第三章计算机系统组成 3.1计算机的工作原理 3.1.1冯·诺依曼的设计思想 1) 计算机内信息的表示采用二进制；

2) 计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个部分组成；

3) 计算机之所以能自动运行，是因为计算机采用了存储程序和程序控制的工作原理。

3.1.2计算机系统的组成 è 计算机系统的组成 一台完整的计算机包括硬件系统和软件系统两部分。

1、硬件 硬件是指物理装置。

⑴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大功能部分组成。

⑵其功能分别是：
① 运算器/算术逻辑单元（ALU）：对各种数据进行算术运算和逻辑运算。

② 控制器：发出控制信号，使计算机各部件有条不紊（协调一致）地工件。

③ 存储器：存储数据和程序。

④ 输入设备：用于接受用户输入的原始数据和程序。

Ø 常见的有：鼠标、键盘、扫描仪等 ⑤ 输出设备：将计算机处理的结果，以人们能接受的形式输出。

Ø 常见的有：显示器、打印机、绘图仪、音箱等。

2、软件 软件是指程序及相关文档资料的总和。

Ø 裸机：只有硬件而没有任何软件的计算机 3、微机的性能指标 （1）字长 （2）内存容量 （3）存取周期 （4）主频 （5）运算速度 l 可靠性、可维护性、可用性、兼容性、性价比 3.1.3计算机的工作过程 计算机的工件过程就是执行程序的过程：程序→内存→执行程序中的指令 执行指令的四个基本操作：取出指令→分析指令→执行指令→为执行下一条指令作准备 3.2计算机硬件及相关设备 3.2.1主板/母板/Motherboard/Mainboard 1、主板结构 （1）CPU插座（引脚式、卡式、触点式、针脚式等） 北桥芯片（位置、作用、散热片） （2）芯片组 南桥芯片 SDRAM 同步动态随机存储器（淘汰） （3）内存插槽 DDR SDRAM 双倍速率同步动态随机存储器（主流） RDRAM（美国RAMBUS公司产品，从来没成为主流） PCI插槽：连接声卡、网卡等设备 （4）扩展槽 AGP插槽：连接显卡 POST：自检程序 （5）BIOS（基本输入输出系统） 【属于ROM】 SETUP：硬件管理和设置程序 CMOS（属于RAM）：用来保存计算机硬件参数和用户对某些参数的设定。

（6）Cache（高速缓冲存储器）：用于解决CPU和内存（RAM）之间速度不匹配的问题。

（7）硬盘/光驱插槽（IDE接口、SATA接口） 2、后面板接口 （1）PS/2 绿色鼠标，紫色键盘 （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（板载网络接口） （5）USB（通用串行总线） 3.2.2总线 1、定义 总线是计算机各种部件之间传递信息的公共通信干线。

2、分类：
数据总线DB 按传输的信息分类 地址总线AB 控制总线CB 3.2.3CPU（中央处理器） 1、CPU的结构和功能 CPU（中央处理器/中央处理单元）由运算器、控制器和寄存器组成。

（1）运算器（算术逻辑单元ALU） 算术逻辑单元：算术运算、逻辑运算 累加器：
存放累加结果 状态寄存器：存放状态信息 通用寄存器：存放地址 （2）控制器 指令寄存器：存放正执行的一条指令 指令译码器：（分析操作码、操作数（地址码）） 程序计数器：指向下一条指令的地址 时序电路 控制电路 2、CPU的发展史 （1）CPU的品牌：
Ø Intel（英特尔）、AMD（超威）、Cyrix（赛瑞克斯）三足鼎立 Ø Intel一家独大 Ø Intel、AMD分庭抗衡 l Intel的品牌：赛扬、奔腾、酷睿、安腾、凌动 l AMD的品牌：闪龙、速龙、羿龙、皓龙、炫龙 （2）CPU的发展历史 阶段 时间 字长 代 表 第1阶段 1971－1973 4位、8位 Intel4004、8008 第2阶段 1974－1977 8位 Intel8080/8085、Z80 第3阶段 1978－1984 16位 Intel8086/8088、286、Z800（Moto） 第4阶段 1985－1992 32位 Intel 386、486、M69030/68040（Moto） 第5阶段 1993－2005 32位 奔腾、PentiumⅡ、PentiumⅢ、PentiumⅣ、K6（AMD） 第6阶段 2005至今 64位 酷睿（Core） 3、CPU的性能参数 （1）主频（时钟频率） 单位：MHz、GHz 主频＝外频×倍频 （2）外频（CPU的基准频率） 单位：MHz、GHz （3）前端总线频率（总线频率） 作用：直接影响CPU与内存数据交换速度 数据带宽＝（总线频率×内存数据带宽）/8 （4）倍频系数（主频与外频的比例关系） 超频 锁频 （5）缓存（CPU内集成的Cache） （6）CPU指令集 定义:CPU中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合（机器语言） 分类：
精简指令集RISC 复杂指令集CISC （7）CPU内核和I/O工作电压 CPU内核电压：制造工艺越小，CPU内核电压越低 I/0电压：1.6V－3V （8）制造工艺 1毫米＝1000微米 1微米＝1000纳米 （9）字长 定义：计算机一次能处理的二进制数的倍数。（决定计算机的计算精度） 3.2.4存储器 Ø 功能：存储数据和程序 1、存储器的分类 内存（主存）：存取速度快，容量小，价格高 （1）按CPU是否能直接访问 外存（辅存）：存取速度慢，容量大，价格便宜 Ø 内存作用：用来存放正在执行的程序、程序中用到的数据和结果 Ø 外存作用：用来存放暂时不用或需要保存的数据和程序。

内存的分类：
a)随机存储器RAM：
特点：既可以读也可以写，通电时存储的内容可以保存，断电后存储的内容全部消失。

名 称 简 称 特 点 作 用 静态随机存储器 SRAM 不需要刷新，速度快，集成度低，非常贵 用于制作高速缓存（Cache） 动态随机存储器 DRAM 需要刷新，速度比SRAM慢，价格低，集成度高 用于制作大容量存储器（内存条） b)只读存储器ROM 特点：只能读不能写，原有的内容由生产厂家一次性写入，断电后信息不丢失。

（2）按存储介质分类 半导体存储器 磁介质存储器 优点：非易失性 缺点：防强磁场 软盘：（被淘汰） 硬盘：安装系统软件和应用软件，存储大量数据（最重要的外存） 光介质存储器 名称 容量 CD光盘 700M以下 CD-ROM 只读光盘 CD-R 一次性写入光盘 CD-RW 可反复读写光盘 DVD光盘 4.7G（单面） 8.5G（双面） BD光盘 25G/27G（单层） 2、内存条 性能指标：内存容量、工作频率、存取时间、数据带宽、接口类型 3、外部存储设备 硬盘（在向硬盘读取和写入数据时，是以扇区为基本单位） 电源接口 接口 数据接口：IDE、SATA、SCSI、SAS、光纤接口 Ø 盘片、磁道、扇区、柱面 硬盘的基本参数 容量、转速、平均访问时间、平均寻道时间、等待时间、传输速度、缓存、连续无故障时间、S.M.A.R.T、 固态硬盘 (SSD/固盘) 优点：读写速度快、防震抗摔性、低功耗、无噪音、轻便 缺点：容量小、价格高 硬盘的使用 低级格式化 格式化 高级格式化 分区：
主分区：引导分区，最多4个，磁盘的第一个分区 扩展分区：除主分区外的其它磁盘空间 逻辑分区：在扩展分区内，可创建多个逻辑分区 活动分区：操作系统可以启动的分区 4、U盘（USB闪存驱动器） 优点：小巧便于携带、存储容量大、价格便宜、性能可靠，支持即插即用和热插拨 5、。软盘 规格：4.5英寸1.44M 磁道：同心圆0－79 扇区：18扇区 容量：面数Í磁道Í扇区Í512B 写保护：滑动滑块，露出写保护口 注：新购买的软盘格式化后才能使用 3.2.6输入设备 1、键盘 基本键：ASDF JKL; 2、鼠标 3、扫描仪 4、条形码读入器 5、光笔 6、触摸屏 3.2.7输出设备 1、显示器 CRT（阴极射线管）显示器 按制造材料分类 LCD（液晶）显示器 Ø 按屏幕对角线的长度分：15英寸、19英寸、21英寸…… 主要技术指标 刷新频率、点距、分辨率、带宽、高度、尺寸 2、打印机 击打式 针式打印机/点阵式打印机（打印速度最慢、噪音大） 分类：
喷墨打印机（支持彩色打印） 非击打式 激光打印机（打印速度最快） 3、绘图仪 4、投影仪 （1）显卡（显示接口卡/显示适配器） 插槽：ISA、PCI、AGP、PCI-E 输出接口：VGA、DVI、HDMI、TV-Out/Video-In、S端子 GPU核心（显示核心/图形处理器） RAMDAC（随机存储数/模转换器） 显存 显卡BIOS芯片 集成显卡（板载） Ø 分类 独立显卡 3.3计算机软件系统 3.3.1计算机软件的分类 Ø 指令：计算机执行特定操作的命令，是程序设计的最小语言单位。

u 指令构成：指令＝操作码+操作数（地址码） Ø 程序：为计算机完成指定任务而设计的一系列排列有序的指令的集合。

Ø 软件的概念 软件是指程序及开发、使用和维护程序所需的文档资料的总和。

1、系统软件 Ø 管理、监控和维护计算机资源、开发应用软件的软件。

Ø 系统软件包括操作系统、程序语言处理系统、编译和解释系统、数据库系统、诊断和控制系统、系统实用程序等。

2.应用软件 Ø 为用户解决实际问题而开发的各种专门程序叫作应用软件。

Ø 根据服务对象的不同分为通用软件和专用软件 3.3.2程序设计的基础知识 第一代软件（机器语言、汇编语言编写的） 第二代软件（高级程序设计语言FORTRAN、LISP、COBOL、BASIC编写的） 第三代软件（操作系统） 第四代软件（结构化程序设计Pascal、C语言） 第五代软件（面向对象程序设计、万维网、Windows、办公自动化、Java、HTML） 3.3.3程序设计语言 1、程序设计基础 （1）算法 （2）数据结构 2、程序设计语言的分类：机器语言、汇编语言、高级语言 第一代：机器语言（用二进制编写） 优点：计算机能直接识别和执行。

缺点：直观性差，不易记忆，编写繁琐，容易出错。

第二代：汇编语言（用助记符代替二进制代码） 优点：程序比较直观，容易检查、记忆和交流。

缺点：计算机无法直接识别，需要汇编程序将之翻译成机器语言。

Ø 机器语言和汇编语言都是面向硬件的语言，称为低级语言 第三代：高级语言 优点：程序通用性强。

缺点：计算机无法直接识别，需要编译和解释程序来处理。

Ø 注：
①用高级语言编写的程序叫作源程序。

②源程序通过处理后得到的计算机能直接识别和执行的程序叫作目标程序。

③编译程序能生成目标程序，解释程序不能生成目标程序。

3、常见的高级语言 BASIC、FORTRAN、Pascal、C、C++、VB、VC、Delphi、Java言 4、面向对象程序设计 3.4计算机的维护 3.4.1计算机工作环境 1、温度 10－35℃ 2、湿度 40%－70% 3、电源 220V50Hz UPS（不间断电源） 4、防尘 5、防静电 6、防磁场 7、防震动 3.4.2计算机各部件的日常维护