2 计算机系统的基本组成
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简述计算机系统的基本构成计算机系统是由硬件和软件两个部分组成的,硬件包括各种组件和设备,软件则包括各种程序和系统。
计算机系统的基本构成可以分为五个部分,它们分别是:输入设备、中央处理器、存储器、输出设备和控制器。
1. 输入设备输入设备是计算机系统与外界进行信息交互的一类设备,它们可以将人类的语言、图像、声音等信息转换为计算机能够理解的二进制信号。
典型的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等,它们都能够将人类的输入信息转化为计算机能够识别的数据。
2. 中央处理器中央处理器(CPU)是计算机系统的核心部件,是计算机执行指令的主要部分。
它的主要功能是进行算术、逻辑运算和数据处理。
在计算机系统中,CPU是最为重要的部件,它的性能决定了计算机系统的速度和效率。
3. 存储器存储器是计算机系统中存储数据和程序的设备,它分为内存和外存两种。
内存是指计算机中用于存储程序和数据的临时存储器,其容量较小、速度较快。
而外存则是指用于存储程序和数据的永久存储器,如硬盘、光盘等。
存储器的容量和速度是影响计算机系统性能的重要因素之一。
4. 输出设备输出设备是计算机系统输出信息的设备,它们将计算机处理过的数据转换为人类能够理解的形式。
典型的输出设备包括显示器、打印机、扬声器等。
5. 控制器控制器是计算机系统的控制部件,它负责控制计算机系统的各个部件,协调它们的工作。
控制器通过指令控制中央处理器、存储器、输入输出设备等各个部件,使计算机系统能够按照预定的程序顺序执行任务。
以上就是计算机系统的基本构成,它们相互协作,构成了一台完整的计算机系统。
随着计算机技术的不断发展,计算机系统的构成也在不断变化,但基本的组成部分依然是以上五个部分。
计算机系统的基本组成计算机系统是由硬件和软件组成的,它们共同协作完成数据处理和信息传递的任务。
计算机系统的基本组成包括中央处理器(CPU)、内存、输入设备、输出设备和存储设备。
一、中央处理器(CPU)中央处理器是计算机系统的核心部件,它负责执行各种指令,控制和协调计算机系统的工作。
CPU由控制单元和算术逻辑单元组成。
控制单元负责解析指令、控制数据的传输和处理过程,算术逻辑单元负责进行算数和逻辑运算。
二、内存内存是计算机系统的临时存储器,用于存储正在运行的程序和数据。
内存分为主存和辅助存储器。
主存是CPU直接访问的存储器,速度快但容量有限;辅助存储器如硬盘、光盘等,容量大但速度较慢。
内存的容量直接影响到计算机系统的性能。
三、输入设备输入设备用于将外部数据输入计算机系统,常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等。
键盘用于输入文本和命令,鼠标用于移动光标和控制操作,扫描仪用于将纸质文档转换为数字格式。
四、输出设备输出设备用于将计算机系统处理后的数据输出到外部环境,常见的输出设备包括显示器、打印机、音频设备等。
显示器用于显示图像和文本,打印机用于将电子文档打印成纸质文件,音频设备用于播放声音和音乐。
五、存储设备存储设备用于长期保存信息和数据,包括硬盘、光盘、固态硬盘等。
硬盘是计算机系统的主要存储介质,用于保存操作系统、应用程序和用户数据。
光盘可存储大量数据,固态硬盘则具有更快的读写速度和更高的可靠性。
六、操作系统操作系统是计算机系统的核心软件,负责管理计算机的硬件资源和提供用户界面。
操作系统包括命令解释器、文件管理器、内存管理器等模块,它们协调各个部件的工作,提供良好的用户体验。
七、应用软件应用软件是根据用户需求开发的各种程序,用于完成特定的任务。
常见的应用软件包括文字处理软件、电子表格软件、图形设计软件等。
这些软件通过操作系统和硬件组成计算机系统的用户界面。
八、总线总线是计算机系统中各个组件之间传输数据和信号的通道。
计算机的基本组成计算机是一种电子设备,它的功能包括存储、处理和传输信息。
为了更好地理解和使用计算机,我们需要了解它的基本组成。
1、硬件系统计算机的硬件系统是它的物理部分,包括中央处理器(CPU)、存储器(内存和硬盘)、输入/输出设备(键盘、鼠标、显示器、打印机等)和总线(用于连接各个部件)。
中央处理器是计算机的“大脑”,负责执行程序中的指令并处理数据。
存储器分为内存和硬盘。
内存包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
RAM用于存储运行中的程序和数据,ROM用于存储固件和操作系统。
硬盘是用于长期存储数据的外部存储器。
输入/输出设备允许用户与计算机交互。
键盘和鼠标是最常见的输入设备,而显示器和打印机是最常见的输出设备。
总线是用于连接各个部件的通信通道。
2、软件系统计算机的软件系统是它的程序部分,包括系统软件和应用软件。
系统软件包括操作系统、编译器和数据库管理系统等,它们为应用程序提供了一个运行环境。
应用软件是为特定任务设计的程序,例如办公软件、图像处理软件和游戏等。
3、网络系统现代计算机通常通过互联网与其他计算机连接,形成一个网络。
网络系统包括硬件(如路由器和调制解调器)和软件(如浏览器和电子邮件客户端),这些部件可以帮助用户连接到其他计算机并共享资源。
计算机的基本组成包括硬件系统、软件系统和网络系统。
这些组件协同工作,使计算机成为一种强大的信息处理工具,可以满足我们的工作、学习和娱乐需求。
计算机系统的基本组成计算机系统是一种复杂的电子系统,它由多个不同的部分组成,这些部分协同工作,使计算机能够执行各种任务。
以下是计算机系统的基本组成:1、硬件系统硬件系统是计算机系统的物理组成部分,包括中央处理器(CPU),内存,硬盘,显卡,声卡,网卡,电源,主板,显示器,键盘,鼠标等。
这些硬件组件通过各种接口和线路连接在一起,形成一个完整的计算机系统。
中央处理器(CPU)是计算机系统的核心,它负责执行程序中的指令,处理数据和执行计算。
计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成完整的计算机系统系统包括:硬件系统和软件系统。
硬件系统和软件系统互相依赖,不可分割,两个部分又由若干个部件组成(如图所示)。
硬件系统是计算机的“躯干”,是物质基础。
而软件系统则是建立在这个“躯干”上的“灵魂”。
(一)计算机硬件计算机硬件系统由五大部分组成:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
(如下图所示)* 中央处理器( CPU —— Central Processing Unit )CPU由运算器、控制器和一些寄存器组成;1.运算器运算器是计算机中进行算术运算和逻辑运算的部件,通常由算术逻辑运算部件(ALU)、累加器及通用寄存器组成。
2.控制器控制器用以控制和协调计算机各部件自动、连续地执行各条指令,通常由指令部件、时序部件及操作控制部件组成。
运算器和控制器是计算机的核心部件,这两部分合称中央处理单元(Centre Process Unit,简称CPU),如果将CPU集成在一块芯片上作为一个独立的部件,该部件称为微处理器(Microprocessor,简称MP)。
运算器进行各种算术运算和逻辑运算;控制器是计算机的指挥系统;CPU 的主要性能指标是主频和字长。
字长表示CPU每次计算数据的能力。
如80486及Pentium系列的CPU一次可以处理32位二进制数据。
时钟频率主要以MHz为单位来度量,通常时钟频率越高,其处理速度也越快。
目前的主流CPU的时钟频率已发展到500MHz以上,甚至高达2GHz以上。
*存储器存储器的主要功能是用来保存各类程序的数据信息。
存储器可分为主存储器和辅助存储器两类。
①主存储器(也称为内存储器),属于主机的一部分。
用于存放系统当前正在执行的数据和程序,属于临时存储器。
①辅助存储器(也称外存储器),它属于外部设备。
用于存放暂不用的数据和程序,属于永久存储器。
存储器与 CPU的关系可用 (图 1)来表示。
( 图 1)( 1)内存储器一个二进制位( bit)是构成存储器的最小单位。
计算机系统组成一、计算机系统组成一个完整的计算机系统通常是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。
(一)硬件(hardware)硬件是指计算机的物理设备,包括主机及其外部设备。
具体地说,硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。
①存储器。
存储器是计算机用来存放程序和原始数据及运算的中间结果和最后结果的记忆部件。
②运算器。
运算器对二进制数码进行算术或逻辑运算。
③控制器。
控制器是计算机的“神经中枢”。
它指挥计算机各部件按照指令功能的要求自动协调地进行所需的各种操作。
④输入/输出设备(简称I/O设备)。
计算机和外界进行联系业务要通过输入输出设备才能实现。
输入设备用来接受用户输入的原始数据和程序,并将它们转换成计算机所能识别的形式(二进制)存放到②计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。
每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。
其中,操作码表示运算性质,地址码指出操作数在存储器的位置。
③将编好的程序和原始数据送入内存储器中,然后启动计算机工作,计算机应在不需操作人员干预的情况下,自动逐条取出指令和执行任务。
冯·诺依曼设计思想最重要之处在于他明确地提出了“程序存储”的概念。
他的全部设计思想,实际上是对“程序存储”要领的具体化。
(二)计算机基本结构图(图中实线为数据流,虚线为控制流),我们可以更好地理解“存储程序”和“程序控制”。
输入设备在控制器控制下输入解题程序和原始数据,控制器从存储器中依次读出程序的一条条指令,经过译码分析,发出一系列操作信号以指挥运算器、存储器等到部件完成所规定的操作功能,最后由控制器命令输出设备以适当方式输出最后结果。
这一切工作都是由控制器控制、而控制器赖以控制的主要依据则是存放于存储器中的程序。
人们常说,现代计算机采用的是存储程序控制方式,就是这个意思。
(三)计算机的工作过程计算机的工作过程,就是执行程序的过程。
怎样组织存储程序,涉及到计算机体系结构问题。
2、 计算机系统的基本组成大纲要求:1. 计算机系统的概念;2. 硬件系统1)计算机的“存储程序”工作原理;2)硬件系统组成框图中央处理器功能;存储器功能及分类:内存储器(RAM、ROM、EPROM、EEROM、Cache);外存储器(软盘、硬盘、光盘、优盘等);外部设备功能及分类:键盘、鼠标、显示器、打印机、软驱、光驱和其他常用外设;总线结构(数据总线、地址总线、控制总线);通用串行总线接口USB;3)微机的主要性能指标(运算速度、字长、内存容量、外设配置、软件配置、可靠性及性价比等)。
3.软件系统1)系统软件;2)应用软件.4.程序设计基础1)指令和程序的概念;2)程序设计语言的分类及区别:机器语言、汇编语言、高级语言(面向过程)、4GL(非过程化,面向对象);3)数据类型、控制结构的基本概念。
大纲知识点:一、计算机系统的概念;【熟记】计算机系统的组成计算机系统由硬件(Hardware)系统和软件(Software)系统两大部分组成。
硬件系统主要包括控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备等。
软件系统主要包括系统软件和应用软件。
二、硬件系统1. 计算机的“存储程序”工作原理;1944年8月,著名美籍匈牙利数学家冯.诺依曼提出了EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)计算机方案,该方案奠定了现代计算机设计的基础。
其核心思想有3点:①计算机的基本结构。
计算机硬件应具有运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等5大基本功能。
②采用二进制数。
二进制数便于硬件的物理实现,又有简单的运算规则。
③存储程序控制。
存储程序实现了自动计算,确定了冯.诺依曼型计算机的基本结构。
后来人们将采用这种设计思想的计算机称为冯.诺依曼型计算机。
因而冯.诺依曼又称为“计算机之父”。
计算机的工作原理:将计算机工作的指令存放在存储器中,控制器从存储器中逐条取出指令,然后向其他部件发出指令,指挥各部件协调地工作,从而完成信息输入、信息加工处理(运算)和信息输出等任务。
2. 硬件系统组成框图1)中央处理器功能;中央处理器(CPU)主要由控制器和运算器组成。
此外,还包括若干个寄存器和高速缓冲存储器(高速缓存Cache)。
它是计算机的核心部件,又称微处理器。
CPU的性能指标直接决定了由它构成的微型计算机系统的性能指标。
CPU的性能指标主要有字长和主频。
控制器(Control Unit, CU):是计算机的神经中枢和指挥中心,指挥计算机各个部件自动、协调的工作。
其主要功能是按预定的顺序不断取出指令进行分析,然后根据指令要求向运算器、存储器等各部件发出控制信号,让其完成指令所规定的操作。
运算器(Arithmetic Logic Unit, ALU):主要功能是进行算术运算和逻辑运算;它由算术逻辑运算部件(ALU)、累加器及通用寄存器组成。
算术运算指加、减、乘、除等运算,逻辑运算指逻辑判断、关系比较以及其他基本逻辑运算与、或、非等。
2)存储器功能及分类:内存储器(RAM、ROM、EPROM、EEROM、Cache);外存储器(软盘、硬盘、光盘、优盘等);存储器(Memory)是计算机中用来存放程序和数据的。
可分为两大类,一类是内部存储器,用于存放当前运行的程序和程序所用的数据,属于临时存储器;另一类是外部存储器,用于存放暂时不用的数据和程序,属于永久性存储器,当需要时先调入内存。
注意:CPU只能访问存储在内存中的数据,外存中的数据只有先调入内存后才能被CPU访问和处理。
内存储器(内存、主存):直接与CPU相连,存储容量较小,速度快,用来存放当前运行程序的指令和数据,并与CPU、输入设备、输出设备直接交换信息。
内存的速度直接影响计算机的速度。
内存储器有:只读存储器(Read OnlyMemory, ROM): 只能读,不能写,断电后信息也不会丢失。
随机存储器(Random Access Memory, RAM): 可以随时读取和写入,断电后信息全部丢失。
外存储器(外存、辅存):用容量大、价格低、存储速度慢,用来长期存放暂时不用的程序和数据,通常外存只和内存交换数据,不与其他部件直接交换数据。
常用的外存有软磁盘、硬磁盘、光盘等。
一个二进制位(bit)是构成存储器的最小单位。
通常将8位二进制数组成的一个存储单元称为一个字节(Byte),并给每个字节编上一个号码,称为地址(Address)。
3)外部设备功能及分类:输入设备(Input Device)的主要作用是把准备好的数据、程序等信息转变为计算机能够接受的电信号送人计算机。
常用的输入设备有键盘和鼠标,其他的输入设备有扫描仪、手写输入设备、声音输入设备、触摸屏。
输出设备(Output Device)的主要功能是把运算结果或工作过程以人们需要的直观形式表现出来。
常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。
注意:磁盘既可以属于输入设备,也可以输入输出设备。
4)总线结构(数据总线、地址总线、控制总线);总线(Bus)是计算机中连接CPU、主存、辅存、各种输入输出部件的公共通道,是一物理信号线和相关的控制电路。
微型计算机中,有内部总线和外部总线两类,内部总线是指CPU内部之间的连线,外部总线是指CPU与其他部件之间的连线,一般所说的总线是指外部总线。
按总线传递的数据类型分为数据总线(Data Bus,DB)、地址总线(Address Bus,AB)、控制总线(Control Bus,CB)。
数据总线用于传送数据,其位数一般与微处理器字长相同,数据总线可以双向传送数据。
地址总线用于传送地址信息,地址总线可以把地址信息从CPU传送到存储器或I/O接口,它是单向传送的。
控制总线用于传送控制信号,这些控制信号控制着计算机按一定的节拍,有规律的自动工作。
5)通用串行总线接口USB(Universal Serial Bus);3. 微机的主要性能指标(运算速度、字长、时钟周期(主频)、内存容量、外设配置、软件配置、可靠性及性价比等)。
三、软件系统1. 系统软件系统软件由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成,提供操作计算机最基础的功能。
没有系统软件,就无法使用应用软件。
常见的系统软件有操作系统、数据库管理系统、语言处理系统和服务性程序等。
1)操作系统(Operating System,OS)操作系统是管理、控制计算机软、硬件和数据资源的大型程序。
操作系统是一个平台,其他的软件都是在这个平台上运行。
同时对硬件进行直接监管、对计算机资源(内存、处理器时间等)进行管理。
操作系统是计算机系统中的核心软件,它提供CPU 管理、内存管理、设备管理、文件管理、作业管理五大管理功能。
从操作系统支持的用户数和任务数来看,操作系统分为三类:单用户单任务操作系统。
如:DOS等单用户多任务操作系统。
如:Windows XP 等多用户多任务操作系统。
如:Unix 等2)数据库管理系统(Data Base Management System,DBMS)数据库管理系统主要对数据进行存储、修改、查询、排序、分类和统计等一系列管理的计算机软件。
2. 应用软件应用软件是应用于特定领域中的某种具体软件。
是为了解决各种实际问题而编写的计算机程序。
如:企业管理系统、财务管理系统、人事档案管理系统、计算机辅助设计(CAD)等。
四、程序设计基础【熟记】指令与程序的概念以及指令的组成;3种语言的主要特征;汇编、解释、编译的概念。
1. 指令和程序的概念;指令就是给计算机下达的命令,它告诉计算机要干什么,所要用到的数据出自于哪里,操作结果又将送往何处。
所以,指令包括操作码和地址码。
操作码:指出指令完成操作的类型,如加、减、乘、除、传送等。
地址码(或称操作数):指出参与操作的数据和操作结果存放的位置。
一条指令只能完成一个简单的操作,若想完成一个比较复杂的操作,就需要由许多简单操作组合而成,这就形成了程序。
简单地说,程序就是一组计算机指令序列。
一台计算机可能有多种多样的指令,这些指令的集合称之为该计算机的指令系统。
2. 程序设计语言的分类及区别:机器语言、汇编语言、高级语言(面向过程)、4GL(非过程化,面向对象);计算机语言是人和计算机交换信息的一种工具,它不是自然语言,而是人们根据描述问题的需要设计出来的。
用计算机解决实际问题时,人们必须首先将解决该问题的方法和步骤按一定规则用计算机语言描述出来,形成计算机程序,之后将计算机程序输入到计算机内,计算机就可以按照人们事先设定的步骤自动地执行了。
随着计算机技术的发展,计算机语言经历了由低级向高级发展的过程,不同风格的语言体系不断出现,逐步形成了计算机语言体系。
按照计算机语言接近人类自然语言的程度,可将计算机语言分为3类:机器语言、汇编语言和高级语言。
1)机器语言机器语言是直接用计算机指令作为语句与计算机交换信息的语言。
计算机指令是一串由0和1组成的二进制代码,指令的格式和含义是设计者规定的,它能被计算机硬件直接理解和执行。
它与计算机硬件的逻辑电路有关,不同类型的计算机,指令的编码不同,拥有的指令条数也不同。
用机器语言编写的程序,计算机能识别,可直接运行。
但由于机器语言很难记忆,编写程序很困难,效率低且容易发送差错,而且它与硬件相关,程序的可移植性差。
主要特征:它是计算机唯一能识别并且直接执行的语言;每条指令是由0、1组成的一串二进制代码,可读性差,不易记忆;用它编写的程序执行速度快,占用内存空间小;编写程序难而繁,易出错,难调试修改;直接依赖于机器;由于不同型号(或系列)的计算机的指令系统不完全相同,故可移植性差。
总之,机器语言效率高,但不易掌握和使用。
2)汇编语言汇编语言是一种与计算机机器语言接近的符号语言,它采用有意义的符号代替二进制的计算机指令,这些符号称为助记符,也称为符号语言。
主要特征:指令一般采用相近英语词汇的缩写,如加法运算的指令为ADD(加),减法运算的指令为SUB(减);在编写程序时,较指令编码容易记忆,出错时也容易修改;汇编语言其实就是用代码表示的机器语言,同机器语言一样都依赖于具体的机器;计算机不能直接识别和执行汇编语言程序,所以必须将汇编语言程序翻译成机器语言程序才能被计算机执行。
翻译工作一般由计算机完成,用来翻译汇编语言程序的翻译程序称为汇编程序。
用汇编语言编写的程序成为汇编语言源程序,经汇编程序翻译后得到的机器语言程序称为目标程序。
3)高级语言由于机器语言和汇编语言与计算机硬件直接相关,用这两种语言编写的程序,可移植性差,编程也很困难,因此人们创造出与计算机指令无关,表达方式更接近于描述问题,更易被人们掌握和书写的语言,这就是高级程序设计语言,简称为高级语言。
高级语言是更接近于生活的计算机语言。