第2章 计算机系统

第2章计算机系统课程学习内容计算机硬件系统的组成、功能和工作原理计算机软件系统的组成和功能，系统软件和应用软件的概念和作用计算机的性能和主要技术指标操作系统的概念与功能

Wingdows7的基本操作2第2章计算机系统2.1计算机的硬件系统2.2计算机的软件系统2.3操作系统2.4

Windows7操作系统2.5本章小结32.1计算机的硬件系统运算器又称算术逻辑部件（ArithmeticandLogicUnit，ALU），主要用于算术运算和逻辑运算。内部结构：ALU、寄存器、控制电路执行操作：算术运算（+-×÷）、逻辑运算（与或非）、移位操作（左移、右移）性能指标：字长和运算速度。2.1.1运算器42.1计算机的硬件系统控制器的功能：指挥和协调计算机各部件有自动、协调地工作。内部结构：指令寄存器(IR)、指令译码器(ID）、操作控制器（OC）和程序计数器（PC）。2.1.2控制器52.1计算机的硬件系统机器指令：按照一定格式构成的二进制代码串。指令执行过程：操作码源操作数（或地址）目的操作数地址自动取下一条指令62.1计算机的硬件系统存储器的功能：帮助计算机记忆信息存储器是存取程序和数据的部件作。存储器的类型：依据CPU是否可以直接访存，将存储器划分为内部存储器（简称内存）和外部存储器（简称外存）。2.1.3存储器72.1计算机的硬件系统1.内存

内存可以被CPU直接访问。内存容量小、速度快、掉电后RAM信息全部消失。内存只读存储器随机存储器高速缓冲存储器可读可写，掉电消失只读不写，掉电不失速度快于内存，容量小于内存82.1计算机的硬件系统2.外存1)硬盘：硬盘是目前计算机最主要的外部存储设备。内部结构：硬盘是由磁盘片、读写控制电路和驱动机构组成。空气过滤片主轴磁头转动装置磁盘控制器磁盘片磁头磁头臂SCSI接口，电缆的另一端连接到主板的SCSI接口电源接口92.1计算机的硬件系统工作原理：根据电磁学原理，使得磁性材料被磁化时具有两种极性来记录二进制信息。性能指标：容量和转速硬盘容量＝磁头数(H)×柱面数(C)×磁道扇区数(S)×每扇区字节数(B)扇面扇区磁道簇柱面扇区102.1计算机的硬件系统2)快闪存储器：

Flash是一种非易失型半导体存储器（通常称为U盘），即掉电后信息不丢失且存取速度快，采用USB接口，支持热插拔。USB传输速率USB1.112MbpsUSB2.0480Mbps

USB3.05.0Gbps112.1计算机的硬件系统2)光盘存储器：工作原理：是一通过激光照射染料层呈现结晶和非结晶两种状态记录二进制信息。类型划分：只读型和可记录型性能指标：容量和倍速，一倍速率=150KB/秒种类典型原理只读型CD-ROM,DVD-ROM结晶和非结晶间不能互换可记录型CD-R,CD-RWDVD-R,DVD-RW结晶和非结晶间可以互换12CPU内2.1计算机的硬件系统3.层次结构寄存器一级高速缓存二级高速缓存主存储器辅存储器CPU外更小更快更贵更大更慢更便宜132.1计算机的硬件系统输入/输出设备是计算机与外部世界进行信息交换的中介，是人与计算机联系的桥梁。

输入设备：将信息输入计算机。计算机中常见的输入设备有：键盘、鼠标、扫描仪、麦克风、摄像头等。

输出设备：将结果反馈给人。计算机中常见的输入设备有：显示器、打印机、投影仪、扬声器等。2.1.4输入输出设备计算机IO接口外设142.1计算机的硬件系统2.1.5计算机的结构硬件连接直接连接总线结构IAS计算机的结构基于总线结构的计算机的示意图

152.1计算机的硬件系统总线

总线是一组连接各个部件的公共通信线。总线种类定义传输内容特点数据总线一组用来在存储器、运算器、控制器和I/O部件之间传输数据信号的公共通路。数据信号双向总线地址总线一组CPU向主存储器和I／O接口传送地址信息的公共通路。地址信号单向总线控制总线一组用来在存储器、运算器、控制器和I/O部件之间传输控制信号的公共通路。控制信号双向总线162.2计算机的软件系统计算机软件是为运行、管理和维护计算机而编制的各种指令、程序和文档的总称。2.2.1软件概念软件是计算机的灵魂，是人机之间的接口172.2计算机的软件系统1.程序：程序是按照一定顺序执行的、能够完成某一任务的指令集合。2.程序设计语言程序设计语言是由单词、语句、函数和程序文件等组成。程序设计语言是软件的基础和组成。机器指令直接用二进制无需翻译效率高使用繁琐汇编指令使用助记符较易掌握需要翻译通用性差高级语言最接近人类语言容易使用易于移植需要翻译效率较低182.2计算机的软件系统1.系统软件

系统软件是指控制和协调计算机及外部设备，支持应用软件开发和运行的软件。2.应用软件

应用软件是用户可以使用的各种程序设计语言，以及各种程序设计语言编制的应用程序的集合，分为应用软件包和用户程序。2.2.2软件系统及其组成192.2计算机的软件系统软件系统的组成202.3操作系统

操作系统的定义

操作系统介于硬件和软件之间的一个系统软件，它直接运行在裸机上，是对计算机硬件系统的第一次扩充；

操作系统负责管理计算机中各种硬软件资源并控制各类软件运行；

操作系统是人与计算机之间的桥梁，为用户提供了一个清晰、简洁、友好、易用的工作界面。2.3.1操作系统的概念212.3操作系统进程进程是指进行中的程序。它是程序的一次执行过程，是系统调度和资源分配的独立单位。

即：一个程序加载到内存后就变成进程。

进程=程序+执行线程

线程是细化了的进程，是CPU调度和分配的基本单位。222.3操作系统进程和线程的关系线程共享进程的公共资源

线程必须依赖于进程

线程间可以并发执行

一个进程最少有一个线程，也可有多个线程内核态和用户态不同程序的权限是不平等的，分为特权态和普通态；内核态即特权态。拥有计算机中所有的硬软件资源

用户态即普通态，其访问资源的数量和权限均受到限制；232.3操作系统管理计算机的硬软件资源：定义：声音是一种连续的模拟信号——声波。声音的数字化声音文件格式WAV文件(.wav)；MPEG文件(.mp1/.mp2/.mp3)；MIDI(.mid)文件；MOD文件；RealAudio文件等等。2.3.2操作系统的功能量化采样编码模拟信号数字信号242.3操作系统

操作系统的发展大致经历了六个阶段：

第一阶段：人工操作方式（20世纪40年代）

第二阶段：单道批处理操作系统（20世纪50年代）

第三阶段：多道批处理操作系统（20世纪60年代）第四阶段：分时操作系统（20世纪70年代）

第五阶段：实时操作系统（20世纪70年代）

第六阶段：现代操作系统（20世纪80年代至今）2.3.3操作系统的发展252.3操作系统

按照功能特征，可将操作系统分为四类：

★服务器操作系统

★PC操作系统

★实时操作系统★嵌入式操作系统2.3.4操作系统的种类262.4Windows7操作系统1.易用性全新的任务栏：点击任务栏中的程序图标可方便地预览各个窗口内容，并进行窗口切换。任务栏窗口动态缩略图：通过任务栏应用程序按钮对应的窗口动态缩略图标，用户可轻松找到需要的窗口。自定义任务栏通知区域：通过鼠标的简单拖拽即可隐藏、显示和对图标进行排序。快速显示桌面：固定在屏幕右下角的“显示桌面”按钮可以让用户轻松返回桌面。2.4.1体验Windows7272.4Windows7操作系统2.硬件基本要求处理器：1GHz或更快的32位(x86)或64位(x64)

。内存：1GB

(32位)或2GB(64位)。硬盘：16GB(32位)或20GB(64位)设备驱动：DirectX9图形设备（WDDM1.0或更高版本的驱动程序）显示器：屏幕纵向分辨率不低于768像素。282.4Windows7操作系统1.桌面设计——张扬个性1)桌面外观设置

①点击右击桌面空白出，在弹出的快捷菜单中选择“个性化”，打开“个性化”面板，如图2-21所示。

②在“Aero”主题下预置了多个主题，直接单击所需主题即可改变当前桌面外观。2.4.2

操作和设置Window292.4Windows7操作系统图2-21“个性化”设置面板302.4Windows7操作系统2)桌面背景设置

自定义个性化桌面背景的操作步骤如下：

①单击“桌面背景”图标，打开“桌面背景”面板，如图2-22所示，选择单张或多张系统内置图片。图2-22自定义桌面背景312.4Windows7操作系统②若选择了多张图片作为桌面背景，图片会定时自动切换。可以在“更改图片时间间隔”下拉菜单中设置切换间隔时间，也可以选择“无序播放”选项实现图片随机播放，还可以通过“图片位置”设置图片显示效果。

③单击“保存修改”按钮完成操作。322.4Windows7操作系统2)桌面小工具使用Windows7提供了时钟、天气、日历等一些好用的小工具。在桌面建立“小工具”图标：

右击桌面空白处，在弹出的快捷菜单中选择“小工具”，打开“小工具”管理面板，直接将要使用的小工具拖动到桌面即可。332.4Windows7操作系统设置小工具属性：以时钟小工具为例，将鼠标指针悬停在时钟小工具上，当出现操作提示图标后单击“选项”按钮，打开属性设置界面，如图2-23所示。在设置界面可以选择时钟的外观、是否显示秒针等。图2-23设置时钟小工具属性342.4Windows7操作系统获取更多小工具：

Windows7内置了10个小工具，用户还可以从微软官方站点下载更多的小工具。

在“小工具”管理面板中单击右下角的“联机获取更多小工具”，打开Windows7个性化主页的小工具分类页面，可以获取更多的小工具。

如果想彻底删除某个小工具，只要在“小工具管理面板”中右击某个需要删除的小工具，在弹出的快捷菜单中选择“卸载”即可。352.4Windows7操作系统便利贴：

便利贴就是便签，用于随时记录想要记录的信息。Windows7中，便利贴小工具被集成在计算机中。

打开便利贴的具体操作是：在开始菜单搜索框中输入“便笺”，即可打开“便利贴”小工具。

单击便笺左上角的

按钮即可添加新的空白便笺；单击右上角

按钮可删除当前便笺。在便笺上单击鼠标右键，可以为便笺设置不同的颜色以便于区分。362.4Windows7操作系统2.资源管理器——全新亮相1)界面简介

372.4Windows7操作系统地址栏：Windows7的地址栏将不同层级路径由不同按钮分割，用户通过单击按钮即可实现目录跳转。检索栏：Windows7资源管理器将检索功能移植到顶部，方便用户使用。导航窗格：Windows7资源管理器内提供了“收藏夹”、“库”、“计算机”和“网络”等按钮，用户可以使用这些链接快速跳转到目的节点。详细信息栏：Windows7资源管理器提供更加丰富详细的文件信息，用户还可以直接在“详细信息栏”中修改文件属性并添加标记。382.4Windows7操作系统2)用户文件夹

在Windows7中，对用户个人文件夹进行了设置和安排，打开“开始”菜单或桌面中以当前用户命名的文件夹，用户可以直接访问到“网页收藏夹”、“桌面”、“文件夹收藏”以及“下载”等目录，在一定程度上提升了管理的易用性。

特别是新增的“下载”目录，如果用户通过InternetExplorer8下载文件，会自动选择保存在该目录下，便于用户集中管理。

392.4Windows7操作系统3)库

库是Windows7系统最大的亮点之一，它彻底改变了文件管理方式，变得更为灵活方便。

库和文件夹表面上看非常相似，但其实它们有本质区别，在文件夹中保存的文件或子文件夹都存储在该文件夹内。而库中存储的文件来自四面八方。

库提供了一种更加快捷的管理方式。例如，如果用户文档主要存在E盘。为了日后工作方便，用户可以将E盘中的文件都放置到库中。在需要使用时，只要直接打开库即可，不需要再去定位到E盘文件目录下。402.4Windows7操作系统添加文件到库：右击需要添加的目标文件，在弹出的快捷菜单中选择“包含到库中”命令，并在其子菜单中选择一项类型相同的“库”即可，如图2-25所示。图2-25添加文件到库412.4Windows7操作系统增加库中类型：如果Windows7库中默认提供的模板、图片、文档、音乐这4种类型无法满足需求，可以通过新建库的方式增加库中类型。在“库”根目录下右击窗口空白区域，在弹出的快捷菜单中选择“新建/库”命令，输入类名即可。422.4Windows7操作系统4)检索文件搜索文件：首先，用户定位检索范围，然后直接在检索栏中输入检索关键字即可。检索完成后，系统会以高亮形式显示与检索关键词匹配的记录，让用户更容易锁定所需结果。搜索条件设置：Windows7中利用搜索筛选器可以轻松设置检索条件，缩小检索范围。使用时，在检索栏中直接单击搜索筛选器，选择需要设置参数的选项，直接输入恰当条件即可。432.4Windows7操作系统组合搜索：除了筛选器外，用户还可以通过运算符（包括空格、AND、OR、NOT、>或<）组合出任意多的搜索条件，使得检索过程更加灵活、高效。模糊搜索：“模糊搜索”是使用通配符“*”或“？”代替一个或多个位置字符来完成检索操作的方法。其中“*”代表任意数量的任意字符，“？”仅代表某一位置上的一个字母（或数字）。442.4Windows7操作系统5)查找程序

很多用户在打开计算器时，都会以单击“开始/所有程序/附件/计算器”的方式进行操作，费时费力。Windows7在“开始”菜单中提供“检索程序和文件”命令，使得查找程序一键完成。

“开始”菜单中的搜索主要用于对程序、控制面板和Windows7小工具的查找，使用前提是知道程序全称或名称关键字。

图2-27为搜索以“计”为关键词的搜索结果。452.4Windows7操作系统图2-27Windows7搜索程序功能462.4Windows7操作系统1.手动解决兼容性问题

Windows7的系统代码是建立在Vista基础上的，如果安装和使用的应用程序是针对旧版本Windows开发的，为避免直接使用出现不兼容问题，需要手动选择兼容模式，具体操作步骤如下：

①右击应用程序或其快捷方式图标，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，打开“属性”对话框，切换到“兼容性”选项卡。2.4.3

软件和硬件管理472.4Windows7操作系统

②选择“以兼容模式运行这个程序”复选框，在下拉列表中选择一种与该应用程序兼