1 / 27

2009.12

计算机系统组成. 2009.12. 课堂内容. 一、存储程序控制的基本概念 二、计算机硬件组成 三、计算机软件分类. 一、存储程序控制的基本概念. １、存储程序控制的基本概念. 1946 年，美籍匈牙利数学家 冯 · 诺依曼 提出了电子计算机的逻辑设计思想：  （ 1 ）电子计算机应由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备 5 个部分组成。五大部分由总线连接。控制器和运算器合在一起被 称为中央处理器 CPU(Central Processing Unit) 。 （ 2 ）采用二进制表示数据和指令。  （ 3 ）将指令和数据都放在存储器中，

bradley-terry
Download Presentation

2009.12

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 计算机系统组成 2009.12

  2. 课堂内容 一、存储程序控制的基本概念 二、计算机硬件组成 三、计算机软件分类

  3. 一、存储程序控制的基本概念 １、存储程序控制的基本概念 1946年，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼提出了电子计算机的逻辑设计思想：  （1）电子计算机应由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5个部分组成。五大部分由总线连接。控制器和运算器合在一起被 称为中央处理器CPU(Central Processing Unit)。 （2）采用二进制表示数据和指令。  （3）将指令和数据都放在存储器中， 让机器能自动执行程序（存储程序思想）。 冯.诺依曼简介

  4. 一、存储程序控制的基本概念 最简单的来说 他的精髓贡献是2点：2进制思想与程序内存思想 　　　鉴于冯·诺依曼在发明电子计算机中所起到关键性作用，他被西方人誉为"计算机之父"．而在经济学方面，他也有突破性成就，被誉为“博弈论之父”。在物理领域，冯·诺依曼在30年代撰写的《量子力学的数学基础》已经被证明对原子物理学的发展有极其重要的价值。在化学方面也有相当的造诣，曾获苏黎世高等技术学院化学系大学学位。与同为犹太人的哈耶克一样，他无愧是上世纪最伟大的全才之一。 冯.诺依曼简介

  5. 一、存储程序控制的基本概念 约翰·冯·诺依曼 （ John Von Neuman，1903－1957），美藉匈牙利人，1903年12月28日生于匈牙利的布达佩斯，父亲是一个银行家，家境富裕，十分注意对孩子的教育．冯·诺依曼从小聪颖过人，兴趣广泛，读书过目不忘．据说他6岁时就能用古希腊语同父亲闲谈，一生掌握了七种语言．最擅德语，可在他用德语思考种种设想时，又能以阅读的速度译成英语．他对读过的书籍和论文．能很快一句不差地将内容复述出来，而且若干年之后，仍可如此．1911年一1921年，冯·诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦中学读书期间，就崭露头角而深受老师的器重．在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数学论文，此时冯·诺依曼还不到18岁．1921年一1923年在苏黎世大学学习．很快又在1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位，此时冯·诺依曼年仅22岁．1927年一1929年冯·诺依曼相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位，西渡美国．1931年他成为美国普林斯顿大学的第一批终身教授，那时，他还不到30岁。1933年转到该校的高级研究所，成为最初六位教授之一，并在那里工作了一生． 冯·诺依曼是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦堡大学、马里兰大学、哥伦比亚大学和慕尼黑高等技术学院等校的荣誉博士．他是美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院和意大利国立林且学院等院的院士． 1954年他任美国原子能委员会委员；1951年至1953年任美国数学会主席． 冯.诺依曼简介

  6. 一、存储程序控制的基本概念 1944年，诺伊曼参加原子弹的研制工作，该工作涉及到极为困难的计算。在对原子核反应过程的研究中，要对一个反应的传播做出“是”或“否”的回答。解决这一问题通常需要通过几十亿次的数学运算和逻辑指令，尽管最终的数据并不要求十分精确，但所有的中间运算过程均不可缺少，且要尽可能保持准确。他所在的洛·斯阿拉莫斯实验室为此聘用了一百多名女计算员，利用台式计算机从早到晚计算，还是远远不能满足需要。无穷无尽的数字和逻辑指令如同沙漠一样把人的智慧和精力吸尽。　　被计算机所困扰的诺伊曼在一次极为偶然的机会中知道了ENIAC计算机的研制计划，从此他投身到计算机研制这一宏伟的事业中，建立了一生中最大的丰功伟绩。 冯·诺依曼的健康状况一直很好，可是由于工作繁忙，到l954年他开始感到十分疲劳。1955年的夏天，X射线检查出他患有癌症，但他还是不停的工作，病势扩展。后来他被安置在轮椅上，继续思考、演说及参加会议。长期而无情的疾病折磨着他，慢慢地终止了他所有的活动。1956年4月，他进入华盛顿的沃尔特·里德医院，1957年2月8日在医院逝世，享年53岁。 冯.诺依曼简介

  7. 一、存储程序控制的基本概念 2、微型计算机的工作过程 指令：计算机完成某个操作所发出的命令就称为指令。程序：使用者根据解决某一问题的步骤，选用一条条的指令进行有序的排列，计算机执行了这一指令序列，便可完成预定的任务。这一指令序列就称为程序。

  8. 一、存储程序控制的基本概念 例：从输入设备输入两个数2和8，要求计算机进行相加处理。并将结果10在屏幕上显示出来。 （1）CPU访问输入输出接口 在微机存储器ROM（或DPROM）中已存储了控制程序，它能指挥计算机正常工作。开机后，CPU自动从ROM中取出已存入的指令，做扫描键盘、访问I/O接口等工作。 （2）读入数据并运行 在CPU扫描键盘，即查键时，当按下2和8键，则CPU就将键入的两个数2和8经数据总线送到运算器中，并根据键入的“相加”要求，完成2+8=10的运算。得到和数10。 （3）暂存结果 将两个数之和10暂存在CPU中（比如存于累加器），也可以转存在其它存储器中（如RAM）。 （4）输出结果 CPU根据预先编制好的程序，将结果10送出，经过译码，把二进制数10转换成ASCII码。执行时，CPU可根据此程序指挥计算机的有关部件按要求工作,将10送至输出设备显示器，最后就在显示器上显示结果数10。

  9. 二、计算机系统组成 一个完整的计算机系统由计算机硬件系统及软件系统两大部分构成。

  10. 三、计算机硬件的基本组成 　　计算机硬件是计算机系统中由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五部分组成。

  11. 三、计算机硬件的基本组成 一、运算器ALU 　　运算器是一个用于信息加工的部件，它用来对二进制的数据进行　自述去处和逻辑运算，核心部分是加法器，运算器主要由一个加法器，若干个寄存器和一些控制器组成。 二、控制器CU 　控制器主要功能是根据人们预先编制好的程序，控制与协调计算机各部件自动工作。 　运算器和控制器不论在逻辑关系上或是在工艺上都有十分紧密的联系，往往组装在一起，所以将这两个部分称为“中央处理器”CPU(Center Processing Unit)

  12. 三、计算机硬件的基本组成 CPU CPU的性能基本决定了计算机的性能，CPU是整个电脑系统的核心。 CPU的主要性能指标有： （1）主频：即CPU的时钟频率。 （2）时钟频率：即CPU的外部时钟频率。 （3）内部缓存：即封闭在CPU芯片内部的高速缓存。 （4）外部缓存：即CPU外部的高速缓存。 （5）MMX技术：是“多媒体扩展指令集”的缩写。 （6）制造工艺。

  13. 三、计算机硬件的基本组成 三、存储器 1、内存储器 内存储器（Memory主存，内存），是计算机用来存放程序和数据的记忆部件，分为随机存取存储器RAM（Random Access Memory）和只读存储器ROM（Read-Only Memory）两种。 RAM中的信息：可随机地读出或写入，一旦关机（断电）后，信息不再保存。 ROM中的信息：只有在特定条件下才能写入，通常只能读出而不能写入，断电后，ROM中的原有内容保持不变。ROM一般用来存放自检程序、配置信息等。

  14. 三、计算机硬件的基本组成 2、外存储器

  15. 三、计算机硬件的基本组成 外存储器不能被CPU直接访问，其中存储的信息必须调入内在后才能力CPU后才能为CPU所使用，比内存储器大得多。 ①硬盘：安装在主机箱内，容量有40GB、80 GB、120 GB。 ②软盘：封装在塑料保护套中，3.5英寸软盘容量为1.44MB，双面高密度。 　③光盘：信息读取要借助于光驱，其容量为650MB。 　④USB优盘：是利用闪存在断电后还能保持存储的数据不丢失的特点而制成的，特点是重量轻、体积小。⑤USB移动硬盘：可以通过USB接口即插即用，特点是体积小、重量轻、容量大、存取速度快。⑥DVD光盘：存储密度高，存储容量大，容量一般为4.7GB

  16. 三、计算机硬件的基本组成 3、高速缓冲存储器（Cache Memory）：是内存与CPU交换数据的缓冲区，是为解决内存与CPU速度不匹配的问题而设计的一种存储设备。 ▲存取速度存取速度，就是我们向磁盘储存数据和从磁盘上得到数据的快慢，这个速度越快，我们等待的时间就越少。CPU > Cache > RAM > ROM > 硬盘 > 光盘 > 软盘 ▲内存和外存的比较：内存：存储信息速度快，断电后存储内容全部丢失。 外存：存储信息不受断电的影响，存取速度相对于内存慢得多了。

  17. 三、计算机硬件的基本组成 ▲存储容量硬盘：40GB、80GB、120GB…软盘：1.44MB光盘：650MB ▲存储单位（1）位（bit）：表示一位二进制信息，可存放一个0或1。位是计算机中存储信息的最小单位。 （2）字节（Byte）：是计算机中存储器的一个存储单元，由8个二进制位组成。字节（B）是存储容量的基本单位，常用的单位有： KB1KB=1024B=2^10BMB1MB=1024KB=1024*1024B=2^20BGB1GB=1024MB=1024*1024KB=1024*1024*1024B=2^30BTB1TB=1024GB=1024*1024MB=1024*1024*1024KB=1024*1024*1024*1024B=2^40B

  18. 三、计算机硬件的基本组成 4、输入设备：把原始数据和处理这些数据的程序通过输入接口输入到计算机的存储器中。 常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、写字板、数字化仪、条形码阅读器、数码相机、模—数（A/D）转换器等。从读取数据的角度看，当从磁盘、光盘、电子盘或磁带读取文件时，它们是输入设备。

  19. 三、计算机硬件的基本组成 鼠标 键盘 数字化仪 扫描仪

  20. 三、计算机硬件的基本组成 条形码阅读器 数码相机

  21. 三、计算机硬件的基本组成 5、输出设备：输出计算机的处理结果。　　常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音响、喇叭等（嘴巴） 　　从保存数据的角度看，当向磁盘、光盘、电子盘或磁带保存文件时，它们是输出设备。

  22. 三、计算机硬件的基本组成

  23. 三、计算机硬件的基本组成 课堂练习： 指出下列哪些是输入设备( )，哪些是输出设备( ) A喇叭、B显示器、C条形码阅读器、D数字化仪、E打印机、F绘图仪、G光笔、H音响、I鼠标、J扫描仪、K写字板、L数码相机、M键盘

  24. 四、计算机软件 计算机软件是在计算机硬件设备上运行的各种程序及其相关文档的总称。它分为系统软件与应用软件两类。 1、系统软件：是管理、监控和维护计算机资源的软件。 　　一般可分为四类：操作系统，语言处理系统，数据库管理系统（Visual Basic COM、delphi）和软件工具。 （1）操作系统是管理控制计算机自身的基本软件，是系统的核心部分。操作系统的功能是管理计算机的全部硬件资源和软件资源，为用户提供高效周到的服务。（2）语言处理系统是将高级语言编写的源程序翻译成机器语言，让计算机执行。 （3）数据库是存储计算机系统内的有结构的数据的集合，数据库管理系统是一个在操作系统支持下进行工作的庞大软件。利用数据库管理系统提供的一系列命令，用户可以建立、维护、管理和使用数据库。（4）软件工具是指软件开发、实施和维护过程中使用的程序。

  25. 四、计算机软件 2、应用软件：是为解决各种实际问题而专门设计的计算机程序，一般由用户编写或外购。包括管理软件（MIS），字、表处理软件（WPS Office 2003、WPS Office 2005 GSE、Microsoft Office2003、MicrosoftOffice XP）、应用数据库管理系统、用程序设计语言编写的源程序等。

  26. 五、作业 1、计算机硬件由哪五部分组成的？其中哪几部分合称为CPU？2、冯·诺依曼提出哪几个主要的电子计算机逻辑设计思想？3、什么是计算机软件系统？它可以分哪几类？

  27. Thanks!

More Related