第2章 计算机系统的基本组成

第2章微机系统的基本组成,计算机系统的组成示意图,程序或数据,结果,存储器,输入设备,输出设备,运算器,控制器,数据信号,控制信号,数据信号,控制信号,外设,主机,CPU,运算器（ALU）组成：ALU、移位器、通用寄存器组。功能：算术运算、逻辑运算。控制器（CU）组成：译码器、中断控制器、脉冲源及启停线路、时序控制信号形成部件、指令寄存器、程序计数器等。功能：控制程序的运行，以此协调计算机各部件统一地工作。,运算器、控制器和一些寄存器组等，集成在一个芯片上称之为CPU。,中央处理器（CPU）（CentralProcessingUnit）,中央处理器CPU,CPU的发展历程,Intel微处理器芯片历程,中央处理器CPU,CPU主要性能指标,（1）主频,CPU的主频指CPU能够适应的时钟频率，或者说是CPU产品的标准工作频率，它等于CPU在一秒钟内能够完成的工作周期数。CPU的主频的单位：Hz（赫兹）。主频越高，速度越快。,（2）外频与倍频,CPU的外频指CPU与主板之间同步运行的速度，决定着整块主板的运行速度。倍频是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高CPU的主频也越高。,中央处理器CPU,（3）字长,字长指CPU在一次操作中能处理的最大数据单位，它体现了一条指令能处理数据的能力。如：一个CPU的字长为16位，表示每执行一条指令可以处理16位二进制数据。显然，字长越长，CPU处理的数据越多。目前的奔腾机已是64位。,（4）高速缓冲存储器,影响CPU性能的一个重要因素就是高速缓冲存储器。它是一种可以进行高速数据交换的存储器，先于内存与CPU交换数据，因此速度极快，避免了CPU等待从RAM中传输数据而浪费太多时间。在PC的配置中，一般都带有高速缓存（例如带有512KB缓存）。当然，缓存越大，价格越高，且它们于CPU封装在一块芯片上。,存储器概述,存储器（Memory），存放程序和数据的设备，是计算机硬件系统的重要组成部分。,存储器性能指标,存储容量：存储器可以容纳的二进制信息量称为存储容量，基本单位为字节（Byte）1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB存取速度指存储器在写入或读取数据时的数据传输速度可靠性平均故障间隔时间MTBF成本单位字节价格，价格（C）/容量（S）,存储器层次结构,CPU,主存储器,直接与CPU交换信息，用来存放正在运行的程序和数据随机存取存储器（RAM）：特点：易失性存储器，可读可写，断电后信息丢失分类：DRAM和SRAM（Cache）只读存储器（ROM）：特点：非易失性存储器，工作时只能从中读出信息，不能写入，可永久保存信息。分类：MROM、PROM、EPROM、EEPROM、FlashMemory。,Cache高速缓冲存储器,为解决微处理器与主存之间的速度不匹配的矛盾引入了Cache。由SRAM构成。分类：L1CacheL2Cache,简称硬盘（HardDisk），是由两面镀有镍钴合金并涂有磁性材料的铝合金圆盘制成，它的主要性能指标是容量、读写速度、接口类型和数据缓存等，是微型计算机的主要外部存储设备。目前大多数微机上使用的硬盘是3.5英寸的，笔记本电脑的硬盘是2.5英寸容量一般为数十GB至数千GB6080120160250320500使用寿命为2050万小时转速：5400转/分、7200转/分,外存储器_硬盘,光盘（OpticalDisk）是一个直径为120mm的用塑料等材料压制成的刚性盘片，它利用强激光束把信息存储在光盘上，形成一组组凹坑，它已成为微型计算机的基本配置。按功能可分为：只读型光盘（CD-ROM）、可写一次型光盘（CD-R）、可擦写型光盘（CD-RW）。常见的光盘是只读式光盘（CD-ROM），即只能读出信息而不能写入信息，存储量可达约650MB，DVD光盘一般比较大，4.7G、8.5G。光盘的特点：存储容量大、价格低、信息保留时间长、可靠性高等优点。,外存储器_光盘,蓝光DVD光驱,外存储器_光驱,闪盘是一个可移动存储设备，采用当前先进的Flash闪存芯片为存储介质，所以闪盘又称闪存，无需物理驱动器，任何带有USB接口的计算机都可以使用。闪盘是一种即插即用的装置，只要插入任何计算机USB接口，计算机就会检测到它，并把它视为另一个硬磁盘驱动器，用户可在其中读写或备份资料,无驱动器闪存活动盘,外存储器_闪盘,固态硬盘（SSD）,目前目前主要有两类：基于闪存的固态硬盘：采用FLASH芯片作为存储介质，有笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、优盘等样式。基于DRAM的固态硬盘：采用DRAM作为存储介质存取时间，目前机械硬盘最快也要14毫秒左右，而固态硬盘可以轻易达到0.1毫秒甚至更低。,键盘是主要的输入设备，主要由以下几部分组成：1.主键盘区：可直接键入英文字母和数字。2.数字小键盘区：位于键盘右侧，主要用输入数据。3.功能键区：在键盘第一行，有12个功能键F1-F12。4编辑键区：位于主键盘与数字小键盘的中间，用于光标和编辑操作。,输入设备-键盘-组成,输入设备-鼠标,鼠标全称：显示系统纵横位置指示器，因形似老鼠而得名“鼠标”（港台作滑鼠）。“鼠标”的标准称呼应该是“鼠标器”，英文名“Mouse”。鼠标的使用是为了使计算机的操作更加简便，来代替键盘那繁琐的指令。鼠标从出现到现在已经有40年的历史了。,1963年的鼠标原型,微软鼠标的黏土模型,微软的第一款鼠标产品,最新鼠标产品,第三代鼠标,输入设备-鼠标-历史,常见的鼠标：PS/2USB无线。,输入设备-鼠标-分类,PS/2接口：鼠标为绿色，键盘为紫色,单击：有左单击和右单击。左单击：用于选某个对象；右单击：用于弹出快捷菜单。双击：快速击鼠标两下，双击用于运行某个对象拖动：用于将选中的对象移动到所需的位置,输入设备-鼠标-基本操作,其它输入设备,扫描仪数码相机摄像机手写板语言输入触屏。,显示器系统由显示器和显示控制适配器（又称显示卡）组成，是用户和计算机之间的主要信息窗口，它将计算机内部的电信号转换成可以直接观察到的字符、图形和图像。,输出设备-显示器,按使用技术的不同，显示器可分为CRT显示器和LCD显示器两种，CRT显示器的完整名称是“阴极射线管显示器”。在CRT显示器中，纯平显示器为用户首选。LCD显示器即液晶显示器，具有图像显示清晰、体积小、重量轻、便于携带、能耗低和对人体辐射小等优点，但价格比CRT显示器高。,CRT显示器,LCD显示器,输出设备-显示器,性能指标：分辨率：用水平显示的像素个数水平扫描线数表示来表示。屏幕大小：显示区域的大小，如17寸、19寸等。点间距：指屏幕上两个颜色相同的荧光点之间的最短距离。刷新频率：分为垂直刷新频率和水平刷新频率。色彩数：指显示器的色彩还原能力。,CRT显示器,液晶显示器,输出设备-显示器,显示卡又称显示适配器。通常安装在主板的一个扩展槽内，控制显示器的显示方式，如颜色、分辨率等。现在普遍使用的是具有图形加速功能的AGP显示卡。,输出设备-显示卡,使用打印机可以将计算机的处理结果、用户数据或文字打印到纸上。打印机分为击打式打印机和非击打式打印机。最流行的击打式打印机有点阵式打印机，非击打式打印机主要有喷墨打印机和激光打印机两类。,针式打印机、喷墨打印机和激光打印机外型,输出设备-打印机,主板（母板）,微型计算机中最大的一个集成电路板。重要部件：CPU插槽、内存插槽、各种总线插槽(如PCI、ISA、AGP)、主板芯片、BIOS芯片、CMOS芯片、IDE接口、软驱接口、主板电源插座、电池、周边设备接口(如COM、LPT、USB)、跳线等。,系统总线,接口,信息传送方式：总线接口DMA接口并行接口信息传送的控制方式：中断接口串行接口,诊断程序QAPLUS、WINTEST。,微机的软件系统,系统软件:指管理、监控和维护计算机资源（包括硬件和软件）的软件。它主要包括操作系统、各种程序设计语言及其解释和编译系统、数据库管理系统等。应用软件:除系统软件以外的所有软件都是应用软件，它是用户利用计算机及其提供的系统软件为解决各类实际问题而编制的计算机程序。,管理和控制计算机的所有硬件、软件资源的程序。人和机器的接口。,功能：进程与处理机调度作业管理存储管理设备管理信息(文件)管理常用操作系统：Windows95/98WindowsNTUNIXOS/2LINUX,系统软件操作系统,系统软件语言处理和程序设计,用户用来编写程序的语言，人们与计算机之间交换信息的工具。程序设计语言是软件系统的重要组成部分。一般它可分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。机器语言:在机器语言中，每条指令由0和1组成的代码串,由它编写的程序不易阅读，指令代码不易记忆。汇编语言:使用助记符表示指令。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。高级语言:易于掌握，程序易于移植。高级语言翻译成目标语言有两种方式：编译、解释。,计算机数据处理发展到高级阶段而出现的专门对数据库进行集中处理的软件，它负责数据库的定义、建立、操作、管理和维护。,系统软件数据库管理系统,为了解决某些具体问题而由用户自己或第三方软件公司开发的软件，能满足用户的特殊需要。可分为：通用型应用软件和专用型应用软件常用的应用软件：(1)文字处理软件WPS、Word等。(2)表格处理软件Excel、Lotus1-2-3等。(3)辅助设计软件AutoCAD,应用软件,1）CPU类型和速度类型：Intel、AMD速度：指令、主频（Hz）、Cache2）内存储器类型：速度容量：字节3）外存储器容量：硬盘类型：IDE、SCSI、USB4）多媒体性能显示设备：显卡、生产厂家、刷新率音频设备：声卡的芯片类型、接口类型、声道5）可扩展性外设：数目、类型、接口、插槽,微型计算机的性能指标,一、计算机病毒（viruses）定义1：指编制、或者在计算机程序中插入的破坏计机功能或者毁坏计算机数据、影响计算机使用、并能自我复制的一组计算机指令或程序代码。定义2：一种人为特制的小程序通过非授权入侵而隐藏在可执行程序或数据文件。结构：1）传染部分2）表现部分和破坏部分3）激发部分,计算机安全,计算机病毒的特征：传播性隐蔽性潜伏性激发性破坏性变种性分类：按病毒表现性质分：良性病毒、恶性病毒；按病毒入侵的途径分：源码病毒、入侵病毒、外壳病毒、操作系统病毒；按感染的目标分：引导型病毒、文件型病毒、混合型病毒；其他破坏工具：特洛依木马时间炸弹和逻辑炸弹蠕虫,1988年11月2日，美国六千多台计算机被病毒感染，造成Internet不能正常运行。1994年5月，南非第一次多种族全民大选的记票工作，因计算机病毒的破坏停止30余小时，被迫推迟公布选举结果。1998年，首例破坏计算机硬件的CIH病毒出现，引起人们的恐慌。1999年4月26日，CIH病毒在我国大规模爆发，造成巨大损失.年，首个利用多种途径瘫痪网络的黑客病毒“尼姆达”发作时，造成全球超过万台电脑瘫痪，经济损失亿美元.同年，另一个黑客型病毒“红色代码”发作，导致万台电脑被感染，经济损失超过亿美元.年，首个历经年的变种病毒“求职信”发作，造成万台电脑被感染，经济损失达亿美元.年，首个利用微软系统漏洞的病毒“冲击波”发作时，有多万台电脑被感染，经济损失上百亿美元.年初，单单“炸弹”一个病毒发作，就造成亿美元以上的经济损