（本科）第3章 计算机系统ppt课件.pptx

课程主讲人：第3章 计算机系统智慧教育学院第3章 计算机系统目 录CONTENTS1微型计算机的硬件系统2微型计算机的软件系统3操作系统基础4程序设计语言3.1 计算机硬件系统一般来说，计算机硬件系统是指构成计算机系统的各种物理实体装置，是看得见摸得着的实物中央处理器CPU输入输出设备存储器中央处理器（CPU）CPU构成中央处理器是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）寄存器组是CPU中暂时存放数据的地方CPU片内缓存控制器是整个CPU的指挥控制中心，协调整个电脑有序工作运算器（算术逻辑部件）执行算术逻辑运算CPU主要性能指标1 主频23字长高速缓存CACHE主频，又称时钟频率或者工作频率。常用单位为GHz字长是指CPU进行一次整数运算所能处理的二进制的位数 CPU中的Cache一般分为三级：L1 Cache、L2 Cache和L3 Cache存储器存储器分类计算机存储器是一种利用半导体、磁性介质等技术制成的存储数据的电子设备外部存储器硬盘 光盘 U盘内部存储器易失性存储器非易失性存储器内部存储器（主存）1 RAM23ROM BIOSCMOS随机存取存储器（RAM）当电源供应中断后，存储器所存储的数据便会消失的存储器:DRAM SRAM电源供应中断，存储器所存储的数据并不会消失：ROM PROM EPROM EEPROMBIOS存放在BIOS ROM芯片中 COMS是RAM芯片保存当前电脑的配置信息外部存储器（外存）1 硬盘23光盘U盘机械硬盘容量 转速 缓存固态硬盘混合硬盘以光信息作为存储数据的载体：CD-ROMDVD-ROM CD-RW、DVD-RAMU盘Flash（闪存）芯片保存数据，与计算机的内存不同，即使在断电后数据也不会丢失输入输出设备（I/0设备） 输入 输出 设备连接到计算机主板上的接收和输出各种类型数据的电子设备输出设备 接收计算机数据的输出图形 声音 视频显示器、打印机、绘图仪、语音输出系统输入设备 输入到计算机中去 数值或非数值数据鼠标、键盘、扫描仪、手写板输入到输出1键盘鼠标23显示器打印机接口形式USB PS/2 无线 英文 数字 符号 输入到计算机显示器的接口显示器的技术指标：分辨率 图像包含的像素数目颜色深度（位深度）显示一个像素的位数打印机分类 ：针式 喷墨 激光打印机的主要性能指标打印速度 PPM打印分辨率 dpi 每英寸的像素点数系统主板主机板（母板）是微机最基本的也是最重要的部件之一主板提供与处理器、显卡、声卡、硬盘、存储器等设备连接主板会根据BIOS来识别硬件，并运行操作系统启动计算机总线是CPU 存储器 输入输出设备之间传递信息的公共通道。主机系统通过接口与外部设备连接并进行数据交换系统主板存储器I/O设备CPU总线和接口系统总线1数据总线23地址总线控制总线数据总线传输数据信息，数据线的宽度决定了总线数据传输的能力地址总线传输地址信息，地址总线数据位数决定了该计算机的寻址能力控制总线传输控制和状态信号，比如输入/输出的读写信号3.2 计算机软件系统在计算机硬件设备上运行的，控制指挥硬件按照指定要求进行工作的程序集合及相关的文档和数据程序和软件软件的分类软件的特点程序和软件 程序 软件 软件是计算机的灵魂。软件与硬件相辅相成，二者成为一个整体实现计算机系统的功能。软件有程序 数据 文档组成程序是软件的主体；数据指的是程序运行过程中处理的对象；文档是与程序开发、维护及操作有关的资料程序是按照一定顺序执行、能够完成某项任务的指令集合（序列）计算机程序用计算机能够理解并执行的语言来书写：C、 C+、 Python 和Java等 软件的特点 软件 的 特点计算机软件具有一切工业产品应有的特点，也有自己的独有特征无磨损性，有一定生命周期（退化问题）。易复制性不可见性依附性软件的分类 软件 的 分类软件内容丰富，种类繁多。从不同角度可以有不同的分类方式。应用软件为解决计算机各类应用问题而编制的软件。应用软件包 二次开发的软件注意的问题： 软件安装程序包软件运行环境 系统软件 控制协调计算机及外部设备，支持应用软件开发和运行的软件。操作系统 设备驱动程序 编译系统 各种编程语言 数据库管理系统 系统辅助程序等。Windows C语言 MySQL3.3 操作系统基础操作系统是计算机中软件系统中最重要的组成部分，是介于计算机硬件和应用软件之间的系统软件。操作系统操作系统的发展操作系统的功能操作系统 操作 系统 操作系统的概念和任务 用户 操作系统 应用软件的关系用来管理和控制计算机软硬件资源，合理高效地组织计算机的工作流程，让用户方便的操作计算机的程序集合。屏蔽计算机中几乎所有物理设备的技术细节，为使用、开发和运行其他软件提供一个高效可靠的通用界面。操作系统的功能 操作系统的功能操作系统对计算机的软、硬件资源进行控制和管理文件管理设备管理程序运行管理 存储管理程序运行(CPU)管理 1进程23线程进程调度进程是程序在一个数据集合上的一次执行过程；是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。创建 运行 撤销 任务完成线程是进程内的一个相对独立的执行流。一个进程可包含多个线程。更好的实现并发处理和共享资源，提高CPU的利用率负责把CPU时间分配给不同的应用和用户。调度算法主要有：FIFO RR HPF。存储管理1内存地址23内存分配虚拟存储管理内存由若干存储单元组成，每个存储单元都有一个编号，唯一的标识一个存储单元，称为内存地址。为每个用户进程合理地分配内存；当内存不足时，内存和外存结合，给用户提供一个比实际内存大得多的虚拟内存，使得程序能顺利执行虚拟内存管理的方法 请求页式存储管理 请求段式存储管理文件管理1文件23文件系统文件管理文件是保存在外部存储器上相关信息的集合文件系统是对文件进行操作和管理的软件，是用户与外存之间的接口。FAT32 NTFS FAT（ 文件分配表 ）记录文件在外部存储器上的位置将用户操作的“抽象”数据映射成为计算机物理设备上的具体数据“文件”。按照文件名存取，并对文件的组织、存取权限进行控制设备管理1主要任务23目的设备驱动完成用户提出的输入输出请求，为用户分配I/O设备，并控制I/O的执行屏蔽不同物理设备的差异性；提供并发访问设备驱动程序是硬件厂商提供的符合操作系统要求的控制程序操作系统的发展 操作系统的发展电子器件的创新推动了操作系统的飞速发展常见操作系统WindowsUNIXLinux移动操作系统国产操作系统操作系统经历的发展阶段https:/常见操作系统1Windows23UNIX鸿蒙系统各种操作系统3.4 程序设计语言书写计算机程序的语言，人创造的语言。人和计算机对话，指导计算机工作的语言程序设计语言分类高级程序设计语言翻译程序程序设计语言分类程序设计 语言分类汇编语言为了解决机器语言难记忆、可读性差的缺点，把机器指令中的操作码和操作数用英文助记符来表示，也属于低级语言 MOV AX，256 把256放入累加器AXADD AX，16 把16与AX中值相加，结果存入AX高级语言是一类程序设计语言的统称，它采用接近人类自然语言的表示方法，并遵循一定的语法规则来编写程序程序=算法+数据结构机器语言是唯一能被计算机直接理解和执行的程序设计语言，由0，1组成的代码，属低级语言计算计算256+16的的机器机器代码：代码：B8 0001 05 100010111000 0000000100000101 00001000翻译程序 翻译 程序汇编语言和高级程序设计语言编写的程序要翻译成计算机识别的0 1代码才能被执行高级程序设计语言两种翻译方式编译程序源程序.c-目标程序.obj-可执行程序.exe 解释程序VB编写的程序 机器语言编写程序，不需要翻译汇编程序汇编语言源程序-机器代码 高级程序设计语言高级程序设计语言