《桌面计算机系统组》课件

课程简介本课程将带领大家深入了解计算机系统，从硬件到软件，从基础概念到工作原理，为同学们提供全面的计算机系统知识。ppbypptppt课程目标本课程的目标是帮助学生掌握计算机系统的基本概念和工作原理。学生将能够理解计算机系统的组成、结构、功能和性能。通过学习本课程，学生将为未来学习更高级的计算机知识打下坚实的基础。课程内容概要本课程涵盖计算机系统的基础知识，包括硬件和软件两部分。课程内容将从计算机系统的基本组成开始，逐步深入探讨各个部件的结构和工作原理。此外，课程还会介绍操作系统、应用软件、系统软件和程序设计语言等重要概念。计算机系统基本组成1硬件计算机系统的物质基础2软件控制硬件运行的程序和数据3数据计算机处理和存储的信息4用户使用计算机系统的人员计算机系统由硬件、软件、数据和用户四个基本组成部分构成。硬件是计算机系统的物质基础，提供计算和存储功能。软件是控制硬件运行的程序和数据，负责执行用户指令。数据是计算机处理和存储的信息，是计算机工作的对象。用户是使用计算机系统的人员，通过硬件和软件完成各种任务。计算机系统硬件结构冯·诺依曼结构计算机系统硬件结构的核心，由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备构成。总线结构连接各部件的桥梁，负责数据传输、地址传输和控制信号传输。层次结构计算机系统硬件结构具有层次性，包括物理层、逻辑层、系统层和应用层。模块化结构计算机系统硬件结构采用模块化设计，便于组装、维护和升级。扩展性计算机系统硬件结构具有扩展性，可以根据需求增加或更换部件。中央处理器(CPU)中央处理器（CPU）是计算机系统的核心部件，负责执行指令、处理数据和控制计算机系统的运行。1运算器执行算术运算和逻辑运算2控制器控制计算机系统各部件的协调工作3寄存器组临时存储数据和指令CPU由运算器、控制器和寄存器组组成。运算器负责执行算术运算和逻辑运算，控制器负责控制计算机系统各部件的协调工作，寄存器组则用于临时存储数据和指令。CPU的工作原理1指令获取CPU从内存中获取指令，并将指令存入指令寄存器。2指令译码CPU解释指令的含义，并将其分解为一系列操作。3指令执行CPU根据指令操作，执行数据处理、内存访问或输入输出操作。4结果存储CPU将执行结果存入内存或寄存器。5循环CPU重复上述过程，直到所有指令执行完毕。指令系统1指令集CPU可执行的指令集合2指令格式指令的编码和结构3寻址方式CPU访问操作数的方式4指令类型数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移等指令系统是计算机系统的重要组成部分，它定义了CPU可以执行的指令集合，是硬件和软件之间的桥梁。存储系统存储系统是计算机系统的重要组成部分，负责存储数据和程序。1主存储器高速存储器，用于存放当前正在运行的程序和数据。2辅助存储器容量大、速度慢的存储器，用于长期保存数据和程序。3高速缓存速度极快的存储器，用于存放频繁访问的数据。存储系统由主存储器、辅助存储器和高速缓存构成，它们共同协作，为计算机系统提供存储服务。存储器层次结构高速缓存速度最快、容量最小，用于存放CPU经常访问的数据。主存储器速度较快、容量中等，用于存放当前运行的程序和数据。辅助存储器速度最慢、容量最大，用于长期保存数据和程序。主存储器1定义主存储器又称内存，是计算机系统中直接与CPU交换数据的内部存储器，是CPU能够直接访问的存储器。2特点主存储器速度快、容量较小、成本较高，用于存放当前正在运行的程序和数据。3类型主存储器主要有动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)两种。辅助存储器定义辅助存储器又称外存，是计算机系统中用于长期保存数据和程序的存储器，它可以保存数据即使计算机关机后也不会丢失。特点辅助存储器容量大、速度慢、成本低，可以保存大量数据，并且可以长期保存，通常用于存放操作系统、应用程序和用户数据。分类辅助存储器主要包括硬盘、光盘、磁带等，它们具有不同的存储容量、访问速度和价格，可以根据不同的需求选择合适的辅助存储器。作用辅助存储器为计算机系统提供长期存储能力，使数据可以长期保存，并可随时读取，是计算机系统的重要组成部分。输入/输出系统输入/输出系统是计算机系统与外部世界进行信息交换的桥梁。它负责将外部信息输入到计算机系统中，并将计算机系统内部的信息输出到外部世界。1输入设备将外部信息转换为计算机可识别的形式。2输出设备将计算机内部的信息转换为人类可理解的形式。3I/O接口连接计算机系统和输入/输出设备。4I/O控制器控制输入/输出设备的工作。输入/输出系统由输入设备、输出设备、I/O接口和I/O控制器组成。I/O接口负责连接计算机系统和输入/输出设备，I/O控制器则控制输入/输出设备的工作，将外部信息转换为计算机可识别的形式或将计算机内部的信息转换为人类可理解的形式。输入设备1定义输入设备将外部信息转换为计算机可识别的形式。2分类输入设备分为键盘、鼠标、扫描仪、麦克风等。3功能输入设备是人机交互的重要工具，用于向计算机系统输入数据和指令。输出设备1显示器将计算机内部数据以图像形式呈现2打印机将计算机数据打印到纸张上3音箱将计算机音频输出到外部4投影仪将计算机图像投射到屏幕上输出设备将计算机内部的信息转换为人类可理解的形式，是人机交互的重要组成部分。常见的输出设备包括显示器、打印机、音箱和投影仪等。总线系统总线是计算机系统中连接各个部件的公共通路，用于传输数据、地址和控制信号。1数据总线传输数据2地址总线传输地址3控制总线传输控制信号总线是计算机系统的重要组成部分，它连接了CPU、主存储器、输入/输出设备等部件，并通过数据总线、地址总线和控制总线传输数据、地址和控制信号，使各个部件之间能够相互通信。总线的基本概念定义总线是计算机系统中连接各个部件的公共通路。功能总线用于传输数据、地址和控制信号。分类总线可分为数据总线、地址总线和控制总线。总线的分类1内部总线连接CPU、内存和其他内部组件2外部总线连接CPU和外部设备3系统总线连接主板上的所有组件总线可以根据其连接的组件进行分类，主要包括内部总线、外部总线和系统总线。内部总线连接CPU、内存和其他内部组件，用于传输数据、地址和控制信号。外部总线连接CPU和外部设备，用于传输数据和控制信号。系统总线连接主板上的所有组件，用于传输数据、地址和控制信号。总线的工作原理1数据传输总线通过数据总线传输数据，地址总线指定数据传输目标，控制总线控制数据传输过程。2同步传输同步传输使用时钟信号同步发送和接收数据，效率更高，但成本更高。3异步传输异步传输没有时钟信号，使用信号线控制数据传输，效率较低，但成本较低。总线的性能指标总线的性能指标直接影响计算机系统的整体性能。不同的总线具有不同的性能指标，需要根据不同的应用场景选择合适的总线。1带宽单位时间内总线所能传输的数据量2传输速率总线每秒钟传输的数据位数3数据传输周期完成一次数据传输所需的时间4总线长度总线所能连接的设备之间的最大距离总线的带宽、传输速率、数据传输周期和总线长度是衡量总线性能的重要指标。带宽是指单位时间内总线所能传输的数据量，传输速率是指总线每秒钟传输的数据位数，数据传输周期是指完成一次数据传输所需的时间，总线长度是指总线所能连接的设备之间的最大距离。计算机系统软件1定义计算机系统软件是管理和控制计算机硬件资源的软件。2作用系统软件为应用程序提供运行环境，并管理硬件资源。3分类系统软件主要包括操作系统、数据库管理系统和网络管理软件等。操作系统1内核管理硬件资源2系统调用提供用户接口3文件系统管理文件和目录4用户界面提供用户交互操作系统是计算机系统中最重要的系统软件，管理硬件资源，为应用程序提供运行环境。它通过内核管理硬件，通过系统调用提供用户接口，通过文件系统管理文件和目录，通过用户界面与用户交互。应用软件定义应用软件是为满足特定用户需求而开发的软件，直接为用户提供服务。功能应用软件的功能多种多样，涵盖了工作、娱乐、学习等各个领域。分类应用软件可分为办公软件、娱乐软件、教育软件、专业软件等。特点应用软件通常针对特定用户群体，具有易用性、实用性和可扩展性。系统软件系统软件是管理计算机硬件资源并为应用软件提供运行环境的软件。它与用户直接交互，为用户提供基础服务，比如管理文件、控制硬件设备和提供程序开发工具。1操作系统管理硬件资源，提供用户界面2数据库管理系统管理数据库，提供数据访问3网络管理软件管理网络，提供网络服务4程序设计语言提供程序开发工具系统软件是计算机系统不可或缺的一部分，它为应用软件提供基础，并帮助用户管理计算机系统。程序设计语言程序设计语言是用于编写计算机程序的语言。1机器语言计算机可以直接执行的语言2汇编语言使用助记符表示机器指令3高级语言更接近自然语言，易于理解程序设计语言分为机器语言、汇编语言和高级语言。高级语言更易于理解和使用，但需要编译或解释成机器语言才能被计算机执行。计算机系统性能评价定义评价计算机系统性能，需要选择合适的指标进行测试，并分析测试结果。指标常用的性能指标包括CPU速度、内存容量、硬盘速度和网络带宽等。方法常用的性能评价方法包括基准测试、性能监控和性能分析。工具常用的性能评价工具包