1、第一章 計算機系統基礎重點：計算機的發展計算機系統組成及基本工作原理計算機硬件系統的組成計算機軟件系統的組成難點:計算機的基本工作原理1.1 計算機的發展世界上第一臺計算機ENIAC，5000次加法/秒，體重28噸，占地170m2，18800只電子管，1500個繼電器，功率150KW。計算機發展的4個時代時代年份電路特點第一代19461953電子管磁鼓、磁帶第二代19541964晶體管磁芯、磁盤第三代19651970集成電路終端訪問第四代1971至今大、超大規模集成電路個人計算機1.1.2 當代的計算與計算機一、計算的概念手工計算時代，計算機計算時代，網絡計算時代二、計算機的計算模型計算機是使

2、用相應的程序來完成任何設定好的任務。圖靈機是一種思想模型，它由三部分組成：一個控制器，一條可以無限延伸的帶子和一個在帶子上左右移動的讀寫頭。三、計算機的體系結構1、馮諾依曼結構存儲程序工作原理計算機的兩個基本能力：一是能夠存儲程序，二是能夠自動地執行程序。計算機是利用“存儲器”（內存）來存放所要執行的程序的，而稱之為CPU的部件可以依次從存儲器中取出程序中的每一條指令，并加以分析和執行，直至完成全部指令任務為止。2、非馮諾依曼結構非馮諾依曼結構是一種由數據而不是由指令來驅動執行的體系結構數據流計算機歸約計算機基于面向對象程序設計語言的計算機智能計算機非馮諾依曼結構計算機的優點支持高度的并行操作

3、與VLSI技術相適應有利于提高軟件生產力非馮諾依曼結構計算機的缺點操作開銷太大不能有效利用以前馮氏計算機累積起來的豐富資源1.1.3 未來新型計算機超導計算機量子計算機光子計算機生物計算機神經計算機1.2 計算機系統組成及基本原理計算機系統的組成1.2.2 計算機的基本工作原理1、采用二進制的形式表示數據和指令2、采用存儲程序方式3、計算機由運算器、存儲器、控制器、輸入設備、輸出設備5大部件組成1.2.3 指令和指令系統1、指令指令是能被計算機識別并執行的二進制代碼指令由操作碼與操作數組成2、指令系統一臺計算機所有指令的集合、稱為該計算機的指令系統指令系統包括：數據傳送指令、數據處理指令、程序

4、控制指令、輸入、輸出指令、其他指令。3、指令執行過程馮氏原理：人們預先編好程序，利用輸入設備把程序輸入內存，計算機在控制器控制下，從內存中逐條取出程序交運算器執行。把結果回送入內存、或由輸出設備輸出。執行步驟：取指、分析、執行、計數器加1 1.3 計算機硬件系統的組成從外觀看，一臺微機由主機和外部設備組成。在主機箱內有主機板、多功能卡、顯示卡、硬軟盤和驅動器等。 1.3.1 主板主板是位于主機箱底部的一塊大型印刷電路板，有CPU插槽/插座、內存插槽、局域總線的擴展總線、高速緩存、時鐘和CMOS主板BIOS、軟/硬盤、串口、并口等外設接口、控制芯片等。1.3.2 CPU1. 中央處理器CPU：它

5、執行對信息的處理與控制，是整個微型機的核心，它是一個大規模集成電路芯片。CPU可分為： 針腳式Socket 插卡式Slot2. 微處理器MPU：它是將CPU、時鐘脈沖發生器和系統控制器集成在一片或多片大規模集成電路上而形成的一個獨立器件。3CPU的基本結構運算器與內部控制器控制邏輯單元CPU內部總線4CPU的性能指標CPU執行指令的速度即CPU每秒所能執行的指令條數CPU的字長即CPU一次所能處理的數據的二進制位數指令本身的功能強弱及復雜程度1.3.3 存儲器微型機的存儲器用來存放程序和數據，存儲器容量的大小、存取數據速度的快慢將直接影響到微型機系統的性能。 隨機存儲器 RAM只讀存儲器 RO

6、M可編程只讀存儲器 PROM可改寫只讀存儲器 EPROM存儲器主存儲器（內 存）軟磁盤硬磁盤 光盤存儲器外存儲器（輔助存儲器）磁盤存儲器：計算機運行時的程序和數據均放在RAM中，一旦掉電，其中的內容將全部丟失。內存儲器的分類靜態隨機存取存儲器（SRAM）動態隨機存取存儲器 （DRAM）只讀存儲器（ROM）高速緩沖存儲器（Cache)外存儲器的分類硬磁盤存儲器軟磁盤存儲器光盤存儲器優盤（Flash Memory)移動硬盤硬盤機的性能指標有：盤徑：5.25英寸，3.5英寸，2.5英寸，1.8英寸等；接口類型：IDE、EIDE等；盤面數：相當于軟盤中的“面數”，又稱磁頭數；柱面數：相當于軟盤中的“磁

7、道數”；扇區數、數據傳輸率、硬盤轉速、電源和重量等。硬盤容量的計算：總容量柱面數面數每道扇區數每扇區字節數硬盤機的主要技術指標有：平均等道時間：指磁頭移動到數據所在磁道所用的時間；數據傳輸率：指磁頭到硬盤緩存間最大數據傳輸率；主軸轉速：指硬盤內主軸轉動速度；高速緩存（Cache）：指在硬盤內部的高速存儲器。軟盤存儲器軟盤一般有5寸盤(5.25“)和3寸盤(3.5”),高密3寸盤的存儲容量為1.44M,高密5寸盤容量為1.2M，現在一般采用3寸盤。在DOS中用“A：”、或“B：”來表示軟盤的盤符。面數(side)：分為單面(第0面)和雙面(第0、1面)軟盤。磁道(track)：以盤片中心為圓心的

8、一組同心圓數據存儲在軟盤片的磁道內，磁道數一般為40或80,編號從0開始,即039或079，編號從外到內。扇區(sector)：將各個磁道分成的若干個扇形的區域。扇區是軟盤的基本存儲單位，一個扇區稱為一個記錄，計算機在讀、寫數據時總是以一個或幾個完整的扇區為單位。扇區的編號從1開始。每個磁道上的扇區數可為8、9、15或18。每個扇區存儲512個字節。軟盤上的信息是寫在各磁道的扇區內的，存放在軟盤上的信息可通過它所在的軟盤面號、磁道號和扇區號來唯一地確定位置。存儲密度：存儲密度有道密度和位密度兩種 道密度：沿磁盤半徑方向單位長度上的磁道數(TPI)。 位密度：每一磁道內的單位長度所能記錄的二進制

9、的位數。容量(capacity)：存儲容量是指軟盤所能存儲的數據字節總數。存儲容量分為非格式化容量和格式化容量兩種。格式化容量每扇區字節數 每磁道扇區數每面磁道數面數如：一張雙面軟盤，有40個磁道，9扇區/磁道，其格式容量為： 512 9 40 2368640（字節），簡稱360KB。光盤存儲器原理： 運用光盤盤面的凸凹不平，表示“0”和“1”的信息，光驅利用激光頭產生激光掃描光盤般面，讀取“0”和“1”的信息。特點：記錄密度高，存儲容量大，數據保存時間長。類型：只讀型光盤(CD-ROM)，只能讀取信息，不能寫入，可提供680M的存儲空間。一次寫入型光盤(CD-R)，只能寫一次，寫后不能修改。

10、可擦型光盤(CD-RW)，可以重復讀寫，但需要光盤刻錄機操作。優盤與移動硬盤優盤：又名閃存盤。特點：防潮、耐高低溫、抗震、防電磁波、容量大、攜帶方便等移動硬盤特點：容量大，單位存儲成本低；速度快；兼容性好，即插即用；具有良好的抗震性能。1.3.4 總線與接口微型計算機硬件系統由微處理器、存儲器、各種輸入/輸出接口電路以及系統總線組成。微型機的系統結構圖如下： 微 處 理 器 CPU 主存儲器外存接口輸入輸出接口其他I/O口各種外設鍵盤、顯示器等軟、硬盤驅動器ABDBCB1.3.5 輸入輸出設備輸入設備鍵盤鼠標掃描儀輸出設備顯示器打印機繪圖儀鍵盤分類按鍵的數量分類：鍵，鍵，鍵等。按制造工藝分類：

11、機械式，電容式，薄膜式，電阻式等。鼠標的分類主要用于視窗界面的操作環境中，通過在桌面上移動鼠標器帶動光標移動來實現各種需要的操作。鼠標器通過串行通訊接口與主機相連，有機械式和光電式兩種。 掃描儀掃描儀是一種光機電一體化的輸入設備，它可以將圖文形象轉換成可由計算機處理的數字數據。顯示器能及時顯示計算機的提示信息和程序的運行結果，是向用戶提供信息的重要設備。主要由顯示監視器和顯示適配器兩部分組成：1).顯示器的分類按顏色：顯示器有單色、彩色顯示器之分。按器件：有陰極射線管顯示器、液晶、發光二極管、等離子體、熒光等平板型顯示器。2).顯示器的主要技術參數屏幕尺寸：主要有14英寸、15英寸、17英寸、20英寸等規格。點距：屏幕上熒光點間的距離。現有的規格0.20,0.25,0.26,0.28,0.31,0.39(毫米)等。顯示分辨率：通常寫成(水平點數)(垂直點數)的形式，目前1024 768較普及。刷新頻率：每分鐘屏幕畫面更新的次數， 一般是75Hz200Hz。打印機可以對數據進行永久性保存，有針式打印機、激光打印機和噴墨打印機等。打印機的主要技術指標：打印速度：CPS（字符/秒）表示；打印分辨率：DPI（點/英寸）表示；最大打印尺寸：A4或A3。1.3.6 微型計算機的主要性能指標字長時鐘主頻內存