1、大學(xué)計算機(jī)教程(第6版)第2章計算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建清華大學(xué)出版社 教育部“十一五”國家級規(guī)劃教材2013北京市教學(xué)成果二等獎主教材2013北京市精品教材本章主要內(nèi)容計算機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用平臺計算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)的硬件系統(tǒng)計算機(jī)的軟件系統(tǒng)計算機(jī)語言與程序算法鍵盤與鼠標(biāo)工作區(qū)與工作方式2.1 計算機(jī)系統(tǒng)及管理應(yīng)用 一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的，硬件是軟件運行基礎(chǔ)，軟件是使硬件系統(tǒng)發(fā)揮功能的技術(shù)拓展。 不同的計算機(jī)系統(tǒng)有不同的操作方式和運行環(huán)境，但具有相同計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系和操作系統(tǒng)管理特征。2.1 計算機(jī)系統(tǒng)及管理應(yīng)用 一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的，硬件是軟件運行基

2、礎(chǔ)，軟件是硬件發(fā)揮的技術(shù)拓展。2.1.1 計算機(jī)系統(tǒng)組成2.1 計算機(jī)系統(tǒng)及管理應(yīng)用 2.1.2 計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用平臺 現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)都不是孤立應(yīng)用的，從應(yīng)用的角度來看計算機(jī)系統(tǒng)，通常情況下是以單機(jī)操作為基礎(chǔ)，在一個部門、一個企業(yè)，或者一個組織機(jī)構(gòu)組成的局域網(wǎng)平臺或公共廣域網(wǎng)平臺操作和使用計算機(jī)系統(tǒng)的。 以企業(yè)信息資源管理系統(tǒng)應(yīng)用為例，按計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)劃分，主要還是分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大類進(jìn)行建設(shè)，包括網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和使用也是如此，計算機(jī)系統(tǒng)功能分層擴(kuò)充示意，如圖2.2所示。信息資源管理系統(tǒng)平臺構(gòu)建關(guān)系 用戶與計算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)系 2.2計算機(jī)硬件系統(tǒng) 現(xiàn)代計算機(jī)無論速度的多么快、

3、功能多么強(qiáng)大、分類多么復(fù)雜，但計算機(jī)系統(tǒng)運算器、控制器、內(nèi)存儲器、輸入輸出設(shè)備，包括外存儲器等五大組成部分的體系結(jié)構(gòu)基本未變，是硬件系統(tǒng)構(gòu)成基礎(chǔ)。 而軟件系統(tǒng)則是對硬件系統(tǒng)功能的拓展與擴(kuò)充，是計算機(jī)系統(tǒng)與人進(jìn)行溝通的橋梁。2.2計算機(jī)硬件系統(tǒng) 2.2.1計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu) 人們把發(fā)展至今的幾代計算機(jī)統(tǒng)稱為“馮諾依曼計算機(jī)”。其基本邏輯構(gòu)成與操作關(guān)系如圖2.6所示。 2.2計算機(jī)硬件系統(tǒng) 2.2.2中央處理器 中央處理器，簡稱為CPU (Central Processing Unit) 是計算機(jī)的核心部分，主要包括運算器、控制器。 CPU主要性能技術(shù)指標(biāo)有：1.主頻：可以用一個量化公式來表示 2.

4、外頻：是主板系統(tǒng)總線匹配的工作頻率3. FSB前端總線頻率:也可用公式量化表示與計算4.CPU字長：單位時間能處理數(shù)據(jù)總量 5.倍頻系數(shù)：主頻與外頻之間的相對工作比關(guān)系 6.高速緩存Cache：Cache L1 /Cache L2 /Cache L3 7.多核技術(shù)：也稱單芯片多處理器 2.2.3主板 主板又稱為主機(jī)板(main board)、系統(tǒng)板(system board)或母板(mother board)，是微機(jī)最基本的也是最重要的部件之一。2.2計算機(jī)硬件系統(tǒng)主版上的主要構(gòu)件 1.芯片組 2.CPU插座 3. CMOS 4.擴(kuò)展插槽 ：內(nèi)存插槽 /PCI插槽 /AGP圖形加速卡插槽 /P

5、CI Express插槽 5.外部接口：硬盤接口 /COM串行接口 /LPT并行接口 /SATA接口 /USB接口 /其它外部接口PS/2鼠標(biāo)接口顯示器接口USB接口串口PS/2鍵盤接口總線結(jié)構(gòu) 總線結(jié)構(gòu)是計算機(jī)系統(tǒng)的動脈。提供了一種多用途的、公用的通訊通道，只要總線相同，主板插件就可通用。 總線結(jié)構(gòu)有 地址總線, 也稱AB（Address Bus）總線 數(shù)據(jù)總線，也稱DB（Data、Bus）總線 控制總線，也稱CB（Control Bus）總線 總線主要的技術(shù)指標(biāo)是總線帶寬 總線帶寬總線工作頻率總線位數(shù)/8 主板上I/O總線的類型主要有多種標(biāo)準(zhǔn)：ISA /EISA /AGP /MCA /VE

6、SA /PCI /USB /IEEE1394 2.2計算機(jī)硬件系統(tǒng) 2.2.4內(nèi)存儲器 按存取方式分類，內(nèi)存分為ROM(Read Only Memory)只讀存儲器和RAM(Random Access Memory)隨機(jī)存儲器。 常用的內(nèi)存有 1. DRAM動態(tài)內(nèi)存 2. SRAM靜態(tài)內(nèi)存 3.高速緩沖存儲器主板上I/O總線的類型主要有 ISA(Industry Standard Architecture)； EISA(Extension Industry Standard Architecture) AGP(accelerated graphics port)加速圖形端口總線標(biāo)準(zhǔn)； MCA(

7、Micro Channel)微通道總線標(biāo)準(zhǔn)。 隨著總線技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了兩種局部總線，即： VESA(Video Electronic Standards Association) 簡稱VL總線； PCI(Peripheral Component Interconnect) 簡稱PCI總線。 PCI總線之后，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，又開發(fā)了計算機(jī)系統(tǒng)更外圍接入的接口總線標(biāo)準(zhǔn)，例如： USB(Universal Serial Bus)通用串行總線標(biāo)準(zhǔn)； IEEE 1394(美國電氣及電子工程師協(xié)會1394標(biāo)準(zhǔn))標(biāo)準(zhǔn)等等。 2.2.5 外存儲器 常用的外存設(shè)備有磁盤、磁帶、光盤等。無論是使用磁盤，

8、還是磁帶或光盤. 光盤的優(yōu)點是存儲量大，一般的CD光盤650MB，最大容量大約為700MB，單面DVD光盤4.7GB，刻錄數(shù)據(jù)最多約4.38G，雙面DVD光盤8.5GB，刻錄數(shù)據(jù)最多約8.2GB，BD（Blue Disk）藍(lán)光光盤容量相對較大，比如HD DVD單面單層光盤容量為15GB、雙層雙面光盤容量為30GB；BD單面單層光盤容量為25GB、雙面光盤容量為50GB。 2.2計算機(jī)硬件系統(tǒng)2.2.6 計算機(jī)的輸入設(shè)備1. 鍵盤 鍵盤(keyboard)在計算機(jī)的輸入設(shè)備中使用最普遍，通用104鍵擴(kuò)展鍵盤,現(xiàn)已增加到106/108鍵等； 2. 鼠標(biāo) 分為機(jī)械鼠標(biāo)、光學(xué)鼠標(biāo)和光學(xué)機(jī)械鼠標(biāo)大類；

9、3. 掃描儀 掃描儀(scanner)是輸入的主要設(shè)備，像計算機(jī)的眼睛，能把一幅畫或一張相片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號存儲在計算機(jī)內(nèi)，目前掃描儀分CCD掃描儀和PMT掃描儀兩類。2.2計算機(jī)硬件系統(tǒng)USB可移動硬盤 USB可移動硬盤屬于外部存儲器，分為USB閃存和USB硬盤兩類。 USB閃存常稱為U盤，小巧靈活，無需驅(qū)動器和額外電源，只需從其采用的標(biāo)準(zhǔn)USB接口總線取電，可熱拔插，真正即插即用。2.2.7計算機(jī)的輸入設(shè)備 (1)鍵盤 (2)鼠標(biāo) 鼠標(biāo)的分類鼠標(biāo)可分為機(jī)械鼠標(biāo)、光學(xué)鼠標(biāo)和光學(xué)機(jī)械鼠標(biāo)三大類。 2.2計算機(jī)硬件系統(tǒng)(3)掃描儀目前掃描儀分兩類：CCD掃描儀和PMT掃描儀。2.2.7計算機(jī)的輸出

10、設(shè)備(1)顯示器 顯示器有幾個重要的性能指標(biāo): 屏幕尺寸 /分辨率 /點距調(diào)節(jié)方式 2.2計算機(jī)硬件系統(tǒng) (2)打印機(jī) 可分為擊打式打印機(jī)和非擊打式打印機(jī)。 (3)繪圖儀 目前繪圖儀的種類主要有筆式、噴墨式、熱敏式和靜電式等。 2.2.8 其它外部設(shè)備 聲卡： 聲卡是每臺多媒體計算機(jī)所必備的部件。網(wǎng)卡： 使計算機(jī)與計算機(jī)之間能夠進(jìn)行通訊、共享信息資源 調(diào)制解調(diào)器（Modem）： 使用電話線撥號上網(wǎng)，必需要有調(diào)制解調(diào)器 解壓卡： 圖像信息處理必須使用壓縮/解壓縮技術(shù)。 2.2計算機(jī)硬件系統(tǒng)顯示器有幾個重要的性能指標(biāo) 屏幕尺寸: 按顯示屏大小分為17英寸、19英寸、22英寸、24英寸等。 分辨率:

11、 即屏幕上橫向和縱向掃描點的個數(shù)，用“橫向點數(shù)縱向點數(shù)”表示。 點距: 是指同一像素內(nèi)的兩個顏色相似的磷光體間的距離，它決定了顯示的精度。 調(diào)節(jié)方式: 用于調(diào)節(jié)亮度、對比度、色彩等，有機(jī)械旋鈕式和檔次比較高的數(shù)字式調(diào)節(jié)方式。 屏幕顯示器是計算機(jī)系統(tǒng)的輸出設(shè)備，但手觸式屏幕同時也是輸入設(shè)備。 2.2.9 主機(jī)箱 主機(jī)箱是封裝主機(jī)板、電源、光盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器等部件的外殼，有臥式機(jī)箱和立式機(jī)箱兩種 其他硬件需要通過主機(jī)箱后面的電源插口、鼠標(biāo)插口、鍵盤插口、打印機(jī)插口等輸入輸出接口接入,主機(jī)電源是安裝在主機(jī)箱中獨立的部件,一般提供+5V和+12V直流電源。2.3 計算機(jī)軟件系統(tǒng) 軟件與硬件是相輔相

12、成的，其中系統(tǒng)軟件是基于硬件系統(tǒng)開發(fā)，以充分發(fā)揮硬件系統(tǒng)的配置長處, 系統(tǒng)軟件除了管理維護(hù)計算機(jī)系統(tǒng)所有硬件資源和軟件資源外，還要使用戶更方便有效地使用操作計算機(jī)系統(tǒng)，提高使用計算機(jī)軟硬件資源的效率。 2.3.1 計算機(jī)軟件 如果沒有計算機(jī)系統(tǒng)軟件，普通用戶根本不可能使用計算機(jī)，沒有軟件系統(tǒng)的計算機(jī)，就像一個人只有軀殼而沒有靈魂沒有意識一樣，要使計算機(jī)系統(tǒng)使用開發(fā)更方便，就需要開發(fā)具有各種功能用途的軟件系統(tǒng)程序。 2.3 計算機(jī)軟件系統(tǒng)2.3.2系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件(System Software)主要指那些為管理計算機(jī)資源、分配和協(xié)調(diào)計算機(jī)各部分工作、增強(qiáng)計算機(jī)的功能、使用戶能方便地使用計算機(jī)

13、而編制的系統(tǒng)程序。2.3 計算機(jī)軟件系統(tǒng)2.3.3.應(yīng)用軟件 所有的應(yīng)用軟件都應(yīng)在操作系統(tǒng)的支持下才能運行。 隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的劃分并不是非常嚴(yán)格。 例如： 有一些應(yīng)用型的軟件固化在了硬件上，稱為“固件”。 還有一些常用的應(yīng)用軟件則集成在操作系統(tǒng)中。 2.3 計算機(jī)軟件系統(tǒng)2.3.4 計算機(jī)語言與程序 計算機(jī)語言是人們指揮計算機(jī)完成任務(wù)，進(jìn)行信息交換的媒介與工具。 計算機(jī)語言隨計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐步形成了三大類，即人們常說的三代語言：1.機(jī)器語言 例如，計算表達(dá)式mn-z的值，并把結(jié)果值存到10010000號內(nèi)存單元。 2.3 計算機(jī)軟件系統(tǒng)2.匯編語言

14、例如仍然以計算數(shù)學(xué)表達(dá)式mn-z值的為例： LDA M DIV N SUB Z MOV Y 可見匯編語言指令的操作碼部分使用的是英語單詞的省略形式符號表示，相對比較容易記憶。 2.3 計算機(jī)軟件系統(tǒng)計算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行匯編源程序的過程 3.高級語言 高級語言與人們習(xí)慣使用自然語言或數(shù)學(xué)語言非常接近。 高級語言編寫的源程序需要“翻譯”成機(jī)器指令才能執(zhí)行。高級語言“翻譯”過程一般分為兩種方式，即解釋方式和編譯方式。 解釋方式編譯方式2.3 計算機(jī)軟件系統(tǒng)2.3.5 鍵盤與鼠標(biāo)工作區(qū)與工作方式打字機(jī)鍵區(qū) 打字機(jī)鍵區(qū)的字母和數(shù)字其排列位置與機(jī)械式打字機(jī)類似，也稱主鍵區(qū)，主要有字母、數(shù)字、常用符號和一些用做組

15、合控制的特殊鍵。(1)回車鍵(2)空格鍵(3)退格刪除鍵(4) 換檔鍵(5)大小寫字母鎖定鍵(6)小鍵盤數(shù)字鎖定鍵(7) 制表定位鍵（Tab）(8)控制鍵和選擇鍵 （Ctrl）和（Alt） 編輯控制鍵區(qū) (1) 脫離鍵（ESC ）(2) 插入鍵（Insert）或（Ins）(3) 刪除鍵（Delete ）或（Del ）(4)光標(biāo)移動鍵（、）(5) 翻頁鍵(Page Up)和(Page Down )(6)回首鍵 (Home )(7)回尾鍵(End )(8)屏幕打印鍵(Print Screen )(9)暫停鍵(Pause )功能鍵區(qū) F1F12鍵在不同操作系統(tǒng)中有不同定義，產(chǎn)生不同作用。例如在Win

16、7等操作系統(tǒng)中DOS行命令提示符下，按F3鍵，可重復(fù)最近一次回車前，輸入的一條命令。 例如，輸入一條命令： C:COPY C:ZL*.txt D: 按F3鍵：復(fù)制上次輸入的命令，屏幕上會顯示： C:COPY C:ZL*.txt D: F3在Windows行命令可復(fù)制上次輸入的所有內(nèi)容。 F1鍵在Windows等操作系統(tǒng)下可調(diào)用聯(lián)機(jī)幫助。 小鍵盤區(qū) 小鍵盤區(qū)共有17個鍵，主要用于數(shù)字輸入，雙重鍵用數(shù)字鎖定鍵（Num Lock）進(jìn)行切換,也可以作為編輯控制鍵。其他鍵 其他鍵還有ESC脫離鍵。脫離鍵的主要作用是取消當(dāng)前的操作，退回到上次的操作環(huán)境。 在104鍵增強(qiáng)型鍵盤上還有兩種鍵，即Windows操作系統(tǒng)下的“視窗鍵”和一個“應(yīng)用鍵”。如圖2.23所示。視窗鍵與應(yīng)用鍵的功能 2.鍵盤操作 鍵盤操作主要是指法操作習(xí)慣的培養(yǎng)，其目的是為了從開始學(xué)習(xí)到平時操作應(yīng)用計算機(jī)，養(yǎng)成自然良好的鍵盤使用姿勢，以提高數(shù)據(jù)錄入速度，提高計算機(jī)的操作使用效率。 擊鍵方法與標(biāo)準(zhǔn)指法 擊鍵時應(yīng)干脆利落，有節(jié)奏感，不要用力過大，擊中后立即自然彈起，收回到基本鍵位。這是一種熟練過程，需要反復(fù)練習(xí)一定的時間才能掌握好。 鼠標(biāo)的使用 (1)指向 (2)單擊(3)雙擊(4)三擊(5)拖動(5)滾動鼠標(biāo)輪 鼠標(biāo)操作時鼠標(biāo)指示針