计算机系统(山西省太原市小店区)

(共58张PPT)
反馈流（控制总线）
控制流(控制总线)
数据流(数据总线)
控制器
输入设备
存储器
运算器
输出设备
一、硬件系统的组成
第一节 硬件系统基本组成及工作原理
计算机系统
计算机系统通常是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。
软件系统
运算器
中央处理器
(
CPU
)
控制器
只读存储器
（
ROM
）
存储器
随机读写存储器
（
RAM
）
输入设备
（键盘、鼠标、扫描仪等）
输出设备
（显示器、打印机等）
系统软件
（
D
OS
、
Windows
、
Unix
等）
应用软件
（
Office
、
P
rotel
等）
硬件系统
计算机系统
计算机硬件系统
冯.诺依曼设计思想：
1、计算机应由控制器、运算器、存储器、输入设备和 输出设备5个基本部分组成。
2、采用二进制。
3、将指令和数据都放在存储器中，让计算机能自动执行程序（存储程序思想）。
数据
设备
数据
请求信号
控制信号
指令
操作
指令
请求信号
地址
控制信号
输出信息
原始数据、程序
输出设备
存储器
反馈
信号
输入设备
运算器
控制器
计算机硬件系统组成图
计算机硬件系统
1．运算器
2．控制器
3．存储器
4．输入设备
5．输出设备
1．运算器
运算器是计算机的核心部件，主要负责对信息的加工处理。运算器不断地从存储器中得到要加工的数据，对其进行加、减、乘、除及各种逻辑运算，并将最后的结果送回存储器中，整个过程在控制器的指挥下有条不紊地进行。
运算器示意图
2．控制器
控制器是计算机的指挥中枢，主要作用是使计算机能够自动地执行命令。
基本功能：
1、取指令
2、分析指令
3、执行指令
3．存储器
存储器主要负责对数据和控制信息的存储，是计算机的记忆单元。存储器分为内存和外存两种。
（1）内存
也称主存。内存分成只读存储器（ROM）和随机读写存储器（RAM）两种。
（2）外存
外存也称为辅助存储器。外存分为磁介质型存储器和光介质型存储器两种，磁介质型常指硬盘和软盘，光介质型则指光盘。
内部存储器原理
CPU访问内、外存储器的方式
4．输入设备
外部信息与计算机的接口称为输入设备。常用的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪等。
（1）键盘 101键键盘示意图
（2）鼠标
鼠标的外形非常像一只老鼠，所以取名鼠标，在Windows及网络中使用频率相当高，可以代替键盘的大部分功能。鼠标分为机械式、光学式和光学机械式三种，对鼠标的操作可分为左击、右击、双击及拖动，这四种不同的操作可以实现不同的功能。
（3）扫描仪
扫描仪是计算机输入图片使用的主要设备，它内部有一套光电转换系统，可以把各种图片信息转换成计算机图像数据，并传送给计算机，再由计算机进行图像处理、编辑、存储、打印输出或传送给其他设备。
按色彩来分，扫描仪分成单色和彩色两种；按操作方式分，可分为手持式和台式扫描仪。扫描仪的主要技术指标有分辨率、灰度层次、扫描速度等。
5．输出设备
（1）显示器：显示器由监视器和显示适配卡组成，是最常用的输出设备。
（2）打印机：打印机也是计算机中最常用的输出设备。按输出方式可分为击打式和非击打式，击打式以针式打印机为主要代表，非击打式以激光打印机和喷墨打印机为主流。
计算机工作原理
指令：计算机所能识别并执行的操作命令。每一条指令都规定了计算机
要完成的一种基本操作。
指令系统：指令的集合。
指令格式：由操作码（做什么）和操作数（怎么做，即提供操作数的地
址）两部分组成。
指令按功能可分为如下几类：
（1）操作类指令：完成算逻运算；完成存储器与运算器之间传送数据。
（2）控制转移类指令：控制程序自身的执行顺序，实现程序的分支、
转移等。
工作原理：存储程序。取指令、分析指令、执行指令。
计算机软件系统
软件是微机的灵魂。没有安装软件的微机称为“裸机”，无法完成任何工作。
软件包含了程序、数据及文档资料。软件是逻辑实体，硬件是物理实体。
软件工程是指软件的开发、运作、维护和最终消亡的整个系统过程。包含四种基本的过程活动：软件规格说明、软件开发；软件确认；软件演进。软件生成期一般经历这样六个步骤：制定计划、开发进度、实施计划、需求分析、软件设计、程序编码、测试及运行维护等。
软件分成系统软件和应用软件两大类。
1．系统软件
系统软件用来管理和控制计算机的各种操作，是计算机的基础软件。
1、操作系统：是计算机软件中最重要的程序，用来管理和控制计算机系统
中的硬件和软件资源的大型程序。
2、语言处理程序：必须和计算机语言及计算机程序设计结合起来。
例如:编译程序、解释程序、汇编程序。
3、服务性程序：是指为了帮助用户使用与维护计算机，提供服务性手段，支持其他软件开发，而编制的一类程序。主要有以下几种：工具软件 、编辑程序 、调试程序、诊断程序。
4、数据库管理系统：是对计算机中所存放的大量数据进行组织、管理、查询并提供一定处理功能的大型系统软件。
用汇编语言和各种高级语言编写出来的程序称为源程序，将高级语言或汇编语言经编译后产生的机器语言程序称为目标程序。
应用软件
应用软件是用各种高级语言编写出来的具有特定功能的程序，例如：Word、NetAnt、金山解霸等。
计算机编程语言
机器语言
汇编语言
高级语言
面向对象
微型计算机原理结构
微处理器
存储器
输出设备
接口
输入设备
接口
输出设备
输入设备
数据总线（DB）
地址总线（AB）
控制总线（CB）
Data Bus:双向,实现微处理器,存储器,输入输出设备之间数据交换,确定微机的位数
Address Bus:单向,CPU输出到地址总线上的信息是寻找所需存储单元的地址或输入输出端口,地址总线根数的多少确定存储容量的大小,即地址单元的个数,16位微处理器有20根地址线,可寻址1MB(220B)的存储空间
Control Bus:传送各种控制信息,如控制存储器的存取,I/O的读写,CPU的中断请求,等待
常见的系统总线标准有:ISA,EISA,VESA, PCI,AGP
2.1.2 主板及CPU
主板和CPU都是电脑中最关键的部件
所有的板卡必须通过主板发挥作用，主板性能和质量的好坏直接影响到整个系统
电脑主板按不同的架构标准和各种不同的主要部件、接口组合而成
主板上主要包括的部件有：
CPU和内存（购买时不包括）
I/O控制 各类总线 晶振和COMS 主板BIOS 键盘BIOS
各种接口
USB接口——Universal Serial Bus通用串行总线。计算机连接外围设备的I/O接口标准。使所有的外设都在机箱外连接。允许“热插拔”即连接外设时不必关闭电源。比现有的并口连接速度快10倍，比串口快100倍。能提供传输速率最高达12Mbps，最多可连接127个设备。采用分层的星形的结构技术，每个设备都连接到USB的集线器（HUB，USB的HUB有一个上行的端口到Host，有多个的下行端口连接其他外部设备）端口上，而设备之间则可以通过USB集线器互连。分段的USB设备之间的线缆可长达5M。
主板芯片组：芯片组是主板上最重要的部件，主板的功能主要取决于芯片组。芯片组负责管理CPU和内存、各种总线扩展以及外设的支持。
BIOS芯片：负责主板通电后各部件自检，一切正常后才能启动操作系统。常见的三种BIOS：Award、AMI、Phoenix
总线扩展槽：按功能分为内存插槽、PCI/ISA扩展槽、AGP显示卡插槽等
各类I/O接口：软硬盘、键盘鼠标、打印机、USB（通用串行总线）、COM1/COM2
主板规格：AT（13”*12”)、ATX（小、合理）
补充：ROM BIOS、CMOS RAM
BIOS是基本输入输出系统，它被固化在ROM（通常是EPROM(可擦除的可编程只读存储器)）中。所以 ROM BIOS是指存储在ROM中的BIOS程序。
DOS的输入输出管理由两部分组成，一部分是存储在磁盘上的IO.SYS文件（输入/输出接口模板），另一部分是固化在ROM中的BIOS。前者提供了DOS与硬件的接口，扩充了ROM BIOS的某些功能；后者控制着系统全部硬件的运行，又为高层软件提供基层调用。
ROM BIOS的主要内容:
1、自诊断测试程序：通过读取主板上的CMOS RAM中的内容来识别系统的硬件配置，并根据这些配置对系统中各部件进行自检和初始化。
2、系统自举装入程序：在机器启动时，首先读取引导记录到内存，然后由引导记录读取磁盘文件和进内存，再由读进内存，期间进行了一些初始化和其他工作。
3、系统设置程序（SETUP）:再系统启动的过程中，通常按DEL键即可运行SETUP程序。通过该程序可以设置CMOS参数，并将参数保存到CMOS RAM中。CMOS RAM由一个后备电池供电。若出现断电，则CMOS RAM中所有的参数将丢失。
CMOS RAM中保存了一些参数，并将被ROM BIOS 中的自诊断测试程序所读取，用来对系统硬件进行检测和初始化。
CPU（Central Processor Unit）中央处理单元
生产CPU的三大公司：Intel、AMD、Cyrix
X86 CPU系列的产生：1978年Intel首次推出16位微处理器，命名i8086/i8087（指令集）即X86，沿用到286、386、486，到586时代，为商标注册问题，改用Pentium 系列。
CPU的主要技术指标：主频即时钟频率，单位是MHZ。
主频=外频*倍频系数
计算机系统中的各个元件必须按照先后顺序来完成自己的操作。这种先后顺序成为时序。如果时序出现错误，就会使得系统发生故障，甚至造成死机。
时钟就是来产生和控制这个操作时序的。它实际是由晶体振荡器产生的连续脉冲波，这些脉冲波的幅度和频率是不变的，这种时钟信号我们称为外部时钟。外部时钟被送入CPU中，形成了CPU时钟。
为什么要使用外频和倍频来描述CPU呢？因为在486出现以后，由于CPU工作频率不断提高，而PC机的一些其他设备（如板卡、硬盘等）受到工艺的限制，不能承受更高的频率，因此限制了CPU频率进一步提高。因此，出现了倍频技术，该技术能使CPU内部工作频率变为外部频率的倍数，从而通过提升倍频而达到提升主频。
现在Intel的CPU倍频都是锁死的，而AMD AthlonXP也仅有极少数的产品是没有锁倍频的，因此现在的超频大多数都是通过改外频实现。
存储器
存储器是保存数据和指令的电子器件，分内存和外存。内存直接与CPU打交道，保存中间和最后结果。外存可永久性保存数据和程序。
存储器分类如下：
存储器分类
RAM（SDRAM/DDR SDRAM）
ROM
内存 PROM（可编程只读存储器）
EPROM （可擦除的可编程只读存储器）
存储器 FLASH EPROM
FD
HD
外存 TAPE
CD-ROM
CD-R/RW
高速缓冲存储器（Cache）
可以在主存和CPU之间设置一个高速的容量相对较小的存储器，将当前正在执行的程序和数据存放在这个存储器中。当程序运行时，不必从主存储器取指令和取数据，而访问这个高速缓冲存储器即可，所以提高了程序运行的速度。
软盘正面
软盘反面
软盘
软盘的磁道及扇区
硬盘
硬盘通常由重叠的一组盘面构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，这样具有相同编号的磁道就形成了一个圆柱，称之为磁盘的柱面。硬盘的柱面数与其每个盘面上的磁道数是相等的。
由于每个盘面都有自己的磁头，因此盘面数等于总的磁头数。
所谓硬盘的CHS,即Cylinder（柱面）、Head（磁头）、Sector（扇区），只要知道了硬盘的CHS的数据，即可确定硬盘的容量。
硬盘的容量＝柱面数×磁头数×扇区数×512B
显示卡与显示器
显示系统包括显示卡和显示器（CRT）。
显示卡用来控制显示器上的每一个点的亮度和颜色（显示卡向显示器输出信号）。
显示器主要显示输出字符、图形、图像。由电子枪、偏转线圈和荧光屏三部分组成。
显示器的分辨率是指屏幕上横向和纵向所显示的光点数（像素）。
屏幕上每一个像素点都是由红、绿、蓝三种不同颜色的信号组成的（RGB三原色），当三色都处于最大亮度时，像素就呈现为白色，反之为黑色。像素的颜色称为色深，每个像素用三个字节表示，因此色深有8位、16位、24位等，把24位称为真彩，可显示16777216种颜色。分辨率和色深越高显示内存就越大显示效果就越好。
显示卡与显示器的主要技术指标：分辨率（CGA、VGA、SVGA、TVGA）、点间距（39-.25mm)、屏幕尺寸(对角线14 、15、 17)、安全规范（防辐射、抗电磁干扰）、显示内存（1、2、4、8、32MB）、扫描频率（指刷新频率，即屏幕上图像更新的速度，亦即每秒钟完成的扫描次数，一般在75-85Hz之间屏幕无闪烁感）。
GeForce2 MX200-MX400显示卡：32M~64M显示内存。
打印机和扫描仪
打印机：输出设备。分击打和非击打（按印字技术），字模打印和点阵打印（构成字符的方式）。针式打印机（钢针、色带）、喷墨打印机（墨盒）、激光打印机（西鼓）。
技术指标：精度（dpi）与速度（ppm）
扫描仪：输入设备。平板式和滚筒式。技术指标是光学分辨率。
数码相机与数码摄象机
数码照相机：数字式相机，是光、机、电一体化的产品。20多年前美国利用它通过卫星向地面传送照片，优势在于信息数字化，由于数字信息可借助于遍及全球的数字通信网及时传送，打印等。Kodak、Olympus、Sony、Casio。像素、光学分辨率。作为计算机的输入设备，已成为IT行业增长最为迅速的产业之一。
数码摄像机：动态摄制。Panasonic、Sony
微机的主要性能指标：
时钟频率、字长、运算速度、存储容量、
存取周期，指令集的复杂性、缓冲存储器、可靠性等。
多媒体技术应用基础
1 多媒体的基本概念
2 多媒体系统的硬件
3 多媒体系统的软件
4 多媒体技术的应用
多媒体的基本概念
1．什么是“多媒体”
媒体是指表示和传播信息的载体，当这种载体可表示和传播两种或两种以上的信息时，称之为多媒体。
2．多媒体信息的表示
（1）声音信息的表示
（2）视觉信息的表示
多媒体系统的硬件
多媒体系统根据应用的领域不同，硬件也不相同。多媒体计算机一般应该配置有CD-ROM、声卡、显示卡、音箱等硬件，根据需要还可以配置扫描仪、数码相机、彩色喷墨打印机、MODEM等。
多媒体声卡
LINE IN插孔：用来连接录音机或CD唱盘等附有放大器的音源装置。
LINE OUT插孔：用来外接放大器或内建放大器的喇叭。
MIC插孔：用来接麦克风以便输入声音。
MIDI/GAME插孔：用来连接外接的MIDI键盘或游戏摇杆。
2．显示卡
3．MODEM
MODEM也称为调制解调器，昵称“猫”，是用于多媒体计算机联接互联网的专门设备。
MODEM分为内置式和外置式两种。内置式的为板卡形式，插于主板的扩展槽中；外置式MODEM的外形像个盒子，置于主机外。
4．光驱
多媒体系统的软件
很多的系统软件自带有多媒体功能，例如Windows，其附件中就带有录音机、媒体播放器、CD播放器等多媒体工具。除此以外，针对不同的应用，还有一些专门的多媒体软件，如播放VCD，有金山解霸、Real；中英文翻译有金山词霸、东方快车；对于教学，有各种CAI教学软件（多媒体教学软件）。
多媒体技术的应用
1．多媒体家电
2．电子图书和图书数字化
3．多媒体教学（CAI）和计算机辅助设计（CAD）
4．Internet中多媒体的应用
计算机数据的安全
1 计算机病毒的概念
2 计算机病毒的预防
3 病毒的检测与消除
计算机病毒的概念
1．病毒的概念
病毒是指在计算机程序中插入的破坏计算机功能、破坏数据、影响计算机使用并且能够自我复制的一组计算机指令或者程序代码。每个病毒都由如下几个部分构成：危害部分、引发部分、潜伏部分和传染部分。
2．病毒的特性
病毒是一种程序，所以它具有程序的所有特性，除此之外，它还具有隐蔽性、潜伏性、传染性和破坏性。病毒通常的扩展途径是将自身的具有破坏性的代码复制到其他有用代码中，它的传染是以计算机系统的运行及读写磁盘为基础的 。
3．病毒的分类
病毒按其危害程度，分为弱危害性病毒和强危害性病毒；按其侵害的对象来分，可以分为引导型、文件型和网络型等。
激活条件
发作条件
传染
激活
传染媒介
触发
表现
传染源
（感染的病毒）
病毒的工作过程
4．病毒的传播途径
在计算机应用的早期，软盘是传播病毒的最主要方式，当使用染毒的软盘引导系统启动，或者是复制文件时病毒趁机感染系统。随着网络的飞速发展和软盘趋于淘汰，网络这个载体给病毒的传播插上了翅膀。
计算机病毒的预防
预防计算机病毒要注意以下几个环节：
（1）创建紧急引导盘和最新紧急修复盘。
（2）尽量少用外来软盘，一旦必须用时，要先杀毒再使用。
（3）为计算机安装病毒检测软件，随时杀去病毒或防止有病毒的程序进入计算机，并注意及时升级杀病毒软件。
（4）将无毒盘用于其他计算机时，要注意打开写保护。
（5）为计算机安装专门用于杀毒、防毒的硬件。
（6）重要文件，事先要做备份，一旦计算机感染病毒，对重要数据不会造成影响。
（7）在上网时，尽量减少可执行代码交换，能脱网单机工作时尽量脱网工作。
病毒的检测与消除
1．病毒的检测，发生下列情况，计算机也可能感染了病毒：
（1）计算机启动速度很慢。
（2）内存无原因丢失。
（3）经常无故死机。
（4）磁盘文件无原因变长。
（5）磁盘读写的时间变长。
（6）出现莫名其妙的信息。
（7）程序运行出现不合理的结果。
2. 病毒的清除
对病毒的清除一般使用杀毒软件来进行。杀毒软件的作用原理与病毒的作用原理正好相反，可以同时清除几百种病毒，且对计算机中的数据没有影响。
常见的杀病毒软件有KV3000、KILL、瑞星、金山毒霸等