第三节课微机工作原理

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,*,计算机,的工作原理及系统组成,学习目的,了解计算机系统的构成；掌解计算机硬件系统的五大功能部件；理解计算机软件系统的分类，了解常见的各种系统和应用软件。,10/15/2024,1.2.1 “,存储程序”工作原理,主要思想：,1.,数据运算与存储应以二进制为基础,2.,计算机应采用“存储程序”和“程序控制”的方式工作,3.,计算机的结构由五部分组成，运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。,“,存储程序,”,工作原理由,美籍匈牙利科学家,冯,.,诺依曼提出,计算机的两个基本能力,:,能够存储程序,自动执行程序,1.2.2,计算机系统的组成,硬件,系统,软件,系统,计算,机系统,主机,外设,系统,软件,应用,软件,中央处理单元,内存储器（主存储器,）,: RAM,、,ROM,运算器,控制器,输入设备（键盘、鼠标、扫描仪,）,输出设备（显示器、打印机、绘图仪）,外存储器（软盘、硬盘、光盘、优盘）,操作系统（,Dos,、,Windows,、,Unix,等）,程序设计语言（汇编、,Basic,、,VC,、,JAVA,语言、,）,语言处理程序（汇编程序、编译、解释程序,）,系统服务程序、诊断程序等,数据库管理系统、网络通信软件,用户编写的各种应用程序及应用软件包（,Word,Excel）,计算机系统组成,其他：网络设备（网卡、声卡、显卡）,1.2.2,计算机系统的组成,-,硬件系统的组成,数据流,控制流,（外）存储器,（内）存储器,中央处理器（,CPU,）,运算器,控制器,输入,设备,输出,设备,硬件系统,:,运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。,1.2.2,计算机系统的组成,-,硬件系统的组成,1.,运算器,(ALU) :,功能是执行,算术运算,与,逻辑运算,。,2.,控制器,:,控制器是计算机的神经中枢。控制器按照计算机事先给定的指令，向机器各个部件发出各种控制信号，,指挥和控制计算机各个部分协调工作的。,中央处理器（,CPU,）：,运算器,+,控制器,1.2.2,计算机系统的组成,-,硬件系统的组成,3.,存储器：,是计算机的记忆装置，用来存储,程序和数据,存储器的读,/,写操作：,将存储器上的信息取出来，称为“读” 而不影响,存储单元中的信息。“写”操作将新的信息取代存储单元中原有的信息。,存储器的分类：,内,存储器（内存或主存）和外存储器（外存或辅存）,内存储器：,用来存储存在执行的程序和数据，可与,CPU,直接交换信息，特点是容量小、速度快。,外存储器：,用来存放原始数据和结果，特点是容量大，存取速度较慢。,(,如软盘、硬盘、光盘）。,主机,：,CPU+,内存储器,1.2.2,计算机系统的组成,-,硬件系统的组成,内部存储器,访问速度快,暂时性,存储容量小,价高,内存储器与外存储器的特点：,外部存储器,访问速度慢,永久性,存储容量大,价低,我记住了！,内存储器,分类及特点,-RAM/ROM,1.,分类,:,随机存储器,RAM,（,Random Access Memory,）,和只读存储器,ROM,（,Read-Only Memory,）,两种。,2.,特点,:,RAM:,RAM,中的信息可随机地读出或写入，一旦,关机（断电）后，,RAM,信息不再保存。,ROM:,ROM,中的信息通常只能读出而不能写入，,断电后，,ROM,中的原有内容保持不变,，用户信息的存储在,RAM,中。,裸机：没有配上软件系统的计算机称为,裸机,1.2.2,计算机系统的组成,-,硬件系统的组成,输入设备,：,把原始数据和处理这些数据的程序通过输入接口输入到计算机的存储器中。,常用输入设备：,键盘、鼠标、扫描仪、光笔、条形码阅读器、数码相机等。,从读取数据的角度看，当从磁盘、光盘读取文件时，磁盘、光盘是输入设备。,输出设备：,输出计算机的处理结果。,常用输出设备：,显示器、打印机、绘图仪等。,从保存数据的角度看，当向磁盘、光盘保存文件时，磁盘、光盘是输出设备。,故有时称磁盘或光盘既是输入设备又是输出设备,.,1.2.2,计算机系统的组成,-,硬件系统的组成,1.2.2,计算机系统的组成,-,总线,总线：,总线,(Bus),是一组信号线，用它在各部件之间传递数据和信息。,总线通常由三部分组成,:,数据总线（,DB,）,地址总线（,AB,）,控制总线（,CB,）,1.2.2,计算机系统的组成,-,总线,总线通常由三部分组成，分别为数据总线、地址总线和控制总线。,数据总线,(data bus),：,传输数据,地址总线,(address bus),：,传送存储单元或输入,/,输出接口的地址信息,控制总线,(control bus),：,传输控制器的控制信号。,计算机系统的组成,-,硬件系统小结,硬件,系统,主机,外设,中央处理单元,内存储器（主存储器,）,: RAM,、,ROM,运算器,控制器,输入设备（键盘、鼠标、扫描仪,),输出设备（显示器、打印机、绘图仪）,外存储器（软盘、硬盘、光盘、优盘）,其他：网络设备（网卡、声卡、显卡）,1.2.2,计算机系统的组成,-,软件系统,指令、指令系统和程序,指令：,是对计算机进行程序控制的,最小单位,。由,操作,码与地址码,组成。,指令系统：,所有的指令的,集合,称为计算机的,指令系统,。,程序,:,是为完成一项特定任务而用某种语言编写的,一组指,令序列,。,软件,:,是指包括程序、数据以及相关文档的完整组合。,机器指令格式,操作码,地址码,机器执行什么操作,参与操作的数据在存储器中的存放位置,读取指令,分析指令,执行指令,1.2.2,计算机系统的组成,-,软件系统,1.,定义,:,计算机软件是能指挥计算机工作的,程序,与程序运行时所需要的,数据,，以及与这些程序和数据有关的文字说明和图表资料，其中文字说明和图表资料又称为,文档,。,软件,(,程序、数据、文档,),2.,分类,:,系统软件、应用软件,1.2.2,计算机系统的组成,-,软件系统,2,应用软件：,应用软件是为解决某些具体问题而开发的各种应用程序,包括两部分内容。,用户自己编写的,:,专用的软件包,:,通常由计算机专业人员与相关专业的技术人员共同开发完成,.,如财务管理软件、图书管理软件、绘图软件等。常用的工具软件有文字编辑软件,Word,、,WPS,、,电子表格软件,Excel,、,瑞星杀毒软件以及多媒体软件等。,1.2.2,计算机系统的组成,硬件系统,物质基础 软件系统：灵魂,操,作,系,统,各,种,应,用,程,序,管家婆,管理软硬件资源协调后台工作,服务生,提供用户与计算机的交互接口,操作系统（,Operate,System:OS,）,：,是使计算机各个组成部分之间能够协调工作的系统软件。,裸机,1.2.2,计算机系统的组成,-,软件系统,(,操作系统的分类,),操作系统的分类,:,按照能够支持的用户个数分类,:,单用户操作系统（,MS DOS,、,Windows 2000/XP,）,多用户操作系统（,UNIX,、,Xenix,等）,按照是否能够运行多个任务分类,:,单任务操作系统（,MS DOS,）,多任务操作系统（,Windows 2000/XP,、,Windows NT,等）,按照使用环境分类,:,批处理操作系统,分时操作系统,实时操作系统,网络操作系统,1.2.2,计算机系统的组成,-,软件系统,几种典型的操作系统,1,）,DOS,操作系统又称磁盘操作系统，单任务。,2,）,Windows,操作又称为系统视窗操作系统，多任务。,3,）网络操作系统，,网络操作系统安装在一台称为服务器的计算机上，用于管理相互连接的多台计算机，支持其网络远程通信和网络资源共享服务。,常见的：,NetWare,、,Windows NT/2000,、,UNIX,系列、,Linux,等。,1.2.2,计算机系统的组成,-,软件系统,(,计算机程序设计语言,),随着计算机技术的发展和用户要求的不断提高，程序设计语言经历了,机器语言、汇编语言和高级语言,三个发展阶段。,1,1,机器语言：,就是机器指令序列，用一串,0,和,1,的二进制编码表示的,可以直接被计算机识别和执行。,因不同的计算机指令系统不同，所以机器语言程序没有通用性。,缺点：编写程序很困难，且程序难读、难改。,优点：执行速度快。,例：,011011 000000,000000,000001 110101,代表清除累加器，然后将内存地址为,117,的单元内容与累加器的内容相加。,1.2.2,计算机系统的组成,-,软件系统,(,计算机程序设计语言,),2,汇编语言,：,汇编语言是机器语言的进化，它和机器语言基本上是一一对应的，但在表示方法上用一种助记符表示。汇编语言和机器语言都是,面向机器,的程序设计语言，一般称为,低级语言,。,还得把汇编语言为对应的机器语言程序，这个翻译的过程就叫,汇编。,如上,: 011011 000000,000000,000001 110101,对应的汇编语言,:,CLA 00 017,1.2.2,计算机系统的组成,-,软件系统,(,计算机程序设计语言,),3,高级语言,：,是,独立于机器,的算法语言，它克服于初级语言的缺点，接近于自然语言和数字公式的表示方式，因此用高级语言编写的程序,易读、易记、通用性强。高级语言不再面向机器而是面向过程，因此也称为面向过程语言。,如：,BASIC,、,PASCAL,、,FORTRAN,、,C,语言等，以及针对面向对象的程序设计方法出现的可视 化编程语言,Visual Basic,、,Delphi,、,Visual C +,等。,汇编语言源程序,目标程序,汇编程序,结果,执行,汇编语言的翻译过程,高级语言源程序,目标程序,编译程序,结 果,执行,高级语言的编译过程,1.2.2,计算机系统的组成,-,软件系统,(,系统软件,-,语言处理程序,),目标程序,：用机器语言编的程序。,汇编语言源程序,：用汇编语言编写的程序,汇编程序,：将汇编语言源程序翻译成目标程序。,源程序,： 用高级语言编的程序。,翻译程序,：将源程序翻译成目标程序的程序。,有编译程序和解释程序。,1.2.2,计算机系统的组成小结,硬件,系统,软件,系统,计算,机系统,主机,外设,系统,软件,应用,软件,中央处理单元,内存储器（主存储器,）,: RAM,、,ROM,运算器,控制器,输入设备（键盘、鼠标、扫描仪,）,输出设备（显示器、打印机、绘图仪）,外存储器（软盘、硬盘、光盘、优盘）,操作系统（,Dos,、,Windows,、,Unix,等）,程序设计语言（汇编、,Basic,、,VC,、,JAVA,语言、,）,语言处理程序（汇编程序、编译、解释程序,）,系统服务程序、诊断程序等,数据库管理系统、网络通信软件,用户编写的各种应用程序及应用软件包（,Word,Excel）,计算机系统组成,其他：网络设备（网卡、声卡、显卡）,本节练习,