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YCF（中职）计算机原理模块一教学课件模块模块1 计算机基础知识计算机基础知识任务任务1 计算机的概述计算机的概述1.1.1现代计算机的发展历程现代计算机的发展历程1.1.2计算机的特点计算机的特点1.1.3计算机的应用计算机的应用任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成1.2.1计算机的硬件系统结构计算机的硬件系统结构1.2.2计算机的软件系统计算机的软件系统1.2.3计算机工作原理计算机工作原理模块模块1 计算机基础知识计算机基础知识当今世界，在工作、生活的各个领域已经离不开计算机，计当今世界，在工作、生活的各个领域已经离不开计算机，计算机已经成为生活中不可缺少的工具，它改变着人们的生活算机已经成为生活中不可缺少的工具，它改变着人们的生活方式，同时也大大地推动了整个信息化社会的发展。所以，方式，同时也大大地推动了整个信息化社会的发展。所以，计算机被誉为是计算机被誉为是20世纪人类最辉煌、最伟大的科学发明之一。世纪人类最辉煌、最伟大的科学发明之一。返回返回任务任务1 计算机的概述计算机的概述1.1.1 现代计算机的发展历程现代计算机的发展历程1945年年3月，美籍匈牙利科学家约翰月，美籍匈牙利科学家约翰冯冯诺依曼提出了诺依曼提出了“存储程序式存储程序式”的思想，即预先将根据某一任务设计好的程序的思想，即预先将根据某一任务设计好的程序装人存储器中，再由计算机去执行存储器中的程序。这样，装人存储器中，再由计算机去执行存储器中的程序。这样，在执行新的任务时，只需改变存储器中的程序，而不必改动在执行新的任务时，只需改变存储器中的程序，而不必改动计算机的任何电路。世界上第一台数字电子计算机计算机的任何电路。世界上第一台数字电子计算机(ENIAC)于于1946年在美国宾夕法尼亚大学研制成功。它使用了年在美国宾夕法尼亚大学研制成功。它使用了18000余只电子管，占地余只电子管，占地170m，重，重30t，功率约，功率约140kw，每秒，每秒可进行可进行 5000次加减运算，次加减运算，ENIAC是为完成某个特定任务是为完成某个特定任务而专门设计的，当需要执行新计算任务时，必须重新设计和而专门设计的，当需要执行新计算任务时，必须重新设计和改变连线。改变连线。ENIAC的问世具有划时代的意义，表明了电子计的问世具有划时代的意义，表明了电子计算机时代的到来。算机时代的到来。根据计算机所采用的物理器件，可将计算机的发展大致分为根据计算机所采用的物理器件，可将计算机的发展大致分为四个阶段。四个阶段。下一页下一页返回返回任务任务1 计算机的概述计算机的概述1.第一代计算机第一代计算机第一代计算机第一代计算机(1946-1957年年)被称为电子管计算机，其主要被称为电子管计算机，其主要元器件为电子管，内存储器用延迟线或磁鼓，外存储器为纸元器件为电子管，内存储器用延迟线或磁鼓，外存储器为纸带、穿孔卡片等。第一代计算机主要使用机器语言，编辑极带、穿孔卡片等。第一代计算机主要使用机器语言，编辑极为不便。电子管计算机由于体积庞大、价格昂贵、运算速度为不便。电子管计算机由于体积庞大、价格昂贵、运算速度低，其管理和维护工作复杂，主要用于科学计算和军事方面。低，其管理和维护工作复杂，主要用于科学计算和军事方面。2.第二代计算机第二代计算机第二代计算机第二代计算机(1958-1964年年)被称为晶体管计算机。其主要被称为晶体管计算机。其主要元器件被晶体管所代替，内存储器采用磁芯，外存储器有了元器件被晶体管所代替，内存储器采用磁芯，外存储器有了磁带等。与第一代计算机相比，计算机的运算速度提高，体磁带等。与第一代计算机相比，计算机的运算速度提高，体积减小，功耗降低，可靠性增强，开始应用于数据处理、事积减小，功耗降低，可靠性增强，开始应用于数据处理、事务管理及过程控制等领域。务管理及过程控制等领域。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务1 计算机的概述计算机的概述3.第三代计算机第三代计算机第三代计算机第三代计算机(1965-1970年年)采用了中、小规模集成电路，采用了中、小规模集成电路，因此又叫做集成电路计算机。集成电路采用光刻技术将一些因此又叫做集成电路计算机。集成电路采用光刻技术将一些具有特定功能的电路集成在一小块半导体晶片上。因此，计具有特定功能的电路集成在一小块半导体晶片上。因此，计算机的体积进一步缩小。速度、精度、容量及可靠性等主要算机的体积进一步缩小。速度、精度、容量及可靠性等主要指标大为改善，并实现了系列化和标准化。指标大为改善，并实现了系列化和标准化。计算机的内存开始采用半导体存储器，高级程序设计语言有计算机的内存开始采用半导体存储器，高级程序设计语言有了更快的发展。操作系统的出现也更加完善了计算机的软件了更快的发展。操作系统的出现也更加完善了计算机的软件组成。组成。这一阶段，在发展大型机的同时，小型机和超小型机也蓬勃这一阶段，在发展大型机的同时，小型机和超小型机也蓬勃发展起来，从而扩大了计算机的应用范围，加速了计算机的发展起来，从而扩大了计算机的应用范围，加速了计算机的推广普及，计算机的应用开始向各个领域渗透。推广普及，计算机的应用开始向各个领域渗透。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务1 计算机的概述计算机的概述4.第四代计算机第四代计算机第四代计算机第四代计算机(1971年年-至今至今)普遍采用了大规模和超大规模集普遍采用了大规模和超大规模集成电路，尤其是用集成度极高的半导体存储器代替了磁芯存成电路，尤其是用集成度极高的半导体存储器代替了磁芯存储器，使得计算机的体积大大缩小。计算机的存储容量、运储器，使得计算机的体积大大缩小。计算机的存储容量、运算速度和可靠性方面都比上一代有了重大突破。算速度和可靠性方面都比上一代有了重大突破。第四代计算机的重要成就表现在微处理器技术上。微处理器第四代计算机的重要成就表现在微处理器技术上。微处理器是一种超小型化的电子产品，将计算机的运算器、控制器等是一种超小型化的电子产品，将计算机的运算器、控制器等核心部件制作在一个集成电路芯片上。以微处理器为核心的核心部件制作在一个集成电路芯片上。以微处理器为核心的微型计算机具有体积小、价格低的特点，其已渗人到社会生微型计算机具有体积小、价格低的特点，其已渗人到社会生活的各个方面。活的各个方面。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务1 计算机的概述计算机的概述1.1.2计算机的特点计算机的特点计算机的发明和发展是计算机的发明和发展是20世纪最伟大的科学技术成就之一。世纪最伟大的科学技术成就之一。作为一种通用的智能工具，它具有以下几个特点。作为一种通用的智能工具，它具有以下几个特点。1.运算速度快运算速度快现代的巨型计算机系统的运算速度已达每秒几十亿次乃至几现代的巨型计算机系统的运算速度已达每秒几十亿次乃至几百亿次。百亿次。2.运算精度高运算精度高由于计算机内采用二进制数制进行运算，因此可以通过增加由于计算机内采用二进制数制进行运算，因此可以通过增加表示数字的设备和运用计算技术，使数值计算的精度越来越表示数字的设备和运用计算技术，使数值计算的精度越来越高。高。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务1 计算机的概述计算机的概述3.通用性强通用性强计算机可以将任何复杂的信息处理任务分解成一系列基本的计算机可以将任何复杂的信息处理任务分解成一系列基本的算术和逻辑操作，并反映在计算机的指令操作中，然后按照算术和逻辑操作，并反映在计算机的指令操作中，然后按照各种规律执行的先后次序把它们组织成各种不同的程序，存各种规律执行的先后次序把它们组织成各种不同的程序，存入存储器中。入存储器中。4.具有记忆和逻辑判断功能具有记忆和逻辑判断功能计算机有内部存储器和外部存储器，可以存储大量的数据，计算机有内部存储器和外部存储器，可以存储大量的数据，随着存储容量的不断增大，可存储记忆的信息量也越来越大。随着存储容量的不断增大，可存储记忆的信息量也越来越大。5.具有自动控制能力具有自动控制能力计算机内部操作、控制是根据人们事先编制好的程序自动控计算机内部操作、控制是根据人们事先编制好的程序自动控制进行的，不需要人工干预。制进行的，不需要人工干预。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务1 计算机的概述计算机的概述1.1.3计算机的应用计算机的应用计算机的应用已经广泛地深人到科学研究、军事技术、工农计算机的应用已经广泛地深人到科学研究、军事技术、工农业生产、文化教育等现代人类社会的各个领域中，已经成为业生产、文化教育等现代人类社会的各个领域中，已经成为人类不可缺少的重要工具。人类不可缺少的重要工具。1.科学计算科学计算(数值计算数值计算)最初计算机的发明，就是为了解决科学技术研究和工程应用最初计算机的发明，就是为了解决科学技术研究和工程应用中所需要的大量数值计算问题。如利用计算机高速度、高精中所需要的大量数值计算问题。如利用计算机高速度、高精度的运算能力，可以完成气象预报、火箭发射、地震预测、度的运算能力，可以完成气象预报、火箭发射、地震预测、工程设计等庞大复杂人工难以完成的计算任务。工程设计等庞大复杂人工难以完成的计算任务。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务1 计算机的概述计算机的概述2.数据处理数据处理数据处理，也称信息管理，用来泛指非科学工程方面的所有数据处理，也称信息管理，用来泛指非科学工程方面的所有对数据计算、管理、查询和统计等。使用计算机信息存储容对数据计算、管理、查询和统计等。使用计算机信息存储容量大、存取速度快等特点，采集数据、管理数据、分析数据、量大、存取速度快等特点，采集数据、管理数据、分析数据、处理大量的数据并产生新的信息形式，方便人们查询、检索处理大量的数据并产生新的信息形式，方便人们查询、检索和使用数据。例如，人口统计、企业管理、情报检索、档案和使用数据。例如，人口统计、企业管理、情报检索、档案管理等。管理等。3.计算机通信计算机通信计算机通信是计算机应用最为广泛的领域之一。它是计算机计算机通信是计算机应用最为广泛的领域之一。它是计算机技术和通信技术高度发展、密切结合的一门新兴科学。国际技术和通信技术高度发展、密切结合的一门新兴科学。国际互联网互联网Internet已经成为覆盖全球的信息基础设施，在世界已经成为覆盖全球的信息基础设施，在世界的任何地方，人们都可以彼此进行通信，如收发电子邮件、的任何地方，人们都可以彼此进行通信，如收发电子邮件、进行文件的传输、拨打进行文件的传输、拨打IP电话等。国际互联网还为人们提供电话等。国际互联网还为人们提供了内容广泛、丰富多彩、各种各样的信息。了内容广泛、丰富多彩、各种各样的信息。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务1 计算机的概述计算机的概述4.计算机辅助工程计算机辅助工程计算机辅助工程的应用，可以提高产品设计、生产和测试过计算机辅助工程的应用，可以提高产品设计、生产和测试过程的自动化水平，降低成本，缩短生产周期，改善工作环境，程的自动化水平，降低成本，缩短生产周期，改善工作环境，提高产品质量，获得更高的经济效益。提高产品质量，获得更高的经济效益。(1)计算机辅助设计计算机辅助设计(CAD)是指利用计算机来辅助设计人员进是指利用计算机来辅助设计人员进行产品和工程的设计。计算机辅助设计已应用于机械设计、行产品和工程的设计。计算机辅助设计已应用于机械设计、集成电路设计、建筑设计、服装设计等各个方面。集成电路设计、建筑设计、服装设计等各个方面。(2)计算机辅助制造计算机辅助制造(CAM)是指利用计算机来进行生产设备的是指利用计算机来进行生产设备的管理、控制。如利用计算机辅助制造自动完成产品的加工、管理、控制。如利用计算机辅助制造自动完成产品的加工、装配、包装、检测等制造过程。装配、包装、检测等制造过程。(3)计算机辅助教学计算机辅助教学(CAI)是指利用计算机进行辅助教学、交是指利用计算机进行辅助教学、交互学习。如利用计算机辅助教学制作的多媒体课件可以使教互学习。如利用计算机辅助教学制作的多媒体课件可以使教学内容生动、形象逼真，取得良好的教学效果。通过交互方学内容生动、形象逼真，取得良好的教学效果。通过交互方式的学习，可以使学员自己掌握学习的进度、进行自测，方式的学习，可以使学员自己掌握学习的进度、进行自测，方便灵活，满足不同层次学员的要求。便灵活，满足不同层次学员的要求。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务1 计算机的概述计算机的概述(4)计算机辅助测试计算机辅助测试(CAT)是指利用计算机进行产品等的辅助是指利用计算机进行产品等的辅助测试。测试。5.过程控制过程控制过程控制也称实时控制。随着生产自动化程度的提高，对信过程控制也称实时控制。随着生产自动化程度的提高，对信息传递速度和准确度的要求也越来越高，这一任务靠人工操息传递速度和准确度的要求也越来越高，这一任务靠人工操作已无法完成，只有计算机才能胜任。利用计算机为中心的作已无法完成，只有计算机才能胜任。利用计算机为中心的控制系统可以及时地采集数据、分析数据、制定方案，进行控制系统可以及时地采集数据、分析数据、制定方案，进行自动控制。它不仅可以减轻劳动强度，而且可以大大提高自自动控制。它不仅可以减轻劳动强度，而且可以大大提高自动控制水平、提高产品质量和合格率。因此，过程控制在冶动控制水平、提高产品质量和合格率。因此，过程控制在冶金、电力、石油、机械、化工以及各种自动化部门得到广泛金、电力、石油、机械、化工以及各种自动化部门得到广泛应用应用;同时它还应用于导弹发射、雷达系统、航空航天等领域。同时它还应用于导弹发射、雷达系统、航空航天等领域。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务1 计算机的概述计算机的概述6.人工智能人工智能人工智能人工智能(Artificial Intelligence,AI)。它是研究、开。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理沦、方法、技术及应发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理沦、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。用系统的一门新的技术科学。人工智能研究如何用计算机去模拟、延仲和扩展人的智能人工智能研究如何用计算机去模拟、延仲和扩展人的智能;如如何把计算机用得更聪明何把计算机用得更聪明;如何设计和建造具有高智能水平的计如何设计和建造具有高智能水平的计算机应用系统算机应用系统;如何设计和制造更聪明的计算机以及智能水平如何设计和制造更聪明的计算机以及智能水平更高的智能计算机等。人工智能是计算机科学的一个分支，更高的智能计算机等。人工智能是计算机科学的一个分支，是计算机科学技术的前沿科技领域。人工智能与计算机软件是计算机科学技术的前沿科技领域。人工智能与计算机软件有密切的关系有密切的关系:一方面，各种人工智能应用系统都要用计算机一方面，各种人工智能应用系统都要用计算机软件去实现软件去实现;另一方面，许多聪明的计算机软件也应用了人工另一方面，许多聪明的计算机软件也应用了人工智能的理沦方法和技术。例如，专家系统软件、机器博弈软智能的理沦方法和技术。例如，专家系统软件、机器博弈软件等。但是，人工智能不等于软件，除了软件以外，还有硬件等。但是，人工智能不等于软件，除了软件以外，还有硬件及其他自动化和通信设备。件及其他自动化和通信设备。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务1 计算机的概述计算机的概述人工智能虽然是计算机科学的一个分支，但它的研究却不仅人工智能虽然是计算机科学的一个分支，但它的研究却不仅涉及计算机科学，而且还涉及脑科学、神经生理学、心理学、涉及计算机科学，而且还涉及脑科学、神经生理学、心理学、语言学、逻辑学、认知语言学、逻辑学、认知(思维思维)科学、行为科学和数学以及信科学、行为科学和数学以及信息沦、控制沦和系统沦等许多学科领域。因此，人工智能实息沦、控制沦和系统沦等许多学科领域。因此，人工智能实际上是一门综合性的交叉学科和边缘学科。际上是一门综合性的交叉学科和边缘学科。7.电子商务电子商务电子商务是指在计算机网络上进行的商务活动。电子货币将电子商务是指在计算机网络上进行的商务活动。电子货币将传统的货币贸易改变为传统的货币贸易改变为“电子贸易电子贸易”，使人们在网上可进行，使人们在网上可进行股票、投资、购物和房地产交易，还可用来对职工工资、失股票、投资、购物和房地产交易，还可用来对职工工资、失业社会保障、保险业务等进行电子支付。这种电子交易不仅业社会保障、保险业务等进行电子支付。这种电子交易不仅方便快捷，现金的流通量也将随之减少，还避免了货币交易方便快捷，现金的流通量也将随之减少，还避免了货币交易的风险和麻烦。它是近年来新兴的、也是发展最快的应用领的风险和麻烦。它是近年来新兴的、也是发展最快的应用领域之一。域之一。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务1 计算机的概述计算机的概述8.文化教育与休闲娱乐文化教育与休闲娱乐利用计算机网络实现远距离双向交互式教学和多媒体结合的利用计算机网络实现远距离双向交互式教学和多媒体结合的网上教学方式，改变了传统的以教师课堂传授为主，学生被网上教学方式，改变了传统的以教师课堂传授为主，学生被动学习的方式，使学习的内容和形式更加丰富灵活。多媒体动学习的方式，使学习的内容和形式更加丰富灵活。多媒体计算机还可用于欣赏电影、观看电视、玩游戏等。计算机还可用于欣赏电影、观看电视、玩游戏等。返回返回上一页上一页任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成，一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成，如如图图1-1所示。所示。硬件是组成计算机的物质实体，是计算机系统中实际物理设硬件是组成计算机的物质实体，是计算机系统中实际物理设备的总称，如备的总称，如CPU、存储器、输入、存储器、输入/输出设备等输出设备等;软件则是介软件则是介于用户和硬件系统之间的界面。没有软件支持的计算机叫做于用户和硬件系统之间的界面。没有软件支持的计算机叫做“裸机裸机”，在裸机上只能运行机器语言程序，这样的计算机，在裸机上只能运行机器语言程序，这样的计算机效率降低，使用十分不便。没有软件支持，再好的硬件配置效率降低，使用十分不便。没有软件支持，再好的硬件配置也是毫无意义的也是毫无意义的;当然没有硬件，软件再好也没有用武之地，当然没有硬件，软件再好也没有用武之地，只有两者互相配合，才能发挥最大作用。只有两者互相配合，才能发挥最大作用。首先介绍计算机中常用的几个术语。首先介绍计算机中常用的几个术语。(1)位位:计算机内所有的信息都是以二进制的形式表示的，单计算机内所有的信息都是以二进制的形式表示的，单位是位。计算机只认识由位是位。计算机只认识由0或或1组成的二进制数，其中的每个组成的二进制数，其中的每个0或或1就是信息的最小单位，称为就是信息的最小单位，称为“位位”(bit)。下一页下一页返回返回任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成(2)字节字节:是衡量计算机存储容量的单位。一个是衡量计算机存储容量的单位。一个8位的二进制数位的二进制数据单元称一个字节据单元称一个字节(Byte)。在计算机内部，一个字节可以表。在计算机内部，一个字节可以表示一个数据，也可以表示一个英文字母或其他特殊字符，两示一个数据，也可以表示一个英文字母或其他特殊字符，两个字节可以表示一个汉字。除了字节可以表示存储容量外，个字节可以表示一个汉字。除了字节可以表示存储容量外，还可以用千字节还可以用千字节(KB),兆字节兆字节(MB)、吉字节、吉字节(GB)、太字节、太字节(TB)等表示存储容量，它们之间的换算关系如下。等表示存储容量，它们之间的换算关系如下。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成(3)字字(Word):在计算机中，作为一个整体单元进行存取、传在计算机中，作为一个整体单元进行存取、传送、处理的一组二进制字符串叫做一个字或者单元。送、处理的一组二进制字符串叫做一个字或者单元。(4)字长字长:一个字中包含二进制数位数的多少称为字长。字长一个字中包含二进制数位数的多少称为字长。字长是标志计算机精度的一项技术指标。字长越长，在相同的时是标志计算机精度的一项技术指标。字长越长，在相同的时间内传送的信息就越多，计算机的运算速度就越快。间内传送的信息就越多，计算机的运算速度就越快。(5)地址地址(Address):为了便于存取，每个存储单元必须有一个为了便于存取，每个存储单元必须有一个唯一的编号，称为地址。通过地址可以找到所需的存储单元，唯一的编号，称为地址。通过地址可以找到所需的存储单元，取出或存入信息。取出或存入信息。(6)指令指令:指挥计算机进行基本操作的命令。计算机能执行的指挥计算机进行基本操作的命令。计算机能执行的全部指令构成计算机的指令系统。一条指令一般包括操作码全部指令构成计算机的指令系统。一条指令一般包括操作码和地址码两部分，操作码表明进行何种操作，地址码则指明和地址码两部分，操作码表明进行何种操作，地址码则指明操作对象操作对象(数据数据)在内存中的地址。在内存中的地址。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成(7)程序程序:人们利用计算机来解决问题时，需要计算机按一定人们利用计算机来解决问题时，需要计算机按一定的步骤完成各种操作，这就要对计算机发布一系列的指令，的步骤完成各种操作，这就要对计算机发布一系列的指令，这些指令的集合称为程序。这些指令的集合称为程序。(8)程序设计语言程序设计语言:用于编写计算机程序的语言，它是人与计用于编写计算机程序的语言，它是人与计算机之间交换信息的工具。算机之间交换信息的工具。1.2.1计算机的硬件系统结构计算机的硬件系统结构尽管计算机的发展速度很快，各种类型的计算机的性能、结尽管计算机的发展速度很快，各种类型的计算机的性能、结构、应用等方面存在着差别，但是它们的基本组成结构却是构、应用等方面存在着差别，但是它们的基本组成结构却是相同的。相同的。现在所使用的计算机硬件系统的结构一直沿用了美籍匈牙利现在所使用的计算机硬件系统的结构一直沿用了美籍匈牙利科学家约翰科学家约翰冯冯诺依曼提出的模型，它由运算器、控制器、诺依曼提出的模型，它由运算器、控制器、存储器、输人设备及输出设备五大功能部件组成。存储器、输人设备及输出设备五大功能部件组成。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成各种各样的信息，通过输人设备进入计算机的存储器，然后各种各样的信息，通过输人设备进入计算机的存储器，然后送到运算器，运算完毕把结果送到存储器存储，最后通过输送到运算器，运算完毕把结果送到存储器存储，最后通过输出设备显示出来。整个过程由控制器进行控制。计算机的整出设备显示出来。整个过程由控制器进行控制。计算机的整个工作过程及基本硬件结构如图个工作过程及基本硬件结构如图1-2所示。所示。1.运算器运算器运算器又称算术逻辑单元运算器又称算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,ALU)，是计算机对数据进行加工处理的部件，它的主要功能是对二是计算机对数据进行加工处理的部件，它的主要功能是对二进制数码进行加、减、乘、除等算术运算和与、或、非等基进制数码进行加、减、乘、除等算术运算和与、或、非等基本逻辑运算，实现逻辑判断。运算器在控制器的控制下实现本逻辑运算，实现逻辑判断。运算器在控制器的控制下实现其功能，运算结果由控制器送到内存储器中。其功能，运算结果由控制器送到内存储器中。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成2.控制器控制器控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器和操作控制控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器和操作控制器等组成。控制器用来控制计算机各部件协调工作，并使整器等组成。控制器用来控制计算机各部件协调工作，并使整个处理过程有条不紊地进行。它的基本功能就是从内存中取个处理过程有条不紊地进行。它的基本功能就是从内存中取指令和执行指令，即控制器按程序计数器指出的指令地址从指令和执行指令，即控制器按程序计数器指出的指令地址从内存中取出该指令进行泽码，然后根据该指令功能向有关部内存中取出该指令进行泽码，然后根据该指令功能向有关部件发出控制命令，执行该指令。另外，控制器在工作过程中，件发出控制命令，执行该指令。另外，控制器在工作过程中，还要接收各部件反馈回来的信息。还要接收各部件反馈回来的信息。3.存储器存储器存储器具有记忆功能，用来保存信息，如数据、指令和运算存储器具有记忆功能，用来保存信息，如数据、指令和运算结果等。存储器可分为两种结果等。存储器可分为两种:内存储器与外存储器。内存储器与外存储器。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成(1)内存储器内存储器(简称内存或主存简称内存或主存):也称主存储器，它直接与也称主存储器，它直接与CPU相连接，存储容量较小，但速度快，用来存放当前运行相连接，存储容量较小，但速度快，用来存放当前运行程序的指令和数据，并直接与程序的指令和数据，并直接与CPU交换信息。内存储器由许交换信息。内存储器由许多存储单元组成，每个单元能存放一个二进制数，或一条由多存储单元组成，每个单元能存放一个二进制数，或一条由二进制编码表示的指令。存储器的存储容量以字节为基本单二进制编码表示的指令。存储器的存储容量以字节为基本单位，每个字节都有自己的编号，称为位，每个字节都有自己的编号，称为“地址地址”，如果要访问，如果要访问存储器中的某个信息，就必须知道它的地址，然后再按地址存储器中的某个信息，就必须知道它的地址，然后再按地址存人或取出信息。存人或取出信息。为了度量信息存储容量，将为了度量信息存储容量，将8位二进制码位二进制码(8 bit)称为一个字称为一个字节节(Byte,B)，字节是计算机中数据处理和存储容量的基本单，字节是计算机中数据处理和存储容量的基本单位。位。1024个字节称为个字节称为1 K字节，字节，1024 K字节称为字节称为1兆字节兆字节(1MB),1024 M字节称为字节称为1吉字节吉字节(1GB),1024M个字节称为个字节称为1太字节太字节(1TB)，现在微型计算机的主存容量大多数在兆字节，现在微型计算机的主存容量大多数在兆字节(MB)以上。计算机处理数据时，一次可以运算的数据长度称以上。计算机处理数据时，一次可以运算的数据长度称为一个为一个“字字”(Word)。字的长度称为字长。一个字可以是一。字的长度称为字长。一个字可以是一个字节，也可以是多个字节。常用的字长有个字节，也可以是多个字节。常用的字长有8位、位、16位、位、32位、位、64位等。如果某一类计算机的字由位等。如果某一类计算机的字由4个字节组成，则字个字节组成，则字的长度为犯位，相应的计算机称为犯位机。的长度为犯位，相应的计算机称为犯位机。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成(2)外存储器外存储器(简称外存或辅存简称外存或辅存):又称辅助存储器，它是内存又称辅助存储器，它是内存的扩充。外存的存储容量大、价格低，但存储速度较慢，一的扩充。外存的存储容量大、价格低，但存储速度较慢，一般用来存放大量暂时不用的程序、数据和中间结果，需要时，般用来存放大量暂时不用的程序、数据和中间结果，需要时，可成批地与内存储器进行信息交换。外存只能与内存交换信可成批地与内存储器进行信息交换。外存只能与内存交换信息，不能被计算机系统的其他部件直接访问。常用的外存有息，不能被计算机系统的其他部件直接访问。常用的外存有硬盘和光盘等。硬盘和光盘等。4.输入设备输入设备输入设备负责把用户命令包括程序和数据输人到计算机，例输入设备负责把用户命令包括程序和数据输人到计算机，例如，键盘、鼠标、扫描仪、手写笔等。其中，键盘是最常用如，键盘、鼠标、扫描仪、手写笔等。其中，键盘是最常用和最基本的输人设备，输入计算机中的信息，如文字、符号、和最基本的输人设备，输入计算机中的信息，如文字、符号、各种指令和数据，都可以通过键盘输入到计算机中。各种指令和数据，都可以通过键盘输入到计算机中。5.输出设备输出设备计算机的输出设备主要负责将计算机中的信息，例如，各种计算机的输出设备主要负责将计算机中的信息，例如，各种运行状态、工作的结果、编辑的文件、程序、图形等，传送运行状态、工作的结果、编辑的文件、程序、图形等，传送到外部媒介供用户查看或保存，如显示器、打印机等。到外部媒介供用户查看或保存，如显示器、打印机等。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成人们通常把内存储器、运算器和控制器合称为计算机主机。人们通常把内存储器、运算器和控制器合称为计算机主机。而把运算器、控制器做在一个大规模集成电路块上称为中央而把运算器、控制器做在一个大规模集成电路块上称为中央处理器处理器(Central Processing Unit,CPU)。也可以说，主。也可以说，主机是由机是由CPU和内存储器组成的，而主机以外的装置称为外部和内存储器组成的，而主机以外的装置称为外部设备，外部设备包括输入设备，外部设备包括输入/输出设备、外存储器等。输出设备、外存储器等。1.2.2计算机的软件系统计算机的软件系统软件是和硬件相对应的概念，是指具有重复使用和多用户使软件是和硬件相对应的概念，是指具有重复使用和多用户使用价值的程序，泛指能在计算机上运行的各种程序甚至包括用价值的程序，泛指能在计算机上运行的各种程序甚至包括各种有关的资料。没有配制任何软件的计算机称为各种有关的资料。没有配制任何软件的计算机称为“裸机裸机”，在裸机上只能运行机器语言源程序。软件可以分为系统软，在裸机上只能运行机器语言源程序。软件可以分为系统软件和应用软件两大类。件和应用软件两大类。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成1.系统软件系统软件系统软件是管理、监督和维护计算机资源的软件。系统软件系统软件是管理、监督和维护计算机资源的软件。系统软件的作用是缩短用户准备程序的时间，扩大计算机处理程序的的作用是缩短用户准备程序的时间，扩大计算机处理程序的能力，提高其使用效力，充分发挥计算机的各种设备的作用能力，提高其使用效力，充分发挥计算机的各种设备的作用等。它包括操作系统、程序设计语言、语言处理程序、数据等。它包括操作系统、程序设计语言、语言处理程序、数据库管理系统、网络软件、系统服务程序等。库管理系统、网络软件、系统服务程序等。1)操作系统操作系统操作系统是高级管理程序，是系统软件的核心，如存储管理操作系统是高级管理程序，是系统软件的核心，如存储管理程序、设备管理程序、信息管理程序、处理器管理程序等。程序、设备管理程序、信息管理程序、处理器管理程序等。操作系统的作用是在计算机裸机与应用软件及用户之间架起操作系统的作用是在计算机裸机与应用软件及用户之间架起一道沟通的桥梁，没有它，用户就无法自如地应用各种软件一道沟通的桥梁，没有它，用户就无法自如地应用各种软件或程序。著名的操作系统有或程序。著名的操作系统有:UNIX,DOS,OS/2,Macitosh等，现等，现在最有名的是在最有名的是Microsoft公司的公司的Windows系列系列(Windows95/98/2000/XP)以及源代码完全开放的以及源代码完全开放的Linux。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成2)程序设计语言程序设计语言程序设计语言从历史发展的角度来看，包括以下几种。程序设计语言从历史发展的角度来看，包括以下几种。(1)机器语言机器语言(Machine Language)。机器语言也称作二进。机器语言也称作二进制代码语言，是用直接与计算机打交道的二进制代码指令组制代码语言，是用直接与计算机打交道的二进制代码指令组成的计算机程序设计语言。一条指令就是机器语言中的一个成的计算机程序设计语言。一条指令就是机器语言中的一个语句，每一条指令都由操作码和操作数组成，无需编泽和解语句，每一条指令都由操作码和操作数组成，无需编泽和解释。这是第一代语言。释。这是第一代语言。(2)汇编语言汇编语言(Assembler Language)。汇编语言是第二代。汇编语言是第二代语言，是一种符号化了的机器语言，也称符号语言，于语言，是一种符号化了的机器语言，也称符号语言，于20世世纪纪50年代开始使用。它更接近于机器语言而不是人的自然语年代开始使用。它更接近于机器语言而不是人的自然语言，所以仍然是一种面向机器的语言。汇编语言执行速度快，言，所以仍然是一种面向机器的语言。汇编语言执行速度快，占用内存小。它保留了机器语言中每一条指令都由操作码和占用内存小。它保留了机器语言中每一条指令都由操作码和操作数组成的形式。使用汇编语言，不需要直接使用二进制操作数组成的形式。使用汇编语言，不需要直接使用二进制0和和1来编写，不必熟悉计算机的机器指令代码，不过还要一条来编写，不必熟悉计算机的机器指令代码，不过还要一条指令一条指令地编写，比较麻烦。指令一条指令地编写，比较麻烦。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成(3)高级语言。高级语言是第三代语言，它是一种算法语言，高级语言。高级语言是第三代语言，它是一种算法语言，可读性强，从根本上摆脱了语言对机器的依附，由面向机器可读性强，从根本上摆脱了语言对机器的依附，由面向机器转为面向过程，进而面向用户。最早的高级语言是转为面向过程，进而面向用户。最早的高级语言是1954年年问世的主要用于科学计算的问世的主要用于科学计算的FORTRAN语言，在语言，在20世纪世纪50年代末期，随着计算机在商业中的应用，产生了适用于商业年代末期，随着计算机在商业中的应用，产生了适用于商业数据处理的数据处理的COBOL,20世纪世纪60年代初期出现了被称为大众年代初期出现了被称为大众化语言的化语言的BASIC。现在微机的高级语言均运行在。现在微机的高级语言均运行在Windows下，例如，下，例如，Visual Basic,Delphi,Java等。等。目前过程语言、第五代智能语言相继出现，可视化编程就像目前过程语言、第五代智能语言相继出现，可视化编程就像处理文档一样简单。发展的结果是使程序的设计更简捷，而处理文档一样简单。发展的结果是使程序的设计更简捷，而功能更强大。功能更强大。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成3)语言处理程序语言处理程序用汇编语言或各种高级语言编写的程序称为源程序。把计算用汇编语言或各种高级语言编写的程序称为源程序。把计算机本身不能直接执行的源程序翻泽成相应的机器语言程序，机本身不能直接执行的源程序翻泽成相应的机器语言程序，这种翻译后的程序称为目标程序。这个翻泽过程有两种方式这种翻译后的程序称为目标程序。这个翻泽过程有两种方式:解释方式和编泽方式，如解释方式和编泽方式，如图图1-3所示。所示。编泽方式就是把源程序用相应的编泽程序翻泽成相应的机器编泽方式就是把源程序用相应的编泽程序翻泽成相应的机器语言的目标程序，然后再通过连接装配程序，连接成可执行语言的目标程序，然后再通过连接装配程序，连接成可执行程序，目标程序和可执行程序都是以文件方式存放在磁盘上，程序，目标程序和可执行程序都是以文件方式存放在磁盘上，再次运行该程序时，只需运行可执行程序，不必重新编泽和再次运行该程序时，只需运行可执行程序，不必重新编泽和连接。大多数高级语言的处理程序都是编泽程序。连接。大多数高级语言的处理程序都是编泽程序。下一页下一页返回返回上一页上一页任务任务2 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成解释方式就是将源程序输入计算机后，用该种语言的解释程解释方式就是将源程序输入计算机后，用该种语言的解释程序将源程序进行逐条解释，然后逐条执行，得出结果，因此序将源程序进行逐条解释，然后逐条执行，得出结果，因此执行速度较慢。下次运行时，磁盘上要