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第二节计算机系统的组成及工作原理硬件系统（设备）软件系统（程序、文档）计算机系统计算机系统组成工作原理外观组成计算机系统组成一个计算机系统主要由“硬件”和“软件”两大系统组成。硬件：是计算机系统中的物理装置的总称。软件：是计算机运行所需的各种程序及其有关资料。计算机系统组成图计算机系统的工作原理计算机基础知识冯·诺依曼型计算机的工作原理：一、数据运算与存储应以二进制为基础；二、计算机应采用“存储程序”和“程序控制”的方式工作。存储程序（将欲执行的任务事先编成程序存入主存中）程序控制（执行时由CPU调用主存中的程序进行运算）三、进一步明确指出计算机的结构应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。JohnvonNeumann冯诺依曼美藉匈牙利科学家冯·诺依曼于1946年提出了计算机的结构体系和工作原理。迄今为止所有进入实用的电子计算机都是按冯·诺依曼的提出的设计制造的。计算机的工作原理先举个例子：当我们用一个算盘，一张纸，一支笔来计算一道算术题时用到了：纸：用于存储解题的原始信息；算盘或计算器：用于对数据进行加、减、乘、除等算术运算；笔：用于把原始数据和解题步骤记录到纸上，以及写出运算结果；人脑和手：用于控制解题步骤；同样的，计算机也需要相应部件:存储器：在计算机中相当于纸那样具有“记忆”功能的部件；运算器：在计算机中相当于算盘功能的部件；输入设备和输出设备：相当于笔，把原始解题信息送到计算机或把运算结果显示出来的设备；控制器：相当于大脑，能够自动控制整个计算过程。计算机的工作原理中央处理器（CPU）内存储器（主存）外存储器（辅存）输入设备输出设备运算器控制器数据流地址控制流计算机的工作原理原始数据取数I/O设备内存储器运算器控制器结果存数指令存取命令运算命令输入/输出命令计算机系统组成一个计算机系统主要由“硬件”和“软件”两大系统组成。硬件：是计算机系统中的物理装置的总称。软件：是计算机运行所需的各种程序及其有关资料。内存（ROM/RAM/Cache）硬件主机外部设备外存储器输入设备输出设备CPU运算器控制器硬件系统鼠标键盘耳机显示器音箱主机打印机照相机摄相机计算机系统外观一、输入设备键盘扫描仪鼠标手写笔数码相机摄像头多语言识别器、麦克风支票阅读器键盘是主要的输入设备，主要由以下几部分组成：1.主键盘区：与英文打字机的键盘类似，可直接键入英文字母和数字。2.数字小键盘区：位于键盘右侧，主要用输入数据。3.功能键区：在键盘第一行，有12个功能键F1-F12。4编辑键区：位于主键盘与数字小键盘的中间，用于光标和编辑操作。输入设备（一）键盘功能键打字机键编辑键小键盘ESC:强制退出F1：帮助F5:刷新CapsLock：大小写转换键Numlock：数字与编辑键的转换Shift:换档键？*怎么输入？Ctrl：控制键Alt:组合键鼠标通过串行口与主机相连，最常用的鼠标一般有左右两个键，中间有一个滚轮，通常称为3D鼠标因为它的外形很象一只老鼠，在英语里面它的名字叫Mouse，意思就是老鼠，我们的操作通过它的左右两个按键来实现，也有三个键的鼠标，但中间那个键有特殊功能，在基本操作中几乎用不上。输入设备--（二）鼠标返回1963年的鼠标原型微软鼠标的黏土模型微软的第一款鼠标产品最新鼠标产品第三代鼠标输入设备---鼠标---历史返回主机按键分两键三键从控制原理分光电式机械式输入设备---鼠标---分类按接口分串行接口USB接口总线接口主要性能指标：分辫率输入设备--（三）扫描仪二、输出设备显示器音箱打印机投影仪绘图仪显示器系统由显示器和显示控制适配器（又称显示卡）组成，是用户和计算机之间的主要信息窗口，它将输入设备输入的数据和命令通过电信号转换成可以直接观察到的字符、图形和图像。输出设备--（一）显示器返回按使用技术的不同，显示器可分为CRT显示器和LCD显示器两种，CRT显示器的完整名称是“阴极射线管显示器”。在CRT显示器中，纯平显示器为用户首选。LCD显示器即液晶显示器，具有图像显示清晰、体积小、重量轻、便于携带、能耗低和对人体辐射小等优点，但价格比CRT显示器高。CRT显示器LCD显示器输出设备---显示器返回性能指标：分辨率：用水平显示的像素个数×水平扫描线数表示来表示。屏幕大小：显示区域的大小，如17寸、19寸等。点间距：指屏幕上两个颜色相同的荧光点之间的最短距离。刷新频率：分为垂直刷新频率和水平刷新频率。色彩数：指显示器的色彩还原能力。CRT显示器液晶显示器输出设备---显示器VGA显示器，能以256色显示640×480分辨率SVGA显示器，能以16780000色显示1024×768分辨率显示器的分辨率是显示器的一个重要指标。输出设备---显示器返回常用的分辨率有：低分辨率：300×200；中分辨率：600×350；高分辨率：1024×768、1280×1024等。使用打印机可以将计算机的处理结果、用户数据或文字打印到纸上。打印机分为击打式打印机和非击打式打印机。最流行的击打式打印机有点阵式打印机，非击打式打印机主要有喷墨打印机和激光打印机两类。针式打印机、喷墨打印机和激光打印机外型输出设备---(二）打印机点阵式打印机也就是常见的针式打印机，主要由走纸机构、打印头和色带组成。打印头通常是由24根针组成的点阵，根据主机在并行端口送出的各个信号，使打印头中的一部分针击打色带，从而在打印纸上产生一个个由点阵构成的字符。点阵式打印机具有宽行打印、连续打印的优点，但打印速度慢、噪声大、字迹质量不高。但性能价格比最高，目前虽有被激光和喷墨打印机取代趋势，但因功能较多、价格低廉，维修方便等特点，因而还有一定的生存空间。输出设备---打印机常用型号有：LQ1800K、LQ1900K、SCR3240以及MicroLine8340C喷墨打印机是一种靠墨水通过精细的喷头喷到纸面而产生图像的非击打式打印机。喷头上的喷嘴有24个至128个。这种打印机分辨率较高、低噪声、打印速度快、印字质量好。输出设备---打印机返回常用型号：CanonBJC-4300、HPDdekJet1120C激光打印机是一种高速度、低噪声的非击打式打印机，他利用电子成像技术进行打印，当调制激光束在晒鼓上沿轴向进行扫描时，按点阵组字的原理，使鼓面感光，构成负电荷阴影。当顾面经过带正电的墨粉时，感光部分就吸附上墨粉，然后将墨粉转印到纸上，纸上的墨粉经过加热熔化形成永久的字符和图形，分单色和彩色两种。激光打印机打印速度快（12/分）、分辨率高。激光打印机打印的文字及图像非常清楚，使阵式打印机和喷墨式打印机无法比拟的，使目前打印质量最好的打印设备之一。输出设备---打印机常用型号：CanonLBP-KT、HP-5L、HP-4LC绘图仪是一种输出图形的硬拷贝设备。有笔式、喷墨式和发光二极管三大类。一般分辨率越高，绘制出的灰度越均匀、色调越柔和。输出设备---(三）绘图仪音箱是多媒体计算机不可缺少的部件。输出设备---音箱三、运算器及控制器运算器对数据进行运算的部件（算术运算与逻辑运算）控制器使计算机能自动地执行程序，是全机的指挥中心存放程序和数据中央处理器控制器运算器控制整个计算机所有部件的工作执行算术运算和逻辑运算存储器大容量存储器I/O设备I/O子系统中央处理器CPU四、存储器微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器内部存储器访问速度快信息暂时性相对价格高外部存储器访问速度慢信息永久性相对价格低1Byte=8bit1KB=210Byte1MB=210KB1GB=210MB1TB=210GB1PB=210TB210=1024≈10001个汉字=2字节存储器容量单位（一）内存的分类微机的内存储器分为随机存储器(RAM，RandomAccessMemory)、只读存储器（ROM，ReadOnlyMemory）、高速缓冲存储器（Cache）。(1)随机存储器（RAM）RAM中的内容随时可读、可写，断电后RAM中的信息全部丢失。有较高的读写速度，但存储容量小且价格较贵。通常讲的计算机内存一般是指RAM。注意根据制造原理不同，RAM可分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）。DRAM较SRAM电路简单，集成度高，但速度较慢，微机的内存一般采用DRAM。目前微机中常用的内存以内存条的形式插于主机板上，如图所示。常用的容量为128MB、256MB、512MB等。(2)只读存储器（ROM）ROM中的内容只能读出，不能随意删除或修改，断电后信息不会丢失。ROM主要用于存放固定不变的信息。在微机中主要用于存放系统的引导程序、开机自检、系统参数等信息。目前常用的只读存储器还有可擦除和可编程的ROM（EPROM）和可电擦除、电改写的ROM（EEPROM）、闪烁存储器（FlashMemory）等类型。(3)高速缓冲存储器（Cache）为了解决CPU与内存之间的速度不匹配而影响系统运行速度的问题。Cache的储存容量256K、512K、2M等。Cache的储存容量不是越大越好。cpucache内存外存内存的性能指标对存储器主要要求有：存储容量大，存取速度快，稳定可靠，经济性能好。存储器的性能指标主要有以下几项：(1)存储容量。存储器可以容纳的二进制信息量称为存储容量，通常以RAM的存储容量来表示微型计算机的内存容量。(2)存取周期。存取周期指存储器进行两次连续、独立的操作（读写）之间所需的最短时间，单位为ns（毫微秒）。1KB=210B=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB字节BYTE76543210位Bit数据存储的最小单位：位（bit）数据存储的最基本单位：字节（Byte）计算机处理数据的基本单位：字（word）数据的存储单位内存以字节为单位编址。目前，内存的容量一般为：128M、256M、512M等。（二）外存储器硬盘软盘光盘外存储器闪存活动盘、U盘访问速度慢信息永久性存储容量大相对价格低实现会计电算化单位的会计资料一般存储在外存储器中。硬盘1968年IBM公司提出了温砌斯特技术，其技术以硬盘盘片和驱动器密封在一起为特色，今天，温盘几乎成了硬盘的同义词。硬盘与软盘的不同之处在于：软盘具有使用携带方便的特点，存储容量小，读写速度慢，对大量数据的储存就显得力不从心。而硬盘则与其相反，它的读写速度快，存储容量大。目前的容量多为80GB或160GB。希捷Barracuda7200.9160GB(SATA)硬盘的磁道、扇区、柱面柱面扇区磁道硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成。读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面。硬盘容量视具体类型而定硬盘片读写磁头光盘用于计算机系统的光盘有三种类型：只读型光盘（CD-ROM）、一次写入型光盘（WROM:WriteOnceReadManyDick）、可擦型光盘（ErasableOpticalDick）。光盘只能在光盘驱动器上使用。CD-ROM驱动器是CompactDiskReadOnlyMemory的简称，又称光驱。它的特点是只能由制造厂家写一次，写好的信息将永久保存，不可重写。它使用激光技术将数字信息记录在CD-ROM上。一张光盘可储存650MB以上的信息，大约相当于500张3.5英寸软盘。移动存储产品Flash存储设备：•闪存芯片为存储介质•采用USB的接口•可擦写100万次以上（二）外存储器__1.软盘读写槽（可移动）索引孔保护片写保护口装卡孔3.5英寸磁盘结构Zip磁盘（左）及外置式Zip磁盘驱动器（右）简称软盘，是一种存储数据的磁介质，因为将磁介质涂于软片上，故称为软盘。软盘驱动器：指软盘的读写装置，简称软驱，通常安装在主机上。软盘要插入软驱以后才能进行读写。返回使用柔软的聚酯材料圆形底片，在两个表面涂有磁性材料，盘片的外面有塑料封套对盘有保护作用。目前所使用的软驱主要是1.44MB软驱，所使用的软盘为3.5英寸软盘。外存储器__软盘外存储器__软盘返回软盘常用的3.5英寸软盘容量为1.44MB软盘正面软盘反面磁