2 计算机系统的基本组成

2、 计算机系统的基本组成

大纲要求：

1. 计算机系统的概念；

2. 硬件系统

1）计算机的“存储程序”工作原理；

2）硬件系统组成框图

中央处理器功能；

存储器功能及分类：内存储器（RAM、ROM、EPROM、

EEROM、Cache）；外存储器（软盘、硬盘、光盘、

优盘等）；

外部设备功能及分类：键盘、鼠标、显示器、打印

机、软驱、光驱和其他常用外设；

总线结构（数据总线、地址总线、控制总线）；

通用串行总线接口USB；

3）微机的主要性能指标（运算速度、字长、内存容量、外设配置、软件配置、可靠性及性价比等）。

3.软件系统

1）系统软件；

2）应用软件.

4.程序设计基础

1）指令和程序的概念；

2）程序设计语言的分类及区别：机器语言、汇编语言、高级语言（面向过程）、4GL（非过程化，面向对象）；

3）数据类型、控制结构的基本概念。

大纲知识点：

一、计算机系统的概念；【熟记】计算机系统的组成

计算机系统由硬件（Hardware）系统和软件（Software）系统两大部分组成。

硬件系统主要包括控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备

等。

软件系统主要包括系统软件和应用软件。

二、硬件系统

1. 计算机的“存储程序”工作原理；

1944年8月，著名美籍匈牙利数学家冯.诺依曼提出了EDVAC （Electronic Discrete Variable Automatic Computer）计算机方案，该方案奠定了现代计算机设计的基础。其核心思想有3点：

①计算机的基本结构。计算机硬件应具有运算器、控制器、存储

器、输入设备和输出设备等5大基本功能。

②采用二进制数。二进制数便于硬件的物理实现，又有简单的运算

规则。

③存储程序控制。存储程序实现了自动计算，确定了冯.诺依曼型计

算机的基本结构。

后来人们将采用这种设计思想的计算机称为冯.诺依曼型计算机。因而冯.诺依曼又称为“计算机之父”。

计算机的工作原理：将计算机工作的指令存放在存储器中，控制器

从存储器中逐条取出指令，然后向其他部件发出指令，指挥各部件协调地工作，从而完成信息输入、信息加工处理（运算）和信息输出等任务。

2. 硬件系统组成框图

1)中央处理器功能；

中央处理器（CPU）主要由控制器和运算器组成。此外，还包括若干个寄存器和高速缓冲存储器（高速缓存Cache）。它是计算机的核心部件，又称微处理器。CPU的性能指标直接决定了由它构成的微型计算机系统的性能指标。CPU的性能指标主要有字长和主频。

控制器（Control Unit, CU）：是计算机的神经中枢和指挥中心，指挥计算机各个部件自动、协调的工作。其主要功能是按预定的顺序不断取出指令进行分析，然后根据指令要求向运算器、存储器等各部件发出控制信号，让其完成指令所规定的操作。

运算器（Arithmetic Logic Unit, ALU）：主要功能是进行算术运算和逻辑运算；它由算术逻辑运算部件（ALU）、累加器及通用寄存器组成。算术运算指加、减、乘、除等运算，逻辑运算指逻辑判断、关系比较以及其他基本逻辑运算与、或、非等。

2)存储器功能及分类：内存储器（RAM、ROM、EPROM、EEROM、Cache）；外存储器（软盘、硬盘、光盘、优盘等）；

存储器（Memory）是计算机中用来存放程序和数据的。可分为两大类，一类是内部存储器，用于存放当前运行的程序和程序所用的数据，属于临时存储器；另一类是外部存储器，用于存放暂时不用的数据和程序，属于永久性存储器，当需要时先调入内存。

注意：CPU只能访问存储在内存中的数据，外存中的数据只有先调入内存后才能被CPU访问和处理。

内存储器（内存、主存）：直接与CPU相连，存储容量较

小，速度快，用来存放当前运行程序的指令和数据，并与

CPU、输入设备、输出设备直接交换信息。内存的速度直接

影响计算机的速度。内存储器有：只读存储器（Read Only

Memory, ROM）: 只能读，不能写，断电后信息也不会丢

失。随机存储器（Random Access Memory, RAM）: 可以随

时读取和写入，断电后信息全部丢失。

外存储器（外存、辅存）：用容量大、价格低、存储速度

慢，用来长期存放暂时不用的程序和数据，通常外存只和内

存交换数据，不与其他部件直接交换数据。常用的外存有软

磁盘、硬磁盘、光盘等。

一个二进制位（bit）是构成存储器的最小单位。通常将8位二进制数组成的一个存储单元称为一个字节（Byte），并给每个字节编上一个号码，称为地址（Address）。

3)外部设备功能及分类：

输入设备（Input Device）的主要作用是把准备好的数据、

程序等信息转变为计算机能够接受的电信号送人计算机。常

用的输入设备有键盘和鼠标，其他的输入设备有扫描仪、手

写输入设备、声音输入设备、触摸屏。

输出设备（Output Device）的主要功能是把运算结果或工

作过程以人们需要的直观形式表现出来。常用的输出设备有

显示器、打印机、绘图仪等。注意：磁盘既可以属于输入设

备，也可以输入输出设备。

4)总线结构（数据总线、地址总线、控制总线）；

总线（Bus）是计算机中连接CPU、主存、辅存、各种输入输出部件的公共通道，是一物理信号线和相关的控制电路。微型计算机中，有内部总线和外部总线两类，内部总线是指CPU内部之间的连线，外部总线是指CPU与其他部件之间的连线，一般所说的总线是指外部总线。

按总线传递的数据类型分为数据总线（Data Bus，DB）、地址总线（Address Bus，AB）、控制总线（Control Bus，CB）。