第2章 计算机系统

1，第二章计算机基础知识，2.1计算机系统概述2.2计算机硬件系统和工作原理2.3计算机软件系统2.4微机硬件的组成，2，2.1计算机系统概述，系统软件应用，计算机系统=硬件系统软件系统，硬件，软件，3，计算机系统的组成，输入设备：键盘，鼠标，扫描仪和其他输出设备：显示器，打印机，音频和其他外部存储设备：软盘，硬盘，光盘，u盘，计算机系统，软件，外部设备，系统软件，应用软件，硬件，算术单元控制器操作系统：DOS，Windows，Unix，Linux语言处理程序：C，Pascal，VB等实用程序：诊断程序，故障排除程序，办公软件包，数据库管理系统，计算机硬件系统，计算机硬件包括主机和外围设备，2.2计算机硬件系统和工作原理，5，计算机的五大组成部分，冯诺伊曼的思想：二进制程序存储在五个模块的内存中，像数据一样。演示：计算机的五个组成部分，6，处理器，7，内存，内存是存储数据和程序的计算机内存单元的集合。每个存储单元由8位二进制位组成，可以在其中读写数据。内存，内存通常分为内部内存和外部内存，外部内存存储大量信息，内部内存为信息交换中心，8位内存，每个内存单元由8位二进制位组成。1KB=210 B=1024 B1MB=210 KB=1024 KB 1GB=210 MB=1024 MB1TB=210 GB=1024 GB，9，输入设备，常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。常用输出设备：监视器、打印机、绘图仪等。10，2.2.2计算机的基本工作原理，指令是二进制代码，可以被计算机识别和执行以完成一项操作。数据传输指令数据处理指令程序控制指令输入和输出指令其它指令，如果转到.-和或.管理计算机硬件等。指令、结构、分类、操作类型所要完成的操作码或操作数运算的内容或地址，11、计算机的基本工作原理，1。指令的串行执行指令的执行过程分为以下三个步骤：1)根据指令计数器中的地址取出指令，从内存中取出指令并将其发送到指令寄存器。(2)分析指令以分析存储在指令寄存器中的指令，由解码器解码操作码，并将指令的操作码转换成相应的控制电位信号；操作数地址由地址码决定。(3)执行指令发出一系列操作控制电路完成操作所需的控制信息，完成指令要求的操作。当指令执行完成时，指令计数器将增加1，或者传送地址码将被发送到程序计数器，然后返回到。演示：计算机的基本工作原理。计算机的基本工作原理，演示：计算机的基本工作原理，指令的串行执行只有在执行指令的所有三个组成部分依次完成之后，才开始执行下一条指令。在此过程中，当执行某个功能组件时，其他两个功能组件不起作用。2.指令的并行执行指令的并行执行就是使这三个功能部件并行工作，这样可以提高计算机执行指令的速度。目前的计算机普遍采用流水线技术。那么三条指令的并行执行速度是串行执行速度的三倍，13，2.3计算机软件系统。软件是指程序、程序运行所需的数据以及开发、使用和维护这些程序所需的文档集合。为了提高整个系统的使用效率和经济效益，没有必要了解计算机的内部结构，合理利用系统中包含的各种软硬件资源。目前，典型的操作系统有视窗、UNIX、Linux等。详见第4章。，15，机器语言，例如，用于计算A=15的机器语言程序10如下：101100000000111:将15放入累加器a 00101100000001010: 10并加上累加器A的值，结果仍放入11110100: end，关机编程工作量大，很难学习、记忆和修改，只适合专业人士。由于不同的计算机，它们的指令系统不同，机器语言随机且不同，通用性差。它们是面向机器的语言。机器语言的优点：程序代码不需要翻译，占用空间少，执行速度快。现在没有人直接用机器语言编程。2.编程语言和语言处理程序16。汇编语言，使用英语助记符来表示机器指令的代码，而不是机器语言中的指令和数据。例如，加法意味着加法，减法意味着减法，JMP意味着程序跳转，等等。这种指令助记符的语言是汇编语言。例如，汇编语言程序计算A=15 10: MOVA，15:把15放入累加器一个ADDA，再把10: 10放入累加器一个。结果存储在HLT: end中。关机汇编语言克服了机器语言阅读困难等缺点，保持了其编程质量高、存储空间小、执行速度快的优点。常用于过程控制和其他编程。汇编语言是面向机器的，用户需要专业知识。用汇编语言编写的程序在被计算机执行之前必须被翻译成机器语言。高级语言是一种语言，在这种语言中，表达各种含义的单词和数学公式是根据一定的语法规则编程的。高级语言使程序员完全不需要处理计算机硬件，也不需要知道机器的指令系统。它是一种面向过程的语言。这样，程序员可以集中精力解决问题，而不受机器的限制，编程效率很高。因为它与特定的机器无关，所以程序具有很强的通用性。例如，计算A=15 10的BASIC语言程序如下：将a=1510 15和10相加的结果放入A中。PRINTA“输出AEND”程序结束。18，常用的高级语言，Fortran语言于1954年引入，适用于科学和工程计算。COBOL是一种商业通用语言。它于1959年推出，主要用于数据处理。随着数据库管理系统的迅速发展，它很少被使用。帕斯卡语言结构化编程语言于1968年引入，适用于教学、科学计算、数据处理和系统软件开发。它已经被C语言所取代。C和C语言于1972年引入了C语言，并于1983年增加了面向对象的概念，更名为C语言。初级语言BASIC于1964年推出。1991年，微软推出了一个可视化的、基于对象的VisualBasic开发环境，现在VB.NET的开发环境完全面向对象，而且功能更加强大。Java是一种新的跨平台的面向对象设计语言，于1995年推出，适用于网络应用。19.语言处理程序。在所有编程语言中，用其他编程语言编写的程序必须经过翻译过程，才能转换成计算机可识别的机器语言程序。实现这一翻译过程的工具是语言处理程序，即翻译程序。用非机器语言编写的程序称为源程序。翻译程序翻译的程序称为目标程序。翻译器也被称为编译器。用不同的编程语言编写的程序有自己的翻译程序，它们彼此并不通用。语言处理程序汇编程序是一种工具，用于将汇编语言(源程序)编译的程序翻译成机器语言程序(目标程序)。(1)用机器操作代码替换符号运算符。(2)使用数字地址代替符号名称。(3)将常数转换成机器的内部表示。(4)为指令和数据分配存储单元。21、语言处理程序高级语言翻译程序，1)口译口译口译口译翻译是由口译员完成的。解释器对源程序进行逐句分析，如果没有错误，将语句翻译成一个或多个机器顾岚解释方法不生成目标程序。22、高级语言翻译器编译方法，翻译工作由编译器完成。就像一名翻译将翻译结果记录在纸上一样。编译器编译整个源程序，产生一个与源程序等价的目标程序。目标程序也可以调用程序库中用其他语言编写的一些程序和标准子程序，并通过连接程序将目标程序和相关程序库组合成一个完整的可执行程序。执行速度很快，修改后的源程序必须重新编译。通用高级语言(C/C、PASCAL、FORTRAN、COBOL等)。)被编译。c obj。exe，23，实用程序，完成一些与管理计算机系统资源和文件相关的任务，系统设置软件(不直接修改注册表)，超级兔子软件，系统备份程序的窗口优化主诊断程序(识别和纠正计算机系统中存在的问题)控制面板(备份程序将硬盘上的文件复制到其他存储设备)，备份防病毒程序文件压缩程序的附件|系统工具| ，24，2.2.2应用软件，为特定应用目的开发的软件称为应用软件。例如：1。办公软件包2。图形和图像处理软件3。数据库系统4。互联网服务软件5。娱乐和学习软件，25、2.4微机硬件组成，2.4.1微机概述。1.微型计算机的诞生1971年，英特尔的工程师马尔西安霍夫成功地在芯片上实现了一个中央处理器：第一个4位微处理器英特尔4004和第一个4位微型计算机MCS-4。微处理器的发展：4位、8位、16位、32位、64位、26、2。摩尔定律将使积分水平每18个月翻一番。速度将提高一倍，而价格将降低一半。27，3。微型计算机的发展方向，高速处理器主频，超小型笔记本电脑和PDA的普及。(3)多媒体新多媒体处理芯片、多媒体和超媒体系统的开发和标准化、虚拟现实技术和多媒体通信的发展等。网络化网络计算机，具有网络化功能的PDA和各类个人计算机发展迅速。(5)不可见性将在未来摆脱显示屏、键盘和主机的传统形象。电视计算机、视听计算机等。会大量出现。微型计算机的分类(1)根据组成结构的微型计算机的分类单个芯片的每个部件集成在一个非常大规模的芯片上，并广泛用于控制、仪器仪表、通信、家用电器等领域。单板计算机的组件组装在印刷电路板上，通常用于过程控制或作为仪器和仪表的控制组件。多板计算机的每个组件被组装在多个印刷电路板上，例如台式计算机和便携式个人电脑。单片机及由单片机芯片组成的仿真系统，带镜像功能的单板计算机，29，(2)按用途分类，笔记本电脑，台式电脑，PDA，30，5。主要性能指标：CPU指标主要包括CPU数量和时钟频率。(2)每秒运行速度可以执行的指令数。(3)存储容量存储容量越大，计算速度通常越快。31、2.4.2微型计算机硬件系统和主机的基本组件是主板中央处理器存储器：存储器、各种外部存储接口、数据读取：主板图、闪存演示：演示微型计算机系统的基本结构、演示主板上各种组件的组装、32、板载功能板载功能通常增加许多原本由各种类型的卡承担的功能。一般来说，板载功能包括：声卡、显示卡、网卡、IEEE1394卡和其他PC99规范要求主板的所有接口必须采用彩色识别标记，以便于识别。1.系统主板，微型计算机中最大的集成电路板微型计算机中连接各种组件的主板主要包括：中央处理器插槽控制芯片组基本输入输出系统芯片内存模块插槽，AGP总线扩展槽PCI局部总线扩展槽等各种接口，33个中央处理器插槽，内存插槽，PCI插槽，串行接口，网络接口，USB接口，AGP插槽，34，2个中央处理器，(1)中央处理器的主性能字长：组成“字”的二进制数的“位数”称为“字长”。通用寄存器中的位数：等于字长例如：32位中央处理器=32位中央处理器字长=32位中央处理器通用寄存器中的外部频率=中央处理器总线频率中央处理器主频率：中央处理器时钟频率，中央处理器工作频率产生技术：通常用微米微米数来描述，35、(2)英特尔当前的主微处理器，奔腾系列，奔腾，奔腾MMX，奔腾2，奔腾3，奔腾4，奔腾4:普通中央处理器，用于台式计算机奔腾MM: 2003，用于笔记本电脑，迅驰， 支持无线互联网奔腾：2006，用于台式计算机、双核、奔腾MM、奔腾D、当今的主流处理器、36、赛扬(赛扬)系列、奔腾的廉价版本核心技术与奔腾相同。 主要区别是没有一级高速缓存，但目前可以有二级高速缓存：主频率达到2.80千兆赫，256千字节二级高速缓存，安腾(安腾)系列，64位微处理器，安腾，Itanium2，下一代安腾，2001，2002，400兆赫兹系统总线频率32千字节一级高速缓存，256千字节二级高速缓存超大容量三级高速缓存(3MB，4MB或6mb)，90纳米制程，三级高速缓存最高可达最快速度：3.06GHz主频，533MHz总线频率，512KBL2支持超线程技术，Banias(迅驰)系列，迅驰(迅驰)，迅驰(迅驰)移动计算技术由三部分组成：奔腾移动处理器英特尔915系列芯片组英特尔无线网络芯片集成芯片产品命名为Banias，配备迅驰技术的笔记本电脑可以轻松无线接入互联网，38，(3)30多年的CPU发展历史，英特尔4004，英特尔英特尔酷睿，第一微处理器，英特尔1989年，8048632位，1993年，32位奔腾，1995年，32位奔腾专业，1999年，32位奔腾III，2000年，432位奔腾MU，1997年，32位奔腾II，1996年，32位奔腾MMX，40，(4)国产中央处理器龙芯，标志着现代通用微处理器设计“零”的突破，打破了中国依赖国外的悠久历史内存、程序和数据都存储在内存中：只读存储器和随机存取存储器速度快、容量小、价格高，可由