第4課 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其工作原理

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1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及工作原理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及工作原理 第第 4 課課 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 運(yùn)算器 控制器 中央處理器 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM 只讀存儲(chǔ)器ROM 內(nèi)存儲(chǔ)器 主機(jī) 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 外存儲(chǔ)器 外部設(shè)備 系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件 硬件部分 軟件部分 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 硬件：構(gòu)成計(jì)算機(jī)的各種物理設(shè)備或器件的總稱 硬件是計(jì)算機(jī)中我們能 看得見、摸得著看得見、摸得著 的實(shí)體實(shí)體 一一.計(jì)算機(jī)的硬件組成計(jì)算機(jī)的硬件組成 存貯器存貯器 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 運(yùn)算器運(yùn)算器 控制器控制器 運(yùn)算器：運(yùn)算器：是進(jìn)行運(yùn)算的部件，完成計(jì)算機(jī)中的所有算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算 控制器：控制器：是計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞，指

2、揮著整個(gè)計(jì)算機(jī)的工作。 運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理器運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理器CPU。 運(yùn)算器運(yùn)算器+控制器控制器= CPU 3. 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)用來存儲(chǔ)信息的重要功能部件。存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)用來存儲(chǔ)信息的重要功能部件。主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)。主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)。 存存 儲(chǔ)儲(chǔ)器器 內(nèi)存(主存) 外存(輔存) 1) 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器(ROM)(ROM)：只能讀出不能寫入，用于存放內(nèi)容不變的信息，斷電后信息不會(huì)丟失。 2) 隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)(RAM)：可隨機(jī)存取，用于存放現(xiàn)場(chǎng)的程序和數(shù)據(jù)，斷電后信息一般會(huì)立即消失。 內(nèi)內(nèi) 存存 內(nèi)存(主存) 外存外存 磁盤

3、磁盤 光盤光盤 閃盤閃盤(半導(dǎo)體介質(zhì)) 硬盤硬盤 軟盤軟盤 （1）內(nèi)存用于存放計(jì)算機(jī)當(dāng)前正待運(yùn)內(nèi)存用于存放計(jì)算機(jī)當(dāng)前正待運(yùn) 行的程序和數(shù)據(jù)行的程序和數(shù)據(jù) （2）速度較快速度較快 （3）容量較小容量較小 （4）可直接與中央處理器可直接與中央處理器CPU交換信息交換信息 （1）外存用于存放暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)，）外存用于存放暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)， （2）速度相對(duì)較慢，）速度相對(duì)較慢， （3）容量較大，價(jià)格較低，）容量較大，價(jià)格較低， （4）不能直接與中央處理器）不能直接與中央處理器CPU交換信交換信 息，但它可以與內(nèi)存交換信息。息，但它可以與內(nèi)存交換信息。 外存儲(chǔ)器中的程序和數(shù)據(jù)外存儲(chǔ)器中的程序和

4、數(shù)據(jù) 必須先調(diào)入內(nèi)存方可被必須先調(diào)入內(nèi)存方可被CPU訪問。訪問。 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 主主板板 主板上的主板上的CPU和內(nèi)存條和內(nèi)存條 各種顯卡各種顯卡 綠:喇叭 紅:麥克風(fēng) 藍(lán):錄音設(shè)備 計(jì)算機(jī)硬件：計(jì)算機(jī)硬件： 是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的各種是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的各種物理設(shè)備物理設(shè)備或或器器件件的總稱，是計(jì)算機(jī)中那些的總稱，是計(jì)算機(jī)中那些看得見看得見、摸得著摸得著的實(shí)體的實(shí)體 二二.計(jì)算機(jī)的軟件組成計(jì)算機(jī)的軟件組成 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 win98,winme,win2000,winnt,winxp,win2003, Linux, Unix,OS/2等 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng): 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理

5、系統(tǒng) FoxPro、DB-2、Access、SQL-server 編譯軟件編譯軟件 VB、C+、JAVA 等 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 2.3.2 計(jì)算機(jī)軟件的分類 軟件按其功能可以分為軟件按其功能可以分為系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件和和應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件兩大類。兩大類。 1. 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 參與構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、供用戶直接使用，以擴(kuò)展計(jì)算參與構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、供用戶直接使用，以擴(kuò)展計(jì)算機(jī)硬件功能，使其管理協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)，彌補(bǔ)用戶操作習(xí)慣機(jī)硬件功能，使其管理協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)，彌補(bǔ)用戶操作習(xí)慣與計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)設(shè)備的操作方法之間的鴻溝的軟件。與計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)設(shè)備的操作方

6、法之間的鴻溝的軟件。 系統(tǒng)軟件一般是由計(jì)算機(jī)廠家或?qū)I(yè)軟件開發(fā)商提供系統(tǒng)軟件一般是由計(jì)算機(jī)廠家或?qū)I(yè)軟件開發(fā)商提供的，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分。的，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分。它主要包括操它主要包括操作系統(tǒng)（作系統(tǒng)（DOSDOS、UNIXUNIX、Win98Win98、Win2000Win2000、WinNTWinNT、WindowsXPWindowsXP等等）、程序設(shè)計(jì)語言。）、程序設(shè)計(jì)語言。 文字處理軟件文字處理軟件 Word WPS 表格處理軟件表格處理軟件 Excel 輔助設(shè)計(jì)軟件輔助設(shè)計(jì)軟件 AutoCAD 實(shí)時(shí)控制軟件實(shí)時(shí)控制軟件 2. 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 它是它是為計(jì)

7、算機(jī)在特定領(lǐng)域中的應(yīng)用而開發(fā)的專為計(jì)算機(jī)在特定領(lǐng)域中的應(yīng)用而開發(fā)的專用軟件，是用軟件，是用戶為解決各類實(shí)際應(yīng)用問題而編制用戶為解決各類實(shí)際應(yīng)用問題而編制的專用軟件的總稱。的專用軟件的總稱。 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 文字處理軟件文字處理軟件 如WORD、WPS 信息管理軟件信息管理軟件 工資管理軟件、人事管理軟件、 倉庫管理軟件、計(jì)劃管理軟件 輔助設(shè)計(jì)軟件輔助設(shè)計(jì)軟件 CAD PS 實(shí)時(shí)控制軟件實(shí)時(shí)控制軟件 用于隨時(shí)搜集生產(chǎn)裝置、飛行器等的運(yùn)行 狀態(tài)信息，以此為依據(jù)按預(yù)定的方案實(shí)施 自動(dòng)或半自動(dòng)控制，安全、準(zhǔn)確地完成任務(wù)。 計(jì)算機(jī)軟件：計(jì)算機(jī)軟件： 計(jì)算機(jī)軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中程程

8、序序、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和和相關(guān)技術(shù)文檔資料相關(guān)技術(shù)文檔資料的總的總稱是計(jì)算機(jī)的稱是計(jì)算機(jī)的靈魂靈魂 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 運(yùn)算器運(yùn)算器 中央處理器（中央處理器（CPU） 控制器控制器 主存儲(chǔ)器（內(nèi)存）主存儲(chǔ)器（內(nèi)存） 硬件硬件 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 輔助存儲(chǔ)器（外存）輔助存儲(chǔ)器（外存） 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 外部設(shè)備外部設(shè)備 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等）系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等） 軟件軟件 應(yīng)用軟件（字處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等）應(yīng)用軟件（字處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等） 完整的計(jì)算機(jī)完整的計(jì)算機(jī) 硬件硬件 軟件軟件 + 3.3.計(jì)算機(jī)的工作原理計(jì)算機(jī)的工作

9、原理 例：一道數(shù)學(xué)題：（例：一道數(shù)學(xué)題：（2+52+5）3=?3=? 想一想計(jì)算機(jī)是如何計(jì)算并且得想一想計(jì)算機(jī)是如何計(jì)算并且得出結(jié)果的？出結(jié)果的？ 思考：計(jì)算機(jī)哪些硬件參與了工作？思考：計(jì)算機(jī)哪些硬件參與了工作？ 馮 諾依曼： 馮 諾依曼 （ John von Neumann，19031957），美籍匈牙利人，他參與了世界第一臺(tái)電子計(jì)算ENIAC計(jì)算機(jī)的研制工作，是他奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)又稱馮 諾依曼結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)之一：就是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成。 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

10、數(shù)字計(jì)算機(jī)之父。 拓展：馮拓展：馮 諾依曼結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu) “馮 諾依曼計(jì)算機(jī)工作原理”： 1.計(jì)算機(jī)完成任務(wù)是由事先編號(hào)的程序完成的； 2.計(jì)算機(jī)的程序被事先輸入到存儲(chǔ)器中，程序運(yùn)算的結(jié)果，也被存放在存儲(chǔ)器中。 3.計(jì)算機(jī)能自動(dòng)連續(xù)地完成程序。 4.程序運(yùn)行的所需要的信息和結(jié)果可以通輸入輸出設(shè)備完成。 5.計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備所組成； 一、概述一、概述 1、計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī) 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流 控制流控制流 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 控制器 運(yùn)算器 存儲(chǔ)器 馮 喏依曼思想： 計(jì)算機(jī)應(yīng)由五大模塊組成； 程序與數(shù)據(jù)一樣存放在內(nèi)存； 指令在存儲(chǔ)器中按執(zhí)行順序存放； 機(jī)器以運(yùn)算器為中心

11、。 它的功能是算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算 它的作用是控制整個(gè)計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件有條不紊的工作 存儲(chǔ)器分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器兩種，內(nèi)存用于存放要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。 用來接收用戶輸入的數(shù)據(jù)和程序，并將它們轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼存放到內(nèi)存中 用于將存放在內(nèi)存中由計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯芙邮艿男问?計(jì)算機(jī)的工作原理計(jì)算機(jī)的工作原理 指令流指令流 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 運(yùn)算器運(yùn)算器 控制器控制器 程序、數(shù)據(jù)程序、數(shù)據(jù) 指令指令 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) . . 計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類 按規(guī)模劃分按規(guī)模劃分 巨型機(jī)巨型機(jī) 大型機(jī)大型機(jī) 小型機(jī)小型機(jī) 微型機(jī)微型機(jī) （個(gè)人計(jì)算機(jī)，（個(gè)人計(jì)算

12、機(jī)，pc機(jī)，微機(jī)）機(jī)，微機(jī)） 高性能計(jì)算機(jī)高性能計(jì)算機(jī) （國(guó)防，科學(xué)計(jì)算）（國(guó)防，科學(xué)計(jì)算） 小型服務(wù)器小型服務(wù)器 4、練習(xí)、練習(xí) 1、一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括_ A.主機(jī)、鍵盤和顯示器 B.計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備 C.硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng) D.系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件 C 課后、拓展課后、拓展 4、練習(xí)、練習(xí) 2、統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)工作的部件是_ A. 主存儲(chǔ)器 B.硬盤 C. 運(yùn)算器 D.控制器 D 課后、拓展課后、拓展 4、練習(xí)、練習(xí) 3、下列存儲(chǔ)設(shè)備中，存取速度最快的是_ A. 光盤 B.U盤 C. 硬盤 D.內(nèi)存 D 課后、拓展課后、拓展 4、練習(xí)、練習(xí) 4、下列設(shè)備中，屬于輸入設(shè)備的有_ A.攝像頭 B.打印機(jī) C.U盤 D.掃描儀 E.數(shù)碼相機(jī) F.麥克風(fēng) G.觸摸屏 A、D、E、F、G 課后、拓展課后、拓展 4、練習(xí)、練習(xí) 5、(填空)如果讓你把一張照片輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，你會(huì)選用_；通過_可以使照片的內(nèi)容再現(xiàn)。 課后、拓展課后、拓展 掃描儀、 數(shù)碼相機(jī) 打印機(jī)、顯示器 探索活動(dòng)：探索活動(dòng)： 利用所學(xué)知識(shí)，給自己配置一臺(tái)計(jì)算機(jī)！利用所學(xué)知識(shí)，給自己配置一臺(tái)計(jì)算機(jī)！