第二章 计算机系统 机械工业出版社

一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的。硬件系统就像是计算机的身体，软件系统就像是计算机的灵魂（不是大脑）。如果没有身体，灵魂则无法生存；如果没有了灵魂，硬件再强大也无法运转。本章将从计算机系统的概述开始，结合计算机系统的基本结构和工作原理，详细介绍硬件系统和软件系统的组成。

本章要点 计算机系统概述 计算机系统基本结构 计算机系统工作原理 微型计算机的硬件系统 微型计算机的软件系统 计算机系统的主要技术指标

2.1 计算机系统概述 一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成，如图2-1所示。硬件是组成计算机的物质实体，是计算机系统中实际物理设备的总称，如CPU、存储器、输入/输出设备等；软件则是介于用户和硬件系统之间的界面。

2.1 计算机系统概述

2.2 计算机系统基本结构 计算机硬件组成

2.2 计算机系统基本结构 (1) 运算器 运算器又称算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,ALU)，是计算机对数据进行加工处理的部件，它的主要功能是对二进制数码进行加、减、乘、除等算术运算和与、或、非等基本逻辑运算，实现逻辑判断。运算器在控制器的控制下实现其功能，运算结果由控制器指挥送到内存储器中。

2.2 计算机系统基本结构 (2) 控制器 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，控制器是用来控制计算机各部件协调工作，并使整个处理过程有条不紊地进行。它的基本功能就是从内存中取指令和执行指令，即控制器按程序计数器指出的指令地址从内存中取出该指令进行译码，然后根据该指令功能向有关部件发出控制命令，执行该指令。另外，控制器在工作过程中，还要接受各部件反馈回来的信息。

2.2 计算机系统基本结构 (3) 存储器 内存储器也称主存储器(简称内存或主存)，它直接与CPU相连接，存储容量较小，但速度快，用来存放当前运行程序的指令和数据，并直接与CPU交换信息。 存储器的存储容量以字节为基本单位，每个字节都有自己的编号，称为“地址”，如要访问存储器中的某个信息，就必须知道它的地址，然后再按地址存人或取出信息。

2.2 计算机系统基本结构 (3) 存储器 为了度量信息存储容量，将8位二进制码（8bits）称为一个字节(Byte，B)，字节是计算机中数据处理和存储容量的基本单位。1024个字节称为1K字节，1024K个字节称1兆字节（1MB），1024M个字节称为1G字节（1GB），1024G个字节称为1TB，现在微型计算机主存容量大多数在G字节以上。 计算机处理数据时，一次可以运算的数据长度称为一个“字”(Word)。字的长度称为字长。一个字可以是一个字节，也可以是多个字节。常用的字长有8位、16位、32位、64位等。

2.2 计算机系统基本结构 (4) 输入/输出设备 输入/输出设备简称I/O(Input/Output)设备。用户通过输入设备将程序和数据输入计算机，输出设备将计算机处理的结果（如数字、字母、符号和图形）显示或打印出来。常用的输入设备有键盘、鼠标器、扫描仪、数字化仪等。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。

2.3 计算机系统工作原理 1.冯•诺依曼结构 2.计算机的工作原理

2.4 微型计算机的硬件系统 微型计算机的硬件组成

2.4 微型计算机的硬件系统 2.4.1 主板

2.4 微型计算机的硬件系统 2.4.2 CPU CPU的性能指标直接决定了由它构成的微型计算机系统性能指标。CPU的性能指标主要由字长、主频、缓存和制作工艺决定：

2.4 微型计算机的硬件系统 2.4.3 内存储器 根据作用的不同，内存储器可分为随机存储器和只读存储器。只读存储器简称ROM(Read Only Memory)。ROM的特点是只能进行读操作，不能进行写操作，ROM中的信息在写入之后就不能更改，系统板上的ROM由厂家写入了磁盘引导程序、自检程序、输入/输出驱动程序等常驻程序，即BIOS。

2.4 微型计算机的硬件系统 2.4.3 内存储器 内存条

2.4 微型计算机的硬件系统 2.4.4 外存储器 1.软盘存储器 2.硬盘存储器 传统机械硬盘结构示意图

2.4 微型计算机的硬件系统 2.4.4 外存储器 3.固态硬盘

2.4 微型计算机的硬件系统 2.4.4 外存储器 4.混合硬盘

2.4 微型计算机的硬件系统 2.4.4 外存储器 5.光盘存储器 6.U盘

2.4 微型计算机的硬件系统 2.4.5 显卡 显卡即显示适配卡(显示卡)，是主机与显示器连接的“桥梁”，是连接显示器和主板的适配卡。显卡主要用于图形数据处理传输数据给显示器并控制显示器的数据组织方式。显卡的性能决定显示器的成像速度和效果。

2.4 微型计算机的硬件系统 2.4.6 输入设备 1.键盘 键盘结构

2.4 微型计算机的硬件系统 2.4.6 输入设备 1.键盘 键盘结构 各个手指击键的分工

2.4 微型计算机的硬件系统 2.4.6 输入设备 2.鼠标 鼠标的全称是显示系统纵横位置指示器，因其外形酷似老鼠而得名“鼠标”，英文名“Mouse”。鼠标是一种流行的输入设备，它可以方便准确地移动光标进行定位，鼠标的使用是为了使计算机的操作更加简便，来代替键盘烦琐的指令。

2.4 微型计算机的硬件系统 2.4.7 输出设备 1.显示器 显示器的主要技术指标有显示分辨率、屏幕尺寸及刷新频率。

2.4 微型计算机的硬件系统 2.4.7 输出设备 2.打印机 目前常用的打印机有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机三种。

2.5 微型计算机的软件系统 2.5.1 系统软件 1.操作系统 操作系统(Operating System，简称OS)是最重要的系统软件，用于管理、控制计算机系统的软、硬件和数据资源的大型程序，是用户和计算机之间的接口，并提供了软件的开发和应用环境。

2.5 微型计算机的软件系统 2.5.1 系统软件 2.语言处理程序 程序设计语言经历了由低级语言向高级语言发展的辉煌历程，按照语言处理程序对硬件的依赖程度，计算机语言通常分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。

2.5 微型计算机的软件系统 2.5.1 系统软件 3.数据库管理系统 数据库管理系统(Database Management System，DBMS)是对计算机中所存放的大量数据进行组织、管理、查询，并提供一定处理功能的大型系统软件。

2.5 微型计算机的软件系统 2.5.2 应用软件 种类 举例 通信软件 微信、QQ、飞信、飞秋、MSN 平面设计 2.5 微型计算机的软件系统 2.5.2 应用软件 种类 举例 通信软件 微信、QQ、飞信、飞秋、MSN 平面设计 Photoshop、CorelDRAW、Illustator、Fireworks、AutoCAD、PageMaker、方正飞腾排版 程序设计 Visual Studio.Net、Eclipse、易语言 网站开发 FrontPage、Dreamweaver、SharePoint Designer、Apache Tomcat 辅助设计 Auto CAD、Rhino、Pro/E 三维制作 3ds Max、Maya 视频编辑与后期制作 Adobe Premiere、Vegas、After Effects、Ulead 多媒体开发 Flash、Authorware 办公应用 Microsoft Office、WPS、Open Office、永中Office 浏览器 IE、QQ、Chrome、Opera、Firefox火狐、360、搜狗、猎豹、遨游、UC、世界之窗、GreenBrowser 安全软件 金山、江民、瑞星、360、微点、诺顿、卡巴斯基、ESET NOD32、趋势科技、McAfee、BitDefender

2.5 微型计算机的软件系统 应用软件与系统软件的关系

2.6 计算机系统的主要技术指标 1.基本字长 2.存储容量 3.运算速度 4.外部设备配置 5.软件配置