计算机的组成与工作原理.ppt

12月9日,计算机文化基础,王洁,发射控制教研室,12月9日,第2章计算机的组成与工作原理,2.1计算机系统的组成,12月9日,1.计算机基本组成,（1）冯诺依曼的三个思想,五个基本组成部分：输入设备、输出设备、存储器、控制器、运算器。,采用二进制；将程序与数据放在存储器中；并由控制器控制按逻辑顺序执行,12月9日,（2）计算机硬件基本组成,12月9日,（1）中央处理器（CPU）,功能：从存储器中取出指令，按指令要求对数据进行运算。（取指令，执行指令）运算器（执行单元）对数据进行算术和逻辑运算。控制器（指挥中心）解释指令含义，控制其他部件工作，记录系统内部状态。寄存器临时存放数据。,2.计算机各部件功能,12月9日,8088-80286-80386-80486-Pentium-PentiumPro-PentiumMMX-P-P-PCeleron（赛扬）,CPU型号决定微机型号,12月9日,（2）存储器,存储器主要负责对数据和控制信息的存储，是计算机的记忆单元。存储器分为内存和外存两种。,内存也称主存。分成只读存储器ROM（BIOS）和随机读写存储器（RAM）两种。,主存（内存）与CPU直接进行数据交换。,12月9日,辅存（外存）经主存的过渡与CPU交换数据。,外存也称为辅助存储器。外存分为磁介质型存储器和光介质型存储器两种，磁介质型常指硬盘和软盘，光介质型则指光盘。,12月9日,磁盘的磁道及扇区,12月9日,内存与外存的比较,12月9日,解决CPU与内存的速度差,CACHE（超高速缓冲存储器，快存）CPU看到的是CACHE，每次访问的CACHE。由系统负责将内存的信息移入（移出）CACHE，而用户是感觉不到。各级存储器的速度差别CPU-CACHE-MEMORY-DISK-BAK15ns60nsmss好的存储系统：容量大，快，可靠，具有性能价格比高的特点。,12月9日,存储器层次结构,12月9日,（3）输入设备,外部信息与计算机的接口称为输入设备。作用：接受用户输入的程序或数据，并变为计算机可识别的形式存入内存。常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪、光学符号阅读仪；外存也是一种输入设备。,12月9日,键盘,101键键盘示意图,12月9日,4输出设备,作用：将内存中计算机处理的结果转变成人可以接受的形式。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。,（1）显示器：显示器由监视器和显示适配卡组成，是最常用的输出设备。,（2）打印机：打印机也是计算机中最常用的输出设备。按输出方式可分为击打式和非击打式，击打式以针式打印机为主要代表，非击打式以激光打印机和喷墨打印机为主流。,12月9日,2.2计算机的工作原理,存储程序和程序控制（冯诺伊曼）程序输入到计算机中，存储在内存储器中（存储程序），这就是“存储程序”的概念。在运行时，控制器按地址顺序取出存放在内存储器中的指令（按地址顺序访问指令），然后分析指令，执行指令的功能，遇到转移指令时，则转移到转移地址，再按地址顺序访问指令（程序控制）。,12月9日,计算机的工作原理,12月9日,2.3计算机软件系统,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。计算机软件分系统软件、应用软件二类。用户、硬件和软件的关系：,12月9日,1.系统软件是计算机系统必备的软件。作用：管理计算机系统的全部硬件、软件与数据资源。主要功能：进程与处理机调度、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。分类：运行环境：实时、分时、批处理、网络、分布用户数量：单用户、多用户单用户的任务数量：单任务与多任务,12月9日,系统软件包括：操作系统、各种语言处理程序、系统支撑和服务程序、数据库管理系统。（1）常用操作系统DOS：单用户单任务Windows3.x：单用户多任务(16位)Windows95、98、Me：单用户多任务(32位)，网络工作站功能WindowsNT、2000：多用户多任务(32位)，网络服务器与工作站功能UNIX：多用户多任务，网络服务器与工作站功能Linux：多用户多任务，网络服务器与工作站功能,12月9日,（2）程序设计语言与语言处理程序程序设计语言,机器语言、汇编语言、高级语言,语言处理程序,解释程序，汇编程序、编译程序,程序分用源程序和目标程序。语言处理程序分为、编译程序,12月9日,12月9日,（3）工具软件,包括：编辑、链接程序，计算机测试和诊断程序，数据库管理软件及网络软件等。链接程序：将目标程序联接成可执行程序常用服务序：方便用户对计算机的维护管理编辑程序测试、诊断程序工具维护程序,12月9日,数据库管理系统：建立与维护数据库，使用数据库，交互式输入/输出，编程语言，多用户系统。数据库：按一定方式组织起来的数据的集合。常用数据库管理系统：dBASE、FoxBASE、FoxPro、Oracle、Access等。数据仓库：面向主题的、集成化的、稳定的、随时间变化的数据集合，用以支持决策管理的一个过程。,12月9日,2.应用软件,为解决某个实际问题而由用户自己编写的程序。可分为用户程序和应用软件包。,常用应用软件：文字处理软件电子表格软件绘图软件辅助设计软件课件制作软件实时控制软件网络浏览器与通信软件,12月9日,2.4微型系统的组成及主要性能指标,微机是微型计算机的简称，也称为个人计算机PC。其组成与一般计算机系统基本相同，其性能指标也代表了一般计算机的性能指标。1.微机系统的组成微机的结构与一般的计算结构没有本质的区别，基于冯诺依曼的“存储程序和程序控制“原理，但采用总线结构，,12月9日,12月9日,1.总线（BUS）,按信号种类分：数据总线（DB）地址总线（AB）控制总线（CB）按遵循的信号交换规程标准分：ISA：工业标准体系，早期流行。EISA：扩展的工业标准体系，服务器用。PCI：目前最常用的一种。数据线宽度32位，支持64位。,12月9日,使用PCI总线的计算机系统,CRT显示器,PCI总线,12月9日,主频（时钟频率）：是指计算机CPU在单位时间内输出的脉冲数。它在很大程度上决定了计算机的运行速度。单位MHz。字长：是指计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。字长决定了计算机的运算精度。,主要技术性能指标：主频、字长、内存容量、存取周期、运算速度及其他指标。,2.计算机的性能指标,12月9日,内存容量：是指内存贮器中能存贮的信息总字节数。能常以8个二进制位(bit)作为一个字节（Byte）。内存容量通常用KB（1024B）、MB（1024KB）来表示。存取周期：存贮器连续二次独立的“读”或“写”操作所需的最短时间，单位来纳秒（ns,1ns=10-9s）。存储器完成一次“读”或“写”操作所需的时间称为存储器的访问时间（或读写时间）。,12月9日,运算速度：是个综合性的指标，单位为MIPS（百万条指令/秒）。影响运算速度的因素，主要是主频和存取周期，字长和存储容量也有影响。其他指标：机器的兼容性（包括数据和文件的兼容、程序兼容、系统兼容和设备兼容）、系统的可靠性（平均无故障工作时间MTBF）、系统的可维护性（平均修复时间MTTR）、机器允许配置的外部设备的最大数目、计算机系统的汉字处理能力、数据库管理系统及网络功能等。性能/价格比是一项综合性评价计算机性能的指标。,12月9日,12月9日,2.5MPC多媒体计算机构成,1.多媒体的概述媒体：指信息表示和传播的载体。如文字、图像、动画、声音、影像。媒体可分为：感觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体和传输媒体。多媒体：是多种媒体的综合，而现在所指的多媒体往往指多媒体技术。,12月9日,多媒体技术：是把数字、文字、声音、图形、图像和动画等多种媒体有机组合起来，利用计算机、通信和广播电视技术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理（包括对这些媒体的录入、压缩和解压缩、存储、显示和传输等）的技术。多媒体技术特征：,多样性、集成性、交互性、数字化,12月9日,多媒体计算机的关键技术：,视频和音频数据的压缩和解压缩技术。专用芯片大容量存储器研制适用于多媒体技术的软件,12月9日,2.多媒体计算机（MPC）的构成与应用,多媒体计算机是综合处理多媒体信息，并具有人机交互的计算机系统。主要构成：主机、多媒体输入设备、多媒体输出设备、多媒体存储设备、多媒体功能卡、多媒体控制设备、多媒体软件系统。,性能良好的微机主机,视频输入设备音频输入设备,视频输出设备音频输出设备,磁盘、光盘、录像带,声卡、视频卡、通信卡,键盘、鼠标、操纵卡、触摸屏,驱动软件、创作、编辑工具软件,12月9日,