计算机系统的组成和基本结构

计算机系统的组成和基本结构计算机系统的组成和基本结构1.计算机系统的构成2.计算机硬件系统3.计算机软件系统4.计算机工作原理5.选配一台计算机计算机系统构成结构硬件系统（设备）软件系统（程序、文档）计算机系统何为硬件系统？何为软件系统？硬件系统是指由电子器件和机电装置组成的计算机实体；软件系统是指为计算机运行工作服务的全部技术资料和各种程序。计算机系统的组成框图计算机的主要性能指标外围设备的配置系统的可靠性系统软件的配置情况存取周期……内存容量字长主频其它运算速度字长：CPU能够同时处理的比特数目。主频（时钟频率）：时钟脉冲发生器所产生的时钟信号频率。内存容量：内存储器中能够存储信息的总字节数。运算速度：计算机每秒运算的次数。系统的可靠性：系统在正常条件下不发生故障或失效的概率。外设配置：指计算机的输入、输出设备，以及外存储器等的配置。软件配置：包括操作系统、计算机语言、数据库管理系统等各种应用软件。存取周期：对内存进行一次访问（存取）操作所需的时间。计算机硬件系统中央处理器内存储器外存储器系统主板Ｉ／Ｏ总线与扩展槽输入输出设备硬件的基本功能接受计算机程序的控制来实现数据输入、运算、数据输出等一系列根本性的操作。主机外部设备计算机硬件系统结构图运算器控制器内存储器外存储器存储器输出设备硬件CPU输入设备硬件主机外部设备内存（ROM/RAM/Cache）I/O接口外存储器输入设备输出设备CPU运算器控制器总线微型计算机硬件系统的基本结构中央处理器概述CPU的功能结构CPU的主要技术参数中央处理器简称CPU（CentralProcessingUnit），是计算机系统的核心，包括运算器和控制器两部分。中央处理器是计算机的心脏。运算器完成各种算术运算和逻辑运算。由进行运算的运算器件和用来暂时寄存数据的寄存器、累加器等组成。控制器用来协调和指挥整个计算机系统的操作。主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。能够处理数据位数是CPU的一个最重要的品质标志。CPU图片内存储器基本概念RAM的种类内存条高速缓冲存储器（Cache）只读存储器（ROM）CMOS存储器概念：内存是微型计算机主机的组成部分，用来存放当前正在使用的或随时要使用的程序或数据。CPU可直接访问内存。分类：按其工作特点分为只读存储器ROM（Read-OnlyMemory）和随机存取存储器RAM(RandomAccessMemory)。内存储器随机存取存储器（RAM）既能读又能写数据的存储器，是计算机工作的存储区，一切要执行的程序和数据都要装入该存储器内。主要特点存储器中的数据可以反复使用，只有向存储器写入新数据时存储器中的内容才被更新；存储器中的信息会随着计算机的断电自然消失。动态内存DRAM：周期性地给电容充电。集成度较高、价格较低，存取速度慢。静态内存SRAM：利用双稳态的触发器来存储0和1。不需要像DRAM那样经常刷新。速度快、较稳定，价格比DRAM贵。随机存取存储器（RAM）内存集成电路比CPU芯片小一些，通常封装在一条形电路板上。内存条高速缓冲存储器（Cache）CPU与内存之间设置一级或两极高速小容量存储器，固化在主板上。计算机工作时，先将数据由外存读入RAM中，再由RAM读入Cache中，然后CPU直接从Cache中取数据。设置目的是解决CPU速度与RAM的速度不匹配问题只读存储器（ROM）只能读数据不能写数据的存储器。由设计者和制造商事先编制好的一些程序固化在里面。主要用于检查计算机系统的配置情况并提供最基本的输入/输出控制程序。特点是计算机断电后存储器中的数据仍然存在。其他形式的只读存储器：可编程只读存储器PROM、可擦除的可编程的只读存储器EPROM、闪存(Flash)ROM。CMOS存储器CMOS（本意是指互补金属氧化物半导体），主板上的一块可擦写的RAM芯片，用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。CMOS可由主板的电池供电，即使系统掉电，信息也不会丢失。CMOSRAM本身只是一块内存，只有数据保存功能，而对CMOS中各项参数的设定要通过专门的程序。外存储器软盘硬磁盘存储器光盘存储器软盘软盘存储器由软磁盘驱动器、软磁盘控制器、软磁盘片构成。见书13页图。磁道：从0~79，共80道。扇区：每个磁道划分18个扇区。簇：若干扇区构成一个簇。格式化：对软盘的初始化操作。写保护口：控制对软盘的读写功能。软盘容量计算公式如下：80(磁道)×18(扇区)×512bytes(扇区的大小)×2(双面)=1440×1024bytes=1440KB=1.44MBHardDiskDrive简称HDD，全名温彻斯特式硬盘。硬盘片由涂有磁性材料的铝合金构成，也划分成面、磁道、扇区。一个磁盘由若干个磁性圆盘组成，每个圆盘有两个面，每个面各有一个读写磁头，各面上磁道号相同的磁道合称为一个柱面。硬盘的交叉因子。硬盘硬盘有固态硬盘（SSD）、机械硬盘（HDD）、混合硬盘（HHD）；SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用磁性碟片来存储，混合硬盘(HHD:HybridHardDisk)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。硬盘容量=柱面数(一个柱面等于所有盘面相同编号的磁道)×磁头数(盘面数)×扇区数（大概是指每个磁道的扇区数可能一块硬盘每个磁道中的扇区数都是一样的）×扇区大小(512B/4KB)硬盘只读型光盘CD-ROM一次性可写入光盘CD-RDVD-ROM衡量光盘驱动器传输数据速率的指标，倍速，CD-ROM一倍速率为150Kbps。CD-ROM外观如下：光盘U盘全称USB闪存驱动器，英文名“USBflashdisk”。它是一种使用USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品，通过USB接口与电脑连接，实现即插即用。U盘的称呼最早来源于朗科科技生产的一种新型存储设备，名曰“优盘”，使用USB接口进行连接。U盘连接到电脑的USB接口后，U盘的资料可与电脑交换。中国朗科公司是U盘的全球第一个发明者。U盘的组成很简单：外壳+机芯组成的1．机芯：机芯包括一块PCB+USB主控芯片+晶振+贴片电阻、电容+USB接口+贴片LED（不是所有的U盘都有）+FLASH(闪存)芯片2．外壳：按材料分类，有ABS塑料、竹木、金属、皮套、硅胶、PVC软件等；按风格分类，有卡片、笔型、迷你、卡通、商务、仿真等；按功能分类，有加密、杀毒、防水、智能等。3．对一些特殊外形的PVCU盘，有时会专门制作特定配套的外包装。U盘机芯2013年2月中国U盘市场品牌关注度分析微机主板概述主板的主要功能主板类型主板主要部件主板是微机系统中最大的一块电路板，是由多层印刷电路板和焊接在其上的CPU插槽、内存槽、高速缓存、控制芯片组、总线扩展、外设接口、鼠标口、CMOS和BIOS控制芯片等构成。提供安装CPU、内存和各种功能卡的插座，部分主板甚至将一些功能卡的功能制作在主板上。为各种常用外部设备，如打印机、扫描仪、调制解调器、外部存储器等提供通用接口。按结构分为AT主板和ATX主板按其大小分为标准板、Baby、Micro板等几种。芯片组CPU插座内存插槽总线扩展槽输入/输出接口（I/O接口）基本输入输出BIOS和CMOS微机主板概述总线：是一组连接各个部件的公共通信线，即两个或多个设备之间进行通信的路径，是一种可被共享的传输媒介。总线组成：由多条通信线路组成，每一条线路都能够传输二进制数“0”和“1”。总线总线内部总线系统总线外部总线是微机中各插件板与主板之间的连线，用于插件板一级的互联。是微机和外部设备之间的连线，微机作为一种设备，通过该总线和其他设备进行通信，它用于设备一级的互联。是微机内部各外部芯片与CPU之间的连线，用于芯片一级的互联。I/O总线类型数据总线（DB）地址总线（AB）控制总线（CB）I/O总线就是CPU互联I/O设备，并提供外设访问系统存储器和CPU资源的通道。在I/O总线上通常传输数据、地址和控制信号三种信号。I/O总线在系统模块中提供传输数据的通信线路的集合体称为数据总线，是双向总线。CPU既可通过DB从内存或输入设备读入数据，也可通过DB将内部数据传送给内存或输入设备。典型的数据总线有8条、16条、32条，即指数据总线的带宽。如：“奔腾”有32条数据线，表示每次可以交换32位二进制数。数据总线用于传送CPU发出的地址信息，即指明数据总线上的数据的源地址或目的地址，是单向总线。地址总线的宽度决定了CPU的最大寻址能力如：假如CPU有24根地址线，其最大寻址能力为16MB。地址总线控制数据总线和地址总线的访问和使用，即传送控制信号、命令信号和定时信号等，通常以双向线表示。控制信号：在系统模块间传递命令和定时信号命令信号：指定将要执行的操作定时信号：指明数据信息和地址信息的有效性控制总线在系统主板上装有多个扩展槽，如下图所示，扩展槽与主板上的I/O总线相连，任何插入扩展槽的电路板可以通过I/O总线与CPU连接。目前可见的总线结构与扩展槽：ISAPCIAGP通用串行总线USBＵＳＢUSB接口可用于连接多达127个外设，如鼠标、调制解调器和键盘等。USB自从1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成为当今个人电脑和大量智能设备的必配的接口之一。USB各版本区最大传输速率速率称号最大输出电流协议推出时间：USB1.0：1.5Mbps(192KB/s)低速(Low-Speed)500mA……1996年1月；USB1.1：12Mbps(1.5MB/s)全速(Full-Speed)500mA……1998年9月；USB2.0：480Mbps(60MB/s)高速(High-Speed)500mA……2000年4月；USB3.0：5G-10Gbps(640MB/s)超速(Super-Speed)900mA……2008年11月。键盘鼠标扫描仪显示器打印机绘图仪磁卡读入机和条形码阅读器数字化仪调制解调器输入输出设备输入设备扫描仪数字化仪条型码阅读器绘图仪Modem，用以实现计算机处理的数字信号同电话线传输的模拟信号之间的转换的装置。调制的作用是将计算机输出的数字信号转换为模拟信号；解调的作用是将接收的模拟信号转换为计算机能够处理的数字信号。内置modem外置modem输入输出接口：串行端口：是采用串行通信方式的扩展接口。并行端口：指采用并行传输方式来传输数据的接口标准。串口一般用于接一些特殊的外接设备。比如通讯方面的设备。并口通常用于连接打印设备。串口电缆并口电缆计算机软件系统系统软件1.DOS2.UNIX3.Windows4.Linux应用软件…服务程序语言处理程序操作系统用户程序应用软件包工具软件…系统软件应用软件计算机软件系统软件概念：计算机软件是指计算机硬件上运行的各种程序、数据和一些相关的文档、资料等。系统软件是由计算机厂家作为计算机系统资源提供给用户使用的软件总称，主要是使用和管理计算机，并为其他软件提供服务。应用软件是专门为解决某个或某些应用领域中的具体任务而编写的功能软件。操作系统基础操作系统的定义操作系统的功能操作系统的分类操作系统用户界面什么是操作系统？用来控制和管理系统资源、方便用户使用计算机的程序的集合，是人－机交互的接口。操作系统的功能CPU的控制与管理内存的分配与管理外部设备的控制与管理文件管理作业管理和控制操作系统的分类单用户单任务单用户多任务多用户多任务分时网络DOSWindowsUNIXNetwareWindowsNT操作系统用户界面DOSNetWareUNIXWindows窗口图形界面命令行界面典型操作系统介绍WindowsUNIXLinuxWindows的组成Windows系统文件外部过程文件应用程序Windows的特点•统一的图形窗口界面和操作方法•易用性和兼容性•支持多任务多窗口•先