计算机系统组成与工作原理课件

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,2016-8-26,#,第,2,章,计算机系统组成与工作原理,2.1,计算机系统,组成,2.1.1,冯诺依曼计算机,结构,2.1.2,计算机的硬件与软件系统,2.1.3,计算机的基本工作,原理,2.1.1,冯诺依曼计算机结构,1945,年,6,月，,冯诺依曼,提出在,数字计算机内部的,存储器,中存放程序的概念，这是所有现代电子计算机的模板,，称为,“冯,诺依曼结构”，,按,此,结构,建造的电脑称为,存储程序,计算机,(Stored,Program,Computer),，,又称为,通用计算机,，即冯,诺依曼计算机,。,冯诺依曼,理论要点,是：数字计算机的数制采用,二进制,；,计算机按照,程序,顺序执行,。这个,理论称为,冯诺依曼体系结构,。,冯诺依曼计算机结构,五,大基本组成部件,计算机必须具备五大基本组成部件，包括运算器、控制器、存储器、,输入,、,输出设备。运算器,和控制器又称为,中央处理器,(CPU,，,Center Process,Unit),，,是计算机结构的中心。,输入设备,作用是将外部信息转换成能被计算机识别的,信息,，,输入,计算机,。,计算机,的输入设备常见的有键盘、鼠标、扫描仪、话筒等。,存储器,数据和程序以二进制代码形式不加区别存放在存储器中，存放位置由地址指定，地址码也是二进制形式其作用是将计算机中经过处理的信息进行存储,。,存储器分为内存储器,、,外存储器。,运算器,运算器是执行各种算术运算和逻辑运算的主要部件，运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算和与、或、非等逻辑运算，,又叫做,算术逻辑运算,器,(ALU),控制器,控制器是根据存放在存储起中的指定序列即程序来工作的，并由一个程序计数器控制指令的执行，控制器具有判断能力，能根据计算结果选择不同的动作流程。是计算机的指挥中心，根据事先给定的命令发出控制信息，使整个电脑指令执行过程一步一步地进行，是计算机的神经中枢。,输出设备,将,计算机中经过处理后的信息通过输出设备转换成能,被识别,的信息。即输出结果。,常见输出设备,有显示器、打印机等,。,2.1.2,计算机的硬件与软件系统,一个完整的计算机系统通常是由硬件系统和软件系统,组成,硬件,系统就是构成计算机的物理设备，,也由,机械、,电器件,构成的实体部件,。,软件指,硬件上运行的各种程序及,相应文档,资料。,1,硬件,系统,五大,部件,：,输入设备,、存储器、控制器、运算器、输出设备,。,内存储器,简称,内存或,主存,内存储器也称,主存储器,(,简称主存,),，,它直接与,CPU,相连接，存储容量较小，但速度快，用来存放当前运行程序的指令和数据，并直接与,CPU,交换信息,。,内存储器,由许多存储单元组成，每个单元能存放一个二进制数，或一条由二进制编码表示的指令。存储器的存储容量以字节为基本单位，每个字节都有自己的编号，称为“地址”，如要访问存储器中的某个信息，就必须知道它的地址，然后再按地址存入或取出,信息,度量信息存储容量,8,位二进制,码,(8 bits),称为,一个,字节,(,Byte,，简称,B,),字节,是计算机中数据处理和存储容量的,基本单位,1024,个,字节,=1,K,字节,(,1,K,B,),1024K,个,字节,=1,兆字节,(,1 M B,),1024M,个,字节,=1,G,字节,(,1 G B,),1024G,个,字节,=1,T,B,现在,微机,主存容量,大多在,G,字节,以上,外,存储器,外存储器,(,简称,外存或辅,存,),外存储器又称,辅助存储器,(,简称,辅,存,),，,它是内存的扩充。外存存储容量大，价格低，但存储速度较慢，一般用来存放大量暂时不用的程序、数据和中间结果，需要时，可成批地和内存储器进行信息交换,。,外存,只能与内存交换信息，不能被计算机系统的其它部件直接访问,。,外存,通常是磁性介质或,光盘,，像硬盘，软盘，磁带，,CD,等，能长期保存信息，并且不依赖于电来保存信息，但是由机械部件带动，速度与,CPU,相比就显得慢的多,。,2.,软件系统,分为,：,系统软件,、,应用软件,系统软件,操作系统,操作系统,(Operating,System,，,OS),是,管理、控制计算机系统的所有软、硬件资源，提供用户与计算机交流信息的界面，方便用户操作、使用计算机系统的各种资源和功能，以,最大限度发挥,计算机的作用和效能的一组庞大的管理控制程序。,操作系统通常,包括,四方面管理,功能：处理器管理、存储管理、,设备管理,、,文件管理,。,常见操作系统,有：,Window7,、,Windows Server,、,OS/2,、,Linux,、,Mac,OS,、,Unix,等,。,系统软件,语言处理系统,要使计算机按要求工作，必须使计算机理解各种命令和数据，而且还能将运算处理后的结果显示出来。,语言处理系统,(,通常称为程序设计语言,),是人与计算机交流信息的语言工具，提供让用户按自己需要编制程序的功能。,计算机语言通常分为三,类,机器语言,计算机系统能够识别，能直接接收并执行的程序设计语言。,汇编语言,一种面向机器的程序设计语言，是一种把机器语言符号化的,语言,高级语言,与,具体的计算机指令系统无关的计算机,语言,高级语言,是面向解题过程或者面向对象的语言,。,它,采用命令关键字及表达式等，按照,一定语法规则,编写程序,。语句,比较接近人类使用的,自然语言,(,英文,),和,数学表达式,常用的高级语言,Basic,、,C,C+,、,Pascal,、,Cobol,、,VB.Net,、,C#.Net,、,Visual C+,、,Delphi,、,Power Builder,、,Java,等,。,高级语言的翻译方式,用,高级语言编写的,程序,(,源程序,),不能,被计算机直接识别、,接收,、,执行,，,需用,翻译程序将其翻译成机器指令,程序,(,目标程序,),，,才能,执行,。,翻译方式分为,两类：,“编译”,、,“解释”,编译方式是用编译程序将源程序完整地翻译成等价的目标程序后，再执行该目标程序,。编译,后得到的目标程序执行速度快，运行效率高。,解释方式是用解释程序将源程序,逐句翻译,，翻译一句执行一句，边翻译边,执行。,解释执行方式的运行速度慢，效率低,，易于,调试修改程序。,编译程序和,解释程序都,属于语言处理程序,。,系统软件,(3),数据库管理系统,(DataBase Management System,),向,用户提供按照一定的结构组织、管理、加工、处理各类数据的能力，如,Dbase,、,FoxBase,、,FoxPor,、,Access,、,Oracle,、,SQL Server,、,DB2,等。,(4),服务程序,用于调试、检测、诊断、维护计算机软、硬件的程序，如连接程序,Link,，编辑程序,Editor,，诊断测试程序,Qaplus,、,Pcbench,、,Winbench,、,Wintest,等,。,应用软件,应用软件,是在系统软件的支持下，为了某种特定用途为开发出来的软件程序及相关文档。分为应用软件包和用户程序。应用软件包是利用计算机解决某类问题而设计的程序的集合。,应用软件有很多,种,:,各种,字处理软件,Word,、,WPS,、,WordStar,；,电子表格,软件,Excel,、,Lotus 1-2-3,；,辅助,设计软件如,AutoCAD,，中旺,CAD,等,；,图像处理,软件,PhotoShop,、,CorelDraw,、,AutoCAD,；,媒体,播放软件,ReaPlayer,、,Windows Media Player,；,各种,人事、图书、学籍、销售客户关系管理等管理信息系统,。,其它,2.1.3,计算机的基本工作原理,1,指令、指令系统、程序,指令,是一组能被计算机识别并执行的二进制数据代码，是让计算机完成某个操作的命令,。,指令系统,一台,计算机的所有指令集合,。,指令系统与计算机的中央处理器,CPU,密切相关，决定了计算机硬件系统的基本功能和主要性能。,CPU,不同，其指令系统也不相同。,程序,用户,根据解决某项问题所需的步骤，选择适当的指令，将它们按照某种顺序进行排列，计算机依次执行这些序列来完成预定的任务。这种按照一定要求组织构成的可完成若干项操作的指令序列就是,程序,。,2.,计算机的工作原理,程序,与数据一样存贮，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作,原理,，,称为,冯,.,诺依曼,原理,2.2,微型计算机,系统,微型计算机系统概述,微型计算机系统的硬件与软件,微型计算机的主要,性能指标,2.2.1,微机系统,概述,以微处理器为基础,，配以内存储器及,输入输出,(I/0),接口,电路和相应的,辅助电路,构成,的裸机。特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便,。,由微型计算机配以相应的,外围设备,(,如,键盘、鼠标、打印机、,显示器,),及其,他专用电路、电源、面板、机架以及足够的软件构成的系统叫做微型计算机系统,。,完整的,微机,是一个系统，主要由计算机硬件系统和计算机软件系统两大部分组成，计算机硬件系统是基础。只有硬件和软件相结合才能充分发挥计算机系统的作用。,2.2.2,微机系统,的硬件与软件,硬件,主板,系统主板是最大的一块集成电路板。主板是微型计算机系统中各种设备的连接载体。所谓主板结构就是根据主板上各元器件的布局排列方式，尺寸大小，形状，所使用的电源规格等制定出的通用标准，所有的主板厂商都必须遵循。,微处理器,微处理器用一片或少数几片大规模集成,电路,组成的,中央处理器,。这些,电路,执行控制部件和,算术,逻辑部件的功能。微处理器与传统的,中央处理器,相比，具有体积小、重量轻和容易模块化等,优点,微处理器可以分为：,4,位微处理器、,8,位微处理器、,16,位微处理器、,32,位微处理器以及最新的,64,位,微处理器,。,内存,只读存储器,(ROM,，,Read Only Memory),随机,存储器,(RAM,，,Random Access Memory),内存对数据的读写速度用,内存主频,表示，它代表着该内存所能达到的最高,工作频率,。,内存主频,越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快,硬盘,容量,转速,其它：,光驱,、,键盘,、,鼠标,、,显示器,、,打印机,、,绘图仪,、,触摸屏,软件,操作系统,：,Windows,系列，,Linux,系列等,程序,语言,：,C,、,C+,、,Java,、汇编、,C#,。,办公软件：微软,Office,系列产品，包括,Word,、,Excel,、,PowerPoint,等,，,WPS,、苹果,iWork,、,Google Docs,等,媒体播放器：可以播放电影，音乐，包括百度影音、,Realplayer,、,Windows Media Player,、暴风影音等软件。,通信工具：,QQ,、,MSN,、飞信、微信。,编程,/,程序开发软件：,Java,：,JDK,、,JCreator,Pro,(Java,IDE,工具,),、,eclipse,、,Visual studio.Net,。,防火墙,和,杀毒软件,：,McAFee,、,金山毒霸,、,卡巴斯基,、,诺顿,、,360安全卫士,。,阅读器,：,CajViewer,、,Adobe Reader,。,输入法：紫光输入法、智能,ABC,、五笔、拼音、,搜狗,。,网络电视,：,pplive,、,PPNtv,、,ppstream,、,QQLive,、,uusee,系统优化,/,保护工具：,Windows,清理助手,、,Windows,优化大师、,超级兔子,、奇虎,360安全卫士,、数据恢复文件,EasyRecovery Pro,、硬件检测工具、,GHOST,。,下载软件,：,Thunder,、,WebThunder,、,eMule,、,Flashget,。,2.2.3,微机主要