第4章计算机系统.ppt

,第4章 计算机系统,余世维-大学生如何成为五百强需要的人才,培养自己的素养：只有专业能力是远远不够的，世界五百强企业首先要考察一个人的素养，即他的日常行为规范 养成良好的成功习惯：那就是对细节的坚持，对于工作态度的认真负责，能严格坚持标准，能自动发现问题、解决问题，养成独立思考的习惯 注意自己的AQ和EQ：即自己承受逆境的能力和情商 在校期间该加强些什么：自己的沟通协商能力、语言表达能力，尽可能多涉猎其他学科的知识，接受多元化文化的熏陶，学习工商和管理的知识、技能 具有什么个性：恪尽本职，按质按量按时完成任务，有创造性思维，养成独立思考的习惯，有把握、有想法才会有自信,大学生如何成为五百强需要的人才：http:/www.tudou.com/programs/view/n6spDO-a460/,问题四：大学与职业的关系？（学会做事）,思考,指导大学生在入校之初尽快适应大学生活，自觉规划和设计好自我成长发展轨迹，珍惜时间，勤奋学习，历练品德，培育健康身心，积极进行能力培养和素质拓展，为自己求职择业、走向社会做好准备,要耐得住寂寞，要静得下心，要吃得苦，每天都 坚持学习，无论将来做什么，大学经历都是人生 中宝贵的财富,送给学生的话,吃得苦中苦 方为人上人,所有的成功必来自寂寞奋争的过程,计算机系统,4.1 计算机硬件系统 4.2 计算机软件系统 4.3 计算机体系结构 4.4 选购计算机硬件* 4.5 组装计算机硬件* 4.6 计算机使用与维护*,推荐阅读,计算机组成,硬件：主板、CPU风扇、内存、显示器、显卡、硬盘、声卡、光驱（刻录机、DVD机）、优盘、机箱电源、鍵盘、鼠标、音箱、调制解调器、打印机、网卡、扫描仪、耳麦、摄像头、电视接收盒（电视接收卡）,软件：操作系统、磁盘整理软件、分区软件、备份软件、办公软件、播放器软件、压缩软件、杀毒软件、输入法软件、看图软件、图片处理软件、动画制作软件、网页制作软件、浏览器软件、下载软件、防火墙软件、搜索软件、聊天软件,计算机系统组成,计算机 系统,硬件,软件,应用软件,系统软件,操作系统 编译系统、语言处理程序 数据库管理系统 ,外围设备,主机,数据处理程序 自动控制程序 企业管理程序 科学计算程序 ,外存储器：磁盘、磁带、光盘 输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪 输出设备:显示器、打印机、绘图仪,中央处理器（CPU）：运算器、控制器 内存储器：ROM、RAM,硬件系统由 5 个功能部件组成：,4.1 计算机硬件系统,控制部件：依照每条指令的运行功能的需要，向各个部件或设备提供它们协调运行所需要的控制信号，在整个硬件系统中起到指挥、协调和控制的作用 算术逻辑部件：对数据进行逻辑（与、或、非、异或）、移位（逻辑移位、算术移位）和算术运算 存储部件：用来存储程序以及处理过程所产生的临时数据和最终数据 输入部件：用来从外部接收输入程序和原始数据 输出部件：负责将运算或处理的结果输出到计算机外部,总线是一种内部结构，它是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。一般包含三种总线： （1）数据总线。用于传送数据信息，可把CPU的数据传送到存储器或I/O接口等部件，也可将其它部件的数据传送到CPU （2）地址总线。用来传送地址，由于地址只能从CPU传向外部存储器或I/O端口，所以地址总线总是单向的 （3）控制总线。用来传送控制信号和时序信号，传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的，位数则根据系统的实际控制需要而定,4.1.1 机箱与电源,机箱一般包括外壳、支架、面板上的各种开关、指示灯等。机箱作为计算机配件中的一部分，作用是： 支撑与固定主板、电源、光驱、软驱和硬盘 屏蔽电磁辐射 防止灰尘，保护机箱内部元件,随便买个 机箱好吗？,电源：提供了计算机各部件所需要的电能 不间断电源（Uninterrupted Power Supply，UPS）：能够在停电或电压不稳定及不能断电时，提供持续、稳定、不间断的电源供应,挑战一下你的DIY能力：,1.主板作用 为CPU、内存和各种功能（声、图、通信、网 络、TV、SCSI等）卡提供安装插座（槽） 为各种磁、光存储设备、打印和扫描等I/O设备 以及数码相机、摄像头、“猫”（Modem）等多媒 体和通讯设备提供接口,4.1.2 主板,2.下图主板上面的数字标的是什么东东？,主板图,（1） 中央处理器插座： 分为Socket处理器插座和Slot 1处理器插座,Socket处理器插座和背面图,左图：华硕的一款支持Slot 1 P处理器的主板 右图：Slot 1架构的Intel处理器,（2）内存插槽：,怎么配置双通道？,内存条卡位缺口,4条2对DDR内存插槽，用颜色区别，以配置双通道,（3）芯片组： 分为南桥SB和北桥NB。北桥一般都有散热片的，离CPU不远，南桥一般都没有散热片，很好找。南北桥的位置是不固定的，看主板厂家 南桥即系统I/O芯片，主要管理中低速外部设备，集成了中断控制器、DMA控制器 北桥是系统控制芯片，主要负责CPU与内存、CPU与AGP之间的通信 南桥芯片（主板图中“3”所示位置是主板北桥芯片位置，图中是加了散热器，所以看不到北桥芯片）,Intel的i875P芯片组结构,（4）PCI和AGP插槽： PCI：CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线，实现上下之间的接口以协调数据的传送 AGP：专用的显示接口，只有图像数据才能通过AGP端口 PCI插槽主板图中“13”所示，AGP插槽主板图中“12”所示 ISA插槽现在已经被淘汰了，在一些老主板上还能看到其身影，比PCI插槽还要长，是黑色的,这是一根AGP 8x的AGP显卡插槽，带有防脱落装置,（AGP插槽在主板图中的位置就是“12”）,在笔记本电脑中 ，使用PCMCIA,（5）硬盘接口：,主板图所示“15”为传统并行ATA，即IDE接口，“16” 所示的是串行SATA接口 （软驱是“17”）,（6）电源接口：,（7）外设接口：,“4”是PS/2接口，绿色的端口连接鼠标，紫色的端口连接键盘 “5”是并口，连接打印机，一些老式游戏设备采用这种接口 “6”是串行COM口，它主要是用于以前的扁口鼠标、Modem以及其它串口通信设备 “7”和“9”都是USB接口 “8”是IEEE 1394接口 “10”是双绞线接口 “11”是音频线接口 红色（粉红色）是MIC（话筒接口、录音接口、麦克风接口） 绿色是LINE OUT（声卡声音的输出口、耳机或者音箱接口） 蓝色是LINE IN（线输入），用来将外部声音（如CD机、MP3播放器）输入电脑,（8） BIOS,基本输入输出系统BIOS（Basic Input Output System）包括计算机基本输入输出的程序、开机后自检程序、系统自启动程序和系统设置信息。常见主板上的BIOS设置分为AMI BIOS设置和AWARD BIOS设置（PHOENIX BIOS） 互补金属氧化物半导体CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）是主板上的一块可读写的RAM芯片，是用来保存BIOS的硬件配置和用户对某些参数的设定 在主板的CMOS附近，都能看到一块CMOS电池，它的作用是保存对BIOS的修改,【思考】： 开机密码、CMOS密码怎么破解？ 怎么实现电脑闹钟？,4.1.3 中央处理单元,CPU：Central Processing Unit，中央处理器 主要功能：解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据 所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程 CPU是计算机中的核心配件，只有火柴盒那么大，几十张纸那么厚，但它却是一台计算机的运算核心和控制核心。计算机中所有操作都由CPU负责读取指令，对指令译码并执行指令的核心部件,buy intel or amd？,2.CPU是怎么制造出来的？ 取出一张利用激光器刚刚从硅柱上切割下来的硅片 在硅片表面增加一层由二氧化硅(SiO2)构成的绝缘层 镀胶，光刻掩膜，之后对半导体硅进行掺杂工艺 布上金属配线，把完工的晶体管接入自动测试设备中 在通过所有的测试后必须将其封入一个陶瓷的或塑料 的封壳中，这样它就可以很容易地装在一块电路板上,3.CPU的内部结构 控制单元：负责对指令译码，并且发出为完成每 条指令所要执行的各个操作的控制信号 逻辑单元：可以执行定点或浮点的算术运算操作、 移位操作以及逻辑操作，也可执行地址的运算和 转换 寄存器 ：通用寄存器、专用寄存器、控制寄存器 、 二级缓存,4 .CPU是怎么工作的？ CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放 入指令寄存器，并对指令译码。它把指令分解成 一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行 微操作系列，从而完成一条指令的执行 指令是计算机规定执行操作的类型和操作数的基 本命令。指令是由一个字节或者多个字节组成， 包括操作码字段、一个或多个有关操作数地址的 字段以及一些表征机器状态的状态字和特征码。 有的指令中也直接包含操作数本身,5.Cache：高速缓冲存储器 也就是平常看到的L1 Cache、L2 Cache、L3 Cache ，位于CPU与内存之间，是一个读写速度 比内存更快的存储器 当CPU向内存中写入或读出数据时，这个数据也 被存储进高速缓冲存储器中。当CPU再次需要这 些数据时，CPU就从高速缓冲存储器读取数据， 而不是访问较慢的内存，当然，如需要的数据在 Cache中没有，CPU会再去读取内存中的数据,4.1.4 内存,内存Memory是与CPU进行沟通的桥梁，计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的 安装内存条时，不要用手摸内存条的金手指，以免被氧化 电脑黑屏80%原因都是内存条的问题，可以通过重新安装内存条解决,主要作用：存放各种输入、输出数据和中间计算 结果，以及与外部存储器交换信息时做缓冲之用,数字标的是 什么东东？,基本内存类型： ROM：常被用于存储重要的或机密的数据，如BIOS ROM、PROM、EPROM、EEPROM RAM：随机地读写内存中的数据，SRAM、DRAM,在电脑硬件中，有这样一个规律：内存越小速度越快，内存越大性价比越便宜,4.1.5 显示卡,显示接口卡（Video card，Graphics card）或显示适配器（Video adapter）是连接显示器和主板的重要硬件 它的用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示,买集成的显卡好吗？,集成显卡内存 靠谁提供呢？,4.1.6 声卡,也叫音频卡，是多媒体技术中最基本的组成部分，是实现声波数字信号相互转换的一种硬件 基本功能：把来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号加以转换，输出到耳机、扬声器、扩音机、录音机等声响设备，或通过音乐设备数字接口(MIDI)使乐器发出美妙的声音,有必要买声卡吗？ 不能语聊原因？,4.1.7 软盘驱动器,1.分类：5.25英寸、3.5英寸 2.基本功能：保存数据、数据传递媒介、启动系统 3.组成：盘片状态检测系统、盘片驱动机构、磁头定 位系统、数据读写抹系统,软驱还有用吗？ 电脑启动盘是什么？,4.1.8 硬盘驱动器,买硬盘应该考虑哪些因素？ 硬盘自己可以修吗？（物理坏道和逻辑坏道是什么） 删除的数据还能找回来吗？,4.1.9 光盘驱动器,什么是康宝？ 光驱弹不出来怎么办？ 光盘读不出来怎么办？ 什么是虚拟光驱，什么是镜像文件？,DIY一下：当CD机,4.1.10 显示器,是买液晶还是纯平显示器？ 液晶电视可以做显示器吗？,分辨率和刷新频率 是什么东东？,4.1.11 键盘,一键关机？抓图？电脑和投影仪切换？输入法切换？ 是买有线的还是无线的键盘？ 你知道哪些快捷键？锁屏是哪个快捷键？,4.1.12 鼠标,让右键有更多的功能？ 不用鼠标可以吗？如翻阅PPT 是买有线的还是无线的鼠标？,4.1.13 音箱,电脑没声音怎么办？ 天天用耳塞好难受？推荐用悬挂耳机 买多少钱的音箱比较好？,4.1.14 打印机,怎么实现网络打印机？ 正反面怎么打印？彩色打印机好吗？ 买激光打印机还是喷墨打印机？,4.2 计算机软件系统,计算机硬件是载体，软件则是整个系统的灵魂 所谓软件系统，就是计算机上可运行的全部程序的集合 硬件与软件可以互相转化，即硬件可以用软件方法实现，软件固化成为固件 整个计算机系统呈现为层次结构,1.计算机系统的层次结构 从软件角度看，计算机系统分为： 微程序设计级（硬件） 机器指令系统 操作系统 语言处理程序 其它系统软件和应用软件,从上面对计算机系统层次结构的描述，可以看到使用计算机解题的过程包括以下步骤： （1）提出要解决的问题，进行需求分析 （2）用算法进行问题描述，进行系统设计 （3）用语言编写程序，进行系统实现 （4）用编译器调试程序，进行系统测试 （5）在硬件上执行程序，进行系统发布,软件系统一般包括系统软件、应用软件，系统软件对计算机硬件进行扩充与完善，应用软件借助系统软件的支持来运行,2.系统软件 系统软件：指管理、调度、监视和维护计算机 系统软硬件资源的程序集合，使系统资源得到 合理调度，确保高效率运行 常用的系统软件： （1）操作系统 （2）语言处理程序 （3）数据库管理程序 （4）系统辅助处理程序,3.应用软件 应用软件：又称为应用程序，用户根据特定的任务需求所开发的各种程序的集合，分为应用软件包和用户程序 常用的应用软件： （1）工程设计程序 （2）数据处理程序 （3）自动控制程序 （4）企业管理程序 （5）科学计算程序,4.3 计算机体系结构,定义：程序员所看到的计算机的属性，即概念性 结构与功能特性 （C.M.Amdahl ） 【推荐阅读】计算机体系结构与程序性能 http:/blog.zhaojie.me/2009/01/system- architecture-and-program-performance.html,冯·诺依曼（Von Neumann ）体系结构 1946年由美籍匈牙利数学家冯 · 诺伊曼提出 计算机的体系结构发生了许多变化，但Von Neumann提出的二进制、程序存储和程序控 制，依然是普遍遵循的原则,计算机系统结构有了许多改进,主要包括： 1. 计算机系统结构从基于串行算法改变为适应并行 算法，从而出现了向量计算机，并行计算机、多 处理机等 2. 高级语言与机器语言的语义距离缩小，从而出现 了面向高级语言机器和直接执行高级语言机器 3. 硬件子系统与操作系统和数据库管理系统软件相 适应，从而出现了面向操作系统机器和数据库计 算机等 4. 计算机系统结构从传统的指令驱动型改变为数 据驱动型和需求驱动型，从而出现了数据流机器 和归约机,5. 为了适应特定应用环境而出现了各种专用计算 机，如快速傅里叶变换机器、过程控制计算机等 6. 为了获得高可靠性而研制容错计算机。 7. 计算机系统功能分散化、专业化，从而出现了各 种功能分布计算机，这类计算机包含外围处理机、 通信处理机等 8. 出现了与大规模、超大规模集成电路相适应的 计算机系统结构 9. 出现了处理非数值化信息的智能计算机。例如 自然语言、声音、图形和图象处理等。主要的 处理方法已不是依靠精确的算法进行数值计算 而是依靠有关的知识进行逻辑推理，特别是利 用经验性知识对不完全确定的事实进行非精确 性推理,典型的冯.诺依曼计算机结构框图（以运算器为中心）,现代计算机结构框图（以存储器为中心）,1.CISC 早期的CPU全部是复杂指令集计算机（Complex Instruction Set Computer，CISC）。在CISC体系结构中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢 在CISC指令集合的各种指令中，其使用频率相差悬殊。大约有20%的指令会被反复使用，占整个程序代码的80%。而余下的80%的指令却不经常使用，在程序设计中只占20%。所以，这种计算机结构效率不高,2.RISC 1979年，美国加州大学伯克利分校提出了精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer，RISC）。RISC并非只是简单地去减少指令，而是把着眼点放在了如何使CPU的结构更加简单合理地提高运算速度上 RISC体系结构优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令，并且将指令长度固定，指令格式和寻址方式种类减少，使得以控制逻辑为主，不用或者少用微码控制,3.流水线结构 流水线技术是一种将每条指令分解为多步，并让各步操作重叠，从而实现几条指令并行处理的技术。程序中的指令仍是一条条顺序执行，但可以预先取若干条指令，并在当前指令尚未执行完时，提前启动后续指令的另一些操作步骤，从而加速一段程序的运行过程。 CPU的工作也可以大致分为指令的获取、解码、运算和结果的写入四个步骤，采用流水线设计之后，指令（好比待装配的汽车）就可以连续不断地进行处理。在同一个较长的时间段内，显然拥有流水线设计的CPU能够处理更多的指令,4.并行结构： 计算机在执行程序过程中，有2种信息在流动。一 种是计算机指令，它从存储器流入控制器，并变 成整个计算机系统的控制信号。另一种是数据， 从输入设备流入存储器，再流入执行部件如运算 器，运算结果流入存储器或输出设备 Flynn称前一种信息为“指令流”，后一种信息为 “数据流”。因此根据指令流与数据流的不同组 合，计算机系统结构分为以下4类,4.4 选购电脑硬件*,http:/www.snwei.com/studypc/buypc/buypc.htm,4.5 组装电脑全过程*,http:/www.snwei.com/studypc/fixpc/fixpc.htm,一.故障的判断方法 1.先软后硬：80%问题都是由于软件产生的 2.先外后内：硬盘和显示器需专业人维修 3.仔细观察：电脑黑屏80%都是内存的问题 4.插拔替换：最小系统启动法 5.程序测试：鲁大师、优化大师 6.DEBUG卡：主板故障诊断卡,4.6 计算机维护与维修*,二.电脑使用、维护和维修技巧,（1）不要用计算机做坏事情 （2）遇到任何问题百度、Google一下 （3）不要沉迷在计算机世界，不要迷恋游戏、小说、电影和聊天。有目的地使用计算机，在上网前想清楚你想要什么，漫无目的地的网上乱逛将浪费你很多时间，然后你会觉得什么也没有学到。发挥你的特长，用计算机做些实用的和有趣的东西，和大家一起分享,（4）正常开机的顺序是先打开外设（如显示器、打印机、扫描仪等）的电源，然后打开主机的电源，关机的顺序则相反，关机与开机时间至少应有10秒。计算机用几小时，应该关机休息。人离开计算机时，最好关机或者进行休眠或者加载屏保 （5）学会使用ghost、pqmagic、diskman、fdisk、CMOS、regedit。 （6）每周备份一次重要的数据，一定要养成这个好习惯。备份到优盘、移动硬盘、光盘、另一台电脑、服务器、邮箱、云存储，误删用Easyrecovery、Finaldata等软件恢复。重要数据千万不要放在C盘（包括桌面和我的文档）,（7）注意安全（防小偷、防黑客），密码至少8位以上，要有数字、英文、标点；不打开不可信的链接、图片、视频、文档、邮件附件；各个地方设置的密码要不一样。计算机一定要安装杀毒软件和防火墙，打开不是自己电脑的文件、优盘、移动硬盘、光盘前先扫描。 （8）硬盘在使用时，禁止振动或者强制关机；移动硬盘应该固定位置，小心跌落在地上；定期磁盘碎片清理、硬盘查错。少用BT下载电影。优盘和移动硬盘取走时要安全删除，不要直接拔掉。系统非正常退出，应进行硬盘扫描并及时修复错误。 （9）光盘尽量不要放在光驱里面读取，最好做成镜像文件,（10）计算机黑屏，可以重新插内存，也可以擦擦金手指，也可以重新插显卡或者CPU （11）安装软件时不在系统盘，C盘是系统（最好NTFS格式），D盘是软件和GHOST文件，E盘是文档，F盘是娱乐。在D盘建立一个temp文件夹，把临时文件路径都修改到d:temp。安装软件时，不要盲目点击“下一步”，一定要看清楚，看仔细，去掉无关插件。用控制面板添加/删除程序删除软件 （12）修改加载项：开始运行msconfig启动，把不要的启动项都去掉，提高计算机启动和运行的速度，也可以用360杀毒、超级兔子、优化大师等工具进行优化,（14）不要在操作计算机时喝饮料、吃东西；键盘进水，立即用吹风机吹干。不要大力敲击回车键。 （15）经常性清洗鼠标、键盘、显示器、机箱内部灰尘。可以给显示器贴一个膜，给键盘安装一个防尘膜，给笔记本安装一个散热器。不要用手或者湿布擦洗显示器，买一个专业的清洗剂。 （16）健康用计算机，需要注意的地方有：计算机桌子、椅子、鼠标垫、多喝水、光线、温度、湿度、打雷、显示器、鼠标、键盘、手腕、眼睛、背部。每隔一小时起来活动活动,三.驱动程序的安装方法,查找驱动程序方法有：硬件的官方网站；随硬件附送的光盘；驱动之家；驱动精灵；百度查询；鲁大师测试或者Everest测试 驱动程序的安装方法有：直接点击安装光盘里面的“Setup”或者“Install”；点击“我的电脑”，选“属性”，将有问号和感叹号的设备删掉，点“刷新”、“下一步”,EVEREST 驱动精灵 驱动之家 官方网站,作业题,P61 1.名词解释：计算机系统、计算机体系结构 2.填空题：（1）（10） 3.选择题：（1）（10） 4.简答题：（2）、（4）、（5）,组装电脑、购买电脑、维护和维修电脑 安装操作系统（windows、linux）和驱动程序 FDISK、DISKMAN、PQMAGIC、磁盘管理 GHOST CMOS DOS REGEDIT EASYRECOVERY、FINALDATA,课外作业题,