计算机应用基础与实训第二章 计算机硬件与软件

1、第二章第二章 计算机硬件与软件计算机硬件与软件 本章学习目标：本章学习目标： 掌握计算机硬件系统的组成 熟悉计算机硬件部件及组装 掌握计算机软件系统的组成 掌握计算机软件的安装与卸载 了解计算机软件版权和软件许可证知识 掌握计算机工作原理 控制器是整个计算机的指挥中心，由它从存储器取出程序中控制的 信息，经过分析后，按要求给其他部分发出控制信号，使各部分能够 协调一致地工作。 2.1.1 控制器 2.1 计算机硬件系统 目前使用的各种类型的计算机均属于冯诺依曼体系计算机，主要由 控制器.运算器.存储器.输入设备和输出设备五部分组成。 2.1 计算机硬件系统 2.1.2 运算器 运算器是一个“信

2、息加工厂”。大量数据的运算和处理工作就是在 运算器中完成的。其中包括基本算术运算和基本逻辑运算。 2.1.3 存储器 存储器是计算机中用来存放程序和数据的地方，并根据指令要求提供 给有关部门使用。存储器分为内部存储器和外部存储器两大类。 2.1 计算机硬件系统 存储器 内部存储器（内存与外存） 外部存储器（外存.辅存）：常用外存 ROM(只读存储器) RAM（随机存储器） Cache（高速缓存） 软盘 硬盘 光盘 磁盘 2.1.4 输入输出设备 输入设备是将程序.数据和命令转换成计算机能够接受的的代码信息设 备常见的输入设备有鼠标.键盘等。 输出设备是将计算机处理的中间结果和最终结果以人们通常

3、能够识别 的 字符.表格.图形.和图像等形式表示出来的设备。常见的输出设备有显示 器.打印机等。 2.2 微型计算机的硬件组成 微型计算机（Microcomputer）是指以微处理器为基础，配以内存储器 以及输入输出接口电路和相应的辅助电路而构成的计算机。常见的微型计 算机有台式机（desktop computer）.笔记本（notebook）和PDA（掌上宝 ），如图2-2所示。 图2-2 各种类型的微型计算机 2.2 微型计算机的硬件组成 自微型计算机问世以来，以极高的性能价格比性能体积比.极大的使用 方便性及灵活性而得到迅速普及。到今天，微机已经发展到64位 Pentium 4高速系列。

4、不管是早期的IBM PC机还是今天的Pentium机，它 们的基本结构都是由显示器.键盘.和主机构成。台式机的主机安装在主 机箱内，主机箱内安装有主板.硬盘驱动器.CD-ROM驱动器.电源等，如 图2-3所示。 2.2 微型计算机的硬件组成 图2-3台式机的内部结构图 2.2 微型计算机的硬件组成 2.2.1 2.2.1 主板主板 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，一般有BIOS芯片.I/O控制芯片.键盘和

5、面板控制开关接口.指 示灯插接件.扩充插槽.主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。如 图（2-4）。主板的另一特点，是采用了开放式结构。主板上大都有 6-8个扩展插槽，供PC机外围设备的控制卡(适配器)插接。通过更换 这些插卡，可以对微机的相应子系统进行局部升级，使厂家和用户在 配置机型方面有更大的灵活性。 总之，主板在整个微机系统中扮演 着举足轻重的角色。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。 2.2 微型计算机的硬件组成 主板示意图 图2-4主板示意图 联想850主板 2.2 微型计算机的硬件组成 2.2.2中央处理器CPU CPU是

6、中央处理单元(Central Processing Unit)的缩写，它可以 被简称做微处理器（Microprocessor)，不过经常被人们直接称为处理 器(processor)。不要因为这些简称而忽视它的作用，CPU是计算机的 核心，其重要性好比大脑对于人一样，因为它负责处理.运算计算机内 部的所有数据，而主板芯片组则更像是心脏，它控制着数据的交换。 CPU的种类决定了你使用的操作系统和相应的软件。CPU主要由运算器. 控制器.寄存器组和内部总线等构成，是PC的核心，再配上储存器.输 入/输出接口和系统总线组成为完整的PC（个人电脑）。 寄存器组用 于在指令执行过后存放操作数和中间数据，由

7、运算器完成指令所规定 的运算及操作。 CPU图片图片 Intel 4004 Intel 8008Intel 8086 Intel 80286Intel 80386 Intel 80486 AMD K7 AthlonAMD K7 Athlon AMD K7 Athlon XP “龙芯龙芯”系列系列CPUCPU是是 我国自主设计和生产的我国自主设计和生产的 2.2 微型计算机的硬件组成 1.Intel公司公司 Intel是生产CPU的老大哥，个人电脑市场，它占有80%多的市场份 额，Intel生产的CPU就成了事实上的x86CPU技术规范和标准。个人电脑 平台最新的酷睿成为CPU的首选，下一代酷睿

8、i5.酷睿i7抢占先机，在 性能上大幅领先其他厂商的产品 2.AMD公司公司 目前使用的CPU有好几家公司的产品，除了Intel公司外，最有力的挑 战的就是AMD公司，最新的AMD 速龙II X2和羿龙II具有很好性价比， 尤其采用了3DNOW+技术并支持SSE4.0指令集，使其在3D上有很好的 表现。 3.IBM和和Cyrix IBM之强在于高端的实验室，工作室的非民用CPU美国国家半导体 公司NS和Cyrix公司合并后，使其终于拥有了自己的芯片生产线，其成 品将会日益完善和完备。现在的MII性能也不错，尤其是它的价格很低。 常见的生产CPU的厂商和CPU型号 2.2 微型计

9、算机的硬件组成 内部存储器又称内存，用来存放“程序”和“数据”。中央处理 器执行程序时，从内存中存取程序和数据。 内存可分为两部分： （只读存储器）和（随机存储器）。 2.2.3 内部存储器 只读存储器ROM 只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。英文简称ROM。ROM所 存数据，一般是装入整机前事先写好的，整机工作过程中只能读出，而 不像随机存储器那样能快速地.方便地加以改写。ROM所存数据稳定 ， 断电后所存数据也不会改变；其结构较简单，读出较方便，因而常用于 存储各种固定程序和数据。 2.2 微型计算机的硬件组成 随机存取存储器RAM 存储单元的内容可按需

10、随意取出或存入，且存取的速度与存储单元 的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要 用于存储短时间使用的程序。 高速缓存cache Cache即高速缓冲存储器，是位于CPU与主内存间的一种容量较小 但速度很高的存储器。CPU的速度远高于主内存，CPU直接从内存中存 取数据要等待一定的时间周期，而Cache中保存了CPU刚用过或循环使 用的一部分数据，当CPU再次使用该部分数据时可直接从Cache中调用， 减少了CPU的等待时间,提高了系统的效率。Cache又分为一级 Cache(L1 Cache)和二级Cache(L2 Cache)，L1 Cache集成在C

11、PU内部， L2 Cache早期一般是焊在主板上，现在也都集成在CPU内部，常见的 容量是2MB或4MB L2 Cache。 2.2 微型计算机的硬件组成 2.2.4 外部存储器 外部存储器又称为辅存，用于存放当前不需立即使用的数据。常 见的外存的种类如下： 1.软盘 2.硬盘 3.光盘存储器 4.移动存储设备 2.2.5 总线和接口 1.总线 总线与计算机各部件的结构关系 内内 存存 储储 器器 I/OI/O 接接 口口 输输 入入 设设 备备 I/OI/O 接接 口口 地址总线地址总线 ABAB 输输 出出 设设 备备 数据总线数据总线 DBDB 控制总线控制总线 CBCB I/OI/O

12、接接 口口 特点： 以微处理器为核心（CPU） CPU与其他部件间通过三总线连接 AB: Address Bus DB: Data Bus CB: Control Bus 2.2 微型计算机的硬件组成 （1）概念与作用 总线是连接计算机中各部件的一组物理信号线及相关的控制电路， 是计算机各部件交换信息的通道，它好比连接计算机系统各个部件的 桥梁。每个总线都要传送三类信号：地址信号.数据信号和控制信号 ；每个总线包括了地址总线.数据总线.控制总线3个组成部分。 （2）常见总线和插槽 1）PCI总线 2）AGP总线 3）ISA总线 2.2 微型计算机的硬件组成 2.接口 接口一般是指外部设备的适配

13、电路。由于计算机的外部设备种 类繁多.CPU和不同的外部设备进行数据交换时，往往存在速度不 匹配.信息格式不匹配等问题。因此CPU与外部设备之间的数据交 换必须通过接口来实现。 现在各种I/O接口大多直接集成在主板上，这些接口主要有并 行接口.串行接口.IDE接口.软驱接口.USB接口等。 2.2 微型计算机的硬件组成 2.2.6 常见的输入输出设备 输入设备是向计算机输入数据和信息的设备。是计算机与用 户或其他设备通信的桥梁。是用户和计算机系统之间进行信息 交换的主要装置之一 常见的输入设备有：键盘.鼠标.手写笔. 触摸屏.轨迹球.游戏杆.扫描仪 输出设备（Output Device）是人与

14、计算机交互的一种部件 ，用于数据的输出。它把各种计算结果数据或信息以数字.字 符.图像.声音等形式表示出来。常见的有显示器.打印机.绘图 仪.影像输出系统.语音输出系统.磁记录设备等。 2.3 计算机软件系统 2.3.1 2.3.1 软件的概念及其分类软件的概念及其分类 计算机软件是指在计算机硬件上运行的各种程序.数据和一些相 关的文档.资料等。一台性能优良的计算机硬件系统能否发挥其应 有的功能，取决于为之配置的软件是否完善.丰富。因此，在使用 和开发计算机系统时，必须要考虑到软件系统的发展与提高，必须 熟悉与硬件配套的各种软件。从计算机系统的角度划分，计算机软 件分为系统软件和应用软件。 一

15、、计算机软件的分类一、计算机软件的分类 系统软件系统软件 应用软件应用软件 使用和管理计算机的软件使用和管理计算机的软件 为解决某类问题而编制的专用程序为解决某类问题而编制的专用程序 1.1.系统软件系统软件 1）操作系统 操作系统软件对计算机全部软件.硬件资源进行管理，其他 软件必须在操作系统的支持下才能运行。 常见的操作系统软件：windows，linux，unix等。 操作系统分类操作系统分类 客户端操作系统客户端操作系统 服务器端操作系统服务器端操作系统 2）语言处理程序 把源程序翻译成二进制代码表示的机器语言，使计算 机能够识别和执行。 常见的程序设计语言：pascal，c， c+，

16、visual basic，delphi等。 3）数据库管理系统 建立、使用和维护数据库的软件。 常见的数据库管理系统：微软的sql server、甲骨文的oracle、ibm的DB2等。 数据库是长期存储在计算机中的.有组织.可共享的数据集合。 2、应用软件 1）办公软件 常见的办公软件： 微软的office（word，excel，powerpoint） 金山公司的wps套件 2）多媒体制作和播放应用软件 常见的多媒体软件： 图像处理软件photoshop 视频编辑premiere 动画制作软件flash 视频播放软件realplayer和mediaplayer 多媒体创作工具authorwa

17、re，director 3）网络应用软件 常见的网络应用软件： 电子邮件客户端outlook，foxmail 网页制作工具frontpage，Dreamweaver 上网的浏览器Internet explorer（IE） 2.4 思考题与实训课题 2.4.1 思考题 1.计算机硬件系统由哪几部分构成？它们分别具有什么功能？ 2.简述计算机的工作原理。 3.高级语言和低级语言有什么区别？ 4.RAM和ROM有什么区别？ 5.什么是总线？什么是接口？它们有什么作用？ 6.根据总线传递信息，计算机总线可以分为哪几种？ 7.列举出微机中使用的常见的输入设备和输出设备。 8.冯.诺依曼计算机体系的特点是什么？ 9.根据自身实