计算机导论 课件 ch03 计算机系统

计算机系统第三章计算机导论职业教育计算机类专业系列教材01计算机系统组成PARTONE计算机是一种能够接收信息、存储信息，并按照存储在其内部的程序对信息进行加工、处理，将处理结果输出的高度自动化电子设备。按此定义，传统意义上的PC属于计算机，现在广泛流行的智能手机、平板计算机、智能电器、可穿戴设备等都属于计算机范畴。计算机和能够在计算机上运行的程序统称为计算机系统。计算机系统由硬件系统和软件系统构成。目前市场上的多种智能设备2PARTTWO硬件系统计算机的硬件系统是指组成计算机的各种物理设备，也就是人们看得见、摸得着的实际物理器件或者装置。计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。这五部分协同完成数据的处理过程：控制器从存储器中取出指令并执行，输入设备采集数据并存入存储器，按照指令要求由运算器对存储的数据进行运算，输出设备输出运算结果。目前市场上的多种智能设备运算器和控制器是中央处理器（CPU）的重要构成部分，除此之外，CPU中还包含多种寄存器和计数器。目前，占据市场主流的高端CPU（IntelCOREi7系列和AMDRyzen7系列）。目前市场上的多种智能设备运算器和控制器计算机运行的程序和数据都存储在存储器中。存储器主要包括内存储器和外存储器两类。存储器内存储器内存储器又称主存储器，在计算机数据存储中起着举足轻重的作用，其一般采用半导体存储单元，由电信号驱动。内存储器包括随机存储器（RandomAccessMemory，RAM）、只读存储器（ReadOnlyMemory，ROM）及高速缓冲存储器（Cache，简称高速缓存）。RAM是计算机中最为重要的存储器，既支持读取又支持写入。它由半导体集成电路芯片制成，直接为CPU提供指令和数据存取服务。目前，主流内存条是双倍速率同步动态随机存取存储器（DoubleDataRateSynchronousDynamicRandomAccessMemory，DDRSDRAM），简称DDR。目前，DDR的主流型号有DDR3、DDR4。内存条外存储器外存储器通常是指除内存储器之外的其他存储器，常见的有磁性介质存储器和光介质存储器，如硬盘、软盘、磁带、U盘等，能长期保存信息。外存储器的读写由机械部件带动，速度与读写内存储器相比慢很多。硬盘是计算机主要的存储媒介之一。硬盘有固态硬盘（SSD，新式硬盘）、机械硬盘（HDD，传统硬盘）、混合硬盘（HHD，基于传统机械硬盘的新硬盘）。其中，固态硬盘采用闪存颗粒来存储，机械硬盘采用磁性碟片来存储，混合硬盘是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。绝大多数硬盘是机械硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。机械硬盘截面及工作原理存储器输入设备输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一，能够将计算机之外的信息采集、转换并传输到计算机系统内部。键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、游戏杆、语音输入装置等都属于输入设备。输出设备输出设备用于接收计算机处理后的数据，通过外围设备等将各种计算结果数据或信息以人或者其他设备能够理解的形式表现出来，如数字、字符、图像、声音等。显示器、打印机、音响等都属于输出设备。在计算机中，CPU、存储器和I/O设备之间是采用电子线路连接的。如果将各部件和每一种设备都分别用一组线路与CPU直接连接，那么连线将会错综复杂，甚至难以实现。为了简化硬件电路设计及系统结构，常用一组线路配置以适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路称为总线。总线是计算机中数据传输或交换的通道，如果将CPU比喻成计算机的“心脏”，那么总线结构就等于计算机神经系统。总线的英文单词是Bus，因此总线也被形容为“公共汽车”。与公共汽车越大可以乘坐的人越多一样，总线宽度越大传输的数据量也就越大，目前总线宽度有32位和64位，通常用频率来衡量总线传输的速度，单位为Hz。总线结构3PARTTHREE软件系统计算机软件系统分为系统软件和应用软件两个部分。系统软件是指控制和协调计算机及外围设备，支持应用软件开发和运行的各种程序的集合。系统软件的主要功能是调度、监控和维护计算机，负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使它们可以协调工作。计算机操作系统、编译软件、数据库软件等属于系统软件。应用软件是为满足用户不同领域、不同问题的应用需求而提供的软件。办公自动化软件、即时通信软件、企业管理软件等属于应用软件。

初识操作系统操作系统（OperationSystem，OS）是计算机系统中最底层的软件，它负责管理整个计算机的软硬件资源，是计算机硬件与软件及用户之间交互的桥梁。从资源管理的角度来看，操作系统具有处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理、作业管理五项功能。编程语言与编译软件高级语言是以人类的日常语言为基础的一种编程语言，使用人们易于接受的文字来表示，从而使程序编写更容易。目前比较流行的C、C++、Java、C#、Python、PHP、JavaScript、Go、Objective-C、Swift等都属于高级语言。高级语言易于编写、可读性强，但CPU并不能直接执行这些指令，需要软件将程序员编制的高级语言源程序翻译成机器语言，而完成这种翻译工作的软件根据其工作方式的不同，称为解释软件或者编译软件。机械硬盘截面及工作原理数据库软件数据库软件也称为数据库管理系统（DataBaseManagementSystem，DBMS），它是一种操纵和管理数据的系统软件，用于建立、使用和维护数据。常见的数据库管理系统有微软公司的SQLServer，Oracle公司的产品MySQL、Oracle等。应用软件通过数据库管理系统存储、检索和操作数据，实现自己的业务功能。我们经常使用的QQ、淘宝、京东等应用软件，其数据均存储在数据库管理系统中，应用软件的意义就在于提供最简单的操作界面及流程帮助用户使用数据。如淘宝搜索商品功能（读取数据）、商品加入购物车功能（写入数据）、评价商品功能（写入数据）等。总结计算机系统由硬件系统和软件系统构成，按照冯·诺依曼体系结构，硬件系统又包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大组成部分。软件