大学计算机基础计第二章 计算机系统.pptx

1、第二章 计算机系统,2.1 计算机系统的组成和工作原理 2.2 计算机软件系统 2.3 微型计算机硬件系统,回 顾,1、图灵机、图灵测试 2、ENAIC 3、EDVAC冯诺依曼结构,2.1 计算机系统的组成和工作原理,2.1.1 计算机系统的组成 2.1.2 计算机硬件系统 2.1.3 计算机的基本工作原理,硬件系统 机器系统，由电子线路、电子元件 和机械部件等构成 软件系统 程序系统，指在计算机硬件设备上运 行的各种程序及其需要的数据和文档 的集合,计算机系统,裸机？,冯诺依曼理论 计算机系统有硬件系统和软件系统组成,2.1.1 计算机系统的组成,计算机系统各部分的关系,硬件(裸机),操作系

2、统(OS),系统软件,应用软件,2.1.2 计算机硬件系统,CPU Central Processing Unit 计算机最核心的部件 控制器：控制整个计算机所有部件的工作 运算器：执行算术运算和逻辑运算,输入/输出设备,内存,输入设备 接受用户输入的原始信息 转换成计算机可识别的信息形式（二进制） 存放到内存中,输出设备 将内存中的处理结果信息转变为用户可接受的形式输出 或成为其它机器所能接受的形式输出,存储器,内存：当前运行中的程序和数据，直接与CPU交换数据，读写速度相对较快 外存：长期保存的程序和数据，通过内存与CPU交换数据，读写速度相对较慢，易扩展，价格较低,内存储器的主要组成部分

3、,ROM：只读存储器，只能读出信息，保存厂家写入的系统信息 RAM：随机存储器，可读写，存放运行中的程序和数据，关闭系统时被清除 Cache：内存与CPU的中间媒介，接近于CPU的速度,内存储器中的数据,由内存单元组成 单元有编号(地址)，存放一组数据(8位二进制数),01001111,新数据覆盖旧数据,存储器中的数据量,位(bit)： 二进制数的一位 字节(byte)：8位二进制数 1KB = 1024 Byte 1MB = 1024 KB 1GB = 1024 MB 1TB = 1024 GB,存储单元,每个记忆单元由8位二进制位组成。,常用：KB，MB，GB ，TB等,位(bit)：二进

4、制的最小单位，代表一个0或1。 字节(Byte)：8位二进制，数据存储基本单位。 字(Word)：计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的二进制数. 存储器中，通常每个单元存储一个字。 字长(WordLength)：每个字中二进制位数,二进制 数据采用二进制，指令也采用二进制,2，两,美国人 or 中国人 最早使用二进制的是哪国人？,2.1.3 计算机基本工作原理,指令和程序 计算机的一般工作过程 程序的执行方式,输入设备,内存储器,外存储器,运算器,控制器,输出设备,数据信号 控制信号,五大部件,CPU,计算机工作原理简图,1.指令系统,数据传送指令 数据处理指令 程序控制指令 输入输出指令

5、 其它指令,If Goto, And Or,对计算机的硬件进行管理等,指令,结构,分类,指令系统:一台计算机的所有指令的集合,指令：能被计算机识别并执行的二进制代码，规定了某一种操作。,要完成的操作 类型及功能,操作数或 操作数的地址,计算机的工作过程就是执行程序的过程,程序：计算机指令的有序集合，即完成一定功能的指令序列,程序的执行过程： 按照程序设定的次序依次执行指令，直到遇到结束指令,什么是程序？,程序如何执行,2.2 计算机软件系统,系统软件 应用软件,系统软件,一般来讲，系统软件包括操作系统和一系列基本的工具是支持计算机系统正常运行并实现用户操作的那部分软件。 系统软件一般是在计算机

6、系统购买时随机携带的，也可以根据需要另行安装。 系统软件包括：操作系统，程序设计语言与语言处理程序和各种实用程序（比如编译器，数据库管理，存储器格式化，文件系统管理，用户身份验证，驱动管理，网络连接等方面的工具）。,程序设计语言,也称 计算机语言，算法语言。人与计算机交流的工具，由字、词和语法规则构成的指令系统 分类：机器语言，汇编语言，高级语言,机器语言,由二进制机器指令组成 例1. 将地址为1346H的内存单元的数据送到AX寄存器 10100001 0100011000010011 例2. 寄存器AX与DX的数字相加，结果放在AX寄存器 00000011 11000010 特点：直接运行；

7、难认难记，面向机器,汇编语言,使用助记符 例1. MOV AX，1346H 例2. ADD AX，DX 特点：需转换为二进数指令；编程较易；面向机器,例：C语言程序,高级语言,# include # define PI 3.14159 main( ) float r,s; r = 5.68; s = PI * r * r; printf(r=%fn,r); printf(S=%f,s); ,特点：接近自然语言，容易编程；需翻译为二进数指令才能运行,2018、2019 年7 月编程语言排行榜,实用程序,完成管理计算机系统资源及文件有关的任务，用来对系统进行配置和维护的 系统设置软件 ：超级兔子，

8、优化大师 诊断程序：控制面板-系统 备份程序 反病毒程序 文件压缩程序,应用软件,为某一具体的应用而开发的软件 办公软件，word等 图形和图象处理软件，photoshop等 数据库系统 Internet服务软件 娱乐与学习软件，QQ等 ,2.3 微型机硬件系统,主机 外部设备,台式机 例1,台式机 例2,微型机硬件系统,微型计算机的诞生 1971年Intel的工程师 M. E. Hoff成功地在一个芯片上实现了中央处理器 第一片4位微处理器 Intel 4004 第一台4位微型计算机 MCS-4 摩尔定律每18个月，芯片集成度翻一番，速度提高一倍，价格降低一半,微型机硬件系统,主机 外部设备

9、,主机部分中央处理器/内存储器,可否不用机箱？,主机箱内部结构,注：集成了声卡、网卡、IEEE 1394卡 没有集成显卡 背板上没有串行口和IEEE 1394接口 但是主板上引脚,主板(Main Board，Mother Board),某华硕主板示意图,主板,芯片组：CPU是大脑，芯片组(南桥,北桥)是心脏主板架构：ATX,BTX, 板载功能：将某些接口卡的功能集成到主板上，常见集成声卡、集成网卡 性能指标 最重要的是前端总线频率和外频 频率越高，性能越好,CPU-计算机的“大脑”,Intel系列：Pentium系列(奔腾) Celeron系列(赛扬) Core系列(酷睿） AMD系列：Ath

10、olon(速龙),Turion(炫龙), Phenom(羿龙) Duron(毒龙),Sempron(闪龙) 龙芯：龙芯1号，龙芯2号，龙芯3号 官网： ,存储器,内存储器（主存储器）：速度快，容量小，价格较高，可由CPU直接访问 外存储器（辅助存储器）：速度慢，容量大，价格低，CPU不可以直接访问,外设部分,外存储器 输出设备 输入设备,外存储器,大容量，长期保存数据，价格便宜，容易扩展 由存储设备和存储介质组成,软盘(Floppy Disk),3.5英寸，容量1.44MB 5英寸，360KB,硬盘(Hard Disk),主要技术指标 存储容量:500GB,1TB 转速:5400,7200(r

11、pm) 常用的硬盘接口 IDE SATA SCSI,硬盘种类,台式机硬盘：3.5英寸 笔记本硬盘：2.5英寸，1.8英寸 移动硬盘：USB接口 微型硬盘：1英寸以下的硬盘。主要用于数码产品，如数码摄像机。 固态硬盘：SSD，运用Flash芯片，适应极端温度或湿度。速度快，价格高。,光盘与光驱,光盘种类 CD：容量650-720MB DVD：容量450GB，更细激光束，更高磁道密度 光驱种类： CD-ROM DVD-ROM COMBO DVD刻录光驱 主要性能指标 数据读取速率：用倍速表示,移动存储,移动硬盘： 笔记本硬盘+读写控制电路+外部接口(USB/IEEE1394) U盘：USB接口的F

12、lash存储器(半导体存储介质) 闪存卡与读卡器,输入和输出设备,基本输入和输出设备：键盘、鼠标、显示器、触摸屏、打印机 数码设备：数码相机、数码摄像机、摄像头 其它设备：光笔，音箱，绘图仪，. 卡片读写设备：磁卡、IC卡、射频卡等读写器 图形扫描设备：条形码，指纹，扫描仪，,键盘和鼠标,接口 PS/2 USB 无线（蓝牙） 机械鼠标和光电鼠标,显示器,种类：CRT，LCD 主要技术指标： 分辨率：最大像素点数 颜色质量：每个像素点的数据位数 刷新频率：CRT屏幕更新速度,打印速度：每分钟打印页数(ppm) 分辨率：每英寸的点数(dpi),指标,针式：9针、24针等，用于银行、超市 喷墨：黑白、彩色，打印成本高，小批量打印 激光：速度快(80ppm),质量高(1200dpi),分类,打印机,哪些因素决定计算机性能？,处理器：核心越多越好 存储器：容量越大越好,联想（Lenovo）AIO 520 致美