1-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,全國(guó)高職高專(zhuān),教育精品,規(guī)劃教材,北京交通大學(xué)出版社,計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教程,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)概述,第1章,本章主要內(nèi)容,計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用,計(jì)算機(jī)系統(tǒng),計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示方法,多媒體技術(shù)基礎(chǔ),本章重點(diǎn)難點(diǎn),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成,微型機(jī)的技術(shù)指標(biāo),數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換,本章學(xué)習(xí)目標(biāo),了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用及,多媒體技術(shù)的概念,掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及,衡量計(jì)算機(jī)性能的技術(shù)指標(biāo),掌握數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換,1.1,計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用,1.1.1,計(jì)算機(jī)的發(fā)展,1.1.2,計(jì)算機(jī)的特點(diǎn),及分類(lèi),1.1.3,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì),年代,說(shuō) 明,第一代,1946,1957,電子管作為邏輯元件，磁芯、磁鼓為內(nèi)存，機(jī)器、匯編語(yǔ)言為編程語(yǔ)言，運(yùn)算速度,5,千,3,萬(wàn)次,/,秒；用于軍事與科學(xué)研究。,第二代,1958,1964,晶體管為邏輯元件，高級(jí)語(yǔ)言，內(nèi)存為磁芯存儲(chǔ)器；外存為磁盤(pán)、磁帶；用于科學(xué)工程計(jì)算和數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域。,第三代,1965,1970,邏輯原件為中、小規(guī)模集成電路，運(yùn)算速度百萬(wàn)幾百萬(wàn)次,/,秒；廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。,第四代,1971,至今,大、超大規(guī)模集成電路，在硅半導(dǎo)體上集成了,1000,100000,個(gè)電子元件，集成度更高的半導(dǎo)體芯片為主存。,1.1,計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用,1.1.1,計(jì)算機(jī)的發(fā)展,1.1.2,計(jì)算機(jī)的特點(diǎn),及分類(lèi),1.1.3,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì),1.,計(jì)算機(jī)的特點(diǎn),運(yùn)算速度快,:,每秒鐘能執(zhí)行多少條指令（單位：,MIPS,）,計(jì)算精度高：精度取決于數(shù)據(jù)的位數(shù)，稱(chēng)為字長(zhǎng),具有邏輯判斷和記憶能力,自動(dòng)化程度高：因?yàn)椴捎么鎯?chǔ)程序工作方式,通用性強(qiáng)：采用數(shù)字化表示各類(lèi)信息,2.,計(jì)算機(jī)的分類(lèi),巨型機(jī)：,很強(qiáng)的計(jì)算和處理數(shù)據(jù)能力,速度快容量大,大型機(jī)：,I/O,處理能力強(qiáng)，供幾百幾千用戶(hù)同時(shí)使用,小型機(jī)：,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單規(guī)模小成本較低，用做網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,工作站：,以,PC,機(jī)和分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ),微型機(jī)：,獨(dú)立完成輸入處理輸出和存儲(chǔ)操作,至少有,一個(gè)輸入輸出、存儲(chǔ)設(shè)備和,CPU,的計(jì)算機(jī),1.1,計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用,1.1.1,計(jì)算機(jī)的發(fā)展,1.1.2,計(jì)算機(jī)的特點(diǎn),及分類(lèi),1.1.3,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì),1.,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域,科學(xué)和工程計(jì)算,信息處理,計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng),人工智能,多媒體應(yīng)用,電子商務(wù),2.,計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì),巨型化,微型化,網(wǎng)絡(luò)化,智能化,多媒體化,1.2,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分,硬件系統(tǒng)是組成計(jì)算機(jī)的各種物理設(shè)備，,軟件系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)正常使用所需的各種程序和數(shù)據(jù)。,程序則是計(jì)算機(jī)最基本指令的有序組合。,1.2.1,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,1.2.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.,運(yùn)算器,2.,控制器,3.,存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,4.,輸入設(shè)備,5.,輸出設(shè)備,6.,主板,7.,總線,8.,接口,1.2.3,計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),1.2.4,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo),1.2,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述,硬件系統(tǒng)：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入和,輸出設(shè)備,5,大部分組成，結(jié)構(gòu)如下圖,1.2.1,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,1.2.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.,運(yùn)算器,2.,控制器,3.,存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,4.,輸入設(shè)備,5.,輸出設(shè)備,6.,主板,7.,總線,8.,接口,1.2.3,計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),1.2.4,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo),1.2,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述,1.2.1,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,1.2.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.,運(yùn)算器,2.,控制器,3.,存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,4.,輸入設(shè)備,5.,輸出設(shè)備,6.,主板,7.,總線,8.,接口,1.2.3,計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),1.2.4,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo),1.,運(yùn)算器,也稱(chēng)為算術(shù)邏輯單元,（,Arithmetic Logic,UnitALU,）,主要功能：,在控制器的控制下對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn),行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算,。,1.2,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述,1.2.1,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,1.2.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.,運(yùn)算器,2.,控制器,3.,存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,4.,輸入設(shè)備,5.,輸出設(shè)備,6.,主板,7.,總線,8.,接口,1.2.3,計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),1.2.4,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo),2.,控制器,是計(jì)算機(jī)的指揮中心。,負(fù)責(zé)對(duì)計(jì)算機(jī)指令進(jìn)行分析、判斷，,發(fā)出各種控制信號(hào)，使計(jì)算機(jī)的有關(guān)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)工作。,運(yùn)算器和控制器一起組成了計(jì)算機(jī)的心,臟,中央處理器，即,CPU,CPU,是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心。,1.2,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述,1.2.1,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,1.2.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.,運(yùn)算器,2.,控制器,3.,存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,4.,輸入設(shè)備,5.,輸出設(shè)備,6.,主板,7.,總線,8.,接口,1.2.3,計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),1.2.4,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo),3.,存儲(chǔ)器,具有記憶功能，負(fù)責(zé)存放程序和數(shù)據(jù)。,分為內(nèi)存儲(chǔ)器（主存）和外存儲(chǔ)器（輔存）,存儲(chǔ)器能夠存放的最大數(shù)據(jù)量稱(chēng)為存儲(chǔ)容量,存儲(chǔ)器容量的基本單位是字節(jié)（,Byte,，,B,）,容量的計(jì)量單位（,B:,字節(jié)，,b,：位）,一個(gè)字節(jié)（,Byte,）,=8,個(gè)二進(jìn)制位（,bit,）,1KB=1024,字節(jié)（,2,10,）,1MB=1024KB,（,2,20,）,1G=1024MB,（,2,30,）,1T=1024GB,（,2,40,）,1.2,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述,1.2.1,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,1.2.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.,運(yùn)算器,2.,控制器,3.,存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,4.,輸入設(shè)備,5.,輸出設(shè)備,6.,主板,7.,總線,8.,接口,1.2.3,計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),1.2.4,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo),（,1,）內(nèi)存儲(chǔ)器：,與,CPU,合稱(chēng)為主機(jī),內(nèi)存的功能、特點(diǎn),直接與,CPU,進(jìn)行信息交換,存放正在運(yùn)行的程序或數(shù)據(jù)。,與外存相比，速度快、容量、小價(jià)格較高。,內(nèi)存儲(chǔ)器的分類(lèi),RAM,：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，可讀可寫(xiě),SRAM,：靜態(tài),RAM,斷電信息丟失，,速度快價(jià)格高,DRAM,：動(dòng)態(tài),RAM,（內(nèi)存）,ROM,：只讀存儲(chǔ)器，只能讀出，不能寫(xiě)入。,信息由生產(chǎn)廠家事先寫(xiě)入，,關(guān)機(jī)或者停電信息不丟失,Cache:,高速緩存,是內(nèi)存的一部分,位于內(nèi)存和,CPU,之間,解決,CPU,與內(nèi)存之間的速度匹配問(wèn)題,1.2,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述,1.2.1,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,1.2.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.,運(yùn)算器,2.,控制器,3.,存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,4.,輸入設(shè)備,5.,輸出設(shè)備,6.,主板,7.,總線,8.,接口,1.2.3,計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),1.2.4,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo),（,2,）外存儲(chǔ)器：,與內(nèi)存交換數(shù)據(jù),外存的功能、特點(diǎn),輔存屬外部設(shè)備，用以存放暫不用的信息,速度慢，但容量大、價(jià)格低，,常用外存,-,硬盤(pán)，存儲(chǔ)容量計(jì)算,=,磁頭數(shù),柱面,扇區(qū),每扇區(qū)字節(jié)數(shù)（,512B,）,硬盤(pán)有以下,4,個(gè)主要指標(biāo)：,接口：硬盤(pán)與主板接口。一般有,EIDE,、,串行,ATA SCSI,和,IEEE1394,接口,接口不同支持硬盤(pán)容量、傳輸速率不同,容量：常用的有,120GB,、,160GB,、,250GB,等。,轉(zhuǎn)速：內(nèi)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，單位：轉(zhuǎn),/,秒,緩存：緩存大硬盤(pán)與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸速率高,1.2,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述,1.2.1,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,1.2.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.,運(yùn)算器,2.,控制器,3.,存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,4.,輸入設(shè)備,5.,輸出設(shè)備,6.,主板,7.,總線,8.,接口,1.2.3,計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),1.2.4,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo),4,輸入設(shè)備,接收用戶(hù)輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，,并將它們轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的形式,（二 進(jìn)制數(shù)）存放到內(nèi)存中。,常用的輸入設(shè)備有鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、,光筆和數(shù)字化儀等，如圖,:,1.2,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述,1.2.1,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,1.2.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.,運(yùn)算器,2.,控制器,3.,存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,4.,輸入設(shè)備,5.,輸出設(shè)備,6.,主板,7.,總線,8.,接口,1.2.3,計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),1.2.4,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo),5,輸出設(shè)備,用于將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果以用戶(hù)熟悉的信息,形式反饋給用戶(hù)。,常用的形式有數(shù)字、字符、圖形、視頻、,聲音等類(lèi)型,常用輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等,常用的顯示器：,CRT,：陰極射線管顯示器,LCD,：液晶顯示器,FED,：場(chǎng)致發(fā)射顯示器,PDP,：等離子顯示器,1.2,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述,1.2.1,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,1.2.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.,運(yùn)算器,2.,控制器,3.,存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,4.,輸入設(shè)備,5.,輸出設(shè)備,6.,主板,7.,總線,8.,接口,1.2.3,計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),1.2.4,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo),6,主板,又稱(chēng)系統(tǒng)主板，是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最大的,一塊印刷電路板，,用于連接計(jì)算機(jī)的多個(gè)部件。它安裝在主機(jī),箱內(nèi)，是計(jì)算機(jī)最基本、最重要部件之一,主板主要包括：,CPU,的插座,內(nèi)存插槽,總線擴(kuò)展槽,各種接口（硬盤(pán)和光驅(qū)的,IDE,或,SCSI,；軟驅(qū),串、并行口、,USB,接口；鍵盤(pán)、鼠標(biāo)接口）,BIOS,芯片,COMS,芯片,新型的主板還集成了顯卡、聲卡、網(wǎng)卡,和調(diào)制解調(diào)器等接口。,1.2,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述,1.2.1,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,1.2.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.,運(yùn)算器,2.,控制器,3.,存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,4.,輸入設(shè)備,5.,輸出設(shè)備,6.,主板,7.,總線,8.,接口,1.2.3,計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),1.2.4,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo),7,總線,:,主板上的系統(tǒng)總線是傳輸數(shù)據(jù)的通道,就是一些并行的印刷電路導(dǎo)線，,地址總線：傳送的是內(nèi)存的地址信號(hào)，,單向傳送它決定了,CPU,尋址范圍,數(shù)據(jù)總線：傳送的是數(shù)據(jù)信號(hào)，,可雙向傳送，總線寬度取決于,系統(tǒng)采用的,CPU,的字長(zhǎng)指標(biāo),控制總線：傳送的是,CPU,和其他控制芯片,發(fā)出的各種控制信號(hào),1.2,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述,1.2.1,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,1.2.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.,運(yùn)算器,2.,控制器,3.,存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,4.,輸入設(shè)備,5.,輸出設(shè)備,6.,主板,7.,總線,8.,接口,1.2.3,計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),1.2.4,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo),8,各種接口,IDE,接口,串行接口,并行接口,USB,接口,鍵盤(pán)、鼠標(biāo)接口,1.2,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述,1.2.1,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,1.2.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.,運(yùn)算器,2.,控制器,3.,存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,4.,輸入設(shè)備,5.,輸出設(shè)備,6.,主板,7.,總線,8.,接口,1.2.3,計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),1.2.4,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo),1.,系統(tǒng)軟件,操作系統(tǒng),最基本最重要的系統(tǒng)軟件，管理計(jì)算機(jī)的,軟、硬件資源提高系統(tǒng)資源利用率,提供友好的用戶(hù)界面，方便用戶(hù)使用計(jì)算機(jī),常用操作系統(tǒng)有,Windows,、,UNIX,、,Linux,等。,語(yǔ)言處理程序：將匯編或各種高級(jí)語(yǔ)言程序轉(zhuǎn),換成機(jī)器所能直接識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言程序的程序,機(jī)器語(yǔ)言,匯編語(yǔ)言,高級(jí)語(yǔ)言。,其他系統(tǒng)軟件：各類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、工具軟件等,2,.,應(yīng)用軟件：,應(yīng)用軟件是為解決各種實(shí)際問(wèn)題,而編制的軟件的總稱(chēng),1.2,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述,1.2.1,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,1.2.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.,運(yùn)算器,2.,控制器,3.,存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,4.,輸入設(shè)備,5.,輸出設(shè)備,6.,主板,7.,總線,8.,接口,1.2.3,計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),1.2.4,微機(jī)主要技術(shù)指標(biāo),1.,字長(zhǎng)：,計(jì)算機(jī)能直接處理的二進(jìn)制位數(shù),2.,運(yùn)算速度：,每秒鐘能執(zhí)行的指令條數(shù)。,3.,時(shí)鐘頻率（主頻,）,CPU,在單位時(shí)間（秒）內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)。,它在很大程度上決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。,4.,存取速度,存儲(chǔ)器完成一次讀,/,寫(xiě)操作所需的時(shí)間,存儲(chǔ)器連續(xù)讀,/,寫(xiě)操作所允許的最短時(shí)間,間隔，稱(chēng)為存取