计算机系统结构

1、第第2 2章章 计算机系统结构计算机系统结构 主要内容数制与编码 计算机系统的基本组成 计算机的工作原理 2.1 数制与编码 主要内容 数制的基本概念 二进制系统 数制间的转换 带符号数的表示方式 定点数与浮点数 信息编码1 1 数制的基本概念数制的基本概念一、 十进制数的表示 数码个数10个： 计数规律: 计数法计数法iinmiaN10)(110 基与基数基与基数二、二、 其它进制其它进制 其它进制的计数规律可看成是十进制计数制的推广，对任意进制 R，数N可以表示成按权展开式：iinmiRa 1 不同进制数的表示 用（ ）角标表示 如（ ）10、（ ）2等 在数字后面用特定字母表示： B（二

2、进制） D（十进制，可省略） O（八进制） H（十六进制） R R2 2 二进制二进制数码个数2个： 计数规律:例：二进制数的特点:二进制数的特点: R R8 8 八进制八进制数码个数8个： 计数规律:例： R R16 16 十六进制十六进制数码个数16个： 计数规律:例： 其它进制几种常用数制的表示方法(P23)十进制二进制八进制十六进制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F一、 二、八、十六进制转换为十进制

3、（R10） 按权展开2 数制转换二、十进制转换为二、八、十六进制二、十进制转换为二、八、十六进制（ 10 R ） 十进制数转换成进制数，要对整数和小数部分分别转换，最后再将两部分合成一个数。整数的转换基数除法规则：除基取余，商零为止。余数依从右到左排列即为所求。例1 转换过程：小数的转换小数的转换基数乘法基数乘法规则：乘基取整，直到小数部分为零或达到所要求的精度为止。即乘以取整数，直至取走整数后余下的数为止（如若干次后，取走整数部分后余下的数仍不为，满足精度要求停止计算），所取整数从左至右排列即为所求。例2 将(0.625)10 转换为二进制 例3 转换过程：0.1820.36 取整数取整数0

4、0.3620.72 取整数取整数00.7221.44 取整数取整数1 0.4420.88 取整数取整数0 0.8821.76 取整数取整数1三、三、 二、八、十六进制之间转换二、八、十六进制之间转换(K ， K ) 十六进制与二进制之间的转换十六进制与二进制之间的转换反之:(345.7)O =( ) B3 3 带符号数的代码表示带符号数的代码表示一、符号数真值：在数值前加“”号表示正数； 在数值前加“”号表示负数。机器数：把符号数值化的表示方法。用“0”表示正数，用“1”表示负数。例： 真值 机器数91001 0100191001 11001二、原码 组成： 特点：10000000000原三、

5、反码三、反码 组成： 特点：11111000000反四、补码四、补码 组成： 特点：00000111111000000补4 4 信息编码信息编码例：例：8421 BCD码码8421码的特点：2.2.西文字符编码西文字符编码 字符是计算机中使用最多的住处形式之一,在计算机中要为每个字符指定一个确定的编码,作为识别与使用这些字符的依据.字符包括西文字符和中文字符.西文字符普遍采用的是ASCII码(American Standard Code for Information Interchange,美国信息交换标准代码)d3d2d1d0位d6d5d4位000001010011100101110111

6、0000NULDLESP0P、p0001SOHDC1！1AQaq0010STXDC2”2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC44DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*：JZjz1011VTESC+；Kk1100FFFSLl|1101CRGS-=Mm1110SORS.Nn1111SIUS/?OoDEL3.汉字编码(1)汉字输入码： 拼音编码,字形编码(2)汉字国标码(3)汉字机内码(4)汉字字形码 数字编码，如：电报码、区位码 字音编码

7、，如：双拼、全拼 字形编码，如：五笔字型码 音形编码, 如：智能ABC2.2 计算机系统的组成关于计算机2.2.1 计算机硬件系统运算器中央处理器(CPU) CPU(Central Processing Unit) 组成：控制器运算器 CPU是计算机系统的核心。 微型计算机的CPU称为微处理器。存储器 最小单位：位( bit )，计算机中最小的数据单位。 基本单位：字节( Byte )， 8位二进制码称为一个字节，简称B。字节是计算机中数据处理和度量存储容量的基本单位。d0d1d2d3d4d5d6d7 千字节(KB)1KB = 1024 Bytes 兆字节(MB)1MB = 210 KB =

8、220B 吉字节(GB)1GB = 210 MB = 230B 太字节(TB)1TB = 210 GB = 240B存储器的组成内存储器主存储器（主存）RAM (Random Access Memory) 随机存取存储器：可读写，断电后内容消失。ROM (Read Only Memory) 只读存储器：只读不写，断电后信息不会丢失。高速缓冲存储器（Cache）高速缓存（Cache）：为了解决CPU与内存之间的速度不匹配而影响系统运行速度的问题。CPUCache主存主存存储器的组成外存储器1.软磁盘2. 硬磁盘3. 光盘4. USB闪速存储器（1）软盘存储器：3.5英寸(直径) 容量1.44MB

9、软磁盘结构：（3）光盘存储器和光盘驱动器 CD-ROM 光驱 常见光盘和光盘驱动器CD-ROM： 只读型光盘CD-Audio：数字音乐光盘CD-MIDI： 音乐数字接口光盘CD-MO： 可重复读写光盘CD-R： 可刻录光盘 CD-RW： 可重复刻录光盘DVD： 数字多功能光盘 光盘刻录机（4 4）USBUSB闪速存储器闪速存储器计算机输入/输出设备 输入设备：键盘鼠标扫描仪手写输入笔数码相机 输出设备：显示器打印机绘图仪键盘键盘是由一组排列成阵列形式的按键开关组成。每按下一个键，则产生一个相应的扫描码，不同位置的按键对应不同的扫描码。键盘中的单片机将扫描码送到主机，再由主机将按键扫描码转换成A

10、SCII码。基准键位鼠标 鼠标：屏幕坐标位置指示器。 鼠标的外观：按钮个数。扫描仪 输入设备。用于制作照片档案、需文字原稿的档案及图文传真等。 扫描仪的分类： 图象扫描仪：主要用于扫描图象。 光学识别器：用于扫描代表数字的光学码。如条形码。显示器主要技术指标： 尺寸：15寸、17寸、21寸 分辨率： 800600，1024768，16001200， 刷新频率 打印机 打印机的种类： 针式(点阵)打印机 喷墨打印机 激光打印机 打印机的技术指标： 分辨率 速度 噪声总线（BUS）q 总线的概念总线是一组为系统部件之间各种数据信号传送的公共通道。q 按信号类型分为三总线结构：数据总线DB(Data

11、 Bus) 地址总线AB (Address Bus)控制总线CB (Control Bus)2.2.2 计算机软件系统 软件的概念：软件是指在计算机上运行的程序及其使用和维护文档的总和。 软件系统的分类：系统软件应用软件软件系统的分类系统软件：是计算机系统中供给用户使用的操作系统环境和控制计算机系统按照操作系统要求运行的软件。应用软件：是计算机系统支持下的所有面对实际问题和具体用户群的应用程序的总合。系统软件操作系统(Dos,Windows,Linux,)程序设计语言1. 机器语言（低级语言）2. 汇编语言（过渡语言）3. 高级语言（接近自然语言）语言处理程序汇编程序编译程序解释程序系统服务程

12、序数据库管理系统（FoxPro、Oracle等）1、操作系统（Operating System，简称OS） 它是最基本、最重要的系统软件，负责管理计算机的全部软件资源和硬件资源，合理地组织计算机各部分协调工作，为用户提供操作和编程界面。 例如：Windows。（3）高级语言：是一种比较接近自然语言和数学表达式的计算机程序设计语言。用高级语言编写的程序称为源程序，计算机不能直接识别和执行这种源程序，要把高级语言源程序翻译为机器指令才能执行。这通常有两种方式。 编译方式：将源程序整个翻译成目标程序，然后通过链接程序将目标程序链接成可执行程序。 解释方式：将源程序逐句翻译，翻译一句执行一句，边翻译边

13、执行，不产生目标程序。3、数据库管理系统 数据库管理系统（DataBase Management System，简称DBMS）的作用是管理数据库，它是有效的进行数据存储、共享和处理的工具。 单机DBMS：Foxbase、Visual FoxPro、Access等 网络环境的大型DBMS：Sybase、Oracle、SQL Server、DB2等应用软件 数据处理软件(如：SmartDraw、Matlab) 文字处理软件(如：WPS、WORD) 表格处理软件(如：CCED、 EXCEL) 计算机辅助工程应用 实时处理软件 计算机软件包等其他应用软件 计算机系统组成图示计算机系统组成图示 2.2.

14、3 2.2.3 软件与硬件的关系软件与硬件的关系 计算机软件和硬件是计算机系统不可缺少的两个重要方面. 硬件是物质基础. 软件是用户与硬件之间的接口界面,指挥硬件工件. 随着大规模集成电路技术的发展,计算机系统的软、硬件界限已变得模糊了。将程序固定在ROM中组成的部件称为固件，它是具有软件特性的硬件，它即具备硬件的快速性，又具有软件的灵活性，是软件和硬件互相转化的典型实例。2.3 计算机的工作原理2.3.2 计算机存储程序工作原理冯诺依曼 (John von eumann) 美籍匈牙利科学家， 现代计算机之父，率先奠定了现代计算机的基本结构。存储程序和程序控制原理存储程序和程序控制原理（1）存储程序：为了解决某个问题，需要事先编制由一系列计算机指令组成的程序。将程序输入到计算机，存放到存储器中。（2）程序控制：控制器依据存储的程序控制全机协调完成计算