第2章计算机系统高等教育

1/1第2章计算机系统-高等教育

其次章计算机系统2.1计算机系统及其工作原理–2.1.1计算机系统组成–2.1.2计算机工作原理

2.2计算机硬件系统––––2.2.1概述2.2.2中心处理器2.2.3内存储器2.2.4外存储器

–2.2.5输入设备–2.2.6输出设备–2.2.7主板–2.2.8微机的主要技术指标–2.2.9微机的选购

2.3计算机软件系统––––2.3.1概述2.3.2系统软件2.3.3应用软件2.3.4常用工具软件

2.1.1计算机系统组成软件

硬件系统软件

裸机

应用软件

计算机系统包括：硬件系统和软件系统

2.1.1计算机系统组成CPU主机内存只读存储器(ROM)随机存储器(RAM)

运算器掌握器

硬件计算机系统

外部设备

输入设备：键盘、鼠标、扫描仪输出设备：显示器、打印机外存：软、硬盘、光盘、闪存网络设备：网卡、调制解调器等操作系统：Windows、Unix、Linux语言处理系统：编译程序、解释程序、汇编程序数据库管理系统：Oracle、Sybase、DB2文字处理、表格处理、帮助设计、实时控制等软件

系统软件软件应用软件

2.1.2计算机工作原理外存储器

数据输入设备内存储器(主存)

输出设备

程序数据数据

运行结果指令

数据

运算器注：掌握信号数据信号CPU

掌握器

图2-1计算机工作原理

基本原理：存贮程序和程序掌握。P19

2.2计算机硬件系统2.2.1计算机硬件系统概述计算机硬件系统由运算器、掌握器、存储器、输入设备和输出设备五个部分组成，各部件之间用总线(BUS)相连。见图2-1。CPU内存

I/O掌握器外存储器输入设备输出设备图2-3计算机的总线结构

2.2.1计算机硬件系统概述系统总线：指CPU、存储器与各类I/O设备之间相互交换信息的通道。中心微处理器CPU地址总线AB数据总线DB控制总线CB

内存储器RAM/ROM

I/O接口电路

外部设备

传输数据的一组信号线称数据总线DB(双向)指出数据存放的存储位置的一组信号线称为地址总线AB(单向)

起掌握作用的一组掌握信号线称为掌握总线CB(双向)

1.运算器运算器是执行算术运算和规律运算的部件，运算器由算术规律单元(ArithmeticLogicUnit,简称ALU)、累加器、状态寄存器和通用寄存器组等组成。算术规律单元是用于完成加、减、乘、除等算术运算，与、或、非等规律运算及移位、求补等操作的部件。累加器用于暂存操作数和运算结果。状态寄存器也称标志寄存器，用于存放反映运算结果的各种特征，如有无进位，是否溢出等。通用寄存器组是一组寄存器，运算时用于暂存操作数或数据地址。算术规律单元、累加器和通用寄存器的

位数打算了CPU的字长，例如在32位字长的CPU中，算术规律运算单元、累加器和通用寄存器都是32位的。

2.控制器掌握器的作用是使计算机能够自动地执行程序。它对输入的指令进行分析，依据每条指令的操作发出相应的掌握和定时信号，掌握和协调计算机的各个部件工作，以完成指令所规定的操作。掌握器一般应包括以下几个部件：指令寄存器——用于存放当前要执行的指令。指令译码器——对指令进行分析，确定指令类型、指令所要完成的操作，并确定指令操作对象--操作数的地址和操作结果的存放地址。指令计数器——存放下一条指令的地址。时序电路——产生肯定的时序脉冲和节拍电位去掌握计算机按节拍有节奏、有时序地工作，来完成指令所要完成操作。

3.存储器存储器是计算机的记忆装置，用来保存数据、指令和运算结果等信息。存储器分为内存储器和外存储器两种。内存储器简称内存或主存，直接与CPU交换信息。外存储器简称外存或辅存，是内存的扩充，只能与内存交换信息，不能被计算机的其他部件直接访问。存储器的存储容量以字节为基本单位，每个字节都有自己的编号，称为“地址”,按地址存入或取出信息。一次可以运算的数据长度称为一个“字”(Word),字的长度称为“字长”。字是字节的整数倍。

存储器的访问过程

存储器的访问过程：向[0001]单元写数据地址0001

掌握:写

00000001001000110100010101100111

111011011100110110000000111011011110100111101101100011011110110111101101

1110110111101101110011011000110111101101111011011000110111101101

10001001101010111100110111101111

数据10000000

4.输入设备/输出设备(I/O)输入设备：向计算机输入数据和程序的设备。依据不同的使用方式可选用不同的输入设备，输入设备：键盘、鼠标器、光笔、扫描仪、语音输入设备以及各种类型的模数转换器等。输出设备：功能是把运算处理结果根据人们所要求的形式输出，这些设备可以是显示器、打印机、绘图仪等。

术语解释：CPU(CentralProcessingUnit,中心处理器):包括运算器和掌握器。主机：由CPU与内存储器组成。外部设备(简称外设):包括输入设备、输出设备和外存储器。

2.2.2中心处理器CPU

你对电脑的每一个操作或指令都会交由中心处理器CPU来处理，CPU就好比一个计算器，它飞速地运算着来自各个设备的数据。

CPU类型:Intel:80x86、Pentium(奔腾)、PentiumMMX(多能奔腾)、PentiumⅡ、PⅢ733、PIV、酷睿2、酷睿i3~i7系列。AMD:80x86、K5、K6、

K7、雷鸟Athlon、毒龙Duron、速龙系列、奕龙系列等。酷睿2、酷睿i3~i7系列、速龙系列、奕龙系列等均为多核处理器。

CPU字长：单位时间内一次处理的二进制数的位数。CPU外频：CPU总线频率CPU主频(内频):CPU内核电路的实际工作频率CPU主频可以转变——超频

超频

术语解释

MIPS,MillionInstructionsPerSecond即每秒处理的百万级机器语言指令数。这是衡量CPU速度的一个指标。例如一台Intel80386电脑可以每秒处理3百万到5百万机器语言指令，即我们可以说：80386是3到5MIPS的CPU。MIPS只是衡量CPU性能的指标。

2.2.3内存储器微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器

内存(主存)

外存(辅存)容量大

容量小访问速度快

访问速度慢相对价格低

相对价格高

内存(主存):

当指令太多CPU处理不过来时，指令就会临时存放在一种叫做内存的临时存储器中，直到CPU处理时才取出来。在运算过程中产生的中间结果和最终结果都会被存储在内存里。内存有点象我们的记忆，但是记忆有时不太牢靠，特殊是停电或重新启动电脑时，内存里的数据都会丢失。

内存(主存):1.只读存储器(ROM):储存的信息只能读出，不能写入，断电后信息不会丢失，常用来存放一些固定的程序，如系统引导程序，ROM-BIOS,监控程序等。2.随机存取存储器(RAM):储存的信息可以读出，也可以写入，断电后存储的信息会丢失，主要用来存放用户的程序和数据。RAM分为SRAM和DRAM,DRAM的读写时间远远慢于SRAM。通常主内存(条)通常采用动态DRAM,而高速缓冲存储器(Cache)则使用SRAM。目前，内存条的容量一般为：1G、2G、4G及更高。

3.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。–运算速度高于内存而低于CPU,容量相对主存较小。–Cache的储存容量(MB)不是越大越好，容量过大降低查找效率。–“命中”、“非命中”–多级缓存方式。