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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,5,章 计算机硬件和软件,主要内容,5.1,硬件的概念,5.2,中央处理器,5.3,存储系统,5.4,输入,/,输出设备,1,5.1,硬件的概念,计算机硬件系统的逻辑结构,输,入,设,备,控制器,输,出,设,备,CPU,存储器,运算器,ALU,计算机系统的基本结构,2,5.2,中央处理器,中央处理器,CUP,Computer Processor Unit,CPU,是计算机的核心部件,把输入数据转化成有用的形式输出或保存起来,控制计算机系统其他部件的活动,包括二部分,运算器,控制器,3,5.2,中央处理器,主板,模块化的设计，分为许多个功能块，每个功能块由一些芯片或元件来完成,主板组成：,CPU,插槽，内存插槽，高速缓存、局域总线和扩展总线、硬盘、串口、并口等外设接口；,CMOS,、,BIOS,控制芯片等。,扩充插槽,可插入所需要的扩展卡（并行,/,串行,/,鼠标,/,传真,/MODEM/AUDIO/VIDEO),4,5.2,中央处理器,计算机运行速度的因素,CPU,的频率,CPU,以预先定义的时钟频率产生一系列电子脉冲，控制计算机周期的各个阶段,时钟频率又称为主频，决定了计算机的周期时间,时钟频率值越大，表示,CPU,的运算速度越快,Intel Pentium 4,达,1.5,2.8GH,Z,5,5.2,中央处理器,机器字长度,一个机器指令周期能并行处理的计算机字长,8,位、,16,位、,32,位、,64,位,机器字长度越长，计算机运行速度越快,6,5.2,中央处理器,数据总线的宽度,CPU,与主存储器及其它器件之间能够并行传送到数据位数,8,位、,16,位、,32,位、,64,位,数据总线的宽度与机器字长度不一定相等,准,16,位机：,机器字长度,16,位，数据总线,8,位,7,5.3,存储系统,5.3.1,计算机的存储系统,一级存储（主存储器、内存储器）,材料：磁鼓,磁芯,半导体存储器,利用超大规模集成线路向高速、大容量能力发展,二级存储（辅助存储器、外内存储器）,材料：磁带,光盘,磁盘,利用磁和光介质，向海量存储能力发展,高速,缓冲存储器,（,cache,）,高速,半导体存储器,8,5.3,存储系统,5.3.2,主存储器,（,Main memory,）,存储即将处理或正在处理的数据和指令集,程序、操作系统、数据,主要由半导体存储器组成,按其性能和用途可以分成两大类,RAM,ROM,9,5.3.1,主存储器,（,1,）随机存储器（,RAM,）,任意时刻可以从任意地址存取数据，存取速度快,用作内存，存放当前正在执行的程序和数据,机器断电后，信息自动消失,10,5.3.1,主存储器,（,2,）只读存储器（,ROM,）,只能读出，不能写入,存放计算机启动程序、自检程序及磁盘引导程序等,ROM,上的程序是厂商在制造时烧制上的,11,5.3,存储系统,5.3.2,高速缓冲存储器（,Cache Memory,）,存储速度比主存还快,由于主存和,CPU,的速度不匹配，在内存和,CPU,之间，增设高速半导体存储器,存放,最,常用的程序和数据,存储速度最快，成本最高,12,5.3,存储系统,5.3.3,辅助存储器,磁带,磁盘,软盘、,硬盘,光盘,磁光盘,13,5.3.3,辅助存储设备,（,1,）磁带存储器,聚酯簿膜条，外面覆盖着铁氧化物,容量大、性能稳定、价格便宜、可重复使用,用于银行、广播、医疗和教育等行业的资料备份,顺序存取，访问速度慢,在实时系统不适用,14,5.3.3,辅助存储设备,（,2,）磁盘存储器,软盘,是一片表面磁化的多元酯软片,硬盘,主要由碟片、磁头、磁头臂、磁头臂伺服定位系统、接口等组成,是最重要的数据的载体,优点,随机存取、容量大、价格低,15,5.3.3,辅助存储设备,（,3,）光存储器,由光盘驱动器和光盘盘片组成,特点,容量大、工作稳定、密度高,寿命长、便于携带、价格低廉,凸区和凹区,凸区表示,0,，凹坑区表示,1,凹区，深,100nm,，,宽,500nm,（,1m=10,9,nm,，纳米）,16,5.3.3,辅助存储设备,光存储器类型,（,1,）只读光盘,存储器,（,CD,-,ROM,）,（,2,）数字视频光盘（,DVD,）,（,3,）一次性写光盘（,WORM,）,（,4,）刻录光盘（,CD,-,R,、,CD-RW,）,CD Recordable,CD Rewritable,17,5.3.3,辅助存储设备,（,1,）只读光盘存储器（,CD-ROM,）,CD,-,ROM,（,Compact Disk,Read Only Memory,）,通,常用来储存静态信息和不需修改的程序及数据,CD-ROM,盘片的标准物理规格,直径,120mm,（,4.72,英寸）,厚度,1.2mm,，,聚碳酸酯,中心有一个,15mm,的主轴孔,18,5.3.3,辅助存储设备,CD,-,ROM,驱动器读取数据的速度,24,倍速、,32,倍速和,40,倍速等,倍速是指,CD,-,ROM,旋转的速度是标准速度几倍,32,倍速，,4.8Mbps,，,与硬盘的数据存取速度相近,为了提高读取数据的速度，内部安装高速缓存,19,5.3.3,辅助存储设备,CD,-,ROM,的容量,格式化容量,按照某种标准格式化后的容量，容量大小取决于相应标准,CD-ROM,的格式化容量为,680M,用户容量,格式化后允许对盘片执行读,/,写操作的容量,用户容量通常为,550M,（外圈,5mm,容易出错）,20,5.3.3,辅助存储设备,（,2,）数字视频光盘（,DVD,）,DVD,（,Digital Video Disk,）与,CD,-,ROM,的区别,结构上,DVD,：有单面单层、单面双层、双面单层、双面双层四种结构,CD,-,ROM,：单面单层,容量上,CD,-,ROM,：,680MB,DVD,：单面单层,4.7GB,；双面双层,17GB,DVD,驱动器能读大部分,CD,-,ROM,光盘,21,5.3.3,辅助存储设备,（,3,）一次性写光盘（,WORM,）,WORM,（,Write-Only Read-Many,）,外观、尺寸、记载数据的方式与,CD-ROM,相同,只能写一次，可以多次读盘，写入后不可擦除,22,5.3.3,辅助存储设备,（,4,）刻录光盘,CD-R,（,CD-Recordable,）,可刻录光盘，只能写,入,一次，同,WORM,CD-RW,（,CD-Rewritable,）,可以利用,CD-RW,光驱重复写入多次,进行格式化之后，再刻录新的资料,这两种型式光盘，都可以在一般光驱上读取,23,5.3.3,辅助存储设备,CD-R,光盘,的刻录原理,写激光通过透明基层照射有机染料表面,产生的热量把有机染料烧熔，产生光痕,CD-R,光盘,的读取原理,读激光（不会烧熔有机染料）照射镀金层表面,CD-ROM,根据反射回来的光线强弱来分辨,0,或,1,24,5.4,输入,/,输出设备,5.4.,1,输入设备,键盘,鼠标及其它拖拽设备,扫描仪及其它光电输入设备,磁性墨水字符识别（,MICR,）,数码相机,语音识别设备,卡片识读器,桌面视频系统,触摸屏,25,5.4,输入,/,输出设备,5.4.2,输出设备,1,、显示器,阴极射线管（,CRT,，,Cathode Ray Tube,）,液晶显示器（,LCD,，,Liquid Crystal Display,）,等离子显示器（,PDP,，,Plasma Display Panel,）,2,、打印机,3,、其他输出设备,26,几种显示技术的比较,:,性质,阴极射,线管,等离子,显示器,液晶显,示器,性质,阴极射,线管,等离子,显示器,液晶显,示器,功耗,大,小,中,对比度,中,好,差,屏幕,小,大,中,灰度等级,好,差,差,厚度,大,小,小,视角,大,中,小,平面度,一般,中,好,色彩,中,丰富,中,亮度,好,好,适中,价格,低,高,中,分辨率,中,好,一般,27,第,5,章 计算机软件,主要内容,5.5,软件的概念,5.6,系统软件,5.7,程序设计语言,28,5.5,软件的概念,软件分类,系统软件,管理与支持计算机系统资源及操作的程序，是计算机硬件和应用程序之间重要的软件接口,应用软件,直接处理特定应用的程序,开发软件,29,5.6,系统软件,操作系统,概念,操作系统是方便用户管理和控制计算机软、硬件资源的系统软件。它能对计算机的硬件和软件资源进行有效的管理，对计算机的工作流程进行合理的组织,。,操作系统是人与计算机之间的接口,操作系统的工作过程,存放在外存,启动时，由引导程序将核心部分调入内存,然后计算机就由操作系统进行控制和管理,30,5.6,系统软件,常用的操作,系统,Windows,UNIX,Linux,31,5.6,系统软件,Windows,操作系统的发展,DOS,系统，,限制程序在,640k,字节基本内存中运行,Windows 1.x,，,1985,年，第一代,GUI,系统,Windows 2.x,，,1987,年，引入高速缓存技术,Windows 3.0,，,1990,年，推出中文版,Windows 95 (Windows 4.0 ),，,1995,年，独立引导启动,Windows 98,，,1998,年，整合,Internet,访问技术,Windows me,，,Windows 9x,系列的最后一个版本,Windows 2000 (Windows NT 5.0),，,2000,年,32,5.6,系统软件,Windows XP (Windows NT 5.1),，,2001,年,XP,，是英文,Experience,（体验）的缩写,Windows XP,的研发代号是,Whistler,Windows XP,的外部版本是,2002,，内部版本是,5.1,，正式版的,Build,是,2600,Windows XP,是在,Windows 2000,基础上开发，,90,的源代码与,Windows 2000,相同,33,5.6,系统软件,Vista,(Windows NT 6.0),，,2007,年,1,月,Vista,微软内部研发代号为,Longhorn,（长角,),06,年微软确定该系统的名称为“,Vista ”,中文意思“远景、展望”,34,5.6,系统软件,Blackcomb,下一代的操作系统的研发代号,Whistler,和,Blackcomb,是微软总部附近的二座山峰，,Longhorn,是两座山峰之间的一个酒吧,35,5.6,系统软件,操作系统的市场占有率（,W3Counter,的数据,）,1 Windows XP 83.48%,2 Windows 2000 3.94%,3 Mac OS X 3.73%,4 Windows vista 3.46%,5 Linux 1.34%,6 Windows 98 1.34%,7 Windows 2003 0.69%,8 Windows ME 0.47%,9 Windows NT 0.06%,10Mac PowerPC 0.04%,36,5.7,程序设计语言,程序设计,将现实中问题转换为计算机能理解和执行的代码,包括算法分析,、,流程图设计,、,编程,、,调试,、,说明书编写等过程,程序设计语言,是一种用计算机能处理的方式来表示数据和问题的解决过程的语言,计算机能直接理解、执行语言是二进制代码形式,非机器语言编写的程序必须先翻译，后执行,37,（,1,）机器语言,第一代程序设计语言,二进制代码形式,优点,计算机可以直接接收和理解的语言,所占存储空间小，执行速度最快,缺点,编序十分繁琐,直观性差，易出错，阅读、修改和调试困难,可移植性差,5.7,程序设计语言,38,（,2,）汇编语言,第二代程序设计语言,用符号（助记符）来表示,机器语言（,二进制代码）,助记符：操作码（反映机器指令的功能和特征）,符号地址：操作数或操作数地址,例如,MOV AL 12D,SUB AL 5D,必须先翻译后执行,需要通过汇编程序将源程序翻译成目标程序,5.7,程序设计语言,39,5.7,程序设计语言,优点,占存储空间小，执行速度快，经常用来编写实时性要求较高的部分,缺点,汇编语言的语句与机器指令一一对应，必须对计算机的指令系统十分熟悉,语句很多，编程困难,不能脱离具体的计算机，移植性差,40,5.7,程序设计语言,（,3,）高级程序设计语言,第三代程序设计语言,类似于英语的语句和命令,特点,必须先翻译后执行,解释方式：通过解释程序,编译方式：通过编译程序,运行效率不如机器语言和汇编语言程序,相对独立于给定的计算机硬件,41,5.7,程序设计语言,解释程序（,Interpreter,）,按源程序的顺序逐句翻译、执行,翻译一句，产生一系列机器指令，立即执行， 直至源程序运行结束,优点,占有内存小,若出现错误，系统会给出信息，便于检查,缺点,速度慢,42,5.7,程序设计语言,编译程序,(Compiler),将整个源程序翻译成目标程序，然后再执行,优点,目标程序执行速度较快,缺点,占有内存多,对源程序进行修改后必须重新编译和从头执行,43,5.7,程序设计语言,程序设计工具（可视化）,作用,提高程序员编程的效率和效益,帮助程序员发现和避免出现各种错误,方法,能在可视化或图形环境中进行程序设计,附加一些软件包,目的是识别程序中的错误和不当之处,44,5.7,程序设计语言,程序设计工具,Microsoft visual studio .net/6.0,Build c+5.0,Dephi,6.0,JBuild6.0,PowerBuilder,45,