第1章 计算机系统简介.ppt

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1、 在人类跨入21世纪的今天，计算机以前所未有的速度在全世界普及，它的发展远远超过了人们的预料。现在，计算机技术已经渗透到人类社会生活的各个领域，人们既可以用它来进行写作、绘图、作曲和翻译，也可以用它来播放VCD、发传真和通电话，几乎无法统计它究竟能做多少工作。随着计算机的这种震撼性的发展，它对用户的要求也越来越高，学习和掌握计算机知识成了现代人类的新需求。在今后的社会生活中，不懂得计算机应用的人将被称为“新文盲”。第1章 计算机系统简介在计算机的应用过程中，微型计算机的应用最为普及。但人们很快发现，计算机与传统的家用电器不同，它经常会出现这样或那样的故障，影响人们的正常使用，这就要求用户必须掌

2、握一些维护计算机的基本技巧。另外，很多人为了选购一台具有特殊功能的物美价廉的计算机，很想亲自到市场上购买一些计算机零配件，自己动手组装计算机。对于广大的计算机用户和想自己动手组装计算机的人来说，如何使计算机能够长期可靠运行或如何组装一台性能优越的计算机呢？本书将从计算机的各功能部件入手，详细介绍它们的功能和性能指标，同时，还将系统地介绍多媒体计算机配件的选购技巧和组装步骤，下面先简要介绍微型计算机系统的组成及各部分的功能。第1章 计算机系统简介1.1 1.1 现代计算机的分类现代计算机的分类 根据当前计算机的使用情况，可以把计算机分为服务器、工作站、台式机、便携机和手持机等5大类。服务器、工作

3、站、台式机、便携机和手持机1.1 1.1 现代计算机的分类现代计算机的分类1.服务器服务器服务器主要分为网络服务器、打印服务器、磁盘服务器和文件服务器等。服务器有容量很大的存储器和快速的输入/输出通道，具有功能强大的处理能力和联网能力。通常它的处理器采用高端微处理器芯片，例如，使用64位的Alpha芯片的Unix服务器，以及使用1个、2个、4个或者更多P4 至强芯片的NT服务器。2.工作站工作站工作站是一种高档的微型计算机，通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内部存储器和外部存储器，并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。1.1 1.1 现代计算机的分类现代计

4、算机的分类3.3.台式机台式机台式机就是通常所说的微型计算机，由主机箱、CRT或LCD显示器、键盘、鼠标等设备组成。也称桌面机。由于厂家通过不同的配置以适应不同的用户，台式机又分为商用微型计算机、家用微型计算机和多媒体微型计算机，其实它们并没有本质的区别。4.便携机便携机 便携机也称笔记本，它的功能与台式机不相上下，其特点是体积小、重量轻，价格却比台式机高许多。它就像一个笔记本，打开后，一面是LCD液晶显示器，另一面则是键盘以及当做鼠标使用的触摸板或轨迹球等。5.手持机手持机手持机手持机又称掌上电脑或亚笔记本，比笔记本更小、更轻。1.2 1.2 计算机系统的组成计算机系统的组成 下面概述计算机

5、系统，并主要介绍计算机硬件系统的组成。1.2.1 1.2.1 计算机系统概述计算机系统概述计算机系统硬件系统软件系统主机外部设备微处理器（CPU）内存储器控制器运算器外存储器输入设备输出设备系统软件应用软件操作系统语言处理系统服务性程序套装软件应用软件包用户程序一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的，如图1.1所示。1.2.1 1.2.1 计算机系统概述计算机系统概述1.硬件系统硬件系统硬件系统是指构成计算机系统的物理实体，主要由各种电子部件和机电装置组成。硬件系统的基本功能是接受计算机程序，并在程序的控制下完成数据输入、数据处理和输出结果等任务。2.软件系统软件系统软件系统是

6、指为计算机运行提供服务的各种计算机程序和全部技术资料。软件系统的任务是保证计算机硬件的功能得以充分发挥，并为用户提供一个直观、方便的工作环境。3.二者关系二者关系计算机硬件是构成计算机系统的物质基础，而计算机软件是计算机系统的灵魂，二者相辅相成，缺一不可。1.2.2 1.2.2 计算机硬件系统组成计算机硬件系统组成1.控制器控制器控制器是整个计算机的指挥中心，由它从存储器取出程序中的控制信息，经过分析后，按照要求给其他部分发出控制信号，使各部分能够协调一致地工作。2.2.运算器运算器运算器是一个“信息加工厂”。大量数据的运算和处理工作就是在运算器中完成的。其中的运算主要包括基本算术运算和基本逻

7、辑运算。3.3.存储器存储器存储器是计算机中用来存放程序和数据的地方，并根据指令要求提供给有关部分使用。计算机中的存储器实际上是指由主存储器（内存）、辅助存储器（外存）和高速缓冲存储器组成的存储器系统。三者按存取速度、存储容量和价格的优劣组成层次结构，以适应CPU越来越高的速度要求。它们之间交换数据的层次如图1.2所示。目前所使用的各种型号的计算机均属于冯诺依曼结构计算机，主要由 控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。下面分别介 绍各部分的功能。1.2.2 1.2.2 计算机硬件系统组成计算机硬件系统组成4.4.输入设备输入设备的主要作用是把程序和数据等信息转换成计算机所能识

8、别的编码，并按顺序送往内存。常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、数码相机等。5.输出设备输出设备的主要作用是把计算机处理的数据、计算结果等内部信息按人们要求的形式输出。常见的输出设备主要有显示器、打印机、绘图仪等。在计算机系统中，输入设备和输出设备通称为计算机的外部设备。近几年来，随着多媒体技术的迅速发展，各种类型的音频、视频设备都已列入了计算机外部设备的范围之内。CPUCache内存外存图图1.2 1.2 存储器系统层次结构存储器系统层次结构1.3 微型计算机的硬件组成 微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，微微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，微处理器（处理器（CPUCPU）是它

9、的核心。自）是它的核心。自19711971年在美国硅谷诞生第年在美国硅谷诞生第一个微处理器以来，微型计算机异军突起，发展极为迅速。一个微处理器以来，微型计算机异军突起，发展极为迅速。随着微处理器的不断更新，微型计算机的功能越来越强，随着微处理器的不断更新，微型计算机的功能越来越强，应用越来越广。目前从构成微型计算机的功能部件来看，应用越来越广。目前从构成微型计算机的功能部件来看，主要由主机、显示器、键盘、鼠标和一些其他的外部设备主要由主机、显示器、键盘、鼠标和一些其他的外部设备组成，如图组成，如图1.31.3所示。所示。1.3 微型计算机的硬件组成其它外部设备显示器移动硬盘微型计算机主机软（硬

10、）盘存储器微处理器光盘存储主机板电源数码相机键盘打印机绘图仪扫描仪音箱图1.3 微型计算机系统组成框图CPU内存扩展卡1.3.1 1.3.1 微型计算机的主体微型计算机的主体主主机机主机是微型计算机的运算和指挥中心，从外观上看，主要由机箱、电源、主板、CPU、内部存储器以及各种电源线和信号线组成，这些部件都封装在主机箱内部。从结构上看。主机箱内部还安装有硬盘、软盘驱动器、光盘驱动器等外部存储设备以及显示卡、声卡，还可安装网卡、FAX卡、内置调制解调器、股票接收卡等数据通信设备和外部输出设备卡等。1.3.1 1.3.1 微型计算机的主体微型计算机的主体主主机机1.1.主机箱主机箱主机箱一般由特殊

11、的金属材料和塑料面板制成，通常分为立式和卧式两种，颜色、形状各异，有防尘、防静电、抗干扰等作用。主机箱前面板上一般有软盘驱动器的软磁盘片插入口，从中可以插入、取出软磁盘片；光盘驱动器的光盘托盘伸缩口，从此处可以放入和取出光盘片；表示主机工作状态的指示灯和控制开关，分别用于开、关主机和显示其工作状态。主机箱的后面板上一般由一些插座、接口组成，它们分别用于主机和外部设备的连接。1.3.1 1.3.1 微型计算机的主体微型计算机的主体主主机机2.2.主机板主机板 主机板又称为系统主板，简称为主板，是一块多层印刷电路板，一般有CPU、芯片组、内存（Bank）、高速缓存器、总线扩展槽、扩展卡(Slot)

12、、各种跳线（Jumper）和辅助电路等组成。1.3.1 1.3.1 微型计算机的主体微型计算机的主体主机主机（1 1）CPUCPUCPU（中央处理单元）也叫微处理器，是一块高度集成化的芯片，由运算器和控制器组成，是整个微型计算机的运算和控制核心部件。一台微型计算机的名称就是根据CPU的型号来命名的。目前主流多媒体微型计算机多采用P4级CPU。（2 2）内部存储器）内部存储器内部存储器简称内存，是微型计算机的数据存储中心，主要用来存储程序及等待处理的数据，可与CPU直接交换数据。1.3.1 1.3.1 微型计算机的主体微型计算机的主体主主机机（3 3）扩展槽）扩展槽扩展槽用来插入各种外部设备的适

13、配卡。选择主板时，应注意它的扩展卡数量和总线标准。其中，前者反映主板的扩展能力；后者反映了主板的速度。（4 4）跳线、跳线开关和排线）跳线、跳线开关和排线跳线实际上是一种起“短接”作用的微型插头，它与多针微型插座配合使用。当用这个插头短接不同的插针时，便可调整某些相关的参数，以扩大主板的通用性。如调整CPU的速度、总线的时钟、Cache的容量，选择显示器的工作模式等。1.3.1 1.3.1 微型计算机的主体微型计算机的主体主主机机（5 5）辅助电路）辅助电路主机板上除了包含上述部件以外，通常还设置一些必要的辅助电路，主要有CMOS电路、ROM BIOS芯片、外部Cache芯片、主板芯片组和晶体

14、振荡器等。（6 6）电源）电源电源也称电源供应器(Power Supply),它提供微机中所有部件所需要的电能。电源功率的大小、电流和电压是否稳定直接影响着计算机的使用寿命，电源问题常造成系统不稳定、无法启动甚至烧毁配件。1.3.2 1.3.2 微型计算机的后援微型计算机的后援外存储器外存储器外存储器又称为辅助存储器（Auxiliary Memory），简称为辅存，是用来存放需要长期保存或相对来说暂时不用的各种程序和数据。外存储器不能被CPU直接访问，必须先将外存储器中的数据调入内存储器才能被CPU使用。外存储器的容量一般要远远大于内存储器的容量。1.1.磁存储器磁存储器磁存储器主要有软盘、硬

15、盘和磁带等。这些设备无论它们的物理结构如何不同，都有一个共同点：数据存储在一种能够磁化的材料上磁表面层上。其存储原理是用两种磁化变化状态来记录二进制信息。这两种磁化状态由外部磁场作用于磁表面层所产生，并能在外磁场变化时，随之发生变化。1.3.2 1.3.2 微型计算机的后援微型计算机的后援外存储器外存储器2.2.光盘存储器光盘存储器光盘是随着多媒体技术的广泛应用以及计算机要快速处理大量数据、图形、文字、声像等多种信息的要求而发展起来的一种新型的计算机外部存储器。根据光盘存储技术的不同，光盘驱动器可分为以下8种：（1 1）CD-ROMCD-ROM（Compact Disk-Read Only M

16、emoryCompact Disk-Read Only Memory，只读光盘驱动器），只读光盘驱动器）（2 2）CD-RCD-R（可写光盘驱动器）（可写光盘驱动器）/CD-RW/CD-RW（可擦写光盘驱动器）（可擦写光盘驱动器）（3 3）DVD-ROM DVD-ROM （4 4）DVDDVDRW RW（5 5）DVD-RAMDVD-RAM （6 6）PDPD光驱光驱 （7 7）MO MO （8 8）COMBO COMBO 1.3.2 1.3.2 微型计算机的后援微型计算机的后援外存储外存储器器3.3.半导体存储器（闪存）半导体存储器（闪存）闪存采用半导体作为存储介质，作为一种新型闪存采用半导

17、体作为存储介质，作为一种新型的的EEPROMEEPROM内存（电可擦可写可编程只读内存），它内存（电可擦可写可编程只读内存），它不仅具有不仅具有RAMRAM内存可擦写、可编程的优点，而且还内存可擦写、可编程的优点，而且还具有具有ROMROM内存的写入数据在断电后不会消失的优点，内存的写入数据在断电后不会消失的优点，因此从诞生之日起，闪存就成了数码相机、闪盘等因此从诞生之日起，闪存就成了数码相机、闪盘等设备的最佳存储介质。设备的最佳存储介质。1.3.3 1.3.3 输入设备输入设备键盘和鼠标键盘和鼠标键盘和鼠标是现代微型计算机中最主要的输入设备，计算机所需要处理的程序、数据以及各种操作命令都是通

18、过它们输入的。1.3.4 1.3.4 输出设备输出设备显示器和打印机显示器和打印机显示器和打印机是微型计算机常用的输出设备，它们的主要功能就是将计算机的计算结果（包括中间结果和最终结果）显示在显示器上或通过打印机打印在纸上，以便用户查看计算结果或长期保存结果。另外，显示器和打印机还可以显示或打印用户通过计算机编辑的程序文件、文本文件以及各种图形信息等内容。显示器显示器显示卡显示卡打印机打印机1.3.5 1.3.5 信息通道信息通道系统总线系统总线前面介绍的微型计算机的各功能部件构成了微型计算机的硬件系统，在计算机的工作过程中，各部件之间要快速传递各种各样的信息，而这些信息都是通过微型计算机中的

19、信息高速公路系统总线实现的。系统总线是CPU与其他部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。根据传送内容的不同，可分为数据总线、地址总线和控制总线，每组总线都由多根线组成。系统总线与各部件之间的连接如图1.4所示。数据总线微处理器ROMRAM接口电路I/O设备I/O设备地址总线控制总线图图1.4 1.4 微型计算机系统总线微型计算机系统总线1.3.5 1.3.5 信息通道信息通道系统总线系统总线1.数据数据总线DB（Data Bus）数据数据总线用于用于CPU与主存与主存储器、器、CPU与与I/O接口之接口之间传送数据。数送数据。数据据总线的的宽度度等于等于计算机的算机的字字长。2.地址地址

20、总线AB（Address Bus）地址地址总线用于用于CPU访问主存主存储器或外部器或外部设备时，传送相送相关的地址。此关的地址。此地址地址总线的的宽度决定度决定CPU的的寻址能力址能力。3.控制控制总线CB（Control Bus）控制控制总线用于用于传送送CPU对主主存存储器和外部器和外部设备的控制信的控制信号。号。1.3.5 1.3.5 信息通道信息通道系统总线系统总线1.4 1.4 微型计算机的软件系统微型计算机的软件系统软件是计算机运行的各种程序、数据及相关的各种技术资料（文档）的总称。计算机系统是在硬件“裸机”的基础上，通过一层层软件的支持，向用户提供的一套功能强大、操作方便的系统

21、。通常，计算机软件按其层次不同可分为系统软件和应用软件。1.4.1 1.4.1 系统软件系统软件系统软件是计算机设计者或厂商提供的使用和管理计算机的软件，通常包括操作系统、语言处理系统、数据库管理系统、各种服务程序及网络系统等。1 1操作系统操作系统操作系统(Operating System，简称OS)是对计算机全部软、硬件资源进行控制和管理的大型程序，是直接运行在裸机上的最基本的系统软件，如图1.5所示。其他软件必须在操作系统的支持下才能运行，它是软件系统的核心。操作系统可按其运行环境及管理用户的数量等进行分类。1.4.1 1.4.1 系统软件系统软件操作系统(Operating Syste

22、m，简称OS)是对计算机全部软、硬件资源进行控制和管理的大型程序，是直接运行在裸机上的最基本的系统软件，如图1.5所示。其他软件必须在操作系统的支持下才能运行，它是软件系统的核心。操作系统可按其运行环境及管理用户的数量等进行分类。1.4.1 1.4.1 系统软件系统软件 操作系统是硬件的第一级扩充，是软件中最基础的部分，是用户和计算机之间的接口，也只是在有了操作系统之后，用户才可以非常方便地使用计算机。其他软件都是在操作系统中运行的，它的发展是随着硬件的发展而发展的。目前，大多数PC用户使用的都是微软公司的Windows 系列操作系统，如Windows98、Windows2000、Window

23、s XP等操作系统主要包括作业管理、进程和处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理等五个方面的功能。1.4.1 1.4.1 系统软件系统软件2.2.计算机语言计算机语言要使计算机能够按人的意图工作，就必须使计算机懂得人的意图，接受人向它发出的命令和信息。计算机不懂人类的语言，人们要操纵计算机，就不得不使用特定的语言与之打交道，这种特定的语言就是计算机语言，又称为程序设计语言。3.3.语言处理语言处理(翻译翻译)程序程序由于计算机只认识机器语言，所以使用其他语言都必须先经过翻译程序的翻译，才能使计算机接受并执行，不同的语言有不同的翻译程序。1.4.1 1.4.1 系统软件系统软件4.4.常用服务

24、性程序常用服务性程序常用服务性程序是指一些通用的工具类程序，主要包括编辑程序、连接装配程序、测试诊断程序等，这些程序的作用都是用来方便用户对计算机的使用和维护管理。5.5.网络软件网络软件计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物，自1969年世界上的第一个计算机网络ARPANET诞生以来，计算机网络技术得到了飞速的发展和广泛的应用。所谓计算机网络就是将分布在不同地点的多台独立的计算机系统通过某种通信线路连接起来，并配以相应的网络软件和协议，以实现资源共享和相互通信为目的的系统。1.4.2 1.4.2 应用软件应用软件微机之所以能迅速普及，除了因硬件性能不断提高、价格不断降低之外，大量实用的

25、应用软件的出现满足了各类用户的需求也是重要原因之一。应用软件是为了解决各类实际问题而设计的软件程序。1字处理软件字处理软件2.电子表格软件电子表格软件3.绘图软件绘图软件4.课件制作软件课件制作软件5.网络通信软件网络通信软件1.5 1.5 微型计算机的性能评价微型计算机的性能评价微型计算机的性能是由多种因素共同组成决定的，一般应考虑以下几个方面：1.主频主频2.基本字长基本字长3.存储器容量大小存储器容量大小4.运算速度运算速度5.指令系统的功能指令系统的功能6.系统的兼容性系统的兼容性7.系统的可靠性系统的可靠性习习 题题1.简述计算机系统由哪几部分组成，各部分的功能是什么？2.什么是系统总线？它分哪几类？3.简述计算机的工作原理。4.评价一个微型计算机有哪些指标？