大学计算机基础课件-概要.ppt
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1、本章主要内容本章主要内容(重点重点)2.1 计算机系统概述 2.2 硬件系统2.3 软件系统2022-10-141 一台可供使用的计算机一台可供使用的计算机,称为计算机系称为计算机系统,由统,由硬件硬件和和软件软件两大部分组成。两大部分组成。硬件硬件 硬件是指由电子设备和机械部件等硬件是指由电子设备和机械部件等所组成的机器实体,是整个系统运行所组成的机器实体,是整个系统运行的物理平台。的物理平台。软件软件 各种程序及其相关资料、数据的总各种程序及其相关资料、数据的总和称为软件。和称为软件。2022-10-142 计算机系统:硬件计算机系统:硬件+软件软件 计算机系统:硬件计算机系统:硬件 +软
2、件软件软软 件件硬硬 件件2022-10-143 1.1.计算机系统组成总图计算机系统组成总图 主机主机 硬件硬件 计算机计算机 系系 统统 系统软件系统软件 软件软件 应用软件应用软件中央处理器中央处理器内存储器内存储器外部外部 外存储器外存储器 设备设备 输入输入/输出设备输出设备2022-10-144 2.2.硬件和软件的关系硬件和软件的关系硬件是软件依存的物质基础软件能充分发挥硬件的功能 硬件通过软件来管理 2022-10-1453.3.计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构 用用 户户应应 用用 程程 序序操操 作作 系系 统统机机 器器 语语 言言硬硬 件件 系系 统统只有硬件系
3、统而不配操作系统的只有硬件系统而不配操作系统的计算机称为计算机称为“”2022-10-146 2022-10-1472.2.1 2.2.1 冯冯 诺依曼计算机体系结构诺依曼计算机体系结构2022-10-148 硬件系统的组成 计算机的硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成,这5大设备又分为主机和外部设备(简称外设)两大部分。运算器 控制器 主机 硬件 内存储器内存储器 系统 存储器 外存储器外存储器 输入设备 外设 输出设备中央处理器中央处理器2022-10-149.微机主板图微机主板图内存插槽内存插槽总线插槽总线插槽CPU插槽插槽USB接口接口电池电池芯片组芯片组串行接
4、口串行接口鼠标插口鼠标插口键盘插口键盘插口并行接口并行接口2022-10-1410 2.2.2 2.2.2 主机系统主机系统中央处理器(中央处理器(CPUCPU)内存储器内存储器 总线总线2022-10-1411一一.中央处理器中央处理器(CPU CPU)中央处理器中央处理器是计算机硬件中最核心、是计算机硬件中最核心、最重要的部件,由运算器和控制器组成。最重要的部件,由运算器和控制器组成。CPUCPU的性能直接决定了整台计算机的性能。的性能直接决定了整台计算机的性能。微型计算机的微型计算机的CPUCPU又称为微处理器(又称为微处理器(MPUMPU),),是将运算器和控制器集成在一张芯片上。是将
5、运算器和控制器集成在一张芯片上。处理器 运算器运算器控制器2022-10-1412 运算器与控制器运算器与控制器 运算器运算器 运算器是用来进行算术运算和逻辑运算的部件,运算器是用来进行算术运算和逻辑运算的部件,又称为算术逻辑单元(又称为算术逻辑单元(ALUALU)。)。控制器控制器 控制器用来控制指令的执行、控制计算机各部件控制器用来控制指令的执行、控制计算机各部件协调工作,是计算机的协调工作,是计算机的“神经中枢神经中枢”。寄存器寄存器 寄存器是寄存器是CPUCPU中用来临时存放数据的部件。分为中用来临时存放数据的部件。分为数据寄存器、指令寄存器等。数据寄存器、指令寄存器等。2022-10
6、-1413 4 4款款 IntelIntel微处理器外观标志微处理器外观标志2022-10-1414 CPU CPU 芯片芯片2022-10-1415 英特尔英特尔4545纳米奔腾双核纳米奔腾双核E5200E5200芯片芯片20072007年上市售价年上市售价1 1万元万元,现价,现价600600元元。2022-10-1416摩尔定律摩尔定律晶晶体体管管数数10K100K1M10M100M197519801985199519902000单单位位时时间间执执行行的的指指令令数数每秒百万条每秒百万条0.111025500400480808088828683868486Pentium20002000
7、年的年的微处理器微处理器每每1818个月芯片能力增长一倍个月芯片能力增长一倍2022-10-1417 CPUCPU主要技术指标主要技术指标 1 1.主频主频 CPUCPU内部元部件的工作频率。内部元部件的工作频率。单位:单位:MHzMHz(兆赫兹)(兆赫兹)CPUCPU的主频表示在的主频表示在CPUCPU内数字脉冲信号震荡的内数字脉冲信号震荡的速度,与速度,与CPUCPU实际的运算能力并没有直接关系。实际的运算能力并没有直接关系。2.2.字长字长:CPUCPU一次所能传送及处理的数据的二进制位一次所能传送及处理的数据的二进制位数。字长有数。字长有8 8位位,16,16位位,32,32位等。位等
8、。3 3.执行速度执行速度 CPUCPU每秒钟所能执行指令的条数。每秒钟所能执行指令的条数。单位:单位:MIPS MIPS(每秒(每秒1 1百万条指令)百万条指令)4.4.指令系统指令系统 CPU CPU所能执行的全部指令的集合。所能执行的全部指令的集合。2022-10-1418 二、二、内存储器内存储器 存储器分为两大类:存储器分为两大类:内存储器内存储器和和外存储器外存储器。内存储器是计算机主机的重要组成部分。内存储器是计算机主机的重要组成部分。1.1.内存的作用内存的作用 内存用于存放计算机工作过程中需要内存用于存放计算机工作过程中需要运行的程序及相关数据。运行的程序及相关数据。2 2.
9、内存的特点内存的特点 内存可直接与内存可直接与CPUCPU进行信息交换进行信息交换,存取速存取速度快,但容量相对较小。度快,但容量相对较小。2022-10-1419内存储器芯片 (内存条)内存条插槽内存条插槽内存条内存条2022-10-1420 3.3.内存的读写操作内存的读写操作 读读 将内存单元的内容取入将内存单元的内容取入CPUCPU,原单元内容不改变;原单元内容不改变;写写 CPUCPU将信息存入内存单元,单将信息存入内存单元,单元中原来的内容被覆盖。元中原来的内容被覆盖。2022-10-1421 4.4.内存的分类内存的分类 1)1)RAM RAM 随机存取存储器随机存取存储器 可随
10、机读出或写入信息,系统关机后可随机读出或写入信息,系统关机后其存放的信息其存放的信息会会丢失丢失。2)2)ROMROM 只读存储器只读存储器 只可读出不可写入信息,系统关机后只可读出不可写入信息,系统关机后其存放的信息其存放的信息不会不会丢失丢失。容量容量 速度速度 价格价格2022-10-1422 6.6.内存单元的地址和内容内存单元的地址和内容内存地址内存地址:内存以内存以8 8位二进制组成基本存位二进制组成基本存储单元,称为一个字节。每个单储单元,称为一个字节。每个单元对应于一个编号,称为地址,元对应于一个编号,称为地址,用来实现对单元内容的寻址,地用来实现对单元内容的寻址,地址从址从0
11、 0开始编码。开始编码。单元内容:单元内容:单元中存放的数据单元中存放的数据。38F04H内存地址内存地址单元内容单元内容2022-10-1423 7.7.内存容量内存容量 内存容量内存容量 指最大容量,即内存中所含存储单元的指最大容量,即内存中所含存储单元的个数,以字节为单位。个数,以字节为单位。寻址容量寻址容量 由由CPUCPU地址总线的位数确定。地址总线的位数确定。装机容量装机容量 由实际安装的芯片由实际安装的芯片(内存条内存条)数量确定。数量确定。2022-10-1424 8.8.微型机存储系统微型机存储系统 在一般计算机中主要有两种存储系统:在一般计算机中主要有两种存储系统:Cach
12、eCache存储系统存储系统主存储器(内存)主存储器(内存)高速缓冲存储器高速缓冲存储器(Cache)虚拟存储系统虚拟存储系统主存储器主存储器磁盘存储器(外存磁盘存储器(外存)采用虚拟存储技术可将外存作为内存的一部采用虚拟存储技术可将外存作为内存的一部分来使用,在逻辑上相当于扩大了内存的容量。分来使用,在逻辑上相当于扩大了内存的容量。2022-10-1425三、总线三、总线 主要内容主要内容 总线的基本概念总线的基本概念 总线的分类总线的分类 总线结构总线结构 总线常用技术标准总线常用技术标准2022-10-1426总线概述总线概述 计算机各部件之间传输信息的公共通道计算机各部件之间传输信息的
13、公共通道称为称为总线总线。总线由一组导线和相关的控制、驱动电路总线由一组导线和相关的控制、驱动电路组成。组成。现代微型机大多采用三层总线结构:现代微型机大多采用三层总线结构:1.CPU1.CPU总线总线(最快最快)2.2.系统总线系统总线(I/OI/O总线)总线)3.3.外设总线外设总线(通信总线)(通信总线)2022-10-1427 CPU CPU总线总线 地址总线地址总线 (ABAB)用来传送地址信息用来传送地址信息2.2.数据总线数据总线 (DBDB)用来传送数据用来传送数据3.3.控制总线控制总线 (CBCB)用来传送控制信号用来传送控制信号2022-10-1428 系统总线系统总线
14、常用系统总线标准常用系统总线标准 ISA ISA (8/168/16位)位)(IBMIBM提出)提出)PCIPCI (32/6432/64位)位)(IntelIntel公司提出)公司提出)A AGPGP (加速图形端口,用于提高图形处加速图形端口,用于提高图形处理理 能力)能力)2022-10-1429外设总线外设总线 外设总线:主机与外设的接口外设总线:主机与外设的接口 IDEIDE EIDEEIDE SCSISCSI(小型计算机系统接口)小型计算机系统接口)USBUSB (通用串行总线通用串行总线)IEEE 1394IEEE 1394 主要用于硬盘、光驱主要用于硬盘、光驱等等IDEIDE设
15、备接口设备接口可连接可连接多种外多种外设设2022-10-1430关于关于USBUSB接口接口 USBUSB是一个外部总线标准,即是一个外部总线标准,即通用串行总线通用串行总线(Universal Serial BusUniversal Serial Bus,简称,简称USBUSB),用于规范电脑),用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。与外部设备的连接和通讯。USBUSB接口支持设备的接口支持设备的即插即即插即用用和和热插拔热插拔功能,可连接多达功能,可连接多达127127种外设,如种外设,如U U盘、移动盘、移动硬盘、数码照相机、硬盘、数码照相机、调制解调器调制解调器等,已成为当今个人电等,
16、已成为当今个人电脑和大量外部设备之间的必配接口。脑和大量外部设备之间的必配接口。2022-10-1431 总线的基本功能总线的基本功能 传输同步传输同步 仲裁控制仲裁控制 出错处理出错处理 总线驱动总线驱动2022-10-1432联机外存联机外存 脱机外存脱机外存硬磁盘硬磁盘软磁盘软磁盘光盘光盘可移动磁盘可移动磁盘磁带机磁带机 外存储器特点外存储器特点:存储容量大,可永久保存存储容量大,可永久保存信息,但不能与信息,但不能与CPUCPU直接交换信息,工作速度直接交换信息,工作速度低于内存。低于内存。2022-10-1433一、硬磁盘一、硬磁盘 1.1.硬盘工作原理硬盘工作原理 磁性材料磁性材料
17、 读写磁头读写磁头 磁盘驱动器磁盘驱动器2022-10-1434 关于硬盘关于硬盘2.2.信息存储格式信息存储格式 1)1)记录面记录面=磁头数磁头数(编号编号)2)2)磁道磁道:记录面上的同心圆记录面上的同心圆(编号编号)柱面:所有记录面上同一编号的磁道柱面:所有记录面上同一编号的磁道 3)3)扇区:每个磁道划分为扇区扇区:每个磁道划分为扇区(编号编号)3.3.每个扇区容量每个扇区容量:512 512字节字节4.4.硬盘存储容量硬盘存储容量 计算公式计算公式:扇区容量扇区数柱面数磁头数扇区容量扇区数柱面数磁头数2022-10-1435 关于关于硬盘硬盘 5.5.磁盘格式化磁盘格式化 磁盘在第
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