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1、上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出教学内容提要教学内容提要2.1 2.1 计算机硬件系统计算机硬件系统2.2 2.2 计算机软件系统计算机软件系统2.3 2.3 计算机的工作原理计算机的工作原理2.4 2.4 微型计算机系统微型计算机系统第第2 2章计算机系统章计算机系统上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出 计算机系统计算机系统1.计算机系统组成原理计算机系统组成原理2.计算机硬件系统计算机硬件系统3.计算机软件系统计算机软件系统4.微型计算机系统微型计算机系统上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出1 1指令和指令系统指令和指令系统指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规
2、定了计算机能完指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种基本操作。成的某一种基本操作。指令通常包括两部分：操作码和操作数。指令通常包括两部分：操作码和操作数。例如：例如：1011000000000101这是一条这是一条2字节指令，第字节指令，第1个字节（即个字节（即10110000）表示操作码，第）表示操作码，第2个字节（即个字节（即00000101）表示操作数。其含义是把数）表示操作数。其含义是把数5送入累加器送入累加器A。一台计算机所有指令的集合称为指令系统，指令系统体现了计算机一台计算机所有指令的集合称为指令系统，指令系统体现了计算机的基本功能。指令系统是依赖于
3、计算机的，即不同类型的计算机的指的基本功能。指令系统是依赖于计算机的，即不同类型的计算机的指令系统各不相同。令系统各不相同。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出2.2.计算机系统组成原理计算机系统组成原理冯冯诺依曼思想诺依曼思想美籍匈牙利数学家美籍匈牙利数学家(1946(1946年提出年提出)（1 1）采用二进制形式表示数据和指令采用二进制形式表示数据和指令 （2 2）存储程序的概念：将程序和数据存放在计算机的内存储程序的概念：将程序和数据存放在计算机的内存中，并让计算机自动执行存中，并让计算机自动执行根据冯根据冯诺依曼的思想，计算机硬件由运算器、控制器、诺依曼的思想，计算机硬件由运算器
4、、控制器、存储器、输入和输出设备五大部件组成。存储器、输入和输出设备五大部件组成。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出计算机的工作原理计算机的工作原理上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出3.3.计算机硬件系统计算机硬件系统运算器运算器算术逻辑单元算术逻辑单元(ArithmeticalandLogicalUnit，ALU)存储器存储器(MemoryUnit)存储程序和各种数据存储程序和各种数据控制器控制器(ControlUnit)计算机系统的控制中计算机系统的控制中心，指挥计算机各部分协调工作心，指挥计算机各部分协调工作通常把控制器与运算器合称为中央处理器通常把控制器与运算器合称为中
5、央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)输入设备输入设备向计算机输入各种原始数据和程向计算机输入各种原始数据和程序的设备序的设备输出设备输出设备从计算机输出各类数据的设备从计算机输出各类数据的设备上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出4.4.计算机软件系统计算机软件系统 计算机软件：计算机程序以及与程序有关的各计算机软件：计算机程序以及与程序有关的各种文档的总称种文档的总称文档：是指对计算机程序的功能、结构、设文档：是指对计算机程序的功能、结构、设计思想以及使用方法等整套文字资料的说明计思想以及使用方法等整套文字资料的说明 按软件的功能来分，计算机软件分为系统软件按软
6、件的功能来分，计算机软件分为系统软件和应用软件两大类和应用软件两大类上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出系统软件系统软件控制和管理计算机的硬件资源、软件资源和数据控制和管理计算机的硬件资源、软件资源和数据资源，提高使用效率，发挥和扩大功能，为用户资源，提高使用效率，发挥和扩大功能，为用户提供方便提供方便两个主要特点：两个主要特点：通用性通用性无论哪个应用领域的用户都要用到无论哪个应用领域的用户都要用到基础性基础性应用软件运行的基础应用软件运行的基础一般可分为：一般可分为：操作系统操作系统DOS，Windows，Unix，Linux等等语言处理程序语言处理程序机器语言、汇编语言和高级语言机
7、器语言、汇编语言和高级语言数据库管理系统数据库管理系统支撑软件支撑软件上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出应用软件应用软件为满足用户不同领域、不同问题的应用要为满足用户不同领域、不同问题的应用要求而开发的软件求而开发的软件如：压缩软件、财务软件、办公软件、计如：压缩软件、财务软件、办公软件、计算机辅助教学软件算机辅助教学软件(CAI)等等上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出计算机软件和硬件的关系计算机软件和硬件的关系计算机系统是硬件和软件相结合的统一体，只由计算机系统是硬件和软件相结合的统一体，只由
8、硬件系统构成的计算机称为硬件系统构成的计算机称为“裸机裸机”软件、硬件、用户的关系软件、硬件、用户的关系硬件与软件是相辅相成的，硬件是物质基础硬件与软件是相辅相成的，硬件是物质基础软件是计算机的灵魂软件是计算机的灵魂硬件系统的发展给软件系统提供了良好的开发环境，而硬件系统的发展给软件系统提供了良好的开发环境，而软件系统的发展又给硬件系统提出了新的要求。软件系统的发展又给硬件系统提出了新的要求。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出5.5.微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标（1）字长）字长计算机采用二进制，一个二进制位称为一个比特计算机采用二进制，一个二进制位称为一个比特(Bi
9、t)，8个二进制位称为一个字节个二进制位称为一个字节(Byte)字长是指同时参与运算的数的二进制位数。它决字长是指同时参与运算的数的二进制位数。它决定着寄存器、加法器、数据总线等部件的位数，定着寄存器、加法器、数据总线等部件的位数，因而直接影响着硬件的代价，同时字长标志着计因而直接影响着硬件的代价，同时字长标志着计算机的计算精度和表数范围。算机的计算精度和表数范围。一般计算机的字长在一般计算机的字长在864位之间，即由位之间，即由18个字个字节组成节组成上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出（2）存储器容量存储器容量内存又称主存。大多数微机以字节为存储容量的内存又称主存。大多数微机以字节为
10、存储容量的基本单位，常用基本单位，常用B代表字节（代表字节（Byte）。）。用用KB表示表示千字节、千字节、MB表示兆字节、表示兆字节、GB表示吉字节、表示吉字节、TB表表示太字节。换算关系为：示太字节。换算关系为：1B=8Bit1KB=210B=1024B1MB=210KB=1024KB=220B1GB=210MB=1024MB=230B1TB=210GB=1024GB=240B（3）运算速度运算速度现在通常用等效速度或平均速度来衡量。等效速现在通常用等效速度或平均速度来衡量。等效速度由各种指令的平均执行时间及对应的指令使用度由各种指令的平均执行时间及对应的指令使用次数的比例计算。次数的比例
11、计算。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出（4）外部设备的配置外部设备的配置（5）系统软件的配置）系统软件的配置（6）性能价格比）性能价格比上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出2.4 2.4 微型计算机系统微型计算机系统 1.1.微型机的发展微型机的发展2.2.微型计算机的组成微型计算机的组成 3.3.微型计算机的引导过程微型计算机的引导过程 4.4.微型计算机的选购和组装微型计算机的选购和组装上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出1.1.1.1.微型机的发展微型机的发展微型机的发展微型机的发展上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出2.2.微型计算机的组成微型计算机的组成从
12、系统结构上看，微型计算机与其他类型计算机的系统结构从系统结构上看，微型计算机与其他类型计算机的系统结构是一致的是一致的微型计算机的总线结构是一个独特的结构：大体上都包含微型计算机的总线结构是一个独特的结构：大体上都包含3 3种不同功能的总线，简称三总线，即数据总线种不同功能的总线，简称三总线，即数据总线(Data Bus(Data Bus，DB)DB)、地址总线、地址总线(Address Bus(Address Bus，AB)AB)和控制总线和控制总线(Control Bus(Control Bus，CB)CB)总线是一组用于信息传送的公共信号线总线是一组用于信息传送的公共信号线.采用总线结构
13、，不采用总线结构，不但大大简化了结构，提高了系统的可靠性和标准化，还促进但大大简化了结构，提高了系统的可靠性和标准化，还促进了微机系统的开放性和可扩性了微机系统的开放性和可扩性 微型计算机的基本结构微型计算机的基本结构上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出从外观上看，一台微机由主机箱、显示器、从外观上看，一台微机由主机箱、显示器、键盘和鼠标组成，有时还配有打印机、扫键盘和鼠标组成，有时还配有打印机、扫描仪等其他外部设备，而且一些新型外部描仪等其他外部设备，而且一些新型外部设备还在不断涌现。设备还在不断涌现。在主机箱内，有主板、总线扩展槽和输入在主机箱内，有主板、总线扩展槽和输入输出接口输出
14、接口(显示适配卡、声卡、网卡等显示适配卡、声卡、网卡等)、CPUCPU、内存储器、外存储器、内存储器、外存储器(软盘驱动器、软盘驱动器、硬盘驱动器、硬盘驱动器、CDCD ROMROM驱动器驱动器)等设备。等设备。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出（1 1）主板）主板主板主板(Mainboard)又称系统板又称系统板(Systemboard)或母或母板板(Motherboard)。从功能上讲主板是一个插槽的从功能上讲主板是一个插槽的集合体，也是整个硬件系统的平台。集合体，也是整个硬件系统的平台。主板是微型计算机系统的主体和控制中心，它几乎主板是微型计算机系统的主体和控制中心，它几乎集合了
15、全部系统的功能，控制着各部分之间的指令集合了全部系统的功能，控制着各部分之间的指令流和数据流。流和数据流。不同型号的微型计算机的主板结构是不一样的。但不同型号的微型计算机的主板结构是不一样的。但无论是无论是Intel公司的奔腾公司的奔腾(Pentium)、赛杨赛杨(Celeron)微处理器，还是微处理器，还是AMD公司的毒龙公司的毒龙(Duron)系列微处系列微处理器，所用主板在工作原理、主要器件的设置上都理器，所用主板在工作原理、主要器件的设置上都差不多。差不多。主板按结构可分为主板按结构可分为AT主板和主板和ATX主板。主板。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出I/O插槽插槽CPU接
16、口接口接口接口接口接口接口接口键盘键盘硬盘硬盘鼠标鼠标打印机打印机显示器显示器用户电路用户电路光驱光驱软驱软驱总总线线控制电路控制电路串行接口串行接口并行接口并行接口键盘接口键盘接口时钟时钟RAMROM总线总线主机板主机板5微机主板示例微机主板示例上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出芯片组芯片组芯片组可以比作芯片组可以比作CPU与周边设备通信的桥梁。按照在与周边设备通信的桥梁。按照在主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片（主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片（NorthBridgeChip）和南桥芯片和南桥芯片(SouthBridgeChi
17、p)。北桥芯片负责与北桥芯片负责与CPU的联系，在的联系，在CPU与与PCI总线、内存、总线、内存、AGP之间建立通信联系，提供对之间建立通信联系，提供对CPU类型、主频、内存类类型、主频、内存类型与最大容量、型与最大容量、PCI/AGP()插槽等设备的控制。北桥起着主插槽等设备的控制。北桥起着主导性的作用，也称主桥（导性的作用，也称主桥（HostBridge）。）。南桥芯片则提供对南桥芯片则提供对USB、软硬盘数据传输方式（软硬盘数据传输方式（UltraDMA/33/66EIDE传输）、传输）、ACPI（高级能源管理）和大部高级能源管理）和大部分的分的I/O设备（包括键盘、鼠标、串并口、软驱
18、、实时时钟设备（包括键盘、鼠标、串并口、软驱、实时时钟控制器控制器RTC和和BIOS）的控制和支持。简单地说，南桥芯片的控制和支持。简单地说，南桥芯片主要负责和所有连上计算机的设备的通信。主要负责和所有连上计算机的设备的通信。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出内存插槽内存插槽CPU插槽插槽 对对386及以前的老式微机，及以前的老式微机，CPU芯片是直接焊接芯片是直接焊接在主板上的。从在主板上的。从486开始之后的微机，主板基本上开始之后的微机，主板基本上都采用都采用CPU插座或插槽来安装插座或插槽来安装CPU芯片。芯片。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出BIOS和和CMOSBI
19、OS是是BasicInputOutputSystem（基本输入输出系基本输入输出系统）的缩写，是指集成在主板上的一个统）的缩写，是指集成在主板上的一个ROM芯片，其中保芯片，其中保存了微机系统最重要的基本输入存了微机系统最重要的基本输入/输出程序、系统参数设置、输出程序、系统参数设置、自检程序和系统启动自举程序。自检程序和系统启动自举程序。BIOS为计算机提供最低级、为计算机提供最低级、最直接的硬件控制功能。最直接的硬件控制功能。CMOS本意是指制造大规模集成电路芯片用的一种技本意是指制造大规模集成电路芯片用的一种技术或用这种技术制造出来的芯片。在这里通常是指微机主术或用这种技术制造出来的芯片
20、。在这里通常是指微机主板上的一块可读写的板上的一块可读写的RAM芯片，用来保存当前系统的硬件芯片，用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。系统在加电引导机器时，配置和用户对某些参数的设定。系统在加电引导机器时，只读取只读取CMOS信息，用来初始化机器各个部件的状态。信息，用来初始化机器各个部件的状态。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出（2）总线和接口）总线和接口总线总线所谓总线所谓总线(Bus)，是计算机部件和部件之间、设备和是计算机部件和部件之间、设备和设备之间传输信息的公共数据通道。因此总线是连接计设备之间传输信息的公共数据通道。因此总线是连接计算机硬件系统内多种设备的通
21、信线路，它的一个重要特算机硬件系统内多种设备的通信线路，它的一个重要特征是由总线上的所有部件共享，可以将计算机系统内的征是由总线上的所有部件共享，可以将计算机系统内的多种部件连接到总线上。多种部件连接到总线上。数据总线数据总线DB：传送数据信息，双向。：传送数据信息，双向。DB的宽度决定了的宽度决定了CPU和计算机其他设备之间每次交换数据的位数，即字长。和计算机其他设备之间每次交换数据的位数，即字长。地址总线地址总线AB：传送：传送CPU发出的地址信息，单向。发出的地址信息，单向。AB的宽度的宽度决定了决定了CPU的最大寻址能力。的最大寻址能力。控制总线控制总线CB：传送控制信号、时序信号和状
22、态信息等：传送控制信号、时序信号和状态信息等。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出扩展插槽扩展插槽用来插入各种外设的适配卡，再去连接各种外设，用来插入各种外设的适配卡，再去连接各种外设，并且与系统总线相连。并且与系统总线相连。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出输入输出接口输入输出接口上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出（3）微处理器）微处理器上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出微处理器主要技术参数微处理器主要技术参数字长字长计算机中计算机中CPU在同一时间能一次处理的二进制在同一时间能一次处理的二进制数的位数叫字长。数的位数叫字长。主频、外频和倍频主频、外频和倍频主频
23、是主频是CPU的时钟频率，也就是的时钟频率，也就是CPU的工作频的工作频率。率。外频就是系统总线的工作频率。外频就是系统总线的工作频率。倍频则是指倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。外频与主频相差的倍数。前端系统总线（前端系统总线（FSB）频率频率前端系统总线负责将前端系统总线负责将CPU连接到内存，前端总连接到内存，前端总线频率则直接影响线频率则直接影响CPU与内存的数据交换速度。与内存的数据交换速度。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出（4）内存储器）内存储器简称为内存，简称为内存，CPU只能和内存直接进行数据交换只能和内存直接进行数据交换内存储器分类内存储器分类随机存储器（随机存
24、储器（RandomAccessMemory，RAM）只读存储器（只读存储器（ReadOnlyMemory，ROM）高速缓冲存储器（高速缓冲存储器（Cache）上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出随机存储器随机存储器RAMRAM是计算机工作的存储区，一切要执行的程序是计算机工作的存储区，一切要执行的程序和数据都要先装入该存储器内。和数据都要先装入该存储器内。RAM中的内容随中的内容随时可读、可写，断电后时可读、可写，断电后RAM中的信息全部丢失。中的信息全部丢失。RAM可分为静态可分为静态RAM（SRAM）和动态和动态RAM（DRAM）。）。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出只读存
25、储器只读存储器ROM对普通用户来说，对普通用户来说，ROM中的内容只能读出，中的内容只能读出，不能随意删除或修改，断电后信息不会丢不能随意删除或修改，断电后信息不会丢失。失。ROM主要用于存放固定不变的信息。主要用于存放固定不变的信息。目前常用的只读存储器有可擦除和可编程目前常用的只读存储器有可擦除和可编程的的ROM（EPROM）和电可擦除可编程的和电可擦除可编程的ROM（EEPROM）和闪速存储器（和闪速存储器（FlashMemory）等类型。等类型。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出高速缓冲存储器高速缓冲存储器为了解决内存与为了解决内存与CPU工作速度上的矛盾，设计者工作速度上的矛
26、盾，设计者们在们在CPU和内存之间增设一级容量不大、但速度和内存之间增设一级容量不大、但速度很高的高速缓冲存储器（很高的高速缓冲存储器（Cache）。）。Cache中存放常用的程序和数据，当中存放常用的程序和数据，当CPU访问这些访问这些程序和数据时，首先从高速缓存中查找，如果所程序和数据时，首先从高速缓存中查找，如果所需程序和数据不在需程序和数据不在Cache中，则到内存中读取数据，中，则到内存中读取数据，同时将数据回写入同时将数据回写入Cache中。中。因此，采用因此，采用Cache可可以提高系统的运行速度。以提高系统的运行速度。Cache通常由静态存储器（通常由静态存储器（SRAM）构成
27、。构成。内存的性能指标内存的性能指标存储容量存储容量存储时间存储时间上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出软盘存储器软盘存储器外存不能直接与外存不能直接与CPU交换信息交换信息,与内存比与内存比较，外存容量一般都比较大，但存取速较，外存容量一般都比较大，但存取速度慢度慢软盘一般有软盘一般有5寸盘寸盘(5.25“)和和3寸盘寸盘(3.5”),高密高密3寸盘的存储容量为寸盘的存储容量为1.44M,高高密密5寸盘容量为寸盘容量为1.2M，现在一般采用现在一般采用3寸盘。寸盘。在在DOS中用中用“A：”来表示软盘的盘符。来表示软盘的盘符。读写窗口挡板塑料壳轴盘连接孔盘片写保护孔3.5英寸软盘示意图
28、英寸软盘示意图（5）外存储器）外存储器写保写保护口护口上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出524131.磁道磁道002.磁道磁道39(或或79)3.扇区扇区4.软盘边缘软盘边缘5.主轴孔主轴孔软盘的内部结构软盘的内部结构磁道和扇区磁道和扇区上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出硬盘存储器硬盘存储器 微机的硬盘存储器简称为硬盘（微机的硬盘存储器简称为硬盘（Hard diskHard disk），），它的它的性能、可靠性和价格比都优于软盘，并且现在大多性能、可靠性和价格比都优于软盘，并且现在大多数的软件也必须使用硬盘才能运行，常用的硬盘采用的数的软件也必须使用硬盘才能运行，常用的硬盘采用
29、的是是WinchesterWinchester技术。硬盘存储系统由硬盘机和硬盘控制技术。硬盘存储系统由硬盘机和硬盘控制器两部分组成。器两部分组成。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出光盘存储器光盘存储器记录密度高，存储容量大，数据保存时间长。记录密度高，存储容量大，数据保存时间长。分为分为3种种只读性光盘只读性光盘(CD-ROM)，只能读取信息，不能写入，可，只能读取信息，不能写入，可提供提供680M的存储空间。的存储空间。一次写入性光盘一次写入性光盘(CD-R)，只能写一次，写后不能修改。，只能写一次，写后不能修改。可抹性光盘可抹性光盘(CD-
30、RW)，可以重复读写，但需要光盘刻录，可以重复读写，但需要光盘刻录机操作。机操作。上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出移动存储设备移动存储设备优盘优盘、移动硬盘移动硬盘、闪存卡闪存卡、网盘网盘上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出按键的数量分类：键，键，键等。按键的数量分类：键，键，键等。按制造工艺分类：机械式，电容式，薄膜式，电阻式等。按制造工艺分类：机械式，电容式，薄膜式，电阻式等。键盘键盘（6）输入设备）输入设备上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出 主要用于视窗界面的操作环境中，通过在桌面上移主要用于视窗界面的操作环境中，通过在桌面上移动鼠标带动光标移动来实现各种需要的操
31、作。动鼠标带动光标移动来实现各种需要的操作。鼠标通过串口或鼠标通过串口或USB接口与主机相连，有机械式和接口与主机相连，有机械式和光电式两种。光电式两种。鼠标鼠标上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出其他输入设备其他输入设备扫描仪扫描仪光笔光笔数字化仪数字化仪麦克风麦克风数码相机数码相机输出设备输出设备显示器显示器打印机打印机绘图仪绘图仪声音输出设备声音输出设备投影仪投影仪上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出2.2.微型计算机的引导过程微型计算机的引导过程(1)加电加电(2)启动引导程序启动引导程序CPU从内存地址从内存地址0FFFF:0H处开始执行指令，该地址位于处开始执行指令，该
32、地址位于BIOS中，中，为一条跳转指令，跳到系统为一条跳转指令，跳到系统BIOS中真正的启动代码处中真正的启动代码处3种计算机启动方式种计算机启动方式冷启动：按电源开关加电启动冷启动：按电源开关加电启动热启动：已加电情况下按热启动：已加电情况下按“Ctrl+Alt+Del”组合键组合键(DOS)，或，或选择选择“开始开始|关闭计算机关闭计算机”“重新启动重新启动”复位启动：已加电情况下，按复位启动：已加电情况下，按Reset开关来启动开关来启动(3)开机自检开机自检运行运行POST程序程序(4)加载主引导记录加载主引导记录(5)加载操作系统加载操作系统(6)检查配置文件并定制操作系统的运行环境检查配置文件并定制操作系统的运行环境(7)启动完成，准备接收命令和数据启动完成，准备接收命令和数据上一页上一页目录目录下一页下一页退退 出出3.3.微型计算机的选购和组装微型计算机的选购和组装 微机配件的选购微机配件的选购微机硬件系统的组装微机硬件系统的组装微机软件系统的安装微机软件系统的安装硬盘分区硬盘分区安装操作系统安装操作系统安装驱动程序安装驱动程序系统设置系统设置安装杀毒软件安装杀毒软件安装工具软件和应用软件安装工具软件和应用软件备份系统盘备份系统盘