1、計算機系統計算機系統計算機計算機系系 統統硬件硬件系統系統軟件軟件系統系統主機主機外部外部設備設備中央處理器中央處理器內部存儲器內部存儲器運算器運算器控制器控制器隨機存儲器隨機存儲器(RAM)只讀存儲器只讀存儲器(ROM)輸入設備輸入設備(鼠標、鍵盤、其他鼠標、鍵盤、其他)輸出設備輸出設備(顯示器、打印機、其他顯示器、打印機、其他)輔助存儲器輔助存儲器(軟盤、硬盤、光盤、其他軟盤、硬盤、光盤、其他)系統軟件系統軟件應用軟件應用軟件操作系統操作系統語言處理程序語言處理程序數據庫管理系統數據庫管理系統應用程序應用程序工具程序工具程序其他其他其他其他一、硬件系統的組成一、硬件系統的組成。計算機的工作

2、原理計算機的工作原理硬件系統主要包括硬件系統主要包括運算器運算器、控制器控制器、存儲器存儲器、輸輸入設備入設備和和輸出設備輸出設備五部分。五部分。輸入設備輸入設備存儲器存儲器輸出設備輸出設備運運 算算 器器控控 制制 器器中央處理器：中央處理器：指令：指令：讓計算機完成某個操作所發出的命令讓計算機完成某個操作所發出的命令。指令格式指令格式:操作碼操作碼地址碼地址碼OPA操作碼（操作碼（OP）：表示一條指令的操作特性和功能）：表示一條指令的操作特性和功能地址碼（地址碼（A）：給出參與操作的數據在存儲器中的地址。）：給出參與操作的數據在存儲器中的地址。指令含義：指令含義：A OP(A) 取出地址取

3、出地址A中的數據進行指令規中的數據進行指令規定的定的OP操作，再把操作送回地址操作，再把操作送回地址A中。中。3. 指令系統：指令系統：計算機所能執行的全部指令的集合計算機所能執行的全部指令的集合。 指令的分類指令的分類 按功能劃分為按功能劃分為4類類:數據傳輸類指令：包括寄存器與寄存器之間、寄存器與存儲數據傳輸類指令：包括寄存器與寄存器之間、寄存器與存儲單元之間、存儲單元與存儲單元之間的數據傳輸。單元之間、存儲單元與存儲單元之間的數據傳輸。運算類指令：算術運算指令和邏輯運算指令。運算類指令：算術運算指令和邏輯運算指令。程序控制類指令：用于控制程序的流向，包括轉移指令、轉程序控制類指令：用于控

4、制程序的流向，包括轉移指令、轉子指令、中斷指令等。子指令、中斷指令等。輸入輸入輸出類指令（輸出類指令（I/O指令）：用于主機與外設之間交換信指令）：用于主機與外設之間交換信息、用于控制外設的工作、測試外設狀態和輸入息、用于控制外設的工作、測試外設狀態和輸入/輸出數據輸出數據 。CPU：Central Processing Unit，中央處理器，是硬件的核心一、的速度一、的速度的速度用每秒所能處理的指令條數來衡的速度用每秒所能處理的指令條數來衡量。量。（百萬條數秒）（百萬條數秒）的速度與的速度與“系統時鐘系統時鐘”有直接的關系。有直接的關系。系統時鐘過一定時間發出信號，調節系統部件的系統時鐘過一

5、定時間發出信號，調節系統部件的動作速度，使系統部件協調同步。動作速度，使系統部件協調同步。主頻：主頻：在一秒鐘內完成的工作周期數，在一秒鐘內完成的工作周期數，即標準工作頻率，稱為主頻。即標準工作頻率，稱為主頻。中央處理器中央處理器v字長：在計算機中，作為一個整體參與運算、處字長：在計算機中，作為一個整體參與運算、處理和傳送的一串二進制數，稱為一個字。組成該理和傳送的一串二進制數，稱為一個字。組成該字的二進制字的二進制“數數”的的“位數位數”稱為稱為“字長字長”。字。字長等于長等于CPU中通用寄存器的位數。因此在用字長中通用寄存器的位數。因此在用字長來區分計算機時，常把計算機說成來區分計算機時，

6、常把計算機說成“8位機位機”、“16位機位機”、“32位機位機”、“64位機位機”。v主頻：對同一型號的主頻：對同一型號的CPU還可按他們的主頻進一還可按他們的主頻進一步加以區分，例：步加以區分，例：100、133、166、200、233、266、300MHZ，4GHZ等。主頻是表征計算等。主頻是表征計算機運算速度的主要參數。機運算速度的主要參數。CPU的主要參數：的主要參數：2、CPU的組成：控制器和運算器的組成：控制器和運算器1）控制器：由程序計數器、指令寄存器、指令譯）控制器：由程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序產生器和操作控制器組成，協調和指碼器、時序產生器和操作控制器組成，協調

7、和指揮整個計算機系統工作的部件。揮整個計算機系統工作的部件。功能：功能：從內存中取出一條指令，并指出下一條從內存中取出一條指令，并指出下一條指令在內存中的位置指令在內存中的位置 對指令進行譯碼或測試，產生相應的操作控制對指令進行譯碼或測試，產生相應的操作控制信號，啟動規定的動作信號，啟動規定的動作指揮并控制指揮并控制CPU、內存和、內存和I/O設備之間數據傳送設備之間數據傳送的方向的方向2、CPU的組成：控制器和運算器的組成：控制器和運算器2）運算器：由算術邏輯單元（）運算器：由算術邏輯單元（ALU）、累）、累加寄存器、數據緩沖寄存器和狀態條件寄存加寄存器、數據緩沖寄存器和狀態條件寄存器組成，

8、是數據加工處理的部件。器組成，是數據加工處理的部件。功能：功能：執行所有的算術運算執行所有的算術運算 執行所有的邏輯運算，并進行邏輯測試執行所有的邏輯運算，并進行邏輯測試存儲器存儲器3. 存儲器存儲器 存儲器是計算機用來存儲信息的重要功能存儲器是計算機用來存儲信息的重要功能部件。部件。主要功能是存放程序和數據。主要功能是存放程序和數據。存儲器分為二種：存儲器分為二種： 內存儲器（主存儲器）內存儲器（主存儲器） 外存儲器（輔助存儲器）外存儲器（輔助存儲器） 2、主存儲器（內部存儲器、內存）、主存儲器（內部存儲器、內存）2）分類：）分類：RAM：隨機存儲器，可由：隨機存儲器，可由CPU直接寫入或讀

9、出直接寫入或讀出信息，也可由用戶隨機存取程序或數據。信息，也可由用戶隨機存取程序或數據。存儲的信息將因斷電或機器重新啟動而丟失。存儲的信息將因斷電或機器重新啟動而丟失。RAM可分為動態和靜態兩大類，即可分為動態和靜態兩大類，即DRAM和和SRAMROM：只讀存儲器，只能讀出信息不能寫入信：只讀存儲器，只能讀出信息不能寫入信息，所存儲的信息不會由于斷電而丟失。息，所存儲的信息不會由于斷電而丟失。 3、輔助存儲器（外部存儲器、外存）、輔助存儲器（外部存儲器、外存） 由磁性材料或光反射材料制成，可長久地存放程序和數由磁性材料或光反射材料制成，可長久地存放程序和數據，只能和內存交換數據。據，只能和內存

10、交換數據。 1）軟盤（）軟盤（Floppy Disk）：必須與軟驅一同使用）：必須與軟驅一同使用軟盤的基本組成：軟盤的基本組成： 塑料基片：涂有磁性材料的塑料圓片塑料基片：涂有磁性材料的塑料圓片 塑料保護套：保護基片塑料保護套：保護基片 金屬擋板：保護讀寫窗口金屬擋板：保護讀寫窗口 定位孔：檢查磁盤扇區的起始位置定位孔：檢查磁盤扇區的起始位置 寫保護：防止誤操作、避免病毒寫保護：防止誤操作、避免病毒3、輔助存儲器（外部存儲器、外存）、輔助存儲器（外部存儲器、外存） 1）軟盤（）軟盤（Floppy Disk）：）： 信息存儲：兩面都可以存儲信息，分別稱為信息存儲：兩面都可以存儲信息，分別稱為0面

11、和面和1面，面，每面每面被分成若干個磁道被分成若干個磁道（Track） ，每個磁道又分為若干個，每個磁道又分為若干個扇區扇區（Sector），每個扇區存儲，每個扇區存儲512個字節個字節 磁道是一組同心圓，磁道是一組同心圓，各磁道的編號從各磁道的編號從0開始，最外圈是開始，最外圈是0磁道。扇區是軟盤存放信息的最小編址單位。磁道。扇區是軟盤存放信息的最小編址單位。 磁盤的存儲容量磁盤的存儲容量=磁盤面數磁盤面數每面磁道數每面磁道數每道扇區數每道扇區數扇區字節數扇區字節數 如：如： 1.44M的軟盤，有的軟盤，有80個磁道，每個磁道有個磁道，每個磁道有18個扇區，個扇區，兩面都可以存儲數據。計算的

12、容量兩面都可以存儲數據。計算的容量如下如下： 801825121440K1.44M 3、輔助存儲器（外部存儲器、外存）、輔助存儲器（外部存儲器、外存） 1）軟盤（）軟盤（Floppy Disk）：）： 格式化：使用前必須格式化，進行磁道和扇區的劃分格式化：使用前必須格式化，進行磁道和扇區的劃分 注意事項：注意事項：不要劃傷盤片，盤片不能變形、不能受高溫、不要劃傷盤片，盤片不能變形、不能受高溫、不能受潮、不要靠近磁性物質、不要強行取出盤片等等不能受潮、不要靠近磁性物質、不要強行取出盤片等等 軟盤驅動器軟盤驅動器：對軟盤進行讀寫操作對軟盤進行讀寫操作 軟驅的主要組成：控制電路板、馬軟驅的主要組成：

13、控制電路板、馬達、磁頭定位器和磁頭。達、磁頭定位器和磁頭。 軟驅的工作過程：軟驅的工作過程：馬達帶動軟盤的馬達帶動軟盤的盤片轉動，磁頭定位器負責把磁頭移盤片轉動，磁頭定位器負責把磁頭移動到正確的磁道，由磁頭完成讀寫操動到正確的磁道，由磁頭完成讀寫操作。作。3、輔助存儲器（外部存儲器、外存）、輔助存儲器（外部存儲器、外存） 2）硬盤（）硬盤（Hard Disk）：存取容量大，速度快）：存取容量大，速度快 組成：組成：磁道磁道 (Tracks)、扇區、扇區(Sectors)、柱面、柱面 (Cylinders)和磁頭和磁頭(Heads) 由很多個磁片疊在一起，柱面指的由很多個磁片疊在一起，柱面指的就

14、是多個磁片上具有相同編號的磁道，就是多個磁片上具有相同編號的磁道，它的數目和磁道是相同的。它的數目和磁道是相同的。 硬盤的容量計算如下：硬盤的容量計算如下： 硬盤容量柱面數硬盤容量柱面數扇區數扇區數每每扇區字節數扇區字節數磁頭數磁頭數（盤面數）（盤面數） 3、輔助存儲器（外部存儲器、外存）、輔助存儲器（外部存儲器、外存） 3）光盤：利用激光束在盤片上記錄高密度信息的外存儲器）光盤：利用激光束在盤片上記錄高密度信息的外存儲器 特點：體積小、重量輕、記錄密度高、存儲容量大（約特點：體積小、重量輕、記錄密度高、存儲容量大（約650MB）、壽命長、安全可靠）、壽命長、安全可靠 分類：只讀光盤分類：只讀

15、光盤CD-ROM、一次寫入光盤、一次寫入光盤CD-R、可重復擦、可重復擦寫型光盤寫型光盤CD-RW 光盤驅動器：用于對光盤進行讀寫。有單速、光盤驅動器：用于對光盤進行讀寫。有單速、4倍速、倍速、8倍倍速、速、24倍速、倍速、40倍速等。倍速等。4）閃盤：）閃盤：無需驅動、速度快、體積小、兼容性好、容量大等無需驅動、速度快、體積小、兼容性好、容量大等 組成：組成：USB接口、電容和電阻、集成電路（接口、電容和電阻、集成電路（ICIC）。）。輸入設備輸入設備輸入設備是指可將外界信息轉換成計算機內部信息的設備。輸入設備是指可將外界信息轉換成計算機內部信息的設備。1、鍵盤、鍵盤（Keyboard） ：

16、101或或102鍵的鍵盤或鍵的鍵盤或83鍵的鍵盤鍵的鍵盤 主鍵區、數字鍵區、功能鍵區主鍵區、數字鍵區、功能鍵區 正確的錄入方法：正確的錄入方法：ASDFG HJKL； 2、鼠標、鼠標（Mouse）：控制屏幕光標移動：控制屏幕光標移動 1）機械式鼠標）機械式鼠標:橡膠球橡膠球 2）光電型鼠標：光電檢測器、光電感應平板）光電型鼠標：光電檢測器、光電感應平板3、掃描儀、掃描儀（Scanner）：光電轉換裝置）：光電轉換裝置 4 4、數碼相機、數碼攝象機、數碼相機、數碼攝象機輸出設備輸出設備輸出設備是指輸出設備是指輸出計算機內部信息的設備輸出計算機內部信息的設備 1、顯示器（、顯示器（Monitor）

17、：）：CRT顯示器、顯示器、LCD液晶顯示器液晶顯示器 1）工作原理：陰極射線管（）工作原理：陰極射線管（Cathote Ray Tube）、電子束、）、電子束、電磁場、熒光材料電磁場、熒光材料2）幀、掃描線、象素）幀、掃描線、象素3）單色、彩色：）單色、彩色：CGA、EGA、VGA、SVGA2、打印機（、打印機（Printer）1）針式打印機：打印頭、色帶、傳動裝置、驅動打印裝置）針式打印機：打印頭、色帶、傳動裝置、驅動打印裝置2）噴墨打印機：）噴墨打印機： 3）激光打印機：）激光打印機： 微型計算機的硬件設備微型計算機的硬件設備通常，計算機硬件設備可分為三大部分：通常，計算機硬件設備可分為

18、三大部分：n主機：主機：安裝在機箱里面的硬件與機箱，被稱安裝在機箱里面的硬件與機箱，被稱為主機。為主機。n輸出設備：輸出設備：如顯示器、打印機等。如顯示器、打印機等。n輸入設備：輸入設備：如鍵盤、鼠標及手寫板等。如鍵盤、鼠標及手寫板等。主機主機v 主機由機箱和機箱中的組件構成。其中主主機由機箱和機箱中的組件構成。其中主機箱中的主要組件有主板、機箱中的主要組件有主板、CPU、內存條、內存條、 硬盤、軟盤驅動器、光驅、顯卡、聲卡及硬盤、軟盤驅動器、光驅、顯卡、聲卡及電源等。電源等。 1） 主機箱主機箱2）主板）主板 v主板又稱系統板或母板（主板又稱系統板或母板（mother board），是計），

19、是計算機主機的核心，被固定在機箱內。計算機整體算機主機的核心，被固定在機箱內。計算機整體性能是否能穩定有效地得到發揮，主板將起到非性能是否能穩定有效地得到發揮，主板將起到非常重要的作用。常重要的作用。v計算機中幾乎所有的基本設備都與主板相連接。計算機中幾乎所有的基本設備都與主板相連接。主板是計算機中最大的一塊電路板，上面有一系主板是計算機中最大的一塊電路板，上面有一系列的插槽及接口：列的插槽及接口：早期的CPU 586 686 K6 PP P 3 3） CPUCPU4 4） 內存條內存條5 5） 移動硬盤移動硬盤移動存儲產品移動存儲產品 磁光技術移動存儲產品磁盤技術與光技術結合 Flash存儲

20、設備 閃存芯片為存儲介質采用USB的接口可擦寫100萬次以上 顯示卡也稱圖形加速卡，顯示卡和顯示器構成了計顯示卡也稱圖形加速卡，顯示卡和顯示器構成了計算機的顯示系統。圖形加速卡擁有自己的圖形函數加速算機的顯示系統。圖形加速卡擁有自己的圖形函數加速器和顯存，這些都是專門用來執行圖形加速任務，器和顯存，這些都是專門用來執行圖形加速任務， 因因此，就可以大大減少此，就可以大大減少CPU所必須處理的圖形函數，減輕所必須處理的圖形函數，減輕CPU的工作負擔從而提高計算機的整體性能。的工作負擔從而提高計算機的整體性能。 顯卡的顯卡的主要功能主要功能如下：如下： 將欲顯示的字符或圖形的將欲顯示的字符或圖形的

21、內碼內碼轉換成轉換成圖形點陣圖形點陣； 與同步信息形成與同步信息形成視頻信號視頻信號輸出給顯示器；輸出給顯示器； 型號：型號：MDAMDA、CGACGA、EGAEGA、VGAVGA、SVGASVGA、AGPAGP等。目等。目前微型計算機上常用的顯卡多為前微型計算機上常用的顯卡多為AGPAGP卡。卡。 6 6）顯示卡）顯示卡功能插針功能插針 電容電容 輸出口輸出口 BIOS芯片芯片 AGP接口接口 顯示芯片顯示芯片 顯存顯存 聲卡的誕生把計算機從無聲世界帶入了豐聲卡的誕生把計算機從無聲世界帶入了豐富多彩的多媒體世界，無論是在應用軟件還是富多彩的多媒體世界，無論是在應用軟件還是在娛樂程序中，層次清

22、晰的語音、典雅優質的在娛樂程序中，層次清晰的語音、典雅優質的音樂、效果逼真的模擬聲，是一套成功的軟件音樂、效果逼真的模擬聲，是一套成功的軟件不可缺少的組成部分，而所有這些音響效果，不可缺少的組成部分，而所有這些音響效果，都是由聲卡所產生的。聲卡的出現使計算機得都是由聲卡所產生的。聲卡的出現使計算機得到了更加廣泛的運用。到了更加廣泛的運用。7 7） 聲卡聲卡第30頁（音效處理）有源音箱音頻輸入數字信號1.5 （8 8）鼠標鼠標針式打印機針式打印機 優點：打印成本低，打印介質廣。優點：打印成本低，打印介質廣。 缺點：打印質量差，噪聲大。缺點：打印質量差，噪聲大。噴墨打印機噴墨打印機 優點：價格低，

23、噪聲較小，打印速度較快，優點：價格低，噪聲較小，打印速度較快，打印質量好。打印質量好。 缺點：遇水會退色，對打印紙張要求高。缺點：遇水會退色，對打印紙張要求高。激光打印機激光打印機優點：打印速度快，打印質量好，噪優點：打印速度快，打印質量好，噪聲小聲小 缺點：價格貴，打印成本高。缺點：價格貴，打印成本高。打印機 （9 9）輔助設備）輔助設備 操作系統操作系統(DOS WINDOS OS/2 UNIX(DOS WINDOS OS/2 UNIX等等) ) 機器語言機器語言 程序設計語言程序設計語言 匯編語言匯編語言 高級語言高級語言 解釋程序解釋程序 編譯程序編譯程序 數據庫和數據庫管理系統數據庫

24、和數據庫管理系統 開發工具開發工具 網絡軟件網絡軟件 診斷、維護程序診斷、維護程序 各種軟件包各種軟件包( (如如 Office 2000Office 2000等等) ) 用戶自編應用程序用戶自編應用程序(MIS OA(MIS OA等等) )二二. .軟件系統軟件系統裸機裸機操作系統操作系統各種語言處理程序各種語言處理程序各種實用程序軟件包各種實用程序軟件包用戶用戶圖圖2 計算機系統層次圖計算機系統層次圖2.1. 計算機系統的層次關系計算機系統的層次關系常用操作系統1. DOSMicrosoft公司研制的公司研制的配置在配置在PC的操作系統的操作系統 單用戶命令行界面操作系統單用戶命令行界面操

25、作系統 從從4.0版開始成為支持多任務的操作系統。版開始成為支持多任務的操作系統。2. Windows 3. Linux 由由UNIXUNIX發展而來發展而來, ,源代碼開放源代碼開放 5. OS/25. OS/2為為PS/2PS/2設計的操作系統，用戶可自行設計的操作系統，用戶可自行定制界面定制界面 6. Mac OS6. Mac OS較好的圖形處理能力，主要用在桌較好的圖形處理能力，主要用在桌面出版和多媒體應用等領域。用在蘋果公司面出版和多媒體應用等領域。用在蘋果公司的的Power MacintoshPower Macintosh機及機及MacintoshMacintosh一族計算一族計算

26、機上，與機上，與WindowsWindows缺乏較好的兼容性缺乏較好的兼容性7. Novell Netware7. Novell Netware 基于文件服務和目錄服基于文件服務和目錄服務的網絡操作系統，用于構建局域網。務的網絡操作系統，用于構建局域網。常用操作系統的功能 CPU 管理管理 作業管理作業管理 存儲器管理存儲器管理 設備管理設備管理 文件管理文件管理 應用軟件應用軟件（Application SoftwareApplication Software） 為解決某種專門問題而設計的軟件，如：為解決某種專門問題而設計的軟件，如： 辦公自動化軟件包辦公自動化軟件包 Office （Wor

27、d、Excel、PowerPoint）；）； QQ 、CAD、CAM及及CAI軟件；軟件； 網絡應用軟件（如網絡應用軟件（如Outlook）；）； 用戶設計的應用程序等用戶設計的應用程序等計算機語言的發展計算機語言的發展 計算機語言就是用戶用來編寫程序的語言，它是人計算機語言就是用戶用來編寫程序的語言，它是人們與計算機之間交換信息的工具，實際上也是人們們與計算機之間交換信息的工具，實際上也是人們指揮計算機工作的工具。指揮計算機工作的工具。 計算機語言的發展分為計算機語言的發展分為4 4個階段：個階段： 機器語言、匯編語言、高級語言和智能性語言機器語言、匯編語言、高級語言和智能性語言。(1) (

28、1) 第一代語言第一代語言機器語言機器語言定義：是最初級且依賴于硬件的語言。是由定義：是最初級且依賴于硬件的語言。是由0 0和和1 1組成組成的二進制代碼表示的語言，是計算機唯一能直的二進制代碼表示的語言，是計算機唯一能直接識別并執行的語言。接識別并執行的語言。特征：特征：“面向機器面向機器”的語言，可以被計算機直接接收的語言，可以被計算機直接接收執行。由它編寫的程序不易閱讀，而且指令代執行。由它編寫的程序不易閱讀，而且指令代碼不易記憶。碼不易記憶。 (2)(2)第二代語言第二代語言匯編語言匯編語言定義：是用字母和符號等助記符表示指令和操作數地定義：是用字母和符號等助記符表示指令和操作數地址的計算機語言址的計算機語言, ,又稱為又稱為符號語言符號語言。特征：便于閱讀和書寫，編程速度、檢查調試有進步，特征：便于閱讀和書寫，編程速度、檢查調試有進步，但仍然是但仍然是“面向機器面向機器”的語言，但計算機不能的語言，但計算機不能識別和直接運行匯編程序。識別和直接運行匯編程序。 機器語言和匯編語言都是面向機器的語言，機器語言和匯編語言都是面向機器的語言，一般稱為低級語言。一般稱為低級