第3章 计算机硬件与软件3.1 计算机系统体系结构计算机由软件和硬件组成。图 31 计算机系统总体结构3.2 计算机硬件计算机可以分为个人计算机、工作站、小型机、大型机、超级计算机。图 32 个人计算机的组成 3.2 计算机硬件（续）计算机硬件的功能包括输入（input）、处理（process）、输出（output）三个环节。 图 33 计算机硬件结构3.2 计算机硬件（续）图 34 基于总线的硬件结构3.2 计算机硬件（续）3.2.1 中央处理器中央处理器（Central Processing Unit ，CPU）可以控制数据的算术和逻辑运算，它们也引导和控制数据在不同位置之间的传输。 算术/逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）、控制单元（Control Unit，CU）和寄存器。图 35 Intel Pentium 4微处理器芯片 3.2 计算机硬件（续）3.2.1 中央处理器（续）性能指标的影响因素：机器周期时钟速度字长和总线宽度CPU的物理特性3.2 计算机硬件（续）3.2.2 内存内存，又称主存，主存贮器，可以存储将要处理的数据和将要执行的指令。 存储器容量换算bit（读作比特），1bit=1个0或1的值；B（读作字节），1B=8bit； M（读作兆），1MB=1024K； G，1GB=1024M； T，1TB=1024G； P，1PB=1024T。 3.2 计算机硬件（续）3.2.2 内存（续）内存的种类随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）动态随机存储器（DRAM） 静态随机存储器（SRAM） 只读存储器（Read-Only Memory，ROM） 可编程只读存储器（Programmable Read-Only Memory，PROM） 可擦除可重写只读存储器（Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM） 3.2 计算机硬件（续）3.2.3 辅助存储器与主存相比，辅助存储器有数据非易失性、容量大和价格便宜等优点； 辅助存储器的存取速度比主存慢；存取方式：顺序存取和直接存取；辅助存储器设备：磁带、磁盘 、RAID 、光盘 、闪存类存储器、固态硬盘。 3.2 计算机硬件（续）3.2.4 输入设备鼠标和键盘语音识别设备数码相机和摄像头扫描仪光数据读入器输入笔光笔触摸屏条形扫描仪射频识别3.2 计算机硬件（续）3.2.5 输出设备显示器打印机击打式打印机非击打式打印机图 36 常见的CRT和LCD显示器3.3 计算机软件3.3.1 软件的概念计算机软件就是一系列相关的程序和相应的文档组成的集合。计算机软件主要分为：系统软件（System Software） 应用软件（Application Software） 3.3 计算机软件（续）3.3.2 系统软件系统软件是负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使得它们可以协调工作； 系统软件包括操作系统和一系列基本的工具（比如编译器，数据库管理，存储器格式化，文件系统管理，用户身份验证，驱动管理，网络连接等方面的工具）。3.3 计算机软件（续）3.3.2 系统软件（续）操作系统操作系统（Operating System，OS）是用于管理计算机软硬件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石； 操作系统位于底层硬件与用户之间，是两者沟通的桥梁。 3.3 计算机软件（续）3.3.2 系统软件（续）操作系统的功能模块进程管理：进程控制 、进程调度、进程同步 、进程通讯；存储管理：地址定位 、存储分配 、存储保护 、存储扩充；设备管理：缓冲管理 、设备分配 、设备处理 、设备独立性和虚拟设备；文件管理：目录管理、文件读写管理、文件存取控制、文件存储空间的管理；用户接口 ：系统级的接口、用户交互界面3.3 计算机软件（续）3.3.2 系统软件（续）操作系统的处理形式：并行操作技术以并行操作技术为基础的操作系统的特征：并发性共享性 虚拟性 异步性 3.3 计算机软件（续）3.3.2 系统软件（续）主要操作系统产品Microsoft Windows系统 UNIX类系统 Linux系统 Mac OS系统 3.3 计算机软件（续）3.3.3 应用软件应用软件是用来完成用户所要求的数据处理任务或实现用户特定功能的程序。 分为通用软件专用软件。专用软件：专门为某类用户或应某个用户的要求而专门设计的软件，如OTR EXPRESS。通用软件：通用软件是可以在多个行业中不同层次的用户使用的应用软件，如MS Word、WPS、MS Excel、MS PowerPoint等。3.3 计算机软件（续）3.3.4 软件版权形式私有软件（Proprietary Software） 在复制、分发、使用、修改上有限制、需付费使用 共享软件（Shareware） 一般附有特定的限制，如试用期、功能屏蔽或广告允许他人自由拷贝和使用 自由软件（Free Software） 自由软件的版权仍属作者所有 用户不受限制地使用、复制、研究、修改和分发 3.4 计算机系统的发展未来信息技术的发展趋势：计算能力 应用/体系 通讯 存储图 39 信息技术的能力体系 本章习题1.计算机硬件包括哪些主要的组成部分？各部分具有哪些功能和特点？2.什么是计算机软件？计算机软件具有哪些主要的类型？3.操作系统软件包括哪些主要的功能？4.什么是私有软件？什么是自由软件？二者之间存在怎样的关系？5.你如何看待计算机软硬件技术的未来发展趋势？