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第1章_计算机系统

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第1章 微型计算机系统概述

第1章 微型计算机系统概述

【学习目标】 了解微型计算机的发展。 了解微型计算机的特点。 认识微型计算机系统的组成。 了解微型计算机的主要性能指标。
1.1 微型计算机概况
世界上第一台电子计算机早在1946年就诞生了，然而微 型计算机在1971年才问世，它具有众多优点，其应用更 加广泛。微型计算机（见图1-1）具有体积小、重量轻、 耗电少、性价比最优、可靠性高、结构灵活等特点，其 应用深入到社会生活中的各个领域，并取得了飞速的发 展。计算机不仅能够完成数学运算，而且还可以进行逻 辑运算，同时还具有推理判断的能力。因此，人们又称 它为电脑。现在，科学家们正在研究具有思维能力的智 能计算机。随着科学技术的发展，人们对计算机的认识 也在不断地深入
操作系统方面
主流的操作系统有Linux、UNIX （System Ⅴ、UNIX BSD、SCO UNIX、 Solaris等）、Windows系列（现在主要有 Windows 98、Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows 2003、 Windows CE等）等。
图1-1 现代微型计算机
1.1.1 微型计算机的发展
现将有关计算机中央处理器（CPU）的一些基本概念介绍 如下： 中央处理器（CPU）是指把运算和控制功能集成在一起的 那块芯片，这块芯片俗称主机。 微型计算机系统是由中央处理器（CPU）配上一定容量的 存储器（或内存）、接口电路以及必要的外部设备组成。 单板机是指把CPU、一定数量的存储器芯片和I/O接口芯 片装在一块印刷电路板上，并在该板上配以具有一定功能的 输入、输出设备。 单片机是指把CPU、一定容量的存储器和必要的I/O接口 电路集成在一个硅片上。有的单片机还包括模数（A/D）和 数模（D/A）转换器。

第1章计算机系统概论

第1章计算机系统概论
18800电子管 18800电子管 30吨 30吨 150平方米 150平方米 150kw 5000次十进制加法 次十进制加法/ 5000次十进制加法/秒
ENIAC
ENIAC
ENIAC
ENIAC的特点： ENIAC的特点：十进制表示 的特点 程序用插线开关实现
为了改进程序的输入方式： 为了改进程序的输入方式： 二进制表达方 美国数学家冯.诺依曼，提出二进制 美国数学家冯.诺依曼，提出二进制表达方 式和存储程序控制计算机构想。 存储程序控制计算机构想 式和存储程序控制计算机构想。提出并描述一 个计算机模型EDVAC 个计算机模型EDVAC
•它采用了间接寻址技术。在这种技术中，间接寻址指令所 它采用了间接寻址技术。在这种技术中， 它采用了间接寻址技术 形成的地址，不是存放操作数的地址， 形成的地址，不是存放操作数的地址，而是用来形成操作 数地址的地址。这种寻址技术在分类、 数地址的地址。这种寻址技术在分类、排序中是非常有用 的； •采用了专用的程序控制指令，这种指令对应于不同程序 采用了专用的程序控制指令， 采用了专用的程序控制指令 间的控制转移，如它的LINK/TRA指令对， LINK/TRA指令对 间的控制转移，如它的LINK/TRA指令对，即后来人们常 称的调用子程序/子程序返回指令对， 称的调用子程序/子程序返回指令对，对调用子过程等是 十分有效的； 十分有效的； •I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制，并且在I/O处 I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制，并且在I/O处 I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制 I/O 理机中采用字的拆、装技术以使得CPU I/O设备间的字 CPU和 理机中采用字的拆、装技术以使得CPU和I/O设备间的字 长能够匹配； 长能够匹配； •采用了DMA技术。即当I/O处理机请求访问主存储器时， 采用了DMA技术。即当I/O处理机请求访问主存储器时， 采用了DMA技术 I/O处理机请求访问主存储器时 可能使CPU的主存访问请求延迟一个存储周期， CPU的主存访问请求延迟一个存储周期 可能使CPU的主存访问请求延迟一个存储周期，但是并不 中断CPU的操作，只是使CPU操作推迟一个存储周期； CPU的操作 CPU操作推迟一个存储周期 中断CPU的操作，只是使CPU操作推迟一个存储周期；

第一章微型计算机系统概述

第一章微型计算机系统概述
2. 字长
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器，内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力；
以上只是一些主要性能指标，还须综合考虑其他因素。
一、 二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点：
1. 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数：数制所使用的数码的个数
*权：数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中，10称为十进制数的基数，i表示数的某一位，10i 称该位 的权，Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示，则对于二进制，R=2, Ki为0或1， 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
4. 按体积大小分：
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
四、微型计算机的主要性能指标
1. 运算速度
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS) 来描述。

第1章 计算机系统概论第二版课后习题详细讲解

第1章 计算机系统概论第二版课后习题详细讲解

第1章计算机系统概论1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：P3计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。

计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。

计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。

硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。

2. 如何理解计算机的层次结构？答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。

（1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。

（2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。

（3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。

通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。

各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。

3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。

答：机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言，汇编语言是机器语言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。

高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）之后才能被执行。

4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？答：计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O 机理等。

计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。

5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么？解：冯•诺依曼计算机的特点是：P8●计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；●指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；●指令和数据均用二进制表示；●指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；●指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；●机器以运算器为中心（原始冯•诺依曼机）。

第1章 计算机系统概述

第1章 计算机系统概述

1.4.2 电子 计算机的发展简史
• 第一代 电子管时代 电子管时代(1946-1958) 耗电高，体积大，定点计算，机器语言， 耗电高，体积大，定点计算，机器语言，汇编语言 • 第二代 晶体管时代 晶体管时代(1958-1965) 变集中处理为分级处理，浮点运算、 变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语言 • 第三代 中小规模集成电路时代 中小规模集成电路时代(1965-1970) 存储容量大，运算速度快，几十至几百万次 秒 存储容量大，运算速度快，几十至几百万次/秒 • 第四代 大规模集成电路时代 大规模集成电路时代(1971至今 至今) 至今 向大型机和微型机两个方向发展 • 现代计算机发展方向 巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化 巨型化，微型化，网络化，智能化， 根据摩尔定律集成电路大体上每18个月翻一番，今后可再用 年 根据摩尔定律集成电路大体上每 个月翻一番，今后可再用10年。 个月翻一番
计算机组成与结构
清华大学 王爱英主编 主讲 马洪连
第一பைடு நூலகம்计算机系统概论
1.1 计算机的语言 自然语言：人类相互交流信息所用的语言 自然语言 高级语言：由于当前的计算机还不具备理解自然 高级语言 语言的能力，于是人们希望找到一种和自然语言 接近并能为计算机接受的语言，这种语言被称为 计算机的高级语言 。 机器语言：然而目前的通用计算机不会直接执行 机器语言 用高级语言编写的程序，因而要先将其翻译成机 器能执行的语言，这种语言被称为机器语言（由 二进制代码表示的指令组成）。 汇编语言：符号式程序设计语言。 汇编语言
1.4.3 计算机的六大分类
• 巨型机——世界几家公司生产，最快1.4万亿次，9千个CPU组成 Cray-1,Cray-2,Cray-3,国产银河I, 银河II, 银河III • 小巨型机——功能同巨型机相近，价格相对便宜，发展十分迅速 美国Convex公司的C系列机为其代表产品。 • 大型机——大中型企事业单位作为计算中心的主机使用，统一调 度主机资源，代表产品有IBM360，370，4300等。 • 小型机——它可以满足部门性的需求，供小型企事业单位使用， 典型产品有IBM-AS/400，DEC-VAX系列，国产太级 • 工作站——用于特殊的专业领域，例如图象处理和辅助设计等。 典型产品有HP-APOLLO，SUN工作站等。 • 微型机——个人或家庭使用，PC机/个人计算机，价格低廉

第一章 计算机系统概论

第一章 计算机系统概论

第一章计算机系统概论（一）选择题1.有些计算机将一部分软件永恒地存于只读存储器中，称之为A.硬件B.软件C.固件D.辅助存储器E.以上都不对2.输入、输出装置以及外接的辅助存储器称为A.操作系统B.存储器C.主机D.外部设备3.计算机系统中的存储系统是指A. RAM存储器B. ROM存储器C.主存D.主存和辅存4.计算机与日常使用的袖珍计算器的本质区别在于A.运算速度的高低B.存储器容量的大小C.规模的大小D.自动化程度的高低5.冯·诺伊曼机工作方式的基本特点是A.多指令流单数据流B.按地址访问并顺序执行指令C.堆栈操作D.存储器按内容选择地址6.用户与计算机通信的界面是A. CPU B外部设备 C.应用程序 D 系统程序7.下列属于应用软件。

A.操作系统 B 编译程序 C.连接程序D文本出来程序8下列不是输入设备。

A.画笔与图形板 B 键盘 C.鼠标器 D 打印机9.下列各装置中，具有输入及输出功能。

A.键盘 B 显示器 C.磁盘驱动器 D 打印机10.下列设备中不属于输出设备。

A.打印机 B 磁带机 C.光笔 D 绘图仪11下列语句中是正确的。

A.数据库属于系统软件B.磁盘驱动器只有输入功能C.评估计算机的执行速度可以用每秒执行的指令数为判断依据D.个人计算机是小型机12.计算机只懂机器语言，而人类熟悉高级语言，故人机通信必须借助A.编译程序B.编辑程序C.连接程序D.载入程序13.计算机的算术逻辑单元和控制单元合称为A. ALUB. UPC. CPUD. CAD14.只有当程序要执行时，它才会去将源程序翻译成机器语言，而且一次只能读取、翻译并执行源程序中的一行语句，此程序称为A.目标程序B.编译程序C解释程序 D.汇编程序15下列语句中是正确的。

A. 1 KB= 1024x1024 BB. 1 KB=1024 MBC. 1 MB = 1024 x1024 BD. 1 MB = 1 024 B16.一片1 MB的磁盘能存储的数据。

第一章 计算机系统概论

5
1．2．1 计算机硬件 ． ．
1．运算器 ． 用于信息加工的部件，又称执行部件。它对数据信息进行算术运算 和逻辑运算。它由算术逻辑部件 ALU 和一系列寄存器组成。 算术运算指加、减、乘、除和其他复合运算，逻辑运算指与、或、 非、异或、比较、移位。 运算器包含多个寄存器，称为通用寄存器组，使用它们可减少访问 存储器的次数，提高运算速度。寄存器用于存放运行指令和运算操作 数，累加器除了存放运算操作数外，还存放中间结果和最终结果。 计算机采用二进制计数。二进制 二进制的运算规律非常简单，易于用物 二进制 易于用物 理的方式实现。 理的方式实现 二进制数的位数越多，计算精度就越高，但是位数越多，所需的电 子器件也越多。计算机运算器的运算宽度（ 机器字长 ） 通常为 8×2n 计算机运算器的运算宽度（机器字长） 计算机运算器的运算宽度 × （n 为自然数，目前最大为 3），即 8 位、16 位、32 位或 64 位。 即
9
1．2．1 计算机硬件 ． ．
指令和数据均以二进制信息形式存放在内存，按读取时间和存放 空间区分。取指周期中从内存中读出的信息流是指令流，它流向控制 取指周期中从内存中读出的信息流是指令流， 取指周期中从内存中读出的信息流是指令流 执行周期中从内存中读出的信息流是数据流 它流向运算器。 数据流， 器；执行周期中从内存中读出的信息流是数据流，它流向运算器 3．存储器 ． 存放程序和数据。分为若干个带地址的存储单元，数据以二进制 方式按地址存储。 读写过程：传送存储单元地址 → 地址译码器译码 → 选中存储单 元 → 从存储单元读出数据或向存储单元写入数据。 主板上的存储器为半导体触发器，每一个存储元（触发器）可存 储一位二进制信息。一个半导体触发器的 Q 输出端有两种电平状态， 输出高电平为 “1”，输出低电平为 “0”，通过输入端电平和时钟的控 制可改变触发器的输出状态，分别输出 “1” 或 “0”。

计算机组成原理·第六版(课后习题)第一章

计算机组成原理·第六版（课后习题）第⼀章第⼀章计算机系统概论1. ⽐较电⼦数字计算机和电⼦模拟计算机的特点电⼦数字计算机中处理的信息是在时间上离散的数字量，运算过程是不连续的；电⼦模拟计算机中处理的信息是连续的变化的物理量，运算过程是连续的。

2. 数字计算机如何分类？分类的依据是什么？分为专⽤计算机和通⽤计算机分类依据是计算机性能、速度、价格、运⾏的经济性3. 数字计算机有哪些应⽤ ？科学计算、⼈⼯智能、家⽤电器、测量等4. 冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些组成部分？主要设计思想：1）采⽤存储程序的⽅式编织好的程序和数据都存放在同⼀存储器中，2）计算机可以在⽆⼈⼲预的请扩下⾃动完成逐条指令的取出和执⾏指令的任务3）指令和数据均以⼆进制码的形式存储在计算机中组成部分：运算器、存储器、I/O设备、逻辑器、5. 什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据⾃？什么是指令字？存储容量：存储器中所有存储单元的总数单元地址：每个存储单元的编号数据字：某字代表要处理的数据指令字：某字为⼀条指令6. 什么是指令？什么是程序？指令：计算机硬件可以直接执⾏的每⼀个基本的算术运算或逻辑运算的操作程序：解算某⼀问题的⼀串指令寻列7. 指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分他们是指令还是数据？指令：取指周期中从内存读出的信息流数据：执⾏器周期中内存读取的信息流8. 计算机的系统软件包括哪⼏部分？说明他们的⽤途。

半导体存储器称为内存存储容量更⼤的磁盘存储器和光盘存储器称为外存内存和外存共同来保存⼆进制数据运算器和控制器合称中央处理器，简称CPU ⽤来控制计算机以及进⾏算术逻辑运算配适器是外围设备与主机联系的桥梁，相当于转换器，使主机和外围设备并⾏协调⼯作9. 计算计的系统软件包括哪⼏类？说明他们的⽤途包括系统程序和应⽤程序。

系统程序⽤于简化程序设计，提⾼计算机使⽤效率应⽤程序是⽤户利⽤计算机来解决某些问题⽽编制的程序10. 现代计算机系统如何进⾏多级划分？这种分级观点对计算机设计会产⽣什么影响？微程序设计级机器语⾔级操作系统级汇编语⾔级⾼级语⾔级⽤⼀系列的级来组成计算机的借⼝对于掌握计算机是如何组成的提供了良好的结构和体制分级的挂念来设计计算机保证产⽣⼀个良好的系统结构也是很有帮助的11. 为什么软件能够转化为硬件？硬件能转化为软件？实现这种转化的媒介是什么？应为任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执⾏可以由软件完成，也可以由硬件完成，实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。

第1章 计算机基础知识--计算机系统组成


微型机的硬件系统组成
微型机和PC机的概念

微型机使用微处理器，结构紧凑、功能齐全、使用广泛。 PC(Personal Computer)简称“个人计算机”，习惯上称为PC机。 PC机是微型机的一种, 是目前使用人数最多、应用范围最广泛的微型机。 PC机包括台式机和笔记本电脑。
台式机
ROM
计算机的基本结构和工作流程
外部存储器
目前主要有磁盘驱动器（包括软盘驱动器和硬盘驱
动器）和光盘驱动器。
软盘驱动器
硬盘驱动器
光盘驱动器
计算机的基本结构和工作流程
内部存储器与外部存储器的比较
内部存储器 访问速度快 暂时性 容量小 价高 外部存储器 访问速度慢 永久性Байду номын сангаас
容量大
价低
计算机的基本结构和工作流程

目前常用的3英寸硬盘转速一般在5400～7200 转/分钟之间。存储容量有160GB-2TB不等。
微型机的硬件系统组成
CD-ROM光盘驱动器

CD-ROM光盘驱动器就是只读光盘存储器，
它可以读取CD-ROM光盘片上存储的数据。

存储介质是CD-ROM光盘片，由3层结构构 成：基层、反射层和保护膜层。
计算机的系统组成
计 算 机 系 统
硬 件
计算机 实体部 件 系统 软件 应用 软件
硬件：有形的物理设备，是指构 成计算机的所有实体部件集合
软 件
软件：硬件上运行的各种程序和 文档的总和。
计算机的基本结构和部件的功能
冯· 诺依曼式计算机硬件系统主要由五部分组成：
1 2 3 4 5
运算器
存储器 控制器

针式打印机具有打印成本低，可打印连续的穿孔纸和多层纸

第一章 计算机系统概述(二)

所谓软件是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序及文档的总和。
计算机软件一般分为两大类：一类叫系统软件,一类叫应用软件。
★系统软件
系统软件用于实现计算机系统的管理、调度、监视和服务等功能，其目的是方便用户，提高计算机使用效率，扩充系统的功能。
系统软件包括以下四类:
1、操作系统
操作系统是管理计算机资源（如处理器、内存、外部设备和各种编译、应用程序）和自动调度用户的作业程序，使多个用户能有效地共用一套计算机系统的软件。操作系统的出现，使计算机的使用效率成倍的提高，并且为用户提供了方便的使用手段和令人满意的服务质量。概括起来，操作系统具有三大功能：管理计算机硬、软件资源，使之有效应用；组织协调计算机的运行，以增强系统的处理能力；提供人机接口，为用户提供方便。
图1-5存储器组成框图
存储器组成框图演示
存储器所有存储元的总数称为存储器的存储容量，通常用单位KB，MB（1B＝1个字节＝8位二进制代码）来表示。存储容量越大，表示计算机记忆储存的信息就越多。
半导体存储器的存储容量有限，计算机中又配备了存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器，称为外存储器。相对而言，半导体存储器称为内存储器，简称内存。
累加器A是特殊的寄存器，它既能接受来自总线的二进制信息作为参加运算的一个操作数，向算术逻辑单元ALU输送，又能存储由ALU运算的中间结果和最后结果。算术逻辑单元由加法器及控制门等逻辑电路组成，以完成A和B中的数据的各种算术与逻辑运算。
运算器一次运算二进制数的位数，称为字长。它是计算机的重要性能指标。常用的计算机字长有8位、16位、32位及64位。寄存器、累加器的长度应与ALU的字长相等。
3、语言处理程序
常用的语言处理程序有汇编程序、编译程序和解释程序等。
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ATX BTX
20
主板的主要性能指标及选购
• 支持CPU的类型与频率范围：CPU只有 在相应主板的支持下才能达到其额定频率 • 对内存的支持：内存插柄一般有2-4插槽，表 现了其不同程度的扩展性 • 对显示卡的支持 • 对硬盘与光驱的支持 • 扩展性能与外围接口 • BIOS技术
21
CPU的发展
CPU Cache 内存
• 一级缓存L1 Cache，容量小。二级缓存L2 Cache ， 容量大。 • 一般由SRAM(静态存储器)构成。
31
内存性能指标
• 内存的性能指标包括存储速度、存储容量
–存取速度用cpu存取一次数据的时间来表示，采用纳 秒和MHz来衡量。纳秒数越少， MHz数越高就意味着 内存越快。 –内存容量是指一台计算机实际配置的内存储器的容量， 以GB为单位。
外存
外存
磁介质,软盘和硬盘 光盘 Flash存储器
28
RAM的发展
SDRAM(同步动态存储器) 一个总线时钟周期 读写一次数据 一个总线时钟周期 读写两次数据, 2倍 一个总线时钟周期 读写两次数据 并行存取两个数据, 4倍
DDR(双倍数据速率SDRAM)
DDR2
DDR3
一个总线时钟周期 读写两次数据 并行存取四个数据, 8倍
34
硬盘接口
硬盘接口 IDE接口是一种并行接口 速度快，价格低廉 连接IDE硬盘 连接CD或DVD驱动器 SATA接口是一种串行接口 纠错能力强，可靠 SATA 1.0 数据传输率达到150MBps SATA 2.0 数据传输率达到300MBps SATA 3.0 数据传输率达到600MBps
35
37
输入和输出设备
基本输入和输出设备 键盘、鼠标、触摸屏、显示器、打印机 新型数码设备 数码相机、数码摄像机、摄像头、投影仪
硬盘性能指标
• 硬盘的性能指标包括接口类型、容量、转速、缓存、 平均访问时间和保护技术
– 容量：计算机的计算与生产厂商的计算方式存在差异 – 转速：主轴电机的旋转速度，指硬盘盘片在一分钟内所完成 的最大转速。转速越快，寻找文件的速度就越快。 – 缓存是硬盘控制器上的一块内存芯片，一般有8M、16M、和 32M。 – 平均访问时间是指磁头从起始位置到达目标磁道位置，找到 读写数据扇区多需的时间。
32
外存储器
• 外存储器，大容量、能长期保存数据，价格 便宜。
外存 磁盘:软盘和硬盘 光盘：CD,DVD Flash存储器：U盘和各种Flash卡
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硬盘
硬盘(Hard Disk) 微机中最主要 的辅存，容量大。 盘片：一个硬盘有多个盘片，每 盘片有上下两个面，都可以保 存数据。 磁道：盘片上不同半径的同心圆 为磁道。 扇区：一个磁道被划分为多个扇 区。 柱面：不同盘片相同磁道构成的 圆柱面即柱面 。 存储容量＝盘片数×磁道（柱面） 数×扇区数×每扇区字节数。 信息记录可表示为：几号磁头 （盘片），几号磁道（柱面）， 几号扇区。
• 硬盘在使用过程中要注意防震、定期清理磁盘碎片、 尽量避免插拔硬盘数据线和电源连接线。 • 虚拟存储技术
– 将内存和外存有机的结合起来，得到一个很大的“内存”
36
光盘
• CD的容量一般为680M ,
• DVD的容量为4.7G~50G，采用更细的激 光束，具有更高的磁道密度。
• 光驱：
– CD-ROM光驱：只能读取CD光盘。
硬件
计 算 机 系 统
外部设备
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪等 输出设备：显示器、打印机、音响等 外 存：软盘、硬盘、光盘、U盘等
操作系统：DOS、Windows、Unix、Linux 语言处理程序：C、Pascal、VB等 实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统
3
系统软件 软件 应用软件
26
主流CPU产品
Intel产品系列 AMD产品系列 龙芯 龙芯1号 龙芯2号
龙芯2号E
27
存储器
数据访问
• 内存储器（主存储器）, 速度快，容量 小，价格较高，可由CPU直接访问。 • 外存储器（辅助存储器）,速度慢，容 量大，价格低，CPU不可以直接访问。
CPU RAM
内存
随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器 (Cache)
15
主机系统
• 主机的基本组成 – 主板 – CPU – 存储器：内存、外存
显示器 显卡 话筒 网络 网 卡 主机 声 卡 音响 MIDI 扫描仪 打印机 光驱
16
主板（Main Board）也叫母板（Mother Board
1. 主板
注：集成了声卡、网卡、IEEE 1394卡 没有集成显卡 17
目的: • 计算机与人交互的接口,不必了解计算机内部结构 • 合理地使用系统内包含的各种软、硬件资源，提高整 个系统的使用效率和经济效益。 目前典型的操作系统有：Windows、UNIX、Linux等
12
实用程序
完成一些与管理计算机系统资源及文件有关的任务 系统设置软件 （不必直接修改注册表） 超级兔子软件、Windows优化大师
存储程序工作原理
冯· 诺依曼存储程序工作原理 1、指令和数据用二进制表示 2、自动执行事先编写并存储 在内存中的程序
4
冯· 诺依曼体系结构
• 冯· 诺依曼体系结构思想： • 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出 设备五大部分组成 • 数据和程序以二进制代码形式存放在存储器中，存放 的位置由地址确定。 • 采用存储程序的方式
30
• 引导操作系统过程
– 自检。检查电脑硬件是否良好。
– 初始化，读取CMOS里设置的参数,对硬件进 行设置。 – 引导操作系统。
常见的ROM包括EPROM、EEPROM和FLASH ROM。
Cache
• 高速缓存(Cache) ,CPU的速度很快而内存速度较慢， 怎么办？ Cache，它集成在CPU内部，高速，容量小。 • Cache与内存数据交换是以块（页）为单位的 。 • CPU首先从Cache中查找 ，如果没有找到，再从内存 中读取，同时把这个数据所在的数据块调入Cache中
25
CPU的选购
目前市场上主要有两个CPU品牌选择： Intel和AMD。 不同品牌和系列CPU的识别方法不一 样，比较复杂。大家可以借助于工具软件 来测试，如Intel的CPU可以用Intel Processor Frequency ID Utility，AMD的 CPU可以用AMD CPU Information Display Utility工具软件测试，这样更可靠些。
诊断程序（识别并且改正计算机系统存在的问题 ）
控制面板的系统 备份程序（备份程序把硬盘上的文件复制到其他存储设备上） “附件|系统工具|”的“备份” 反病毒程序
文件压缩程序
13
2.应用软件
为某一专门的应用目的而开发的软件称为应用软件 。 例如： 1. 办公软件包 2. 图形和图象处理软件
3.数据库系统
4. Ineternet服务软件
5.娱乐与学习软件
14
1.4
微型计算机硬件系统
2.4 .1主机系统
1. 微型计算机的诞生 1971年Intel的工程师马西安· 霍夫(M.E.Hoff)成 功地在一个芯片上实现了中央处理器： 第一片4位微处理器 — Intel 4004， 第一台4位微型计算机 — MCS-4， 2. 摩尔定律 每18个月，集成度将翻一翻， 速度将提高一倍， 而其价格将降低一半
主板总线图
各种指标及相互关系 最重要的是前端总线频率和外频 频率越高则性能越好 芯片组： CPU是大脑，芯片组是心脏 由南桥，北桥组成 主板架构 板载功能
就是将某一些接口卡的功 能集成到主板上。最常见 的就是集成声卡和网卡的 功能。
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芯片组
• 是主板的核心，决定了主板的功能和档次， 由北桥和南桥芯片组成。 • 北桥芯片（Memory Control Hub，MCH）
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输入、输出设备
常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。
常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。
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1.3 计算机软件系统
软件是指程序、程序运行所需要的数据以及开发、使 用和维护这些程序所需要的文档的集合。
系统软件
语言处理程序 操 作 系
应用软件 用户
统
实用程序
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1.系统软件
操作系统
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ROM
• 只读存储器,可读，不可写；掉电后数据 不会丢失 • BIOS(Basic Input Output System)即基 本输入输出系统。是被固化到主板ROM芯 片上的程序。 • BIOS主要功能:
– 识别各种硬件(包括型号) – 引导操作系统 – 进行硬件最直接的操作，如读文件等。
开机 自检 执行ROM中的启动程序 加载操作系统 执行操作系统
第一章 计算机基础知识
1.1 计算机系统概述
1.2 计算机硬件系统和工作原理 1.3 计算机软件系统 1.4 微型计算机硬件组成
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1.1 计算机系统概述
硬件
软件 系统软件 应用软件
计算机系统=硬件系统+软件系统
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计算机系统的组成
CPU 主机
内存
运算器 控制器 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器(Cache)
–负责与CPU的联系，决定主板支持的CPU的类型、内存的类型 等。 –位置：CPU和内存插槽最近 –北桥芯片决定了主板的性能，人们常用北桥芯片的代号来称 呼主板，如使用Intel 915北桥芯片的主板称为915主板。
• 南桥芯片（I/O Control Hub，ICH）
–负责与I/O总线的通信，如PCI总线、USB、IDE、SATA等，以 及负责管理音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高 级电源管理等。 –位置：离CPU插槽较远的下方