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第二章 计算机系统,五个功能部件:输入设备、运算器、存储器、控制器、输出设备其中运算器和控制器,合称中央处理器,简称 CPU。1、运算器AU 功能:对二进制数码进行算术运算或逻辑运算。 构成:由一个加法器、若干个寄存器和一些控制线路组成。 衡量性能指标:字长和速度。2、控制器CU 功能:指挥整个机器各个部件自动、协调工作。 构成:指令寄存器、译码器、时序节拍发生器、操作控制部件、指 令计数器。,2.1 计算机硬件组成,机器指令的执行过程: (1)机器指令:计算机可以真正“执行”的命令。 机器指令构成:操作码+操作数 (2)指令的执行过程: 1)根据程序计数器里的内容到存储器中读取当前要执行的指令, 同时把他放到指令寄存器中。 2)译码器开始译码 3)控制器根据译码器的输出,按一定顺序产生执行该指令的所有 控制信号。 4)在控制信号的作用下,使各个部件完成相应的工作。,2.1 计算机硬件组成,3、存储器 功能:用来存储当前要执行的程序、数据及结果,具有存数和取数功能。 存数:指向存储器里“写入”数据 取数:指从存储器里“读取”数据 访问:读写操作统称对存储器访问 分类: 内存储器(内存):CPU 可以直接访问其里的数据。 外存储器(外存):CPU 不可直接访问其里的数据,只有先调入 内存方可使用。,2.1 计算机硬件组成,(1)主存储器(放在主机内部的,用于存放当前运行的程序和数据。) 1)内存储器 随机访问存储器(RAM) RAM 是 PC 的主要存储区域;它允许读写数据; 它是易失性存储器。 只读存储器(ROM) 它包含可以访问和读取但不能修改的程序与数据; 它是非易失性存储器。 2)高速缓存(Cache) 用于临时存储频繁使用的信息以加快访问速度; 一级 Cache:CPU 内部的 Cache 二级 Cache:CPU 外部的 Cache 三级 Cache:主板使用的,2.1 计算机硬件组成,(2)辅助存储器(外存储器) 1)硬盘 2)移动存储产品 USB 移动硬盘 USB 优盘 光盘 只读型光盘 CD-ROM 一次性写入光盘 CD-R 可擦除型光盘 CD-RW DVD 光盘,2.1 计算机硬件组成,4、输入/输入设备(I/0 设备) (1)输入设备 功能:向计算机输入命令、程序、数据等信息。把这些信息转换为 计算机能识别的二进制代码。 例子:键盘、鼠标、扫描仪、手写板、麦克、照相机、摄像机、游 戏操作杆、条形码阅读器、光学字符阅读器、触摸屏、光笔 等。 (2)输出设备 功能:将计算机处理后的各种内部格式信息转换为人们能识别的形 式表达出来。 例子:显示器、打印机、绘图仪、音响等。,2.1 计算机硬件组成,5、计算机的结构各部件的连接方式 (1)直接连接 1952年 冯诺依曼 IAS (2)总线结构 总线:是一组连接各个部件的公共通信线。 三种总线: 数据总线:传输数据信号的公共通路 地址总线:传输地址信号的公共通路 控制总线:除数控制信号的公共通路,2.1 计算机硬件组成,ISA 总线 PCI 总线 AGP 总线 EISA 总线,1、中央处理器 构成:运算器、控制器、若干个寄存器和高速缓存。 性能指标:直接决定了整台机器的性能、字长和时钟主频。2、存储器 分类:主存储器和辅助存储器,2.1 计算机硬件组成总结,3、总线 ISA 总线 PCI 总线 AGP 总线 EISA 总线4、输入设备 鼠标、键盘等5、输出设备 显示器 (1)分类:阴极射线管显示器(CRT)和液晶显示器(LCD),2.1 计算机硬件组成总结,(2)性能: 像素与点距 分辨率:整个屏幕上像素的数目=列*行 显存 显示器的尺寸:用显示屏的对角线来衡量 打印机 分类 (1)点阵打印机 (2)喷墨打印机 (3)激光打印机,2.1 计算机硬件组成总结,6、微型计算机的主要技术指标 (1)字长:CPU 一次能同时处理二进制数据的位数。 (2)时钟主频:指 CPU 的时钟频率,单位 GHz。 (3)运算速度:指每秒钟所能执行加法指令数目,常用 MIPS 表示。 (4)存储容量:主要指内存的存储容量。 (5)存取周期:指 CPU 从内存储器中存取数据所需要的时间。,2.1 计算机硬件组成总结,计算机系统的硬件组成,运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备,ROM、RAM、软盘、 硬盘、光盘,键盘、鼠标、扫描仪、手写笔、触摸屏,显示器、打印机、绘图仪、音箱,1、概念 为运行、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据和文档的总称。2、软件系统及其组成,软件系统,系统软件,应用软件,操作系统,语言处理程序,系统服务程序,应用软件包,用户程序,其它领域应用软件,辅助设计/制造,科学计算,办公自动化,数据库/信息管理,2.2 软件系统,3、计算机语言 (1)概念:人与计算机“沟通”使用的语言 (2)种类 机器语言:直接用二进制代码表示指令系统的语言 指令:命令 指令系统:指令的集合 汇编语言:是一种把机器语言“符号化”的语言 汇编语言源程序:用汇编语言写的程序 目标程序:翻译后的机器语言程序 汇编程序:将源程序翻译成目标程序的软件,2.2 软件系统,3、计算机语言(续)高级语言(算法语言):具有严格的语法和语义规则。 两种翻译方式: 编译:将源程序一次翻译成目标程序。在经过链接便可执行 解释:将源程序逐句翻译、逐句执行的。,2.2 软件系统,TIOBE 2013年8月编程语言排行榜,4、系统软件 (1)概念:控制和协调计算机及外部设备,支持应用软件开发和运行的软件 (2)分类: 操作系统 语言处理系统 数据库管理系统系统辅助处理软件,2.2 软件系统,5、应用软件 (1)概念:为解决特定问题而开发的软件 (2)分类: 办公软件和办公套件 多媒体处理软件 Internet 工具软件,2.2 软件系统,功能:管理计算机上所有资源(硬件资源和软件资源) 1)处理机管理使程序更有效的执行 2)内存管理内存空间的分配、保护和扩充 3)信息管理主要是指组织和管理外存上的信息 4)设备管理 5)用户接口 程序级的接口系统调用 作业级的接口用户界面,2.3 操作系统,核心概念: 1)进程 线程 2)内核态 用户态,2.3 操作系统,分类: 1)按功能和特性: 批处理操作系统、分时操作系统(UNIX)、实时操作系统 2)按管理用户数:单用户操作系统(DOS)、多用户操作系统 3)适合管理网络:网络操作系统,2.3 操作系统,典型OS: UnixLinuxWindowsVxWorksAndroidMac OSiOS,2.3 操作系统,
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