第1章 第2节 计算机系统（课件）-《计算机基础》（河北科学技术出版社）同步精品课堂

1.2 计算机系统 计算机基础 同步精品课堂 河北出版传媒集团 1 一 教学目标 教学重点： 1.能够说出计算机的五大性能指标。 2.能够说出计算机的最小和基本的数据单位，能够计算bit,B,KB,MB,GB的转化。 3.掌握微型计算机的组成，了解CPU，主板，内存等组件的功能和参数。 4.了解几类主要外设的功能和参数 教学难点： 1.了解硬件系统的组成：运算器，控制器，存储器，输入输出设备。 2.了解软件系统的组成：系统软件和应用软件。 3.了解计算机的工作原理（存储控制程序）。 二 教学重难点 假如现在你家要买一台新电脑，除了考虑价格以外还要考虑哪些配置？ 三 导入新课 四 新知讲授 计算机的性能指标 1.字长：字长是 CPU 能够直接处理的二进制数据位数,它直接关系到计算机的计算精度、功能和速度。字长越长处理能力就越强。常见的微机字长有 8 位、16 位和 32 位。 2.时钟主频（主频）：主频指CPU的工作频率，主频越高，单位时间内CPU完成操作越多。单位是MHz和GHz。 3.存储容量：是指存储器可以容纳的二进制数的信息总量。 4.运行速度：每秒所能执行的机械语言指令的条数。单位一般为百万次/秒（MIPS） 5.存取速度：指对存储单元中的数据进行一次存或取（读或写）所需的时间。 四 新知讲授 计算机的性能指标 时钟主频 （主频） 存储容量 存取速度 字长 运行速度 四 新知讲授 计算机的数据单位 （1）位：计算机内部最小的数据单位，一个二进制0和1，简称位，英文bit，中文“比特”。 （2）字节（Byte:拜特，简称B）：存储容量的基本单位。 存储单位的换算： 千字节：1KB=1024B 兆字节：1MB=1024KB 吉字节：1GB=1024MB 太字节：1TB=1024GB （3）字节和位的关系 8位（bit）=1个字节(Byte) 四 新知讲授 硬件系统 四 新知讲授 硬件系统 控制器和运算器 ※通常把控制器和运算器统称为中央处理器，简称CPU 控制器（CU）:控制整个计算机自动执行程序，指挥协调各部分工作。 运算器（ALU）:进行算数运算（加减乘除）和逻辑运算（与，或，非） 四 新知讲授 硬件系统 存储器 ※存储器的主要职能是保存程序和数据 一般把数据从存储器去出的过程成为“读”，把数据存入存储器的过程叫做“写” （1）内存储器：也叫主存储器，一般由半导体，由CPU直接访问，又分为RAM和ROM ①RAM : 随机存储器，内存条，断电都数据消失且无法修复，储存正在运行的数据 ②ROM : 只读存储器，一般由厂商写入，不改写，长期存放一些系统数据 （2）外存储器：又称辅助存储器，一般由磁性/光存储材料制作成，主要有：硬盘，U盘，移动硬盘，光盘等。特点：容量大，读取速度慢，成本低，可永久保存信息。无法被CPU直接处理。 （3）高速缓冲存储器（Cache）：为了解决内存和CPU速度不匹配的问题，速度快，容量小。 硬盘 光 盘 四 新知讲授 硬件系统 输入设备 扫描仪 鼠标 键盘 条形码阅读器 光学字符阅读器 麦克风 触摸屏 手写笔 追踪球 操纵杆 四 新知讲授 硬件系统 输出设备 显示器 打印机 绘图仪 音响 投影仪 四 新知讲授 计算机工作原理 四 新知讲授 软件系统 1.系统软件 ※操作系统（简称OS）：操作系统是管理计算机软硬件资源，控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件集合。五大管理功能有CPU管理，文件管理，存储管理，作业管理，设备管理。 （1）常见操作系统：windows系列，unix系列，Linux系列 （2）操作系统简单分类： 用户支持数：单用户，多用户 工作模式：批处理操作系统，分时操作系统，实时操作系统等 应用领域：桌面操作系统，服务器操作系统，嵌入式操作系统 四 新知讲授 Windows系统 unix系统 Linux系统 四 新知讲授 软件系统 1.系统软件 ※程序设计语言（计算机语言）： （1）机器语言：唯一可以直接被识别并执行的语言，以二进制代码0和1表示，特点是执行效率高，但通用性差，直观性差，难懂，易错 （2）汇编语言：是符号化的机器语言，计算机不能直接执行，需要“汇编程序”将其翻译成机器语言程序，才能被识别。 （3）高级语言: 独立于具体的计算机硬件、接近于人类的自然语言（英语）和数学语言符号的程序设计语言。高级语言通用性、可移植性、兼容性好，而且易读，易维护。 四 新知讲授 软件系统 1.系统软件 ※语言处理程序： 计算机 人类 机器语言 直接识别 汇编语言 高级语言 汇编程序 解释程序 汇编程序 程序设计语言与语言处理程序的关系 四 新知讲授 软件系统 1.系统软件 ※语言处理程序： （1）源程序：用高级语言或汇编语言编写的程序称源程序。 源程序都不能直接执行，需要“翻译”成机器语言。 （2）目标程序：把源程序经翻译后形成的机器语言程序。 （3）翻译方式：汇编、编译、解释 ①汇编方式：通过汇编程序，把汇编语言翻译成机器语言目标程序的过程 ②编译方式：通过编译程序，将高级语言源程序的全部语句翻译成目标程序，再连接程序的连接形成可执行程序。其特点在与运行速度快 ③解释方式：通过解释程序将高级语言源程序中语句逐条翻译成计算机可以识别的机器代码，翻译一条，执行一条，边翻译边执行，直到程序结束。其特点是执行速度慢。 四 新知讲授 软件系统 1.系统软件 ※数据库管理系统（DBMS）：是数据库系统对数据进行管理的核心软件，用户对数据库的一切操作都可以通过它来实现。如：DBASE、FOXBASE、FOXPOR、SQL、Access等。 ※服务性软件：是支持和维护计算机正常处理工作的系统软件，主要包括错误诊断、程序检查、自动纠错、程序测试和软硬件的调试程序等。 四 新知讲授 软件系统 2.应用软件 四 新知讲授 软件系统 3.计算机软件保护 中华人民共和国计算机软件保护条例，根据《中华人民共和国著作权法》，为了保护计算机软件著作权人的权益而制定，自2002年1月1日起施行。 (一)发表权，即决定软件是否公之于众的权利； (二)署名权，即表明开发者身份，在软件上署名的权利； (三)修改权，即对软件进行增补、删节，或者改变指令、语句顺序的权利； (四)复制权，即将软件制作一份或者多份的权利； (五)发行权，即以出售或者赠与方式向公众提供软件的原件或者复制件的权利； (六)出租权，即有偿许可他人临时使用软件的权利，但是软件不是出租的主要标的的除外； (七)信息网络传播权，即以有线或者无线方式向公众提供软件，使公众可以在其个人选定的时间和地点获得软件的权利； (八)翻译权，即将原软件从一种自然语言文字转换成另一种自然语言文字的权利； (九)应当由软件著作权人享有的其他权利。 四 新知讲授 微型计算机的组成 微型计算机 微型计算机简称“微机”“微型机”，又称“电脑“。微型计算机是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。 以微处理器为核心的微型计算机属于第四代计算机，微型计算机的发展史实际就是微处理器的发展史。从1971年以来，微型计算机经历了4位、8位、16位、32位和64位微处理器的发展阶段。 1971年世界上第一块4位是微处理器4004在Intel公司诞生，由此组成了第一台微型计算机MCS-4，标志着计算机进入微型机时代。1981年，IBM公司推出了第一台个人计算机，简称PC，为以后互联网的发展打下了基础。 四 新知讲授 微型计算机的组成 1.主机 主机是微型计算机的重要组成部分，它主要包括主板、微处理器CPU，内存储器，也可以说微型计算机是由CPU、RAM、ROM、I/O接口电路以及总线(BUS)组成计算机主机。 四 新知讲授 微型计算机的组成 1.主机——主板 主板上最重要的构件是芯片组，分为南桥芯片和北桥芯片。北桥芯片（主桥）提供对CPU类型和主频、内存的类型的最大容量以及ISA/PCI/AGP插槽的支持。南桥芯片提供键盘控制器、通用串行总线等的支持。 目前ATX是市场上最常见的主板结构，扩展插槽较多，PCI插槽数量在4~6个，大多数主板采用此结构。 主机的主体是“主机板”，成为系统主板，简称主板，主板的性能对计算机整体性能影响极大。主板安装在主机机箱内，是一块多层印刷电路板。上面集成有：扩展插槽、BIOS芯片、I/O控制芯片、CPU插槽、控制芯片组、内存条插槽、跳线开关、键盘接口、指示灯接口、主板电源插座、软驱接口、硬盘IDE接口、串行并行接口。 四 新知讲授 CPU插座 内存插槽 外部接口 PCI插槽 短PCI Express接口 AGP 主芯片组（北桥） 锂电池 南桥芯片组 SATA接口 四 新知讲授 微型计算机的组成 1.主机——CPU 中央处理器(CPU)。中央处理器是微型计算机的核心部件，它是包含有运算器和控制器的一块大规模集成电路芯片，写作CPU。CPU一般包括台式机CPU，服务器CPU和笔记本CPU。新型的CPU采用多核心技术。 目前CPU厂商主要有英特尔和AMD公司 英特尔公司主要CPU型号： 最低端：奔腾/赛扬双核 低端：酷睿i3 中高端：酷睿i5 发烧级：酷睿i7 最新发烧级：酷睿i9 AMD公司主要CPU型号： 闪龙系列：单核、双核 速龙系列：双核、三核、四核 羿龙系列：四核、六核 锐龙系列：八核、十六核 四 新知讲授 微型计算机的组成 1.主机——主存储器 主存储器。简称内存，一般由半导体器件构成，也就是内存条，用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器的数据交换。CPU可通过总线直接对内存访问，内存容量相对外存较小，但存取速度快，速度在ns级。 目前内存条主要类型有DDR、DDR2、DDR3、DDR4\ 等，主流内存类型DDR3。 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——外存储器 （1）硬盘 硬盘是由硬质合金材料构成的多张盘片组成，硬盘与硬盘驱动作为一个整体被密封在一个金属盒内。合称为硬盘，通常固定在主机机箱内。和U盘相比具有使用寿命长、容量大、存储速度快的优点。主流品牌为希捷和西部数据等。 按照磁盘结构划分：磁盘可分为固态硬盘（SSD）和机械硬盘（HDD） SSD:采用闪存颗粒存储，速度快，无噪声，容量低，价格高的特点。主要用于高端。 HDD：机械磁盘采用磁性碟片来存储，主要由盘头、磁头、磁头控制器、接口、缓存等几个部分组成。 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——外存储器 旋转电机+轴承 密封的外壳 读写磁头 驱动电机 控制器，底部的电子线路 带涂层的磁盘 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——外存储器 （1）硬盘 硬盘的物理结构： 磁头：最昂贵的部件，技术的核心。传统磁头是读写合一的电磁感应式磁头，磁头数与盘面数相同。 磁道：磁盘旋转时划出的圆形轨迹叫做磁道。 扇区：磁道被分为若干弧段，每个弧段存放512个字节的信息 柱面：具有相同编号的磁道形成的圆柱 磁盘容量：硬盘容量=柱面数*磁头数*扇区数*512B 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——外存储器 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——外存储器 （1）硬盘 硬盘的基本参数： 容量：硬盘容量以兆字节（MB/MiB）或者千兆字节（GB/GiB)为单位，厂商通常使用“GB”字样来表示。因此格式化硬盘看到的数值会偏小。现在主流微机硬盘500GB~2TB。 转速：盘片在1分钟内所能完成的最大转数。转速越快，硬盘寻找文件速度就越快。单位RPM，是转/每分钟。家用硬盘转速在5400rpm、6300rpm、7200rpm甚至更高。 平均访问时间：是指磁头从起始位置到达目标磁道位置，并从目标磁道找到读写的数据扇区所需的时间。体现硬盘读写速度。 传输速率：指硬盘读写数据速度，单位为兆字节每秒（MB/s） 缓存：内部存储与外部存储的缓冲器 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——外存储器 （1）硬盘 硬盘的接口： 当前硬盘主要使用IDE接口、SATA接口、SCSI接口、光纤通道。IDE是早期微型机的硬盘接口，现已被SATA取代。 硬盘的使用注意事项： 新硬盘必须先进行一次低级格式化、硬盘分区、高级格式化才能使用。 使用过程中不要频繁开关电源；供电电源稳定，硬盘工作时避免振动。 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——外存储器 （2）光盘 光盘是光盘存储器的简称，是以光学方式（激光）进行读写信息的存储介质，只读光盘容量一般在650MB。信息保存时间长，读写速度比硬盘慢。 光盘按照读写功能可分为：只读型（CD-ROM）、一次性写入（WORM）、可重复写型（CD-RW） 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——外存储器 （3）U盘 USB Flash Disk又称U盘，也叫闪盘。属于移动存储设备。特点是体积小，便于携带，容量较大，价格便宜。从几GB到甚至是TB都有。 （4）移动硬盘 用于计算机间大量数据交换或者数据备份的存储设备。容量大、体积小、速度快、使用方便且可靠性高。存储容量从几百GB到几TB。 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——外存储器 （5）云盘 云盘是互联网存储工具，是互联网技术的产物。目前通过网络实现“云”，也就是大量数据可以永久性的进行存储。云盘具有安全稳定、海量存储的特点。比较知名的云盘服务商有百度云盘（百度网盘）、360云盘、金山快盘、微云等。 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——输入设备 （1）键盘 键盘是计算机的基本输入设备，是人与计算机进行信息交流的主要工具。常见的101键的标准键盘，共分为4个区：功能区、主键盘区、编辑控制区和小键盘区。该类键盘接口为PS/2（紫色）、USB接口。 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——输入设备 （2）鼠标 鼠标的主要功能进行屏幕光标的定位或用来完成某种定位的输入设备，鼠标常见的接口有PS/2（浅绿色）、USB接口。 鼠标按照内部构造分为机械式、光电式；按键数分为两键、三键、多键等。 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——输入设备 （3）扫描仪 扫描仪是专门用于扫描、识读条形码的仪器，收集的数据输入到计算机系统进行处理。现在的扫描仪和汉字自动识别软件相配合，可以向计算机输入汉字。 （4）触摸屏 触摸屏是一种多媒体定位设备，用户可以直接用手在屏幕上触及屏幕上的菜单、按钮、图标等，向计算机输入信息。如今触摸屏广泛应用于银行大厅业务办理，火车站取票机等 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——输入设备 （5）手写语音输入设备 手写输入设备一般由书写板和输入笔组成，语音输设备可以将说话声音通过麦克风输入到计算机中。 （6） RFID射频识别 RFID射频识别(RFID)是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。目前RFID技术应用很广，如：高速收费路口的ETC业务，门禁系统，食品安全溯源等。 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——输出设备 （1）显示器（监视器） 显示器和显卡两者一起构成显示系统，它是用户与计算机之间对话的主要信息窗口。 显示器的分类： 按显示颜色分：分为单色显示器和彩色显示器。 按显示器件分：分为阴极射线管显示器（CRT）、液晶显示器（LCD）、等离子体显示器（PDP）等。 按显示方式分：分为字符显示器和图形显示器 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——输出设备 （1）显示器（监视器） 显示器的主要技术参数和概念： 屏幕尺寸：矩形屏幕的对角线长度，以英寸为单位。反应屏幕大小。 像素：屏幕上单独控制其颜色和亮度的最小区域，我们称这些“荧光点”为像素，是显示画面的最小组成单位，于屏幕尺寸和点距有关。 点距：屏幕上相邻的两个像素点之间的距离，是决定图像清晰度的重要因素。点距越小越清晰。 显示分辨率：指的是显示器屏幕上每行和每列所能显示的像素数。分辨率越高，屏幕显示内容越丰富，图像越清晰。常用分辨率为1280*1024，1024*768，800*600等。 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——输出设备 （1）显示器（监视器） 显示卡的概念： 功能：链接CPU与显示器的接口电路。负责把需要显示的图像数据转换成视频控制信号，控制显示器显示该图像。 分类： 显卡芯片分主要分为N卡和A卡： N卡（NVIDIA）：GTX1080， GTX1060 A卡（AMD）：Rx580， Rx580 链接方式分： 独立显卡和集成显卡 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——输出设备 （2）打印机 打印机的分类： 按打印颜色划分：单色打印机和彩色打印机 按输出方式划分：行式打印机、串式打印机、页式打印机 按工作方式划分：击打式打印机（针式打印机，字模打印机） 非击打式打印机（激光打印机，喷墨打印机） 针式打印机 喷墨打印机 激光打印机 四 新知讲授 微型计算机的组成 2.外部设备——输出设备 （3）声音输出设备 音箱好比计算机嘴巴，计算机通过声卡告诉音箱要说什么。音箱分为有源音箱和无源音箱 有源音箱带电源插头，具有放大器的功能 无源音箱没有电源插头，自身不带放大器，音质不佳 （4）绘图仪 比较常用的一种能按照人们要求自动绘制图形的输出设备。 （5）视频投影仪 又称投影机，是一种可以将图像或者视频投射到幕布的设备。有CRT、lCD、DLP等不同类型。 四 新知讲授 微型计算机的组成 3.系统总线 地址总线：传达地址信息 数据总线：传送系统中的数据和指令 控制总线：传输控制信号 五 师生互动 任务一：列一列 现在你想要自己组装一台计算机，满足自己上课需求，结合线上平台给出配件报价，自己列一下自己组装计算机的清单。 六 课堂小结 课堂练习 练习1：计算机一次存取、加工和传递的数据单元称为（ ），它是一组二进制数码作为一个整体参加运算或处理的单位。 A.字节 B.字 C.字长 D.位 【答案】B 六 课堂小结 课堂练习 练习2：一台计算机的字长是8个字节，表示（ ） A.能处理的最大数据为8位十进制数 B.在CPU中运算的结果最大为2的64次方 C.在CPU中能同时处理64位二进制数 D.能处理最多由8个英文字母组成的字符串 【答案】C 六 课堂小结 课堂练习 练习3：用MIPS为单位来衡量计算机的性能。它指的是计算机的（ ） A.传输速率 B.存储器容量 C.字长 D.运算速度 【答案】C 六 课堂小结 课堂练习 练习4： 填空：在微机中，信息的最小单位是（ ） 【答案】位 六 课堂小结 课堂练习 练习5：A文件长度为512KB,B文件长度是2MB，B文件长度是A文件（ ）倍。 A.8 B.2 C.3 D.4 【答案】D 六 课堂小结 课堂练习 练习6：为解决计算机中CPU和内存储器之间速度不匹配的问题，常使用的部件是（ ）。 A.Cache B.EPROM C.ROM D.Flash 【答案】A 六 课堂小结 课堂练习 练习7： 判断：计算机断电后，RAM存储的信息不会丢失，ROM存储的信息会丢失（ ） 【答案】× 六 课堂小结 课堂练习 练习8： 判断：一般情况下，光盘比硬盘读取速度慢（ ） 【答案】√ 六 课堂小结 课堂练习 练习9： 填空：用在屏幕水平方向上显示的点数和垂直方向上显示的点数来表示显示器清晰度的指标，通常称为（ ） 【答案】分辨率 六 课堂小结 课堂练习 练习10： 微处理器的字长由（ ）来决定的。 A.地址总线的位数 B.数据总线的位数 C.控制总线的位数 D.时钟频率 【答案】B 七 布置作业 作业 为自己暑期学习或娱乐用的计算机，写一个计算机的配置单（配置要求参考学习和娱乐的内容，价格参考京东直营或商品官网售价） 感谢观看 $$