其次章計算機系統

計算機系統軟件系統硬件系統

計算機系統

輸入設備：鍵盤、鼠標、掃描儀

輸出設備：顯示器、打印機

外

存：軟、硬盤、光盤、閃存

網絡設備：網卡、調制解調器等

計算機系統軟件系統外部設備系統軟件應用軟件硬件系統運算器控制器主機內存CPU隨機存儲器(RAM)只讀存儲器(ROM)高速緩沖存儲器

操作系統：Windows、Unix、Linux語言處理程序：C、Pascal、VB等

診斷程序、排錯程序等

辦公軟件包

2.1.1計算機系統組成

2.1.2.計算機工作原理

存儲程序程序限制

-----馮·諾依曼52.1.2

計算機工作原理指令是能被計算機識別并執行的的二進制代碼，完成一種操作。操作碼

操作數

數據傳送指令數據處理指令程序限制指令輸入輸出指令其它指令IfGoto……＋－×÷AndOr……CPU內存I/O設備主機對計算機的硬件進行管理等指令

結構分類操作碼要完成的操作類型或性質操作數

操作的內容或所在的地址

計算機工作原理總線總線（Bus）是連接計算機中CPU、內存、外存、輸入輸出設備的一組信號線以及相關的限制電路，它是計算機中用于在各個部件之間傳輸信息的公共通道。依據同時可以傳送的數據位數分為16位總線、32位總線等，位數越多數據傳送越快。依據傳送的信號不同，總線又分為數據總線（Databus，用于數據信號的傳送）、地址總線（Addressbus，用于地址信號的傳送）和限制總線（Controlbus，用于限制信號的傳送）。在微型計算機中常用的總線標準有ISA總線、EISA總線、PCI總線、USB通用總線等。總線總線（Bus）是連接計算機中CPU、內存、外存、輸入輸出設備的一組信號線以及相關的限制電路，它是計算機中用于在各個部件之間傳輸信息的公共通道。依據同時可以傳送的數據位數分為16位總線、32位總線等，位數越多數據傳送越快。依據傳送的信號不同，總線又分為數據總線（Databus，用于數據信號的傳送）、地址總線（Addressbus，用于地址信號的傳送）和限制總線（Controlbus，用于限制信號的傳送）。在微型計算機中常用的總線標準有ISA總線、EISA總線、PCI總線、USB通用總線等。9處理器（CPU）處理器控制器運算器控制整個計算機所有部件的工作ALU執行算術運算和邏輯運算2.2計算機硬件系統10存儲器存儲器是計算機存儲數據和程序的記憶單元集合，每個記憶單元由8位二進制位組成，可讀寫其中的數據。存儲器存儲器通常分為內存儲器和外存儲器存放大量信息的外存儲器信息溝通中心內存儲器存儲器內存儲器與CPU連接，存儲容量小，存取速度快干脆與CPU交換信息

主存儲器以字節作為管理的基本單位，一個字節稱為一個存儲單元。為了區分每個存儲單元，每個存儲單元被賜予一個唯一的編號，稱為地址。字節、地址存儲器外存儲器存儲容量大，存取速度較慢只能與內存交換信息，不能被其他部件干脆訪問13輸入/輸出設備--I/O設備常用輸入設備：鍵盤、鼠標、掃描儀、光筆、數字化儀等。常用輸出設備：顯示器、打印機、繪圖儀等。微機中的硬件各種板卡主板CPURAM內部組成

主板（Mainboard）是安裝在微型計算機主機箱中的印刷電路板，這是連接CPU、內存儲器、外存儲器、各種適配卡、外部設備的中心樞紐。中心處理器組成：運算器、限制器、寄存器性能指標：字長、主頻雙核心處理器，在一塊CPU基板上集成兩個處理器核心，并通過并行總線將各處理器核心連接起來，從而提高計算實力。4核、6核（3GHZ11億個晶體管）17存儲器內存隨機存儲器(RAM)只讀存儲器(ROM)高速緩沖存儲器(Cache)外存磁介質,軟盤和硬盤光盤Flash存儲器內存儲器（主存儲器）,速度快，容量小，價格較高，可由CPU干脆訪問。外存儲器（協助存儲器）,速度慢，容量大，價格低，CPU不行以干脆訪問。CPURAM外存數據訪問18RAM的發展SDRAM(同步動態存儲器)DDR(雙倍數據速率SDRAM)DDR2DDR3一個總線時鐘周期讀寫一次數據一個總線時鐘周期

讀寫兩次數據, 2倍一個總線時鐘周期讀寫兩次數據并行存取兩個數據,4倍一個總線時鐘周期讀寫兩次數據并行存取四個數據,8倍內存儲器：內存按功能分為兩種：只讀存儲器（ROM）：儲存的信息只能讀出，不能寫入，斷電后信息不會丟失。隨機存儲器（RAM）：儲存的信息可以讀出，也可以寫入，斷電后存儲的信息會丟失。

20ROM只讀存儲器,可讀，不行寫；掉電后數據不會丟失BIOS(BasicInputOutputSystem)是被固化到主板ROM芯片上的程序。BIOS主要功能:識別各種硬件(包括型號)引導操作系統進行硬件最干脆的操作，如讀文件等。引導操作系統過程自檢。檢查電腦硬件是否良好。初始化，讀取CMOS里設置的參數,對硬件進行設置。導操作系統。開機自檢執行ROM中的啟動程序加載操作系統執行操作系統21Cache高速緩存,CPU的速度很快而內存速度較慢，怎么辦？Cache，它集成在CPU內部，高速，容量小。Cache與內存數據交換是以塊（頁）為單位的。CPU首先從Cache中查找，假如沒有找到，再從內存中讀取，同時把這個數據所在的數據塊調入Cache中22外存儲器外存儲器，大容量、能長期保存數據，價格便宜。外存磁盤:軟盤和硬盤光盤：CD,DVDFlash存儲器：U盤和各種Flash卡23軟盤(FloppyDisk)微機運用的軟盤直徑為3.5英寸，稱為3寸盤，容量為1.44MB。軟盤容量小、單位容量成本高、速度慢且牢靠性差。已被U盤替代。24硬盤硬盤(HardDisk)微機中最主要的輔存，容量大。盤片：一個硬盤有多個盤片，每盤片有上下兩個面，保存數據。磁道：盤片上不同半徑的同心圓為磁道。扇區：一個磁道被劃分為多個扇區。柱面：不同盤片相同磁道構成的圓柱面即柱面。存儲容量＝盤片數×磁道（柱面）數×扇區數×每扇區字節數。信息記錄可表示為：幾號磁頭（盤片），幾號磁道（柱面），幾號扇區。25硬盤種類筆記本硬盤的直徑一般僅為2.5英寸和1.8英寸。移動硬盤＝筆記本硬盤＋讀寫限制電路板＋外部接口。外部接口主要有USB2.0和IEEE1394。①USB2.0 速度可達480Mbps②IEEE1394速度目前可達400Mbps微型硬盤一般為1英寸以下的硬盤。主要用于數碼產品中，如數碼攝像機。固態硬盤（solid-statedisk，SSD）是運用Flash芯片發展出最新的硬盤。不怕摔，能適應極端溫度或濕度，適合工業或軍事用途。價格特別高。光盤一種利用激光技術存儲信息的介質。特點：存儲容量大、牢靠性高讀取速度快、單位價格低攜帶便利光盤類型：只讀型光盤（CD-ROM）、一次寫入型光盤（WROM:WriteOnceReadManyDick）、可擦型光盤（ErasableOpticalDick）只讀光驅光盤刻錄機DVD光盤移動存儲產品Flash存儲設備：閃存芯片為存儲介質接受USB的接口可擦寫100萬次以上特點：即插即用容量大體積小，便于攜帶牢靠性高

31

基本輸入和輸出設備鍵盤、鼠標、觸摸屏、顯示器、打印機

新型數碼設備數碼相機、數碼攝像機、攝像頭、投影儀

其它應用廣泛的設備：磁卡、IC卡、射頻卡等很多卡片的讀寫設備條形碼掃描器指紋識別器等輸入和輸出設備32連接

①基本輸入設備PS/2（紫色）口鍵盤

USB口“藍牙”技術無線鍵盤PS/2（綠色）口鼠標

USB口“藍牙”技術無線鼠標連接

鼠標

機械式的

光電式的

光電鼠標更精確、更耐用、更簡潔維護限制鼠標指針：軌跡球（TrackPoint）觸摸板（TouchPad）觸摸板軌跡球（筆記本電腦）

觸摸屏輸入和輸出設備輸入設備掃描儀光學分辯率光學辨別率是掃描儀最重要的性能指標之一，它干脆確定了掃描儀掃描圖像的清晰程度。掃描儀的分辯率通常用每英寸長度上的點數，即DPI來表示，例如：600×1200DPI。灰度值：是指進行灰度掃描時對圖像由純黑到純白整個色調區域進行劃分的級數。6BIT，8BIT，10BIT等。掃描速度34②基本輸出設備CRT性能價格比高，技術成熟分類

LCD將取代CRT辨別率像素的數量如1024×7681280×1024指標

顏色質量每一個像素占用的位數，真彩色是24位刷新頻率(CRT)屏幕刷新速度(Hz)刷新頻率越高，閃動就越少不閃動至少須要75Hz顯示器注1：顯示器顏色質量若為32位，因為增加了1個字節的透亮度注2：LCD在標準辨別率下最清晰輸入和輸出設備35②基本輸出設備打印速度每分鐘打印頁數(ppm)指標

辨別率每英寸的點數(dpi)針色打印機9針、24針等，用于銀行、超市分類

噴墨打印機黑白、彩色，打印成本高，小批量打印激光打印機速度最快，可達80ppm以上質量最高，可達1200dpi以上打印機輸入和輸出設備36

各種接口

USB接口：

USB1.1最高傳輸速率可達12Mbps很少見到

USB2.0傳輸速率可達480Mbps普遍IEEE1394：支持的設備有DV、移動硬盤、音響設備可以達到400Mbps，將來會800Mbps，1Gbps，1.6GbpsPS/2接口串行口并行口接口主板主板(Mainboard)簡稱MB。主板上布滿了各種電子元件、插槽、接口等。它為CPU、內存和各種功能(聲、圖、通信、網絡、TV、SCSI等)卡供應安裝插座(槽)；為各種磁、光存儲設備、打印和掃描等IO設備以及數碼相機、攝像頭、Modem等多媒體和通訊設備供應接口。顯示卡顯示卡(又稱顯示適配器)，作用是限制顯示器的顯示方式。目前大多數計算機都運用AGP借口的顯示卡。顯示卡有一個15針的VGA輸出端口，卡上有圖形處理芯片、顯示內存及BIOS芯片。顯示卡的性能主要取決于顯卡上運用的圖形芯片。顯示內存的大小影響到顯示卡可以顯示的顏色多少和可以支持的最高辨別率。聲卡微型計算機的主要技術指標CPU的類型芯片的型號主要廠商：InterAMD微型計算機的主要技術指標字長CPU在單位時間內(同一時間)能一次處理的二進制數的位數叫字長。能處理字長為8位數據的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在單位時間內處理字長為32位的二進制數據。字節和字長的區分：8位稱為一個字節。字長的長度是不固定的，對于不同的CPU、字長的長度也不一樣。8位的CPU一次只能處理一個字節，而32位的CPU一次就能處理4個字節，同理字長為64位的CPU一次可以處理8個字節。微型計算機的主要技術指標時鐘頻率、機器周期GHZ運算速度MIPS（每秒百萬次指令）存取速度CPUcache內存硬盤光盤（U盤）內、外存儲器的容量一、計算機硬件系統二、計算機軟件系統

1軟件分類

2軟件體系結構三、計算機系統安裝和配置計算機軟件系統計算機系統的全部程序及相關的文檔稱為軟件（software）。計算機的軟件系統就是為了運行、管理和維護計算機而編寫的程序（當然包括文檔）的總和。程序是為實現確定功能，用計算機程序設計語言所編制的語句的有序集合。文檔是描述程序設計的過程及程序的運用方法的有關資料。軟件系統按其功能可分為系統軟件和應用軟件兩大部分。計算機軟件系統軟件系統系統軟件文字處理軟件表格處理軟件輔助設計軟件實時控制軟件網絡通信軟件應用軟件操作系統（OS）DOSWindows2000/xpWindowsNTUNIX、NetWare語言處理程序編譯程序解釋程序匯編程序系統服務程序監控、檢測程序連接編輯程序連接裝配程序調試程序其它服務程序數據庫管理系統OracleSybaseIBMDB2計算機軟件體系結構硬件結構操作系統系統服務程序網絡軟件數據庫管理系統語言處理程序應用程序軟件系統-----系統軟件系統軟件是指限制和協調計算機及外部設備,支持應用軟件開發和運行的系統,是無需用戶干預的各種程序的集合,主要功能是調度,監控和維護計算機系統；負責管理計算機系統中各種獨立的硬件，使得它們可以協調工作。主要包括:操作系統,語言處理程序,高級語言系統和各種服務性程序等.操作系統（OperationSystem）負責管理計算機系統的全部軟件資源和硬件資源。合理地組織計算機各部分協調工作。為用戶供應操作和編程界面。

操作系統是最基本，最重要的系統軟件，是系統軟件的核心。功能分類單用戶操作系統。批處理操作系統。分時操作系統。實時操作系統。網絡操作系統。分布式操作系統。操作系統功能：文件管理：資源管理器、樹形書目結構、路徑進程管理：程序管理器內存管理設備管理：限制面板操作系統簡介DOS操作系統MACOS操作系統Windows操作系統UNIX系統Linux操作系統簡介DOS操作系統DiskOperatingSystem又稱DOS(簡寫)，中文全名“磁盤操作系統”。單用戶、單任務、字符界面速度快16位系統操作系統簡介MACOSMacOS是一套運行于蘋果Macintosh系列電腦上的操作系統。MacOS是首個在商用領域成功的圖形用戶界面。

操作系統簡介操作系統簡介UNIX是一個功能強大、性能全面的多用戶、多任務操作系統，可以應用從巨型計算機到一般PC機等多種不同的平臺上Linux是一種外觀和性能與UNIX相同或更好的操作系統，而是一個類似于UNIX的產品。Linux是自由軟件，免費、公開源代碼的.57（1）機器語言

機器語言是由“０”、“１”二進制代碼按確定規則組成的、能被機器干脆理解、執行的指令集合。例如，計算A=15+10的機器語言程序如下：1011000000001111 ：把15放入累加器A中0010110000001010 ：10與累加器A的值相加，結 果仍放入A中11110100 ：結束，停機缺點：編程工作量大，難學、難記、難修改，只適合專業人員運用；由于不同的計算機，其指令系統不同，機器語言隨機而異，通用性差，是面對機器的語言。優點：程序代碼不須要翻譯，所占空間少，執行速度快。現在已經沒有人用機器語言干脆編程了。程序設計語言與語言處理程序58（2）匯編語言將機器指令的代碼用英文助記符來表示，代替機器語言中的指令和數據。例如，計算A=15+10的匯編語言程序：MOV A，15 ：把15放入累加器A中ADD A，10 ：10與累加器A相加，結果存入A中HLT ：結束，停機優點：匯編語言克服了機器語言難讀等缺點，保持了其編程質 量高，占存儲空間少，執行速度快的優點。缺點：還是依靠于機器，通用性差。特點：源程序必需通過匯編程序翻譯成機器語言。常用于：過程限制等編程。2.語言處理程序三類計算機語言機器語言1用二進制代碼表示的機器指令集合。優點：敏捷、干脆識別執行、速度快。缺點：面對硬件、直觀性差，易出錯，程序不易移植。匯編語言2用助記符表示的計算機語言，仍舊面對機器。優點：簡潔易記、速度快，目標程序占用空間少。缺點：面對硬件，通用性差。兩者都屬于低級語言。2、語言處理程序高級語言3與自然語言相近并為計算機所接受和執行的語言。優點：面對用戶，與硬件無關，通用性與移植性強。缺點：源程序須翻譯成機器語言形式的目標程序，計算機才能識別和執行。兩種翻譯方式：編譯和說明兩種翻譯方式編譯方式源程序計算機目標程序結果編譯程序運行下一語句解釋程序源程序計算機結果說明方式2、語言處理程序例：3+28088微處理器操作碼操作數

1010000000000011傳送指令，將3送到累加器AL中

0000010000000010加法指令，見2加到AL的內容上匯編語言操作碼目的操作數源操作數

MOVAL，3ADDAL,263（3