《計算機系統基礎》word版

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1、第一章 計算機系統基礎 重點： 計算機的發(fā)展 計算機系統組成及基本工作原理 計算機硬件系統的組成 計算機軟件系統的組成 難點: 計算機的基本工作原理 1.1 計算機的發(fā)展 世界上第一臺計算機 ENIAC，5000次加法/秒，體重28噸，占地170m2，18800只電子管，1500個繼電器，功率150KW。 計算機發(fā)展的4個時代 時代 年份 電路 特點 第一代 1946~1953 電子管 磁鼓、磁帶 第二代 1954~1964 晶體管 磁芯、磁盤 第三代 1965~1970 集成電路 終端訪問 第四代 1971至今 大、超大規(guī)模集成

2、電路 個人計算機 1.1.2 當代的計算與計算機 一、計算的概念 手工計算時代，計算機計算時代，網絡計算時代 二、計算機的計算模型 計算機是使用相應的程序來完成任何設定好的任務。 圖靈機是一種思想模型，它由三部分組成：一個控制器，一條可以無限延伸的帶子和一個在帶子上左右移動的讀寫頭。 三、計算機的體系結構 1、馮·諾依曼結構 存儲程序工作原理 計算機的兩個基本能力：一是能夠存儲程序，二是能夠自動地執(zhí)行程序。 計算機是利用“存儲器”（內存）來存放所要執(zhí)行的程序的，而稱之為CPU的部件可以依次從存儲器中取出程序中的每一條指令，并加以分析和執(zhí)行，直至完成全部指令任務為止。

3、 2、非馮·諾依曼結構 非馮·諾依曼結構是一種由數據而不是由指令來驅動執(zhí)行的體系結構 l 數據流計算機 l 歸約計算機 l 基于面向對象程序設計語言的計算機 l 智能計算機 非馮·諾依曼結構計算機的優(yōu)點 l 支持高度的并行操作 l 與VLSI技術相適應 l 有利于提高軟件生產力 非馮·諾依曼結構計算機的缺點 l 操作開銷太大 l 不能有效利用以前馮氏計算機累積起來的豐富資源 1.1.3 未來新型計算機 l 超導計算機 l 量子計算機 l 光子計算機 l 生物計算機 l 神經計算機 1.2 計算機系統組成及基本原理 計算機系統的組成 1.2.2

4、 計算機的基本工作原理 1、采用二進制的形式表示數據和指令 2、采用存儲程序方式 3、計算機由運算器、存儲器、控制器、輸入設備、輸出設備5大部件組成 1.2.3 指令和指令系統 1、指令 指令是能被計算機識別并執(zhí)行的二進制代碼 指令由操作碼與操作數組成 2、指令系統 一臺計算機所有指令的集合、稱為該計算機的指令系統指令系統包括：數據傳送指令、數據處理指令、程序控制指令、輸入、輸出指令、其他指令。 3、指令執(zhí)行過程 馮氏原理：人們預先編好程序，利用輸入設備把程序輸入內存，計算機在控制器控制下，從內存中逐條取出程序交運算器執(zhí)行。把結果回送入內存、或由輸出設備輸出。 執(zhí)行步驟

5、：取指、分析、執(zhí)行、計數器加1 1.3 計算機硬件系統的組成 從外觀看，一臺微機由主機和外部設備組成。在主機箱內有主機板、多功能卡、顯示卡、硬軟盤和驅動器等。 1.3.1 主板 主板是位于主機箱底部的一塊大型印刷電路板，有CPU插槽/插座、內存插槽、局域總線的擴展總線、高速緩存、時鐘和CMOS主板BIOS、軟/硬盤、串口、并口等外設接口、控制芯片等。 1.3.2 CPU 1. 中央處理器CPU： 它執(zhí)行對信息的處理與控制，是整個微型機的核心，它是一個大規(guī)模集成電路芯片。 CPU可分為：① 針腳式Socket ② 插卡式Slot 2. 微處理器MPU： 它是將C

6、PU、時鐘脈沖發(fā)生器和系統控制器集成在一片或多片大規(guī)模集成電路上而形成的一個獨立器件。 3．CPU的基本結構 l 運算器與內部控制器 l 控制邏輯單元 l CPU內部總線 4．CPU的性能指標 CPU執(zhí)行指令的速度即CPU每秒所能執(zhí)行的指令條數 CPU的字長即CPU一次所能處理的數據的二進制位數 指令本身的功能強弱及復雜程度 1.3.3 存儲器 微型機的存儲器用來存放程序和數據，存儲器容量的大小、存取數據速度的快慢將直接影響到微型機系統的性能。 隨機存儲器 RAM 只讀存儲器 ROM 可編程只讀存儲器 PROM 可改寫只讀存儲器 EPROM 存儲器 主存儲器

7、 （內 存） 軟磁盤 硬磁盤 光盤存儲器 外存儲器 （輔助存儲器） 磁盤存儲器： 計算機運行時的程序和數據均放在RAM中，一旦掉電，其中的內容將全部丟失。 內存儲器的分類 l 靜態(tài)隨機存取存儲器（SRAM） l 動態(tài)隨機存取存儲器 （DRAM） l 只讀存儲器（ROM） l 高速緩沖存儲器（Cache) 外存儲器的分類 l 硬磁盤存儲器 l 軟磁盤存儲器 l 光盤存儲器 l 優(yōu)盤（Flash Memory) l 移動硬盤 硬盤機的性能指標有： ①盤徑：5.25英寸，3.5英寸，2.5英寸，1.8英寸等； ②接口類型：IDE、EIDE等； ③

8、盤面數：相當于軟盤中的“面數”，又稱磁頭數； ④柱面數：相當于軟盤中的“磁道數”； ⑤扇區(qū)數、數據傳輸率、硬盤轉速、電源和重量等。 硬盤容量的計算： 總容量＝柱面數×面數×每道扇區(qū)數×每扇區(qū)字節(jié)數 硬盤機的主要技術指標有： ①平均等道時間：指磁頭移動到數據所在磁道所用的時間； ②數據傳輸率：指磁頭到硬盤緩存間最大數據傳輸率； ③主軸轉速：指硬盤內主軸轉動速度； ④高速緩存（Cache）：指在硬盤內部的高速存儲器。 軟盤存儲器 軟盤一般有5寸盤(5.25“)和3寸盤(3.5”),高密3寸盤的存儲容量為1.44M,高密5寸盤容量為1.2M，現在一般采用3寸盤。在DOS中用“A

9、：”、或“B：”來表示軟盤的盤符。 ①面數(side)：分為單面(第0面)和雙面(第0、1面)軟盤。 ②．磁道(track)：以盤片中心為圓心的一組同心圓．數據存儲在軟盤片的磁道內，磁道數一般為40或80,編號從0開始,即0—39或0—79，編號從外到內。 ③．扇區(qū)(sector)：將各個磁道分成的若干個扇形的區(qū)域。扇區(qū)是軟盤的基本存儲單位，一個扇區(qū)稱為一個記錄，計算機在讀、寫數據時總是以一個或幾個完整的扇區(qū)為單位。 扇區(qū)的編號從1開始。每個磁道上的扇區(qū)數可為8、9、15或18。每個扇區(qū)存儲512個字節(jié)。 軟盤上的信息是寫在各磁道的扇區(qū)內的，存放在軟盤上的信息可通過它所在的軟盤面號、

10、磁道號和扇區(qū)號來唯一地確定位置。 ④．存儲密度：存儲密度有道密度和位密度兩種． 　 道密度：沿磁盤半徑方向單位長度上的磁道數(TPI)。 位密度：每一磁道內的單位長度所能記錄的二進制的位數?！? ⑤．容量(capacity)：存儲容量是指軟盤所能存儲的數據字節(jié)總數。存儲容量分為非格式化容量和格式化容量兩種。 格式化容量＝每扇區(qū)字節(jié)數× 每磁道扇區(qū)數×每面磁道數×面數 如：一張雙面軟盤，有40個磁道，9扇區(qū)/磁道，其格式容量為： 512 × 9 × 40 × 2＝368640（字節(jié)），簡稱360KB。 光盤存儲器 原理： 運用光盤盤面的凸凹不平，表示“0”和“

11、1”的信息，光驅利用激光頭產生激光掃描光盤般面，讀取“0”和“1”的信息。 特點：記錄密度高，存儲容量大，數據保存時間長。 類型： ①只讀型光盤(CD-ROM)，只能讀取信息，不能寫入，可提供680M的存儲空間。 ②一次寫入型光盤(CD-R)，只能寫一次，寫后不能修改。 ③可擦型光盤(CD-RW)，可以重復讀寫，但需要光盤刻錄機操作。 優(yōu)盤與移動硬盤 ①優(yōu)盤：又名閃存盤。 特點：防潮、耐高低溫、抗震、防電磁波、容量大、攜帶方便等 ②移動硬盤 特點：容量大，單位存儲成本低；速度快；兼容性好，即插即用；具有良好的抗震性能。 1.3.4 總線與接口 微型計算機硬件系統由微處

12、理器、存儲器、各種輸入/輸出接口電路以及系統總線組成。 微型機的系統結構圖如下： 微 處 理 器 CPU 主存儲器 外存接口 輸入輸出接口 其他I/O口 各種外設 鍵盤、顯示器等 軟、硬盤驅動器 AB DB CB 1.3.5 輸入輸出設備 輸入設備 l 鍵盤 l 鼠標 l 掃描儀 輸出設備 l 顯示器 l 打印機 l 繪圖儀 鍵盤分類 按鍵的數量分類：８３鍵，８８鍵，１０１鍵等。 按制造工藝分類：機械式，電容式，薄膜式，電阻式等。 鼠標的分類 主要用于視窗界面的操作環(huán)境中，通過在桌面上移動鼠標器帶動光標移動來

13、實現各種需要的操作。 鼠標器通過串行通訊接口與主機相連，有機械式和光電式兩種。 掃描儀 掃描儀是一種光機電一體化的輸入設備，它可以將圖文形象轉換成可由計算機處理的數字數據。 顯示器 能及時顯示計算機的提示信息和程序的運行結果，是向用戶提供信息的重要設備。主要由顯示監(jiān)視器和顯示適配器兩部分組成： 1).顯示器的分類 按顏色：顯示器有單色、彩色顯示器之分。 按器件：有陰極射線管顯示器、液晶、發(fā)光二極管、等離子體、熒光等平板型顯示器。 2).顯示器的主要技術參數 屏幕尺寸：主要有14英寸、15英寸、17英寸、20英寸等規(guī)格。 點距：屏幕上熒光點間的距離?，F有的規(guī)格0.20

14、,0.25,0.26,0.28,0.31,0.39(毫米)等。 顯示分辨率：通常寫成(水平點數)×(垂直點數)的形式，目前1024 ×768較普及。 刷新頻率：每分鐘屏幕畫面更新的次數， 一般是75Hz～200Hz。 打印機 可以對數據進行永久性保存，有針式打印機、激光打印機和噴墨打印機等。 打印機的主要技術指標： 打印速度：CPS（字符/秒）表示； 打印分辨率：DPI（點/英寸）表示； 最大打印尺寸：A4或A3。 1.3.6 微型計算機的主要性能指標 l 字長 l 時鐘主頻 l 內存容量 l 外部設備配置 1.4 計算機軟件系統的組成 1.4.1 系統軟件 l 操作系統 l 程序設計語言和語言處理程序 l 數據庫管理系統 l 設備驅動程序 l 實用工具 1.4.2 應用軟件 l 文字處理軟件。如WPS,WORD等 l 電子表格軟件。如Excel Lotus等 l 信息管理軟件。 如各種管理信息系統 l 圖像處理軟件。如Photoshop,3dsMax等 l 其他應用軟件。如輔助設計軟件（CAD）、輔助教學軟件（CAI）等