大学计算机基础第2章.ppt

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1、第第2 2章章 微型计算机系统微型计算机系统 微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次 微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 微型计算机系统的软件系统微型计算机系统的软件系统本章本章要点要点微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次 n微处理器微处理器n微型计算机微型计算机n微型计算机系统微型计算机系统 微型计算机系统微型计算机系统微型计算机微型计算机ALU内部总线内部总线寄存器组控制逻辑软件系统I/O设备I/O设备微型计算机的层次关系微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次 微处理器微处理器ROMRAMI/O接口I/O接口系统总线系统总线微型计算机系统的硬件

2、系统微型计算机系统的硬件系统 外存储器外存储器(软盘、硬盘、光盘软盘、硬盘、光盘)输入设备输入设备(键盘、鼠标、扫描仪、数码相机键盘、鼠标、扫描仪、数码相机)输出设备输出设备(显示器、打印机、绘图仪显示器、打印机、绘图仪)其他设备其他设备(网卡、声卡、调制解调器、视频卡网卡、声卡、调制解调器、视频卡)外部外部设备设备硬硬件件系系统统主机主机微处理器微处理器(CPU)内存储器内存储器总线总线输入输入/输出接口输出接口主机主机q微处理器也叫中央处理单元微处理器也叫中央处理单元(CPU)CPU)，主要由运主要由运算器和控制器组成，是任何微型计算机系统中算器和控制器组成，是任何微型计算机系统中必备的核

3、心部件。必备的核心部件。q运算器由运算器由算术逻辑部件算术逻辑部件(ALU)ALU)、通用或专用寄通用或专用寄存器以及内部总线存器以及内部总线3 3部分组成部分组成q控制器由控制器由指令指针寄存器、指令寄存器、控制指令指针寄存器、指令寄存器、控制逻辑电路和时钟控制电路逻辑电路和时钟控制电路等组成等组成 微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 微处理器微处理器 微处理器微处理器微处理器主要性能指标微处理器主要性能指标n字长：字长：字长越长，字长越长，CPUCPU可同时处理的数据二进制可同时处理的数据二进制位数就越多，运算能力就越强，计算精度就越高位数就越多，运算能力就越强，计算精度就越

4、高 n时钟频率：时钟频率：时钟频率即时钟频率即CPUCPU的外部时钟频率的外部时钟频率(外频外频)，它直接影响，它直接影响CPUCPU与内存之间的数据交换速度与内存之间的数据交换速度 n主频：主频：主频即主频即CPUCPU能够适应的时钟频率。主频越能够适应的时钟频率。主频越高，高，CPUCPU的运算速度也就越快的运算速度也就越快 微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 主机主机 内存储器内存储器按照存储器在计算机中的作用，可分为按照存储器在计算机中的作用，可分为内存内存储器和外存储器。储器和外存储器。内存储器又叫主存储器，简称内存内存储器又叫主存储器，简称内存，用于存，用于存放计算机

5、当前正在执行的程序和相关数据，放计算机当前正在执行的程序和相关数据，CPUCPU可以直接对它进行访问。可以直接对它进行访问。微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 主机主机外存储器，又叫辅助存储器，简称外存。外存储器，又叫辅助存储器，简称外存。用于用于存放暂时不用的程序和数据，不能直接和存放暂时不用的程序和数据，不能直接和CPUCPU进行数据交换。进行数据交换。总线总线 v总线总线(BUS)BUS)：是连接微机中各个部件的一组是连接微机中各个部件的一组物理信号线，用于各部件之间的信息传输物理信号线，用于各部件之间的信息传输v总线宽度：总线宽度：一次传输信息的位数一次传输信息的位数 v

6、通常将通常将CPUCPU芯片内部的总线称为芯片内部的总线称为内部总线内部总线，而连接系统各部件间的总线称为而连接系统各部件间的总线称为外部总线，外部总线，也称为也称为系统总线系统总线。微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 主机主机数据总线数据总线(DB)DB)：是是CPUCPU同各部件交换信息的通路。同各部件交换信息的通路。数据总线都是双向的数据总线都是双向的控制总线控制总线(CB)CB)：控制总线用控制总线来传送控控制总线用控制总线来传送控制信号制信号微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 总线总线 主机主机数据总线数据总线地址总线地址总线控制总线控制总线输入接口微处理

7、器CPU主存储器RAMROM输出接口输出设备输入设备地址总线地址总线(AB)AB)：通常地址总线是通常地址总线是单向的单向的。地址总线的。地址总线的宽度与所寻址的范围有关，即地址总线的位数决定了宽度与所寻址的范围有关，即地址总线的位数决定了CPUCPU可直接寻址的内存空间大小，一般来说，若地址总可直接寻址的内存空间大小，一般来说，若地址总线为线为n n根，则可寻址空间为根，则可寻址空间为2 2n n字节。如字节。如8 8位位微机的地址总微机的地址总线为线为1616根，则其最大可寻址空间为根，则其最大可寻址空间为2 216166464KBKB微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 总线

8、总线 主机主机数据总线数据总线地址总线地址总线控制总线控制总线输入接口微处理器CPU主存储器RAMROM输出接口输出设备输入设备微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 总线总线 主机主机输入输入/输出接口输出接口接口电路是接口电路是CPUCPU与外部设备之间的连接缓与外部设备之间的连接缓冲。冲。CPUCPU与外部设备的工作方式、工作速与外部设备的工作方式、工作速度、信号类型都不相同，通过接口电路度、信号类型都不相同，通过接口电路的变换作用，把二者匹配起来的变换作用，把二者匹配起来微机的微机的I/OI/O接口有两种：接口有两种：即串行接口和并即串行接口和并行接口行接口微型计算机系统的硬

9、件系统微型计算机系统的硬件系统 主机主机主机板主机板(Main Board)Main Board)主主机机板板主主要要包包括括：CPUCPU的的插插座座及及插插槽槽、内内存存插插槽槽、总总线线扩扩展展槽槽、各各种种接接口口(硬硬盘盘和和光光驱驱的的IDEIDE或或SCSISCSI接接口口；软软驱驱接接口口；串串行行口口、并并行行口口、USBUSB接接口口；键键盘盘、鼠鼠标标接接口口)、BIOSBIOS芯芯片片、CMOSCMOS芯芯片片、DIPDIP开开关关等等。目目前前新新型型的的主主板板还还集集成成了了显显卡卡、声声卡卡、网网卡卡、调调制制解解调调器器等等接口接口微型计算机系统的硬件系统微型

10、计算机系统的硬件系统 主机主机存储器存储器 存储系统的层次结构存储系统的层次结构 慢慢快快存存取取速速度度高高低低价价格格小小大大存存储储容容量量微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 内存储器内存储器v内存储器按其工作方式的不同，可以分为内存储器按其工作方式的不同，可以分为随机存取随机存取存储器存储器(RAM)RAM)、只读存储器只读存储器(ROM)ROM)和高速缓冲存储器和高速缓冲存储器(CACHE)CACHE)vRAMRAM是指在是指在CPUCPU运行期间既可运行期间既可读出读出信息也可信息也可写入写入信息信息的存储器，但的存储器，但断电断电后，写入的后，写入的信息会丢失信息会

11、丢失 vROMROM是只能是只能读出读出信息而不能由用户写入信息的存储信息而不能由用户写入信息的存储器，器，断电断电后，其中的后，其中的信息也不会丢失信息也不会丢失 v为了解决主存为了解决主存RAMRAM与与CPUCPU工作速度不匹配的问题，在工作速度不匹配的问题，在CPUCPU和主存之间设置了一级高速度、小容量的存储和主存之间设置了一级高速度、小容量的存储器，称之为高速缓冲存储器器，称之为高速缓冲存储器 微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 存储器存储器外存储器外存储器v外存储器即外存，其主要作用是长期存外存储器即外存，其主要作用是长期存放计算机工作所需要的系统文件、应用放计算机

12、工作所需要的系统文件、应用程序、用户程序、文档和数据等程序、用户程序、文档和数据等v外存中存储的程序和数据必须先送入内外存中存储的程序和数据必须先送入内存，才能被计算机执行存，才能被计算机执行 v主要外存储设备，分为固定式硬盘、移主要外存储设备，分为固定式硬盘、移动硬盘、软盘、光盘和优盘等动硬盘、软盘、光盘和优盘等微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 存储器存储器 软盘存储器软盘存储器软盘存储器由软盘存储器由软盘、软盘驱动器和软盘软盘、软盘驱动器和软盘适配器适配器三部分组成。软盘是活动的存储三部分组成。软盘是活动的存储介质，软盘驱动器是读写装置，软盘适介质，软盘驱动器是读写装置，软

13、盘适配器是软盘驱动器与主机连接的接口。配器是软盘驱动器与主机连接的接口。微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 外存储器外存储器存储器存储器 软盘的结构软盘的结构写保护口写保护口读写槽读写槽微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 外存储器外存储器存储器存储器 软盘片的存储格式软盘片的存储格式磁盘结构及磁道扇区划分磁盘结构及磁道扇区划分磁道磁道扇区扇区软盘片存储信息是按磁道软盘片存储信息是按磁道和扇区来存储的。磁道是和扇区来存储的。磁道是由外向内的一个个同心圆，由外向内的一个个同心圆，每个磁道划分为若干个弧每个磁道划分为若干个弧段，便得到一个个扇区段，便得到一个个扇区(Sec

14、tor)Sector)，扇区是磁盘的扇区是磁盘的基本存储单位，每个扇区基本存储单位，每个扇区的存储量为的存储量为512512字节字节微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 软盘的存储容量软盘的存储容量容量容量=磁盘面数磁盘面数 磁道数磁道数/面面 扇区数扇区数/磁道磁道 字节数字节数/扇区扇区容量容量 =2 2 2 2 80 80 18 18 512512512512（字节）（字节）=1474560=1474560（B B）=1440=1440（K KB B）=1.44=1.44（M MB B）微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 软盘的格式化软盘的格式化 微型计算机系统

15、的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 固定式硬盘存储器固定式硬盘存储器固定式硬盘一般置于主机箱固定式硬盘一般置于主机箱内，使用新硬盘之前，必须内，使用新硬盘之前，必须对硬盘进行硬盘的对硬盘进行硬盘的低级格式低级格式化、硬盘分区和硬盘的高级化、硬盘分区和硬盘的高级格式化格式化硬盘的容量取决于硬盘的硬盘的容量取决于硬盘的磁磁头数、柱面数及每个磁道扇头数、柱面数及每个磁道扇区数区数硬盘的容量硬盘的容量=柱面数柱面数磁头数磁头数扇区数扇区数512512B B微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 外存储器外存储器存储器存储器 磁头驱动机构2面面旋转机构1面面0面面柱面柱面扇区扇区磁道磁道微型计

16、算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 外存储器外存储器存储器存储器 光盘存储器光盘存储器q光盘存储器是利用光学方式光盘存储器是利用光学方式进行读写信息的存储设备，进行读写信息的存储设备，主要由光盘、光盘驱动器主要由光盘、光盘驱动器(即即CD-ROMCD-ROM驱动器驱动器)和光盘控和光盘控制器组成制器组成q光盘的分类：光盘的分类：只读光盘只读光盘(CD-CD-ROM)ROM)、一次写入光盘一次写入光盘(CD-R)CD-R)和可擦写光盘和可擦写光盘(CD-RW)CD-RW)微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 外存储器外存储器存储器存储器 光盘存储器光盘存储器q数据传输率是光驱

17、的基数据传输率是光驱的基本参数本参数。数据传输率为。数据传输率为150150KB/SKB/S，这种速率的光这种速率的光盘驱动器称为盘驱动器称为1 1倍速驱动倍速驱动器，记为器，记为1 1X XqCD-ROMCD-ROM驱动器的最大读驱动器的最大读取数据传输率为取数据传输率为5252倍速倍速 微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 外存储器外存储器存储器存储器 优盘优盘 优盘是一种新型的随身型移动存储优盘是一种新型的随身型移动存储设备，通过设备，通过USBUSB接口与计算机交换数接口与计算机交换数据，支持即插即用。据，支持即插即用。优优盘采用半导盘采用半导体存储器作为存储介质，无机械读

18、体存储器作为存储介质，无机械读写部件，数据保存能力及抗电磁干写部件，数据保存能力及抗电磁干扰、抗震能力非常强。扰、抗震能力非常强。优盘容量通优盘容量通常在常在 8 8MB 256MBMB 256MB之间。之间。微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统外存储器外存储器存储器存储器 移动硬盘移动硬盘 移动硬盘大多采用硅氧盘片移动硬盘大多采用硅氧盘片移动硬盘的容量有移动硬盘的容量有1010GBGB、20GB20GB、40GB40GB、80G80G等等移动硬盘大多采用移动硬盘大多采用USBUSB、IEEE1394IEEE1394接口，能以较高的接口，能以较高的速度与系统进行数据传输速度与系统进

19、行数据传输微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 外存储器外存储器存储器存储器 外部设备外部设备 外部设备主要包括外部设备主要包括外存储器、外存储器、输入设备、输出设备和连接主输入设备、输出设备和连接主机与外设之间的各种接口等机与外设之间的各种接口等 常用的输入设备是常用的输入设备是键盘和鼠标键盘和鼠标常用的输出设备有常用的输出设备有显示器、打显示器、打印机、绘图仪、磁盘等印机、绘图仪、磁盘等微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 外部设备外部设备 键盘键盘 功能键区功能键区 打字键区打字键区 编辑控制键区编辑控制键区 付付

20、键键盘盘区区显示器的分类：显示器的分类：根据显像管的不同显示器可根据显像管的不同显示器可分为阴极射线管分为阴极射线管(CRT)CRT)、发光二极管发光二极管(LED)LED)和和液晶液晶(LCD)LCD)三种类型。三种类型。衡量显示器好坏的一个重要指标是衡量显示器好坏的一个重要指标是分辨率分辨率。分辨率越高图像就越清晰分辨率越高图像就越清晰 显示器与主机相连必须配置适当的显示适配显示器与主机相连必须配置适当的显示适配器（即显示卡）。常用的是器（即显示卡）。常用的是VGAVGA标准标准 微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 外部设备外部设备 显示器显示器 打印机打印机 打印机是计算机

21、系统中常用的输出设备，打印机打印机是计算机系统中常用的输出设备，打印机与计算机连接后，必须要安装相应的打印机驱动与计算机连接后，必须要安装相应的打印机驱动程序才可以使用打印机。目前常用的打印机有点程序才可以使用打印机。目前常用的打印机有点阵式打印机、喷墨打印机和激光打印机。阵式打印机、喷墨打印机和激光打印机。微型计算机系统的硬件系统微型计算机系统的硬件系统 外部设备外部设备 微型计算机系统的软件系统微型计算机系统的软件系统软件系统软件系统系统软件系统软件应用软件应用软件语言处理程序语言处理程序操作系统操作系统支持软件支持软件 通用软件通用软件专用软件专用软件程序设计语言的发展程序设计语言的发展

22、 程序设计语言的发展经历了五代程序设计语言的发展经历了五代:n机器语言机器语言:机器语言是用机器语言是用0 0和和1 1的代码序列描述指的代码序列描述指令和数据，是计算机唯一能够识别和执行的形式令和数据，是计算机唯一能够识别和执行的形式n汇编语言汇编语言:它利用助记符来表示每一条机器指令它利用助记符来表示每一条机器指令n高级语言高级语言:FORTRANFORTRAN语言、语言、COBOLCOBOL语言、语言、PASCALPASCAL语语言、言、C C语言等语言等n非过程语言非过程语言:如如Visual C+Visual C+，JavaJava语言语言 n智能化语言智能化语言:如如PROLOGPROLOG语言语言微型计算机系统的软件系统微型计算机系统的软件系统语言处理程序语言处理程序 源源程程序序：用用汇汇编编语语言言和和各各种种高高级级语语言言按按编编写写的程序称为的程序称为“源程序源程序”目目标标程程序序：源源程程序序必必须须使使用用语语言言处处理理程程序序将将其其转转换换为为计计算算机机能能够够识识别别的的机机器器语语言言程程序序，即即“目标程序目标程序”语语言言处处理理的的方方式式：有有编编译译方方式式和和解解释释方方式式两两种种，相相应应的的转转换换工工具具分分别别称称为为编编译译程程序序和和解解释程序释程序微型计算机系统的软件系统微型计算机系统的软件系统