第4课 计算机系统及其工作原理

计算机系统及工作原理计算机系统及工作原理 第第 4 课课 计算机系统结构图计算机系统结构图 运算器 控制器 中央处理器 随机存储器RAM 只读存储器ROM 内存储器 主机 输入设备 输出设备 外存储器 外部设备 系统软件 应用软件 硬件部分 软件部分 计算机系统 硬件：构成计算机的各种物理设备或器件的总称 硬件是计算机中我们能 看得见、摸得着看得见、摸得着 的实体实体 一一.计算机的硬件组成计算机的硬件组成 存贮器存贮器 输入设备输入设备 输出设备输出设备 运算器运算器 控制器控制器 运算器：运算器：是进行运算的部件，完成计算机中的所有算术运算和逻辑运算 控制器：控制器：是计算机的神经中枢，指挥着整个计算机的工作。 运算器和控制器合称为中央处理器运算器和控制器合称为中央处理器CPU。 运算器运算器+控制器控制器= CPU 3. 存储器存储器 存储器是计算机用来存储信息的重要功能部件。存储器是计算机用来存储信息的重要功能部件。主要功能是存放程序和数据。主要功能是存放程序和数据。 存存 储储器器 内存(主存) 外存(辅存) 1) 只读存储器只读存储器(ROM)(ROM)：只能读出不能写入，用于存放内容不变的信息，断电后信息不会丢失。 2) 随机存储器随机存储器(RAM)(RAM)：可随机存取，用于存放现场的程序和数据，断电后信息一般会立即消失。 内内 存存 内存(主存) 外存外存 磁盘磁盘 光盘光盘 闪盘闪盘(半导体介质) 硬盘硬盘 软盘软盘 （1）内存用于存放计算机当前正待运内存用于存放计算机当前正待运 行的程序和数据行的程序和数据 （2）速度较快速度较快 （3）容量较小容量较小 （4）可直接与中央处理器可直接与中央处理器CPU交换信息交换信息 （1）外存用于存放暂时不用的程序和数据，）外存用于存放暂时不用的程序和数据， （2）速度相对较慢，）速度相对较慢， （3）容量较大，价格较低，）容量较大，价格较低， （4）不能直接与中央处理器）不能直接与中央处理器CPU交换信交换信 息，但它可以与内存交换信息。息，但它可以与内存交换信息。 外存储器中的程序和数据外存储器中的程序和数据 必须先调入内存方可被必须先调入内存方可被CPU访问。访问。 输入设备输入设备 输出设备输出设备 主主板板 主板上的主板上的CPU和内存条和内存条 各种显卡各种显卡 绿:喇叭 红:麦克风 蓝:录音设备 计算机硬件：计算机硬件： 是构成计算机的各种是构成计算机的各种物理设备物理设备或或器器件件的总称，是计算机中那些的总称，是计算机中那些看得见看得见、摸得着摸得着的实体的实体 二二.计算机的软件组成计算机的软件组成 系统软件系统软件 win98,winme,win2000,winnt,winxp,win2003, Linux, Unix,OS/2等 操作系统操作系统: 数据库管理系统数据库管理系统 FoxPro、DB-2、Access、SQL-server 编译软件编译软件 VB、C+、JAVA 等 计算机软件系统计算机软件系统 系统软件系统软件 应用软件应用软件 2.3.2 计算机软件的分类 软件按其功能可以分为软件按其功能可以分为系统软件系统软件和和应用软件应用软件两大类。两大类。 1. 系统软件系统软件 参与构成计算机系统、供用户直接使用，以扩展计算参与构成计算机系统、供用户直接使用，以扩展计算机硬件功能，使其管理协调整个系统，弥补用户操作习惯机硬件功能，使其管理协调整个系统，弥补用户操作习惯与计算机硬件、计算机设备的操作方法之间的鸿沟的软件。与计算机硬件、计算机设备的操作方法之间的鸿沟的软件。 系统软件一般是由计算机厂家或专业软件开发商提供系统软件一般是由计算机厂家或专业软件开发商提供的，是计算机系统的一个重要的组成部分。的，是计算机系统的一个重要的组成部分。它主要包括操它主要包括操作系统（作系统（DOSDOS、UNIXUNIX、Win98Win98、Win2000Win2000、WinNTWinNT、WindowsXPWindowsXP等等）、程序设计语言。）、程序设计语言。 文字处理软件文字处理软件 Word WPS 表格处理软件表格处理软件 Excel 辅助设计软件辅助设计软件 AutoCAD 实时控制软件实时控制软件 2. 应用软件应用软件 它是它是为计算机在特定领域中的应用而开发的专为计算机在特定领域中的应用而开发的专用软件，是用软件，是用户为解决各类实际应用问题而编制用户为解决各类实际应用问题而编制的专用软件的总称。的专用软件的总称。 应用软件应用软件 文字处理软件文字处理软件 如WORD、WPS 信息管理软件信息管理软件 工资管理软件、人事管理软件、 仓库管理软件、计划管理软件 辅助设计软件辅助设计软件 CAD PS 实时控制软件实时控制软件 用于随时搜集生产装置、飞行器等的运行 状态信息，以此为依据按预定的方案实施 自动或半自动控制，安全、准确地完成任务。 计算机软件：计算机软件： 计算机软件是计算机系统中计算机软件是计算机系统中程程序序、数据数据和和相关技术文档资料相关技术文档资料的总的总称是计算机的称是计算机的灵魂灵魂 计算机系统的组成计算机系统的组成 运算器运算器 中央处理器（中央处理器（CPU） 控制器控制器 主存储器（内存）主存储器（内存） 硬件硬件 存储器存储器 辅助存储器（外存）辅助存储器（外存） 输入设备输入设备 外部设备外部设备 计算机系统计算机系统 输出设备输出设备 系统软件（操作系统、数据库系统等）系统软件（操作系统、数据库系统等） 软件软件 应用软件（字处理、计算机辅助设计等）应用软件（字处理、计算机辅助设计等） 完整的计算机完整的计算机 硬件硬件 软件软件 + 3.3.计算机的工作原理计算机的工作原理 例：一道数学题：（例：一道数学题：（2+52+5）3=?3=? 想一想计算机是如何计算并且得想一想计算机是如何计算并且得出结果的？出结果的？ 思考：计算机哪些硬件参与了工作？思考：计算机哪些硬件参与了工作？ 冯 诺依曼： 冯 诺依曼 （ John von Neumann，19031957），美籍匈牙利人，他参与了世界第一台电子计算ENIAC计算机的研制工作，是他奠定了现代计算机的基本结构，这一结构又称冯 诺依曼结构，这一结构的特点之一：就是计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成。 当前最先进的计算机 都采用的是冯诺依曼体系结构。所以冯 诺依 曼是当之无愧的数字计算机之父。 拓展：冯拓展：冯 诺依曼结构诺依曼结构 “冯 诺依曼计算机工作原理”： 1.计算机完成任务是由事先编号的程序完成的； 2.计算机的程序被事先输入到存储器中，程序运算的结果，也被存放在存储器中。 3.计算机能自动连续地完成程序。 4.程序运行的所需要的信息和结果可以通输入输出设备完成。 5.计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备所组成； 一、概述一、概述 1、计算机、计算机 数据流数据流 控制流控制流 输入设备 输出设备 控制器 运算器 存储器 冯 喏依曼思想： 计算机应由五大模块组成； 程序与数据一样存放在内存； 指令在存储器中按执行顺序存放； 机器以运算器为中心。 它的功能是算术运算和逻辑运算 它的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊的工作 存储器分为内存储器和外存储器两种，内存用于存放要执行的程序和数据。 用来接收用户输入的数据和程序，并将它们转换为二进制编码存放到内存中 用于将存放在内存中由计算机处理的结果转变为人们所能接受的形式 计算机的工作原理计算机的工作原理 指令流指令流 数据流数据流 输入设备输入设备 存储器存储器 输出设备输出设备 运算器运算器 控制器控制器 程序、数据程序、数据 指令指令 数据数据 . . 计算机的分类计算机的分类 按规模划分按规模划分 巨型机巨型机 大型机大型机 小型机小型机 微型机微型机 （个人计算机，（个人计算机，pc机，微机）机，微机） 高性能计算机高性能计算机 （国防，科学计算）（国防，科学计算） 小型服务器小型服务器 4、练习、练习 1、一个完整的计算机系统包括_ A.主机、键盘和显示器 B.计算机与外部设备 C.硬件系统和软件系统 D.系统软件与应用软件 C 课后、拓展课后、拓展 4、练习、练习 2、统一指挥和协调计算机工作的部件是_ A. 主存储器 B.硬盘 C. 运算器 D.控制器 D 课后、拓展课后、拓展 4、练习、练习 3、下列存储设备中，存取速度最快的是_ A. 光盘 B.U盘 C. 硬盘 D.内存 D 课后、拓展课后、拓展 4、练习、练习 4、下列设备中，属于输入设备的有_ A.摄像头 B.打印机 C.U盘 D.扫描仪 E.数码相机 F.麦克风 G.触摸屏 A、D、E、F、G 课后、拓展课后、拓展 4、练习、练习 5、(填空)如果让你把一张照片输入到计算机内，你会选用_；通过_可以使照片的内容再现。 课后、拓展课后、拓展 扫描仪、 数码相机 打印机、显示器 探索活动：探索活动： 利用所学知识，给自己配置一台计算机！利用所学知识，给自己配置一台计算机！