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第2章计算机的系统组成,教学目标,要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1、PC机的硬件系统2、计算机软件系统要求一般理解与掌握的内容有：1、计算机的硬件系统难点：1、计算机软件系统,授课内容,2.1计算机的硬件系统2.2PC机的硬件系统2.3计算机软件系统,“存储程序控制”理论特点:(1）采用二进制形式的0、1代码串表示数据和程序。(2）由程序控制计算机的工作，通过改变程序就可以改变计算机的行为。(3）计算机由运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大基本部件组成。尽管计算机制造技术已经发生了很大的变化，但冯诺依曼的设计思想没有改变。,2.1.1冯.诺依曼计算机的结构特点,2.1计算机的硬件系统,2.1.2计算机的基本组成,由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成。,（l）运算器运算器是计算机进行算术运算与逻辑运算的主要部件，它受控制器的控制，对存储器送来的数据进行指定的运算。,(2)控制器控制器是计算机的指挥中心，它逐条取出存储器中的指令并进行译码，根据程序所确定的算法和操作步骤，发出命令指挥与控制计算机各部件的工作。,CPU,控制器与运算器一起组成了计算机的核心，称为中央处理器.简称CPU,(3)存储器存储器是计算机的存储部件，用于存放原始数据和程序。把存储器按8位（二进制位）或其倍数划分存储单元。所有存贮单元的总存储数据量叫存储容量，存储容量通常以字节（byte)为单位计算。一个字节包括8位二进制位，记为1B，1024字节记为1KB（1千字节），1024KB记为1MB（1兆字节），1024MB记为1GB（1千兆字节）。,内部存储器简称内存，又称为主存储器，主要存放当前要执行的程序及有关数据。CPU可以直接对其进行存取操作。其存取速度很快，但造价高（以存储单元计算），容量比外存储器小。内部存储器是计算机数据交换的中心。,计算机存储器通常有内部存储器及外部存储器两种.,内部存储器目前均采用半导体存储器,其存储实体是一些电子线路,这些存储器又可分为两大类:只能读不能写的只读存储器(ROM-ReadOnlyMemory)既可读又可写的随机存储器(RAM-RandomAccessedMemory).主存储器实际上是指随机存储器.,CPU与内部存储器一起称为计算机的主机.,外部存储器简称外存，又称为辅助存储器，主要存放大量计算机暂时不执行的程序以及目前尚不需要处理的数据。它的造价较低，容量远比内存大，但存取速度要慢得多，CPU存取外部存储器的数据必须将数据先调入内部存储器。,外部存储器当前主要采用磁盘、光盘（存储器量：700MB）。可读写光盘价格贵,只读光盘价格低。,1、4MB,(4)输入设备输入设备通过接口电路把原始数据和程序转换成0、l代码串输入到计算机的存储器中，计算机的输入设备常用的有：键盘、鼠标、扫描仪、麦克风、光笔、电传打字机等。,(5)输出设备输出设备通过接口电路将计算机处理过的信息从机器内部表示形式转换成人们熟悉的形式输出，或转换成其他设备能够识别的信息输出。常用的有打印机、显示器、绘图仪、喇叭或音箱等。,外部设备,计算机的硬件组成,软盘驱动器、硬盘驱动器、磁带机、光盘驱动器,计算机硬件,主机,外部设备,中央处理器,内部存储器,运算器,控制器,输入设备：,输出设备：,外部存储器,键盘、电传打字机、扫描仪、光笔,显示器、绘图仪、打印机,作业,第页110,第2章计算机的系统组成,2.2.1主机和主机箱,2.2PC机的硬件系统,PC机是由主机(CPU、内部存储器)和外部设备(键盘、显示器、打印机等)两大部分构成。主机指中央处理器(CPU)和内部存储器，包括只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)。PC机的主机及其附属电路都装在一块电路板上，称为主机板(主板)。,2.2PC机的硬件系统,为了使PC机结构紧凑，将主机板、接口卡、电源、扬声器等，以及属于外部设备的硬盘、软盘驱动器、光盘驱动器都装在一个机箱内。这个机箱称为主机箱。(具有现代气息的主机箱图见下页),主机箱,PC机主机箱里的主要部件,PC机主机箱里的主要部件,主机板,PC机的主机及其附属电路都装在一块电路板上，称为主机板（MainBoard，又称主板或系统板）,CPU是PC机中最核心的部件它决定了PC机的速度和性能。目前市场上绝大多数CPU产品都是由美国的Intel公司和AMD公司生产的。我国在2002年9月研制成功了第一枚通用“中国芯”龙芯1号，2005年4月研制出的龙芯2号。,1、中央处理器(CPU),Intel公司的产品AMD公司的产品龙芯二号CPU,Intel公司生产了从早期的80286、80386、80486、Pentium、PentiumII和PentiumIII到现在主流的Pentium4等系列产品。而AMD公司则生产了从早期的K5、K6、K6-2、K6-3、K7到现在的Duron、AthlonXP和Athlon64等系列产品。,1、中央处理器(CPU),CPU的两个重要指标是字长和主频。字长是计算机一次同时能处理的数据的二进制位数。字长越长，计算精度越高，运算速度也越快。主频就是CPU内核工作时的时钟频率，通常所说的某某CPU是多少兆赫的，而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。主频反映了计算机的工作速度，主频越高，一般计算机的速度也越快。例如，Pentium4系列的CPU的字长原来一般字长是32位的，而目前市面上的大多数产品是64位的，主频一般在1.4GHz3.2GHz之间。,1、中央处理器(CPU),PC机的内部存储器用来存储程序和数据，主要有ROM、RAM和Cache三种。ROM用来固化一些重要的系统程序，如引导程序、开机自检程序等。RAM是PC机的主存储器，RAM都做成内存条插在插座上，可以组合使用，所以RAM的容量都成倍数增加，通常说的“内存大小”都是指RAM的容量。,2、内存条,内存插槽,128M内存条,目前市场上主流的内存条有DDR或DDR2两种类型工作频率为133MHz的DDR266内存条理论数据传输速率是2.12GB/s，工作频率为266MHz的DDR2533内存条理论数据传输速率则达4.3GB/s。单根内存条的容量一般有256MB、512MB和1GB或甚至更高。一般说内存的速度越快，存储容量越大，计算机的处理能力就越强。,2、内存条,共性：容量小，读写速度快。,内部存储器,1.4计算机系统组成,主机板上提供了一些通用的扩展槽用于插接各种功能的接口卡。最常见的接口卡有显卡、声卡和网卡。,3、扩充插座及接口卡,外部设备必须通过不同的接口电路才能与主机相连,（1）显示卡,显卡是PC机中负责图形图像信号处理的接口部件，在显示器上显示的图形都是由显卡生成并传送给显示器的。有独立显卡和集成显卡两种。显示器可以通过视频线接插到显卡的视频插口上实现与主机相连。,（2）网卡,网卡是PC机连入网络的接口部件,有2种类型：独立网卡和集成网卡。,（3）声卡,声卡是PC机进行声音处理的接口部件。利用声卡可以实现语音信号的输入输出，现在大多数的PC机主机板上已经集成了声卡功能，一般不再单独设置独立的声卡。,4磁盘驱动器,磁盘驱动器是PC机中最重要的外部存储设备。主要有软盘驱动器和硬盘驱动器，它们都属于磁表面存储设备。由于储存在磁盘中的数据在掉电后也不会丢失，所以可长期保存数据和程序。,软盘驱动器,硬盘驱动器,（1）软盘驱动器,软盘存储器由软盘、软盘驱动器和控制电路组成。软盘驱动器的存储介质是软盘。软盘里有一个表面涂有磁性材料的塑料盘片用来存储数据，而整个盘片封装在一个硬塑料壳中。,（2）硬盘驱动器,硬盘驱动器,固定在主机箱内。目前在PC机中使用的几乎都是采用温彻斯特技术制造的硬盘驱动器，所以又简称为温盘，所谓温盘是指构成硬盘驱动器的组件（包括硬盘片、主轴、磁头臂和摇臂等）全部密封在一个金属盒内，磁头采用接触式启停工作方式。,硬盘在读写数据时，磁头与盘面不直接接触，因而减少磁头和盘面的磨损，大大增加了硬盘的使用寿命和提高了读写速度。,（1）CD-ROM光盘驱动器,CD-ROM光盘驱动器就是只读光盘存储器，正面存储信息，背面印制标签。通常一张CD-ROM光盘可以存储650MB700MB的信息。,5.光盘驱动器,光盘驱动器是基于激光技术的外部存储设备，其存储介质是光盘。常见的光盘驱动器有CD-ROM驱动器、DVD-ROM驱动器和光盘刻录机3类。,（1）CD-ROM光盘驱动器,光盘是利用刻录在反射层上的一连串由里向外螺旋的凹坑来记录信息的（如图219）,凹坑边缘转折处表示“1”，平坦无转折处则表示“0”。读盘时，光盘驱动器的激光头发出激光束聚焦在高速旋转的光盘上，还原为0、1代码串数字信息。,（1）CD-ROM光盘驱动器,“倍速”是光盘驱动器的一个重要技术指标，是指数据传输速率，也就是单位时间内从光盘驱动器向计算机传送的数据量。150KBps称为一倍速。光盘驱动器的倍速越高，数据的传输速率就越快。,（2）DVD-ROM光盘驱动器,DVD-ROM光盘驱动器是读取DVD只读光盘上的数据的存储设备，目前市面上的DVD-ROM光盘驱动器还能读取CD-ROM等格式的盘片。DVD光盘使用波长更短的红色激光，凹坑更小，轨道更紧密，具有更高的数据存储密度，信息存储量巨大。目前最常见的单张单面DVD-ROM盘片的容量是4.7GB，而双面双层盘的容量高达17GB。DVD-ROM光盘驱动器也有一个“倍速”的指标，一倍速是1358KBps。,（3）光盘刻录机,光盘刻录机是一种既可以对空白光盘写入数据，又可以读出光盘数据的设备，它的外观与普通的光盘驱动器几乎一模一样。分为CD刻录机和DVD刻录机两种。CD刻录机主要用来刻录CD光盘，通常是CD-R和CD-RW两种空白光盘。CD-R是一种一次性刻写，多次读出的光盘，而CD-RW则是利用光盘刻录机可以多次对光盘中的数据擦除、重写和读出的光盘。DVD刻录机则主要用来刻录DVD光盘，常见有DVD-R、DVD-RW、DVD+RW和DVD-RAM等类型的DVD光盘。,2刷新率刷新率是指每秒钟屏幕刷新的次数。如果刷新频率低，屏幕画面就会产生闪烁。显示器的刷新率越高，画面就越平稳。3色彩位数色彩位数是指每一个像素点上表示色彩的二进制位数，表示该像素点最多能够显示多少种不同的颜色。位数越多，色彩层次越丰富，图像就越精美。目前一般的显示器色彩位数都可以达到32位。,阴极射线管显示器（CRT）和液晶显示器（LCD）。CRT显示器的优点是图像清晰细腻、价格便宜，缺点是体积大、功耗大和有电磁辐射等。LCD显示器具有体积小、功耗低、无电磁辐射等优点。,目前常见的显示器有:,普通显示器和液晶显示器,2.2.3常用数码设备,1打印机,打印机是PC机很重要的一种输出设备，有很多种类，在家庭和办公中常用的有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机三种,（1）针式打印机针式打印机属于击打式打印机，在打印时通过控制打印头上的钢针击打色带把色带上的墨水打在纸上形成文字或图形。打印噪音较大，速度慢，打印质量不高。（2）喷墨打印机喷墨打印机在打印时通过控制喷头上精细的喷嘴直接将墨滴喷射到纸上形成文字或图形。其重要的指标是打印分辨率，打印机分辨率越高，打印输出的效果就越精细。喷墨打印机打印质量好、速度快，缺点是墨水盒和打印纸等消耗材料价格较高。,（3）激光打印机激光打印机是日常办公中最常用的打印机。打印时首先在感光鼓上充电，然后把载有图文信息的激光束照射到感光鼓上，在相应的位置上“曝光”，形成了与图文信息完全相同的电荷潜像。激光打印机噪音小，打印质量好，打印成本比喷墨打印机的要低。,3数码相机,数码相机也是一种常见的图像输入设备。拍摄时景物的光线经过镜头投射到数码相机的感光器件上，把光信号转换成电信号，电信号再经过电子线路的处理，生成数字化图像存储到内置的存储器或存储卡中。,下面简单介绍数码相机的几个主要技术指标。（1）像素数像素数代表感光器件的数量，是数码相机的最主要的技术参数。一般说数码相机的像素数越多，能打印出相同效果的图片尺寸就越大。（2）焦距和变焦倍率焦距简单的说就是数码相机拍摄的景物光线落在感光器件上时，正好可以得到清晰图像的距离。数码相机的变焦范围通常使用变焦倍率表示，如2、3和4，分别表示2倍、3倍和4倍焦距。一般说变焦倍率越高，照相机质量就越好。,(3)存储容量一般说存储容量越大，能够存放的图片数量就越多。目前数码相机的存储介质有多种，其中最常见的是各种存储卡，例如CF卡和SD卡等，存储容量一般有128MB、256MB、512MB和1G，而有些则高达4GB。,4移动储存器,目前最常见的是基于USB接口的闪盘和移动硬盘。USB接口,传输速度快，可以连接各种有USB插头的外部设备，如键盘、鼠标、打印机、数码相机、摄像头、闪盘和移动硬盘等。,（1）USB闪盘闪盘又称为优盘（U盘），是近几年来迅速发展起来的小型便携存储器（如图225），具有体积小、容量大、数据的读写速度快、可靠性高和抗震防潮等优点。（2）USB移动硬盘移动硬盘（如图225）的存储介质是硬盘片，外置在机箱外面，便于携带，通过USB接口与主机连接。目前移动硬盘的存储容量一般在20GB80GB之间。,作业,第页110,第2章计算机的系统组成,2.3.1计算机软件基本知识,2.3计算机软件系统,完整的计算机系统包括硬件和软件两部分，计算机能够完成用户指定的任务是计算机硬件和软件协同工作的结果。计算机软件是各种程序和文档的总和。,1指令和指令系统,指令就是指示计算机执行某种操作的命令。一般说不同类型的计算机的指令编码规则不同，但都是由以下两部分构成：,规定了计算机进行何种操作。例如加、减、乘、除和逻辑运算等。,操作数地址码则指出了参与操作的数据放在哪里以及操作的结果保存到哪里。,指令组成：,指令的集合就构成了这台计算机的指令系统,程序=,是指令的有序集合,程序设计=,分析要求解的问题,得出解决问题的算法，,并且用计算机的指令或语句编写成可执行的程序的过程,2程序和程序设计,一般可分为三大类：,2程序和程序设计,程序设计语言是指人们用来编写程序的语言，是人与计算机之间交流信息的一种工具。,(1)机器语言：,（面向机器、计算机能直接执行、不通用）,以二进制代码表示的指令的集合。,(2)汇编语言：,是一种符号语言,不通用,编程时，程序员要考虑数据存放的内存地址,如:MOVAL,A,(3)高级语言：,是接近人们习惯的自然语言,高级语言是一种接近人类自然语言的程序设计语言。可读性强，编程方便。,高级语言是一种通用性很强的语言。用一种高级语言编写的源程序，可以在具有该种语言编译系统的不同计算机上使用。目前绝大部分的程序员