(本科)第1章 计算机概论ppt课件.pptx
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1、课程主讲人:(本科)第1章 计算机概论ppt课件1.1学习内容学习内容计算机系统计算机系统1.2微机系统微机系统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。二者相辅相成,缺一不可。341 计算机硬件系统输入设备存储器运算器控制器输出设备运算器(ALU)又称算术逻辑部件,是计算机用来进行数据运算的部件。控制器(Controller)是计算机的指挥中心,控制其他部件完成指令要求的操作。运算器和控制器制作在一个芯片上,称为中央处理器(CPU)存储器(Memory)是用来存放程序或数据的部件。内存储器外存储器内存储器又称主存储器,简称内存或主存。按其功能和存储信息的原理又可分为随机存储器和只
2、读存储器。外存储器(Auxiliary Memory)又称辅助存储器,简称外存或辅存。输入设备是用来输入程序和数据的部件。常见的有:键盘、鼠标、扫描仪、麦克风及摄像头等。输出设备是用来输出部件。常见的输出设备有:显示器、打印机、音箱、耳机以及投影仪等。主机外部设备硬件系统53 计算机软件系统计算机软件计算机软件是为运行、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据和文档的总称。系统软件应用软件操作系统语言处理程序诊断程序数据库管理系统办公软件音视频软件其他软件系统软件是控制计算机系统并协调管理软硬件资源的程序,是支持应用软件的平台。操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源,直接运行在裸机上的最基本的
3、系统软件。语言处理程序一般是由汇编程序、编译程序、解释程序和相应的操作程序等组成。数据库是计算机软件系统的一个重要组成部分,是人们有效地进行数据存储、共享和处理的工具。诊断程序是专门用于计算机硬件性能测试和系统故障诊断维护的系统程序,能对CPU、驱动器、接口、内存等设备的性能和故障进行检测。应用软件是利用计算机的软、硬件资源为某一方面的应用目的而开发的软件。常见的办公软件有Microsoft Office、金山WPS等常见的音视频软件有Windows Media Player、Real Player、酷狗音乐等即时通讯、网页浏览器、计算机辅助设计、计算机辅助制造及计算机辅助教学等。软件程序数据
4、文档=+8基本概念指令:指令:是能被计算机识别并执行的二进制代码,它规定计算机能完成的某一基本操作。指令操作码操作数(地址码)操作码就是要告诉计算机要进行什么操作,如加、减、乘、除等。操作数指明参与操作的数据或数据存放的位置。指令指令与程序与程序 v 不同型号的不同型号的CPU都有自己的一些能执行各种不同指都有自己的一些能执行各种不同指令的集合,包含该类计算机能完成的各种类型的基本令的集合,包含该类计算机能完成的各种类型的基本操作,叫做操作,叫做指令系统指令系统。v 指令种类的多少、内容格式均有所不同,指令种类的多少、内容格式均有所不同,一台机器一台机器指令系统的完善和齐全程度能反映这台机器功
5、能的水指令系统的完善和齐全程度能反映这台机器功能的水平和强弱。平和强弱。指令系统指令系统 地址地址地址:整个内存被分成若干个存储单元,每个单元都给出了一个唯一的编号来标识,即地址。内存单元0X3D48245A0X3D48245B内存地址0X3D48245C0X3D48245D0X3D48245E0X3D48245F0X3D482459程序程序 编程:编程:从从其指令系统中选取实现上述基本操作的指其指令系统中选取实现上述基本操作的指令,并表示成机器能够执行的二进制编码形式。令,并表示成机器能够执行的二进制编码形式。 例如例如,加法运算在下面三种微机处理器中的指令分别是:,加法运算在下面三种微机处
6、理器中的指令分别是:8086微处理器的指令为微处理器的指令为00000011000100;Z80微处理器的指令为微处理器的指令为:11000110;6502微处理器的指令为微处理器的指令为:01101101。7计算机工作的核心思想是存储程序和程序控制。11冯.诺依曼体系结构冯冯诺依曼诺依曼是美籍匈牙利数学家, 1946提出了关于计算机组成和工作方式的基本设想,被公认为现代电子计算机之父。1计算机硬件系统由五大部件构成2计算机内部应采用二进制表示程序和数据3存储程序和程序控制冯.诺依曼体系结构 程序执行过程1.通过输入设备输入数据2.控制器向输入设备发出命令将数据存入存储器3.控制器向存储器发出
7、取指命令4.程序指令逐条送入控制器,控制器对其中的指令进行译码5.控制器向存储器发出取数命令,将数据送入运算器6.控制器向运算器发出运算命令,运算器执行运算,计算出结果7.运算器把运算结果存入存储器8.控制器向存储器发出取数命令,将数据输向输出设备9.控制器向输出设备发出输出命令输出计算结果命令数据2、程序设计语言、程序设计语言 ?程序设计语言程序设计语言 是指用来编制和设计程序所使是指用来编制和设计程序所使用的计算机语言,是人和计算机之间交换信息所用用的计算机语言,是人和计算机之间交换信息所用的一种工具。的一种工具。 程序设计语言分为程序设计语言分为 低级语言(面向机器的语低级语言(面向机器
8、的语言)言)和高级语言(面向问题或面向对象的语言)高级语言(面向问题或面向对象的语言),而而低级语言低级语言 通常有通常有机器语言机器语言和和汇编语言汇编语言两种,两种,高高级语言级语言有多种类型。有多种类型。低级语言低级语言机器语言机器语言 通常把一种微处理器所能识别和执行的全部指令通常把一种微处理器所能识别和执行的全部指令的集合称为的集合称为指令系统指令系统或或指令集指令集。不同型号的微处。不同型号的微处理器有不同的指令系统。理器有不同的指令系统。 由于微型计算机微处理器的型号很多,不同型号由于微型计算机微处理器的型号很多,不同型号的微处理器,执行同一操作的机器指令各不相同。的微处理器,执
9、行同一操作的机器指令各不相同。机器语言是直接面向具体的机器结构,因此,机器语言是直接面向具体的机器结构,因此,机机器语言的通用性较差。器语言的通用性较差。汇编语言汇编语言汇编语言源程序汇编语言源程序机器语言程序机器语言程序汇汇 编编高级语言高级语言高级语言源程序机器语言程序编译程序/解释程序FORTRANFORTRAN语言语言称为科学计算语言,数值处理、计算能力最强,称为科学计算语言,数值处理、计算能力最强,常用于科学计算领域。常用于科学计算领域。PASCALPASCAL语言语言称为教学语言,具有严谨的语法结构和较强的数称为教学语言,具有严谨的语法结构和较强的数据结构能力,支持结构化程序设计。
10、据结构能力,支持结构化程序设计。C C语言语言称为编程语言,具有称为编程语言,具有PASCAL PASCAL 语言的特点,能直接参与语言的特点,能直接参与计算机硬、软件的基本接口,编程效率高,运行速度快,向计算机硬、软件的基本接口,编程效率高,运行速度快,向上可作为高级语言使用,向下可类似汇编语言用于系统编程,上可作为高级语言使用,向下可类似汇编语言用于系统编程,因此,使用因此,使用C C语言的用户越来越多。语言的用户越来越多。上一页下一页 源程序以及源程序的编译与解释的概念源程序以及源程序的编译与解释的概念 由于计算机只能直接执行机器语言,不能直接由于计算机只能直接执行机器语言,不能直接执行
11、高级语言,执行高级语言,故计算机在执行高级语言时,故计算机在执行高级语言时,还必须进行加工处理。还必须进行加工处理。其加工处理方法有其加工处理方法有解释解释方法方法和和编译方法编译方法。编译程序编译程序/解释程序解释程序目标程序目标程序源程序源程序上一页下一页 解释方法解释方法:逐条读出、解释并执行程序语逐条读出、解释并执行程序语句。句。每读出一条程序语句,首先由专门的每读出一条程序语句,首先由专门的解释程序把它转换为机器语言指令,然后解释程序把它转换为机器语言指令,然后再执行转换得到的机器指令。这种方法的再执行转换得到的机器指令。这种方法的执行速度较慢,但便于修改程序中的错误,执行速度较慢,
12、但便于修改程序中的错误,很适合于初学者使用。很适合于初学者使用。BASICBASIC语言采用的就语言采用的就是这种方法。是这种方法。 虽然各种语言都有各自的特点和主要应用环境,但要完虽然各种语言都有各自的特点和主要应用环境,但要完成某一种特定的功能,用不同的语言都可以实现,差别仅成某一种特定的功能,用不同的语言都可以实现,差别仅在于程序设计的难易程度。因此在不同应用场合中,应该在于程序设计的难易程度。因此在不同应用场合中,应该有针对性地选用一种程序设计语言,以发挥其特长。下图有针对性地选用一种程序设计语言,以发挥其特长。下图表示了汇编及编译过程表示了汇编及编译过程。汇编语言源程序汇编语言源程序
13、机器语言目标程序机器语言目标程序汇汇 编编(汇(汇 编)编)高级语言源程序高级语言源程序机器语言目标程序机器语言目标程序编译程序编译程序/解释程序解释程序(编译(编译/ /解释)解释)汇编及编译过程汇编及编译过程计算机硬件系统组成:存储器存储器数据流数据流控制流控制流运算器运算器外存储器外存储器输输出出设设备备内存储器内存储器输输入入设设备备控制器控制器2.2.微型计算机微型计算机硬件系统的组成硬件系统的组成运算器寄存器控制器数据路径控制路径CPU内部总线中央处理器中央处理器结构结构u主要功能主要功能:控制计控制计算机的操作和处理数算机的操作和处理数据。据。u组成组成:由控制器、由控制器、运算
14、器、寄存器、及运算器、寄存器、及实现它们之间联系的实现它们之间联系的CPU总线组成总线组成。中央处理器(中央处理器(CPU)2.2.微型计算机微型计算机主机系统主机系统即CPU内核工作的时钟频率(CPU Clock Speed)。其相应的单位有:Hz(赫)、kHz(千赫)、MHz(兆赫)、GHz(吉赫)。 什么是主板什么是主板 主板的主要功能主板的主要功能主板主要部件主板主要部件主板是维系主板是维系CPUCPU与外部设备之间协同工作的重与外部设备之间协同工作的重要部件,是支撑并连接主机内其它部件的一个要部件,是支撑并连接主机内其它部件的一个平台,也是微机系统中最大的一块电路板。平台,也是微机系
15、统中最大的一块电路板。提供安装提供安装CPUCPU、内存和各种功能卡的插座、内存和各种功能卡的插座;为各种常用外部设备提供通用接口。为各种常用外部设备提供通用接口。 芯片组芯片组 扩展槽扩展槽 输入输入/输出接口(输出接口(I/O接口)接口) 基本输入输出基本输入输出BIOS和和CMOS 主板主板2.2.微型计算机微型计算机主机系统主机系统外设接口CPU插座内存插槽芯片组(北桥)总线扩展槽硬盘接口芯片组(南桥)典型主板典型主板示例示例2.2.微型计算机微型计算机主机系统主机系统键盘鼠标USB并行口串行口网络接口1394接口音频接口典型主板典型主板接口示例接口示例2.2.微型计算机微型计算机主机
16、系统主机系统总线(总线(bus):):是一组连接各个部件的公共通信线路,是一组连接各个部件的公共通信线路, 即两个或多个设备之间进行通信的路径,即两个或多个设备之间进行通信的路径, 是一种可被共享的传输媒介。是一种可被共享的传输媒介。总线分类:总线分类: 数据总线(数据总线(DB) 地址总线(地址总线(AB) 控制总线(控制总线(CB)总线总线2.2.微型计算机微型计算机主机系统主机系统 为便于不同厂家生产的材料能灵活构成系统形成了总线标准。为便于不同厂家生产的材料能灵活构成系统形成了总线标准。正式公布的标准:正式公布的标准:由IEEE(电气电子工程师学会)或CCITT(国际电报电话咨询委员会
17、)等国际组织正式确定和承认,有严格定义。实际的工业标准:实际的工业标准:由某一厂家提出,而又得到其他厂家广泛使用,这种标准可能还没有经过正式、严格的定义,经过一段时间后而被确定为正式标准。 流行的总线和接口标准流行的总线和接口标准总线性能的改善对提高计算机的总体性能有极大地影响。现常见有PCI、PCI-E、 AGP 、USB、IEEE 1394等。总线标准总线标准2.2.微型计算机微型计算机主机系统主机系统 存储器(Memory) 存储器,存储器,是计算机系统中的记忆设备,用来存放程序是计算机系统中的记忆设备,用来存放程序和数据。计算机中的全部信息,包括输入的数据、运行和数据。计算机中的全部信
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