（本科）第4章计算机系统ppt课件.pptx

课程主讲人：第4章计算机系统2链栈用单链表表示34.1ABCD4.24.44.3计算机系统的组成计算机软件系统计算机硬件系统计算机体系结构及其工作原理45计算机计算机处理的数据处理的数据和和指令指令一律一律用二进制数用二进制数表示表示01存储存储程序程序02计算机计算机硬件由运算器、硬件由运算器、控制器、存储器、输控制器、存储器、输入设备和输出设备五入设备和输出设备五大部分组成大部分组成03冯诺伊曼结构的特点6冯冯诺伊曼结构计算机的工作原理诺伊曼结构计算机的工作原理从计算机主存中读出指令并送到计算机的控制器，控制器根据当前指令的功能，控制全机执行指令规定的操作，完成指令的功能。重复这一操作，直到程序中指令执行完毕。程序控制将解题的步骤编成程序（通常由若干指令组成），并把程序存放在计算机的主存储器中。存储程序7指令是指示计算机指令是指示计算机执行某种操作的命执行某种操作的命令，它由一串二进令，它由一串二进制数码组成。制数码组成。一条指令通常由两一条指令通常由两个部分组成：个部分组成：操作码操作码 +地址码地址码什么是指令8指令系统是指一台指令系统是指一台计算机所能执行的计算机所能执行的全部指令的集合。全部指令的集合。指令系统决定了一指令系统决定了一台计算机硬件的主台计算机硬件的主要性能和基本功能。要性能和基本功能。什么是指令系统威胁威胁网络网络安安全主要因素全主要因素910计算机硬件系统是指构成计算机的物理设备，即由机械、光、电、磁器件构成的具有计算、控制、存储、输入和输出功能的实体部件。11计算机硬件系统是指构成计算机的物理设备，即由机械、光、电、磁器件构成的具有计算、控制、存储、输入和输出功能的实体部件。硬件系统中央处理器存储器输入输出控制系统外部设备12中央处理器01存储器02输入设备03输出设备04总线05计算机的性能指标0613CPU由控制器、运算器和存储器组成，通常集中在一块芯片上，是计算机系统的核心设备。微型计算机的中央处理器又称为微处理器。14中央处理器主要包括两部分0102控制器控制器 对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部件。 指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作的部件，是计算机的神经中枢和指挥中心，对协调整个电脑有序工作极为重要。运算器运算器主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。15影响CPU性能的主要指标表示CPU的运算速度，单位是MHz。主频在单位时间内能一次处理的二进制数的位数。字长是指可以进行高速数据交换的存储器，它位于CPU与内存之间，是一个读写速度比内存更快的存储器。缓存16存储器主存储器(主存或内存)辅助存储器(辅存或外存)存储器是用来存储程序和各种数据信息的记忆部件。17存储器的性能指标1存储器所能容纳的二进制信息量的总和。存储容量2计算机从存储器读出数据或写入数据所需要的时间，表明了存储器存取速度的快慢。存取周期位位A字字节节BKB1KB=1024B=210BMB1MB=1024KB=220BGB1GB=1024MB=230BTB1TB=1024GB=240BPB1PB=1024TB=250B18主存直接与 CPU 连接，用于存放当前正在运行的程序和数据，访问速度快。主存储器主存储器主存中存储信息的载体称为存储体。存储体。存储体被分为若干个单元。每个单元能够存放一串二进制码表示的信息，该信息的总位数称为一个存储单元的字长字长。0X000000000X000000010XFFFFFFFF.指示每个单元的二进制编码称为地址码地址码。存储单元的地址码只有一个，固定不变，而存储在其中的信息是可以更换的。00000000000000001901010111010110000X000000000X000000010XFFFFFFFF.主存的工作方式是按存储单元的地址存放或读取各类信息存放信息称为“写写”读取信息称为“读读”“读”和“写”统称访问存储器访问存储器。 20常用的微型计算机的存储器有磁芯存储器和半导体存储器目前微型计算机的主存都采用半导体存储器可读、可写易失性存储器1随机存储器（RAM）可读、不可写非易失性存储器2只读存储器（ROM）21COMS电脑主板上的一块可读写的RAM芯片，保存计算机系统配置信息。只需要极少电量就能存放数据由集成到主板上的一个小电池供电关机后信息不丢失22高速缓冲存储器(Cache)存取速度比一般RAM快的一种RAM，位于主存与CPU之间，容量小，速度快。当中央处理器存取主存储器某一单元时，自动将包括该单元在内的那一组单元内容调入高速缓冲存储器23通过主存与CPU间接连接，存放计算机暂时不需要使用的程序和数据。辅助存储器辅助存储器非易失性存储器容量大、价格低，存取速度慢硬盘硬盘光盘光盘U盘盘最常用最常用安装的软件24根据存储原理不同分类1利用磁记录技术存储数据的存储器磁存储器3通过存储芯片内部晶体管的开关状态来存储数据的固态存储器2利用光学存储技术存储数据的存储器光存储器25计算机主要的存储介质，可以存储大量的二进制数据，并且断电后也能保持数据不丢失。磁存储器（disk）软盘硬盘26磁存储器是用某些磁性材料涂在金属铝片或塑料片的表面上作为载磁体来存储信息的存储器。涂覆在载体表面的磁性材料具有两种不同的磁化状态，分别表示二进制信息的“0”和“1”。27磁存储器的读写过程利用磁头（读写头）来形成和判别磁层中的不同磁化状态磁头是由软磁材料做铁芯绕有读写线圈的电磁铁写操作读操作28硬盘是计算机系统中最主要的外存设备盘片一般由铝合金制成，其表面涂有一层可被磁化的硬磁特性材料磁头是用于向磁盘读写信息的工具，从0开始顺序编号29磁盘上的一圈圈的圆周被称之为磁道每圈磁道上的扇形小区域被称为扇区 扇区中有很多存储单元用于存储比特信息不同盘面上的每圈磁道所组成的柱形区域叫做柱面 一面磁盘上的磁道数柱面数 磁道的编号是从外到内，从0开始编号，即最外面的一圈为第0磁道 扇区的编号方式为固定标记某块为1号，然后顺时针编号30优点优点体积小重量轻可靠性高存取速度快防尘性好存储容量大1不便于携带2价格昂贵缺点缺点31光盘的分类不可擦写不可擦写CD-ROMDVD-ROM可擦写可擦写CD-RWDVD-RAM印刷层保护层反射层记录层基板323334U U盘的优点盘的优点01小巧02速度快03容量大35U盘的组成机芯主控芯片、晶振、电容贴片电阻、USB接口贴片LED（不是所有的U盘都有）FLASH（闪存）芯片外壳36输入设备是用来接收用户输入的输入设备是用来接收用户输入的原原始数据始数据和程序，并将它们变为计算和程序，并将它们变为计算机能识别的二进制存入到内存中。机能识别的二进制存入到内存中。37字符输入设备键盘键盘光学阅读设备光学标记阅读器光学标记阅读器光学字符阅读器光学字符阅读器定位设备鼠标、操纵杆、触摸屏幕鼠标、操纵杆、触摸屏幕和触摸板、轨迹球、光笔和触摸板、轨迹球、光笔模拟输入设备语音输入设备语音输入设备数模转换器数模转换器图像输入设备摄像机、扫描仪摄像机、扫描仪数码相机数码相机输入设备按功能分类38输出设备用于将内存中计算机处输出设备用于将内存中计算机处理的结果转变为人们能接受的形式理的结果转变为人们能接受的形式输出。输出。常用的输出设备有显示器、打印常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪及语音输出设备等。机、绘图仪及语音输出设备等。39显示器按工作原理分类显示器按工作原理分类01CRT显示器02LCD显示器03LED显示器04PDP显示器40显示器的性能指标亮度分辨率显示尺寸色彩数刷新频率点距41喷墨打印机激光打印机针式打印机常见的打印机常见的打印机421分辨率分辨率2色彩色彩饱和度饱和度3打印速度打印速度打印机的性能指标打印机的性能指标43总线是一种内部结构，它是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道。主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。44计算机各芯片内部传送信息的通路片内片内总线总线A将计算机系统内部的各个组成部分连接在一起的线路系统系统总线总线B将计算机和其他的设备连接到一起的基础线路通信通信总线总线C根据总线所连接的对象所在位置不同分类4501并行总线并行总线02串行总线串行总线根据传输数据的方式不同分类46CPU类型字长运算速度内、外存储器容量存取速度时钟频率47计算机运行的各种程序、数据及相关的文档资料计算机软件系统计算机软件系统系统软件应用软件担负控制和协调计算机及其外部设备、支持应用软件的开发和运行的一类计算机软件为满足用户不同领域、不同问题的应用需求而提供的那部分软件Microsoft Office图形编辑软视频编辑软件聊天软件操作系统语言处理程序数据库管理系统48操作系统是计算机系操作系统是计算机系统的控制和管理中心统的控制和管理中心04文件管理01处理器管理02存储器管理03设备管理49驱动程序是外设与计算机驱动程序是外设与计算机之间建立通信的软件之间建立通信的软件在安装完成后，设备驱动程序就会在需要它时自动启动设备驱动程序是运行在后台的程序，通常不会在屏幕上打开窗口50指将程序文件和文件夹添加到硬盘并将相关数据添加到注册表，以使软件能够正常运行的过程。安装软件应用软件根据安装方式不同，可以分成本地应用软件和便携式软件（绿色软件）。51从硬盘删除程序文件和文件夹以及从注册表删除相关数据的操作，释放原来占用的磁盘空间并使其软件不再存在于系统中。卸载软件软件开发者在编写软件的时候，由于设计人员考虑不全面或程序功能不完善，在软件发行后，通过对程序的修改或加入新的功能后，以补丁或者新版本的形式发布。用户把这些补丁更新或者安装新版本，即完成升级。软件升级