1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)的基本思想是“存儲(chǔ)程序”，基本工作過程就是執(zhí)行存入的程序。所謂程序（program）是為完成某一任務(wù)的若干條指令的有序集合。指令是在設(shè)計(jì)和制造計(jì)算機(jī)時(shí)同時(shí)產(chǎn)生的，而程序則是人們根據(jù)具體的任務(wù)，選用某些指令設(shè)計(jì)而成的。程序設(shè)計(jì)完成后送入存儲(chǔ)器，然后由中央處理器依次取出執(zhí)行。1.4.1

計(jì)算機(jī)的基本工作原理運(yùn)算器存儲(chǔ)器控制器輸出設(shè)備輸出結(jié)果原始數(shù)據(jù)和運(yùn)算步驟輸入設(shè)備計(jì)算機(jī)的硬件組成

原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)控制信號(hào)控制信號(hào)結(jié)果結(jié)果結(jié)果1.4.2計(jì)算機(jī)基本硬件組成圖1.2y=x×z＋p×q流程圖輸入原始數(shù)據(jù)和解題步驟取x取z,并求x×z取p取q,并求p×q存中間結(jié)果x×z取中間結(jié)果，求x×z＋p×q結(jié)果賦給y結(jié)束顯示/打印y的值例

求解

y=x×z+p×q

1.主機(jī)

主機(jī)由中央處理器和內(nèi)存儲(chǔ)器組成，其芯片安裝在一塊印刷電路板上，這塊板稱為主機(jī)板。主機(jī)板放置在機(jī)箱內(nèi)，合稱為主機(jī)箱?，F(xiàn)在人們也把主機(jī)板和主機(jī)箱統(tǒng)稱為主機(jī)。2.微處理器CPU

圖1.3運(yùn)算器示意圖累加器總線控制信號(hào)寄存器1寄存器2ALU結(jié)果特征信號(hào)(1)運(yùn)算器ALU

(2)控制器CU圖1.4控制器示意圖地址總線微操作控制電路去運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、寄存器或輸入/輸出設(shè)備等節(jié)拍發(fā)生器時(shí)鐘時(shí)鐘電路指令寄存器指令譯碼器指令計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)總線3.內(nèi)存儲(chǔ)器Memory也叫主存圖1.5存儲(chǔ)器組成示意圖R/W存儲(chǔ)體讀/寫控制電路地址譯碼器地址寄存器輸入輸出緩沖器A0A1AnD0D1D7

(1)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）

隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（RandomAccessMemory）：其中的數(shù)據(jù)可以隨機(jī)讀出或者寫入。關(guān)機(jī)或者停電時(shí)，其中的數(shù)據(jù)丟失。

RAM又可分為：靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM（StaticRAM）和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM（DynamicRAM）。靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM：是用雙極型或MOS型晶體管構(gòu)成的觸發(fā)器作為基本存儲(chǔ)單元，只要電源正常供電，觸發(fā)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息就能穩(wěn)定保持。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM：是用MOS型晶體管中的柵極電容存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息，需要定時(shí)（一般為2ms）充電，補(bǔ)充丟失的電荷，因此稱為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，充電的過程稱為刷新。

(2)只讀存儲(chǔ)器（ROM）只讀存儲(chǔ)器分為三種：固定只讀存儲(chǔ)器（ROM）：其內(nèi)容是廠家生產(chǎn)時(shí)寫入，用戶不能改寫；可寫入只讀存儲(chǔ)器（PROM）：其內(nèi)容由用戶事先寫入，寫入后不能再改寫；可改寫只讀存儲(chǔ)器（EPROM）：其內(nèi)容可用紫外線照射擦除，然后重新寫入。另外還有一種電擦除只讀存儲(chǔ)器（E2PROM）：其內(nèi)容可用電擦除，然后重新寫入。4.高速緩沖存儲(chǔ)器CPUCache主存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器圖1.6高速緩沖存儲(chǔ)器Cache5.外存儲(chǔ)器，輔助存儲(chǔ)器(1)軟盤圖1.7磁盤的磁道和扇區(qū)圖1.83.5英寸軟盤軟盤表1.2軟盤參數(shù)表

軟盤類型3英寸低密3英寸高密3英寸超高盤片直徑3.5英寸3.5英寸3.5英寸面

數(shù)222每面磁道數(shù)808080每道扇區(qū)數(shù)91836每扇區(qū)字節(jié)數(shù)512512512存儲(chǔ)容量720KB1.44MB2.88MB

(2)硬盤硬盤是在硬質(zhì)盤片上涂上磁性材料，用以存儲(chǔ)二進(jìn)制信息。硬盤也是由盤片、驅(qū)動(dòng)器、磁頭和讀/寫電路組成。這些部件合為一體，密封裝配，安裝在微型計(jì)算機(jī)的機(jī)箱內(nèi)，一般不能隨意拆卸，通過扁平電纜線與主機(jī)板連接。硬盤的記錄格式與軟盤類似，不同的是硬盤有多張盤片和多個(gè)磁頭。盤片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，位于不同盤面上磁頭畫出一個(gè)柱面，因此尋址時(shí)其地址順序?yàn)橹嫣?hào)、盤面號(hào)和扇區(qū)號(hào)。硬盤的容量很大，一般為幾百M(fèi)B～幾十GB。微型計(jì)算機(jī)中的硬盤也稱為溫徹斯特盤，簡稱為溫氏盤。

(3)光盤光盤存儲(chǔ)器由光盤機(jī)和盤片組成，其盤片（亦稱為母盤）上敷以光敏材料，激光照射時(shí)，分子排列發(fā)生變化，形成小坑點(diǎn)（亦稱為光點(diǎn)），以此記錄二進(jìn)制信息。

①只讀光盤（CD-ROM）：②一次性寫入型光盤（CD-R）：③可抹型光盤：

(4)U盤一種新型移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，采用FlashMemory,超大規(guī)模集成電路半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，采用USB接口。

通用串行總線（UniversalserialBus）是一種快速靈活的接口。當(dāng)一個(gè)USB設(shè)備插入主機(jī)時(shí)，由于USB設(shè)備硬件本身的原因，它會(huì)使USB總線的數(shù)據(jù)信號(hào)線的電平發(fā)生變化，而主機(jī)會(huì)經(jīng)常掃描USB總線。當(dāng)發(fā)現(xiàn)電平有變化時(shí)，它即知道有設(shè)備插入。

當(dāng)USB設(shè)備剛插入主機(jī)時(shí)，USB設(shè)備它本身會(huì)初始化，并認(rèn)為地址是0。也就是沒有分配地址。正如有一個(gè)陌生人闖入時(shí)我們會(huì)問“你是什么人”一樣，當(dāng)一個(gè)USB設(shè)備插入主機(jī)時(shí)，，它也會(huì)問：“你是什么設(shè)備”。并接著會(huì)問，你使用什么通信協(xié)議等等。當(dāng)這一些信息都被主機(jī)知道后，主機(jī)與USB設(shè)備之間就可以根據(jù)它們之間的約定進(jìn)行通信。

6.總線結(jié)構(gòu)圖1.9微型計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)示意圖數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線1.4.2常用輸入輸出設(shè)備1.輸入設(shè)備圖1.10微型計(jì)算機(jī)鍵盤排列示意圖(1)鍵盤(2)鼠標(biāo)器圖1.11鼠標(biāo)器

(3)圖形掃描儀圖形掃描儀（Canner）：是一種輸入圖形和圖像的設(shè)備，由電荷耦合器件CCD（ChargeCoupledDevice）組成。按其工作原理可分為：線陣列和面陣列兩種，普遍使用的是線陣列電子掃描儀；按其掃描方式可分為：平面式和手持式兩種；按其灰度和色彩可分為：二值化掃描儀、灰度掃描儀和彩色掃描儀。平面掃描儀多采用并行口與主機(jī)連接，手持式掃描儀多采用串行口與主機(jī)連接，由專門的程序支持其工作。

(4)其它除了上述輸入設(shè)備之外，常用的還有硬盤驅(qū)動(dòng)器，光盤驅(qū)動(dòng)器，條形碼閱讀器、磁卡閱讀器、光筆、觸摸屏等。隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，近年來出現(xiàn)了許多語音、手寫輸入裝置，比如漢王99等。

2.輸出設(shè)備

(1)顯示器Monitor,監(jiān)視器

①顯示器的類型：

按顯示內(nèi)容可分為字符顯示器、圖形顯示器和圖像顯示器；按顏色可分為單色和彩色顯示器；按分辨率可分為高、中、低三檔。按硬件分：陰極射線管顯示器CRT和液晶顯示器LED

②分辨率：分辨率反映了顯示器的清晰度。在顯示器上字符和圖像是由一個(gè)個(gè)像素組成，像素越密，清晰度越高。各種顯示器的分辨率由像素的數(shù)目表示：低分辨率：300×200左右。中分辨率：640×350左右。高分辨率：640×480，1024×768，1280×1024等。

③顯示適配器：顯示適配器也稱為顯示卡，是顯示器與主機(jī)板連接的接口電路板，可直接插入主機(jī)板上的插槽中。(2)打印機(jī)①點(diǎn)陣式打印機(jī)：擊打式打印機(jī)(a)打印頭

(b)點(diǎn)陣字符圖1.12點(diǎn)陣式打印字符示意圖

②激光印字機(jī)：激光印字機(jī)是一種非擊打頁式打印機(jī)。它通過激光感光原理印字，速度快，分辨率高，質(zhì)量好，無擊打噪聲。常用的有佳能LBP-KT，惠普HP-5L，HP-4LC等。

③噴墨印字機(jī)：噴墨印字機(jī)是將墨水通過精細(xì)的噴頭噴射到紙上產(chǎn)生字符或圖形。它也是一種非擊打頁式打印機(jī)，印字速度快，分辨率高，質(zhì)量好，無擊打噪聲，而且成本低。常用的有CanonBJC-4300、HPDdekJet1120C等。輸入/輸出設(shè)備：調(diào)制解調(diào)器；光盤刻錄機(jī)1.4.3微型計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

硬件操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件用戶語言處理程序DBMSTools網(wǎng)絡(luò)與通信軟件應(yīng)用軟件層次構(gòu)成(1)操作系統(tǒng)（OperatingSystem，簡稱為OS）是計(jì)算機(jī)軟件中的核心程序，用來管理計(jì)算機(jī)中的硬件和軟件，是用戶與計(jì)算機(jī)之間的橋梁，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)(OperatingSystem，簡稱OS)

是用來控制和管理計(jì)算機(jī)硬件資源和軟件資源的程序集合。它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中極為重要的系統(tǒng)軟件，用于統(tǒng)一管理計(jì)算機(jī)資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各部分之間、系統(tǒng)與用戶之間、用戶與用戶之間的關(guān)系。它是用戶與計(jì)算機(jī)交互的接口操作系統(tǒng)的目標(biāo)：方便性和有效性其作用在于合理組織計(jì)算機(jī)的整個(gè)工作流程，最大限度地提高資源利用率，為用戶提供一個(gè)功能強(qiáng)、使用靈活方便的環(huán)境。1.系統(tǒng)軟件SystemSoftware

操作系統(tǒng)的功能CPU管理：對(duì)CPU進(jìn)行任務(wù)分配、資源調(diào)度、任務(wù)管理等工作存儲(chǔ)管理：存儲(chǔ)管理主要管理內(nèi)存資源，根據(jù)用戶程序的要求給它分配內(nèi)存，保護(hù)用戶存放在內(nèi)存中的程序和數(shù)據(jù)不被破壞，同時(shí)存儲(chǔ)管理還解決內(nèi)存的擴(kuò)充問題。設(shè)備管理：設(shè)備管理負(fù)責(zé)管理各類外圍設(shè)備，解決文件的共享、保密和保護(hù)問題，包括分配、啟動(dòng)文件管理、支持文件的存儲(chǔ)、檢索和修改等操作。文件管理：通過文件系統(tǒng)的管理，把存儲(chǔ)量很大，但不易使用的外存儲(chǔ)器改造成為按名存取，方便靈活，又可共享的文件空間。作業(yè)管理：作業(yè)是指用戶在一次算題過程中，或一次事務(wù)處理過程中，要求計(jì)算機(jī)所做工作的集合。作業(yè)管理的任務(wù)是為用戶提供一個(gè)使用系統(tǒng)的良好環(huán)境，根據(jù)不同的系統(tǒng)要求，制定相應(yīng)的調(diào)度策略，進(jìn)行作業(yè)調(diào)度。

操作系統(tǒng)的分類按使用環(huán)境和方式：批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。按用戶數(shù)目和主機(jī)：單用戶操作系統(tǒng)、多用戶操作系統(tǒng)、單機(jī)操作系統(tǒng)和多機(jī)操作系統(tǒng)。按硬件結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)和多媒體操作系統(tǒng)。常見的幾種操作系統(tǒng)：單用戶操作系統(tǒng)：單用戶操作系統(tǒng)的基本特征是，在一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)一次只能運(yùn)行一個(gè)用戶程序。多數(shù)微機(jī)上運(yùn)行的操作系統(tǒng)都屬于單用戶操作系統(tǒng)。例如MS–DOS批處理操作系統(tǒng)：批處理操作系統(tǒng)是將多個(gè)用戶作業(yè)按一定的順序排列，統(tǒng)一交給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)順序處理各個(gè)作業(yè)，處理完后將結(jié)果提供給用戶。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)一般是為專用機(jī)設(shè)計(jì)的。其特征是要對(duì)隨機(jī)發(fā)出的外部事件作出及時(shí)響應(yīng)并對(duì)其進(jìn)行處理。它可分為實(shí)時(shí)過程控制和實(shí)時(shí)信息處理。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)時(shí)響應(yīng)及處理和高可靠性，但對(duì)系統(tǒng)資源利用率則要求不高，為保證高可靠性可在硬件上采用冗余措施。分時(shí)操作系統(tǒng)：分時(shí)操作系統(tǒng)也是多用戶操作系統(tǒng)，它是把計(jì)算機(jī)的處理時(shí)間分成若干個(gè)很短的時(shí)間片，每個(gè)用戶輪流占用其中的一個(gè)時(shí)間片，并按一定順序輪流使用計(jì)算機(jī)。從外部來看，好像是一個(gè)CPU為多個(gè)用戶“同時(shí)”服務(wù)，實(shí)施了“并行操作”。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是通過通信機(jī)構(gòu)把地理上分散且獨(dú)立計(jì)算機(jī)連接起來的一種網(wǎng)絡(luò)。利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，可以充分實(shí)現(xiàn)資源的共享。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)即是在原操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，附加提供網(wǎng)絡(luò)通信和實(shí)現(xiàn)資源共享功能的模塊。適合于多用戶、多任務(wù)環(huán)境，支持網(wǎng)絡(luò)之間、用戶與服務(wù)器之間、用戶與用戶之間的通信，實(shí)現(xiàn)資源共享。分布式操作系統(tǒng)：分布式操作系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的一種操作系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)信息交流和資源共享，使多個(gè)用戶協(xié)同工作，共同完成某一任務(wù)。由于分布式操作系統(tǒng)更強(qiáng)調(diào)分布式計(jì)算和處理，因此對(duì)于多機(jī)合作、系統(tǒng)重構(gòu)、增強(qiáng)容錯(cuò)能力有更高的要求，一般希望分布式操作系統(tǒng)有更短的響應(yīng)時(shí)間、更大的吞吐量和更高的可靠性。操作系統(tǒng)的發(fā)展無操作系統(tǒng)時(shí)代單道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)微機(jī)操作系統(tǒng)多處理機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)單用戶單任務(wù)：DOS單用戶多任務(wù)：OS/2、Windows多用戶多任務(wù)：UNIX(2)語言處理程序目標(biāo)程序源程序執(zhí)行匯編語言程序機(jī)器語言程序結(jié)果匯編程序匯編（a）匯編過程圖2