单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,计算机系统组成,基本构成,计算机硬件系统,体系结构,微型计算机,计算机购买与选择,1,.,计算机系统组成基本构成1.,总体构成,计算机基本构成：,软件：程序、数据和文档,硬件：组成计算机的各种器件,2,.,总体构成计算机基本构成：2.,工作流程,Step 1:加电。,打开计算机电源开关，给主板和风扇供电，电源指示灯变绿；,Step2:启动引导程序。,加电后，CPU 执行ROM内的引导程序（如果电源灯为绿色而无任何信息，表明引导部分有问题（ROM/RAM）,Step3:自检。,引导程序检查计算机（显卡，内存，键盘和磁盘驱动器等）是否有故障。,Step4:加载 OS（如，Windows）。,根据在 CMOS 中设置的磁盘优先顺序，从相应的盘中加载 OS（如A盘为优先盘但没有插入，则依次检查下一个）。若找不到，则报错,3,.,工作流程Step 1:加电。打开计算机电源开关，给主板和风,Step5:根据配置信息，由 OS 设置计算机的运行环境。配置信息来自于 CMOS 和配置文件（Config）。,Step6:OS 运行，开始接受用户命令。,4,.,Step5:根据配置信息，由 OS 设置计算机的运行环境。,计算机系统,计算机软件,计算机硬件,CPU,存储器,输入设备,输出设备,运算器、控制器、寄存器,内存,外存,RAM、ROM,磁盘、光盘等,键盘、鼠标、扫描仪等,显示器、打印机等,系统软件,应用软件,OS、编译和解释系统等,数据库、各类软件包,计算机系统的总体构成,5,.,计算机系统计算机软件计算机硬件CPU存储器输入设备输出设备运,计算机硬件系统,基本构成：,主机+外设+总线,总线的分类：,地址总线+数据总线+控制总线,内存的几种大小表示(与总线密切相关)：,位（Bit）,字节(B，或Byte)：1 Byte=8 Bit,千字节(KB,Kilo Byte)：1 KB=1024 Byte,兆字节(MB,Mega Byte)1MB=1024 KB,吉字节(GB,Giga Byte)1GB=1024 MB,太字节（TB,Tera Byte）1TB=1024 GB,ROM(Read Only Memory)，RAM(Random Access Memory),6,.,计算机硬件系统基本构成：6.,构成结构,7,.,构成结构7.,冯.偌依曼机的体系,采用二进制形式表示数据和,指令,;,程序与数据预先存入主存（内存）,工作时连续自动高速顺序执行（逻辑上）.,由运算器,控制器,存储器,输入设备和输出设备组成,核心是“存储程序”的思想,8,.,冯.偌依曼机的体系采用二进制形式表示数据和指令;8.,CPU,CPU,（Central Processing Unit）：也称为中央处理器。两大功能部件：控制器+算术逻辑部件（,运算器和寄存器,）,内存,ALU(arithmetic&Logic Unit,),寄存器,寄存器,累加器,控制器,9,.,CPUCPU（Central Processing Unit,控制器、寄存器和累加器,控制器是计算机的指挥系统，控制器是通过地址访问存储器，逐条取出选中单元的指令、分析指令，并根据指令产生相应的控制信号作用于其它各个部件，控制其它部件完成指令要求的操作。,寄存器：高速存储器（数目很少，价格贵）,累加器（运算器）：进行算术/逻辑运算,10,.,控制器、寄存器和累加器控制器是计算机的指挥系统，控制器是通过,指令,定义：,计算机执行某种操作的命令（如，加法）,特点：,一类（80 X 86）,计算机具有的所有指令集合构成该机的指令系统。不同类型机器的指令系统是不相同的。但它们都是二进制表示的，,也称机器语言的语句,构成：操作码（功能）+操作数：,主要功能类：,数据传送，数据运算，输入/出，控制等,主要工作过程（见图）：,取指令、分析指令、执行指令，直至执行结束。整个过程由计算机协同操作完成。可以简单,顺序,进行，可以,流水线,，也可以,并行,。,指令的周期：执行一条指令所需的时间。,操作码|操作数,11,.,指令定义：计算机执行某种操作的命令（如，加法）操作码|操,指令寄存器,07 +0250,译码器,操作控制线路,指令计数器,运算器,地址 内容,0100 指令,0101 指令,0102 070250,0250 数据,控制器,内存,12,.,指令寄存器07 +0250译码器操作控制线路指令计数器,CPU 的性能评价,时钟频率：单位，兆赫兹(Mega Hertz)。计算机系统内有一个脉冲发生器，定时发出脉冲（节拍），以控制所有系统操作的时间。目前超过 2.0 G MHz；,字长：同时处理多少位数据。目前主要为32位。,指令集复杂度：CISC(Complex Instruction Set Computer)和 RISC(Reduced Instruction),对指令的操作（流水线-单机使执行期重合/并行性，多处理机同时执行多条指令）。,13,.,CPU 的性能评价时钟频率：单位，兆赫兹(Mega Hert,CPU 的性能评价（续）,高速缓存：在内存与 CPU 之间的缓冲器，用于平缓CPU速度快与 RAM 相对较慢的矛盾。功能类似于磁盘缓存（平缓磁盘与 CPU的快慢矛盾）,L1,缓存也称片内缓存，,Pentium,时代的处理器把,L1,缓存集成在,CPU,内部。,L1,高速缓存容量一般较小。,L2,缓存即二级高速缓存，通常做在主板上，目前有些,CPU,将二级缓存也做到了,CPU,芯片内。,L2,高速缓存的容量比一级缓存容量大。,14,.,CPU 的性能评价（续）高速缓存：在内存与 CPU 之间的缓,协处理器,带协处理器的,CPU,可以加快特定类型的数值计算（尤其是浮点运算）。某些需要进行复杂运算的软件系统，如AUTO CAD就需要协处理器支持。,15,.,协处理器带协处理器的CPU可以加快特定类型的数值计算（尤其是,存储器（Memory）,存储器又称为,主存(,或,内存,),，是计算机的存储和记忆装置，用以存放数据和程序。计算机的内存通常采用半导体器件，因此，不能断电保留数据。,内存单元总是由地址来表征的。所谓内存的大小（亦称为容量）就是指有多少内存单元，即：有多少字节：M,K(m),G(m),T(m)。,16,.,存储器（Memory）存储器又称为主存(或内存)，是计算机的,存储器,类别：,RAM，虚拟存储器，CMOS 和 ROM,RAM（随机存储器/读写存储器）:远比外存速度高，属半导体，不能断电保留数据。其指标主要是容量大小:字节(512M)和速度快慢：纳秒，两种常见内存：,EDO DRAM（Extend Data Out/Dynamic RAM）当前主流内存,同步高速内存（SRAM）：主要用于高速缓存。,虚拟存储器：RAM受限时，以磁盘作为RAM 的扩充；,CMOS：存放系统参数，如磁盘的磁道，扇区数等；,ROM：存放着一些最基本的指令序列（如 BIOS）与数据。在系统开机时，通过执行 ROM 存储的指令，引导 OS。,17,.,存储器类别：RAM，虚拟存储器，CMOS 和 ROM17.,CPU 对内存的操作,读操作：原数据仍然保留,写操作：原有的数据被新的数据取代。,18,.,CPU 对内存的操作读操作：原数据仍然保留18.,外部存储器,外存储器又叫辅助存储器（或辅存）。,数据交换：,与内存交换数据，通过内存，再与 CPU 和 I/O 设备交换数据,常见的外部存储器由三部分组成：,驱动器：对盘或带的读写和其它操作；,盘片：用来存储信息；,控制器：完成盘或带与内存之间的信息交换。,19,.,外部存储器外存储器又叫辅助存储器（或辅存）。19.,硬盘,读写头,面surface，道track，扇区sector，柱面cylinder,20,.,硬盘读写头面surface，道track，扇区sector，,硬盘（外观）,21,.,硬盘（外观）21.,硬盘结构,一组（若干片）固定在同一轴上，同时高速旋转的盘片,盘片是铝合金的薄圆片，每个圆片的两个表面都涂附了一层很薄的高性能磁性材料，作为存储介质,硬盘片表面也分为一个个同心圆磁道，每个磁道又被分成若干区段扇区,靠近每个盘片的两个表面各有一个读写磁头。这些磁头全部固定在一起，可同时移到磁盘的某个磁道位置。,硬盘的所有盘面处于同一半径的所有同心圆磁道构成一个柱面，这些柱面由外向里顺序编号。,22,.,硬盘结构一组（若干片）固定在同一轴上，同时高速旋转的盘片22,硬盘工作原理,硬盘也采用批量存储信息方式，以区段为存储单位,区段的“地址”可以通过磁道（柱面）号、读写头号（也就是盘面的编号）、以及磁道内的区段编号三者组合确定,读写数据,移动磁头到相应柱面位置（磁头定位）,等待（区段定位）,实际读写三个阶段,读写速度非常高（远高于软盘），通常是：,几毫秒至十几毫秒。,但仍然与贮存访问速度相差1万倍（纳秒级）,速度单位通常用：转/秒 表示,23,.,硬盘工作原理硬盘也采用批量存储信息方式，以区段为存储单位23,软盘,软盘是与用户直接接触的外存储器。它是在聚酯塑料上涂布磁性材料的薄片，磁性材料具有断电保存数据的特点。每片软盘外装一个永久性的保护套。,每个同心圆称为一个,磁道,。磁道从外向里顺次编号，最外层称为第0道。为了记录信息方便把每一个磁道又分成几个区段，称为,扇区,。磁盘读写时以扇区为基本单位，每个扇区存放同样数量的信息，为,512,个字节。盘片按可以记录信息的表面，分有,单面盘和双面盘,。只有一个表面能记录信息的称单面盘，两个表面都能记录信息的称双面盘。,容量,=280 15 512=1.44MB,24,.,软盘软盘是与用户直接接触的外存储器。它是在聚酯塑料上涂布磁性,光盘,按工作方式不同，光盘分为三大类：只读型（,CD-ROM,）、一次写入型（,WORM,）和可擦写型（,MO,）。,所有的光存储器设备的工作都依赖于激光技术。激光是具有高度聚光性、高度可控制性的光束。当把信息存储在光介质时，用激光来把应该记为逻辑“”的地方烧穿，把应该记为逻辑“”的地方留上空白。这种由电子控制的激光就可以把数据记载到盘上。,25,.,光盘按工作方式不同，光盘分为三大类：只读型（CD-ROM）、,信息交换-总线,总线(BUS)：交换数据的通道。包括3类：,地址总线(AB)：,是CPU向内存储器或I/O接口传送地址信息的通路，它是单方向的，只能从CPU向外传送。,数据总线(DB)：,传送数据（如在 CPU 与内存之间传送数据和 CPU与 I/O 接口之间传送）,控制总线(CB)：,是CPU向内存储器或I/O接口传送命令信号以及接收来自外设向CPU传送状态的信号通路。,26,.,信息交换-总线总线(BUS)：交换数据的通道。包括3类：2,总线性能,总线时钟：总线工作频率（MHz）,总线宽度,地址总线宽度（地址总线的位数）：,决定了,CPU,可以访问的存储器的容量。,32,位地址总线能使用的最大内存容量为,4GB（2,32,B）,。,数据总线宽度：,决定了CPU与内存、输入输出设备之间一次数据传输的信息量。Pentium以上的计算机，数据总线的宽度为64位，即CPU一次可以同时处理8个字节的数据。,总线传输速度：总线时钟频率*（总线宽度/8）,27,.,总线性能总线时钟：总线工作频率（MHz）27.,微型计算机(PC),卧式机箱,立式机箱,28,.,微型计算机(PC)卧式机箱立式机箱28.,PC 计算机,29,.,PC 计算机29.,微机结构,30,.,微机结构30.,主板,(Mother Board、Main Board、System Board)：,计算机内部的一个集成电路板。很多器件焊接在板上，通过线路连接在一起。同时，也提供了不同型号和种类的可插接槽，供其它器件（如CPU 和内存等）或功能板卡（如网卡，声卡，显示卡等）插接。,31,.,主板(Mother Board、Main Board、Sys