《电脑基础知识》PPT课件.ppt
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1、计算机基础知识,第 二 章,2,第二章 计算机基础知识,本章将从计算机系统的组成开始介绍计算机的硬件系统和软件系统的基本知识,结合微机系统的构成,对其基本原理、各部件的基本功能、主要技术指标和使用方法等作了比较详细的阐述。最后介绍了计算机中数据的表示方法及相关概念。,3,2.1 计算机系统的组成 2.2 微机硬件组成 2.3 计算机中数据的表示,4,2.1 计算机系统的组成,一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的,如图所示。,硬件(Hardware)也叫硬设备,是计算机的各种物理设备的总称,包括组成计算机的电子的、机械的、磁的或光的元器件或装置,是计算机系统的物质基础。,软件
2、(Software)是在硬件系统上运行的各类程序、数据及有关资料的总称。,5,硬件是软件建立和依托的基础,软件是计算机系统的灵魂。 没有配备软件的计算机叫“裸机”,不能供用户直接使用。而没有硬件对软件的物质支持,软件的功能则无法发挥。所以硬件和软件相互结合构成了一个完整的计算机系统,只有硬件和软件相结合才能充分发挥计算机系统的功能。,6,2.1.1 概述,无论是巨型机、大型机、小型机,还是微型机,尽管它们在规模和性能方面存在着极大的差别,但其硬件系统都是由运算器、控制器(组成中央处理器)、存储器、输入设备、输出设备等五部分组成。下面简要介绍这五大部分的功能。,7,输入设备用于从计算机外部将数据
3、、命令输入到计算机的内部,供计算机处理。常用的输入设备有键盘、鼠标器、磁盘驱动器、磁带机、光笔、CD ROM驱动器、扫描仪、数字化仪和摄像机等。,输出设备用以将计算机处理后的结果信息,转换成人们能够识别和使用的数字、文字、图形、声音、电压等信息形式。常用的输出设备有显示器、磁盘驱动器、打印机、绘图仪、音响设备和投影仪等。,控制器负责从存储器中逐条取出指令、分析指令,并按指令要求发出相应的控制信号指挥各执行部件工作。控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。,运算器是计算机中进行算术运算和逻辑运算的单元,通常由算术逻辑运算单元ALU(Arithmetic Logic Unit
4、)、加法器及通用寄存器组成。,存储器的主要功能是用来存放各类程序和数据信息。存储器分为内存储器(简称内存或主存储器)和外存储器(简称外存或辅助存储器),8,关于存储器,内存,外存,随机存储器(Random Access Memory,简称RAM,只读存储器(Read only Memory,简称ROM),磁盘、 磁带 光盘等,通常所说的 存储器就是 指内存。,9,字长 若干个字节组成一个字(Word),其位数称 为字长。字长是计算机能直接处理的二进制 数的数据位数,直接影响到计算机的功能、 用途及应用领域。常见的字长有8位、16位、 32位、64位等。,位 二进制数所表示的数据的最小单位, 就
5、 是二进制的1位数,简称位(bit)。,字节 把个bit称为个字节(Byte),字节是计 算机中的最小存储单元。,10,为了便于表示存储器的大小或容量,统一以字节为单位表示。一般用KB、MB、GB、TB和PB来表示,它们之间的换算关系如下: 1KB=210B=1024B 1MB=1024KB=220B 1GB=1024MB=230B 1TB=1024GB=240B 1PB=1024TB=250B,地址 计算机的整个内 存由很多个存储单元组成,以字节为单位进行编号,通过编号进行识别,该编号就称为存储单元的地址,对每个存储单元,该地址唯一。,11,2.1.2 计算机的基本工作原理,上节介绍了组成计
6、算机的硬件的五个部分,但是仅有硬件,计算机只具有运算的可能性,如要计算机实现计算、控制等功能,计算机还必须配有必要的软件。工作时,计算机在控制器的控制下,把组成软件的指令一条一条地取出来,并翻译和执行,完成相应的操作。,12,指令(Instruction)就是一组计算机能识别并能执行的各种基本操作命令。指令构成如图示:,指令系统(Instruction System)是一台计算机的所有指令的集合。指令系统反映了计算机的基本功能,不同的计算机其指令系统不尽相同。,程序(Program)是为解决某一问题而选用的一条条有序指令的集合。程序具有目的性、分步性、有限性、有序性、分支性等特性。,操作码指明
7、该指令要完成的操作,如加、减、乘、除。,操作数是指参加运算的数据或者数据所在的地址。,13,C P u, CPU对该指令进行分析译码,内存,将要执行的指令从内存调入CPU,14,CPU从内存中读取一条指令,CPU执行该指令,程序执行完?,结束,否,是,开始,15,2.1.3 计算机软件,微型机的软件系统由两大部分组成: 系统软件和应用软件。,要使计算机解决各种实际问题,必须有软件的支 持。广义地讲,软件是指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需要的所有文档的集合。计算机系统在“裸机”的基础上,通过一层层软件的改造后,向用户呈现出友好的使用界面和强大的功能。,16,系统软件,应用软件,计 算
8、机 软 件,系统软件是为了使计算机 能够正常高效地工作所配 备的各种管理、监控和维 护系统的程序及有关的资 料。,应用软件是为解决各种实 际问题而编制的应用程序 及有关资料的总称。应用 软件可以在市场上购买, 也可以自己开发。,计算机软件,17,系 统 软 件,操作 系统,数据库管理系统,编译程序,解释程序,连接程序,网络通讯软件,系统服务性程序,18,操作系统(Operating System)是一个管理计算机系统资源、控制程序运行的系统软件。它实际上就是一组程序的集合。,从用户的角度来说,操作系统是用户和计算机交 互的接口。 从管理的角度讲,操作系统又是计算机资源的组织者和管理者。 操作系
9、统的任务就是合理有效地组织、管理计算机的软硬件资源,充分发挥资源效率,为方便用户使用计算机提供一个良好的工作环境。,19,作业管理 作业就是交给计算机运行的用户程序。它是一个独立的计算任务或事务处理。作业管理就是对作业进入、作业后备、作业执行和作业完成四个阶段进行宏观控制,并为其每一个阶段提供必要的服务。,文件管理就是要为用户提供一种简单、方便、统一的存贮和管理信息的方法。用文件的概念组织管理系统及用户的各种信息集,用户只需要给出文件名,使用文件系统提供的有关操作命令就可以调用和管理文件。,处理器管理主要是解决处理器的使用和分配问题。提高处理器的利用率,采用多道程序技术,使处理器的资源得到最充
10、分的利用。,存贮管理就是由操作系统统一管理存贮器,采取合理的分配策略,提高存贮器的利用率。存贮管理是特指对主存贮器进行的管理,实际上是管理供用户使用的那部分空间。,设备管理是为了有效地利用设备资源,同时为用户程序使用设备提供最大的方便,操作系统对系统中所有的设备进行统一调度、统一管理。它的任务是接受用户的输入输出请求,根据实际需要,分配相应的物理设备,执行请求的输入输出操作。,20,操作系统的分类,21,22,计算机语言,也称为程序设计语言,是人与计算机交流信息的一种语言。,人与计算机的联系,必须使用计算机语言。使用程序设计语言编写的程序,计算机可以识别并执行相应的操作,帮助人们解决实际问题。
11、 程序设计语言通常分为机器语言、汇编语言和高级语言。,计算机语言,23,计算机语言,机器语言是一种用二 进制代码表示机器指 令的语言。,汇编语言是指用能反 映指令功能的助记符 来代替难懂、难记的 机器指令的语言。,高级语言是一种独立于 机器的算法语言,它的 表达式接近于人们日常 使用的自然语言和数学 表达式,并具有一定的 语法规则。常用的高级语言有Basic、C和C+、Java等语言。,24,源程序,目标程序,可执行程序,编辑 程序,汇编或 编译程序,连接 程序,用于编写高级语言程序,解释、编译和连接程序及转换为 可执行程序的过程,把目标程序以及所需的功能库等转换成一个可执行的装入程序,这个装
12、入程序分配有地址,可以执行。完成此功能的程序叫连接程序。,25,解释、编译的不同特点,26,系统服务程序 系统服务程序主要是指一些工具软件或支撑软件。如系统诊断程序、测试程序、调试程序等。,数据库管理系统 计算机需要处理大量的数据,对有关的数据进行分类、合并,建立各种各样的表格,将这些数据和表格按一定的形式和规律组织起来,实行集中管理,这便是建立数据库(Data Base)。 对数据库中的数据进行组织和管理的软件称为数据库管理系统DBMS(Data Base Management System)。较为著名的微机数据库管理系统有:FoxBASE+ 、FoxPro、Microsoft Access
13、等。另外,还有大型数据库管理系统Oracle 、DB2、SYBASE等。,27,2.1 总结,在本节的学习中,应重点掌握计算机五大组成部件的功能和计算机软件的基本概念,从而能深刻理解计算机在硬件系统和软件系统相互配合下的工作原理。,28,2.2 微机硬件组成,随着电子技术的发展、集成电路技术的进步,微型计算机从最早的IBM PC发展到今天的Pentium IV。其各项性能指标得到大大提高。不管是最早的PC机还是现在的Pentium IV计算机,它们的基本构成都是由显示器、键盘和主机构成。在主机箱内有主板、硬盘驱动器、CD ROM驱动器、软盘驱动器、电源、显示适配器(显示卡)等。,29,2.2.
14、1 主板,主板也叫系统板或母板(Motherboards) ,在个人电脑诞生的20多年来,主板一直是个人电脑的主要组成部分。我们可以把它想像为使用了非常多标准建筑的未来化都市主板上的大规模集成电路芯片,并且每幢建筑都具有相同的电气系统 国际标准化。这些建筑之间 使用具有了不同宽度的高速公路连同起来 系统总线,可以传输多种类型的数据。,30,31,8086cpu,中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU) 中央处理器主要包括运算器和控制器两大部件。 它是计算机的核心部件。,1978年,8086处理器诞生了。这个处理器标志着x86王朝的开始,从8086开始,才有了目前
15、应用最广泛的PC行业基础。8086集成2.9万只晶体管,时钟频率为4.77MHz。,PIII处理器,CPU是一个体积不大而集成度非常高、功能强大的芯片,也称为微处理器(Micro Processor Unit,简称MPU)。计算机的所有操作都受CPU控制,所以它的品质直接影响着整个计算机系统的性能。,32,主(内)存储器 目前,微型机的内存储器由半导体器件构成。由只读存储器ROM(Read Only Memory)和随机存储器RAM(Random Access Memory )两部分构成。,内存结构示意图,33,常用的ROM有三类: 可擦除可编程的只 读存储器,称为 EPROM,电可擦除的只读
16、存 储器,称为EEPROM,快擦型存储器(闪 存),称为Flash Memory,快擦型存储器具有EEPROM的特点,可在计算机内进行擦除和编程,它的读取时间同DRAM相似,而写时间较慢。,34,一般在系统板上都装有只读存储器ROM,在它里面固化了一个基本输入/输出系统,称为BIOS(基本输入输出系统)。其主要作用是完成对系统的加电自检、系统中各功能模块的初始化、系统的基本输入/输出的驱动程序及引导操作系统。,35,RAM从特性上可以分为三类: DRAM(Dynamic RAM); SRAM(Static RAM); VRAM(Video RAM);,RAM随机存储器,动态随机存取存储器(DR
17、AM)是RAM家族中最大的成员,通常意义上的RAM即指DRAM内存。 DRAM的特点:高密、低功耗、价廉、慢速, 动态(需要定时刷新)。 内存(在系统板上的RAM又称主存)一般都采用DRAM。,36,RAM随机存储器,从外形上又可分为: DIP(Dual In-line Package,即:普通双列直插内存芯片);,SIMM(Single In-line Memory Modules,即:单列直插式存储模块,也称72线内存);,DIMM(Dual In-line Memory Module,即:双列直插式存储模块,也称168线内存);,37,内存条插在主板的插槽上,主板上目前常用内存条的容量为
18、64MB、128MB和256MB,甚至更多。 内存条的引脚从30芯、72芯到现在的168芯。,主板上的RAM随机存储器,38,Cache存储的是CPU当时需要的一部分程序和数据,其工作速度接近CPU的工作速度,但其存储容量比主存储器小得多,分为两种,一级Cache (L1 Cache)集成在CPU内部,容量较小;二级Cache (L2 Cache)是在系统板上的Cache(注:Pentium III的L2Cache是和CPU封装在一起的),其容量较大。,39,CPU本身也由若干个部件组成,这些部件之间也是通过总线连接。通常把CPU芯片内部的总线称为内部总线,而连接系统各部件间的总线称为外部总线
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