1、 莫惠芳莫惠芳計算機等級考試計算機等級考試 一級教程一級教程l 一個完整的一個完整的計算機系統計算機系統：包括：包括計算機硬計算機硬件系統件系統和和計算機軟件系統計算機軟件系統。l硬件系統硬件系統：是指計算機系統各種物理設備的總稱。：是指計算機系統各種物理設備的總稱。包包括主機（中央處理器和內存儲器）和外部設備（輸入括主機（中央處理器和內存儲器）和外部設備（輸入設備、輸出設備和外存儲器）設備、輸出設備和外存儲器）。l軟件軟件：發揮計算機運行的程序集。包括系統軟件（操：發揮計算機運行的程序集。包括系統軟件（操作系統、語言處理程序和數據庫管理系統）和應用軟作系統、語言處理程序和數據庫管理系統）和應

2、用軟件。它是指計算機運行需要的程序數據和有關的技術件。它是指計算機運行需要的程序數據和有關的技術文檔資料。文檔資料。l硬件與軟件的關系硬件與軟件的關系：兩者相符相成，兩者缺一不可。兩者相符相成，兩者缺一不可。硬件是支撐軟件工作的基礎，沒有軟件的計算機通常硬件是支撐軟件工作的基礎，沒有軟件的計算機通常被稱為被稱為“裸機裸機”。第二章第二章 計算機系統計算機系統1、計算機硬件設備；計算機硬件設備；2、計算機軟件系統；、計算機軟件系統；3、計算機操作系統的介紹；、計算機操作系統的介紹；第二章第二章 計算機系統計算機系統2 2.1 .1 計算機硬件的組成計算機硬件的組成1 1、計算機的硬件系統、計算機

3、的硬件系統 馮馮 諾依曼體系結構諾依曼體系結構 計算機的硬件系統計算機的硬件系統從功能上劃分為從功能上劃分為五大五大基本組成部分基本組成部分：運算器、控制器、存儲器、運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備。輸入設備、輸出設備。 主機：運算器、控制器和存儲器。主機：運算器、控制器和存儲器。2 2.1 .1 計算機硬件的組成計算機硬件的組成計算機硬件系統的功能：計算機硬件系統的功能：（1）運算器運算器是計算機對數據進行加工處理的是計算機對數據進行加工處理的部件，可以進行算數運算和邏輯運算。部件，可以進行算數運算和邏輯運算。（2）控制器控制器是負責向其他各部件發出控制信是負責向其他各部件發出控制

4、信號，保證各部件協調一致地工作；號，保證各部件協調一致地工作；控制器和運控制器和運算器組成算器組成CPU，采用大規模集成電路，采用大規模集成電路工藝制成工藝制成的芯片又稱為的芯片又稱為微處理器芯片微處理器芯片。（3）存儲器存儲器是讓計算機記憶或暫存數據的部是讓計算機記憶或暫存數據的部件。件。（4）輸入設備輸入設備，如：鍵盤和鼠標，用于向計，如：鍵盤和鼠標，用于向計算機輸入需要處理的數據。算機輸入需要處理的數據。（5）輸出設備輸出設備，如顯示器和打印機，用于輸，如顯示器和打印機，用于輸出計算機處理結果。出計算機處理結果。2 2.1 .1 計算機硬件的組成計算機硬件的組成2 2.1 .1 計算機硬

5、件的組成計算機硬件的組成1 1、計算機的硬件系統、計算機的硬件系統 馮馮 諾依曼體系結構諾依曼體系結構存儲器分為內存儲器和外存儲器兩種，內存用于存放要執行的程序和數據它的功能是算術運算和邏輯運算用于將存放在內存中由計算機處理的結果轉變為人們所能接受的形式它的作用是控制整個計算機的各個部件有條不紊地工作用來接收用戶輸入的數據和程序，并將它們轉換為二進制編碼存放到內存中 運算器：負責對信息加工處理，運算器從運算器：負責對信息加工處理，運算器從內存儲器得到需要加工的數據，對數據進行算內存儲器得到需要加工的數據，對數據進行算數運算和邏輯運算，并將最后結果送回到內存數運算和邏輯運算，并將最后結果送回到內

6、存儲器中。運算器通常由儲器中。運算器通常由算數邏輯單元、通用寄算數邏輯單元、通用寄存器多路轉換器和數據總線存器多路轉換器和數據總線組成。組成。 運算器的性能指標是衡量整個計算機性能運算器的性能指標是衡量整個計算機性能的重要因素之一，與運算器相關的性能指標包的重要因素之一，與運算器相關的性能指標包括計算機的括計算機的字長字長和和運算速度運算速度。2 2.1.1.1 .1 運算器運算器2 2.1.1.1 .1 運算器運算器字長：計算機運算部件一次能同時處理的字長：計算機運算部件一次能同時處理的 二進制數據的位數。二進制數據的位數。 字長的大小決定了計算機的運算精字長的大小決定了計算機的運算精度，字

7、長越長，所能處理的數的范圍越大，度，字長越長，所能處理的數的范圍越大，運算精度越高處理速度越快。運算精度越高處理速度越快。2 2.1.1.2 .2 控制器控制器 控制器是中央處理器的核心部件控制器是中央處理器的核心部件。它控制。它控制和協調整個計算機的工作。控制器由和協調整個計算機的工作。控制器由指令寄指令寄存器（存器（IR）、指令譯碼器（）、指令譯碼器（ID）、程序計數）、程序計數器（器（PC）和操作控制器（）和操作控制器（OC）4個部分組成。個部分組成。 計算機的指令執行：計算機的指令執行：1、取指令；、取指令；2、分析指令；、分析指令；3、執行指令；、執行指令；2 2.1.1.2 .2

8、控制器控制器1、取指令；、取指令； 從內存儲器中取出指令送到指令寄存器；從內存儲器中取出指令送到指令寄存器；2、分析指令；、分析指令； 對指令寄存器中存放的指令進行分析，由對指令寄存器中存放的指令進行分析，由譯碼器對操作碼進行譯碼，將指令的操作碼譯碼器對操作碼進行譯碼，將指令的操作碼轉換成相應的控制電信號。轉換成相應的控制電信號。3、執行指令；、執行指令； 根據指令譯碼器向各個部件發出控制信號，根據指令譯碼器向各個部件發出控制信號，完成該指令所需要的操作，控制單元將執行完成該指令所需要的操作，控制單元將執行結果寫入內存。結果寫入內存。2 2.1.1.2 .2 控制器控制器 硬件系統的核心是中央

9、處理器硬件系統的核心是中央處理器（CPU），它主要由控制器和運算器組成。），它主要由控制器和運算器組成。 時鐘頻率是指時鐘頻率是指CPU的時鐘頻率的時鐘頻率，是微，是微型計算機性能的一個重要指標，主頻越高，型計算機性能的一個重要指標，主頻越高，速度越快。速度越快。2 2.1.1.3 .3 存儲器存儲器 存儲器是計算機的記憶裝置，存儲器是計算機的記憶裝置，用來存儲當用來存儲當前要執行的程序、數據以及結果前要執行的程序、數據以及結果。存儲器應。存儲器應該具備存數和取數功能。存數是指往存儲器該具備存數和取數功能。存數是指往存儲器里里“寫入寫入”數據；取數是指從存儲器里數據；取數是指從存儲器里“讀讀取

10、取”數據。數據。存儲器分為內存儲器（內存）和存儲器分為內存儲器（內存）和外存儲器（外存）外存儲器（外存）。2 2.1.1.3 .3 存儲器存儲器 中央處理器（中央處理器（CPU）只能訪問存儲在內存只能訪問存儲在內存中的數據中的數據。外存中的數據只有先調入內存后，。外存中的數據只有先調入內存后，才能被中央處理器訪問和處理。才能被中央處理器訪問和處理。 2 2.1.1.3 .3 存儲器存儲器 存儲器分為兩大類：存儲器分為兩大類：1、內存內存：也叫主存儲器，用于存放當前運行：也叫主存儲器，用于存放當前運行的程序和程序所用的數據，屬于臨時存儲器；的程序和程序所用的數據，屬于臨時存儲器；2、外存外存：另

11、一類是屬于計算機外部設備的存：另一類是屬于計算機外部設備的存儲器，叫外部存儲器。屬于永久性存儲器。儲器，叫外部存儲器。屬于永久性存儲器。 當需要某一程序或數據時，首先應調入內當需要某一程序或數據時，首先應調入內存，然后再運行。存，然后再運行。 內存包括內存包括主存主存和和高速緩存高速緩存兩部分。兩部分。2 2.1.1.3 .3 存儲器存儲器 1、內存、內存 內存用于存放計算機當前正在運行的程序、內存用于存放計算機當前正在運行的程序、用到的數據信息和運算結果。用到的數據信息和運算結果。 內存按存取方式分為：隨機存儲器（內存按存取方式分為：隨機存儲器（RAM）和只讀存儲器（和只讀存儲器（ROM）。

12、）。通常所說的內存容量通常所說的內存容量一般指一般指RAM大小，大小，RAM內容可隨機地讀出或內容可隨機地讀出或寫入，寫入，斷電時，斷電時，RAM的內容丟失的內容丟失。RAM分為分為靜態隨機存儲器（靜態隨機存儲器（SRAM）和動態隨機存儲器）和動態隨機存儲器（DRAM）。）。2 2.1.1.3 .3 存儲器存儲器 1、內存、內存 ROM中的內容是只能讀，不能寫入。中的內容是只能讀，不能寫入。 Cache為解決為解決CPU和主存速度不匹和主存速度不匹配，配，Cache一般用一般用SRAM存儲芯片實現。存儲芯片實現。2 2.1.1.3 .3 存儲器存儲器 1、外存、外存 用來存放當前需要運行的程序

13、和數據，用來存放當前需要運行的程序和數據，外存是用來存放需聯機存儲但暫不運行的外存是用來存放需聯機存儲但暫不運行的數據和程序，外存在功能上是內存的后備數據和程序，外存在功能上是內存的后備和補充。常見的有和補充。常見的有硬盤、硬盤、U盤和光盤盤和光盤等。等。（1）硬盤硬盤2 2.1.1.3 .3 存儲器存儲器 硬盤具有容量大、速度快、硬盤具有容量大、速度快、價格便宜等特點。硬盤屬于旋價格便宜等特點。硬盤屬于旋轉的磁表面存儲設備。由轉的磁表面存儲設備。由磁盤磁盤盤片、磁頭、磁盤驅動器和磁盤片、磁頭、磁盤驅動器和磁盤控制器組成盤控制器組成。目前硬盤的容。目前硬盤的容量普遍在量普遍在500GB以上，個

14、別高以上，個別高達達2TB。（1）硬盤硬盤2 2.1.1.3 .3 存儲器存儲器 磁盤由多個盤片組成，多個盤片安裝在磁盤由多個盤片組成，多個盤片安裝在同一個軸上，實現同時轉動。將磁盤旋轉一同一個軸上，實現同時轉動。將磁盤旋轉一周后寫入磁盤的數據位形成的環形稱為磁道。周后寫入磁盤的數據位形成的環形稱為磁道。磁盤盤片中有多個磁道，每個磁道可以劃分磁盤盤片中有多個磁道，每個磁道可以劃分為固定長度的扇區。為固定長度的扇區。 磁盤的總容量磁盤的總容量=磁頭數磁頭數柱面數磁道扇柱面數磁道扇區數每扇區字節數區數每扇區字節數（1）硬盤硬盤2 2.1.1.3 .3 存儲器存儲器 性能指標：性能指標：記錄密度、容

15、量和平均存取記錄密度、容量和平均存取時間時間。 記錄密度包括記錄密度包括道密度和位密度道密度和位密度。道密度。道密度指盤面徑向上單位長度的磁道數目。位密度指盤面徑向上單位長度的磁道數目。位密度是指磁道上單位長度存儲的二進制位的數目。是指磁道上單位長度存儲的二進制位的數目。 平均存取時間平均存取時間為尋道時間、旋轉定位時為尋道時間、旋轉定位時間和讀間和讀/寫數據時間之和。寫數據時間之和。（1）硬盤硬盤2 2.1.1.3 .3 存儲器存儲器 尋道時間尋道時間：把磁頭移到目標磁道所需的時間，：把磁頭移到目標磁道所需的時間，包括磁頭啟動和穩定時間。包括磁頭啟動和穩定時間。 旋轉定位時間旋轉定位時間：指

16、將將磁道上的目標扇區旋：指將將磁道上的目標扇區旋轉到磁頭下所花費的時間。轉到磁頭下所花費的時間。 讀讀/寫數據時間寫數據時間：稱為數據傳輸時間，是指磁：稱為數據傳輸時間，是指磁盤和內存間進行數據傳輸所花費的時間。盤和內存間進行數據傳輸所花費的時間。（2）USB優盤優盤2 2.1.1.3 .3 存儲器存儲器 利用閃存在斷電后還利用閃存在斷電后還能保持存儲數據而不丟失。能保持存儲數據而不丟失。適合復制文件及數據交換適合復制文件及數據交換等應用。等應用。 優盤有基本型、增強優盤有基本型、增強型和加密型三種。型和加密型三種。 （3）光盤）光盤 2 2.1.1.3 .3 存儲器存儲器 光盤是一種大容量輔

17、助存儲器，光盤是一種大容量輔助存儲器，呈圓盤狀，與磁盤類似，需要有呈圓盤狀，與磁盤類似，需要有光盤驅動器來讀寫。但它不是用光盤驅動器來讀寫。但它不是用電磁轉換的機制讀寫信息，而是電磁轉換的機制讀寫信息，而是用光學的方式進行的。用光學的方式進行的。 光盤分兩類，光盤分兩類，第一類是只讀第一類是只讀光盤光盤，包括，包括CD-ROM和和DVD-ROM。用戶只能讀取其中數據而。用戶只能讀取其中數據而無法修改。另一類是無法修改。另一類是可記錄型光可記錄型光盤盤，包括，包括CD-R等。等。光盤的特點：光盤的特點：1、存儲容量大、價格低；、存儲容量大、價格低； 一般光盤的存儲容量達一般光盤的存儲容量達650

18、MB。2、不怕磁性干擾；、不怕磁性干擾； 光盤比磁盤的記錄密度更高，更可靠光盤比磁盤的記錄密度更高，更可靠。3、存取速度快；、存取速度快； 主流光驅為主流光驅為50倍速和倍速和52倍速。倍速。2 2.1.1.3 .3 存儲器存儲器 2 2.1.1.3 .3 存儲器存儲器 光盤容量：光盤容量：CD光盤的最大容光盤的最大容量是量是700MB,DVD光盤單面最大容光盤單面最大容量為量為4.7GB,雙面為雙面為8.5GB，藍光光，藍光光盤單面單層為盤單面單層為25GB，雙面為，雙面為50GB. 主存：主存：CPU直接訪問的存儲器，要求容量大，速直接訪問的存儲器，要求容量大，速度與度與CPU匹配。主存儲

19、器主要技術指標包括存儲容量匹配。主存儲器主要技術指標包括存儲容量、存取時間、存取周期和存儲器帶寬。、存取時間、存取周期和存儲器帶寬。技術指標：技術指標：1、存儲容量存儲容量 指一個存儲器中可容納的存儲單元總數，存儲容量指一個存儲器中可容納的存儲單元總數，存儲容量越大，能存儲的信息就越多。越大，能存儲的信息就越多。2、存取時間存取時間 指從一次讀操作命令發出到該操作完成將數據讀指從一次讀操作命令發出到該操作完成將數據讀出到數據總線上所經歷的時間。出到數據總線上所經歷的時間。 存儲器的主要指標存儲器的主要指標3、存儲周期存儲周期 指連續啟動兩次讀操作所需間隔的最指連續啟動兩次讀操作所需間隔的最小時

20、間。小時間。4、存儲器帶寬存儲器帶寬 單元時間內存儲器所存取的信息量。單元時間內存儲器所存取的信息量。 存取時間、存儲周期和存儲器帶寬三存取時間、存儲周期和存儲器帶寬三個概念反映了主存的速度指標。個概念反映了主存的速度指標。存儲器的主要指標存儲器的主要指標4.4.層次結構層次結構 輸入輸入/輸出設備是計算機主機進行信息交換輸出設備是計算機主機進行信息交換，實現人機交互的硬件設備。輸入設備是將外，實現人機交互的硬件設備。輸入設備是將外界的程序數據、文字、圖形、圖像等信息送入界的程序數據、文字、圖形、圖像等信息送入到計算機內部的設備。常用的輸入設備有鍵盤到計算機內部的設備。常用的輸入設備有鍵盤、鼠

21、標掃描儀、條形碼讀入器、手寫筆、麥克、鼠標掃描儀、條形碼讀入器、手寫筆、麥克風等。輸出設備是將計算機處理后的信息以文風等。輸出設備是將計算機處理后的信息以文字、圖像數值、聲音等進行顯示和輸出。常見字、圖像數值、聲音等進行顯示和輸出。常見輸出設備有顯示器、打印機、繪圖儀等。輸出設備有顯示器、打印機、繪圖儀等。2 2.1.1.4 .4 輸入輸入/ /輸出設備輸出設備 計算機的結構反應的是計算機各個組計算機的結構反應的是計算機各個組成成部件之間的連接方式。部件之間的連接方式。1、直接連接、直接連接 最早的計算機基本上采用直接連接的最早的計算機基本上采用直接連接的方式，由運算器、存儲器、控制器和外方式

22、，由運算器、存儲器、控制器和外部設備等四個組成部件之間任意兩個組部設備等四個組成部件之間任意兩個組成。如：馮成。如：馮.諾依曼計算機結構。諾依曼計算機結構。2 2.1.1.5 .5 計算機的結構計算機的結構 總線總線是連接計算機中是連接計算機中CPU、內存、外、內存、外存、輸入輸出設備的一組信號線以及相存、輸入輸出設備的一組信號線以及相關的控制電路。關的控制電路。 總線類型：總線類型： 1、地址總線；、地址總線； 2、數據總線；、數據總線； 3、控制總線；、控制總線；2 2.1.1.5 .5 計算機的結構計算機的結構地址總線地址總線：用來傳送地址的信息，地址總：用來傳送地址的信息，地址總 線是

23、線是單向單向的；的；數據總線數據總線：用來傳送數據信息，傳送是：用來傳送數據信息，傳送是雙雙 向向的；的；控制總線控制總線：用來傳送各種控制信號。：用來傳送各種控制信號。 常見的總線標準：常見的總線標準：ISA總線、總線、PCI總線、總線、USB總線等等。總線等等。2 2.1.1.5 .5 計算機的結構計算機的結構2、總線結構、總線結構 2 2.1.1.5 .5 計算機的結構計算機的結構 計算機計算機軟件軟件是指計算機系統中的程序是指計算機系統中的程序數據及其文檔。數據及其文檔。軟件是用戶與硬件之間軟件是用戶與硬件之間的接口界面的接口界面。 程序設計語言：程序設計語言： （1）機器語言；）機器

24、語言； （2）匯編語言；）匯編語言； （3）高級語言；）高級語言； 2 2. .2 2 軟件系統軟件系統編譯程序編譯程序 2 2. .2 2 軟件系統軟件系統 2 2. .2.2 2.2 軟件系統及其組成軟件系統及其組成計算機軟件分為系統軟件和應用軟件兩大類計算機軟件分為系統軟件和應用軟件兩大類1、系統軟件系統軟件 指控制和協調計算機以及外部設備，支持應用軟件指控制和協調計算機以及外部設備，支持應用軟件開發和運行的系統。無需用戶干預的各種程序集合。功開發和運行的系統。無需用戶干預的各種程序集合。功能：調度、監控和維護計算機系統，負責管理計算機系能：調度、監控和維護計算機系統，負責管理計算機系統中各種獨立硬件。包括：操作系統、數據庫管理系統、統中各種獨立硬件。包括：操作系統、數據庫管理系統、系統輔助程序等。系統輔助程序等。2、應用軟件應用軟件 為解決實際問題而研制開發的程序。需要系統軟件的為解決實際問題而研制開發的程序。需要系統軟件的支持。如：文字處理