计算机系统的组成
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(共23张PPT)
1.3 计算机系统的组成
运算器
CPU 控制器
主机 寄存器
随机存储器
硬件 内存
只读存储器
输入设备
计算机系统 外部设备
输出设备
系统软件（操作系统、数据库系统等）
软件
应用软件（字处理、计算机辅助设计等）
一、概述
1、计算机
数据流 控制流
输入设备
输出设备
控制器
运算器
存储器
冯 · 喏依曼思想：
计算机应由五大模块组成；
程序与数据一样存放在内存；
指令在存储器中按执行顺序存放；
机器以运算器为中心。
它的功能是算术运算和逻辑运算
它的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊的工作
存储器分为内存储器和外存储器两种，内存用于存放要执行的程序和数据。
用来接收用户输入的数据和程序，并将它们转换为二进制编码存放到内存中
用于将存放在内存中由计算机处理的结果转变为人们所能接受的形式
关于存储器的有关概念：
存储器由一些能表示二进制数0和1的物理器件组成，这种器件称为记忆元件或记忆单元。每个记忆单元可以存储一位二进制代码信息。
位（bit）：用来存放一位二进制信息的单位称为1位。位是二进制数的基本单位，也是存储器中存储信息的最小单位。
字节（byte）：存放8位二进制信息的单元称为一个字节。存放一个ASCII码需要一个字节，存放一个汉字需要2个字节。字节是计算机中存储器的最小存储单元。
字（Word）：由一个或多个字节组成，作为一个整体进行存取的一个单位。
地址：为了区分存储体内不同的存储单元，每个存储单元都有一个编号，称为存储单元的地址。
存储容量：一个存储器中存储单元的总数称为该存储器的存储容量。
表示存储容量的单位有字节（B）、KB、MB、GB、TB，它们之间的关系是
1 KB = 1024 B，
1 MB = 1024 KB，
1 GB = 1024 MB，
1 TB = 1024 GB 。
2、微型计算机
AB地址总线
DB数据总线
CB控制总线
C
P
U
只读存储器
ROM
随机存储器
RAM
输入设备
接口
输出设备
接口
二、计算机基本工作原理
1、指令
让计算机完成某个操作所发出的命令。
2、程序
有序的指令集合。
3、指令的执行
取指周期： 指令
执行周期： 控制信号
4、程序的执行
CPU不断地取指令，执行指令。
操作码 操作数
内存
CPU
CPU译码
有关部件动作
三、计算机软件
软件 = 程序 + 数据 + 文档
操作系统 Windows、UNIX
语言处理程序 Turbo C
系统软件 连接程序 LINK
诊断程序 QAPLUS
数据库系统 FoxPro、Oracle
软件分类
文字处理软件 WPS、Word
表格处理软件 Excel
应用软件 管理软件 MIS
辅助设计软件 AutoCAD
实时控制软件 FIX
1、系统软件
（1）操作系统(Operating System)
管理和控制计算机的所有硬件、软件资源的程序；
是人和机器的接口。
功能：
进程与处理机调度
作业管理
存储管理
设备管理
信息（文件）管理
常用操作系统：
Windows 95 / 98
Windows NT
UNIX
OS / 2
LINUX
裸机
作 系
操 统
用 户
用 程
应 序
实时系统：RDOS
分时系统：UNIX、XENIX 和 LINUX
分类 批处理系统
网络系统：NetWare、Windows NT
单用户：DOS
单多用户系统
多用户：Windows 95/98
（2）语言处理程序
编辑程序 汇编或编译程序 连接程序
机器语言
汇编程序
汇编语言
面向过程：BASIC、Pascal、FORTRAN、C 等
高级语言
面向对象：C++、Java、Visual Basic 等
原程序
目标程序
可执行程序
（3）诊断程序
QAPLUS、WINBENCH、WINTEST 等。
（4）数据库系统（DBS）
数据库（DB）
DBS 数据库管理系统（DBMS）FoxPro、SQL Server、Oracle 等
数据库应用程序
（5）数据仓库
数据仓库是面向主题的、集成化的、稳定的、随时间变化的数据集合，用以支持决策管理的一个过程。
用户
数据库
应用程序
DBMS
DB
2、应用软件
（1）文字处理软件
WPS、Word 等。
（2）表格处理软件
Excel、Lotus l-2-3 等。
（3）管理系统软件
财务管理软件、人事管理软件等。
（4）辅助设计软件
Auto CAD 等。
（5）实时控制软件
监察控制和数据采集SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)。
目前在PC上流行的有：FIX、InTouch、Lookout。
四、个人计算机硬件系统
Pentium系列芯片
CPU
PowerPC
ROM
内存
RAM：规格有16MB、32MB或64MB等
Cache：内部Cache和外部Cache
主机 扩展槽：用于连接其它设备。I/O总线：ISA、EISA、PCI等
硬盘、软盘、CD-ROM或DVD-ROM等驱动器
显示卡、声卡等
通用串行总线USB
电源
1、CPU
Intel 8086/8088、80286、80386、80486、Pentium、Pentium MMX Pentium Pro、Pentium II、 Pentium III和Pentium IV 。
2、主存储器
（1）静态随机存取存储器
SRAM，不必周期性刷新，作Cache用。
（2）动态随机存取存储器
DRAM，需要周期性刷新，作主存用。
一条有16M、32M、或64M。
72芯和168芯。
（3）只读存储器
ROM，断电仍然能够保持数据。
正常使用中，只能读不能写。
EPROM，可擦出可编程的只读存储器。
3、高速缓冲存储器Cache
CPU L1 Cache
L2 Cache
内存
Pentium Pro 和Penyium II 的L2 Cache封装在CPU内。
4、I/O总线和扩展槽
I/O总线：CPU互联I/O设备以及外设访问系统存储器和CPU资源的通道。有数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB。
扩展槽：各种接口板插在扩展槽中，连接外围设备。
（1）ISA（Industry Standard Architecture)
工业标准体系结构，PC/XT（Intel 8088）总线，具有开放式结构。
（2）EISA（Extension Industry Standard Architecture）
扩展的工业标准体系结构，ISA总线的扩展，现用在服务器上。
（3）PCI（Peripheral Computer Interconnect）
PCI总线是32位总线，也可支持6位。
现用在台式PC和服务器上，是目前最常用的一种总线。
5、通用串行总线USB（Universal Serial Bus）
中低速总线。
通过集线器连接显示器和键盘等外设（最多127个）。
USB接口提供电源。
最大数据传输率为12Mbps。
USB设备可以起集线器作用。
主机
根集线器
集线器1
集线器2
设备
设备
设备
6、输入/输出接口电路
（1）硬盘驱动器接口电路
IDE：设备电子接口。 EIDE：增强型IDE接口。
SCSI：小型计算机接口，可连接硬盘驱动器、扫描仪、CD-ROM等。
支持多台设备，常用在服务器中。
（2）软盘驱动器接口电路
（3）并行打印机适配器电路：插座25孔
（4）异步通信适配器接口
（5）游戏操纵杆接口
（6）多功能适配器卡（Super I/O 卡）
连接硬盘、软盘、打印机、鼠标、游戏操纵杆等。
（7） 显示卡
PCI和AGP：都属于VGA卡，有3D加速功能，显存2M以上，分辨率1280×1024以上，显示速度快。目前AGP最常用。
7、辅助存储器
（1）磁盘类存储器
软盘：3.5英寸高密度容量=2面×80磁道×18扇区×512B=1.44MB
硬盘：由若干个磁性圆盘组成。
存储容量=磁头数×柱面数×扇区数×每扇区字节数（512B）
ZIP：100MB，速度是软盘的20倍。
LS-120：Laser Servo，12MB，可读写1.44MB软盘。
JAZ：1GB~2GB，外置可作活动硬盘。
（2）磁带存储器：顺序存取设备。
（3）光盘存储器
CD-ROM：Compact Dise-ROM，只读型光盘。
一倍速率：150KB/s；24倍速率：24×150KB/s=3.6MB/s。
其他光盘：
MO：Magneto Optical，可擦写光盘。
PD/CD-ROM：Phase Change Rewritable Optical Disk Drive，相变式可重复擦写光盘驱动器。
CD-R：CD-Recordable，一次可写入光盘。
CD-RW：CD-Rewritable，可重写光盘。
DVD：Digital Versatile Disc
向下兼容，可读音频CD和CD-ROM。
单面单层的容量：4.7GB。
单面双层的容量：7.5GB。
双面双层的容量：17GB。
一倍速率：1.3MB/s 。
五、输入输出设备
键盘
输入设备 鼠标器
扫描仪
常用
外部设备 显示器
输出设备 绘图仪 喷墨打印机
360~1440dpi
打印机 激光打印机
600dpi
点阵打印机
9针及24针
UPS不间断电源
CRT和平板显示器
SVGA、TVGA
隔行扫描和逐行扫描
分辩率：1024×768
调制解调器（Modem）：
调制（Modulation）：将数字信号转换成模拟信号。
解调（Demodulation）：将模拟信号转换成数字信号。
速率：28.8kbps、33.6kbps、56kbps。
外置式：连接串行口。
内置式：插在扩展槽上。
PC卡式：笔记本专用。
ISDN：综合业务数字网，利用一个通信网实现各种通信业务。
窄带-ISDN：2B+1D，144kbps（128+16=144）。
远程通信
通过ISDN的连接
PC 公司的LAN
通信线 通信线 模拟电话
传真机 传真机
在线服务
电话 网络
ISDN
1.3 计算机系统的组成
运算器
CPU 控制器
主机 寄存器
随机存储器
硬件 内存
只读存储器
输入设备
计算机系统 外部设备
输出设备
系统软件（操作系统、数据库系统等）
软件
应用软件（字处理、计算机辅助设计等）
一、概述
1、计算机
数据流 控制流
输入设备
输出设备
控制器
运算器
存储器
冯 · 喏依曼思想：
计算机应由五大模块组成；
程序与数据一样存放在内存；
指令在存储器中按执行顺序存放；
机器以运算器为中心。
它的功能是算术运算和逻辑运算
它的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊的工作
存储器分为内存储器和外存储器两种，内存用于存放要执行的程序和数据。
用来接收用户输入的数据和程序，并将它们转换为二进制编码存放到内存中
用于将存放在内存中由计算机处理的结果转变为人们所能接受的形式
关于存储器的有关概念：
存储器由一些能表示二进制数0和1的物理器件组成，这种器件称为记忆元件或记忆单元。每个记忆单元可以存储一位二进制代码信息。
位（bit）：用来存放一位二进制信息的单位称为1位。位是二进制数的基本单位，也是存储器中存储信息的最小单位。
字节（byte）：存放8位二进制信息的单元称为一个字节。存放一个ASCII码需要一个字节，存放一个汉字需要2个字节。字节是计算机中存储器的最小存储单元。
字（Word）：由一个或多个字节组成，作为一个整体进行存取的一个单位。
地址：为了区分存储体内不同的存储单元，每个存储单元都有一个编号，称为存储单元的地址。
存储容量：一个存储器中存储单元的总数称为该存储器的存储容量。
表示存储容量的单位有字节（B）、KB、MB、GB、TB，它们之间的关系是
1 KB = 1024 B，
1 MB = 1024 KB，
1 GB = 1024 MB，
1 TB = 1024 GB 。
2、微型计算机
AB地址总线
DB数据总线
CB控制总线
C
P
U
只读存储器
ROM
随机存储器
RAM
输入设备
接口
输出设备
接口
二、计算机基本工作原理
1、指令
让计算机完成某个操作所发出的命令。
2、程序
有序的指令集合。
3、指令的执行
取指周期： 指令
执行周期： 控制信号
4、程序的执行
CPU不断地取指令，执行指令。
操作码 操作数
内存
CPU
CPU译码
有关部件动作
三、计算机软件
软件 = 程序 + 数据 + 文档
操作系统 Windows、UNIX
语言处理程序 Turbo C
系统软件 连接程序 LINK
诊断程序 QAPLUS
数据库系统 FoxPro、Oracle
软件分类
文字处理软件 WPS、Word
表格处理软件 Excel
应用软件 管理软件 MIS
辅助设计软件 AutoCAD
实时控制软件 FIX
1、系统软件
（1）操作系统(Operating System)
管理和控制计算机的所有硬件、软件资源的程序；
是人和机器的接口。
功能：
进程与处理机调度
作业管理
存储管理
设备管理
信息（文件）管理
常用操作系统：
Windows 95 / 98
Windows NT
UNIX
OS / 2
LINUX
裸机
作 系
操 统
用 户
用 程
应 序
实时系统：RDOS
分时系统：UNIX、XENIX 和 LINUX
分类 批处理系统
网络系统：NetWare、Windows NT
单用户：DOS
单多用户系统
多用户：Windows 95/98
（2）语言处理程序
编辑程序 汇编或编译程序 连接程序
机器语言
汇编程序
汇编语言
面向过程：BASIC、Pascal、FORTRAN、C 等
高级语言
面向对象：C++、Java、Visual Basic 等
原程序
目标程序
可执行程序
（3）诊断程序
QAPLUS、WINBENCH、WINTEST 等。
（4）数据库系统（DBS）
数据库（DB）
DBS 数据库管理系统（DBMS）FoxPro、SQL Server、Oracle 等
数据库应用程序
（5）数据仓库
数据仓库是面向主题的、集成化的、稳定的、随时间变化的数据集合，用以支持决策管理的一个过程。
用户
数据库
应用程序
DBMS
DB
2、应用软件
（1）文字处理软件
WPS、Word 等。
（2）表格处理软件
Excel、Lotus l-2-3 等。
（3）管理系统软件
财务管理软件、人事管理软件等。
（4）辅助设计软件
Auto CAD 等。
（5）实时控制软件
监察控制和数据采集SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)。
目前在PC上流行的有：FIX、InTouch、Lookout。
四、个人计算机硬件系统
Pentium系列芯片
CPU
PowerPC
ROM
内存
RAM：规格有16MB、32MB或64MB等
Cache：内部Cache和外部Cache
主机 扩展槽：用于连接其它设备。I/O总线：ISA、EISA、PCI等
硬盘、软盘、CD-ROM或DVD-ROM等驱动器
显示卡、声卡等
通用串行总线USB
电源
1、CPU
Intel 8086/8088、80286、80386、80486、Pentium、Pentium MMX Pentium Pro、Pentium II、 Pentium III和Pentium IV 。
2、主存储器
（1）静态随机存取存储器
SRAM，不必周期性刷新，作Cache用。
（2）动态随机存取存储器
DRAM，需要周期性刷新，作主存用。
一条有16M、32M、或64M。
72芯和168芯。
（3）只读存储器
ROM，断电仍然能够保持数据。
正常使用中，只能读不能写。
EPROM，可擦出可编程的只读存储器。
3、高速缓冲存储器Cache
CPU L1 Cache
L2 Cache
内存
Pentium Pro 和Penyium II 的L2 Cache封装在CPU内。
4、I/O总线和扩展槽
I/O总线：CPU互联I/O设备以及外设访问系统存储器和CPU资源的通道。有数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB。
扩展槽：各种接口板插在扩展槽中，连接外围设备。
（1）ISA（Industry Standard Architecture)
工业标准体系结构，PC/XT（Intel 8088）总线，具有开放式结构。
（2）EISA（Extension Industry Standard Architecture）
扩展的工业标准体系结构，ISA总线的扩展，现用在服务器上。
（3）PCI（Peripheral Computer Interconnect）
PCI总线是32位总线，也可支持6位。
现用在台式PC和服务器上，是目前最常用的一种总线。
5、通用串行总线USB（Universal Serial Bus）
中低速总线。
通过集线器连接显示器和键盘等外设（最多127个）。
USB接口提供电源。
最大数据传输率为12Mbps。
USB设备可以起集线器作用。
主机
根集线器
集线器1
集线器2
设备
设备
设备
6、输入/输出接口电路
（1）硬盘驱动器接口电路
IDE：设备电子接口。 EIDE：增强型IDE接口。
SCSI：小型计算机接口，可连接硬盘驱动器、扫描仪、CD-ROM等。
支持多台设备，常用在服务器中。
（2）软盘驱动器接口电路
（3）并行打印机适配器电路：插座25孔
（4）异步通信适配器接口
（5）游戏操纵杆接口
（6）多功能适配器卡（Super I/O 卡）
连接硬盘、软盘、打印机、鼠标、游戏操纵杆等。
（7） 显示卡
PCI和AGP：都属于VGA卡，有3D加速功能，显存2M以上，分辨率1280×1024以上，显示速度快。目前AGP最常用。
7、辅助存储器
（1）磁盘类存储器
软盘：3.5英寸高密度容量=2面×80磁道×18扇区×512B=1.44MB
硬盘：由若干个磁性圆盘组成。
存储容量=磁头数×柱面数×扇区数×每扇区字节数（512B）
ZIP：100MB，速度是软盘的20倍。
LS-120：Laser Servo，12MB，可读写1.44MB软盘。
JAZ：1GB~2GB，外置可作活动硬盘。
（2）磁带存储器：顺序存取设备。
（3）光盘存储器
CD-ROM：Compact Dise-ROM，只读型光盘。
一倍速率：150KB/s；24倍速率：24×150KB/s=3.6MB/s。
其他光盘：
MO：Magneto Optical，可擦写光盘。
PD/CD-ROM：Phase Change Rewritable Optical Disk Drive，相变式可重复擦写光盘驱动器。
CD-R：CD-Recordable，一次可写入光盘。
CD-RW：CD-Rewritable，可重写光盘。
DVD：Digital Versatile Disc
向下兼容，可读音频CD和CD-ROM。
单面单层的容量：4.7GB。
单面双层的容量：7.5GB。
双面双层的容量：17GB。
一倍速率：1.3MB/s 。
五、输入输出设备
键盘
输入设备 鼠标器
扫描仪
常用
外部设备 显示器
输出设备 绘图仪 喷墨打印机
360~1440dpi
打印机 激光打印机
600dpi
点阵打印机
9针及24针
UPS不间断电源
CRT和平板显示器
SVGA、TVGA
隔行扫描和逐行扫描
分辩率：1024×768
调制解调器（Modem）：
调制（Modulation）：将数字信号转换成模拟信号。
解调（Demodulation）：将模拟信号转换成数字信号。
速率：28.8kbps、33.6kbps、56kbps。
外置式：连接串行口。
内置式：插在扩展槽上。
PC卡式：笔记本专用。
ISDN：综合业务数字网，利用一个通信网实现各种通信业务。
窄带-ISDN：2B+1D，144kbps（128+16=144）。
远程通信
通过ISDN的连接
PC 公司的LAN
通信线 通信线 模拟电话
传真机 传真机
在线服务
电话 网络
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