计算机系统的组成和功能1-2
计算机系统的层次结构和功能模块
计算机系统的层次结构和功能模块在计算机科学领域，计算机系统是由不同层次和功能模块构成的复杂系统。
这些层次和功能模块相互协作，实现了计算机的各项功能和任务。
本文将详细探讨计算机系统的层次结构和各个功能模块。
一、计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构一般可以分为硬件层次和软件层次两个大的方面。
硬件层次包括物理层、逻辑层和微程序层；软件层次包括操作系统、系统软件和应用软件。
1. 物理层物理层是计算机系统的最底层，包括处理器、存储器、输入输出设备等硬件组成部分。
处理器是计算机的核心部件，负责执行各种指令和进行数据处理。
存储器用于存储数据和指令。
输入输出设备则用于与外部环境进行数据交互。
2. 逻辑层逻辑层主要负责解决数据传输和控制信号的问题，确保数据的正确传输和处理。
逻辑层包括总线、控制器和接口等组成部分。
总线是连接各个硬件设备的通信线路，用于传输数据和控制信号。
控制器则负责管理和控制各个硬件设备的工作。
接口用于连接外部设备和计算机系统。
3. 微程序层微程序层是计算机系统的底层软件，主要负责解释和执行计算机指令。
微程序层的设计和实现可以提高计算机系统的性能和灵活性。
4. 操作系统操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理和控制计算机系统的各项资源，提供用户与计算机之间的接口。
操作系统包括进程管理、内存管理、文件系统、设备管理等模块，保证计算机系统的稳定运行和资源的有效利用。
5. 系统软件系统软件是在操作系统之上的软件层次，为用户提供各种工具和服务。
系统软件包括编译器、调试器、数据库管理系统等。
6. 应用软件应用软件是计算机系统中最顶层的软件，用于满足用户的各种需求。
应用软件包括办公软件、图像处理软件、娱乐软件等。
二、计算机系统的功能模块除了按照层次结构划分，计算机系统还可以按照功能模块进行划分。
计算机系统的功能模块包括：输入模块、输出模块、存储模块、运算控制模块、逻辑控制模块和时序控制模块。
1. 输入模块输入模块是用于将外部数据和指令输入到计算机系统中的模块。
计算机系统的组成
计算机系统的组成计算机系统是一个复杂的有机体，它由高度结构化的硬件、软件和人机交互共同构成。
通过系统分析和整合各个组件，我们可以实现计算机系统的强大功能，实现更高效好和安全的实现数据与信息处理。
计算机系统是一个复杂的系统，它主要由以下组成部分组成：一、硬件1、中央处理器（CPU）：它是计算机系统的核心，它执行软件程序上载到内存中操作指令，实现计算任务。
2、内存、存储器：它可以把数据和指令存储起来，供操作系统和应用程序使用。
3、显示器：它可以显示存储在内存中的数据，并把用户输入的数据显示出来。
4、输入设备：它可以把用户或其他设备输入的数据转换成计算机可以识别的格式，如键盘、鼠标、扫描仪中等。
5、输出设备：它可以把计算机处理好的数据转换成可以供用户或其他设备使用的格式，如显示器、打印机、绘图仪等。
二、软件1、操作系统：它是用来管理计算机系统的系统软件，主要负责计算机的资源的分配、管理、协调、调度以及用户的界面处理等，以实现较高效率的计算任务。
2、应用程序：它是用来实现数据处理的应用软件，它负责完成具体的计算任务，如文字处理、数据库管理、表格处理等。
三、其他1、网络设备：可以把一台或多台计算机连接起来，进行信息交换，实现多台计算机资源的共享等。
2、外部存储设备：可以把数据和指令存放到外部设备上，实现数据的永久保存等。
以上就是计算机系统的组成，它们各自在计算机系统中发挥着不可替代的作用，共同协作形成完整的计算机系统。
计算机的组成各具重要性，有的负责输入，有的负责处理和输出，有的负责通信与存储，总之计算机系统是一个复杂而又高效的系统，它能够把用户输入的信息高效地处理，并将结果及时响应给用户。
计算机的基本组成
计算机的基本组成计算机是一种电子设备，它的功能包括存储、处理和传输信息。
为了更好地理解和使用计算机，我们需要了解它的基本组成。
1、硬件系统计算机的硬件系统是它的物理部分，包括中央处理器（CPU）、存储器（内存和硬盘）、输入/输出设备（键盘、鼠标、显示器、打印机等）和总线（用于连接各个部件）。
中央处理器是计算机的“大脑”，负责执行程序中的指令并处理数据。
存储器分为内存和硬盘。
内存包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM用于存储运行中的程序和数据，ROM用于存储固件和操作系统。
硬盘是用于长期存储数据的外部存储器。
输入/输出设备允许用户与计算机交互。
键盘和鼠标是最常见的输入设备，而显示器和打印机是最常见的输出设备。
总线是用于连接各个部件的通信通道。
2、软件系统计算机的软件系统是它的程序部分，包括系统软件和应用软件。
系统软件包括操作系统、编译器和数据库管理系统等，它们为应用程序提供了一个运行环境。
应用软件是为特定任务设计的程序，例如办公软件、图像处理软件和游戏等。
3、网络系统现代计算机通常通过互联网与其他计算机连接，形成一个网络。
网络系统包括硬件（如路由器和调制解调器）和软件（如浏览器和电子邮件客户端），这些部件可以帮助用户连接到其他计算机并共享资源。
计算机的基本组成包括硬件系统、软件系统和网络系统。
这些组件协同工作，使计算机成为一种强大的信息处理工具，可以满足我们的工作、学习和娱乐需求。
计算机系统的基本组成计算机系统是一种复杂的电子系统，它由多个不同的部分组成，这些部分协同工作，使计算机能够执行各种任务。
以下是计算机系统的基本组成：1、硬件系统硬件系统是计算机系统的物理组成部分，包括中央处理器（CPU），内存，硬盘，显卡，声卡，网卡，电源，主板，显示器，键盘，鼠标等。
这些硬件组件通过各种接口和线路连接在一起，形成一个完整的计算机系统。
中央处理器（CPU）是计算机系统的核心，它负责执行程序中的指令，处理数据和执行计算。
计算机基础知识(1-2)
第1章计算机基础知识一、选择题1．世界上首次提出存储程序计算机体系结构的是。
A.莫奇莱B.艾伦·图灵C.乔治·布尔D.冯·诺依曼2．在下列叙述中，最能够反映计算机主要功能的是。
A.计算机可以代替人的脑力劳动B.计算机可以存储大量信息C.计算机是一种信息处理机D.计算机可以实现高速度的运算3．世界上第一台电子数字计算机研制成功的时间和地点是。
A.1957年美国B.1951年英国C.1947年英国D.1946年美国4．采用超大规模集成电路制造的计算机应该归属于计算机。
A.第一代B.第二代C.第三代D.第四代5．计算机发展的方向是巨型化、微型化、网络化、智能化。
其中“巨型化”是指。
A.体积大Ｂ.重量重 C.功能更强、速度更高、存储容量更大 D.外部设备更多6．办公自动化（OA）是计算机的一项应用，按计算机应用的分类，它应属于。
A.科学计算Ｂ.辅助设计 C.数据处理Ｄ.实时控制7．CAI软件指的是。
A.系统软件B.计算机辅助教学软件C.计算机辅助设计软件D.办公自动化系统8．下列叙述中正确的是。
A.计算机体积越大，其功能就越强B.两个显示器屏幕尺寸相同，则它们的分辨率必定相同C.点阵打印机的针数越多，则能打印的汉字字体就越多D.在微机性能指标中，CPU的主频越高，其运算速度越快9．“32位机”中的32指的是。
A.微机型号B.内存容量C.存储单位D.机器字长10．用单位MIPS来衡量的计算机性能指标是。
A.处理能力B.存储容量C.可靠性D.运算速度11．下列叙述中正确的是。
A.Windows xp属于高级语言B.计算机的主机包括CPU、电源、硬盘、内存C.扫描仪是一种输入设备D.显示器性能越好，运算速度越高12．计算机的主要特点是运算速度快、精确度高_____。
A．具有记忆功能和程序操作B．具有记忆功能和逻辑判断功能C．具有记忆功能D．程序操作13．计算机病毒是一种___ __。
简单介绍计算机硬件系统的组成及各部件功能
1.简单介绍计算机硬件系统的组成及各部件功能.答:计算机硬件系统由:运算器,控制器.存储器,I/O设备组成。
运算器；完成算数和逻辑运算控制器：按照指令的要求控制和协调其他各部件工作。
存储器：存储程序和数据输入设备：将外部信息以必然格式输入到计算机系统。
输出设备：将计算机系统的信息提供给外部设备。
2．简述微程序控制的大体思想。
答：把指令执行的所有控制信号放在一个存储器中，需要时从这个存储器读取。
一条指令的功能通常常利用许多条微指令实现这个微指令序列称为微程序。
计算机运行时。
一条一条读出这些微指令。
从而产生各类操作的控制信号。
3．提高存储器速度可采用哪些办法，请说出至少五种办法。
答：1，采用高速器件2，采用cache(高速缓冲存储器)3，采用多提交叉存储器4，采用双端口存储器5，加长存储器的字长4．请说明指令周期，机械周期，时钟周期之间的关系。
答：指令周期是完成一条指令所需的时间。
包括取指令，分析指令和执行指令所需的全数时间。
机械周期也称为CPU周期，是指被肯定为指令执行进程中的归一化基准时间，通常等于取指时间（或访存时间）。
时钟周期是时钟频率的倒数，也可称为节拍脉冲或T周期，是处置操作的大体单位。
一个指令周期由若干个机械周期组成，每一个机械周期又由若干个时钟周期组成。
5．什么是RISC？RISC指令系统的特点是什么（至少写出4个）？答：RISC是精简指令系统计算机。
特点：1）选取利用频率最高的一些简单指令。
2）指令长度固定。
3）只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄放器之间进行。
4）大部份指令在一个机械周期内完成。
5）CPU中通用寄放器数最多。
6）以硬布线控制为主，不用或少用微指令码控制。
7)一般用高级语言编程，特别重视编译优化工作，以减少程序执行时间。
8）指令以流水方式执行6.计算机系统总线大致分为哪几类？答：1)一个计算机系统中的总线分为三类：同一部件如CPU内部连接各寄放器及运算部件之间的总线，称内部总线。
计算机系统组成
计算机系统由硬件系统和软件系统两部分 组成。
硬件系统是指构成计算机的所有物理实体 部件的集合
软件是在硬件系统上运行的各种程序和文 档的总称。
计算机硬件系统与软件系统是一个不可分
割的有机整体,没有配备任何软件的计算机
称为“裸机”，裸机本身几乎不能完成任
何功能；而没有硬件对软件的物质支持，
CPU是PC机中最核心的部件，它决定了PC机的速度和性能。 目前市场上绝大多数CPU产品是由美国的Intel公司和AMD公 司生产的.
CPU的两个重要指标是字长和主频。字长反映了PC机能同时 处理的数据的二进制位数；主频（时钟频率）则反映了PC机 的工作速度。
Intel公司的产品
AMD公司的产品
外部存储器主要有：磁盘驱动器和光盘驱动器。
我们通常把二进制代码串中的每一个“0”或“1”称为“位”或者“比特”，它是计算存 储器容量的最小单位。为了便于对存储器的管理，通常将8位划分为一个存储单元 称为1字节（byte），记为1B, 并以字节作为计算存储器容量的基本单位。除了字 节以外，还有KB、MB、GB。
控制器和运算器组成计算机核心，称为中央处理器，简称CPU。
3．存储器——用于存放原始数据和程序的部件。通常可分为内部存储器和外部存储器。 CPU与内部存储器一起称为计算机的主机。
内存存储器又分为了只读存储器 （Read Only Memory）ROM 和随机存储器 RAM(Random Access Memory)
指令由操作码和操作数地址码两部分组成 程序——指令的有序集合。
三类程序设计语言
（1）机器语言：以二进制的0、1代码串表示
只有机器语言计算机才可以直接执行。
（2）汇编语言：由一些基本字符集、指令助记符、 标号组成。
计算机组成原理实验补充实验指导-实验1、2
实验一、实验箱介绍与DEBUG简单使用一、实验目的1）了解实验箱的构成2）掌握模型机的结构框图3）学会DEBUG的简单使用二、实验内容1.实验箱介绍图1-1 计算机组成原理实验箱图1-1给出了实验箱的结构图，构成部分均在实验箱的印刷电路板上标注，如：ALU Uint（算逻单元）、Input Device Unit（输入单元）、Switch Unit（控制开关单元）、Bus Unit（总线单元）……,同学们要结合计算机的组成原理，确定运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等在实验箱中的位置。
2.模型机的框图图1-2 模型机框图图1-2给出了计算机模型机的框图，同学们在做实验时，要体会实验中数据的流向，以便对整机有一个完整的认识。
3.DEBUG的简单使用DEBUG须在DOS环境下运行。
具体操作可以在Windows操作系统的“开始”菜单的“运行”对话框中输入“CMD”（命令command）如图1-3所示。
图1-3 Windows的运行窗口Windows的“DOS”模式，如图1-4所示。
图1-4 Windows下的“DOS”模式输入命令DEBUG(调试)，见图1-5.图1-5 DEBUG调试窗口DEBUG命令是在“-”下，由键盘键入的。
每条命令以单字母命令符开头，然后是命令的操作参数，操作参数与命令符之间用空格隔开，操作参数与操作参数之间用空格或逗号隔开，命令的结束符是回车键。
命令及参数的输入可以是大小写的结合。
Ctrl+Break键可中止命令的执行。
Ctrl+Num Lock键可暂停屏幕卷动，按任一键继续。
所用数均为十六进制数，不用加H。
有关DEBUG中的D(显示)、R(寄存器)、U(反汇编)、G(执行)和Q(退出)等命令已在前面讲过了。
下面介绍本实验用到的DEBUG的命令：（1）A-汇编，用于输入汇编语言源程序（2）g-运行，运行用A命令编写的汇编语言程序（3）e-编辑，用于修改计算机内存中存储单位的数据（4）d-显示，用于显示计算机内存中存储单位的数据（5）q-退出，用于退出DEBUG的状态，到DOS提示符下。
计算机系统组成
计算机系统组成一、计算机系统组成一个完整的计算机系统通常是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。
（一）硬件（hardware）硬件是指计算机的物理设备，包括主机及其外部设备。
具体地说，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部件组成。
①存储器。
存储器是计算机用来存放程序和原始数据及运算的中间结果和最后结果的记忆部件。
②运算器。
运算器对二进制数码进行算术或逻辑运算。
③控制器。
控制器是计算机的“神经中枢”。
它指挥计算机各部件按照指令功能的要求自动协调地进行所需的各种操作。
④输入/输出设备（简称I/O设备）。
计算机和外界进行联系业务要通过输入输出设备才能实现。
输入设备用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们转换成计算机所能识别的形式（二进制）存放到②计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。
每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。
其中，操作码表示运算性质，地址码指出操作数在存储器的位置。
③将编好的程序和原始数据送入内存储器中，然后启动计算机工作，计算机应在不需操作人员干预的情况下，自动逐条取出指令和执行任务。
冯·诺依曼设计思想最重要之处在于他明确地提出了“程序存储”的概念。
他的全部设计思想，实际上是对“程序存储”要领的具体化。
（二）计算机基本结构图（图中实线为数据流，虚线为控制流），我们可以更好地理解“存储程序”和“程序控制”。
输入设备在控制器控制下输入解题程序和原始数据，控制器从存储器中依次读出程序的一条条指令，经过译码分析，发出一系列操作信号以指挥运算器、存储器等到部件完成所规定的操作功能，最后由控制器命令输出设备以适当方式输出最后结果。
这一切工作都是由控制器控制、而控制器赖以控制的主要依据则是存放于存储器中的程序。
人们常说，现代计算机采用的是存储程序控制方式，就是这个意思。
（三）计算机的工作过程计算机的工作过程，就是执行程序的过程。
怎样组织存储程序，涉及到计算机体系结构问题。
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共 2 课时
课题 教学 目标
任务二：计算机系统的组成和功能
课时安排
第 1-2 课时
1.认识组成微型计算机系统的主要外部部件的名称和作用。 2.认识微型计算机的主板系统单元电路组成的电子器件的名称及其功能 3.认识典型的微型计算机常用输入、输出设备
教学重 1.微型计算机系统外部主要组成设备； 点、 难点 2.内存储器的种类及其使用特点。 教学 方法 教学 资源
教 学 内 容 以 及 过 程 设 计
缺点，通用性、耐久性、速度和容量是比较存 储设备的几个标准。) 外部存储器有哪几项重要技术指标？ (提示：存储时间指计算机用于在存储介质上 查找数据或读取数据所用的时间。 数据传输速 率指每秒从存储介质上获得数据的总量。 容量 指能够存储到介质上的数据的最大量。) 为什么计算机都要安装硬盘驱动器？(提 示： 硬盘能够提供大存储容量； 能够快速读取 数据存取文件；硬盘的存储容量大但价格便 宜。) 硬盘驱动器的缺点是什么？(提示：硬盘 使用时如果受到震动容易引起磁头划道。) 为什么除了硬盘驱动器外还需要安装光 盘(CD-ROM 或 DVD-ROM)驱动器？ (提示：能够长期保存数据文件；现在的 一些软件或设备提供的备份文件使用光盘安 装。) CD 和 DVD 可以互换吗？ (提示：DVD-ROM 驱动器能够使用 CD-ROM 光盘大多数 CD-R 盘和大多数 CD-RW 盘，但 CD-ROM 驱动器只能读取 CD 类型的盘片。) 我们也可以制作 CD 或 DVD 盘吗？ (提示：CD-R 和 CD-RW 盘片可以通过刻录 软件在具有刻录功能的光盘驱动器上制作 CD 或 DVD 盘片。) 教师引导学生填写图 1-8 空栏， 让学生认 认 识输入 设 备 识常用输入设备， 区别不同的输入设备提供不 同的输入数据的方法， 归纳输入设备有： 手动 (键盘、鼠标、触摸屏、操纵杆等)、光学(图像 扫描、条形码阅读仪)、视听(麦克风、视频摄 像头、数码相机等)类型。 讲述鼠标的作用是： 能够控制屏幕上指针 移动的定点设备。 用投影仪操作鼠标移动到一 个命令或对象定点后， 依靠鼠标相应的动作执 行操作。 主要介绍鼠标和 键盘强调说明职业技 能要求熟练的键盘操 作，需要有一个良好 的击键的姿势和熟练 的键盘使用能力。 通过演示来调动 学生的学习兴趣。
教师引导学生填写图 1-11 空栏，让学生 认识常用输出设备， 区别不同的输出设备从计 算机获得数据的不同方法， 归纳输出设备的类 型。 认 识输出 设 备 在相关知识讲述中， 着重介绍显示器的种 类及特点。 指出衡量显示器的性能指标： 尺寸、 分辨率、刷新频率、点距，以及与显示器显示 关联最重要的图形卡。 其次， 介绍打印机的种类及衡量打印机的 性能指标：打印分辨率。 再次，介绍 PC 投影仪、声音系统。 最后小结输出设备的定义： “输出设备是 指任何一种显示数据或数据处理结果的组件” 结论。 通过本课的学习，了解构成微型计算机的主要部件及其作用。输入/输出设备通常是 附加到计算机系统中用来加强计算机功能的设备。计算机主板上的接口就是用来识别输 入/输出设备的连接端口。 1.计算机的系统组成。 2.内存的分类及其各自的特点。 数制及其转换 重点介绍显示器 和打印机
认识主板 与外部设备的 接口
叫做总线的电路， 从一个单元电路传输给另一 个单元电路。 在这里， 数据总线的一部分用来 连接 RAM 和 CPU，另一部份用来连接 RAM 和各 种不同的存储设备的总线称为扩展总线。 由于
引导学生思考
数据是沿着扩展总线流动的， 所以它会经过电 缆、扩展槽、板卡和接口。) 什么是扩展槽？(提示：扩展槽是主板上的一 种插座， 用来插各种扩展卡。 扩展卡是一块电 路板。现在的主板已经将显示卡、声卡、网卡 等集成到了主板电路中。 例如， 制作专业视频， 就需要使用视频捕捉扩展卡。 扩展插槽的种类 和类型的多少决定了主板的可升级和扩展设 备数量， 是购买主板的一个重要指标之一。 但 是过多的插槽也增加了购买成本。) 扩展槽有哪些主要类型？ (提示：台式计算机主板电路主要有数据 传输速率为 32 位或 64 位的数据总线的 PCI 扩展槽； 专门用于传输图形显示卡高速数据传 输路径的 AGP 扩展槽； 用于短板卡的扩展插槽 CNR 插槽或 AMR 插槽，如图 1-4 所示，前者比 后者使用更加广泛， 但是市场对这两种插槽的 产品支持度很少， 因此它们也只是成了主板上 的摆设。) 什么是扩展接口？ (提示：用来向计算机或外部设备输入或 输出数据的连接部位。) 哪种接口是用来连接外部设备的最好的 接口？ ( 提示： USB 接口是目前最好的接口类 型。) 以教材图 1-7 中的几种外存储器为例， 用 认识外存 储器 实物向学生介绍常用外存储器。 在讲述时提出 如下的问题： 可以给自己的计算机添加外存储器吗？ (提示：只要有型号和尺寸适合安装到机 余的电源插座就可以为计算机添加外存储设 备。) 外部存储器有哪些类型？ (提示：软盘、硬盘、光盘、磁带等存储 器类型。) 哪种存储技术最好？ (提示：每种存储设备技术既有优点也有 通过对问题的讲 部存储器的逻辑线索。 箱的驱动器架上的存储设备， 以及主板上有空 解和思考形成使用外 在帮助学生学习 有关计算机接口的知 识时， 教师要特别指出 多功能用途的接口(教 材 图 1-6(a)) 具 有 的 特点。
可由学生小结计 算机系统的组成。
认识微型 计算机的组成
观各有不同， 但其系统组成通常都包括以下的 部件： 计算机系统单元(主机)、 显示器、 键盘、 鼠标、磁盘驱动器、CD-ROM 或 DVD-ROM 驱动 器或光盘刻录机、音箱、打印机等”引导学生 过渡并完成下一个活动。 以图 1-5 展示计算机系统单元的内部结
课堂 小结
作业 设计
巩固性作业 预习作业
教学 反思
认识主板 系统单元
构， 剖析微型计算机主板的组成结构， 向学生 展示 CPU 、内存储器、芯片组、总线、 BIOS 芯片是什么样子的， 初步认识它们的外观， 并 学习系统单元电路的主要部件特点、 功能与作 用等知识。
最好准备些实物 更直观。
提出问题
计算机如何把数据通过内存储器传送到 外部设备呢？（接口电路的作用） (提示：在计算机内部，数据是通过一种
教 学 内 容 以 及101 键， 目前键盘的发展有了能够执行一些常用操 作功能的键符，如增加了 Windows 启动键、 Windows 快捷键、声音控制键、互联网浏览 键等以满足用户的操作要求。 再按表 1-6 介绍 键盘上常用的功能按键分别给予说明。最后， 最后小结输入设备的定义： “输入设备是 指任何一个可以通过其输入信息到 CPU 进行 处理的组件”结论。
讲授法、演练、操作 教本、计算机 一、清点人数，组织教学 二、提问法复习巩固，导入新课 三、讲授新课
教学环节
新课导入
教学内容
教师出示一套微型计算机实物教具，提 出： “什么是个人计算机系统？”的问题，让 学生对照实物填写表 1-4 中的空栏答案。 教师再给学生概括小结 “尽管个人计算机的外
教学备注
教 学 内 容 以 及 过 程 设 计