1.2计算机系统组成（课件）-《计算机应用基础》同步教学（人民邮电版）

第一章 计算机基础知识 Mind Map in This Chapter 思维导图 21 世纪的今天，我们生活在一个科技与信息高度发展的社会。人们借助计算机和网络快速地完成各项工作，足不出户就可以了解国内外的新闻。利用计算机和网络，我们不仅可以高效地完成工作和学习，还可以观看网络视频、玩游戏或与亲朋好友进行语音、视频聊天。计算机和网络极大地改变了我们的工作和生活方式，已经成为当前社会经济生产活动中不可或缺的一部分。大学生应该掌握好这些信息化工具，以便更好地适应今后的学习、工作和生活。 Guidance to Chapter Five 本章导学 Learning Objectives 学习目标  了解计算机技术的发展历程。  理解计算机的分类及其特点。  熟练掌握计算机系统的组成。  熟练掌握计算机数据存储及进制的转换方法。  了解计算机病毒及信息安全相关知识。 学习目标 1.2计算机系统组成 计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件系统（简称硬件）是计算机进行工作的物质基础；软件系统（简称软件）是建立在硬件基础之上的，为能充分发挥硬件各部件的功能和方便用户使用而编制的各种程序。这两者相互依存、相互渗透，组成一个完整的计算机系统。计算机系统组成结构如图 1-5 所示。 1.2计算机系统组成 1.2.1 计算机硬件系统 1．冯·诺依曼体系结构 1946 年，冯·诺依曼提出计算机存储程序原理，即把程序本身当作数据来对待，用同样的方式存储程序和该程序处理的数据，计算机依靠存储的程序自动处理数据，得到计算结果。该原理被称为冯·诺依曼体系结构。该体系结构的要点：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备 5 部分组成。此外，数制采用二进制，计算机按照程序顺序执行。计算机五大部件之间的逻辑关系如图 1-6 所示。其中单线箭头表示由控制器发出的控制信息流向，双线箭头为数据信息流向。 1.2计算机系统组成 1.2.1 计算机硬件系统 1．冯·诺依曼体系结构 （2）控制器 控制器是计算机硬件系统的控制中心，指挥计算机各部分协调工作，保证计算机按照程序预先规定的指令和步骤有条不紊地进行处理。控制器从内存中逐条取出指令，分析每条指令的规定，以及进行该操作的数据在存储器中的位置（地址码）；然后根据分析结果，向计算机的其他各部分发出控制信号。控制过程是指系统根据地址码从存储器中取出数据，对这些数据进行操作码规定的操作。根据操作的结果，运算器及其他部件要向控制器回报信息，以便控制器开展下一步工作。 1.2计算机系统组成 1.2.1 计算机硬件系统 1．冯·诺依曼体系结构 （3）存储器 存储器的主要功能是存储程序和各种数据信息，它能在计算机运行过程中高速、自动地完成指令和数据的存取。存储器是具有“记忆”功能的设备。它用具有两种稳定状态的物理器件来储放数据，这些器件又被称为记忆元件。 1.2计算机系统组成 1.2.1 计算机硬件系统 1．冯·诺依曼体系结构 （4）输入设备 输入设备是用来输入计算机所需数据信息的设备总称。针对不同类型的数据信息，输入设备有所不同，常用的输入设备有键盘、鼠标、手写板、摄像头、扫描仪等。 1.2计算机系统组成 1.2.1 计算机硬件系统 1．冯·诺依曼体系结构 （5）输出设备 输出设备是用来输出和显示数据处理结果的设备总称。常用的输出设备有显示器、打印机、投影仪等。在其他专业领域中还有很多特殊的输出设备，例如在医疗卫生、地质勘探等领域。 1.2计算机系统组成 1.2.1 计算机硬件系统 2．PC 的主要硬件及性能指标 个人计算机（Personal Computer，PC）的体系结构沿用的是冯·诺依曼体系结构。但是因芯片制造工艺等因素的影响，运算器和控制器被集成在同一个芯片组件中，即 CPU。CPU、存储器和连接器件的集成电路主板合称为主机，输入、输出设备及部分外存储器合称为外部设备。 1.2计算机系统组成 1.2.1 计算机硬件系统 2．PC 的主要硬件及性能指标 （1）CPU CPU 是 PC 最重要的器件，它负责 PC 的算术、逻辑运算，并协调 CPU 与其他设备的协同工作。CPU 由运算单元、控制单元、存储单元存 3 个部件组成。其性能指标主要有字长、主频、高速缓存。 1.2计算机系统组成 1.2.1 计算机硬件系统 2．PC 的主要硬件及性能指标 （2）内存储器 CPU 能直接访问的存储器称为内存储器（简称内存），包括主存和高速缓存。内存的性 能直接影响计算机系统的处理能力。内存的存储容量和工作频率是衡量其性能的参数。。 1.2计算机系统组成 1.2.1 计算机硬件系统 2．PC 的主要硬件及性能指标 （3）主板 主板又叫母板，分为商用主板和工业主板两种。主板安装在机箱内， 主板的性能指标主要包括主板的南、北桥芯片组类型，主板支持的 CPU 插座类型（不同CPU 的针脚数不同），是否集成显卡，是否支持最高的前端总线，是否支持最高的内存容量和频率等。 主板是 PC 最基本、最重要的部件之一。主板一般为矩形电路板，上面安装有大规模集成电路系统，如 BIOS 芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。主板采用开放式结构，大都有 6 到 15 个扩展插槽，供计算机外部输入、输出设备的适配器插接。更换这些插卡，可以对 PC 的性能进行局部升级，使厂家和用户在配置PC 时有更大的灵活性。所以，主板在 PC 系统中扮演着举足轻重的角色。主板的类型和档次决定着 PC 系统的类型和档次，主板的性能影响着 PC 系统的性能。 14 1.2计算机系统组成 1.2.1 计算机硬件系统 2．PC 的主要硬件及性能指标 （4）显卡 显卡的用途是将 PC 系统需要的显示信息进行转换，驱动显示器并向显示器提供逐行或隔行扫描信号，控制显示器的正确显示。显卡中最重要的核心处理单元是图形处理器（Graphics Processing Vnit，GPU），也称显示芯片，其性能是衡量一块显卡的基本标准。 1.2计算机系统组成 1.2.2 计算机软件系统 1．系统软件 系统软件是为提高计算机工作效率和方便用户使用而设计的各种软件的总称，如操作系统、编译软件系统和数据库管理系统等。 （1）操作系统 操作系统是对计算机系统的硬件资源和软件资源进行统一管理、统一调度及统一分配的系统软件。操作系统是系统软件的核心，它把硬件资源潜在的功能用一系列命令的形式提供给用户，成为用户与计算机硬件的接口，同时又是其他软件开发的基础。其他软件都必须在操作系统的支持下才能安装并运行。 1.2计算机系统组成 1.2.2 计算机软件系统 1．系统软件 （2）编译软件系统 控制计算机处理具体任务的计算操作序列称为计算机程序，编写程序的过程称为程序设计。编译软件系统就是将由非机器语言编写的程序翻译成指令的平台，所以也有人将编译软件系统称为程序“翻译”软件。计算机能够识别的语言一般分为机器语言、汇编语言和高级语言。但是计算机能够直接识别的只有机器语言，也就是二进制代码。 （3）数据库管理系统 数据库是以一定的组织方式存储起来且具有相关性的数据的集合。其数据冗余度小，而且独立于任何应用程序存在，可以为多种不同的应用程序共享。数据库中的数据是结构化了的，用户进行输入、输出及修改均可按一种公用的可控制的方式进行，使用十分方便，大大提高了数据的利用率和灵活性。数据库管理系统（Database Management System，DBMS）是对数据库中的资源进行统一管理和控制的软件。数据库管理系统是数据库系统的核心，是进行数据处理的有利工具。目前，被广泛使用的数据库管理系统有 SQL Server、Oracle、MySQL、DB2 等。 1.2计算机系统组成 1.2.2 计算机软件系统 2．应用软件 应用软件是指为实现某种特殊功能而编制的计算机程序。例如，图形处理软件 Photoshop、文字处理软件 Word、表格处理软件 Excel、财会软件、计划报表软件、计算机辅助教学软件、计算机辅助设计软件、计算机辅助制造软件、杀毒软件、娱乐软件等都是应用软件。我们在生活中用到的更多是应用软件，但它们必须在系统软件的支持下使用。 $$