第4課 計算機系統(tǒng)及其工作原理

計算機系統(tǒng)及工作原理計算機系統(tǒng)及工作原理 第第 4 課課 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 運算器 控制器 中央處理器 隨機存儲器RAM 只讀存儲器ROM 內(nèi)存儲器 主機 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 外存儲器 外部設(shè)備 系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件 硬件部分 軟件部分 計算機系統(tǒng) 硬件：構(gòu)成計算機的各種物理設(shè)備或器件的總稱 硬件是計算機中我們能 看得見、摸得著看得見、摸得著 的實體實體 一一.計算機的硬件組成計算機的硬件組成 存貯器存貯器 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 運算器運算器 控制器控制器 運算器：運算器：是進行運算的部件，完成計算機中的所有算術(shù)運算和邏輯運算 控制器：控制器：是計算機的神經(jīng)中樞，指揮著整個計算機的工作。 運算器和控制器合稱為中央處理器運算器和控制器合稱為中央處理器CPU。 運算器運算器+控制器控制器= CPU 3. 存儲器存儲器 存儲器是計算機用來存儲信息的重要功能部件。存儲器是計算機用來存儲信息的重要功能部件。主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)。主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)。 存存 儲儲器器 內(nèi)存(主存) 外存(輔存) 1) 只讀存儲器只讀存儲器(ROM)(ROM)：只能讀出不能寫入，用于存放內(nèi)容不變的信息，斷電后信息不會丟失。 2) 隨機存儲器隨機存儲器(RAM)(RAM)：可隨機存取，用于存放現(xiàn)場的程序和數(shù)據(jù)，斷電后信息一般會立即消失。 內(nèi)內(nèi) 存存 內(nèi)存(主存) 外存外存 磁盤磁盤 光盤光盤 閃盤閃盤(半導(dǎo)體介質(zhì)) 硬盤硬盤 軟盤軟盤 （1）內(nèi)存用于存放計算機當前正待運內(nèi)存用于存放計算機當前正待運 行的程序和數(shù)據(jù)行的程序和數(shù)據(jù) （2）速度較快速度較快 （3）容量較小容量較小 （4）可直接與中央處理器可直接與中央處理器CPU交換信息交換信息 （1）外存用于存放暫時不用的程序和數(shù)據(jù)，）外存用于存放暫時不用的程序和數(shù)據(jù)， （2）速度相對較慢，）速度相對較慢， （3）容量較大，價格較低，）容量較大，價格較低， （4）不能直接與中央處理器）不能直接與中央處理器CPU交換信交換信 息，但它可以與內(nèi)存交換信息。息，但它可以與內(nèi)存交換信息。 外存儲器中的程序和數(shù)據(jù)外存儲器中的程序和數(shù)據(jù) 必須先調(diào)入內(nèi)存方可被必須先調(diào)入內(nèi)存方可被CPU訪問。訪問。 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 主主板板 主板上的主板上的CPU和內(nèi)存條和內(nèi)存條 各種顯卡各種顯卡 綠:喇叭 紅:麥克風 藍:錄音設(shè)備 計算機硬件：計算機硬件： 是構(gòu)成計算機的各種是構(gòu)成計算機的各種物理設(shè)備物理設(shè)備或或器器件件的總稱，是計算機中那些的總稱，是計算機中那些看得見看得見、摸得著摸得著的實體的實體 二二.計算機的軟件組成計算機的軟件組成 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 win98,winme,win2000,winnt,winxp,win2003, Linux, Unix,OS/2等 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng): 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) FoxPro、DB-2、Access、SQL-server 編譯軟件編譯軟件 VB、C+、JAVA 等 計算機軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 2.3.2 計算機軟件的分類 軟件按其功能可以分為軟件按其功能可以分為系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件和和應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件兩大類。兩大類。 1. 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 參與構(gòu)成計算機系統(tǒng)、供用戶直接使用，以擴展計算參與構(gòu)成計算機系統(tǒng)、供用戶直接使用，以擴展計算機硬件功能，使其管理協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)，彌補用戶操作習慣機硬件功能，使其管理協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)，彌補用戶操作習慣與計算機硬件、計算機設(shè)備的操作方法之間的鴻溝的軟件。與計算機硬件、計算機設(shè)備的操作方法之間的鴻溝的軟件。 系統(tǒng)軟件一般是由計算機廠家或?qū)I(yè)軟件開發(fā)商提供系統(tǒng)軟件一般是由計算機廠家或?qū)I(yè)軟件開發(fā)商提供的，是計算機系統(tǒng)的一個重要的組成部分。的，是計算機系統(tǒng)的一個重要的組成部分。它主要包括操它主要包括操作系統(tǒng)（作系統(tǒng)（DOSDOS、UNIXUNIX、Win98Win98、Win2000Win2000、WinNTWinNT、WindowsXPWindowsXP等等）、程序設(shè)計語言。）、程序設(shè)計語言。 文字處理軟件文字處理軟件 Word WPS 表格處理軟件表格處理軟件 Excel 輔助設(shè)計軟件輔助設(shè)計軟件 AutoCAD 實時控制軟件實時控制軟件 2. 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 它是它是為計算機在特定領(lǐng)域中的應(yīng)用而開發(fā)的專為計算機在特定領(lǐng)域中的應(yīng)用而開發(fā)的專用軟件，是用軟件，是用戶為解決各類實際應(yīng)用問題而編制用戶為解決各類實際應(yīng)用問題而編制的專用軟件的總稱。的專用軟件的總稱。 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 文字處理軟件文字處理軟件 如WORD、WPS 信息管理軟件信息管理軟件 工資管理軟件、人事管理軟件、 倉庫管理軟件、計劃管理軟件 輔助設(shè)計軟件輔助設(shè)計軟件 CAD PS 實時控制軟件實時控制軟件 用于隨時搜集生產(chǎn)裝置、飛行器等的運行 狀態(tài)信息，以此為依據(jù)按預(yù)定的方案實施 自動或半自動控制，安全、準確地完成任務(wù)。 計算機軟件：計算機軟件： 計算機軟件是計算機系統(tǒng)中計算機軟件是計算機系統(tǒng)中程程序序、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和和相關(guān)技術(shù)文檔資料相關(guān)技術(shù)文檔資料的總的總稱是計算機的稱是計算機的靈魂靈魂 計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)的組成 運算器運算器 中央處理器（中央處理器（CPU） 控制器控制器 主存儲器（內(nèi)存）主存儲器（內(nèi)存） 硬件硬件 存儲器存儲器 輔助存儲器（外存）輔助存儲器（外存） 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 外部設(shè)備外部設(shè)備 計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng) 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等）系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等） 軟件軟件 應(yīng)用軟件（字處理、計算機輔助設(shè)計等）應(yīng)用軟件（字處理、計算機輔助設(shè)計等） 完整的計算機完整的計算機 硬件硬件 軟件軟件 + 3.3.計算機的工作原理計算機的工作原理 例：一道數(shù)學題：（例：一道數(shù)學題：（2+52+5）3=?3=? 想一想計算機是如何計算并且得想一想計算機是如何計算并且得出結(jié)果的？出結(jié)果的？ 思考：計算機哪些硬件參與了工作？思考：計算機哪些硬件參與了工作？ 馮 諾依曼： 馮 諾依曼 （ John von Neumann，19031957），美籍匈牙利人，他參與了世界第一臺電子計算ENIAC計算機的研制工作，是他奠定了現(xiàn)代計算機的基本結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)又稱馮 諾依曼結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)的特點之一：就是計算機硬件系統(tǒng)由運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成。 當前最先進的計算機 都采用的是馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。所以馮 諾依 曼是當之無愧的數(shù)字計算機之父。 拓展：馮拓展：馮 諾依曼結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu) “馮 諾依曼計算機工作原理”： 1.計算機完成任務(wù)是由事先編號的程序完成的； 2.計算機的程序被事先輸入到存儲器中，程序運算的結(jié)果，也被存放在存儲器中。 3.計算機能自動連續(xù)地完成程序。 4.程序運行的所需要的信息和結(jié)果可以通輸入輸出設(shè)備完成。 5.計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備所組成； 一、概述一、概述 1、計算機、計算機 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流 控制流控制流 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 控制器 運算器 存儲器 馮 喏依曼思想： 計算機應(yīng)由五大模塊組成； 程序與數(shù)據(jù)一樣存放在內(nèi)存； 指令在存儲器中按執(zhí)行順序存放； 機器以運算器為中心。 它的功能是算術(shù)運算和邏輯運算 它的作用是控制整個計算機的各個部件有條不紊的工作 存儲器分為內(nèi)存儲器和外存儲器兩種，內(nèi)存用于存放要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。 用來接收用戶輸入的數(shù)據(jù)和程序，并將它們轉(zhuǎn)換為二進制編碼存放到內(nèi)存中 用于將存放在內(nèi)存中由計算機處理的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯芙邮艿男问?計算機的工作原理計算機的工作原理 指令流指令流 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 存儲器存儲器 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 運算器運算器 控制器控制器 程序、數(shù)據(jù)程序、數(shù)據(jù) 指令指令 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) . . 計算機的分類計算機的分類 按規(guī)模劃分按規(guī)模劃分 巨型機巨型機 大型機大型機 小型機小型機 微型機微型機 （個人計算機，（個人計算機，pc機，微機）機，微機） 高性能計算機高性能計算機 （國防，科學計算）（國防，科學計算） 小型服務(wù)器小型服務(wù)器 4、練習、練習 1、一個完整的計算機系統(tǒng)包括_ A.主機、鍵盤和顯示器 B.計算機與外部設(shè)備 C.硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng) D.系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件 C 課后、拓展課后、拓展 4、練習、練習 2、統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)計算機工作的部件是_ A. 主存儲器 B.硬盤 C. 運算器 D.控制器 D 課后、拓展課后、拓展 4、練習、練習 3、下列存儲設(shè)備中，存取速度最快的是_ A. 光盤 B.U盤 C. 硬盤 D.內(nèi)存 D 課后、拓展課后、拓展 4、練習、練習 4、下列設(shè)備中，屬于輸入設(shè)備的有_ A.攝像頭 B.打印機 C.U盤 D.掃描儀 E.數(shù)碼相機 F.麥克風 G.觸摸屏 A、D、E、F、G 課后、拓展課后、拓展 4、練習、練習 5、(填空)如果讓你把一張照片輸入到計算機內(nèi)，你會選用_；通過_可以使照片的內(nèi)容再現(xiàn)。 課后、拓展課后、拓展 掃描儀、 數(shù)碼相機 打印機、顯示器 探索活動：探索活動： 利用所學知識，給自己配置一臺計算機！利用所學知識，給自己配置一臺計算機！