计算机系统计算机基础课件.pptx
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1、计算机系统计算机基础第1页,此课件共50页哦主主 要要 内内 容容2.1 2.1 计算机的硬件系统计算机的硬件系统 2.2 2.2 计算机的软件系统计算机的软件系统 2.3 2.3 微型计算机及其硬件系统微型计算机及其硬件系统第2页,此课件共50页哦输入设备:键盘、鼠标、扫描仪输入设备:键盘、鼠标、扫描仪 输出设备:显示器、打印机输出设备:显示器、打印机 外外 存:软、硬盘、光盘、闪存存:软、硬盘、光盘、闪存 网络设备:网卡、调制解调器等网络设备:网卡、调制解调器等 计计算算机机系系统统软件软件外部设备外部设备系统软件系统软件应用软件应用软件硬件硬件运算器运算器寄存器寄存器控制器控制器主机主机
2、内存内存CPUCPU随机存储器随机存储器(RAM)(RAM)只读存储器只读存储器(ROM)(ROM)高速缓冲存储器高速缓冲存储器 操作系统:操作系统:WindowsWindows、UnixUnix、LinuxLinux语言处理程序:语言处理程序:C C、PascalPascal、VBVB等等 实用程序:诊断程序、排错程序等实用程序:诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统办公软件包、数据库管理系统 计算机系统的组成计算机系统的组成 第3页,此课件共50页哦2.1.1 2.1.1 冯冯诺依曼计算机的基本组成诺依曼计算机的基本组成2.1.2 2.1.2 计算机硬件的组成计算机硬件的组成2.
3、1.3 2.1.3 计算机的工作原理计算机的工作原理2.1 2.1 计算机硬件系统计算机硬件系统第4页,此课件共50页哦2.1.1 2.1.1 冯冯诺依曼计算机的基本组成诺依曼计算机的基本组成 1944 1944年年8 8月,冯月,冯诺依曼(诺依曼(Von NeumannVon Neumann)提出了一个全新的存储程序、程序控制的通)提出了一个全新的存储程序、程序控制的通用电子计算机的方案。该方案主要的用电子计算机的方案。该方案主要的3 3条思想是:条思想是:计算机的硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备计算机的硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5 5个基本功能部件个基
4、本功能部件组成。组成。在计算机中,程序和数据都用在计算机中,程序和数据都用二进制二进制代码表示。它既便于硬件的物理实现,而且运算规则代码表示。它既便于硬件的物理实现,而且运算规则又简单,故可简化计算机结构,提高可靠性和运算速度。又简单,故可简化计算机结构,提高可靠性和运算速度。把程序和处理问题所需的数据,均以二进制的形式按一定顺序预先存放到计算机的把程序和处理问题所需的数据,均以二进制的形式按一定顺序预先存放到计算机的存储器里,计算机运行程序时,依次从存储器里逐条取出指令,执行一系列基本操作,存储器里,计算机运行程序时,依次从存储器里逐条取出指令,执行一系列基本操作,完成该指令所规定的复杂运算
5、。这一切工作都是在控制器的控制下完成的,这就是完成该指令所规定的复杂运算。这一切工作都是在控制器的控制下完成的,这就是存存储程序储程序、程序控制的工作原理。、程序控制的工作原理。存储程序实现了计算机的自动计算,成为计算机与计算器及其他计算工具的本质区别,同时存储程序实现了计算机的自动计算,成为计算机与计算器及其他计算工具的本质区别,同时也确定了冯也确定了冯诺依曼型计算机的基本结构。诺依曼型计算机的基本结构。冯冯诺依曼的上述思想奠定了现代计算机系统结构的基础,所以人们将采用这种设计思想的诺依曼的上述思想奠定了现代计算机系统结构的基础,所以人们将采用这种设计思想的计算机称为计算机称为冯冯诺依曼型计
6、算机。诺依曼型计算机。第5页,此课件共50页哦2.1.2 2.1.2 计算机硬件的组成计算机硬件的组成 从从19461946年第一台计算机诞生至今,虽然计算机硬件的结年第一台计算机诞生至今,虽然计算机硬件的结构和制造技术都有很大发展,但都没有脱离冯构和制造技术都有很大发展,但都没有脱离冯诺依曼型计算机诺依曼型计算机的基本思想,即的基本思想,即计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成入设备和输出设备组成。从计算机系统的角度看,计算机的硬件也可以描述成:从计算机系统的角度看,计算机的硬件也可以描述成:主机主机+外部设备外部设备第6页,此课件共
7、50页哦冯冯.诺依曼思想:诺依曼思想:二进制二进制 存储程序存储程序 五大模块五大模块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5 5个基本功能部件的相互关系个基本功能部件的相互关系第7页,此课件共50页哦计算机硬件:主机计算机硬件:主机+外设外设主机主机外设外设输入设备输入设备输出设备输出设备外存设备外存设备网络设备网络设备第8页,此课件共50页哦2.1.2 2.1.2 计算机硬件的组成计算机硬件的组成1 1运算器运算器 运算器是进行算术运算和逻辑运算的部件,主要由算术逻辑单运算器是进行算术运算和逻辑运算的部件
8、,主要由算术逻辑单元和一组寄存器组成。在控制器的控制下,它对取自内存储器或寄元和一组寄存器组成。在控制器的控制下,它对取自内存储器或寄存器组中的数据进行算术或逻辑运算,再将运算的结果送到内存储存器组中的数据进行算术或逻辑运算,再将运算的结果送到内存储器或寄存器组中。器或寄存器组中。2 2控制器控制器 控制器的功能是控制计算机各部件协调工作而自动执行程序。控制器的功能是控制计算机各部件协调工作而自动执行程序。计算机要自动执行一个程序,就是在控制器的控制下,从第一条指计算机要自动执行一个程序,就是在控制器的控制下,从第一条指令开始,逐条读取指令、分析指令、执行指令直至执行到程序的最令开始,逐条读取
9、指令、分析指令、执行指令直至执行到程序的最后一条停机指令即完成程序。后一条停机指令即完成程序。控制器和运算器合在一起称为控制器和运算器合在一起称为中央处理单元中央处理单元(Central Processing Central Processing UnitUnit,CPUCPU),它是计算机的核心部件。),它是计算机的核心部件。第9页,此课件共50页哦处理器处理器控制器控制器和和运算器运算器处处理理器器控制器控制器运算运算器器控制整个计算机控制整个计算机所有部件的工作所有部件的工作执行算术运算执行算术运算和逻辑运算和逻辑运算五大模五大模块之一块之一五大模块五大模块之二之二第10页,此课件共50
10、页哦2.1.2 2.1.2 计算机硬件的组成计算机硬件的组成3 3存储器存储器(1 1)内存储器)内存储器 内存储器可以与内存储器可以与CPUCPU直接进行信息交换,用于存放当前直接进行信息交换,用于存放当前CPUCPU要用的数据和要用的数据和程序,存取速度快、价格高、存储容量较小。程序,存取速度快、价格高、存储容量较小。内存储器与内存储器与CPUCPU构成了主机构成了主机。(2 2)外存储器)外存储器 外存储器用来存放要长期保存的程序和数据,属于永久性存储器,需要时应外存储器用来存放要长期保存的程序和数据,属于永久性存储器,需要时应先调入内存。相对内存而言外存的容量大、价格低,但存取速度慢,
11、它连在主机先调入内存。相对内存而言外存的容量大、价格低,但存取速度慢,它连在主机之外故称外存。之外故称外存。4 4输入设备输入设备 输入是指利用某种设备将数据转换成计算机可以接收的编码的过程,所输入是指利用某种设备将数据转换成计算机可以接收的编码的过程,所使用的设备称为输入设备。使用的设备称为输入设备。5 5输出设备输出设备 输出设备的任务是将信息传送到中央处理机之外的介质上,以人们或其输出设备的任务是将信息传送到中央处理机之外的介质上,以人们或其他机器所能接受的形式输出。他机器所能接受的形式输出。第11页,此课件共50页哦存储器存储器存储器存储器是计算机存储是计算机存储数据和程序数据和程序的
12、记忆单元集合,的记忆单元集合,每个记忆单元由每个记忆单元由8 8位二进制位组成,可读写其中的数据。位二进制位组成,可读写其中的数据。存储器存储器存储器通常分为内存储器和外存储器存储器通常分为内存储器和外存储器存放大量信息存放大量信息的外存储器的外存储器信息交流中心信息交流中心内存储器内存储器五大模块五大模块之三之三第12页,此课件共50页哦每个记忆单元由每个记忆单元由8 8位二进制位组成。位二进制位组成。1KB=210B=1024B1MB=210KB=1024KB1GB=210MB=1024MB1TB=210GB=1024GB字节字节BYTEBYTE76543210位位BitBit第13页,此
13、课件共50页哦输入输出设备输入输出设备常用输入设备:常用输入设备:键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。常用输出设备:常用输出设备:显示器、打印机、绘图仪等。显示器、打印机、绘图仪等。五大模块五大模块之四、五之四、五第14页,此课件共50页哦硬件系统硬件系统计算机硬件系统组成计算机硬件系统组成主机主机外部设备外部设备中央处理器中央处理器内存储器内存储器控制器控制器运算器运算器外存储器外存储器输入设备输入设备输出设备输出设备2.1.2 2.1.2 计算机硬件的组成计算机硬件的组成第15页,此课件共50页哦2.1.3 2.1.3 计算机的工作原理计算机的工作原
14、理1.1.指令和程序指令和程序 指令指令 :是人对计算机发出的完成一个最基本操作的工是人对计算机发出的完成一个最基本操作的工作命令,计算机指令是以二进制编码形式表示作命令,计算机指令是以二进制编码形式表示,也称为机器也称为机器指令。指令。指令由两部分组成指令由两部分组成,既操作码和操作数既操作码和操作数,格式如下格式如下:操作码操作码是指出该指令要完成什么操作是指出该指令要完成什么操作 操作数操作数是指参加操作的数或是该数存放的地址是指参加操作的数或是该数存放的地址 程序程序:是为完成某项任务而由指令系统中的若干指令组是为完成某项任务而由指令系统中的若干指令组成的有序集合,编制程序称为程序设计
15、。成的有序集合,编制程序称为程序设计。操作码操作码操作数操作数第16页,此课件共50页哦2.1.3 2.1.3 计算机的工作原理计算机的工作原理2 2指令和程序在计算机中的执行过程指令和程序在计算机中的执行过程 要执行程序,首先将程序和程序所操作的数据放入内存。要执行程序,首先将程序和程序所操作的数据放入内存。执行程序就是依次执行组成程序的一条条指令。计算机在执执行程序就是依次执行组成程序的一条条指令。计算机在执行程序中的每条指令时,先将要执行的指令从内存中取出到行程序中的每条指令时,先将要执行的指令从内存中取出到CPUCPU内,然后通过控制器对该指令进行分析译码,判断该指令要内,然后通过控制
16、器对该指令进行分析译码,判断该指令要完成的操作,最后向相关部件发出完成该指令的控制信号以完完成的操作,最后向相关部件发出完成该指令的控制信号以完成相应的操作。成相应的操作。内存内存CPU指令指令取指周期取指周期:执行周期执行周期:有关部件动作有关部件动作CPU译码译码控制控制信号信号第17页,此课件共50页哦2.2.1 2.2.1 系统软件系统软件2.2.2 2.2.2 应用软件应用软件2.2 2.2 计算机软件系统计算机软件系统2.2.3 2.2.3 办公软件办公软件第18页,此课件共50页哦 软件软件(Software)(Software)是各类程序及其有关文是各类程序及其有关文档的总和。
17、计算机系统是在硬件的基础上,档的总和。计算机系统是在硬件的基础上,通过软件的支持向用户呈现强大的功能和友通过软件的支持向用户呈现强大的功能和友好的使用界面。通常软件分为好的使用界面。通常软件分为系统软件系统软件和和应应用软件用软件。2.2 2.2 计算机软件系统计算机软件系统第19页,此课件共50页哦软件的分类软件的分类 系统软件系统软件操作系统操作系统 DOS/Windows95/98/ME/XPDOS/Windows95/98/ME/XP语言处理程序语言处理程序ADA,BASIC,C+ADA,BASIC,C+服务性程序服务性程序(邮件邮件,打印,游戏打印,游戏)数据库管理系统数据库管理系统
18、 Informix,SQLInformix,SQL网络系统网络系统字处理软件字处理软件 WPS,WordWPS,Word表格处理软件表格处理软件 Excel CellExcel Cell辅助设计软件辅助设计软件 AutoCADAutoCAD实时控制软件实时控制软件 FixFix 应用软件应用软件软件软件第20页,此课件共50页哦 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,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,其主要功能包括:启动计算机,存储、加载和执行应用程序,其主要功能包括:启动计算机,存储、加载和执行应用程序,对文件进行排序、检索,将程序语言翻译成机器语言等。实际对
19、文件进行排序、检索,将程序语言翻译成机器语言等。实际上,系统软件可以看作用户与硬件系统的接口,它为应用软件上,系统软件可以看作用户与硬件系统的接口,它为应用软件和用户提供了控制、访问硬件的方便手段,使用户和应用软件和用户提供了控制、访问硬件的方便手段,使用户和应用软件不必了解具体的硬件细节就能操作计算机或开发程序。不必了解具体的硬件细节就能操作计算机或开发程序。2.2.1 2.2.1 系统软件系统软件1 1操作系统操作系统 操作系统(操作系统(Operating SystemOperating System,OSOS)是对计算机全部软、)是对计算机全部软、硬件资源进行控制和管理的大型程序,是直
20、接运行在裸机上硬件资源进行控制和管理的大型程序,是直接运行在裸机上的最基本的系统软件,其他软件必须在操作系统的支持下才的最基本的系统软件,其他软件必须在操作系统的支持下才能运行。它是软件系统的核心。能运行。它是软件系统的核心。第21页,此课件共50页哦程序设计语言按发展过程分为程序设计语言按发展过程分为:机器语言:机器语言:以二进制代码表示的指令的集合,是计算机唯一能以二进制代码表示的指令的集合,是计算机唯一能识别和执行的语言识别和执行的语言 汇编语言:汇编语言:是用助记符来表示机器指令的语言是用助记符来表示机器指令的语言 高级语言:高级语言:它通用性强,是面向问题的,基本上与机器无关它通用性
21、强,是面向问题的,基本上与机器无关2.2.1 2.2.1 系统软件系统软件2 2语言处理系统语言处理系统 机器语言机器语言汇编语言汇编语言高级语言高级语言汇编程序汇编程序面向过程:面向过程:BASIC、PASCAL、C等等面向对象:面向对象:C+、JAVA、VISUALBASIC等等第22页,此课件共50页哦 计算机不能直接识别和执行高级语言计算机不能直接识别和执行高级语言源程序,要用翻译的方法把高级语言源程源程序,要用翻译的方法把高级语言源程序翻译成等价的机器语言程序(称为目标序翻译成等价的机器语言程序(称为目标程序)才能执行。翻译的方法有两种程序)才能执行。翻译的方法有两种:“解释解释”:
22、不保留目标程序代码,不保留目标程序代码,“解释解释一句,执行一句一句,执行一句”。“编译编译”:它调用相应语言的编译程序,把源它调用相应语言的编译程序,把源程序变成目标程序(以程序变成目标程序(以.obj.obj为扩展名),然后再为扩展名),然后再用连接程序,把目标程序与各类库文件相连接用连接程序,把目标程序与各类库文件相连接形成可执行文件。形成可执行文件。高级语言源程序(如高级语言源程序(如C)编译程序编译程序目标程序(目标程序(.obj)执行连接程序执行连接程序可执行程序(可执行程序(.exe)运行可执行程序运行可执行程序显示运行结果显示运行结果初始数据初始数据库函数库函数高级语言程序的开
23、发过程高级语言程序的开发过程2.2.1 2.2.1 系统软件系统软件2 2语言处理系统语言处理系统 高级语言高级语言源程序源程序解释程序解释语解释程序解释语句并执行源程序句并执行源程序程序执行程序执行结果结果高级语言翻译过程高级语言翻译过程第23页,此课件共50页哦 C C语言:语言:语言是一种结构化程序设计语言。它层次清晰,便于按模块化方式组织程序,语言是一种结构化程序设计语言。它层次清晰,便于按模块化方式组织程序,易于调试和维护。易于调试和维护。C+C+语言语言:C+C+语言是一种优秀的面向对象程序设计语言,它在语言是一种优秀的面向对象程序设计语言,它在C C语言的基础上发展而来。语言的基
24、础上发展而来。C#C#:C#C#(读做(读做C sharpC sharp),是一种安全的、稳定的、简单的、优雅的,由),是一种安全的、稳定的、简单的、优雅的,由C C和和C+C+衍生出来的衍生出来的面向对象的编程语言。面向对象的编程语言。Visual BasicVisual Basic:Visual BasicVisual Basic,简称,简称VBVB,是,是MicrosoftMicrosoft公司推出的一种公司推出的一种WindowsWindows应用程序开应用程序开发工具。发工具。JavaJava语言:语言:JavaJava语言是一个支持网络计算的面向对象程序设计语言。语言是一个支持网络
25、计算的面向对象程序设计语言。ASPASP:ASPASP是一种类似是一种类似HTMLHTML(超文本置标语言)、(超文本置标语言)、ScriptScript(脚本)与(脚本)与CGICGI(通用网关接口)(通用网关接口)的结合体,它是一种在的结合体,它是一种在WebWeb服务器端运行的脚本语言。服务器端运行的脚本语言。PHPPHP:PHP PHP 是一种是一种HTMLHTML内嵌式的语言,与内嵌式的语言,与ASPASP颇有几分相似,都是一种在服务器端执行的嵌入颇有几分相似,都是一种在服务器端执行的嵌入HTMLHTML文档的脚本语言,语言的风格又类似于文档的脚本语言,语言的风格又类似于C C语言,
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