計(jì)算機(jī)導(dǎo)論-應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程中心

1、第3章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成,3.1 計(jì)算機(jī)硬件3.2 計(jì)算機(jī)軟件3.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組裝,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)兩大部分組成。 1.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 由一系列電子元器件按照一定邏輯關(guān)系聯(lián)接而成，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 2.計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)由操作系統(tǒng)、語(yǔ)言處理系統(tǒng)、以及各種軟件工具等各種軟件程序組成。計(jì)算機(jī)軟件指揮、控制計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)按照預(yù)定的程序運(yùn)行

2、、工作，從而達(dá)到我們預(yù)定的目標(biāo)。,,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成,3.1 計(jì)算機(jī)硬件,（1）馮·諾依曼原理（Von Neumann）,（2）計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),（3）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo),（1）馮·諾依曼原理（Von Neumann） 計(jì)算機(jī)的基本工作原理是存儲(chǔ)程序和程序控制。 該原理最初是由匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼于1945年提出來(lái)的，故稱為馮·諾依曼原理。 按照馮·諾依曼原理

3、構(gòu)造的計(jì)算機(jī)又稱馮·諾依曼計(jì)算機(jī)，其體系結(jié)構(gòu)稱為馮·諾依曼結(jié)構(gòu)。目前計(jì)算機(jī)已發(fā)展到了第四代，基本上仍然遵循著馮·諾依曼原理和結(jié)構(gòu)。但是，為了提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)高度并行化，當(dāng)今的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已對(duì)馮·諾依曼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了許多變革，如指令流水線技術(shù) 。,馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的基本特點(diǎn)如下： ·采用存儲(chǔ)程序方式，程序和數(shù)據(jù)放在同一個(gè)存儲(chǔ)器中，兩者沒(méi)有區(qū)別，指令同數(shù)據(jù)一樣可以送到運(yùn)算

4、器進(jìn)行運(yùn)算，即由指令組成的程序是可以修改的。 ·存儲(chǔ)器是按地址訪問(wèn)的線性編址的唯一結(jié)構(gòu)，每個(gè)單元的位數(shù)是固定的。 ·指令由操作碼和地址碼組成。 ·通過(guò)執(zhí)行指令直接發(fā)出控制信號(hào)控制計(jì)算機(jī)的操作。 ·機(jī)器以運(yùn)算器為中心，輸入輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳送都經(jīng)過(guò)運(yùn)算器。 ·數(shù)據(jù)以二進(jìn)制表示。,（2）計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)硬件通常由五部分組成：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、

5、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器和控制器。這五部分之間的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)如下圖，稱為馮·諾依曼結(jié)構(gòu)圖，其以運(yùn)算器為中心。,·輸入設(shè)備。如：鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、掃描儀等 。 ·輸出設(shè)備。如：屏幕顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音箱等。 ·存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的記憶裝置，為了對(duì)存儲(chǔ)的信息進(jìn)行管理，把存儲(chǔ)器劃分成單元，每個(gè)單元的編號(hào)稱為該單元的地址。存儲(chǔ)器內(nèi)的信息是按地址存取的。向存儲(chǔ)器內(nèi)存入信息也稱為“寫入”。寫入新的內(nèi)

6、容則覆蓋了原來(lái)的舊內(nèi)容。從存儲(chǔ)器里取出信息，也稱為“讀出”。信息讀出后并不破壞原來(lái)存儲(chǔ)的內(nèi)容，因此信息可以重復(fù)取出，多次利用。 存儲(chǔ)器分兩大類：一類和計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器、控制器直接相連，稱為主存儲(chǔ)器（內(nèi)部存儲(chǔ)器），簡(jiǎn)稱主存（內(nèi)存）；另一種存儲(chǔ)設(shè)備稱為輔助存儲(chǔ)器（外部存儲(chǔ)器），簡(jiǎn)稱輔存（外存）。,存儲(chǔ)器的有關(guān)術(shù)語(yǔ)簡(jiǎn)述如下：位（Bit）：存放一位二進(jìn)制數(shù)即0或1。位是計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息的最小單位。字節(jié)（Byte）：8個(gè)二進(jìn)制位為

7、一個(gè)字節(jié)。為了便于衡量存儲(chǔ)器的大小，統(tǒng)一以字節(jié)（Byte簡(jiǎn)寫為B）為單位。字節(jié)是計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息的基本單位。表示存儲(chǔ)容量的單位一般用字或字節(jié)。例如，32KB表示32K字節(jié)，128KW表示128K字，其中 IK＝ 1024。地址：整個(gè)內(nèi)存被分成若干個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元一般可存放8位二進(jìn)制（字節(jié)編址）。每個(gè)存儲(chǔ)單元可以存放數(shù)據(jù)或程序代碼。為了能有效地存取該單元內(nèi)的內(nèi)容，每個(gè)單元必須有唯一的編號(hào)（稱為地址）來(lái)標(biāo)識(shí)。讀操作（Read）：

8、按地址從存儲(chǔ)器中取出信息，不破壞原有的內(nèi)容，稱為對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行“讀”操作。寫操作（Write）：把信息寫入存儲(chǔ)器，原來(lái)的內(nèi)容被覆蓋，稱為對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行“寫”操作。,·運(yùn)算器。 運(yùn)算器是對(duì)信息進(jìn)行加工處理的部件。它在控制器的控制下與內(nèi)存交換信息，負(fù)責(zé)進(jìn)行各類基本的算術(shù)運(yùn)算和與、或、非、比較、移位等各種邏輯判斷和操作。此外，在運(yùn)算器中還含有能暫時(shí)存放數(shù)據(jù)或結(jié)果的寄存器。 ·控制器。 控制器是整個(gè)計(jì)算機(jī)的

9、指揮中心。它負(fù)責(zé)對(duì)指令進(jìn)行分析、判斷，發(fā)出控制信號(hào)，使計(jì)算機(jī)的有關(guān)設(shè)備協(xié)調(diào)工作，確保系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。 控制器和運(yùn)算器一起組成了計(jì)算機(jī)的核心，稱為中央處理器，即CPU（Central Processing Unit）。通常把控制器、運(yùn)算器和主存儲(chǔ)器一起稱為主機(jī)，而其余的輸入、輸出設(shè)備和輔助存儲(chǔ)器稱為外部設(shè)備。,鍵盤使用方法,1．鍵盤組成,2．鍵盤的種類,1．鍵盤組成,（1）鍵盤外觀,（2）鍵的功能和用法 ★ 打字機(jī)鍵盤

10、 ★ 功能鍵 ★ 編輯鍵 ★ 數(shù)字小鍵盤 ★ 鍵盤的使用方法 ● 標(biāo)準(zhǔn)指法使用 ● 漢字拼音輸入法 ● 漢字五筆字型輸入法,2．鍵盤的種類 鍵盤的種類五花八門，主要是看你依據(jù)什么進(jìn)行分類。這里主要講述按內(nèi)部構(gòu)造分類。有機(jī)械式鍵盤、薄膜式鍵盤，還有無(wú)線傳輸鍵盤。,（3）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)CPU：主頻：主頻是衡量CPU運(yùn)行速度的重要指標(biāo)。它是指系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖發(fā)

11、生器輸出周期性脈沖的頻率。通常以兆赫茲（MHz）為單位。目前的微處理器的主頻已高達(dá)1.5GHz、2.2GHz以上。字長(zhǎng)：字長(zhǎng)是CPU可以同時(shí)處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)位數(shù)。如64位微處理器，一次能夠處理64位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。常用的有32位、64位微處理器。一般來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)越長(zhǎng)，其性能就越高。,運(yùn)算速度：計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度是指計(jì)算機(jī)每秒鐘執(zhí)行的指令數(shù)。單位為每秒百萬(wàn)條指令(簡(jiǎn)稱 MIPS)或者每秒百萬(wàn)條浮點(diǎn)指令(簡(jiǎn)稱 MFPOPS)。它們都是用基

12、準(zhǔn)程序來(lái)測(cè)試的。影響運(yùn)算速度的幾個(gè)主要因素：主頻、字長(zhǎng)及指令系統(tǒng)的合理性。,,內(nèi)存： 存取速度。內(nèi)存儲(chǔ)器完成一次讀(取)或?qū)?存)操作所需的時(shí)間稱為存儲(chǔ)器的存取時(shí)間或者訪問(wèn)時(shí)間。而連續(xù)兩次讀(或?qū)?所需間隔的最短時(shí)間稱為存儲(chǔ)周期。對(duì)于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)，存取周期約為幾十到幾百ns(10-9秒)。存儲(chǔ)容量是計(jì)算機(jī)內(nèi)存所能存放二進(jìn)制數(shù)的量。一般用字節(jié)(Byte)數(shù)來(lái)度量。內(nèi)存容量的加大，對(duì)于運(yùn)行大型軟件十分必要，否則會(huì)感到慢得無(wú)法忍受。,,

13、,,,I/O的速度：主機(jī)I/O的速度，取決于I/O總線的設(shè)計(jì)。這對(duì)于慢速設(shè)備（例如鍵盤、打印機(jī)）關(guān)系不大，但對(duì)于高速設(shè)備則效果十分明顯。例如對(duì)于當(dāng)前的硬盤，它的外部傳輸率已可達(dá)20MB／S、4OMB／S以上。 主機(jī)與外部設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)的速率也是影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作速度的重要因素。由于各種外部設(shè)備本身工作的速度不同，常用主機(jī)所能支持的數(shù)據(jù)輸入輸出最大速率來(lái)表示。,,主板，又叫主機(jī)板(mainboard)、系統(tǒng)板(systemboard)

14、或母板(motherboard)；它安裝在機(jī)箱內(nèi)，是微機(jī)最基本的也是最重要的部件之一。 主板一般為矩形電路板，上面安裝了組成計(jì)算機(jī)的主要電路系統(tǒng)，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、鍵盤和面板控制開關(guān)接口、指示燈插接件、擴(kuò)充插槽、主板及插卡的直流電源供電接插件等元件。作為電腦里面最大的一個(gè)配件（機(jī)箱打開里面最大的那塊電路板），主要任務(wù)就是為CPU、內(nèi)存、顯卡、聲卡、硬盤等等設(shè)備提供一個(gè)可以正常穩(wěn)定運(yùn)作的平臺(tái)。,,,,總線（Bus）：是計(jì)

15、算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束，按照計(jì)算機(jī)所傳輸?shù)男畔⒎N類，計(jì)算機(jī)的總線可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號(hào)?？偩€是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是CPU、內(nèi)存、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道，主機(jī)的各個(gè)部件通過(guò)總線相連接，外部設(shè)備通過(guò)相應(yīng)的接口電路再與總線相連接，從而形成了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各個(gè)部件之間傳送信息的公共通路叫總線，微型計(jì)算機(jī)是以總線結(jié)構(gòu)來(lái)連

16、接各個(gè)功能部件的。 總線通常指系統(tǒng)總線，一般含有三種不同功能的總線，數(shù)據(jù)總線DB（Data Bus）、地址總線AB（Address Bus）和控制總線CB（Control Bus）。 數(shù)據(jù)總線用于傳送數(shù)據(jù)信息，地址總線是專門用來(lái)傳送地址，控制總線用來(lái)傳送控制信號(hào)和時(shí)序信號(hào)。,,,3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),定義：軟件是指用來(lái)指揮計(jì)算機(jī)運(yùn)行的各種程序的總和以及開發(fā)、使用和維護(hù)這些程序所需的技術(shù)資料。 軟件系統(tǒng)的主要任務(wù)：提高機(jī)器的使用

17、效率、發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)器的功能和用途，為用戶使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供方便。 分類：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。 系統(tǒng)軟件又分為：操作系統(tǒng)、語(yǔ)言處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、軟件工具等。 應(yīng)用軟件又包括：應(yīng)用軟件包和用戶程序。 （1）系統(tǒng)軟件 （2）應(yīng)用軟件,（1）系統(tǒng)軟件 一般把靠近內(nèi)層、為方便使用和管理計(jì)算機(jī)資源的軟件，稱為系統(tǒng)軟件。 系統(tǒng)軟件的功能：主要是簡(jiǎn)化計(jì)

18、算機(jī)操作，擴(kuò)展計(jì)算機(jī)處理能力和提高計(jì)算機(jī)的效益。 兩個(gè)主要特點(diǎn)：一是通用性。即無(wú)論哪個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)用戶都要用到它們；二是基礎(chǔ)性，即應(yīng)用軟件要在系統(tǒng)軟件支持下編寫和運(yùn)行。,·操作系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件的核心是操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)（Operating System，簡(jiǎn)稱OS）是由指揮與管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的程序模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成的一種大型軟件系統(tǒng)，其功能是管理計(jì)算機(jī)的全部硬件資源和軟件資源，為用戶提供高效、周到的服

19、務(wù)界面。例如，IBM－PC及其兼容機(jī)的運(yùn)行要有PC－DOS或Windows的支持。沒(méi)有配備任何軟件的硬件計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)。裸機(jī)向外部世界提供的界面只是機(jī)器指令，為了馴服令人費(fèi)解且難以使用的裸機(jī)，用戶及其他程序都利用了系統(tǒng)軟件，即通過(guò)操作系統(tǒng)來(lái)使用計(jì)算機(jī)。,·語(yǔ)言處理系統(tǒng) 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言按其發(fā)展的過(guò)程和應(yīng)用級(jí)別分為機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言也是一種面向機(jī)器的語(yǔ)言。 ·數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

20、 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)就是在具體計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的系統(tǒng)軟件，用戶用它來(lái)建立、管理、維護(hù)、使用數(shù)據(jù)庫(kù)等。 ·軟件工具 軟件工具是軟件開發(fā)、實(shí)施和維護(hù)過(guò)程中使用的程序。如輸入階段的編輯程序、運(yùn)行階段的連接程序、測(cè)試階段的排錯(cuò)程序、測(cè)試數(shù)據(jù)產(chǎn)生程序等。,（2）應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是用戶利用計(jì)算機(jī)軟、硬件資源為解決各類應(yīng)用問(wèn)題而編寫的軟件。應(yīng)用軟件一般包括用戶程序及其說(shuō)明性文件資料。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的推

21、廣與普及，應(yīng)用軟件將會(huì)逐步地標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，并逐步地按功能組合成各種軟件包以方便用戶的使用。應(yīng)用軟件的存在與否并不影響整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，但它必須在系統(tǒng)軟件的支持下才能工作。例如，WPS、Word、Excel等。,3.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組裝本章學(xué)習(xí)目標(biāo)了解計(jì)算機(jī)主要器件、外部設(shè)備的種類和市場(chǎng)情況了解計(jì)算機(jī)主要器件、外部設(shè)備的主要性能指標(biāo)了解如何選購(gòu)計(jì)算機(jī)的主要器件和外部設(shè)備會(huì)組裝一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)方

22、法,組裝步驟,組裝時(shí)，可以大致按以下步驟進(jìn)行： 1．仔細(xì)閱讀主板說(shuō)明書，結(jié)合CPU的規(guī)格型號(hào)，對(duì)主板的各種跳線進(jìn)行設(shè)置。 2．將CPU、內(nèi)存條、顯卡安裝在主板上。 3．連接顯卡至顯示器信號(hào)線，連接顯示器電源線。連接機(jī)箱至主板電源線，注意千萬(wàn)不能接錯(cuò)，否則將燒毀主板。 4．檢查以上各項(xiàng)設(shè)置、連接無(wú)誤。至此已構(gòu)成一個(gè)基本的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。,5．測(cè)試基本計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是否能正常工作。接通顯示器電源開關(guān)，接通機(jī)箱電源開關(guān)

23、。此時(shí)若計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入自檢過(guò)程，即能在顯示器屏幕上有文字信息顯示，則說(shuō)明基本計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)工作是正常的，可以進(jìn)入下一步驟的組裝工作。否則，應(yīng)該返回第1步，檢查究竟是安裝、設(shè)置方面的問(wèn)題，還是主板、CPU或顯卡本身有硬件故障或各器件之間相互不匹配。 6．關(guān)掉顯示器、機(jī)箱電源，拔下主板電源插頭、顯卡。將主板固定在機(jī)箱底板上，注意：一是主板與機(jī)箱之間的絕緣；二是要保證主板的平整性，防止其變形；三是主板要固定牢固。,10．連接主機(jī)電源和顯示