第4章计算机系统.ppt

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1、1华东理工大学计算机科学与工程系第4章计算机系统 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2华东理工大学计算机科学与工程系培养自己的素养培养自己的素养：只有只有专业专业能力是能力是远远远远不不够够的，世界五百的，世界五百强强企企业业首先要考察一个人的素养，即他的日常行首先要考察一个人的素养，即他的日常行为规为规范范养成良好的成功养成良好的成功习惯习惯：那就是那就是对细节对细节的的坚坚持，持，对对于工作于工作态态度的度的认认真真负责负责，能，能严严格格坚坚持持

2、标标准，能自准，能自动发现问题动发现问题、解决、解决问问题题，养成独立思考的，养成独立思考的习惯习惯注意自己的注意自己的AQ和和EQ：即自己承受逆境的能力和情商即自己承受逆境的能力和情商在校期在校期间该间该加加强强些什么：些什么：自己的沟通自己的沟通协协商能力、商能力、语语言表达言表达能力，尽可能多涉能力，尽可能多涉猎猎其他学科的知其他学科的知识识，接受多元化文化的熏，接受多元化文化的熏陶，学陶，学习习工商和管理的知工商和管理的知识识、技能、技能具有什么个性：具有什么个性：恪尽本恪尽本职职，按，按质质按量按按量按时时完成任完成任务务，有，有创创造性思造性思维维，养成独立思考的，养成独立思考的习

3、惯习惯，有把握、有想法才会有自，有把握、有想法才会有自信信大学生如何成为五百强需要的人才大学生如何成为五百强需要的人才：http:/ 坚持坚持学习，无论将来做什么，大学经历都是人生学习，无论将来做什么，大学经历都是人生 中宝贵的财富中宝贵的财富吃得苦中苦吃得苦中苦方为人上人方为人上人所有的成功必所有的成功必来自寂寞奋争来自寂寞奋争的过程的过程 5华东理工大学计算机科学与工程系计算机系统计算机系统4.1 计算机硬件系统计算机硬件系统4.2 计算机软件系统计算机软件系统4.3 计算机体系结构计算机体系结构4.4 选购计算机硬件选购计算机硬件*4.5 组装计算机硬件组装计算机硬件*4.6 计算机使用

4、与维护计算机使用与维护*6华东理工大学计算机科学与工程系推荐阅读推荐阅读7华东理工大学计算机科学与工程系8华东理工大学计算机科学与工程系q 计算机组成计算机组成v硬件：硬件：主板、主板、CPU风扇、内存、显示器、显风扇、内存、显示器、显卡、硬盘、声卡、光驱（刻录机、卡、硬盘、声卡、光驱（刻录机、DVD机）、优机）、优盘、机箱电源、鍵盘、鼠标、音箱、调制解调盘、机箱电源、鍵盘、鼠标、音箱、调制解调器、打印机、网卡、扫描仪、耳麦、摄像头、电器、打印机、网卡、扫描仪、耳麦、摄像头、电视接收盒（电视接收卡）视接收盒（电视接收卡）v软件：软件：操作系统操作系统、磁盘整理软件、分区软件、磁盘整理软件、分区

5、软件、备份软件、办公软件、播放器软件、压缩软件、备份软件、办公软件、播放器软件、压缩软件、杀毒软件、输入法软件、看图软件、图片处理杀毒软件、输入法软件、看图软件、图片处理软件、动画制作软件、网页制作软件、浏览器软件、动画制作软件、网页制作软件、浏览器软件、下载软件、防火墙软件、搜索软件、聊软件、下载软件、防火墙软件、搜索软件、聊天软件天软件9华东理工大学计算机科学与工程系p计算机系统组成计算机系统组成计计算算机机系系统统硬件硬件软件软件应用软件应用软件系统软件系统软件操作系操作系统统编译编译系系统统、语语言言处处理程序理程序数据数据库库管理系管理系统统外围设备外围设备主机主机数据数据处处理程序

6、理程序自自动动控制程序控制程序企企业业管理程序管理程序科学科学计计算程序算程序外存外存储储器：磁器：磁盘盘、磁、磁带带、光、光盘盘输输入入设备设备：键盘键盘、鼠、鼠标标器、器、扫扫描描仪仪输输出出设备设备:显显示器、打印机、示器、打印机、绘图仪绘图仪中央中央处处理器（理器（CPU）：运算器、控制器）：运算器、控制器内存内存储储器：器：ROM、RAM10华东理工大学计算机科学与工程系硬件系统由硬件系统由 5 个功能部件组成：个功能部件组成：4.1 计算机硬件系统计算机硬件系统11华东理工大学计算机科学与工程系控制部件：控制部件：依照每条指令的运行功能的需要，向各依照每条指令的运行功能的需要，向各

7、个部件或设备提供它们协调运行所需要的控制信号，个部件或设备提供它们协调运行所需要的控制信号，在整个硬件系统中起到指挥、协调和控制的作用在整个硬件系统中起到指挥、协调和控制的作用算术逻辑部件：算术逻辑部件：对数据进行逻辑（与、或、非、异对数据进行逻辑（与、或、非、异或）、移位（逻辑移位、算术移位）和算术运算或）、移位（逻辑移位、算术移位）和算术运算存储部件：存储部件：用来存储程序以及处理过程所产生的临用来存储程序以及处理过程所产生的临时数据和最终数据时数据和最终数据输入部件：输入部件：用来从外部接收输入程序和原始数据用来从外部接收输入程序和原始数据输出部件：输出部件：负责将运算或处理的结果输出到

8、计算机负责将运算或处理的结果输出到计算机外部外部12华东理工大学计算机科学与工程系总线是一种内部结构，它是总线是一种内部结构，它是CPU、内存、输入、输出、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，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。一般包含三种总线：从而形成了计算机硬件系统。一般包含三种总线：（1）数据总线。）数据总线。用于传送数据信息用于传送数据信息，可把，可把CPU的数据的数据传送到存储器或传送到存储器或I/O接口等部件，也可将其它部

9、件的数接口等部件，也可将其它部件的数据传送到据传送到CPU（2）地址总线。）地址总线。用来传送地址用来传送地址，由于地址只能从，由于地址只能从CPU传向外部存储器或传向外部存储器或I/O端口，所以地址总线总是单向的端口，所以地址总线总是单向的（3）控制总线。）控制总线。用来传送控制信号和时序信号用来传送控制信号和时序信号，传送，传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的，位数则根据方向由具体控制信号而定，一般是双向的，位数则根据系统的实际控制需要而定系统的实际控制需要而定13华东理工大学计算机科学与工程系4.1.1 机箱与电源机箱与电源机箱一般包括外壳、支架、面板上的各种开关、机箱一般包括外壳、

10、支架、面板上的各种开关、指示灯等。机箱作为计算机配件中的一部分，指示灯等。机箱作为计算机配件中的一部分，作用是：作用是：支撑与固定主板、电源、光驱、软驱和硬盘支撑与固定主板、电源、光驱、软驱和硬盘屏蔽电磁辐射屏蔽电磁辐射防止灰尘，保护机箱内部元件防止灰尘，保护机箱内部元件随便买个随便买个机箱好吗？机箱好吗？14华东理工大学计算机科学与工程系电源：提供了计算机各部件所需要的电能电源：提供了计算机各部件所需要的电能不间断电源（不间断电源（Uninterrupted Power Supply，UPS）：）：能够在停电或电压不稳定及不能断电时，提供持续、能够在停电或电压不稳定及不能断电时，提供持续、稳

11、定、不间断的电源供应稳定、不间断的电源供应15华东理工大学计算机科学与工程系挑战一下你的挑战一下你的DIY能力：能力：16华东理工大学计算机科学与工程系1.主板作用主板作用为为CPU、内存和各种功能（声、图、通信、网、内存和各种功能（声、图、通信、网 络、络、TV、SCSI等）卡等）卡提供安装插座（槽）提供安装插座（槽）为各种磁、光存储设备、打印和扫描等为各种磁、光存储设备、打印和扫描等I/O设备设备 以及数码相机、摄像头、以及数码相机、摄像头、“猫猫”（Modem）等多）等多媒媒 体和通讯设备体和通讯设备提供接口提供接口4.1.2 主板主板17华东理工大学计算机科学与工程系2.下图主板上面的

12、数字标的是什么东东？下图主板上面的数字标的是什么东东？主板图主板图18华东理工大学计算机科学与工程系（1）中央中央处理器插座：理器插座：分分为Socket处理器插座和理器插座和Slot 1处理器插座理器插座Socket处处理器插座和背面理器插座和背面图图 19华东理工大学计算机科学与工程系左左图图：华硕华硕的一款支持的一款支持Slot 1 P处处理器的主板理器的主板 右右图图：Slot 1架构的架构的Intel处处理器理器 20华东理工大学计算机科学与工程系（2）内存插槽内存插槽：怎么配置怎么配置双通道双通道？内存条卡位缺口内存条卡位缺口4条条2对对DDR内存插槽，用内存插槽，用颜颜色区色区别

13、别，以配置双通道，以配置双通道21华东理工大学计算机科学与工程系（3）芯片）芯片组组：分分为为南南桥桥SB和北和北桥桥NB。北。北桥桥一般都有散一般都有散热热片的，片的，离离CPU不不远远，南，南桥桥一般都没有散一般都没有散热热片，很好找。南片，很好找。南北北桥桥的位置是不固定的，看主板厂家的位置是不固定的，看主板厂家南南桥桥即系即系统统I/O芯片，主要管理中低速外部芯片，主要管理中低速外部设备设备，集成了中断控制器、集成了中断控制器、DMA控制器控制器北北桥桥是系是系统统控制芯片，主要控制芯片，主要负责负责CPU与内存、与内存、CPU与与AGP之之间间的通信的通信南南桥桥芯片（芯片（主板主板

14、图图中中“3”所示位置是主板北所示位置是主板北桥桥芯片芯片位置，位置，图图中是加了散中是加了散热热器，所以看不到北器，所以看不到北桥桥芯片）芯片）22华东理工大学计算机科学与工程系Intel的的i875P芯片芯片组结组结构构23华东理工大学计算机科学与工程系（4）PCI和和AGP插槽插槽：PCI：CPU和原来的系统总线之间插入的一级总和原来的系统总线之间插入的一级总线，实现上下之间的接口以协调数据的传送线，实现上下之间的接口以协调数据的传送AGP：专用的显示接口，只有图像数据才能通过：专用的显示接口，只有图像数据才能通过AGP端口端口PCI插槽插槽主板图主板图中中“13”所示，所示，AGP插槽

15、插槽主板图主板图中中“12”所示所示ISA插槽现在已经被淘汰了，在一些老主板上还插槽现在已经被淘汰了，在一些老主板上还能看到其身影，比能看到其身影，比PCI插槽还要长，是黑色的插槽还要长，是黑色的24华东理工大学计算机科学与工程系这是一根这是一根AGP 8x的的AGP显卡插槽，带有防脱落装置显卡插槽，带有防脱落装置（AGP插槽在插槽在主板主板图图中的位置就是中的位置就是“12”）25华东理工大学计算机科学与工程系在笔在笔记记本本电脑电脑中中，使用，使用PCMCIA26华东理工大学计算机科学与工程系（5）硬硬盘接口接口：主板主板图所示所示“15”为传统并行并行ATA，即，即IDE接口，接口，“1

16、6”所示的是串行所示的是串行SATA接口接口（软驱是是“17”）27华东理工大学计算机科学与工程系（6）电源接口源接口：28华东理工大学计算机科学与工程系29华东理工大学计算机科学与工程系（7）外外设接口接口：30华东理工大学计算机科学与工程系“4”是是PS/2接口，接口，绿绿色的端口色的端口连连接鼠接鼠标标，紫色的端口，紫色的端口连连接接键盘键盘“5”是并口，是并口，连连接打印机，一些老式游接打印机，一些老式游戏设备戏设备采用采用这这种接口种接口“6”是串行是串行COM口，它主要是用于以前的扁口鼠口，它主要是用于以前的扁口鼠标标、Modem以以及其它串口通信及其它串口通信设备设备“7”和和“

17、9”都是都是USB接口接口“8”是是IEEE 1394接口接口“10”是双是双绞线绞线接口接口“11”是音是音频线频线接口接口红红色（粉色（粉红红色）是色）是MIC（话话筒接口、筒接口、录录音接口、麦克音接口、麦克风风接口）接口）绿绿色是色是LINE OUT（声卡声音的（声卡声音的输输出口、耳机或者音箱接口）出口、耳机或者音箱接口）蓝蓝色是色是LINE IN（线输线输入），用来将外部声音（如入），用来将外部声音（如CD机、机、MP3播放器）播放器）输输入入电脑电脑 31华东理工大学计算机科学与工程系（8）BIOS基本输入输出系统基本输入输出系统BIOS（Basic Input Output S

18、ystem）包括计算机基本输入输出的程序、开机后）包括计算机基本输入输出的程序、开机后自检程序、系统自启动程序和系统设置信息。常见自检程序、系统自启动程序和系统设置信息。常见主板上的主板上的BIOS设置分为设置分为AMI BIOS设置和设置和AWARD BIOS设置设置（PHOENIX BIOS）互补金属氧化物半导体互补金属氧化物半导体CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）是主板上的一块可读）是主板上的一块可读写的写的RAM芯片，是用来保存芯片，是用来保存BIOS的硬件配置和用户的硬件配置和用户对某些参数的设定对某些参数的设定在主板的在主板的

19、CMOS附近，都能看到一块附近，都能看到一块CMOS电池，电池，它的作用是保存对它的作用是保存对BIOS的修改的修改32华东理工大学计算机科学与工程系【思考】：【思考】：开机密码、开机密码、CMOS密码怎么破解？密码怎么破解？怎么实现电脑闹钟？怎么实现电脑闹钟？33华东理工大学计算机科学与工程系4.1.3 中央处理单元中央处理单元1.CPU：Central Processing Unit，中央中央处处理器理器主要功能：解主要功能：解释计释计算机指令以及算机指令以及处处理理计计算机算机软软件中件中的数据的数据所所谓谓的的计计算机的可算机的可编编程性主要是指程性主要是指对对CPU的的编编程程CPU

20、是是计计算机中的核心配件，只有火柴盒那么大，算机中的核心配件，只有火柴盒那么大，几十几十张纸张纸那么厚，但它却是一台那么厚，但它却是一台计计算机的运算核心算机的运算核心和控制核心。和控制核心。计计算机中所有操作都由算机中所有操作都由CPU负责读负责读取取指令，指令，对对指令指令译码译码并并执执行指令的核心部件行指令的核心部件 buy intel or amd？34华东理工大学计算机科学与工程系2.CPU是怎么制造出来的是怎么制造出来的？取出取出一张利用激光器刚刚从硅柱上切割下来的一张利用激光器刚刚从硅柱上切割下来的硅片硅片在硅片表面在硅片表面增加增加一层由二氧化硅一层由二氧化硅(SiO2)构成

21、的构成的绝缘层绝缘层镀胶镀胶，光刻掩膜，之后对半导体硅进行，光刻掩膜，之后对半导体硅进行掺杂掺杂工艺工艺布布上金属配上金属配线线，把完工的晶体管，把完工的晶体管接入接入自动测试设备中自动测试设备中在通过所有的测试后必须将其在通过所有的测试后必须将其封入封入一个陶瓷的或塑料一个陶瓷的或塑料 的封壳中，这样它就可以很容易地装在一块电路板上的封壳中，这样它就可以很容易地装在一块电路板上35华东理工大学计算机科学与工程系3.CPU的的内部结构内部结构控制单元控制单元：负责对指令译码，并且发出为完成每负责对指令译码，并且发出为完成每 条指令所要执行的各个操作的控制信号条指令所要执行的各个操作的控制信号逻

22、辑单元逻辑单元：可以执行定点或浮点的算术运算操作、可以执行定点或浮点的算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址的运算和移位操作以及逻辑操作，也可执行地址的运算和 转换转换寄存器寄存器：通用寄存器、专用寄存器、控制寄存器通用寄存器、专用寄存器、控制寄存器、二级缓存二级缓存 36华东理工大学计算机科学与工程系4.CPU是怎么是怎么工作的？工作的？CPU从存从存储储器或高速器或高速缓缓冲存冲存储储器中取出指令，放器中取出指令，放 入指令寄存器，并入指令寄存器，并对对指令指令译码译码。它把指令分解成。它把指令分解成 一系列的微操作，然后一系列的微操作，然后发发出各种控制命令，出各种控制命令，执

23、执行行 微操作系列，从而完成一条指令的微操作系列，从而完成一条指令的执执行行指令指令是是计计算机算机规规定定执执行操作的行操作的类类型和操作数的基型和操作数的基 本命令。指令是由一个字本命令。指令是由一个字节节或者多个字或者多个字节组节组成，成，包括操作包括操作码码字段、一个或多个有关操作数地址的字段、一个或多个有关操作数地址的 字段以及一些表征机器状字段以及一些表征机器状态态的状的状态态字和特征字和特征码码。有的指令中也直接包含操作数本身有的指令中也直接包含操作数本身37华东理工大学计算机科学与工程系5.Cache：高速缓冲存储器高速缓冲存储器也就是平常看到的也就是平常看到的L1 Cache

24、、L2 Cache、L3 Cache，位于，位于CPU与内存之间，是一个读写速度与内存之间，是一个读写速度 比内存更快的存储器比内存更快的存储器当当CPU向内存中写入或读出数据时，这个数据也向内存中写入或读出数据时，这个数据也 被存储进高速缓冲存储器中。当被存储进高速缓冲存储器中。当CPU再次需要这再次需要这 些数据时，些数据时，CPU就从高速缓冲存储器读取数据，就从高速缓冲存储器读取数据，而不是访问较慢的内存，当然，如需要的数据在而不是访问较慢的内存，当然，如需要的数据在 Cache中没有，中没有，CPU会再去读取内存中的数据会再去读取内存中的数据38华东理工大学计算机科学与工程系4.1.4

25、内存内存内内存存Memory是是与与CPU进进行行沟沟通通的的桥桥梁梁，计计算算机机中中所所有程序的运行都是在内存中有程序的运行都是在内存中进进行的行的安安装装内内存存条条时时，不不要要用用手手摸摸内内存存条条的的金金手手指指，以以免免被被氧化氧化电电脑脑黑黑屏屏80%原原因因都都是是内内存存条条的的问问题题，可可以以通通过过重重新新安装内存条解决安装内存条解决39华东理工大学计算机科学与工程系主要作用：主要作用：存放各种输入、输出数据和中间计算存放各种输入、输出数据和中间计算 结果，以及与外部存储器交换信息时做缓冲之用结果，以及与外部存储器交换信息时做缓冲之用数字标的是数字标的是什么东东？什

26、么东东？40华东理工大学计算机科学与工程系基本内存基本内存类类型：型：ROM：常被用于存：常被用于存储储重要的或机密的数据，如重要的或机密的数据，如BIOS ROM、PROM、EPROM、EEPROMRAM：随机地：随机地读读写内存中的数据，写内存中的数据，SRAM、DRAM41华东理工大学计算机科学与工程系在电脑硬件中，有这样一个规律：内存越小速在电脑硬件中，有这样一个规律：内存越小速度越快，内存越大性价比越便宜度越快，内存越大性价比越便宜42华东理工大学计算机科学与工程系4.1.5显示卡显示卡显显示接口卡（示接口卡（Video card，Graphics card）或）或显显示示适配器（适

27、配器（Video adapter）是）是连连接接显显示器和主板的重示器和主板的重要硬件要硬件它的用途是将它的用途是将计计算机系算机系统统所需要的所需要的显显示信息示信息进进行行转转换驱动换驱动，向，向显显示器提供行示器提供行扫扫描信号，控制描信号，控制显显示器的示器的正确正确显显示示买集成的显卡好吗？买集成的显卡好吗？43华东理工大学计算机科学与工程系集成显卡内存集成显卡内存靠谁提供呢？靠谁提供呢？44华东理工大学计算机科学与工程系4.1.6声卡声卡也叫音也叫音频频卡，是多媒体技卡，是多媒体技术术中最基本的中最基本的组组成部分，成部分，是是实现实现声波数字信号相互声波数字信号相互转换转换的一种

28、硬件的一种硬件基本功能：把来自基本功能：把来自话话筒筒、磁磁带带、光光盘盘的原始声音的原始声音信号加以信号加以转换转换，输输出到出到耳机耳机、扬扬声器声器、扩扩音机音机、录录音机音机等声响等声响设备设备，或通，或通过过音音乐设备乐设备数字接口数字接口(MIDI)使使乐乐器器发发出美妙的声音出美妙的声音有必要买声卡吗？有必要买声卡吗？不能语聊原因？不能语聊原因？45华东理工大学计算机科学与工程系4.1.7软盘驱动器软盘驱动器1.分类：分类：5.25英寸、英寸、3.5英寸英寸2.基本功能：保存数据、数据传递媒介、基本功能：保存数据、数据传递媒介、启动系统启动系统3.组成：盘片状态检测系统、盘片驱动

29、机构、磁头定组成：盘片状态检测系统、盘片驱动机构、磁头定 位系统、数据读写抹系统位系统、数据读写抹系统软驱还有用吗？软驱还有用吗？电脑启动盘是什么？电脑启动盘是什么？46华东理工大学计算机科学与工程系4.1.8硬盘驱动器硬盘驱动器买硬盘应该考虑哪些因素？买硬盘应该考虑哪些因素？硬盘自己可以修吗？（物理坏道和逻辑坏道是什么）硬盘自己可以修吗？（物理坏道和逻辑坏道是什么）删除的数据还能找回来吗？删除的数据还能找回来吗？47华东理工大学计算机科学与工程系4.1.9光盘驱动器光盘驱动器什么是康宝？什么是康宝？光驱弹不出来怎么办？光驱弹不出来怎么办？光盘读不出来怎么办？光盘读不出来怎么办？什么是虚拟光驱

30、，什么是镜像文件？什么是虚拟光驱，什么是镜像文件？DIY一下：当一下：当CD机机48华东理工大学计算机科学与工程系4.1.10显示器显示器是买液晶还是纯平显示器？是买液晶还是纯平显示器？液晶电视可以做显示器吗？液晶电视可以做显示器吗？分辨率和刷新频率分辨率和刷新频率是什么东东？是什么东东？49华东理工大学计算机科学与工程系4.1.11键盘键盘一键关机？抓图？电脑和投影仪切换？输入法切换？一键关机？抓图？电脑和投影仪切换？输入法切换？是买有线的还是无线的键盘？是买有线的还是无线的键盘？你知道哪些快捷键？锁屏是哪个快捷键？你知道哪些快捷键？锁屏是哪个快捷键？50华东理工大学计算机科学与工程系4.1

31、.12鼠标鼠标让右键有更多的功能？让右键有更多的功能？不用鼠标可以吗？如翻阅不用鼠标可以吗？如翻阅PPT是买有线的还是无线的鼠标？是买有线的还是无线的鼠标？51华东理工大学计算机科学与工程系4.1.13音箱音箱电脑没声音怎么办？电脑没声音怎么办？天天用耳塞好难受？推荐用悬挂耳机天天用耳塞好难受？推荐用悬挂耳机买多少钱的音箱比较好？买多少钱的音箱比较好？52华东理工大学计算机科学与工程系4.1.14打印机打印机怎么实现网络打印机？怎么实现网络打印机？正反面怎么打印？彩色打印机好吗？正反面怎么打印？彩色打印机好吗？买激光打印机还是喷墨打印机？买激光打印机还是喷墨打印机？53华东理工大学计算机科学与

32、工程系4.2 计算机软件系统计算机软件系统计计算机硬件是算机硬件是载载体，体，软软件件则则是整个系是整个系统统的灵魂的灵魂所所谓谓软软件件系系统统，就就是是计计算算机机上上可可运运行行的的全全部部程程序序的集合的集合硬硬件件与与软软件件可可以以互互相相转转化化，即即硬硬件件可可以以用用软软件件方方法法实现实现，软软件固化成件固化成为为固件固件整个整个计计算机系算机系统统呈呈现为层现为层次次结结构构54华东理工大学计算机科学与工程系1.计计算机系算机系统统的的层层次次结结构构从从软软件角度看，件角度看，计计算机系算机系统统分分为为：微程序微程序设计级设计级（硬件）（硬件）机器指令系机器指令系统统

33、操作系操作系统统语语言言处处理程序理程序其它系其它系统软统软件和件和应应用用软软件件55华东理工大学计算机科学与工程系从上面对计算机系统层次结构的描述，可以看到从上面对计算机系统层次结构的描述，可以看到使用计算机解题的过程包括以下步骤：使用计算机解题的过程包括以下步骤：（1）提出要解决的问题，进行需求分析）提出要解决的问题，进行需求分析（2）用算法进行问题描述，进行系统设计）用算法进行问题描述，进行系统设计（3）用语言编写程序，进行系统实现）用语言编写程序，进行系统实现（4）用编译器调试程序，进行系统测试）用编译器调试程序，进行系统测试（5）在硬件上执行程序，进行系统发布）在硬件上执行程序，进

34、行系统发布56华东理工大学计算机科学与工程系软件系统软件系统应用软件应用软件系统软件系统软件数据处理程序情报检索程序科学计算程序自动控制程序工业设计程序语言处理程序系统辅助处理程序数据库管理程序操作系统软件系统一般包括系统软件、应用软件软件系统一般包括系统软件、应用软件，系统软件，系统软件对计算机硬件进行扩充与完善，应用软件借助系统对计算机硬件进行扩充与完善，应用软件借助系统软件的支持来运行软件的支持来运行57华东理工大学计算机科学与工程系2.系统软件系统软件系统软件系统软件：指管理、调度、监视和维护计算机指管理、调度、监视和维护计算机 系统软硬件资源的程序集合，使系统资源得到系统软硬件资源的

35、程序集合，使系统资源得到 合理调度，确保高效率运行合理调度，确保高效率运行常用的系统软件常用的系统软件：（1）操作系统）操作系统（2）语言处理程序）语言处理程序（3）数据库管理）数据库管理程序程序（4）系统辅助处理程序系统辅助处理程序58华东理工大学计算机科学与工程系3.应用软件应用软件应用软件：应用软件：又称为应用程序，用户根据特定的任务又称为应用程序，用户根据特定的任务需求所开发的各种程序的集合，分为应用软件包和用需求所开发的各种程序的集合，分为应用软件包和用户程序户程序常用的常用的应用应用软件软件：（1）工程设计程序）工程设计程序（2）数据处理程序）数据处理程序（3）自动控制程序）自动控

36、制程序（4）企业管理程序）企业管理程序（5）科学计算程序）科学计算程序59华东理工大学计算机科学与工程系4.3 计算机体系结构计算机体系结构定义定义：程序员所看到的计算机的属性，即概念性：程序员所看到的计算机的属性，即概念性 结构与功能特性结构与功能特性（C.M.Amdahl）【推荐阅读】【推荐阅读】计算机体系结构与程序性能计算机体系结构与程序性能 http:/blog.zhaojie.me/2009/01/system-architecture-and-program-performance.html60华东理工大学计算机科学与工程系冯冯诺依曼（诺依曼（Von Neumann）体系结构）体系

37、结构1946年由美籍匈牙利数学家冯年由美籍匈牙利数学家冯 诺伊曼提出诺伊曼提出计算机的体系结构发生了许多变化，但计算机的体系结构发生了许多变化，但Von Neumann提出的提出的二进制二进制、程序存储和程序控程序存储和程序控 制制，依然是普遍遵循的原则，依然是普遍遵循的原则61华东理工大学计算机科学与工程系计算机系统结构有了许多改进计算机系统结构有了许多改进,主要包括：主要包括：1.计算机系统结构从基于串行算法改变为适应并行计算机系统结构从基于串行算法改变为适应并行 算法，从而出现了向量计算机，并行计算机、多算法，从而出现了向量计算机，并行计算机、多 处理机等处理机等2.高级语言与机器语言的

38、语义距离缩小，从而出现高级语言与机器语言的语义距离缩小，从而出现 了面向高级语言机器和直接执行高级语言机器了面向高级语言机器和直接执行高级语言机器 3.硬件子系统与操作系统和数据库管理系统软件相硬件子系统与操作系统和数据库管理系统软件相 适应，从而出现了面向操作系统机器和数据库计适应，从而出现了面向操作系统机器和数据库计 算机等算机等4.计算机系统结构从传统的指令驱动型改变为数计算机系统结构从传统的指令驱动型改变为数 据驱动型和需求驱动型，从而出现了数据流机器据驱动型和需求驱动型，从而出现了数据流机器 和归约机和归约机 62华东理工大学计算机科学与工程系5.为了适应特定应用环境而出现了各种专用

39、计算为了适应特定应用环境而出现了各种专用计算 机，如快速傅里叶变换机器、过程控制计算机等机，如快速傅里叶变换机器、过程控制计算机等 6.为了获得高可靠性而研制容错计算机。为了获得高可靠性而研制容错计算机。7.计算机系统功能分散化、专业化，从而出现了各计算机系统功能分散化、专业化，从而出现了各 种功能分布计算机，这类计算机包含外围处理机、种功能分布计算机，这类计算机包含外围处理机、通信处理机等通信处理机等 8.出现了与大规模、超大规模集成电路相适应的出现了与大规模、超大规模集成电路相适应的 计算机系统结构计算机系统结构9.出现了处理非数值化信息的智能计算机。例如出现了处理非数值化信息的智能计算机

40、。例如 自然语言、声音、图形和图象处理等。主要的自然语言、声音、图形和图象处理等。主要的 处理方法已不是依靠精确的算法进行数值计算处理方法已不是依靠精确的算法进行数值计算 而是依靠有关的知识进行逻辑推理，特别是利而是依靠有关的知识进行逻辑推理，特别是利 用经验性知识对不完全确定的事实进行非精确用经验性知识对不完全确定的事实进行非精确 性推理性推理 63华东理工大学计算机科学与工程系典型的冯典型的冯.诺依曼计算机结构框图（以运算器为中心）诺依曼计算机结构框图（以运算器为中心）输入设备输入设备输出设备输出设备运算器运算器控制器控制器存储器存储器程序程序数据数据结果结果数据数据结果结果地址地址指令指

41、令控制信号控制信号数据线数据线地址线地址线控制线控制线64华东理工大学计算机科学与工程系现代计算机结构框图（以现代计算机结构框图（以存储器存储器为中心）为中心）65华东理工大学计算机科学与工程系1.CISC早期的早期的CPU全部是复杂指令集计算机（全部是复杂指令集计算机（Complex Instruction Set Computer，CISC）。在）。在CISC体系体系结构中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每结构中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率执行的

42、优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢不高，执行速度慢在在CISC指令集合的各种指令中，其使用频率相差指令集合的各种指令中，其使用频率相差悬殊。大约有悬殊。大约有20%的指令会被反复使用，占整个程的指令会被反复使用，占整个程序代码的序代码的80%。而余下的。而余下的80%的指令却不经常使用，的指令却不经常使用，在程序设计中只占在程序设计中只占20%。所以，这种计算机结构效。所以，这种计算机结构效率不高率不高66华东理工大学计算机科学与工程系2.RISC1979年，美国加州大学伯克利分校提出了精简指年，美国加州大学伯克利分校提出了精简指令集计算机（令集计算机（Reduced In

43、struction Set Computer，RISC）。）。RISC并非只是简单地去减少指令，而是并非只是简单地去减少指令，而是把着眼点放在了如何使把着眼点放在了如何使CPU的结构更加简单合理地的结构更加简单合理地提高运算速度上提高运算速度上RISC体系结构优先选取使用频率最高的简单指令，体系结构优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令，并且将指令长度固定，指令格式和避免复杂指令，并且将指令长度固定，指令格式和寻址方式种类减少，使得以控制逻辑为主，不用或寻址方式种类减少，使得以控制逻辑为主，不用或者少用微码控制者少用微码控制67华东理工大学计算机科学与工程系3.流水线结构流水线结构流水线

44、技术是一种将每条指令分解为多步，并让流水线技术是一种将每条指令分解为多步，并让各步操作重叠，从而实现几条指令并行处理的技术。各步操作重叠，从而实现几条指令并行处理的技术。程序中的指令仍是一条条顺序执行，但可以预先取程序中的指令仍是一条条顺序执行，但可以预先取若干条指令，并在当前指令尚未执行完时，提前启若干条指令，并在当前指令尚未执行完时，提前启动后续指令的另一些操作步骤，从而加速一段程序动后续指令的另一些操作步骤，从而加速一段程序的运行过程。的运行过程。CPU的工作也可以大致分为指令的获取、解码、的工作也可以大致分为指令的获取、解码、运算和结果的写入四个步骤，采用流水线设计之后，运算和结果的写

45、入四个步骤，采用流水线设计之后，指令（好比待装配的汽车）就可以连续不断地进行指令（好比待装配的汽车）就可以连续不断地进行处理。在同一个较长的时间段内，显然拥有流水线处理。在同一个较长的时间段内，显然拥有流水线设计的设计的CPU能够处理更多的指令能够处理更多的指令68华东理工大学计算机科学与工程系4.并行结构：并行结构：计算机在执行程序过程中，有计算机在执行程序过程中，有2种信息在流动。一种信息在流动。一 种是种是计算机指令计算机指令，它从存储器流入控制器，并变，它从存储器流入控制器，并变 成整个计算机系统的控制信号。另一种是成整个计算机系统的控制信号。另一种是数据数据，从输入设备流入存储器，再

46、流入执行部件如运算从输入设备流入存储器，再流入执行部件如运算 器，运算结果流入存储器或输出设备器，运算结果流入存储器或输出设备Flynn称前一种信息为称前一种信息为“指令流指令流”，后一种信息为，后一种信息为 “数据流数据流”。因此根据指令流与数据流的不同组。因此根据指令流与数据流的不同组 合，计算机系统结构分为以下合，计算机系统结构分为以下4类类69华东理工大学计算机科学与工程系70华东理工大学计算机科学与工程系4.4 选购电脑硬件选购电脑硬件*http:/ 组装电脑全过程组装电脑全过程*http:/ 计算机维护与维修计算机维护与维修*73华东理工大学计算机科学与工程系二二.电脑使用、维护和

47、维修技巧电脑使用、维护和维修技巧（1 1）不要用计算机做坏事情）不要用计算机做坏事情（2 2）遇到任何问题百度、）遇到任何问题百度、GoogleGoogle一下一下（3 3）不要沉迷在计算机世界，不要迷恋游戏、小）不要沉迷在计算机世界，不要迷恋游戏、小说、电影和聊天。有目的地使用计算机，在上网前说、电影和聊天。有目的地使用计算机，在上网前想清楚你想要什么，漫无目的地的网上乱逛将浪费想清楚你想要什么，漫无目的地的网上乱逛将浪费你很多时间，然后你会觉得什么也没有学到。你很多时间，然后你会觉得什么也没有学到。发挥发挥你的特长，用计算机做些实用的和有趣的东西你的特长，用计算机做些实用的和有趣的东西，和

48、，和大家一起分享大家一起分享74华东理工大学计算机科学与工程系（4）正常开机的顺序是先打开外设（如显示器、打）正常开机的顺序是先打开外设（如显示器、打印机、扫描仪等）的电源，然后打开主机的电源，印机、扫描仪等）的电源，然后打开主机的电源，关机的顺序则相反，关机与开机时间至少应有关机的顺序则相反，关机与开机时间至少应有10秒。秒。计算机用几小时，应该关机休息计算机用几小时，应该关机休息。人离开计算机时，。人离开计算机时，最好关机或者进行休眠或者加载屏保最好关机或者进行休眠或者加载屏保（5）学会使用）学会使用ghost、pqmagic、diskman、fdisk、CMOS、regedit。（6）每

49、周备份一次重要的数据每周备份一次重要的数据，一定要养成这个好，一定要养成这个好习惯。备份到优盘、移动硬盘、光盘、另一台电脑、习惯。备份到优盘、移动硬盘、光盘、另一台电脑、服务器、邮箱、云存储，误删用服务器、邮箱、云存储，误删用Easyrecovery、Finaldata等软件恢复。重要数据千万不要放在等软件恢复。重要数据千万不要放在C盘盘（包括桌面和我的文档）（包括桌面和我的文档）75华东理工大学计算机科学与工程系（7）注意安全注意安全（防小偷、防黑客），密码至少（防小偷、防黑客），密码至少8位位以上，要有数字、英文、标点；不打开不可信的链以上，要有数字、英文、标点；不打开不可信的链接、图片、

50、视频、文档、邮件附件；各个地方设置接、图片、视频、文档、邮件附件；各个地方设置的密码要不一样。计算机一定要安装杀毒软件和防的密码要不一样。计算机一定要安装杀毒软件和防火墙，打开不是自己电脑的文件、优盘、移动硬盘、火墙，打开不是自己电脑的文件、优盘、移动硬盘、光盘前先扫描。光盘前先扫描。（8）硬盘在使用时，禁止振动或者强制关机；移动）硬盘在使用时，禁止振动或者强制关机；移动硬盘应该固定位置，小心跌落在地上；定期磁盘碎硬盘应该固定位置，小心跌落在地上；定期磁盘碎片清理、硬盘查错。少用片清理、硬盘查错。少用BT下载电影。优盘和移动下载电影。优盘和移动硬盘取走时要安全删除，不要直接拔掉。系统非正硬盘取