第三章 计算机系统组成
回本节
(2) 操作系统的分类
① 依其功能和特性分为批处理操作系统、分时 操作系统和实时操作系统。 ② 依其同时管理用户数的多少分为单用户操作 系统和多用户操作系统。 ③ 按同时管理的作业数可分为单用户单任务操 作系统、单用户多任务操作系统、多用户多任务 操作系统和网络操作系统。 随着计算机体系结构的发展，又出现了：嵌入式 操作系统、个人操作系统和分布式操作系统。
回本节
3.4.2微型计算机的主要性能指标 微型计算机的主要性能指标
1. 字长 2. 运算速度 3. 时钟频率(主频) 4. 存储容量 5. 存取速度
回本节
3.4.3微型计算机的硬件组成 微型计算机的硬件组成
1. 中央处理器 2. 内存储器 3. 外存储器 4. 输入设备 5. 输出设备 6. 总线 7. 主机板
回本节
1.操作系统 操作系统
(1) 操作系统的定义及功能 (2) 操作系统的分类
回本节
(1) 操作系统的定义及功能
定义
操作系统(简称OS)是一组程序，它们用于统一管理计 算机中的所有软、硬件资源，合理地组织计算机的 工作流程，协调计算机系统的各部件之间、系统之 间、用户与用户之间的关系。
功能
存储器管理、处理器管理、设备管理、文件管理和作 业管理。
回本节
2.计算机设计语言与语言处理程序 计算机设计语言与语言处理程序
人和计算机交流信息使用的语言称为计算机语 言或称程序设计语言。 计算机语言通常分为机器语言、汇编语言和高 级语言三类。
回本节
(1) 机器语言 机器语言(Machine Language)
机器语言是一种用二进制代码“0”和“1”形式 表示的，能被计算机直接识别和执行的语言。 用机器语言编写的程序，称为计算机机器语言 程序。它是一种低级语言。
回本节
(2) 汇编语言 汇编语言(Assemble Language)
汇编语言是一种用助记符表示的面向机器的程 序设计语言。 用汇编语言编制的程序称为汇编语言程序，机 器不能直接识别和执行。
汇编语言源程序 汇编 目标程序 连接 可执行程序 运行 运行结果
汇编程序
汇编语言源程序的汇编运行过程
回本节
(3) 高级语言
回本节
各种鼠标
回本节
(3) 扫描仪
扫描仪是一种光机电一体化的输入设备， 扫描仪是一种光机电一体化的输入设备，它可 以将图文形象转换成可由计算机处理的数字数 据。
回本节
(4) 数码相机
数码相机是集光 学、机械、电子 一体化的产品。 它集成了影像信 息的转换、存储 和传输等部件， 具有数字化存取 模式，与电脑交 互处理和实时拍 摄等特点。
回本节
3. 外存储器
外存储器又叫辅助存储器。主要用来保存暂时 不用的程序和数据。外存的特点是存储容量大、 价格低、可以长期保存信息，不足之处是读写 速度比内存慢。 当前微型计算机常用的外存有：软盘存储器、 硬盘存储器、光盘存储器，此外还有电子盘和 可移动硬盘。
回本节
(1) 软盘存储器
由于软盘的容量小、容易损坏、软驱的读取速 度慢等缺点，它们正面临着被淘汰的命运。
回本节
3.2计算机的硬件系统
3.2.1 计算机系统的冯·诺依曼结构 3.2.2 计算机的硬件系统 3.2.3 计算机的工作原理
3.2.1 计算机系统的冯 诺依曼结构 计算机系统的冯·诺依曼结构
冯·诺依曼结构计算机工作原理的核心是“存 储程序”和“程序控制”，并具有如下3个特 点：
1. 计算机硬件由五大基本部件组成：控制器、运算 器、存储器、输入设备、输出设备。 2. 程序和数据均存放在存储器中，且能自动依次执 行指令。 3. 所有的数据和程序均采用二进制0，1代码表示。
回本节
(1) 键盘
向主机输入程序、 向主机输入程序、 原始数据和操作 命令等信息的设 备。
回本节
104键盘 键盘
回本节
键盘的手指分工
回本节
正确座姿
回本节
(2) 鼠标器
鼠标，又称为鼠标器。只要拖动鼠标，单击或 双击鼠标上的按钮就可以指挥计算机工作。
回本节
鼠标的分类
① 按键数分类 鼠标可以分为传统双键鼠、三 键鼠和新型的多键鼠标。 ② 按接口分类 可以分为COM、PS/2、USB三 类。 ③ 按内部构造分类 这是鼠标分类最常用的一 种方式，可以分为机械式、光机式和光电式三 大类。
回本节
5. 输出设备
输出设备是用来显示或打印输出计算机的数据 以及计算机处理结果的设备，常见的输出设备 有显示器、打印机、绘图仪、语言输出设备等。
回本节
3.2.3 计算机的工作原理
1. 指令 2. 程序
回本节
1. 指令
(1) 指令的含义
计算机指令就是人对计算机发出的完成一个最基本操作的工 作命令，由计算机硬件来执行。
(2) 指令的组成
通常一条指令包括两部分：一是操作码，二是操作数(也叫地 址码)
(3) 指令的类型
① 数据传送指令② 算术运算或逻辑运算指令③ 控制与转移 指令④ 输入和输出指令⑤ 控制和管理机器的指令
回本节
2. 程序
(1) 程序的含义
程序是用于指挥计算机执行各种动作以便完成指定任务的指 令序列 。
(2) 程序的执行过程
开始 取指令 分析指令 执行指令 停止
回本节
3.3计算机的软件系统
3.3.1系统软件 3.3.2应用软件
3.3.1系统软件 系统软件
系统软件是计算机设计者或厂商提供的使用和 管理计算机的软件。它包括操作系统、语言处 理系统、数据库系统、服务程序、分布式软件 系统和人机交互系统等。 系统软件可以看作用户与计算机接口，操作系 统是软件系统的核心。
•
3.2.2 计算机的硬件系统
1. 运算器 2. 控制器 3. 存储器 4. 输入设备 5.输出设备
回本节
1. 运算器
运算器也称算术与逻辑运算单元ALU。 它的主要功能是对二进制数码进行算术运算或 逻辑运算。
回本节
2. 控制器
控制器的功能是控制计算机各部件协调工作， 使计算机自动地执行程序。 把运算器、控制器做在一个大规模集成电路块 上称为中央处理器，又称CPU 。它是计算机 硬件的核心部件。
高级语言源程序
解释并执行
运行结果
解释程序
回本节
3. 数据库系统
数据库系统(Data Base System，简称DBS)是 一个实际可运行的存储、维护和应用系统，提 供数据的软件系统，是存储介质、处理对象和 管理系统的集合体。
回本节
4. 服务程序
服务程序主要是对用户的程序和数据提供通用 的服务，如编辑程序、连接程序、分类合并程 序、PCTOOLS等。
回本节
(5) 移动硬盘
硬盘由于安装在主机 箱内，又怕震动，虽 然容量大，但不方便。 移动硬盘也可以通过 硬盘连接使用，它的 容量为20GB～40GB， 又有防震装置，小巧 轻便，方便携带。
回本节
4. 输入设备
输入设备是用户和计算机之间进行对话的主要 设备，声、光、图、像等信息都需要通过输入 设备才能被计算机所接受。键盘和鼠标器是微 机上常用的输入设备，此外还有扫描仪、数码 相机、光笔、语音输入装置、数字点化仪、点 触式设备、跟踪球、条形码等。
回本节
3.3.2应用软件 应用软件
应用软件是为用户解决实际问题而开发的软件。 有些是通用的应用软件，如文字处理软件、表 处理软件、图形图像处理软件等。 有些是为某个行业、某种业务，甚至为某个部 门研制的专用应用软件，如财务管理系统、计 算机辅助设计(CAD)软件、本部门的应用数据 库管理系统等。
回本节
第三章 ห้องสมุดไป่ตู้算机系统组成
3.1计算机的组成 3.2计算机的硬件系统 3.3计算机的软件系统 3.4微型计算机概论 3.5文件管理基础 3.6计算机安全 3.7多媒体信息处理
3.1计算机的组成
3.1.1从计算机的外观看 3.1.2从计算机的逻辑结构看
3.1.1从计算机的外观看 从计算机的外观看
由主机、显示器、键盘和鼠标等几部分组成。
高级语言的定义 高级语言源程序的编译运行过程 高级语言源程序的解释运行过程
回本节
高级语言的定义
高级语言是一种比较接近自然语言和数学表达 式的一种计算机程序设计语言，是面向用户的 程序设计语言。
回本节
高级语言源程序的编译运行过程
高级语言源程序
编译
目标程序
连接
可执行程序
运行
运行结果
编译程序
回本节
高级语言源程序的解释运行过程
回本节
(2) 硬盘存储器
硬盘的存储容量 较大，目前流行 的硬盘容量一般 在40GB～200GB 之间，是目前微 机系统配置中必 不可少的外存储 器。
硬盘结构图 回本节
(3) 光盘存储器
光盘
光盘驱动器
光盘存储容量大，价格低，可靠性高。常用光 盘有：CD、DVD、MO。
回本节
(4) 电子盘
电子盘(俗称母指盘 或U盘)由flash芯片， USB接口芯片，塑 料壳，电压控制电 路四部分组成。
回本节
计算机硬件基本结构图
程序和数据 输入设备 存储器 输出设备
输出结果
运算器
控制器
数据流
指令流
•
程序和数据通过输入设备存入存储器，运算器运算时，从存储器中读取数据， 运算结果(或中间数据)再存入存储器，通过输出设备输出结果。 执行指令时，从存储器中读取指令，控制器根据指令发出控制信号，控制其他 部件协调工作。 回本节
回本节
3.1.2从计算机的逻辑结构看 从计算机的逻辑结构看
运算器ALU 中央处理器CPU 主机 内存储器 硬件系统 外部 设备 计算机系统 系统 软件 软件系统 应用 软件 外存储器----硬盘、软盘、光盘、U盘 输入设备----键盘、鼠标、扫描仪 输出设备----显示器、打印机、绘图仪 其他设备----调制解调器 操作系统----DOS、Windows 语言处理程序 数据库管理系统 服务程序----检查、诊断、排错 通用软件----如OFFICE 2000办公软件 专用软件----用户程序 控制器CU ROM RAM
(2) 操作系统的分类
① 依其功能和特性分为批处理操作系统、分时 操作系统和实时操作系统。 ② 依其同时管理用户数的多少分为单用户操作 系统和多用户操作系统。 ③ 按同时管理的作业数可分为单用户单任务操 作系统、单用户多任务操作系统、多用户多任务 操作系统和网络操作系统。 随着计算机体系结构的发展，又出现了：嵌入式 操作系统、个人操作系统和分布式操作系统。
回本节
3.4.2微型计算机的主要性能指标 微型计算机的主要性能指标
1. 字长 2. 运算速度 3. 时钟频率(主频) 4. 存储容量 5. 存取速度
回本节
3.4.3微型计算机的硬件组成 微型计算机的硬件组成
1. 中央处理器 2. 内存储器 3. 外存储器 4. 输入设备 5. 输出设备 6. 总线 7. 主机板
回本节
1.操作系统 操作系统
(1) 操作系统的定义及功能 (2) 操作系统的分类
回本节
(1) 操作系统的定义及功能
定义
操作系统(简称OS)是一组程序，它们用于统一管理计 算机中的所有软、硬件资源，合理地组织计算机的 工作流程，协调计算机系统的各部件之间、系统之 间、用户与用户之间的关系。
功能
存储器管理、处理器管理、设备管理、文件管理和作 业管理。
回本节
2.计算机设计语言与语言处理程序 计算机设计语言与语言处理程序
人和计算机交流信息使用的语言称为计算机语 言或称程序设计语言。 计算机语言通常分为机器语言、汇编语言和高 级语言三类。
回本节
(1) 机器语言 机器语言(Machine Language)
机器语言是一种用二进制代码“0”和“1”形式 表示的，能被计算机直接识别和执行的语言。 用机器语言编写的程序，称为计算机机器语言 程序。它是一种低级语言。
回本节
(2) 汇编语言 汇编语言(Assemble Language)
汇编语言是一种用助记符表示的面向机器的程 序设计语言。 用汇编语言编制的程序称为汇编语言程序，机 器不能直接识别和执行。
汇编语言源程序 汇编 目标程序 连接 可执行程序 运行 运行结果
汇编程序
汇编语言源程序的汇编运行过程
回本节
(3) 高级语言
回本节
各种鼠标
回本节
(3) 扫描仪
扫描仪是一种光机电一体化的输入设备， 扫描仪是一种光机电一体化的输入设备，它可 以将图文形象转换成可由计算机处理的数字数 据。
回本节
(4) 数码相机
数码相机是集光 学、机械、电子 一体化的产品。 它集成了影像信 息的转换、存储 和传输等部件， 具有数字化存取 模式，与电脑交 互处理和实时拍 摄等特点。
回本节
3. 外存储器
外存储器又叫辅助存储器。主要用来保存暂时 不用的程序和数据。外存的特点是存储容量大、 价格低、可以长期保存信息，不足之处是读写 速度比内存慢。 当前微型计算机常用的外存有：软盘存储器、 硬盘存储器、光盘存储器，此外还有电子盘和 可移动硬盘。
回本节
(1) 软盘存储器
由于软盘的容量小、容易损坏、软驱的读取速 度慢等缺点，它们正面临着被淘汰的命运。
回本节
3.2计算机的硬件系统
3.2.1 计算机系统的冯·诺依曼结构 3.2.2 计算机的硬件系统 3.2.3 计算机的工作原理
3.2.1 计算机系统的冯 诺依曼结构 计算机系统的冯·诺依曼结构
冯·诺依曼结构计算机工作原理的核心是“存 储程序”和“程序控制”，并具有如下3个特 点：
1. 计算机硬件由五大基本部件组成：控制器、运算 器、存储器、输入设备、输出设备。 2. 程序和数据均存放在存储器中，且能自动依次执 行指令。 3. 所有的数据和程序均采用二进制0，1代码表示。
回本节
(1) 键盘
向主机输入程序、 向主机输入程序、 原始数据和操作 命令等信息的设 备。
回本节
104键盘 键盘
回本节
键盘的手指分工
回本节
正确座姿
回本节
(2) 鼠标器
鼠标，又称为鼠标器。只要拖动鼠标，单击或 双击鼠标上的按钮就可以指挥计算机工作。
回本节
鼠标的分类
① 按键数分类 鼠标可以分为传统双键鼠、三 键鼠和新型的多键鼠标。 ② 按接口分类 可以分为COM、PS/2、USB三 类。 ③ 按内部构造分类 这是鼠标分类最常用的一 种方式，可以分为机械式、光机式和光电式三 大类。
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5. 输出设备
输出设备是用来显示或打印输出计算机的数据 以及计算机处理结果的设备，常见的输出设备 有显示器、打印机、绘图仪、语言输出设备等。
回本节
3.2.3 计算机的工作原理
1. 指令 2. 程序
回本节
1. 指令
(1) 指令的含义
计算机指令就是人对计算机发出的完成一个最基本操作的工 作命令，由计算机硬件来执行。
(2) 指令的组成
通常一条指令包括两部分：一是操作码，二是操作数(也叫地 址码)
(3) 指令的类型
① 数据传送指令② 算术运算或逻辑运算指令③ 控制与转移 指令④ 输入和输出指令⑤ 控制和管理机器的指令
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2. 程序
(1) 程序的含义
程序是用于指挥计算机执行各种动作以便完成指定任务的指 令序列 。
(2) 程序的执行过程
开始 取指令 分析指令 执行指令 停止
回本节
3.3计算机的软件系统
3.3.1系统软件 3.3.2应用软件
3.3.1系统软件 系统软件
系统软件是计算机设计者或厂商提供的使用和 管理计算机的软件。它包括操作系统、语言处 理系统、数据库系统、服务程序、分布式软件 系统和人机交互系统等。 系统软件可以看作用户与计算机接口，操作系 统是软件系统的核心。
•
3.2.2 计算机的硬件系统
1. 运算器 2. 控制器 3. 存储器 4. 输入设备 5.输出设备
回本节
1. 运算器
运算器也称算术与逻辑运算单元ALU。 它的主要功能是对二进制数码进行算术运算或 逻辑运算。
回本节
2. 控制器
控制器的功能是控制计算机各部件协调工作， 使计算机自动地执行程序。 把运算器、控制器做在一个大规模集成电路块 上称为中央处理器，又称CPU 。它是计算机 硬件的核心部件。
高级语言源程序
解释并执行
运行结果
解释程序
回本节
3. 数据库系统
数据库系统(Data Base System，简称DBS)是 一个实际可运行的存储、维护和应用系统，提 供数据的软件系统，是存储介质、处理对象和 管理系统的集合体。
回本节
4. 服务程序
服务程序主要是对用户的程序和数据提供通用 的服务，如编辑程序、连接程序、分类合并程 序、PCTOOLS等。
回本节
(5) 移动硬盘
硬盘由于安装在主机 箱内，又怕震动，虽 然容量大，但不方便。 移动硬盘也可以通过 硬盘连接使用，它的 容量为20GB～40GB， 又有防震装置，小巧 轻便，方便携带。
回本节
4. 输入设备
输入设备是用户和计算机之间进行对话的主要 设备，声、光、图、像等信息都需要通过输入 设备才能被计算机所接受。键盘和鼠标器是微 机上常用的输入设备，此外还有扫描仪、数码 相机、光笔、语音输入装置、数字点化仪、点 触式设备、跟踪球、条形码等。
回本节
3.3.2应用软件 应用软件
应用软件是为用户解决实际问题而开发的软件。 有些是通用的应用软件，如文字处理软件、表 处理软件、图形图像处理软件等。 有些是为某个行业、某种业务，甚至为某个部 门研制的专用应用软件，如财务管理系统、计 算机辅助设计(CAD)软件、本部门的应用数据 库管理系统等。
回本节
第三章 ห้องสมุดไป่ตู้算机系统组成
3.1计算机的组成 3.2计算机的硬件系统 3.3计算机的软件系统 3.4微型计算机概论 3.5文件管理基础 3.6计算机安全 3.7多媒体信息处理
3.1计算机的组成
3.1.1从计算机的外观看 3.1.2从计算机的逻辑结构看
3.1.1从计算机的外观看 从计算机的外观看
由主机、显示器、键盘和鼠标等几部分组成。
高级语言的定义 高级语言源程序的编译运行过程 高级语言源程序的解释运行过程
回本节
高级语言的定义
高级语言是一种比较接近自然语言和数学表达 式的一种计算机程序设计语言，是面向用户的 程序设计语言。
回本节
高级语言源程序的编译运行过程
高级语言源程序
编译
目标程序
连接
可执行程序
运行
运行结果
编译程序
回本节
高级语言源程序的解释运行过程
回本节
(2) 硬盘存储器
硬盘的存储容量 较大，目前流行 的硬盘容量一般 在40GB～200GB 之间，是目前微 机系统配置中必 不可少的外存储 器。
硬盘结构图 回本节
(3) 光盘存储器
光盘
光盘驱动器
光盘存储容量大，价格低，可靠性高。常用光 盘有：CD、DVD、MO。
回本节
(4) 电子盘
电子盘(俗称母指盘 或U盘)由flash芯片， USB接口芯片，塑 料壳，电压控制电 路四部分组成。
回本节
计算机硬件基本结构图
程序和数据 输入设备 存储器 输出设备
输出结果
运算器
控制器
数据流
指令流
•
程序和数据通过输入设备存入存储器，运算器运算时，从存储器中读取数据， 运算结果(或中间数据)再存入存储器，通过输出设备输出结果。 执行指令时，从存储器中读取指令，控制器根据指令发出控制信号，控制其他 部件协调工作。 回本节
回本节
3.1.2从计算机的逻辑结构看 从计算机的逻辑结构看
运算器ALU 中央处理器CPU 主机 内存储器 硬件系统 外部 设备 计算机系统 系统 软件 软件系统 应用 软件 外存储器----硬盘、软盘、光盘、U盘 输入设备----键盘、鼠标、扫描仪 输出设备----显示器、打印机、绘图仪 其他设备----调制解调器 操作系统----DOS、Windows 语言处理程序 数据库管理系统 服务程序----检查、诊断、排错 通用软件----如OFFICE 2000办公软件 专用软件----用户程序 控制器CU ROM RAM
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第三章 计算机系统分层结构
PF
CF
奇偶（偶/奇）
进位（是/否）
PE
CY
PO
NC
3．总线
所谓总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路， 它分时接收各部件送来的信息，并发送信息到有关部件。
由于多个部件连接在一组公共总线上，可能会出现多个部件争 用总线，因此需设置总线控制逻辑以解决总线控制权的有关问题。
总线分类:
CPU内部总线用来连接CPU内的各寄存器与ALU ; 系统总线用来连接CPU、主存储器与I/O接口，它通常包括 三组：数据总线、地址总线和控制总线。 按总线传送的方向可将总线分为单向总线和双向总线。
CPU是计算机的核心组成部分
3.1.1
CPU的组成
• 由算术逻辑部件ALU 、控制器、各种寄存器（寄 存器群）和CPU内部总线（连接部件） • 另：Cache
•
1．ALU部件
ALU的功能是实现数据的算术与逻辑运算 两个输入端口，参加运算的两个操作数，通常 来自CPU中的通用寄存器或ALU总线。 控制信号：ADD,SUB,OR,AND等 输出：运算结果
时序控制方式就是指微操作与时序信号之间采取何种关系，
它不仅直接决定时序信号的产生，也影响到控制器及其他部件的组 成，以及指令的执行速度。
1．同步控制方式
同步控制方式是指各项操作由统一的时序信号进行同步控制。 同步控制的基本特征是将操作时间分为若干长度相同的时钟 周期（也称为节拍），要求在一个或几个时钟周期内完成各个微 操作。在CPU内部通常是采用同步控制方式 。 同步控制方式的优点是时序关系简单，结构上易于集中，相应 的设计和实现比较方便。
计算机系统结构
系统的层次结构
★★
5层
翻译(编译器)
计算机系统概论第三章
第三章数字逻辑结构在第一章中，我们提到计算机是由数量巨大的非常简单的结构所组成。
例如，Intel的Pentium Ⅳ微处理器，2000年推向市场，是由超过4千2百万个MOS晶体管制造的。
IBM Power PC 750 FX，2002年推出，是由超过3千8百万个MOS晶体管组成。
在本章中，我们将解释MOS晶体管作为逻辑单元的工作原理，如何将这些晶体管连接起来组成逻辑门，以及逻辑门是如何被互相连接起来而组成更大的制造计算机所需的单元。
在第四章，我们将把这些更大的单元连接起来组成计算机。
首先介绍晶体管。
3.1 晶体管今天的大多数计算机，或者说是大多数微处理器（所对应的计算机的核心）是由MOS 晶体管组成的。
MOS是金属氧化物半导体的英文缩写。
关于半导体的电子特性超出了本书的范围，它位于本书所描述的最底层的抽象之下，也就是说，如果晶体管出现差错，我们就受其控制，无法解决该问题了。
不过，也不太可能遇到晶体管出现问题的情况。
在此，我们只需了解MOS晶体管的两种类型：P型和N型。
它们都是进行逻辑运算的，其工作原理与墙上的电开关类似。
图3.1显示了最基本的电子电路，包括电源、一个墙上的开关和一盏灯。
为了让灯发光，电子必须流动；而为了使电子流动，必须存在一个从电源到灯、再回到电源的闭合电路。
通过操作开关可以控制电路的合与开，进而使灯打开或关闭。
我们使用一个N型或P型半导体晶体管来代替开关，控制电路的闭合。
图3.2是一个N 型晶体管的示意图，（a）单独出现的晶体管（b）出现在电路中的晶体管。
注意，在图3.2a 中的晶体管有三个终端，它们分别被称为栅极、源极和漏极，其命名原因不在本书范围之内。
如果N型晶体管的栅极被加以2.9伏电压，从源极到漏极的连接就相当于一段电线。
使用电子术语来说就是：在源极和漏极之间存在一个闭合回路，即导通。
如果N型晶体管的栅极被加以0伏电压，在源极和漏极之间的连接就被断开，在源极和漏极之间存在一个断路，即截止。
计算机组成原理教案(第三章)
3.主存物理地址的存储空间分布
以奔腾PC机主存为例，说明主存物理地址的存储空间概念
3.3.1只读存储器
1.ROM的分类
只读存储器简称ROM，它只能读出，不能写入。它的最 大优点是具有不易失性。
根据编程方式不同，ROM通常分为三类：
只读存 储器
定
义
优
点
缺
点
掩模式
数据在芯片制造过程中就 确定
可靠性和集成度高，价 不能重写 格便宜
存储 周期 存储 器带 宽
连续启动两次操作所需 间隔的最小时间
单位时间里存储器所存 取的信息量,
主存的速
度
数据传输速率 位/秒，字 技术指标 节/秒
3.2.1 SRAM存储器
1.基本存储元
六管SRAM存储元的电路图及读写操作图
2.SRAM存储器的组成
SRAM存储器的组成框图
存储器对外呈现三组信号线，即地址线、数据线、读/写控制线
主存地址空间分布如图所示。
3.3.2闪速存储器
1.什么是闪速存储器
闪速存储器是一种高密度、非易失性的读/写半导体存储器
2.闪速存储器的逻辑结构
28F256A的逻辑方框图
3.闪速存储器的工作原理
闪速存储器是在EPROM功能基础上增加了电路的电擦除和重新 编程能力。 28F256A引入一个指令寄存器来实现这种功能。其作用是： (1)保证TTL电平的控制信号输入； (2)在擦除和编程过程中稳定供电； (3)最大限度的与EPROM兼容。 当VPP引脚不加高电压时，它只是一个只读存储器。 当VPP引脚加上高电压时，除实现EPROM通常操作外，通过指 令寄存器，可以实现存储器内容的变更。 当VPP=VPPL时，指令寄存器的内容为读指令，使28F256A成 为只读存储器，称为写保护。
计算机导论课件-第3章 计算机系统的组成
CPU的主频=外频×倍频系数
3.2 计算机硬件系统
3.2.1 中央处理单元
5. CPU的性能参数
（2）外频：CPU的基准频率，决定着整块主板的运行速度。 （3）倍频系数：是指CUP主频和外频之间的相对比例关系。在相同 的外频下，倍频越高，CPU的频率也越高。 （4）缓存：CPU的重要指标之一，其结构和大小对CPU速度的影响 非常大，CPU缓存的运行频率极高，一般与处理器同频运作，其工 作效率远远大于系统内存和硬盘。
目前计算机的基本体系结构与基本作用机制仍然沿用冯·诺伊曼的最 初构思和设计，我们把这种结构称之为冯·诺伊曼体系结构或普林斯顿体 系结构。
冯·诺伊曼体系结构计算机主要有以下两大特征： 1．计算机要执行的指令和需要处理的数据都采用二进制表示； 2．指令与数据必须存储到计算机内部让其自动执行。
冯·诺伊曼结构计算机系统包括硬件系统和软件系统两部分，简称为 硬件和软件。硬件（HardWare）是组成计算机的各种物理设备，由五 大功能部件组成，即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 软件（SoftWare）是指在硬件系统上运行的各类程序、数据及有关资 料的总称，由系统软件和应用软件组成。
2. 软件的特点 从应用的角度看，硬件和软件在逻辑功能上可以等效，既可以
用硬件实现，也可以用软件实现。
3.3 软件系统
2. 软件的特点 与硬件相比，软件有以下特点。 ➢ 软件容易改变或修改。 ➢ 软件易于复制，生产效率高。 ➢ 软件适宜选择多种方法和算法进行比较。 ➢ 软件适宜用在条件判断和控制转移多的情况，适宜实现复杂算法。 ➢ 软件实现的功能不如硬件实现的运行速度快。 ➢ 软件实现在安全性方面不如硬件，不适宜用在安全性要求高的情况。
3.2 计算机硬件系统
3.2 计算机硬件系统
3.2.1 中央处理单元
5. CPU的性能参数
（2）外频：CPU的基准频率，决定着整块主板的运行速度。 （3）倍频系数：是指CUP主频和外频之间的相对比例关系。在相同 的外频下，倍频越高，CPU的频率也越高。 （4）缓存：CPU的重要指标之一，其结构和大小对CPU速度的影响 非常大，CPU缓存的运行频率极高，一般与处理器同频运作，其工 作效率远远大于系统内存和硬盘。
目前计算机的基本体系结构与基本作用机制仍然沿用冯·诺伊曼的最 初构思和设计，我们把这种结构称之为冯·诺伊曼体系结构或普林斯顿体 系结构。
冯·诺伊曼体系结构计算机主要有以下两大特征： 1．计算机要执行的指令和需要处理的数据都采用二进制表示； 2．指令与数据必须存储到计算机内部让其自动执行。
冯·诺伊曼结构计算机系统包括硬件系统和软件系统两部分，简称为 硬件和软件。硬件（HardWare）是组成计算机的各种物理设备，由五 大功能部件组成，即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 软件（SoftWare）是指在硬件系统上运行的各类程序、数据及有关资 料的总称，由系统软件和应用软件组成。
2. 软件的特点 从应用的角度看，硬件和软件在逻辑功能上可以等效，既可以
用硬件实现，也可以用软件实现。
3.3 软件系统
2. 软件的特点 与硬件相比，软件有以下特点。 ➢ 软件容易改变或修改。 ➢ 软件易于复制，生产效率高。 ➢ 软件适宜选择多种方法和算法进行比较。 ➢ 软件适宜用在条件判断和控制转移多的情况，适宜实现复杂算法。 ➢ 软件实现的功能不如硬件实现的运行速度快。 ➢ 软件实现在安全性方面不如硬件，不适宜用在安全性要求高的情况。
3.2 计算机硬件系统
计算机组成原理第三章
• 通信总线
–是指计算机系统之间或计算机 系统与其他系统（如控制仪表 等）之间的通信传输线。 –IDE、SCSI、USB、RS－232
通信总线
系统总线按传输信息不同分类
据总线是双向的
3.2
• 数据总线 （ DB ）： 用来传输各功能部件之间的数据，数
数据总线的条数称为数据总线宽度。比如，16位总线，指其 数据总线为16根。
数据传输率 (总线带宽)：即单位时间内总线上传输数据的 位数，用MB/s（每秒多少兆字节）表示。 例：总线工作频率33MHz，总线宽度32位，则标准传输 率＝ 33×32/8＝132MB/s。 总线复用：通常地址总线与数据总线在物理上是分开的两种 总线。为提高总线的利用率，将地址总线和数据总线共用一组 物理线，在某一时刻该总线传输地址信号，另一时刻传输数据 信号或命令信号。
3. 总线通信的四种方式
（1）同步通信
3.5
通信双方由统一时标控制数据传送称为同
步通信。
时标通常由CPU的总线控制部件发出，送
到总线上的所有部件；也可以由每个部件各自
的时序发生器发出，但是必须有总线控制部件
发出的时钟信号对它们进行同步。
同步式数据输入传输
T2时刻发出读命令；从 总线上两个部件完 模块按照所指定的地址 T4 时刻开始输入设备不再 CPU 在 T3 时 刻 开 始 ， 成一次完整而可靠 和命令进行一系列内部 一直维持到 向数据总线上传送数据， 的传输时间 主模块在 T1时刻 动作，必须在 T3时刻前 T4时刻， 撤消它对数据总线的驱动， 可以从数据线上获取 发出地址信息 找到CPU所需的数据， 从 T4 起，数据总线呈浮空 信息并送到其内部寄 并送到数据总线上 状态 存器中
第3章--计算机体系结构
1.则中断级屏蔽位如何设置？ 2.假设在用户程序执行过程中同时出现1，2，3， 4四个中断请求，请画出程序运行过程示意图？
第3章作业2
假设系统有4个中断级，则中断响应次序是 1 2 3 4，如果中断处理次序是4 2 3 1
1.则中断级屏蔽位如何设置？ 2.假设在用户程序执行过程中同时出现1，2，3， 4四个中断请求，请画出程序运行过程示意图？
0
习题3-5
(1)当中断响应次序为1 2 3 4时，其中断处 理次序是？
(2)如果所有的中断处理都各需3个单位时间，中断 响应和中断返回时间相对中断处理时间少得多。 当机器正在运行用户程序时，同时发生第2、3级 中断请求，过两个单位时间后，又同时发生第1、 4级中断请求，请画出程序运行过程示意图?
中断级屏蔽位的设置
中断 处理 程序 级别 第1级 第2级 第3级 第4级 第5级 中断级屏蔽位
1级 1
0 0 0 0
2级 1
1 0 1 1
3级 1
1 1 1 1
4级 1
0 0 1 0
5级 1
0 0 1 1
具体执行 过程如图:
第3章作业1
假设系统有4个中断级，则中断响应次序是 1 2 3 4，如果中断处理次序是1 4 2 3
中断的响应次序和处理次序
中断的响应次序
中断的响应次序是同时发生多个不同中断类的中断 请求时，中断响应硬件中排队器所决定的响应次序 中断响应的次序是用硬件---排队器---来实现的。
排队器重的次序是由高到低固定死的。
中断处理次序：
中断的处理要由中断处理程序来完成，而中断处理 程序在执行前或执行中是可以被中断的，这样，中 断处理完的次序（简称中断处理次序）就可以不同 于中断响应次序。
第三章 计算机网络体系结构-基本概念
6.网络体系结构 6.网络体系结构 1 2 3 4 网络体系结构的概念 网络体系结构的功能 网络体系结构的特点 网络体系结构的种类
网络体系结构的概念
计算机网络各层,对等进程通信的协议的集合称 计算机网络的体系结构(architecture) 为计算机网络的体系结构 (architecture) 计算机网络的体系结构 (architecture),它是 计算机网络及其部件所应完成功能的比较精确的 定义.从功能的角度描述计算机网络的结构. 体系结构只定义网络及其部件通过协议应当完成 的功能,不定义协议的实现细节和各层协议之间 的接口关系.
语法(Syntax):规定通信双方"如何讲",
3. 1
基本概念
2. 协议的分层结构
(1)协议分层结构 协议分层结构的思想是用一个模块的集合来完成 协议分层结构的思想是用一个模块的集合来完成 不同的通信功能,以简化设计的复杂性. 不同的通信功能,以简化设计的复杂性.大多数的 网络都按照层或级的方式来组织, 网络都按照层或级的方式来组织,每一层完成特定 的功能,每一层都建立在它的下层之上. 的功能,每一层都建立在它的下层之上.
网络协议的重要性: 网络协议的重要性:
没有协议就没有网络,每一种计算机网络都有 一套协议支持着.由于计算机网络的种类多,所以 协议的种类也很多. 所有协议的目的和功能是一样的,都是保证网 络上的信息能畅通无阻,准确无误地传输到目的地.
3. 1
基本概念
什么是网络协议? 什么是网络协议?
网络协议就是使计算机网络能协同工作实现信息 就是使计算机网络能协同工作实现信息
计算机网络应用技术
第3章 计算机网络体系结构
本章要点
了解网络体系结构分类,功能特点. 了解网络体系结构分类,功能特点. 掌握OSI参考模型的结构和各层功能. 掌握OSI参考模型的结构和各层功能. OSI参考模型的结构和各层功能 掌握TCP/IP体系结构的层次和功能. 掌握TCP/IP体系结构的层次和功能. TCP/IP体系结构的层次和功能 掌握IP地址管理和子网划分的方法. 掌握IP地址管理和子网划分的方法. IP地址管理和子网划分的方法
计算机科学概论(第3版)聂永萍课件第3章 计算机系统组成
类型 ATX、Micro ATX
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性耗比为主的CPU改变了主板架构
北桥芯片主要 功能，如内存控制 器、图形处理器、 PCI-E控制器等， 被整合到CPU内部， 而北桥芯片其他功 能和南桥芯片一起， 被整合为平台控制 器（PCH芯片）。
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接口
CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要 概念 通过接口设备来实现，前者被称为Input/Output接
DVI-D DVI-I
音频输出接口
说明
模拟音频输出接口分为蓝、绿、粉、橙、黑、灰 共6色接口
颜色 2声道
4声道
6声道
8声道
蓝色 声道输入 声道输入
声道输入
声道输入
绿色 声道输出 前置扬声器输出 前置扬声器输出 前置扬声器输出
粉色 麦克风输入 麦克风输入
麦克风输入
麦克风输入
橙色
中置和重低音 中置和重低音
负责处理低速信号，通常处理与I/O总线的通信。 南桥 在主板上的位置通常距离CPU插槽较远，位于外部 芯片 设备接口比较集中的位置
主板构成示意
CPU是大脑 芯片组是心脏，由 南桥、北桥构成
主板架构
概念
对主板的尺寸大小、形状、各元器件的布局、排列 方式等制定出标准，所有主板厂商都必须遵循。
作用 解决散热、噪声问题
微型计算机将运算器和控制器合起来称为中央处理单 元(CPU)。
运算器
执行算术运算 和逻辑运算
CPU
控制器
控制计算机所 有部件的工作
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存储器
作用:
存储器是存放数据和程序的记忆装置。每个记忆单 元由8位二进制位组成，可读写其中的数据
第三章 计算机软件复习资料
第三章计算机软件【知识点1】计算机系统的概念(1) 计算机系统的基本组成：①计算机硬件：组成计算机各种物理设备的总称②计算机软件：是指示计算机完成特定任务的，以电子格式存储的程序、数据和相关的文档。
程序：计算机如何完成任务逐步执行的命令；数据：程序所处理的对象及处理过程中使用的参数；文档：程序开发、维护和使用所涉及的资料。
(2)软件的三层含义（从科学概念上讲）：①个体含义：即上面所说的计算机系统中的程序、规程、规则及其文档。
②整体含义：指在特定计算机系统中所有个体含义下的软件的总体。
③学科含义：即指软件在研究、开发、维护以及使用中所涉及的理论、方法、技术所构成的学科，在这一意义上称为软件学。
【典型例题】55．计算机软件指的是能指示计算机完成特定任务的、以电子格式存储的程序、______和相关的文档的集合。
【知识点2】软件的分类从应用的角度出发，通常将软件分为：系统软件、应用软件(1) 系统软件①系统软件：是给其他程序提供服务的程序的集合.（如各种操作系统、编译程序、磁盘清理程序等）②系统软件的主要特征：与计算机硬件系统有很强的交互性，对计算机的硬件资源进行统一的控制、调度、管理。
具有通用性，任何计算机系统必不可少。
购买计算机时，厂商必须提供一些基本的系统软件(2)应用软件①应用软件：泛指专门用于解决各种具体应用问题的软件。
②应用软件分类：按软件的开发方式和适用范围分为：通用应用软件：可以在许多行业和部门共同使用如：word、excel、绘图软件、媒体播放软件定制应用软件：按照不同领域用户的特定应用要求而专门设计的软件如：某大学的教务管理系统、某超市的销售系统③主要通用应用软件类别和功能【典型例题】8．下列软件中，_____是专门的网页制作软件。
A ．FrontPage 2000B ．Visual BASIC 6.0 C ．Excel 2000D ．PowerPoint 2000 11．在计算机的软件分类中，应用软件和系统软件的相互关系是______A ．前者以后者为基础B ．后者以前者为基础C ．每一类都不以另一方为基础D ．每一类都以另一方为基础11．在计算机系统中，对计算机各类资源进行统一管理和调度的软件是_______。
计算机系统结构(必过版)
4、 虚拟存储器的工作原理、地址空间、种类 原理：把主存储器、磁盘存储器和虚拟存储器都划分成固定大小的页，主存储器的页称 为实页，虚拟存储器中的页称为虚页，把虚拟地址空间映射到主存地址空间 三种地址空间：虚拟地址空间、主存储器地址空间、辅存地址空间 三种虚拟存储器：页式虚拟存储器、段式虚拟存储器、段页式虚拟存储器 5、 段式虚拟存储器与页式虚拟存储器的优缺点 地址映象方法：每个程序段都从 0 地址开始编址，长度可长可短，可以在程序执行过程
对于写回法： 大多数操作只需要写 Cache，不需要写主存； 当发生块失效时，可能要写一个块到主存； 即使是读操作，也可能要写一个块到主存。 对于写直达法： 每次写操作，必须写、且只写一个字到主存。 实际上： 写直达法的写次数很多、每次只写一个字； 写回法是的写次数很少、每次要写一个块。 (3) 控制的复杂性, 写直达法比写回法简单。 对于写回法： 要为每块设置一个修改位，而且要对修改位进行管理； 为了保证 Cache 的正确性，通常要采用比较复杂的校验方式或校正方式。 对于写直达法： 不需要设置修改位； 只需要采用简单的奇偶校验即可。由于 Cache 始终是主存的副本，Cache 一 旦有错误可以从主存得到纠正。 (4) 硬件实现的代价, 写回法要比写直达法好。 对于写直达法： 为了缩短写 Cache 流水段的时间，通常要设置一个小容量的高速寄存器堆 （后行写数缓冲站） ， 每个存储单元要有数据、 地址和控制状态等 3 部分组成。 每次写主存时，首先把写主存的数据和地址写到高速寄存器堆中。 每次读主存时，要首先判断所读数据是否在这个高速寄存器堆中。 写回法不需要设置高速缓冲寄存器堆。 13、预取算法有如下几种： (1) 按需取。当出现 Cache 不命中时，才把需要的一个块取到 Cache 中。 (2) 恒预取。无论 Cache 是否命中，都把下一块取到 Cache 中。 (3) 不命中预取。当出现 Cache 不命中，把本块和下一块都取到 Cache 中。 14、解决 Cache 与主存不一致的主要方法： (1) 共享 Cache 法。能根本解决 Cache 不一致，共享 Cache 可能成为访问的瓶颈，硬件 复杂 (2) 作废法。当某一处理机写局部 Cache 时，同时作废其他处理机的局部 Cache。 (3) 播写法。把写 Cache 的内容和地址放到公共总线上，各局部 Cache 随时监听公共总 线 (4) 目录表法。在目录表中存放 Cache 一致性的全部信息。 (5) 禁止共享信息放在局部 Cache 中。Cache 对系统程序员不透明。