【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)44上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 硬件系統(tǒng) （設(shè)備）軟件系統(tǒng) （程序、數(shù)據(jù)、文檔）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件（ software） 是指實(shí)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(jì)算機(jī)本身運(yùn)行所需的系統(tǒng)軟件和用戶完成特定任務(wù)所需要的應(yīng)用軟件。硬件（ hardware） 是指實(shí)際的物理設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)的主機(jī)和外部設(shè)備。45上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 輸入設(shè)備： 鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀 輸出設(shè)備： 顯示器、打印機(jī) 外 存：軟、硬盤、光盤、閃存 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件外部設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件： 辦公軟件包、用戶程序硬件運(yùn)算器寄存器控制器主機(jī)內(nèi)存CPU隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器 (RAM)只讀存儲(chǔ)器 (ROM)高速緩沖存儲(chǔ)器 操作系統(tǒng)： Windows、 Unix、 Linux語言處理程序： C、 Pascal、 VB等 實(shí)用程序：診斷程序、排錯(cuò)程序等 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 46上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)o “存儲(chǔ)程序 ”工作原理o 計(jì)算機(jī)硬件基本組成216。 一、中央處理器216。 二、存儲(chǔ)器216。 三、輸入設(shè)備216。 四、輸出設(shè)備216。 五、微型計(jì)算機(jī)主板、總線與接口47上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院John von Neumann－－－馮 諾依曼計(jì)算機(jī)的基本工作原理1）數(shù)據(jù)和指令以二進(jìn)制方式表示，存入存儲(chǔ)器中。2）控制器能夠?qū)⒊绦蜃詣?dòng)讀出并自動(dòng)地執(zhí)行。計(jì)算機(jī)是利用 “ 存儲(chǔ)器 ” （內(nèi)存）來存放所要執(zhí)行的程序的， CPU依次從存儲(chǔ)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(wù)為止。“存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)程序 ”工作原理工作原理48上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院計(jì)算機(jī)硬件基本組成（外）存儲(chǔ)器（外）存儲(chǔ)器（ 內(nèi)）存儲(chǔ)器內(nèi)）存儲(chǔ)器中央處理器（中央處理器（ CPU））控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)流控制流運(yùn)算器49上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院I/O設(shè)備 內(nèi)存儲(chǔ)器 運(yùn)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(yùn)算命令輸入 /輸出命令圖圖 112 計(jì)算機(jī)工作流程計(jì)算機(jī)工作流程計(jì)算機(jī)的基本工作流程計(jì)算機(jī)的基本工作流程50上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院一 、中央處理器（ CPU）中央處理器包括： 運(yùn)算器和控制器 。運(yùn)算器 （算術(shù)邏輯運(yùn)算單元）：完成各種算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算?？刂破?：負(fù)責(zé)從內(nèi)存讀取各種指令，對(duì)指令進(jìn)行分析，根據(jù)指令的具體要求向計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件發(fā)出控制信號(hào)，協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各個(gè)部件的工作。主要包括 :寄存器、程序計(jì)數(shù)器、譯碼器、時(shí)序信號(hào)發(fā)生器、操作控制信號(hào)等。CPU性能指標(biāo)：主頻： 主時(shí)鐘的頻率。 在計(jì)算機(jī)中有一個(gè)不斷產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)的裝置，稱主時(shí)鐘。主頻決定了機(jī)器的工作節(jié)拍，各部件均在此節(jié)拍下共同工作。機(jī)器字長(zhǎng)： CPU能夠同時(shí)處理的數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)， 它代表了機(jī)器的精度。機(jī)器字長(zhǎng) 有 16位、 32位、 64位等（ 16位字長(zhǎng)計(jì)算機(jī)整型數(shù)占兩個(gè)字節(jié)， 32位字長(zhǎng)計(jì)算機(jī)整型數(shù)占 4字節(jié)）。 51上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院微處理器芯片的組成結(jié)構(gòu)在微機(jī)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(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院二、存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器通常分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器：存放所有軟件和用戶文件內(nèi)存儲(chǔ)器：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。存放正在運(yùn)行程序和訪問數(shù)據(jù)53上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院位字節(jié)字及字長(zhǎng) ……字（ 機(jī)器字）字節(jié)（ 8位） (1B=1Byte)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的組織形式位 ：信息存儲(chǔ)的最小單位（ 1b=1bit)54上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院存儲(chǔ)單元地址0000H0001H0002HFFFFH存儲(chǔ)體結(jié)構(gòu)圖存儲(chǔ)位存儲(chǔ)單元（字節(jié)）存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體結(jié)構(gòu)圖存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的存儲(chǔ)單元集合，每個(gè)存儲(chǔ)單元由 8位二進(jìn)制位組成，可讀寫其中的數(shù)據(jù)。55上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 內(nèi)存儲(chǔ)器（內(nèi)存、主存）內(nèi)存： 一般用半導(dǎo)體組成，通過電路與 CPU相連。 用來存放當(dāng)前運(yùn)行的程序、待處理的數(shù)據(jù)以及運(yùn)算結(jié)果。它可直接跟 CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，存儲(chǔ)速度快。v 內(nèi)存儲(chǔ)器的容量是以字節(jié)為基本單位的，存儲(chǔ)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(chǔ)器的每一個(gè)存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的地址 (按字節(jié)尋址）， CPU按地址來存取存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。56上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院內(nèi)存儲(chǔ)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(chǔ)器的訪問過程：向存儲(chǔ)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(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 內(nèi)存儲(chǔ)器分類v 只讀存儲(chǔ)器（ read only memory）： 簡(jiǎn)稱 ROM， CPU對(duì)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(chǔ)器：閃存），啟動(dòng)計(jì)算機(jī)時(shí)，負(fù)責(zé)通電時(shí)自檢（顯卡、 RAM、 鍵盤、驅(qū)動(dòng)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(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序）調(diào)入 RAM。v 隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（ random access memory）： 簡(jiǎn)稱 RAM， CPU對(duì)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(jì)算機(jī)的電源（關(guān)機(jī)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(jī)器系統(tǒng)配置的基本信息（如時(shí)間、日期等）。用戶可進(jìn)入 CMOS setup程序來修改其中信息（Del)， 關(guān)機(jī)后由電池供電以保持其中信息。58上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院內(nèi)存儲(chǔ)器分類v 高速緩沖存儲(chǔ)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(jí) Cache(L1 Cache)和二級(jí) 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(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院v 存儲(chǔ)容量：幾百 M到幾 G.v 存儲(chǔ)周期：對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行一次完整的讀或?qū)懖僮魉璧臅r(shí)間。微機(jī)中存