《《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)》word版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)》word版（7頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)
重點(diǎn)：
計(jì)算機(jī)的發(fā)展
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及基本工作原理
計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成
計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的組成
難點(diǎn):
計(jì)算機(jī)的基本工作原理
1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展
世界上第一臺計(jì)算機(jī)
ENIAC，5000次加法/秒，體重28噸，占地170m2，18800只電子管，1500個(gè)繼電器，功率150KW。
計(jì)算機(jī)發(fā)展的4個(gè)時(shí)代
時(shí)代
年份
電路
特點(diǎn)
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(gè)人計(jì)算機(jī)
1.1.2 當(dāng)代的計(jì)算與計(jì)算機(jī)
一、計(jì)算的概念
手工計(jì)算時(shí)代，計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算時(shí)代
二、計(jì)算機(jī)的計(jì)算模型
計(jì)算機(jī)是使用相應(yīng)的程序來完成任何設(shè)定好的任務(wù)。
圖靈機(jī)是一種思想模型，它由三部分組成：一個(gè)控制器，一條可以無限延伸的帶子和一個(gè)在帶子上左右移動的讀寫頭。
三、計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)
1、馮·諾依曼結(jié)構(gòu)
存儲程序工作原理
計(jì)算機(jī)的兩個(gè)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(jì)算機(jī)是利用“存儲器”（內(nèi)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(wù)為止。
3、
2、非馮·諾依曼結(jié)構(gòu)
非馮·諾依曼結(jié)構(gòu)是一種由數(shù)據(jù)而不是由指令來驅(qū)動執(zhí)行的體系結(jié)構(gòu)
l 數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)
l 歸約計(jì)算機(jī)
l 基于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言的計(jì)算機(jī)
l 智能計(jì)算機(jī)
非馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
l 支持高度的并行操作
l 與VLSI技術(shù)相適應(yīng)
l 有利于提高軟件生產(chǎn)力
非馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的缺點(diǎn)
l 操作開銷太大
l 不能有效利用以前馮氏計(jì)算機(jī)累積起來的豐富資源
1.1.3 未來新型計(jì)算機(jī)
l 超導(dǎo)計(jì)算機(jī)
l 量子計(jì)算機(jī)
l 光子計(jì)算機(jī)
l 生物計(jì)算機(jī)
l 神經(jīng)計(jì)算機(jī)
1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及基本原理
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成
1.2.2
4、 計(jì)算機(jī)的基本工作原理
1、采用二進(jìn)制的形式表示數(shù)據(jù)和指令
2、采用存儲程序方式
3、計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備5大部件組成
1.2.3 指令和指令系統(tǒng)
1、指令
指令是能被計(jì)算機(jī)識別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼
指令由操作碼與操作數(shù)組成
2、指令系統(tǒng)
一臺計(jì)算機(jī)所有指令的集合、稱為該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)傳送指令、數(shù)據(jù)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(yù)先編好程序，利用輸入設(shè)備把程序輸入內(nèi)存，計(jì)算機(jī)在控制器控制下，從內(nèi)存中逐條取出程序交運(yùn)算器執(zhí)行。把結(jié)果回送入內(nèi)存、或由輸出設(shè)備輸出。
執(zhí)行步驟
5、：取指、分析、執(zhí)行、計(jì)數(shù)器加1
1.3 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成
從外觀看，一臺微機(jī)由主機(jī)和外部設(shè)備組成。在主機(jī)箱內(nèi)有主機(jī)板、多功能卡、顯示卡、硬軟盤和驅(qū)動器等。
1.3.1 主板
主板是位于主機(jī)箱底部的一塊大型印刷電路板，有CPU插槽/插座、內(nèi)存插槽、局域總線的擴(kuò)展總線、高速緩存、時(shí)鐘和CMOS主板BIOS、軟/硬盤、串口、并口等外設(shè)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(gè)微型機(jī)的核心，它是一個(gè)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(shí)鐘脈沖發(fā)生器和系統(tǒng)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(gè)獨(dú)立器件。
3．CPU的基本結(jié)構(gòu)
l 運(yùn)算器與內(nèi)部控制器
l 控制邏輯單元
l CPU內(nèi)部總線
4．CPU的性能指標(biāo)
CPU執(zhí)行指令的速度即CPU每秒所能執(zhí)行的指令條數(shù)
CPU的字長即CPU一次所能處理的數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)
指令本身的功能強(qiáng)弱及復(fù)雜程度
1.3.3 存儲器
微型機(jī)的存儲器用來存放程序和數(shù)據(jù)，存儲器容量的大小、存取數(shù)據(jù)速度的快慢將直接影響到微型機(jī)系統(tǒng)的性能。
隨機(jī)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(nèi) 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(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)的程序和數(shù)據(jù)均放在RAM中，一旦掉電，其中的內(nèi)容將全部丟失。
內(nèi)存儲器的分類
l 靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器（SRAM）
l 動態(tài)隨機(jī)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(jī)的性能指標(biāo)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(shù)：相當(dāng)于軟盤中的“面數(shù)”，又稱磁頭數(shù)；
④柱面數(shù)：相當(dāng)于軟盤中的“磁道數(shù)”；
⑤扇區(qū)數(shù)、數(shù)據(jù)傳輸率、硬盤轉(zhuǎn)速、電源和重量等。
硬盤容量的計(jì)算：
總?cè)萘浚街鏀?shù)×面數(shù)×每道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)
硬盤機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)有：
①平均等道時(shí)間：指磁頭移動到數(shù)據(jù)所在磁道所用的時(shí)間；
②數(shù)據(jù)傳輸率：指磁頭到硬盤緩存間最大數(shù)據(jù)傳輸率；
③主軸轉(zhuǎn)速：指硬盤內(nèi)主軸轉(zhuǎn)動速度；
④高速緩存（Cache）：指在硬盤內(nèi)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(xiàn)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(shù)(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．?dāng)?shù)據(jù)存儲在軟盤片的磁道內(nèi)，磁道數(shù)一般為40或80,編號從0開始,即0—39或0—79，編號從外到內(nèi)。
③．扇區(qū)(sector)：將各個(gè)磁道分成的若干個(gè)扇形的區(qū)域。扇區(qū)是軟盤的基本存儲單位，一個(gè)扇區(qū)稱為一個(gè)記錄，計(jì)算機(jī)在讀、寫數(shù)據(jù)時(shí)總是以一個(gè)或幾個(gè)完整的扇區(qū)為單位。
扇區(qū)的編號從1開始。每個(gè)磁道上的扇區(qū)數(shù)可為8、9、15或18。每個(gè)扇區(qū)存儲512個(gè)字節(jié)。
軟盤上的信息是寫在各磁道的扇區(qū)內(nèi)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(shù)(TPI)。
位密度：每一磁道內(nèi)的單位長度所能記錄的二進(jìn)制的位數(shù)?！?
⑤．容量(capacity)：存儲容量是指軟盤所能存儲的數(shù)據(jù)字節(jié)總數(shù)。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(shù)× 每磁道扇區(qū)數(shù)×每面磁道數(shù)×面數(shù)
如：一張雙面軟盤，有40個(gè)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(yùn)用光盤盤面的凸凹不平，表示“0”和“
11、1”的信息，光驅(qū)利用激光頭產(chǎn)生激光掃描光盤般面，讀取“0”和“1”的信息。
特點(diǎn)：記錄密度高，存儲容量大，數(shù)據(jù)保存時(shí)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(fù)讀寫，但需要光盤刻錄機(jī)操作。
優(yōu)盤與移動硬盤
①優(yōu)盤：又名閃存盤。
特點(diǎn)：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(diǎn)：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(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由微處
12、理器、存儲器、各種輸入/輸出接口電路以及系統(tǒng)總線組成。
微型機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(shè)
鍵盤、顯示器等
軟、硬盤驅(qū)動器
AB
DB
CB
1.3.5 輸入輸出設(shè)備
輸入設(shè)備
l 鍵盤
l 鼠標(biāo)
l 掃描儀
輸出設(shè)備
l 顯示器
l 打印機(jī)
l 繪圖儀
鍵盤分類
按鍵的數(shù)量分類：８３鍵，８８鍵，１０１鍵等。
按制造工藝分類：機(jī)械式，電容式，薄膜式，電阻式等。
鼠標(biāo)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(biāo)器帶動光標(biāo)移動來
13、實(shí)現(xiàn)各種需要的操作。
鼠標(biāo)器通過串行通訊接口與主機(jī)相連，有機(jī)械式和光電式兩種。
掃描儀
掃描儀是一種光機(jī)電一體化的輸入設(shè)備，它可以將圖文形象轉(zhuǎn)換成可由計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
顯示器
能及時(shí)顯示計(jì)算機(jī)的提示信息和程序的運(yùn)行結(jié)果，是向用戶提供信息的重要設(shè)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(shù)參數(shù)
屏幕尺寸：主要有14英寸、15英寸、17英寸、20英寸等規(guī)格。
點(diǎn)距：屏幕上熒光點(diǎn)間的距離。現(xiàn)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(diǎn)數(shù))×(垂直點(diǎn)數(shù))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(shù)， 一般是75Hz～200Hz。
打印機(jī)
可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行永久性保存，有針式打印機(jī)、激光打印機(jī)和噴墨打印機(jī)等。
打印機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)：
打印速度：CPS（字符/秒）表示；
打印分辨率：DPI（點(diǎn)/英寸）表示；
最大打印尺寸：A4或A3。
1.3.6 微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)
l 字長
l 時(shí)鐘主頻
l 內(nèi)存容量
l 外部設(shè)備配置
1.4 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的組成
1.4.1 系統(tǒng)軟件
l 操作系統(tǒng)
l 程序設(shè)計(jì)語言和語言處理程序
l 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
l 設(shè)備驅(qū)動程序
l 實(shí)用工具
1.4.2 應(yīng)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(tǒng)
l 圖像處理軟件。如Photoshop,3dsMax等
l 其他應(yīng)用軟件。如輔助設(shè)計(jì)軟件（CAD）、輔助教學(xué)軟件（CAI）等
《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)》word版
