计算机的硬件和软件 谢金龙2012 2 27 计算机硬件和软件学习目标 微型计算机系统结构图四代计算机电子器件的特征冯 诺依曼提出的 存储程序 的概念指令 程序 软件 系统软件 包括 应用软件 计算机程序语言 软件的安装 设置和卸载计算机的工作原理我国和世界上第一台数字电子计算机计算机的应用领域 各举一例 新型计算机发展方向计算机系统的主要性能参数 电子计算机发展历程 第一台电子计算机ENIAC 1946年ElectronicNumericalIntegratorAndComputer电子数字积分计算机 占地167m2重30吨拥有近2万个电子管 电阻等每秒进行5000次运算耗电量大 目的 用于军事 用来计算***弹弹道 第一代 电子管1946 1958 1958年中国第一台电子管计算机103型通用数字电子计算机每秒运算速度1500次 第二代 晶体管1958 1964 1947年美国贝尔实验室第一个晶体管 第二代 晶体管1958 1964 贝尔实验室使用800只晶体管组装了世界上第一台晶体管计算机TRADIC 第三代 集成电路1964 1975 1958年基尔比发明的世界上第一块集成电路 *** 超大规模集成电路1975 今 每个四核处理器中包括8 2亿个晶体管 集成电路的广泛应用 显示器 鼠标 CPU 光驱 软驱 电源 声卡显卡 内存 键盘 主板 硬盘 1计算机的硬件构成 计算机的组成 计算机系统 计算机的工作原理 计算机的工作原理可以概括为存储程序和程序控制 计算机信息处理一般过程 输入 存储 加工处理 输出人信息处理的一般过程 收集 存储 加工 发布 计算机是怎样工作的 人脑是怎样工作的 记下数据 进行运算 书写答案 感官接收 动作反应 一 冯 诺依曼体系和计算机五大逻辑部件 著名数学家冯 诺依曼在电子计算机开始发明时就提出了 存储程序 的设计思想 把程序预先存储在存储器中 执行时由计算机的***自动依次读取程序中的逐条指令 使计算机自动 高速地完成预定任务 依据 存储程序 的设计思想 只要设计各种不同的软件就可以让计算机解决各种问题 迄今为止的计算机基本上都是按 存储程序 思想设计的 冯 诺伊曼 冯 诺依曼体系计算机逻辑构成分为五大部件 运算器 *** 存储器 输入设备和输出设备 其工作原理如下 五大逻辑部件之间通过 总线 数据总线DB 地址总线AB和控制总线CB 传递信息 1 运算器2 *** CPU 运算器主要进行算术运算和逻辑判断 它与***同在一个大规模集成电路芯片中 即CPU上 ***处理器CPU CentralProcessingUnit 是计算机中最重要的一个部分 如果把计算机比作一个人 那么CPU就是他的大脑 其重要作用由此可见一斑 评价PC机性能的好坏 区分PC机档次的高低 关键是看它使用了什么类型的CPU P4CPU AMD Intel 3 存储器 存储器 内存储器 外存储器 随机存储器 只读存储器 长期保存信息不依赖供电 RAM中暂存处理中信息依赖电源供电 RAM ROM 可读可写 断电后信息全部丢失 可读不可写 断电后信息不会丢失 内存与外存的几点比较 内存 电子元件 数据易失性 速度快 容量小 价格高外存 磁性介质 数据永久性 速度慢 容量大 价格低 内存 主存储器 内存储器简称内存 又称主存 它直接与CPU交换信息 用来存放当前运行程序的指令和数据 内存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 内存是电脑的一个临时存储器 它只负责电脑数据的中转而不能永久保存 内存 主存储器 内存储器分为随机存储器 RAM 和只读存储器 ROM 3 存储器 存储容量 存储容量的单位 1B 8bit1KB 1024B 210B1MB 1024KB 220B1GB 1024MB 220KB 230B1TB 1024GB 220MB 230KB 240B 一张3寸软盘的容量是1 44MB 一张CD的容量约为600 700MB 一张DVD的容量约为4 7GB 目前硬盘容量基本都在40G以上 4 输入设备 使计算机从外部获取信息的设备就是输入设备 常见的输入设备 键盘 鼠标 扫描仪 ***头 触摸屏 数码相机 手写式输入设备和话筒等 键盘 鼠标 扫描仪 ***头 触摸屏 数码相机 手写板 话筒 5 输出设备 把计算机信息处理的结果以人能识别的形式表现出来的设备是输出设备 常见的输出设备 显示器 打印机 绘图仪 投影仪 耳机 音箱等 显示器 打印机 绘图仪 投影仪 耳机 音箱 6 显卡 显示器适配卡 显卡是连接主机与显示器的接口卡 其作用是将主机的输出信息转换成字符 图形和颜色等信息 传送到显示器上显示 图9显卡 7 主板 主板又叫系统板或母板 它是整个电脑的基板 是CPU 内存 显卡及各种扩展卡的载体 主板的性能直接关系着整个电脑是否稳定 计算机整体运行速度也受到主板性能的影响 主板是计算机各部件的连接工具 二 计算机硬件的主要配件 计算机中的五大逻辑部件是通过主板 各种接插口 板卡 再配上供电设备和机箱组合在一起的 显卡AGP 声卡 网卡PCI 硬盘 光驱IDE 内存SDRAM CPUSocket系列 SATA DDR系列 PCI E 软驱FDD 主板 主板上各种接口 连接外设 PS2 并口 USB 网络接口 音频接口 显示器接口 2硬件和计算机性能测试 计算机性能很大程度上取决于 CPU的性能 内存的容量和速度 显卡和主板的性能等 一 硬件的性能 1 ***处理器 CPU 考察CPU运算能力的指标 制造工艺 核心数 运行频率 数据位宽 字长 指令集 内部的高速缓存 制造工艺 指IC内电路与电路之间的距离 我们经常说的微米制程 纳米制程 就是指制造工艺 如 0 13微米 90nm 45nm 32nm 核心数 单核或多核 目前是单核 双核 四核 六核 今年AMD推出了12核 运行频率 核心速度 即核心频率 也称主频 单位是MHz 用来表示CPU的运算速度 CPU的主频 外频 倍频系数 我们所说的超频 都是超CPU的外频 前端总线频率 它直接影响CPU与内存直接数据交换速度 数据位宽 字长 对CPU在单位时间内 同一时间 能一次处理的二进制数的位数叫字长 有8位 16位 32位 64位的CPU 指令集 CPU依靠指令来计算和控制系统 指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分 指令越强 效率越高 内部的高速缓存 缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大 有一级 *** ***缓存 但是从CPU芯片面积和成本的因素来考虑 一般设计的缓存都很小 CPU参数列表 如 AMD速龙X2240基本参数 2 随机存储器 内存条 计算机运行时 将数据 指令等存放到存储器中 CPU同存储器进行频繁的数据交换 内存 主存 是CPU可以直接访问的存储器 需要执行的程序与需要处理的数据就存放在此 内存的数据传输频率及容量大小直接影响CPU对数据的处理速度 分类1 按型号内存条分为 SDRAM DDR DDR2 DDR3DDR主要有DDR266和DDR400系列 DDR2主要有DDR2533 667 800 DDR3现有DDR31333 1600 2000 2133 DDR内存后面数字代表工作频率 数值越高 代表内存运行得越快 分类2 按内存条上的引脚多少把内存条分为 30线 72线 168线 184线 240线等几种 SDRAM DDR DDR2 DDR3 3 显卡 它是通过总线连接CPU与显示器之间的接口电路 对显卡的性能起主要作用的是图形处理芯片GPU 显存 运行频率和有效数据位数 显存位宽 等 双敏无极HD4870DDR5金牛版 显卡芯片 RadeonHD4870制造工艺 55nm显存类型 GDDR5核心频率 750MHz显存频率 3600MHz显存容量 1024MB显存位宽 256bit最高分辨率 2560 1600 4 主板 主板是计算机名大部件汇集处 名部件数据通过主板完成交换和传递 主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次 主板的性能影响着整个微机系统的性能 一线品牌 华硕 微星 技嘉准一线品牌 映泰 升技 磐正二线品牌 富士康 精英 英特尔三线品牌 华擎 隽星 倍嘉 硕泰克 捷波 顶星 翔升 华硕 微星 技嘉 一些硬件的主要性能指标 二 计算机性能的测试 CPU性能测试软件 可迅速测得计算机CPU 内存和主板的性能 若核心速度 1 8GHz则是被超频过的 实验 使用以下两个软件测试计算机 测试软件 CPU Z 一分钟测试软件 计算机软件软件系统 所谓软件是指程序和相关文档的总和 程序是指有序指令的*** 指令是指计算机完成一步基本操作的命令 软件可分为系统软件和应用软件 系统软件指可以高效率使用和管理计算机 为用户提供友好界面 帮助用户编写和调试应用程序的通用程序*** 应用软件指解决各类实际问题而编制的程序 3系统软件 常用的系统软件包括 操作系统 语言处理程序 数据库管理系统其中操作系统是系统软件的核心 1 操作系统 操作系统是计算机的一个大型软件 是计算机 大管家 概括起来操作系统具有三大功能 管理计算机软硬件资源 ***协调计算机的运行以增强系统的处理能力 提供人机接口 为用户提供方便 操作系统的管理功能主要包括进程与处理机调度管理 作业管理 存储管理 文件管理以及设备管理等 目前 常见的操作系统有 微软的Windows系列 苹果的MacOS 多用于大型服务器的UNIX 拥有开放源代码的Linux等 2 数据库管理系统 数据库管理系统 DBMS 是管理数据的一组程序 常用的关系数据库管理系统有ORACLE Access和SQLServer等 3 语言处理系统 计算机程序语言有机器语言 汇编语言 高级语言 无论是高级语言 如VisualBasic C 还是汇编语言写的源程序 计算机都不能直接识别和执行 必须翻译成机器能执行的语言 机器语言 这种翻译是由机器自动进行的 当源程序被输入计算机后 调用编译程序编译成机器语言 称目标程序 然后执行 2 应用软件 应用软件的主要任务是应用计算机的强大优势和能力 为个人或企业提供解决问题和完成特定任务的能力 应用软件逐步标准化 模块化 形成了解决各种典型问题的应用软件的组合就称为软件包 通常称那些为解决某类独特问题或专门问题而编制的软件为专用应用软件 一些已商品化 适用范围广泛的软件被称为通用软件 所谓的套装软件是指***在一起的若干个单一应用程序软件包的*** 1 办公软件 办公软件包为办公自动化服务一般包括字处理 桌面排版 演示软件 电子表格等 45 文字处理软件 对文字 图形编辑 排版例如 MicrosoftWord 金山文字等 网页制作软件 不必使用HTML语言编写网页例如 MicrsoftFrontPage MacromediaDreamweaver 47 电子表格软件 提供数据的计算 分析与筛选等功能 绘制统计图表例如 Micr
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