能执行。visual basicC和C+语言JAVA语言,46,1.5.2 系统支撑软件,支撑其他软件设计实施、开