二级office 第1章 计算机基础知识(2)

1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 运算器又称运算器又称算术逻辑部件算术逻辑部件（Arithmetic and Logic Unit，ALU） 主要用于 （Arithmetic and Logic Unit，ALU） 主要用于算术运算算术运算和和逻辑运算逻辑运算。 内部结构：内部结构：ALU、寄存器、控制电路 执行操作：执行操作：算术运算（+ -）、 逻辑运算（与、或、非）、 移位操作（左移、右移） 1.3.1 运算器运算器 1 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 位移位运算符是将数据看成二进制数，对其进行 向左或向右移动若干位的运算。 位移位运算符分为左移和右移两种 左移：高位丢弃，低位补0(左移1位，是原数 的2倍） 右移：左边移入的位用0填充(右移1位，是原 数的1/2） 1.3.1 运算器运算器 2 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 1.3.1 运算器运算器 3 0 0 0 1 1 0 0 00 0 1 1 0 0 0 0 2448 左移左移 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 1.3.1 运算器运算器 4 1 0 0 1 1 0 0 00 0 1 0 0 1 1 0 15238 右移右移 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 性能指标：性能指标：字长和运算速度 字长：指计算机的运算部件一次能同时处理的二进制数 据的位数。 字长：指计算机的运算部件一次能同时处理的二进制数 据的位数。8,16,32,648,16,32,64 运算速度：通常指每秒钟所能执行的指令条数，一般用运算速度：通常指每秒钟所能执行的指令条数，一般用 MIPS MIPS （Million Instructions Per Second，“百万条指令 / 秒”)和 （Million Instructions Per Second，“百万条指令 / 秒”)和BIPSBIPS（Billion Instructions Per Second，每秒 10 （Billion Instructions Per Second，每秒 109 9条指令）表示条指令）表示 1.3.1 运算器运算器 5 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 1.3.2 控制器控制器 6 控制器：控制器：指挥和协调计算机各部件有自动、 协调地工作。 内部结构：内部结构：指令寄存器(IR)、指令译码器(ID）、 操作控制器（OC）和程序计数器（PC）。 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 7 机器指令：按照一定格式构成的二进制代码串。 执行过程： 操作码源操作数（或地址） 目的操作数地址操作码源操作数（或地址） 目的操作数地址 分析指令分析指令 产生控制 信号 产生控制 信号 执行指令执行指令 自动取下一条指令自动取下一条指令 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 CPU也称中央处理器（Central Processing Unit）或微 处理器。主要由 CPU也称中央处理器（Central Processing Unit）或微 处理器。主要由运算器和控制器运算器和控制器组成。组成。 第一个微处理器是1971年由美国第一个微处理器是1971年由美国Intel公司Intel公司生产的。生产的。 CPU内核逐渐由单核向CPU内核逐渐由单核向双核、多核双核、多核发展，主频最高达到3 GHz以上。 发展，主频最高达到3 GHz以上。 Intel公司的主流产品有酷睿系列、赛扬系列产品等Intel公司的主流产品有酷睿系列、赛扬系列产品等 AMD公司目前的主流产品有羿龙、闪龙和速龙系列等。AMD公司目前的主流产品有羿龙、闪龙和速龙系列等。 CPU的主要技术指标：CPU的主要技术指标：字长、主频和运算速度字长、主频和运算速度。主频是CPU 的时钟频率，以 。主频是CPU 的时钟频率，以GHzGHz为单位。为单位。 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统-存储器存储器 存储器存储器是计算机中具有记忆能力的部件，它能根据地址 接收并保存指令或数据。存储器的操作是一个不断存入与取 出的过程。 是计算机中具有记忆能力的部件，它能根据地址 接收并保存指令或数据。存储器的操作是一个不断存入与取 出的过程。 把存入数据的操作称为把存入数据的操作称为“写”“写”操作操作 把取出数据的操作称为把取出数据的操作称为“读”“读”操作操作 存储器可分为存储器可分为内存和外存内存和外存两大类，内存用来存储当前两大类，内存用来存储当前正 在执行的数据、程序和结果 正 在执行的数据、程序和结果 CPU能直接与内存交换信息，不能直接访问外存CPU能直接与内存交换信息，不能直接访问外存 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 10 内存可以被CPU内存可以被CPU直接直接访问。内存容量小、 速度快、掉电后RAM信息 访问。内存容量小、 速度快、掉电后RAM信息全部消失全部消失。 内 存 内 存 内 存 内 存 只读存储器只读存储器 随机存储器随机存储器 高速缓冲存储器高速缓冲存储器 可读可写，掉电消失可读可写，掉电消失 只读不写，掉电不失只读不写，掉电不失 速度快于内存，容量小于内存速度快于内存，容量小于内存 1. 内存内存 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统-存储器存储器 1.内存 性能指标有：容量和存取速度 （1）随机存储器（RAM） 1.内存 性能指标有：容量和存取速度 （1）随机存储器（RAM） 根据存储信息机构的原理不同，又分为静态MOS存储器（ SRAM）和动态MOS存储器（DRAM） 根据存储信息机构的原理不同，又分为静态MOS存储器（ SRAM）和动态MOS存储器（DRAM） 计算机内存条采用的是DRAM，每隔一个固定时间必须对存 储信息刷新一次；而SRAM存取速度快，无需刷新 计算机内存条采用的是DRAM，每隔一个固定时间必须对存 储信息刷新一次；而SRAM存取速度快，无需刷新 既可以读出也可写入信息，但既可以读出也可写入信息，但断电后所存信息会丢失断电后所存信息会丢失 存储单元地址：存储单元地址：计算机为了区分存储器的各存储单元，把 全部存储单元按顺序编号 计算机为了区分存储器的各存储单元，把 全部存储单元按顺序编号 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统-存储器存储器 （2）只读存储器（ROM）（2）只读存储器（ROM） 常用与存放固定的程序和数据，只取不存常用与存放固定的程序和数据，只取不存 所存所存信息在断电后能长期保存，不会丢失信息在断电后能长期保存，不会丢失 常用常用ROM：PROM、 EPROM、 EEPROM （3）高速缓冲存储器（Cache） 高速缓冲存储器，介于CPU和RAM之间，目的是为了协调 二者速度上的不匹配。 ROM：PROM、 EPROM、 EEPROM （3）高速缓冲存储器（Cache） 高速缓冲存储器，介于CPU和RAM之间，目的是为了协调 二者速度上的不匹配。 一般由一般由SRAMSRAM存储芯片实现存储芯片实现 容量比较小，较为昂贵容量比较小，较为昂贵 一般分：一级缓存、二级缓存和三级缓存一般分：一级缓存、二级缓存和三级缓存 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统-存储器存储器 2.外存 常用外存：软盘、硬盘、优盘、光盘、移动硬盘等 （1）软盘：软盘片是覆盖磁性涂料的塑料片, 在使用之 前必须要先格式化，磁盘被分成若干个磁道，每个磁道又分 为若干个扇区，每个扇区存储512个字节。 磁道:是一组同心圆，磁道从外向内 自0开始顺序进行编号 扇区:磁盘上的每个磁道被等分为 若干个弧段 3.5寸软盘容量=28018512B=1.44MB 淘汰 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 14 2. 外存外存 1）硬盘1）硬盘 硬盘是主要的外部存储设备硬盘是主要的外部存储设备 内部结构：内部结构：硬盘是由磁盘片、读写控制电路和驱动机 构组成。 空气过滤片 主轴 磁头转动装置 磁盘控制器 磁盘片 磁头 磁头臂 空气过滤片 主轴 磁头转动装置 磁盘控制器 磁盘片 磁头 磁头臂 SCSI接口，电缆的另一端 连接到主板的 接口，电缆的另一端 连接到主板的SCSI接口接口 电源接口电源接口 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 15 工作原理：工作原理：根据电磁学原理，使得磁性材料被磁化时具 有两种极性来记录二进制信息。 性能指标：性能指标：容量和转速 扇面 扇区 磁道 簇 扇面 扇区 磁道 簇 柱面柱面 扇区扇区 磁道磁道 硬盘容量磁头数（H）柱面数（C）磁道扇区数（S） 每扇区字节数（B） 硬盘容量磁头数（H）柱面数（C）磁道扇区数（S） 每扇区字节数（B） 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统-存储器存储器 2.外存 （2）硬盘：是目前存取速度最快的外存。 内部结构：包含多个盘片，装在一个同心轴上 硬盘容量：320GB、500GB 、2TB等 转速：5400rpm、7200rpm、10000rpm 接口：ATA、SATA(传输率为150Mbps)、SCSI 品牌：西部数据、希捷、东芝、三星 缓存：8MB、16MB、32MB、64MB 笔记本硬盘台式机硬盘 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 2）快闪存储器2）快闪存储器 17 USB是Universal Serial Bus的缩写，意思是USB是Universal Serial Bus的缩写，意思是 通用串行总线通用串行总线，目前广泛地应用于计算机、摄 像机、数码相机和手机等多种数码设备上 Flash是一种非易失型半导体存储器 （通常 称U盘），即掉电后信息 ，目前广泛地应用于计算机、摄 像机、数码相机和手机等多种数码设备上 Flash是一种非易失型半导体存储器 （通常 称U盘），即掉电后信息不丢失不丢失且存取且存取速度快速度快， 采用 ， 采用USB接口USB接口，支持，支持热插拔。热插拔。 USB传输速率USB传输速率 USB 1.1 12 MbpsUSB 1.1 12 Mbps USB 2.0 480 MbpsUSB 2.0 480 Mbps USB 3.0 5.0 GbpsUSB 3.0 5.0 Gbps 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统-存储器存储器 U盘又称优盘，是用闪存作为存储介质的，可反 复存取数据。8GB、16GB、32GB 常用的闪存卡有:CF卡，SD卡（SD、SDHC、MINI SD、TF（micro-SD），记忆棒，SM卡，XD卡 等，经常应用于手机、数码相机、笔记本电脑 、数码摄像机乃至手持式GPS等 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统-存储器存储器 2.外存 （3）光盘：以光信息作为存储物的载体 光盘分类：只读型光盘（CD-ROM、DVD-ROM)和可记录型光 盘(CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD+RW） 只读光盘（CD-ROM、DVD-ROM）：数据只能被读取不 能被写入或修改 一次写入型（CD-R、DVD-R）：只能写一次，写完后 数据不能被修改 可擦写型光盘（CD-RW、DVD+RW）:可重复擦除 光盘容量：650MB、4.7GB、25GB、50GB 蓝光技术 倍速：32倍速、40倍速（150bps/倍速）光驱 刻录机光驱 刻录机 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 3. 层次结构3. 层次结构 20 21 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 例如：现有软盘（例如：现有软盘（A)、优盘、优盘(B)、光盘、光盘(C)和硬盘和硬盘 (D)四个外存，按存储容量由大到小排序，正确 的排序顺序为（） 四个外存，按存储容量由大到小排序，正确 的排序顺序为（） ABCD ADBC DBCA DCBA 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 1.3.4 输入输出设备1.3.4 输入输出设备 22 输入/输出设备是计算机与外部世界进行 信息交换的中介，是人与计算机联系的桥梁。 输入/输出设备是计算机与外部世界进行 信息交换的中介，是人与计算机联系的桥梁。 输入设备：将信息输入计算机 输出设备：将结果反馈给人 计算机计算机 IO接口IO接口外设外设 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统-输入输入/输出设备输出设备 输入/输出设备也称为外部设备，简称I/O设备，是计算 机系统同外界进行信息交流的工具； （1）输入设备 将输入信息转化为二进制信息，输入到计算机内部， 例如：键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪、摄像头、数码相机 、条形码阅读器、手写输入板等 （2）输出设备 是将计算机内部的信息以人们易于接受的形式传送出 来的设备，例如：显示器、打印机、绘图仪和音箱等； 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统-输入输入/输出设备输出设备 显示器的主要指标：像素、分辨率和显存。分辨率数值越 大，图像越清晰；像素是显示器显示图像的最小单位。 LCD：液晶显示器；绿色 CRT：阴极射线管。显示的颜色质量高 打印机：激光打印机、喷墨打印机和针式打印机 （3）其他输入/输出设备 集成两种功能：调制解调器、磁盘驱动器、刻录机 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 1.3.5 计算机的结构1.3.5 计算机的结构 25 硬件连接硬件连接 直接连接直接连接总线结构总线结构 IAS计算机的结构IAS计算机的结构 基于总线结构的计算机的示意图基于总线结构的计算机的示意图 1.3 计算机硬件系统计算机硬件系统 总线总线 26 总线是一组连接各个部件的公共通信线。总线是一组连接各个部件的公共通信线。 总线种类定义传输内容特点总线种类定义传输内容特点 数据总线一组用来在存储器、运算器、控制 器和I/O部件之间传输数据信号的 公共通路。 数据信号双向总线 地址总线一组CPU向主存储器和IO接口传 送地址信息的公共通路。 地址信号单向总线 控制总线一组用来在存储器、运算器、控制 器和I/O部件之间传输控制信号的 公共通路。 控制信号双向总线 题目题目 题目题目 题目题目 题目题目 题目题目 题目题目 题目题目 题目题目 题目题目 题目题目 题目题目 题目题目 题目题目 40 1.4 计算机软件系统计算机软件系统 1. 4.1 软件概念软件概念 计算机软件是计算机软件是为运行、管理和维护计算机而编制 的各种 为运行、管理和维护计算机而编制 的各种指令指令、程序程序和和文档文档的总称。的总称。 指令指令程序程序文档文档软件软件 软件是计算机的软件是计算机的灵魂，灵魂， 是人机之间的是人机之间的接口接口 41 1.4 计算机软件系统计算机软件系统 1. 程序：1. 程序：程序是按照一定一定顺序顺序执行的、能够完成某一任 务的指令集合指令集合。 2. 程序设计语言：2. 程序设计语言： 程序设计语言是由单词、语句、函数和程序文件等组成。 程序设计语言是软件的基础和组成。 程序设计语言是由单词、语句、函数和程序文件等组成。 程序设计语言是软件的基础和组成。 机器语言机器语言 直接直接用二进制用二进制 无需翻译无需翻译 效率高效率高 使用繁琐使用繁琐 汇编语言汇编语言 使用使用助记符助记符 较易掌握较易掌握 需要翻译需要翻译 通用性差通用性差 高级语言高级语言 最接近最接近人类语言人类语言 容易使用容易使用 易于移植易于移植 需要翻译需要翻译 效率较低效率较低 42 1.4 计算机软件系统计算机软件系统 机器语言：计算机系统机器语言：计算机系统唯一识别唯一识别，不需要翻译，不需要翻译执行速 度快 执行速 度快，低级语言；低级语言； 汇编语言：汇编语言：必须经过“汇编”过程必须经过“汇编”过程，将汇编程序翻译 为机器程序； ，将汇编程序翻译 为机器程序；机器相关；低级语言；机器相关；低级语言； 高级语言：高级语言：机器无关机器无关；执行速度比低级语言慢，需要 经过编译或解释过程，变成机器语言。 ；执行速度比低级语言慢，需要 经过编译或解释过程，变成机器语言。 编译：编译：能得到目标程序，分为编译和连接两个过程；能得到目标程序，分为编译和连接两个过程； 解释：解释：解释一句，执行一句，不产生目标程序。解释一句，执行一句，不产生目标程序。 43 1.4 计算机软件系统计算机软件系统 3. 进程与线程进程与线程 1）进程：1）进程：进程是指进程是指进行进行中的程序。它是程序的一 次执行过程，是 中的程序。它是程序的一 次执行过程，是系统调度系统调度和和资源分配资源分配的 独立单位。 的 独立单位。 即：即：一个程序加载到内存后就变成进程。一个程序加载到内存后就变成进程。 2）线程：2）线程：线程是线程是细化细化了的进程，是CPU了的进程，是CPU调度调度和和分 配 分 配的基本单位。的基本单位。 44 1.4 计算机软件系统计算机软件系统 线程和进程的关系是什么？线程和进程的关系是什么？ 线程共享进程的公共资源 线程必须依赖于进程 线程间可以并发执行 一个进程最少有一个线程，也可有多个线程 45 1.4 计算机软件系统计算机软件系统 1. 4.2 软件系统及其组成软件系统及其组成 46 1.4 计算机软件系统计算机软件系统 操作系统：操作系统： 对计算机资源（软、硬件资源）进行控制和管理 的程序的集合，是最重要的 对计算机资源（软、硬件资源）进行控制和管理 的程序的集合，是最重要的系统软件系统软件； 是第一层系统软件；是直接运行在是第一层系统软件；是直接运行在裸机裸机上的最基 本的系统软件； 上的最基 本的系统软件； 是人机接口（用户和计算机的交互的桥梁）；是人机接口（用户和计算机的交互的桥梁）； 是应用软件和硬件交互的接口；是应用软件和硬件交互的接口； 裸机：未安装任何软件的计算机裸机：未安装任何软件的计算机 47 1.4 计算机软件系统计算机软件系统 操作系统的基本功能操作系统的基本功能 （1）处理机管理 （）处理机管理 （CPU管理管理） （ ） （2）存储管理（存储管理的主要功能包括：存储 分配、存储共享、存储保护和存储扩充。） （ ）存储管理（存储管理的主要功能包括：存储 分配、存储共享、存储保护和存储扩充。） （3）设备管理 （ ）设备管理 （4）文件管理 （ ）文件管理 （5）作业管理）作业管理 48 1.4 计算机软件系统计算机软件系统 操作系统的分类操作系统的分类 （1）根据其运行的环境可分为）根据其运行的环境可分为: 批处理系统