计算机系统组成概述

计算机的硬件系统一般由控制器、运算 器、存储器、输入设备和输出设备 5 大 部分组成：
计算机的硬件系统
计算机硬件系统又可以分为主机和外部 设备两大部分。主机主要包括主板、CPU、 内存、硬盘和显卡等设备，外部设备包 括鼠标、键盘、显示器、打印机和扫描 仪等I/O设备。
计算机的硬件系统
控制器 控制器是计算机的指挥中心，负责 从存储器中取出指令，并对指令进行译 码；根据指令的要求，按先后顺序，负 责向其他各部件发出控制信号；保证各 部件协调一致地工作。控制器主要由指 令寄存器、译码器、程序计数器和操作 控制器等组成。
微型计算机的软件系统
操作系统 （1）Windows操作系统 Windows 操作系统是由美国微软公 司推出的一种窗口式的操作系统。 Windows是一个完整的图形界面（GUI， Graphical User Interface）操作系统。 常使用的：Windows2000 WindowsXp Windows2003 WindowsVista 最新的：Windows7
微型计算机的软件系统
（2）中文（汉字）操作系统 在原有的英文操作系统的基础上加 入汉字字库，对其进行汉化，成为中文 操作系统。一个汉字在计算机中占两个 字节。 （3）网络操作系统 网络操作系统（Network Operating System）是网络的心脏和灵魂，是面向 网络计算机提供服务的特殊的操作系统。
计算机的硬件系统
（2）辅助存储器 辅助存储器，简称外存，属于外部 设备，是内存的扩充。外存具有存储容 量大，可以长期保存暂时不用的程序和 数据，信息存储性价比较高等特点。外 存只与内存交换数据，而且存取速度也 较慢。常用的外存有硬盘、光盘、U盘等， 早期的软盘则逐渐被淘汰。
计算机的硬件系统
输入设备 输入设备用于接受用户输入的原始 程序和数据，负责将输入的程序和数据 转换成计算机能识别的二进制代码，并 放入内存中。常见的输入设备有键盘、 鼠标、扫描仪等。
计算机系统组成概述
计算机基础教研室
教学目标
掌握计算机硬件系统和软件系统的组成 掌握计算机的工作原理 掌握衡量计算机性能的主要指标
计算机系统组成概述
1.计算机系统组成
2.计算机的工作原理 3.衡量计算机性能的主要指标
4.本章实验
计算机系统的组成
冯.诺依曼计算机 在研制ENIAC的过程中，著名的数学 家冯.诺依曼（美籍匈牙利人）博士首先 提出了计算机内存储程序的概念，并与 莫尔小组合作设计了人类第一台具有内 部存储程序功能的EDVAC（电子离散变量 自动计算机）。这台计算机有以下3个特 点:
计算机的硬件系统
（1）主存储器 主存储器简称主存，是计算机系统 的信息交流中心。 随机存储器（Random Access Memory， RAM）。RAM的主要特点是既可以从中读 出数据，又可以写入数据；RAM是短期存 储器，只要断电，其存储内容将全部丢 失。
计算机的硬件系统
只读存储器（Read Only Memory，ROM）。 ROM的特点是只能读出原有内容，不能再 写入新内容。ROM的数据是厂家在生产芯 片时，以特殊的方式固化在上面的，用 户一般不能修改。ROM中一般存放系统管 理程序，即使断电，ROM中的数据也不会 丢失。比如固化在主板上的BIOS程序。
计算机的硬件系统
控制器和运算器之间在结构关系上是非 常密切的。到了第四代计算机，由于半 导体工艺的进步，将运算器和控制器集 成在一个芯片上，形成中央处理器 （Central Processing Unit，CPU）。
计算机的硬件系统
存储器 存储器是计算机记忆或暂存数据的部件， 它负责存放程序和数据。 存储器容量的基本单位是字节（Byte， B）。存储器中存储的一般是二进制数据，二 进制数只有0和1两个代码，常把一位二进制数 称为一位（1 bit），1个字节包含8位，即 1Byte=8bit。 为了便于表示大容量存储器，实际当中还常用 KB、MB、GB、TB作为单位，其关系为： 1KB＝1024B， 1MB＝1024KB， 1GB＝1024MB， 1TB＝1024GB
微型计算机的硬件系统
（2）打印机（Printer） 打印机（图1-11）是计算机系统最 基本的输出设备，可以把文字或图形在 纸上输出，供用户阅读和长期保存。
计算机软件系统
软件（Software）可以对硬件进行 管理、控制和维护。根据软件的用途可 将其分为系统软件和应用软件。
计算机软件系统
系统软件 系统软件能够调度、监控和维护计 算机资源，扩充计算机功能，提高计算 机效率。 （1）操作系统 操作系统（Operating System）是最基 本最重要的系统软件，用来管理和控制 机算计系统中硬件和软件资源的大型程 序，是其他软件运行的基础。
计算机的工作原理
按照冯.诺依曼“存储程序”的思想，为了能 使计算机完成特定任务，用户必须首先根据该 任务要求编写相应的程序，然后通过输入设备 向控制器发出输入信息的请求，在得到控制器 许可的情况下，输入设备把程序和数据送到存 储器中并保存起来。随后，计算机系统就会在 控制器的控制协调下，自动地运行程序，并把 程序运行结果存入存储器。最后，在控制器的 控制下输出设备把存储器中的运行结果输出， 显示为用户容易识别的形式。
微型计算机的软件系统
计算机程序设计语言 在微型计算机上可以安装和使用多种程序 设计语言，如C、Pascal、Basic等。这些语言 的应用程序既有DOS 系统下的Turbo C、 Turbo Basic等，也有Windows 系统支持的 Visual C++和Visual Basic等， 应用软件 根据需要，我们可以在微型计算机上安装 和使用多种应用软件，如财务报表软件、文字 处理软件、媒体播放软件、图形图像处理软件、 游戏软件等。
思考：摄像头属于输入设备么？
计算机的硬件系统
输出设备 输出设备可以将计算机运算处理的 结果以用户熟悉的信息形式反馈给用户。 通常输出形式有数字、字符、图形、视 频、声音等类型。常见的输出设备有显 示器、打印机、绘图仪等。
思考：耳麦是属于输入设备还是输出设 备？
微型计算机的硬件系统
微型计算机也就是通常所说的 PC，它产 生于20世纪70年代末。 从基本的硬件结构上看，微型计算机的 核心是微处理器（Microprocessor）。 从外观上看，微型计算机的基本硬件包 括主机、显示器、键盘、鼠标。主机箱 还包括主板、硬盘、光存储器、电源和 插在主板I/O总线扩展槽上的各种功能扩 展卡。 微型计算机还可以包含其他一些外部设 备，如打印机、扫描仪等。
应用软件 应用软件是用户为解决各种实际问 题而编制的计算机应用程序及相关资料。 计算机系统由硬件系统和软件系统 组成。硬件是计算机系统的躯体，软件 是计算机的灵魂。硬件的性能决定了软 件的运行速度，软件决定了可进行的工 作性质。硬件和软件是相辅相成的，只 有将两者有效地结合起来，才能使计算 机系统发挥应有的功能。
计算机的硬件系统
运算器 运算器是计算机的核心部件，它负 责对信息的加工处理。它在控制器的控 制下，与内存交换信息，并进行各种算 术运算和逻辑运算，所以在运算器内部 有一个算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）。运算器还具有暂存 运算结果的功能，它由加法器、寄存器、 累加器等逻辑电路组成。
计算机系统的组成
①EDVAC包括运算器、控制器、存储器、输 入设备和输出设备五大基本部件; ②使用二进制； ③将程序和数据送入内存储器，然后计算 机逐条取出进行分析、处理和执行。 具有以上三个特点的计算机被称为“冯 氏计算机”。
小知识：冯.诺依曼其人
冯.诺依曼
约翰· 诺依曼 （John Von Neuman， 冯· 1903－1957），美藉匈牙利人，美国普 林斯顿大学的第一批终身教授，美国原 子能委员会委员，美国数学会主席。 主要成就： 计算机之父-对计算机科学、计算机技 术和数值分析的开拓性工作； 博弈论之父-40年代出版的著作《博弈 论和经济行为》，在经济学和决策科学 领域竖起了一块丰碑。
微型计算机的硬件系统
（3）扫描仪（Scanner） 扫描仪是一种光电一体化的设备， 属于图形输入设备。 （4）其他 手写板、视频头等。
微型计算机的硬件系统
输出设备（Output Device） （1）显示器（Monitor） 显示器是微型计算机不可缺少的输出设备， 用户通过它可以很方便地查看输入计算机 的程序、数据和图形等信息及经过计算机处理 后的中间和最后结果。 按照显示器工作原理可以将显示器分为3类： 阴极射线管显示器（CRT）、液晶显示器 （LCD）、等离子显示器（PDP）等。
微型计算机的硬件系统
总线（Bus） 总线是信号线的集合，是模块间传输信息 的公共通道。 按相对于CPU或其他芯片的位置可分为片内总 线（Internal Bus）和片外总线（External Bus）。 按总线的功能可分为地址总线（Address Bus）、数据总线（Data Bus）和控制总线 （Control Bus）三类。 按照总线的传送方式可分为并行总线 （Parallel Bus）和串行总线（Serial Bus）。
微型计算机的硬件系统
主板（MainBoard） 微机的主机及其附属电路都装在一 块电路板上，称为主机板，又称为主板 和系统板。
微型计算机的硬件系统
微处理器（Microprocessor） 微处理器是利用超大规模集成电路 技术，把计算机的CPU部件集成在一小块 芯片上，形成一个独立的部件。 微处理器是微型计算机的核心，它 的性能决定了整个计算机的性能。
微型计算机的硬件系统
衡量微处理器性能的最重要的指标之一 是字长。微处理器中每个字包含的二进 制位数称为字长。微处理器的字长有8位、 16位、32位和64位，字长越长，运算精 度越高，处理能力越强。 微处理器另一个重要性能指标是主频。 主频是指微处理器的工作时钟频率，在 很大程度上决定了微处理器的运行速度。 主频越高，微处理器的运算速度越快。 主频通常用MHz（兆赫兹）表示。