【文章內(nèi)容簡介】 計算機的軟件系統(tǒng)44上海交通大學網(wǎng)絡教育學院 計算機系統(tǒng)的組成 硬件系統(tǒng) （設備）軟件系統(tǒng) （程序、數(shù)據(jù)、文檔）計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)軟件（ software） 是指實現(xiàn)算法的程序、數(shù)據(jù)和相關(guān)文檔。軟件系統(tǒng) 包括計算機本身運行所需的系統(tǒng)軟件和用戶完成特定任務所需要的應用軟件。硬件（ hardware） 是指實際的物理設備，包括計算機的主機和外部設備。45上海交通大學網(wǎng)絡教育學院計算機系統(tǒng)的組成 輸入設備： 鍵盤、鼠標、掃描儀 輸出設備： 顯示器、打印機 外 存：軟、硬盤、光盤、閃存 網(wǎng)絡設備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等 計算機系統(tǒng)軟件外部設備系統(tǒng)軟件應用軟件： 辦公軟件包、用戶程序硬件運算器寄存器控制器主機內(nèi)存CPU隨機讀寫存儲器 (RAM)只讀存儲器 (ROM)高速緩沖存儲器 操作系統(tǒng)： Windows、 Unix、 Linux語言處理程序： C、 Pascal、 VB等 實用程序：診斷程序、排錯程序等 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 46上海交通大學網(wǎng)絡教育學院 計算機硬件系統(tǒng)o “存儲程序 ”工作原理o 計算機硬件基本組成216。 一、中央處理器216。 二、存儲器216。 三、輸入設備216。 四、輸出設備216。 五、微型計算機主板、總線與接口47上海交通大學網(wǎng)絡教育學院John von Neumann－－－馮 諾依曼計算機的基本工作原理1）數(shù)據(jù)和指令以二進制方式表示，存入存儲器中。2）控制器能夠?qū)⒊绦蜃詣幼x出并自動地執(zhí)行。計算機是利用 “ 存儲器 ” （內(nèi)存）來存放所要執(zhí)行的程序的， CPU依次從存儲器中取出程序中的每一條指令，并加以分析和執(zhí)行，直至完成全部指令任務為止?！按鎯Τ绦虼鎯Τ绦?”工作原理工作原理48上海交通大學網(wǎng)絡教育學院計算機硬件基本組成（外）存儲器（外）存儲器（ 內(nèi)）存儲器內(nèi)）存儲器中央處理器（中央處理器（ CPU））控制器輸入設備輸出設備數(shù)據(jù)流控制流運算器49上海交通大學網(wǎng)絡教育學院I/O設備 內(nèi)存儲器 運算器控制器原始數(shù)據(jù) 取數(shù)結(jié)果 存數(shù)指令 存取命令運算命令輸入 /輸出命令圖圖 112 計算機工作流程計算機工作流程計算機的基本工作流程計算機的基本工作流程50上海交通大學網(wǎng)絡教育學院一 、中央處理器（ CPU）中央處理器包括： 運算器和控制器 。運算器 （算術(shù)邏輯運算單元）：完成各種算術(shù)運算與邏輯運算?？刂破?：負責從內(nèi)存讀取各種指令，對指令進行分析，根據(jù)指令的具體要求向計算機的各個部件發(fā)出控制信號，協(xié)調(diào)計算機各個部件的工作。主要包括 :寄存器、程序計數(shù)器、譯碼器、時序信號發(fā)生器、操作控制信號等。CPU性能指標：主頻： 主時鐘的頻率。 在計算機中有一個不斷產(chǎn)生時鐘脈沖信號的裝置，稱主時鐘。主頻決定了機器的工作節(jié)拍，各部件均在此節(jié)拍下共同工作。機器字長： CPU能夠同時處理的數(shù)據(jù)的二進制位數(shù)， 它代表了機器的精度。機器字長 有 16位、 32位、 64位等（ 16位字長計算機整型數(shù)占兩個字節(jié)， 32位字長計算機整型數(shù)占 4字節(jié)）。 51上海交通大學網(wǎng)絡教育學院微處理器芯片的組成結(jié)構(gòu)在微機中，把 CPU制作在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上，稱微處理器（ MPU)52上海交通大學網(wǎng)絡教育學院二、存儲器存儲器存儲器通常分為內(nèi)存儲器和外存儲器外存儲器：存放所有軟件和用戶文件內(nèi)存儲器：半導體存儲器。存放正在運行程序和訪問數(shù)據(jù)53上海交通大學網(wǎng)絡教育學院位字節(jié)字及字長 ……字（ 機器字）字節(jié)（ 8位） (1B=1Byte)數(shù)據(jù)存儲的組織形式位 ：信息存儲的最小單位（ 1b=1bit)54上海交通大學網(wǎng)絡教育學院存儲單元地址0000H0001H0002HFFFFH存儲體結(jié)構(gòu)圖存儲位存儲單元（字節(jié)）存儲體存儲體結(jié)構(gòu)圖存儲器是計算機存儲數(shù)據(jù)和程序的存儲單元集合，每個存儲單元由 8位二進制位組成，可讀寫其中的數(shù)據(jù)。55上海交通大學網(wǎng)絡教育學院 內(nèi)存儲器（內(nèi)存、主存）內(nèi)存： 一般用半導體組成，通過電路與 CPU相連。 用來存放當前運行的程序、待處理的數(shù)據(jù)以及運算結(jié)果。它可直接跟 CPU進行數(shù)據(jù)交換，存儲速度快。v 內(nèi)存儲器的容量是以字節(jié)為基本單位的，存儲容量單位： K 字節(jié) 1KB = 1024 Byte M（ 兆）字節(jié) 1MB = 1024 KB G（ 吉）字節(jié) 1GB = 1024 MB T（ 太）字節(jié) 1TB = 1024 GBv 內(nèi)存儲器的每一個存儲單元對應一個唯一的地址 (按字節(jié)尋址）， CPU按地址來存取存儲器中的數(shù)據(jù)。56上海交通大學網(wǎng)絡教育學院內(nèi)存儲器 的訪問過程111011011100110110001101111011011110100111101101111011011110110111101101111011011110110111101101100011011100110110001101111011010000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111地址 0001控制控制 :寫寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 1000000010000000存儲器的訪問過程：向存儲器的訪問過程：向 [0001]單元寫數(shù)據(jù)單元寫數(shù)據(jù) 1000000057上海交通大學網(wǎng)絡教育學院 內(nèi)存儲器分類v 只讀存儲器（ read only memory）： 簡稱 ROM， CPU對它們只取不存，用于永久存放特殊的專用數(shù)據(jù)。 例如： BIOS（ Basic Input/Output System） 芯片（快速電擦除可編程只讀存儲器：閃存），啟動計算機時，負責通電時自檢（顯卡、 RAM、 鍵盤、驅(qū)動器），并把磁盤中的部分操作系統(tǒng)文件（內(nèi)含基本輸入輸出設備的驅(qū)動程序）調(diào)入 RAM。v 隨機讀寫存儲器（ random access memory）： 簡稱 RAM， CPU對它們可存可取，分 SRAM和 DRAM,是內(nèi)存的主要部分。 內(nèi)存條主要由 DRAM構(gòu)成，一旦切斷計算機的電源（關(guān)機或事故），其中的所有數(shù)據(jù)便隨即丟失。 v 特殊 ： CMOS芯片，用來存放機器系統(tǒng)配置的基本信息（如時間、日期等）。用戶可進入 CMOS setup程序來修改其中信息（Del)， 關(guān)機后由電池供電以保持其中信息。58上海交通大學網(wǎng)絡教育學院內(nèi)存儲器分類v 高速緩沖存儲器 Cache： 是介于 CPU和內(nèi)存之間的一種可高速存取信息的芯片，用于解決它們之間的速度沖突問題。主要由 SRAM構(gòu)成， Cache又分為一級 Cache(L1 Cache)和二級 Cache(L2 Cache)， L1 Cache集成在 CPU內(nèi)部， L2 Cache早期一般是焊在主板上 ,現(xiàn)在也都集成在 CPU內(nèi)部，常見的容量有 256KB、 512KB或幾兆。CPU Cache RAM59上海交通大學網(wǎng)絡教育學院v 存儲容量：幾百 M到幾 G.v 存儲周期：對存儲器進行一次完整的讀或?qū)懖僮魉璧臅r間。微機中存