江苏省职称计算机考试辅导-计算机基础知识(二)

第二节计算机系统的组成及工作原理

本节主要内容：

1.计算机系统及硬件，软件的概念

2.中央处理器CPU与主存储器

3.辅助存储器：软盘、硬盘.

4.输入、输出设备

5.总线

6.计算机基本工作原理：指令和程序概念

.・计算机系统的基本组成

♦计算机系统一一硬件系统+软件系统

♦硬件一一指有形的物理设备，是计算机系统中

实际物理装置的总称。

♦软件一一指在硬件上运行的程序和相关的数据

及文档。

♦关系一一硬件是软件的工作基础，软件是硬件

功能的扩充和完善。两者相互依存，相互促进。

软件与硬件的结合，构成完整的计算机系统。

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二计算机硬件的组成

2.1中央处理器

2.2主存储器

2.3辅助存储器

2.4输入/输出设备

2.5总线

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计算机硬件基本组成示图

输

输

入

出

设

设

备

备

存储器

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以总线连接的计算机5个部分

中央处理器主存储器

输入/输出设备辅存储器

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2.1中央处理器

♦处理器一一由运算器、控制器组成。

♦运算器一一对数据进行各种算术和逻辑运算。

也称为执行单元。

♦控制器一一计算机硬件系统的指挥中心，它

的作用是控制程序的执行。

♦一台计算机中可以包含多个处理器，其中承

担系统软件和应用软件运行任务的处理器称

为中央处理器，简称CPU

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Pentium处理器逻辑结构图

地

址

总

系

转

线

统

换

接

总

与

口

线

管

部

理

件

部

件

2.2主存储器

♦主存储器（内存储器或内存）一一用来存储

计算机运行中的程序和各种数据。直接与

CPU相连。主存储器又分为RAM和ROM。

♦特点：

/超大规模集成电路

/存取速度快

，容量较小（相对于外存）

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存储器层次结构图

ALU寄存器

Cache存储器

主存储器（RAM、ROM）

辅助存储器（软盘、硬盘、光盘）

后援存储器（磁带库、光盘）

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2.2主存储器(续)

♦RAM(RandomAccessMemory)即随机存取存储器。

/可读可写

/掉电信息消失，加电后操作系统对其管理

♦Rom(ReadOnlyMemory)即只读存储器。

/只读

/开机之前ROM中已经事先存有信息，关机后其中的信息不

会消失

/FlashROM非易失性存储器

♦内存容量，其基本单位为字节(Byte),CPU按地

址访问内存。

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2.3辅助存储器

♦辅助存储器（外存储器或外存）

，计算机实际执行程序和加工处理数据时，辅存中

的信息需要先传送到主存后才能被CPU使用。

♦辅存容量大，能长期可靠地保存信息，存取

方便

♦目前，微机中常用辅存有软磁盘存储器，硬

磁盘存储器、光盘存储器、闪存和移动硬盘

等。

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2.3辅助存储器（续）

■（1）软盘（2x80x18x512B）

♦3.5英寸软盘存储容易1.44MB,软盘驱动器是读写

软盘的专用装置。一般用标识符A：（或B：）表示

软盘驱动器（盘号）软盘使用注意几点：

♦①软盘首次使用前需格式化

♦②软盘角上有一个方形小孔（写保护窗口），将窗

口内滑快推上露出小口，则对软盘只能读出信息而

不能写入信息，称为写保护。

♦③软盘易损坏，受潮、受热、磁场干扰，挤压均会

引起软盘受损。

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2.3辅助存储器（续）

■<2>硬盘

♦硬磁盘存储器是由一组磁盘和硬盘驱动器构

成，二者封装在金属盒中，称为硬盘。与软

盘相比硬盘容量大，存取速度快，目前微机

上硬盘容量上百个GB,一般用C：表示硬盘

驱动器。硬盘若分成几个逻辑驱动器，一般

再用D：（或E：等）表示，硬盘首次使用

前也要格式化。硬盘C：上装有启动计算机

的系统软件，以便以后从硬盘启动计算机。

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2.3辅助存储器（续）

■<3>光盘

♦只读光盘CD-ROM存储容量达650MB

♦CD-R一次写入光盘

♦CD-RW可擦写光盘1000—1500次

♦DVD4.7GB

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2.3辅助存储器（续）

■<4>移动存储器

♦优盘：USB接口，Flash存储器，热插拔,

即插即用，方便（小、快、可靠、杀毒）

♦移动硬盘：容量大、使用方便、可靠性

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2.4输入/输出接口

■定义:计算机与输入输出设备连接方式

■常用的接口：

♦LPT并行接口

♦RS-232COM串行接口

♦USB1.1/USB2.012Mbps/480Mbps

♦IEEE-1394400MB/S

♦IDE

♦SCSI

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2.5输入/输出设备

■定义：输入是把信息送入计算机系统的过程，

输出是从计算机系统送出信息的过程，用户就

是通过输入/输出设备与计算机系统互相通信。

■微机系统中常用输入设备：键盘、鼠标器、扫

描仪

■微机系统中常用输出设备：显示器、打印机、

绘图仪

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2.5输入/输出设备（续）

■显示器：CRT、LCD

♦分辨率水平像素点x垂直像素点

♦色彩数目24位真彩

♦尺寸：15417'19'2V

♦刷新速率70Hz

■打印机针式打印机、激光打印机、喷墨打印机

♦打印机分辨率600X600dpi

♦打印速度100CPSJ0PPM

♦接口：LPT,USB

♦其它：幅面、色彩数目、噪音等

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2.5输入/输出设备（续）

■扫描仪：手持式、平板式、滚筒式、胶片式

♦分辨率600XI200dpi

♦色彩数目36位

♦接口：USB,1394,SCSI

■数码相机

♦CCD或CMOS

♦分辨率640X48030万像素

♦接口：RS-232,USB,1394

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2.6总线

■定义

♦总线上连接计算机各个部件的通信线路和相关的控

制电路

■三种信号

♦数据信号（总线）--是CPU与内存输入/输出接口之

间传输数据的通道

♦地址信号（总线）--用于传送内存、输入/输出接口

地址数据，CPU按此地址寻找数据

♦控制信号（总线）--传送CPU发出或接收的控制信

号。

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2.5总线（续）

■微机中常用总线：

♦①ISA总线：工业标准总线，也叫AT总线，数据16

位

♦②EISA总线：扩展的工业标准总线与ISA总线兼容,

数据线32位

♦③PCI总线：局部总线标准，数据线32-64位。

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四.计算机的工作原理

41指令

4.2.指令的格式

4.3.指令系统

程序存储/程序控制

4.4.程序

4」指令

♦指令是用来规定计算机执行的操作和操作对

象所在存储位置的一个二进制位串

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4.2指令的格式

■一条指令由操作码和地址码两部分组成。

例如二地址指令格式如下：

■操作码地址码1地址码2操作码：具

体说明指令的性质或功能，每条指令只

有一个操作码

■地址码；包括着操作数的来源，结果的

去向或下一条指令的地址等信息，不同

指令中地址码的个数可以不一样。

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4.3指令系统

■指令系统定义

♦一台计算机所能识别并执行的全部指令的集合，称

为该台计算机的指令系统。指令系统中有数以百计

的不同指令。

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4.3指令系统（续）

■兼容性问题

♦每种CPU都有自己独特的指令系统，用某一

类计算机的机器语言编制的程序难以在其他

各类计算机上运行，这个问题称之为指令不

兼容。

♦向下兼容：如586机器语言向下兼容486机

器语言程序。

■指令精简问题

♦精简指令系统计算机RISC。

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4.3指令系统（续）

■指令的分类；

♦数据传送指令

♦算术运算指令

♦逻辑运算指令

♦移位运算指令

♦位与位串操作

♦控制与转移指令

♦输入/输出指令

♦其它指令。

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4.4指令的执行

■指令预取

■指令译码

■地址计算

■执行运算

■回送结果

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4.4程序

♦为解决某一问题而设计的一系列指令称为程

序。程序和相关数据存放在存储器中，计算

的工作就是执行存放在存储器中的程序。计

算机运行程序的过程就是一条一条地执行指

令的过程。程序的执行又自动地控制着整个

计算机的全部操作。这就是50年前美国数学

家冯•诺依曼提出的程序存储和程序控制的思

想。这也是目前计算机的基本工作方式。

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五.计算机性能评测

■计算机硬件性能指标

■评测计算机系统性能的方法

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六.计算机硬件性能指标

■CPU运行速度/字长/主频

■主存容量/cache

■辅存容量

■总线传输速率（以MB/S为单位）

■系统的通信能力

■I/O设备的功能

■系统的开放性，兼容性和可扩展性

■适用的系统软件与应用软件

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七.软件的功能与分类

■软件的主要作用：

♦计算机硬件资源的控制与管理，提高计

算机资源的使用效率，协调计算机各组

成部分的工作

♦在硬件提供的基本功能的基础上，扩大

计算机的功能，提高计算机实现和运行

各类应用任务的能力

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7.1软件的功能与分类

♦向用户提供尽可能方便、灵活的计算机

操作使用界面

♦为专业人员提供计算机软件的开发工具

和环境，提供对计算机本身进行高度、

维护和诊断等所需要的工具

♦为用户完成特定应用的信息处理任务

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7.1软件的功能与分类

■软件的分类：系统软件与应用软件

♦系统软件泛指那些为整个计算机系统所支配的、

不依赖于特定应用的通用软件，也是可供所有

用户使用的软件

♦应用软件指用于解决各种不同具体应用问题的

专门软件

♦按照应用软件的开发方式和适用范围，应用软

件可再分为两类：定制软件和通用应用软件

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计算机应用系统的层次结构

用户

应用软件

语言处理程序，实用程序与工具软件

数据库管理系统，网络与通信软件

操作系统

计算机硬件

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1.2系统软件

■操作系统

♦操作系统是一组对计算机资源进行控制

与管理的系统化程序集合

♦操作系统负责对计算机的各类资源进行

统一控制、管理、调度和监督，合理的

组织计算机的工作流程，其目的是提高

各类资源利用率，并能方便用户使用，

为其他软件的开发提供必要的服务和想

应的接口

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7.2系统软件

■当前最流行的几种操作系统

♦MS-DOS

♦Windows系列

♦UNIX类

♦OS/2系统

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7.2系统软件

■计算机语言

♦计算机语言分为低级语言和高级语言两

类

♦低级语言包括：机器语言、汇编语言。

其中机器语言是硬件唯一能直接理解的

-出t±L口=

♦高级语言是指更接近于人们日常使用的

书面语言、用来编制程序的语言

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7.2系统软件

■语言处理程序

♦功能：用于把人们编制的高级语言源程

序转换为机器能够理解的目标程序

♦两种转换过程：解释和编译

♦廨座系统是一种边解释边执行的语言处

理程序

♦编译系统把用高级语言编成的程序翻译

成为机器指令程序

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编译系统的工作过程

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7.2系统软件

■数据库管理系统

♦DBMS（数据库管理系统）是数据库系统

的核心

♦三类主要的数据模型：层次型、网状型

和关系型

■实用程序与软件工具