計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)概述ppt課件
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計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù),【十二五】高職高專體驗(yàn)互動(dòng)式創(chuàng)新規(guī)劃教材,計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù),主講人:吳賢,模塊1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)概述,了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程 了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本工作原理 了解計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及其必展前沿,知識(shí)目標(biāo),掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型及其主要特點(diǎn) 了解微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展與分類 掌握微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)以及各部件間的相互匹配關(guān)系 掌握微型計(jì)算機(jī)的軟件組成以及各自的作用,知識(shí)目標(biāo),模塊1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)概述,能夠正確分辨不同類型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),并能夠說出其各自的主要特點(diǎn) 能夠正確辨別微機(jī)硬件系統(tǒng)的各個(gè)組成部件,并能夠正確理解各部件間的匹配關(guān)系 能夠正確辨別微機(jī)系統(tǒng)中的主要軟件類型,并能夠說出其各自的作用,技能目標(biāo),模塊1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)概述,計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程 計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)的工作原理 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型,教學(xué)重點(diǎn),模塊1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)概述,計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)的工作原理,教學(xué)難點(diǎn),計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程是隨著新的元器件技術(shù)的進(jìn)步而飛快前進(jìn)的,但我們現(xiàn)在使用的計(jì)算機(jī)依然遵循著美國科學(xué)家馮﹒諾依曼提出體系,,,項(xiàng)目1.1 計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),馮·諾依曼(John von Neumann,1903~1957),原籍匈牙利,布達(dá)佩斯大學(xué)數(shù)學(xué)博士。 [1] 20世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一,在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、博弈論、核武器和生化武器等領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)全才之一,被后人稱為“計(jì)算機(jī)之父”和“博弈論之父(涯杰)”。,1946年2月14日,世界上第一臺(tái)現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)埃尼阿克(ENIAC),誕生于的美國賓夕法尼亞大學(xué)。 1971年11月,Intel推出MCS-4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微處理器),其中4004包含2300個(gè)晶體管,尺寸規(guī)格為3mm×4mm,計(jì)算性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)年的ENIAC,最初售價(jià)為200美元。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,第二次世界大戰(zhàn)進(jìn)行期間,為了給美國軍械試驗(yàn)提供準(zhǔn)確而及時(shí)的彈道火力表,迫切需要有一種高速的計(jì)算工具。因此在美國軍方的大力支持下,世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC于1942年開始研制。 1946年2月14日,世界上第一臺(tái)現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)埃尼阿克(ENIAC),誕生于的美國賓夕法尼亞大學(xué)。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,ENIAC長30.48米,寬6米,高2.4米,占地面積約170平方米,30個(gè)操作臺(tái),重達(dá)30英噸,耗電量150千瓦,造價(jià)48萬美元。它包含了17,468根真空管(電子管)7,200根晶體二極管,1,500 個(gè)中轉(zhuǎn),70,000個(gè)電阻器,10,000個(gè)電容器,1500個(gè)繼電器,6000多個(gè)開關(guān),計(jì)算速度是每秒5000次加法或400次乘法,是使用繼電器運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)電式計(jì)算機(jī)的1000倍、手工計(jì)算的20萬倍。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,第1代:電子管數(shù)字機(jī)(1946—1958年) 硬件方面,邏輯元件采用的是真空電子管,主存儲(chǔ)器采用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲(chǔ)器、磁鼓、磁芯;外存儲(chǔ)器采用的是磁帶。軟件方面采用的是機(jī)器語言、匯編語言。應(yīng)用領(lǐng)域以軍事和科學(xué)計(jì)算為主。 特點(diǎn)是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢(一般為每秒數(shù)千次至數(shù)萬次)、價(jià)格昂貴,但為以后的計(jì)算機(jī)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,第2代:晶體管數(shù)字機(jī)(1958—1964年) 硬件方的操作系統(tǒng)、高級(jí)語言及其編譯程序。應(yīng)用領(lǐng)域以科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理為主,并開始進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。特點(diǎn)是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運(yùn)算速度提高(一般為每秒數(shù)10萬次,可高達(dá)300萬次)、性能比第1代計(jì)算機(jī)有很大的提高。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,第3代:集成電路數(shù)字機(jī)(1964—1970年) 硬件方面,邏輯元件采用中、小規(guī)模集成電路(MSI、SSI),主存儲(chǔ)器仍采用磁芯。軟件方面出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)化、規(guī)?;绦蛟O(shè)計(jì)方法。特點(diǎn)是速度更快(一般為每秒數(shù)百萬次至數(shù)千萬次),而且可靠性有了顯著提高,價(jià)格進(jìn)一步下降,產(chǎn)品走向了通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化等。應(yīng)用領(lǐng)域開始進(jìn)入文字處理和圖形圖像處理領(lǐng)域。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,第4代:大規(guī)模集成電路機(jī)(1970年至今) 硬件方面,邏輯元件采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路(LSI和VLSI)。軟件方面出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和面向?qū)ο笳Z言等。特點(diǎn)是1971年世界上第一臺(tái)微處理器在美國硅谷誕生,開創(chuàng)了微型計(jì)算機(jī)的新時(shí)代。應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計(jì)算、事務(wù)管理、過程控制逐步走向家庭。 由于集成技術(shù)的發(fā)展,半導(dǎo)體芯片的集成度更高,每塊芯片可容納數(shù)萬乃至數(shù)百萬個(gè)晶體管,并且可以把運(yùn)算器和控制器都集中在一個(gè)芯片上、從而出現(xiàn)了微處理器,并且可以用微處理器和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路組裝成微型計(jì)算機(jī),就是我們常說的微電腦或PC機(jī)。微型計(jì)算機(jī)體積小,價(jià)格便宜,使用方便,但它的功能和運(yùn)算速度已經(jīng)達(dá)到甚至超過了過去的大型計(jì)算機(jī)。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,未來的計(jì)算機(jī) 基于集成電路的計(jì)算機(jī)短期內(nèi)還不會(huì)退出歷史舞臺(tái)。但一些新的計(jì)算機(jī)正在躍躍欲試地加緊研究,這些計(jì)算機(jī)是:超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、納米計(jì)算機(jī)、光計(jì)算機(jī)、DNA計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)等。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,摩爾定律 是由英特爾(Intel)創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore)提出來的。其內(nèi)容為:當(dāng)價(jià)格不變時(shí),集成電路上可容納的元器件的數(shù)目,約每隔18-24個(gè)月便會(huì)增加一倍,性能也將提升一倍。換言之,每一美元所能買到的電腦性能,將每隔18-24個(gè)月翻一倍以上。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。 盡管這種趨勢已經(jīng)持續(xù)了超過半個(gè)世紀(jì),摩爾定律仍應(yīng)該被認(rèn)為是觀測或推測,而不是一個(gè)物理或自然法。預(yù)計(jì)定律將持續(xù)到至少2015年或2020年。然而,2010年國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖的更新增長已經(jīng)放緩在2013年年底,之后的時(shí)間里晶體管數(shù)量密度預(yù)計(jì)只會(huì)每三年翻一番。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分為硬件和軟件系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的物質(zhì)基礎(chǔ),是摸得見看得著的。計(jì)算機(jī)軟件是程序、數(shù)據(jù)、相關(guān)文檔的集合,包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成如下:,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由主機(jī)、和輸入輸出設(shè)備兩部分組成,如圖所示,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),主機(jī)包含運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和控制器三部分,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元(ALU)、累加器、狀態(tài)寄存器、通用寄存器組等組成。算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(ALU)的基本功能為加、減、乘、除四則運(yùn)算,與、或、非、異或等邏輯操作,以及移位、求補(bǔ)等操作。計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí),運(yùn)算器的操作和操作種類由控制器決定。運(yùn)算器處理的數(shù)據(jù)來自存儲(chǔ)器;處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)通常送回存儲(chǔ)器,或暫時(shí)寄存在運(yùn)算器中。與Control Unit共同組成了CPU的核心部分。,微處理器將運(yùn)算器和控制器兩個(gè)主要功能部件合二為一,集成到一個(gè)芯片中。同時(shí),隨著半導(dǎo)體存儲(chǔ)器代替磁芯存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)容量和存取速度成倍地增長,需要計(jì)算機(jī)處理、加工的信息量與日俱增,為適應(yīng)發(fā)展的需要,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)從以運(yùn)算器為中心逐步轉(zhuǎn)向以存儲(chǔ)器為中心。盡管如此,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)仍然遵循馮·諾依曼原理。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),主機(jī)包含運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和控制器三部分,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),存儲(chǔ)器,用來存放數(shù)據(jù)和程序,是計(jì)算機(jī)各種信息的存儲(chǔ)和交流中心。按照存儲(chǔ)器在計(jì)算機(jī)中的作用,可分為內(nèi)存儲(chǔ)器、外存儲(chǔ)器和高速緩沖存儲(chǔ)器,即3級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。,a.內(nèi)存儲(chǔ)器,又稱為內(nèi)存,通常也泛稱為主存儲(chǔ)器,是計(jì)算機(jī)中的主要部件,它是相對(duì)于外存而言的。 內(nèi)存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中重要的部件之一,它是與CPU進(jìn)行溝通的橋梁。計(jì)算機(jī)中所有程序的運(yùn)行都是在內(nèi)存儲(chǔ)器中進(jìn)行的,因此內(nèi)存儲(chǔ)器的性能對(duì)計(jì)算機(jī)的影響非常大。內(nèi)存儲(chǔ)器(Memory)也被稱為內(nèi)存,其作用是用于暫時(shí)存放CPU中的運(yùn)算數(shù)據(jù),以及與硬盤等外部存儲(chǔ)器交換的數(shù)據(jù)。只要計(jì)算機(jī)在運(yùn)行中,CPU就會(huì)把需要運(yùn)算的數(shù)據(jù)調(diào)到內(nèi)存中進(jìn)行運(yùn)算,當(dāng)運(yùn)算完成后CPU再將結(jié)果傳送出來,內(nèi)存的運(yùn)行也決定了計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。 內(nèi)存是由內(nèi)存芯片、電路板、金手指等部分組成的。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),內(nèi)存儲(chǔ)器包括寄存器、高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)和主存儲(chǔ)器。寄存器在CPU芯片的內(nèi)部,高速緩沖存儲(chǔ)器也制作在CPU芯片內(nèi),而主存儲(chǔ)器由插在主板內(nèi)存插槽中的若干內(nèi)存條組成。內(nèi)存的質(zhì)量好壞與容量大小會(huì)影響計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。 一般常用的微型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器有磁芯存儲(chǔ)器和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,微型機(jī)的內(nèi)存都采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器從使用功能上分,有隨機(jī)存儲(chǔ)器 (Random Access Memory,簡稱 RAM),又稱讀寫存儲(chǔ)器;只讀存儲(chǔ)器(Read Only Memory,簡稱為ROM)。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),1.隨機(jī)存儲(chǔ)器(Random Access Memory) 隨機(jī)存儲(chǔ)器是一種可以隨機(jī)讀∕寫數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器,也稱為讀∕寫存儲(chǔ)器。RAM有以下兩個(gè)特點(diǎn):一是可以讀出,也可以寫入。讀出時(shí)并不損壞原來存儲(chǔ)的內(nèi)容,只有寫入時(shí)才修改原來所存儲(chǔ)的內(nèi)容。二是RAM只能用于暫時(shí)存放信息,一旦斷電,存儲(chǔ)內(nèi)容立即消失,即具有易失性。 RAM通常由MOS型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器組成,根據(jù)其保存數(shù)據(jù)的機(jī)理又可分為動(dòng)態(tài)( Dynamic RAM)和靜態(tài)(Static RAM)兩大類。DRAM的特點(diǎn)是集成度高,主要用于大容量內(nèi)存儲(chǔ)器;SRAM的特點(diǎn)是存取速度快,主要用于高速緩沖存儲(chǔ)器。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),2.只讀存儲(chǔ)器(Read Only Memory) ROM是只讀存儲(chǔ)器,顧名思義,它的特點(diǎn)是只能讀出原有的內(nèi)容,不能由用戶再寫入新內(nèi)容。原來存儲(chǔ)的內(nèi)容是采用掩膜技術(shù)由廠家一次性寫入的,并永久保存下來。它一般 用來存放專用的固定的程序和數(shù)據(jù)。只讀存儲(chǔ)器是一種非易失性存儲(chǔ)器,一旦寫入信息后,無需外加電源來保存信息,不會(huì)因斷電而丟失。 按照是否可以進(jìn)行在線改寫來劃分,又分為不可在線改寫內(nèi)容的ROM,以及可在線改寫內(nèi)容的ROM。不可在線改寫內(nèi)容的ROM包括掩膜ROM(Mask ROM)、可編程ROM(PROM)和可擦除可編程ROM(EPROM);可在線改寫內(nèi)容的ROM包括電可擦除可編程ROM(EEPROM)和快擦除ROM(Flash ROM)。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),3.CMOS存儲(chǔ)器(Complementary Metal Oxide Semiconductor Memory,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體內(nèi)存) CMOS內(nèi)存是一種只需要極少電量就能存放數(shù)據(jù)的芯片。由于耗能極低,CMOS內(nèi)存可以由集成到主板上的一個(gè)小電池供電,這種電池在計(jì)算機(jī)通電時(shí)還能自動(dòng)充電。因?yàn)镃MOS芯片可以持續(xù)獲得電量,所以即使在關(guān)機(jī)后,他也能保存有關(guān)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置的重要數(shù)據(jù)。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),b.外存儲(chǔ)器,外儲(chǔ)存器是指除計(jì)算機(jī)內(nèi)存及CPU緩存以外的儲(chǔ)存器,此類儲(chǔ)存器一般斷電后仍然能保存數(shù)據(jù)。常見的外存儲(chǔ)器有硬盤、軟盤、光盤、U盤等。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),主機(jī)包含運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和控制器三部分,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),控制器,是計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞,指揮全機(jī)中各個(gè)部件自動(dòng)協(xié)調(diào)工作。在控制器的控制下,計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)按照程序設(shè)定的步驟進(jìn)行一系列操作,以完成特定任務(wù)。,控制器內(nèi)部的主要部件如下: ①指令寄存器:存放由存儲(chǔ)器取得的指令。 ②譯碼器:將指令中的操作碼翻譯成控制信號(hào)。 ③時(shí)序節(jié)拍發(fā)生器:產(chǎn)生時(shí)序脈沖節(jié)拍信號(hào),使計(jì)算機(jī)有節(jié)奏、有次序地工作。 ④操作控制部件:將控制信號(hào)組合起來,控制各個(gè)部件完成相應(yīng)的操作。 ⑤指令計(jì)數(shù)器:計(jì)算并指出下一條指令的地址。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),(1)取指令??刂破鞯某绦蛴?jì)數(shù)器(Program Counter,PC)中存放當(dāng)前指令的地址。執(zhí)行一條指令的第一步就是把該地址送到存儲(chǔ)器的地址驅(qū)動(dòng)器(罔巾沒有面出),按地址取出指令,送到指令寄存器(Instruction Register,IR)中。同時(shí)。PC自動(dòng)加1。準(zhǔn)備取下一條指令。 (2)分析指令。一條指令由兩部分組成:一部分稱為操作碼(Opcration Code,OP)。指出該指令要進(jìn)行什么操作;另一部分稱為數(shù)據(jù)地址碼,用于指出要對(duì)存放在哪個(gè)地址中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。在分析指令階段,要將數(shù)據(jù)地址碼送到存儲(chǔ)器中取出需要的操作數(shù)到運(yùn)算器。同時(shí)把OP送到指令譯碼部件,翻譯成要對(duì)哪些部件進(jìn)行哪些操作的信號(hào),再通過操作控制邏輯,將指定的信號(hào)(和時(shí)序信號(hào))送到指定的部件。 (3)發(fā)送操作控制信號(hào)。將有關(guān)操作控制信號(hào),按照時(shí)序安排發(fā)送到相關(guān)部件,使有關(guān)部件在規(guī)定的節(jié)拍中完成規(guī)定的操作。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),中央處理器(CPU,Central Processing Unit)是一塊超大規(guī)模的集成電路,是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。 中央處理器主要包括運(yùn)算器(算術(shù)邏輯運(yùn)算單元,ALU,Arithmetic Logic Unit)和高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)(Data)、控制及狀態(tài)的總線(Bus)。它與內(nèi)部存儲(chǔ)器(Memory)和輸入/輸出(I/O)設(shè)備合稱為電子計(jì)算機(jī)三大核心部件。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),輸入設(shè)備:向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和信息的設(shè)備。是計(jì)算機(jī)與用戶或其他設(shè)備通信的橋梁。輸入設(shè)備是用戶和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的主要裝置之一。鍵盤,鼠標(biāo),攝像頭,掃描儀,光筆,手寫輸入板,游戲桿,語音輸入裝置等都屬于輸入設(shè)備。輸入設(shè)備(InputDevice)是人或外部與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互的一種裝置,用于把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)的程序輸入到計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)能夠接收各種各樣的數(shù)據(jù),既可以是數(shù)值型的數(shù)據(jù),也可以是各種非數(shù)值型的數(shù)據(jù),如圖形、圖像、聲音等都可以通過不同類型的輸入設(shè)備輸入到計(jì)算機(jī)中,進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和輸出。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),輸出設(shè)備(Output Device)是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的終端設(shè)備,用于接收計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的輸出顯示、打印、聲音、控制外圍設(shè)備操作等。也是把各種計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)或信息以數(shù)字、字符、圖像、聲音等形式表現(xiàn)出來。常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、影像輸出系統(tǒng)、語音輸出系統(tǒng)、磁記錄設(shè)備等。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),軟件系統(tǒng)(Software Systems)是指由系統(tǒng)軟件、和應(yīng)用軟件組成的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中由軟件組成的部分。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),(1)系統(tǒng)軟件是用來支持應(yīng)用軟件開發(fā)和運(yùn)行的管理性軟件,主要包括以下三種類型。 ①操作系統(tǒng) ②語言處理程序 ③支持軟件 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的核心,常見的操作系統(tǒng)有Windows、Unix、Linux、MacOS等。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),(2)應(yīng)用軟件,運(yùn)行在系統(tǒng)軟件提供的工作環(huán)境下,是為解決各種實(shí)際問題而編制的程序。如 各種工程計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、過程控制軟件、輔助設(shè)計(jì)軟件、數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),說到計(jì)算機(jī)的發(fā)展,就不能不提到美國科學(xué)家馮諾依曼。20世紀(jì)30年代中期,美國科學(xué)家馮諾依曼大膽的提出,拋棄十進(jìn)制,采用二進(jìn)制作為數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制基礎(chǔ)。同時(shí),他還說預(yù)先編制計(jì)算程序,然后由計(jì)算機(jī)來按照人們事前制定的計(jì)算順序來執(zhí)行數(shù)值計(jì)算工作。 馮諾依曼理論的要點(diǎn)是:數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制采用二進(jìn)制;計(jì)算機(jī)應(yīng)該按照程序順序執(zhí)行。 人們把馮諾依曼的這個(gè)理論稱為馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。從ENIAC(ENIAC并不是馮諾依曼體系)到當(dāng)前最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)都采用的是馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。所以馮諾依曼是當(dāng)之無愧的數(shù)字計(jì)算機(jī)之父。,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本工作原理,根據(jù)馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成的計(jì)算機(jī),必須具有如下功能: ①把需要的程序和數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)中,由輸入數(shù)據(jù)和程序的輸入設(shè)備完成。 ②必須具有長期記憶程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及最終運(yùn)算結(jié)果的能力,由記憶程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器完成。 ③能夠完成各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等數(shù)據(jù)加工處理的能力,由結(jié)果輸出給用戶。 ④能夠根據(jù)需要控制程序走向,并能根據(jù)指令控制機(jī)器的各部件協(xié)調(diào)操作,由控制程序執(zhí)行的控制器完成。 ⑤能夠按照要求將處理完成數(shù)據(jù)加工處理的運(yùn)算器,由輸出處理結(jié)果的輸出設(shè)備完成。,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本工作原理,1、計(jì)算機(jī)按硬件分類 服務(wù)器、工作站、臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦、手持設(shè)備等五類 (1)服務(wù)器,也稱伺服器,是提供計(jì)算服務(wù)的設(shè)備。由于服務(wù)器需要響應(yīng)服務(wù)請(qǐng)求,并進(jìn)行處理,因此一般來說服務(wù)器應(yīng)具備承擔(dān)服務(wù)并且保障服務(wù)的能力。 服務(wù)器的構(gòu)成包括處理器、硬盤、內(nèi)存、系統(tǒng)總線等,和通用的計(jì)算機(jī)架構(gòu)類似,但是由于需要提供高可靠的服務(wù),因此在處理能力、穩(wěn)定性、可靠性、安全性、可擴(kuò)展性、可管理性等方面要求較高。 在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,根據(jù)服務(wù)器提供的服務(wù)類型不同,分為文件服務(wù)器,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,應(yīng)用程序服務(wù)器,WEB服務(wù)器等,1.1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型,(2)工作站是一種高端的通用微型計(jì)算機(jī)。它是為了單用戶使用并提供比個(gè)人計(jì)算機(jī)更強(qiáng)大的性能,尤其是在圖形處理能力,任務(wù)并行方面的能力。通常配有高分辨率的大屏、多屏顯示器及容量很大的內(nèi)存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器,并且具有極強(qiáng)的信息和高性能的圖形、圖像處理功能的計(jì)算機(jī)。,1.1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型,(3)臺(tái)式機(jī),是一種獨(dú)立相分離的計(jì)算機(jī),完完全全跟其它部件無聯(lián)系,相對(duì)于筆記本和上網(wǎng)本體積較大,主機(jī)、顯示器等設(shè)備一般都是相對(duì)獨(dú)立的,一般需要放置在電腦桌或者專門的工作臺(tái)上。因此命名為臺(tái)式機(jī)。,1.1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型,(4)筆記本電腦(NoteBook Computer,簡稱為:NoteBook),亦稱筆記型、手提或膝上電腦(英語:Laptop Computer,可簡為Laptop),是一種小型、可方便攜帶的個(gè)人電腦。筆記本電腦的重量通常重1-3公斤。其發(fā)展趨勢是體積越來越小,重量越來越輕,而功能卻越來越強(qiáng)大。像Netbook,也就是俗稱的上網(wǎng)本。筆記本電腦跟PC的主要區(qū)別在于其便攜帶性。,1.1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型,(5)手持設(shè)備( handheld device)又稱移動(dòng)設(shè)備(mobile device,或cell phone device)、口袋電腦( Pocket PC)等,是一種口袋大小的計(jì)算設(shè)備,通常有一個(gè)小的顯示屏幕,觸控輸入或是小型鍵盤。,1.1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型,2、計(jì)算機(jī)按應(yīng)用發(fā)展階段分類 客戶機(jī)/服務(wù)器階段、 Internet階段、 云計(jì)算機(jī)時(shí)代,1.1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型,1、科學(xué)計(jì)算 2、過程檢測與控制 3、信息管理 4、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng) 5、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展前沿,1.1.5 計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展前沿,5、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展前沿 (1)地理信息系統(tǒng)GIS (2)虛擬現(xiàn)實(shí) (3)智能化與個(gè)性化的WEB信息檢索技術(shù) (4)風(fēng)格計(jì)算與云計(jì)算 (5)下一代互聯(lián)網(wǎng),1.1.5 計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展前沿,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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