計算機基礎(chǔ)培訓(xùn),計算機系統(tǒng)的組成

計算機基礎(chǔ)培訓(xùn),計算機系統(tǒng)的組成第三章計算機系統(tǒng)組成 3.1計算機的工作原理 3.1.1馮諾依曼的設(shè)計思想 1) 計算機內(nèi)信息的表示采用二進制； 2) 計算機應(yīng)由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五個部分組成； 3) 計算機之所以能自動運行，是因為計算機采用了存儲程序和程序控制的工作原理。3.1.2計算機系統(tǒng)的組成 計算機系統(tǒng)的組成 一臺完整的計算機包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分。1、硬件 硬件是指物理裝置。計算機硬件系統(tǒng)由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大功能部分組成。其功能分別是： 運算器/算術(shù)邏輯單元（ALU）：對各種數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算和邏輯運算。 控制器：發(fā)出控制信號，使計算機各部件有條不紊（協(xié)調(diào)一致）地工件。 存儲器：存儲數(shù)據(jù)和程序。 輸入設(shè)備：用于接受用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序。 常見的有：鼠標、鍵盤、掃描儀等 輸出設(shè)備：將計算機處理的結(jié)果，以人們能接受的形式輸出。 常見的有：顯示器、打印機、繪圖儀、音箱等。2、軟件 軟件是指程序及相關(guān)文檔資料的總和。 裸機：只有硬件而沒有任何軟件的計算機 3、微機的性能指標 （1）字長 （2）內(nèi)存容量 （3）存取周期 （4）主頻 （5）運算速度 l 可靠性、可維護性、可用性、兼容性、性價比 3.1.3計算機的工作過程 計算機的工件過程就是執(zhí)行程序的過程：程序內(nèi)存執(zhí)行程序中的指令 執(zhí)行指令的四個基本操作：取出指令分析指令執(zhí)行指令為執(zhí)行下一條指令作準備 3.2計算機硬件及相關(guān)設(shè)備 3.2.1主板/母板/Motherboard/Mainboard 1、主板結(jié)構(gòu) （1）CPU插座（引腳式、卡式、觸點式、針腳式等） 北橋芯片（位置、作用、散熱片） （2）芯片組 南橋芯片SDRAM同步動態(tài)隨機存儲器（淘汰） （3）內(nèi)存插槽DDR SDRAM 雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器（主流）RDRAM（美國RAMBUS公司產(chǎn)品，從來沒成為主流） PCI插槽：連接聲卡、網(wǎng)卡等設(shè)備 （4）擴展槽AGP插槽：連接顯卡 POST：自檢程序 （5）BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)） 【屬于ROM】SETUP：硬件管理和設(shè)置程序CMOS（屬于RAM）：用來保存計算機硬件參數(shù)和用戶對某些參數(shù)的設(shè)定。（6）Cache（高速緩沖存儲器）：用于解決CPU和內(nèi)存（RAM）之間速度不匹配的問題。（7）硬盤/光驅(qū)插槽（IDE接口、SATA接口） 2、后面板接口 （1）PS/2綠色鼠標，紫色鍵盤 （2）并行接口（并口/打印接口/LPT） （3）串行接口（串口/COM） （4）RJ-45接口（板載網(wǎng)絡(luò)接口） （5）USB（通用串行總線） 3.2.2總線 1、定義 總線是計算機各種部件之間傳遞信息的公共通信干線。2、分類：數(shù)據(jù)總線DB 按傳輸?shù)男畔⒎诸?地址總線AB控制總線CB 3.2.3CPU（中央處理器） 1、CPU的結(jié)構(gòu)和功能 CPU（中央處理器/中央處理單元）由運算器、控制器和寄存器組成。（1）運算器（算術(shù)邏輯單元ALU） 算術(shù)邏輯單元：算術(shù)運算、邏輯運算 累加器： 存放累加結(jié)果 狀態(tài)寄存器：存放狀態(tài)信息 通用寄存器：存放地址 （2）控制器 指令寄存器：存放正執(zhí)行的一條指令 指令譯碼器：（分析操作碼、操作數(shù)（地址碼） 程序計數(shù)器：指向下一條指令的地址 時序電路 控制電路 2、CPU的發(fā)展史 （1）CPU的品牌： Intel（英特爾）、AMD（超威）、Cyrix（賽瑞克斯）三足鼎立 Intel一家獨大 Intel、AMD分庭抗衡 l Intel的品牌：賽揚、奔騰、酷睿、安騰、凌動 l AMD的品牌：閃龍、速龍、羿龍、皓龍、炫龍（2）CPU的發(fā)展歷史 階段 時間 字長 代表 第1階段 19711973 4位、8位 Intel4004、8008 第2階段 19741977 8位 Intel8080/8085、Z80 第3階段 19781984 16位 Intel8086/8088、286、Z800（Moto） 第4階段 19851992 32位 Intel 386、486、M69030/68040（Moto） 第5階段 19932005 32位 奔騰、Pentium、Pentium、Pentium、K6（AMD） 第6階段 2005至今 64位 酷睿（Core） 3、CPU的性能參數(shù) （1）主頻（時鐘頻率） 單位：MHz、GHz 主頻外頻倍頻 （2）外頻（CPU的基準頻率） 單位：MHz、GHz （3）前端總線頻率（總線頻率） 作用：直接影響CPU與內(nèi)存數(shù)據(jù)交換速度 數(shù)據(jù)帶寬（總線頻率內(nèi)存數(shù)據(jù)帶寬）/8 （4）倍頻系數(shù)（主頻與外頻的比例關(guān)系） 超頻 鎖頻 （5）緩存（CPU內(nèi)集成的Cache） （6）CPU指令集 定義:CPU中用來計算和控制計算機系統(tǒng)的一套指令的集合（機器語言） 分類：精簡指令集RISC 復(fù)雜指令集CISC （7）CPU內(nèi)核和I/O工作電壓 CPU內(nèi)核電壓：制造工藝越小，CPU內(nèi)核電壓越低 I/0電壓：1.6V3V （8）制造工藝 1毫米1000微米1微米1000納米 （9）字長 定義：計算機一次能處理的二進制數(shù)的倍數(shù)。（決定計算機的計算精度）3.2.4存儲器 功能：存儲數(shù)據(jù)和程序 1、存儲器的分類 內(nèi)存（主存）：存取速度快，容量小，價格高 （1）按CPU是否能直接訪問 外存（輔存）：存取速度慢，容量大，價格便宜 內(nèi)存作用：用來存放正在執(zhí)行的程序、程序中用到的數(shù)據(jù)和結(jié)果 外存作用：用來存放暫時不用或需要保存的數(shù)據(jù)和程序。內(nèi)存的分類：a)隨機存儲器RAM：特點：既可以讀也可以寫，通電時存儲的內(nèi)容可以保存，斷電后存儲的內(nèi)容全部消失。名 稱 簡 稱 特 點 作用 靜態(tài)隨機存儲器 SRAM 不需要刷新，速度快，集成度低，非常貴 用于制作高速緩存（Cache） 動態(tài)隨機存儲器 DRAM 需要刷新，速度比SRAM慢，價格低，集成度高 用于制作大容量存儲器（內(nèi)存條） b)只讀存儲器ROM 特點：只能讀不能寫，原有的內(nèi)容由生產(chǎn)廠家一次性寫入，斷電后信息不丟失。（2）按存儲介質(zhì)分類 半導(dǎo)體存儲器 磁介質(zhì)存儲器 優(yōu)點：非易失性缺點：防強磁場 軟盤：（被淘汰） 硬盤：安裝系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，存儲大量數(shù)據(jù)（最重要的外存）光介質(zhì)存儲器 名稱 容量CD光盤 700M以下 CD-ROM 只讀光盤 CD-R 一次性寫入光盤 CD-RW 可反復(fù)讀寫光盤 DVD光盤 4.7G（單面） 8.5G（雙面） BD光盤 25G/27G（單層） 2、內(nèi)存條 性能指標：內(nèi)存容量、工作頻率、存取時間、數(shù)據(jù)帶寬、接口類型 3、外部存儲設(shè)備 硬盤（在向硬盤讀取和寫入數(shù)據(jù)時，是以扇區(qū)為基本單位） 電源接口 接口 數(shù)據(jù)接口：IDE、SATA、SCSI、SAS、光纖接口 盤片、磁道、扇區(qū)、柱面 硬盤的基本參數(shù) 容量、轉(zhuǎn)速、平均訪問時間、平均尋道時間、等待時間、傳輸速度、緩存、連續(xù)無故障時間、S.M.A.R.T、 固態(tài)硬盤 (SSD/固盤) 優(yōu)點：讀寫速度快、防震抗摔性、低功耗、無噪音、輕便 缺點：容量小、價格高 硬盤的使用低級格式化 格式化高級格式化 分區(qū)：主分區(qū)：引導(dǎo)分區(qū)，最多4個，磁盤的第一個分區(qū) 擴展分區(qū)：除主分區(qū)外的其它磁盤空間 邏輯分區(qū)：在擴展分區(qū)內(nèi)，可創(chuàng)建多個邏輯分區(qū) 活動分區(qū)：操作系統(tǒng)可以啟動的分區(qū) 4、U盤（USB閃存驅(qū)動器） 優(yōu)點：小巧便于攜帶、存儲容量大、價格便宜、性能可靠，支持即插即用和熱插撥 5、。軟盤 規(guī)格：4.5英寸1.44M 磁道：同心圓079 扇區(qū)：18扇區(qū) 容量：面數(shù)磁道扇區(qū)512B 寫保護：滑動滑塊，露出寫保護口 注：新購買的軟盤格式化后才能使用 3.2.6輸入設(shè)備 1、鍵盤基本鍵：ASDFJKL; 2、鼠標3、掃描儀4、條形碼讀入器 5、光筆 6、觸摸屏 3.2.7輸出設(shè)備 1、顯示器 CRT（陰極射線管）顯示器 按制造材料分類 LCD（液晶）顯示器 按屏幕對角線的長度分：15英寸、19英寸、21英寸 主要技術(shù)指標 刷新頻率、點距、分辨率、帶寬、高度、尺寸 2、打印機 擊打式 針式打印機/點陣式打印機（打印速度最慢、噪音大） 分類： 噴墨打印機（支持彩色打?。?非擊打式 激光打印機（打印速度最快） 3、繪圖儀 4、投影儀 （1）顯卡（顯示接口卡/顯示適配器） 插槽：ISA、PCI、AGP、PCI-E 輸出接口：VGA、DVI、HDMI、TV-Out/Video-In、S端子 GPU核心（顯示核心/圖形處理器） RAMDAC（隨機存儲數(shù)/模轉(zhuǎn)換器） 顯存 顯卡BIOS芯片 集成顯卡（板載） 分類 獨立顯卡3.3計算機軟件系統(tǒng) 3.3.1計算機軟件的分類 指令：計算機執(zhí)行特定操作的命令，是程序設(shè)計的最小語言單位。u 指令構(gòu)成：指令操作碼+操作數(shù)（地址碼） 程序：為計算機完成指定任務(wù)而設(shè)計的一系列排列有序的指令的集合。 軟件的概念 軟件是指程序及開發(fā)、使用和維護程序所需的文檔資料的總和。1、系統(tǒng)軟件 管理、監(jiān)控和維護計算機資源、開發(fā)應(yīng)用軟件的軟件。 系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、程序語言處理系統(tǒng)、編譯和解釋系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、診斷和控制系統(tǒng)、系統(tǒng)實用程序等。2.應(yīng)用軟件 為用戶解決實際問題而開發(fā)的各種專門程序叫作應(yīng)用軟件。 根據(jù)服務(wù)對象的不同分為通用軟件和專用軟件 3.3.2程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識 第一代軟件（機器語言、匯編語言編寫的） 第二代軟件（高級程序設(shè)計語言FORTRAN、LISP、COBOL、BASIC編寫的） 第三代軟件（操作系統(tǒng)） 第四代軟件（結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計Pascal、C語言） 第五代軟件（面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、萬維網(wǎng)、Windows、辦公自動化、Java、HTML） 3.3.3程序設(shè)計語言 1、程序設(shè)計基礎(chǔ) （1）算法 （2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2、程序設(shè)計語言的分類：機器語言、匯編語言、高級語言 第一代：機器語言（用二進制編寫） 優(yōu)點：計算機能直接識別和執(zhí)行。缺點：直觀性差，不易記憶，編寫繁瑣，容易出錯。第二代：匯編語言（用助記符代替二進制代碼） 優(yōu)點：程序比較直觀，容易檢查、記憶和交流。缺點：計算機無法直接識別，需要匯編程序?qū)⒅g成機器語言。 機器語言和匯編語言都是面向硬件的語言，稱為低級語言 第三代：高級語言 優(yōu)點：程序通用性強。缺點：計算機無法直接識別，需要編譯和解釋程序來處理。 注：用高級語言編寫的程序叫作源程序。源程序通過處理后得到的計算機能直接識別和執(zhí)行的程序叫作目標程序。編譯程序能生成目標程序，解釋程序不能生成目標程序。3、常見的高級語言 BASIC、FORTRAN、Pascal、C、C+、VB、VC、Delphi、Java言 4、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計 3.4計算機的維護 3.4.1計算機工作環(huán)境 1、溫度1035 2、濕度40%70% 3、電源220V50HzUPS（不間斷電源） 4、防塵 5、防靜電 6、防磁場 7、防震動 3.4.2計算機各部件的日常維護