計(jì)算機(jī)組成原理研究討論單臺(tái)計(jì)算機(jī)的完整硬件系統(tǒng)的基本組成原理與內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制。

單臺(tái)：非多機(jī)系統(tǒng)?；荆翰灰欢ㄊ亲罡咝阅?、最合理的組成，

而是最基礎(chǔ)的必要的組成部分。

完整：計(jì)算機(jī)整機(jī)、全部的硬件功能部件。教學(xué)內(nèi)容課程內(nèi)容計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1計(jì)算機(jī)中信息的表示方法2運(yùn)算方法和運(yùn)算部件3存儲(chǔ)系統(tǒng)

4指令系統(tǒng)

5中央處理器

6總線系統(tǒng)

7計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備8輸入輸出系統(tǒng)9計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成輸入設(shè)備輸出設(shè)備

總線外存設(shè)備主存儲(chǔ)器高速緩存控制器運(yùn)算器第6、8章第9章第6章第2、3章輸入輸出接口第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.2圖靈機(jī)1.3計(jì)算機(jī)的基本組成1.4計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)1．1計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用1946－世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)

Name：ENIAC “愛尼亞克” （ElectronicNumericalIntegratorandComputer） 電子數(shù)值積分和計(jì)算機(jī)研制者：賓夕法尼亞大學(xué)教授 JohnMauchly（莫奇利）和J.PresperEckert（?？嗣摚?研究開發(fā)ENIAC計(jì)算機(jī)的目的:軍事服務(wù)，主要是為了計(jì)算彈道表。1946ENIAC永載史冊(cè)世界上第一臺(tái)通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)ENIAC的問世，宣告了人類從此進(jìn)入電子計(jì)算機(jī)時(shí)代。有人這樣評(píng)價(jià)ENIAC：“彈道計(jì)算的速度比炮彈飛行的速度還快”“這樣的機(jī)器，全世界只要有兩臺(tái)就足夠了”ENIAC：長(zhǎng)30.48米，寬1米，占地面積170平方米，30個(gè)操作臺(tái)，約相當(dāng)于10件普通房間的大小，重達(dá)30噸，耗電量150千瓦，造價(jià)48萬美元。它使用18000個(gè)電子管，70000個(gè)電阻，10000個(gè)電容，1500個(gè)繼電器，6000多個(gè)開關(guān)，每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法，是繼電器計(jì)算機(jī)的1000倍、手工計(jì)算的20萬倍。

每次最多只能存儲(chǔ)20個(gè)字長(zhǎng)為10位十進(jìn)制數(shù)；計(jì)算程序是通過“外接”的線路實(shí)現(xiàn)的，未有采用“程序存儲(chǔ)”方式。 －－－計(jì)算機(jī)的始祖

ENIAC還不是現(xiàn)代意義的計(jì)算機(jī)，它能做四則運(yùn)算、平方立方、sin和cos等。但計(jì)算需要人大量參與，每次計(jì)算前技術(shù)人員需要插拔許多導(dǎo)線，極麻煩。1944~1945年間，美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾伊曼在第一臺(tái)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)ENIAC尚未問世時(shí)注意到其弱點(diǎn)，并提出一個(gè)新機(jī)型EDVAC的設(shè)計(jì)方案，其中提到了兩個(gè)設(shè)想：采用二進(jìn)制和“存儲(chǔ)程序”。這兩個(gè)設(shè)想對(duì)于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)至關(guān)重要，也使馮·諾伊曼成為“現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父”，馮·諾伊曼機(jī)體系延續(xù)至今。EDVAC “愛達(dá)瓦克”ElectronicsDiscreteVariableAutomaticComputer

（電子離散可變自動(dòng)計(jì)算機(jī)）Advantage：首先提出了計(jì)算機(jī)采用“二進(jìn)制”代碼表示數(shù)據(jù)和指令；并提出了“程序存儲(chǔ)”的概念，為現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)奠定了基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)是利用“存儲(chǔ)器”（內(nèi)存）來存放所要執(zhí)行的程序的，而稱之為CPU的部件可以依次從存儲(chǔ)器中取出程序中的每一條指令，并加以分析和執(zhí)行，直至完成全部指令任務(wù)為止。存儲(chǔ)程序工作原理計(jì)算機(jī)的兩個(gè)基本能力：一是能夠存儲(chǔ)程序，二是能夠自動(dòng)地執(zhí)行程序。馮·諾伊曼機(jī)的基本特點(diǎn)(1)計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五部分組成。(2)采用存儲(chǔ)程序的方式，程序和數(shù)據(jù)放在同一個(gè)存儲(chǔ)器中，指令和數(shù)據(jù)一樣可以送到運(yùn)算器運(yùn)算，即由指令組成的程序是可以修改的。(3)數(shù)據(jù)以二進(jìn)制碼表示。(4)指令由操作碼和地址碼組成。(5)指令在存儲(chǔ)器中按執(zhí)行順序存放，由指令計(jì)數(shù)器(即程序計(jì)數(shù)器PC)指明要執(zhí)行的指令所在的單元地址，一般按順序遞增，但可按運(yùn)算結(jié)果或外界條件而改變。(6)機(jī)器以運(yùn)算器為中心，輸入輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳送都通過運(yùn)算器。電子管晶體管IC(IntegratedCircuit;

集成電路)VLSIDevelopcourse：電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路到超大規(guī)模集成電路。

1.第一代計(jì)算機(jī)

1946～1956年是電子管數(shù)字計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的邏輯元件采用電子管。程序設(shè)計(jì)主要采用機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言；應(yīng)用以科學(xué)計(jì)算為主。ENIACIMB650IMB709

2.第二代計(jì)算機(jī)

1957～1964年是晶體管數(shù)字計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的邏輯元件采用晶體管。軟件有了很大的發(fā)展，出現(xiàn)了多種用途的操作系統(tǒng)，以及各種各樣的高級(jí)語(yǔ)言及其編譯語(yǔ)言。1963年8月，控制數(shù)據(jù)公司（CDC）的西蒙.克雷（S.Cray）博士帶領(lǐng)自己的研發(fā)小組研制成功CDC6600巨型機(jī)，共安裝了35萬個(gè)晶體管。+CDC66003.第三代計(jì)算機(jī)

1965～1970年是集成電路計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的邏輯元件采用中、小規(guī)模集成電路；用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件代替磁芯存儲(chǔ)器，采用流水線、多道程序和并行處理技術(shù)；軟件逐漸完善，分時(shí)操作系統(tǒng)、會(huì)話式語(yǔ)言等多種高級(jí)語(yǔ)言、提出模塊化與結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)。軟件上發(fā)展更多。ＳＳＩ

ＭＳＩIMB3604.第四代計(jì)算機(jī)

1971年以后是超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的邏輯元件以大、超大規(guī)模集成電路為主要功能器件。硬件和軟件的技術(shù)日臻完善，計(jì)算速度每秒千萬次／億次以上，計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)也開始以分布式處理來組織系統(tǒng)。ＬＳＩ

ＶＬＳＩIntel4004PentiumⅡ七十年代計(jì)算機(jī)開始向微型化方向發(fā)展。智能計(jì)算機(jī)智能電子計(jì)算機(jī)，它是一種有知識(shí)，會(huì)學(xué)習(xí)，能推理的計(jì)算機(jī)。智能計(jì)算機(jī)突破了傳統(tǒng)的馮.諾依曼式機(jī)器的概念，舍棄了二進(jìn)制結(jié)構(gòu)，把許多處理機(jī)并聯(lián)起來，并行處理信息，速度大大提高。它的智能化人機(jī)接口使人們不必編寫程序，只需發(fā)出命令或提出要求，電腦就會(huì)完成推理和判斷，并且給出解釋。這是IBM公司制造的一種并行計(jì)算機(jī)試驗(yàn)床，可模擬各種并行計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)神經(jīng)計(jì)算機(jī)模仿人的大腦判斷能力和適應(yīng)能力，并具有可并行處理多種數(shù)據(jù)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。與以邏輯處理為主的第五代計(jì)算機(jī)不同，它本身可以判斷對(duì)象的性質(zhì)與狀態(tài)，并能采取相應(yīng)的行動(dòng)，而且它可同時(shí)并行處理實(shí)時(shí)變化的大量數(shù)據(jù)，并引出結(jié)論。神經(jīng)集成電路是第六代電子計(jì)算機(jī)的心臟，它模仿人腦的神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

模仿人類大腦功能的神經(jīng)計(jì)算機(jī)已經(jīng)開發(fā)成功，它標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入第六代。

光計(jì)算機(jī)光計(jì)算機(jī)是利用光作為載體進(jìn)行信息處理的計(jì)算機(jī)。光計(jì)算機(jī)又叫光腦。電腦是靠電荷在線路中的流動(dòng)來處理信息的，而光腦則是靠激光束進(jìn)入由反射鏡和透鏡組成的陣列中來對(duì)信息進(jìn)行處理的。與電腦相似之處是，光腦也靠產(chǎn)生一系列邏輯操作來處理和解決問題。對(duì)光計(jì)算機(jī)的研制已取得進(jìn)展，它比普通電子計(jì)算機(jī)快1000倍

開發(fā)中的DNA電腦DNA電腦的工作原理是以瞬間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，通過和酶的相互作用，將反應(yīng)過程進(jìn)行分子編碼，對(duì)問題以新的DNA編碼形式加以解答。2001年11月，以色列科學(xué)家成功研制出世界上第一臺(tái)可編程DNA電腦，一萬億“臺(tái)”這種電腦不過一滴水大小，而其運(yùn)算速度高達(dá)每秒10億次。DNA電腦是美國(guó)南加州大學(xué)的雷納德·阿德勒曼于1994年提出的奇思妙想。生物計(jì)算機(jī)使用生物芯片的計(jì)算機(jī)稱為蛋白質(zhì)電腦，或稱為生物電腦。生物計(jì)算機(jī)主要是以生物電子元件構(gòu)建的計(jì)算機(jī)。生物電腦的性能是由元件與元件之間電流啟閉的開關(guān)速度來決定的?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)有開關(guān)特性，用蛋白質(zhì)分子作元件制成集成電路，稱為生物芯片。經(jīng)過特殊培養(yǎng)后制成的生物芯片，可作為一種新型高速計(jì)算機(jī)的集成電路。利用蛋白質(zhì)的開關(guān)特性開發(fā)出生物計(jì)算機(jī)

高速超導(dǎo)計(jì)算機(jī)超導(dǎo)計(jì)算機(jī)是使用超導(dǎo)體元器件的高速計(jì)算機(jī)。所謂超導(dǎo)，是指有些物質(zhì)在接近絕對(duì)零度（相當(dāng)于-269攝氏度）時(shí)，電流流動(dòng)是無阻力的。超導(dǎo)電腦的耗電僅為用半導(dǎo)體器件制造的電腦所耗電的幾千分之一，它執(zhí)行一個(gè)指令只需十億分之一秒，比半導(dǎo)體元件快10倍。約瑟夫遜超導(dǎo)元件。使用鈮系列超導(dǎo)材料，不但速度快，而且耗電少

研究中的量子計(jì)算機(jī)1996年初，美國(guó)的科學(xué)家說，他們發(fā)現(xiàn)在某種條件下，光子能夠發(fā)生相互作用，這個(gè)發(fā)現(xiàn)能夠被用來制造新的信息處理器件，從而導(dǎo)致世界上性能最好的超級(jí)計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)。量子計(jì)算機(jī)潛在的用途將涉及人類生活的每一個(gè)方面，從工業(yè)生產(chǎn)線到公司的辦公室，從軍用裝備到學(xué)生課桌，從國(guó)家安全到自動(dòng)柜員機(jī)。一種可瞬間進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)計(jì)算的光電計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)的分類巨型化（large）微型化（minisize）網(wǎng)絡(luò)化（network）智能化（brainpower）CRAY-Ⅱ計(jì)算機(jī)發(fā)展——巨型化運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百億次運(yùn)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)1975年世界上第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)“Cray-I”超級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用：天氣預(yù)報(bào)、地震機(jī)理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計(jì)算的高科技領(lǐng)域。中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)：國(guó)防科技大學(xué)研制的“銀河1號(hào)”、“銀河2號(hào)”和“銀河3號(hào)”國(guó)家智能計(jì)算機(jī)中心推出的“曙光1000”和“曙光200I”銀河ⅡAltair8800計(jì)算機(jī)發(fā)展——微型化計(jì)算機(jī)不再是單一的計(jì)算機(jī)器，而是一種信息機(jī)器，一種個(gè)人的信息機(jī)器。計(jì)算機(jī)發(fā)展——網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動(dòng)力：使用遠(yuǎn)程資源，共享程序、數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶的通訊和合作。日本1024臺(tái)計(jì)算機(jī)利用并行作業(yè)管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高速操作環(huán)境。美國(guó)ARPA網(wǎng)誕生于60年代末，到1975年已連接60個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)，一百多臺(tái)主計(jì)算機(jī)。1983年在APRA網(wǎng)上開發(fā)了安裝在UNIX操作系統(tǒng)上的TCP/IP協(xié)議。1986年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)NSF在政府的資助下，用TCP/IP協(xié)議建立了NSFNET網(wǎng)絡(luò)，并于1989年改名為Internet向公眾開放。ARPA網(wǎng)由過去的單一網(wǎng)絡(luò)發(fā)展成可連接多種不同網(wǎng)絡(luò)的世界上最大的互聯(lián)網(wǎng)——因特網(wǎng)(Internet)聯(lián)機(jī)系統(tǒng)聯(lián)機(jī)系統(tǒng)：由單個(gè)計(jì)算中心通過通信線路和若干個(gè)遠(yuǎn)程終端連接起來(面向終端的網(wǎng)絡(luò))。使分散在各處的信息通過終端能很快集中于計(jì)算機(jī)中，同時(shí)各處的工作人員可通過終端進(jìn)行查詢、獲取資料。例如庫(kù)存管理系統(tǒng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)銀行業(yè)務(wù)系統(tǒng)飛機(jī)訂票系統(tǒng)情報(bào)檢索系統(tǒng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)發(fā)展——智能化“總有一天，人類會(huì)造出一些舉止跟人一樣的‘沒有靈魂的機(jī)械’來”。

——笛卡爾（1637）人類第一個(gè)“工業(yè)機(jī)器人”：

一頭在紡織機(jī)上挑紗的“驢”（1742年）第一代機(jī)器人

機(jī)械手（1962年出現(xiàn)）第二代機(jī)器人

具有“感覺”的機(jī)器人第三代機(jī)器人

裝有啟發(fā)式計(jì)算機(jī)的“智能機(jī)器人”DeepblueGarryKasparov1997年5月11日，IMB的深藍(lán)計(jì)算機(jī)擊敗世界象棋大師卡斯帕羅夫

通用計(jì)算機(jī)專用計(jì)算機(jī)按用途……巨型機(jī)大/中型機(jī)小型機(jī)微型機(jī)工作站或服務(wù)器通用計(jì)算機(jī)按其處理問題的規(guī)模、速度和功能等基本區(qū)別通常在于機(jī)器體積的大小、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、功率的消耗、性能指標(biāo)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量、指令系統(tǒng)和設(shè)備、軟件配置等不同。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用科學(xué)計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助工程數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)控制人工智能嵌入式應(yīng)用計(jì)算機(jī)在處理計(jì)算量大、時(shí)間性強(qiáng)的數(shù)值計(jì)算中尤其表現(xiàn)出巨大威力。1.科學(xué)計(jì)算（數(shù)值計(jì)算）對(duì)大批量的信息進(jìn)行收集、分類、排序、傳送、存儲(chǔ)以及打印報(bào)表和圖形等。在辦公自動(dòng)化、事務(wù)管理和情報(bào)檢索等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。2.數(shù)據(jù)處理(非數(shù)值計(jì)算)在生產(chǎn)過程中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行巡回檢測(cè)并由計(jì)算機(jī)按某種標(biāo)準(zhǔn)或最隹值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制。這對(duì)提高產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量特別有效?，F(xiàn)代化的武器系統(tǒng)尤其需要計(jì)算機(jī)的控制。3.計(jì)算機(jī)控制CAD——ComputerAidedDesign利用計(jì)算機(jī)的圖形功能做各種設(shè)計(jì)工作。CAM——ComputerAidedManufacture利用計(jì)算機(jī)管理、控制生產(chǎn)設(shè)備及其操作。CAI——ComputerAidedInstruction利用多媒體計(jì)算機(jī)的圖、文、聲功能實(shí)施教學(xué)。4.計(jì)算機(jī)輔助工程

人工智能的主要目的是用計(jì)算機(jī)來模擬人的智能。包括：模式識(shí)別、景物分析、自然語(yǔ)言理解和生成、專家系統(tǒng)、機(jī)器人等。5.人工智能AI將微處理器芯片嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)或設(shè)備中而構(gòu)成嵌入式應(yīng)用。一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)及用戶的應(yīng)用程序四個(gè)部分組成。6.嵌入式應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用可剪裁軟硬件，適用于對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。電子標(biāo)簽PDAIC卡計(jì)算機(jī)硬件的基本組成

五大功能部件：

運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入和輸出設(shè)備１．運(yùn)算器ALU（ArithmeticalLogicalUnit）

主要功能是執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的功能部件，由算術(shù)邏輯部件和累加器、寄存器部件兩部分構(gòu)成。

算術(shù)邏輯部件是運(yùn)算器的核心，它主要由加法器和有關(guān)數(shù)據(jù)通路組成。

累加器、寄存器部件用來提供參與運(yùn)算的操作數(shù)，并存放運(yùn)算結(jié)果。

２．控制器

控制器是計(jì)算機(jī)的指揮中心，主要負(fù)責(zé)對(duì)程序規(guī)定的控制信息進(jìn)行分析、控制和協(xié)調(diào)。

運(yùn)行程序是計(jì)算機(jī)主要工作方式，程序包含著為完成某任務(wù)而編制的特定指令序列。

計(jì)算機(jī)的基本操作可歸納為取指令、分析指令和執(zhí)行指令三個(gè)階段。３．存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器的功能是存放程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器分為內(nèi)存和外存兩部分。

內(nèi)存容量小，但存取速度快；外存容量大，但存取速度慢。通常內(nèi)存包括ROM和RAM兩種類型；外存儲(chǔ)器有磁盤、磁帶、光盤，而磁盤又可分為硬盤和軟盤。４．輸入設(shè)備

常用的輸入設(shè)備有鍵盤、磁帶機(jī)、磁盤機(jī)、數(shù)字化儀、鼠標(biāo)器、光標(biāo)光筆等５．輸出設(shè)備

常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、磁帶機(jī)、磁盤機(jī)、繪圖儀等運(yùn)行前，程序（指令）和數(shù)據(jù)通過輸入設(shè)備進(jìn)入運(yùn)算器，再存放到存儲(chǔ)器中；運(yùn)行時(shí)，存儲(chǔ)器中的指令一條一條地送到控制器并執(zhí)行，存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)則送到運(yùn)算器參與運(yùn)算；運(yùn)算結(jié)果（數(shù)據(jù)）既可送回存儲(chǔ)器，也可通過輸出設(shè)備輸出；控制器根據(jù)程序（指令）對(duì)各部件進(jìn)行控制。粗線箭頭代表指令或數(shù)據(jù)細(xì)線箭頭代表控制器發(fā)出的命令信號(hào)

計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中，各部件間來往的信號(hào)可分成三種類型，即地址、數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。通常這些信號(hào)是通過總線傳送的?？偩€結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)廣泛采用的一種信息傳輸方式?？偩€是連接PC機(jī)CPU、存儲(chǔ)器和外部設(shè)備的公共信息通道按用途分為控制總線、數(shù)據(jù)總線和地址總線三大類。

以總線連接的計(jì)算機(jī)框圖計(jì)算機(jī)軟件的基本概念

計(jì)算機(jī)軟件通常泛指各類程序和文件。計(jì)算機(jī)不裝任何軟件，就無法與之工作，這樣的計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)。計(jì)算機(jī)軟件的分類 可將軟件分為兩大類：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。1．系統(tǒng)軟件 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。（1）操作系統(tǒng)（2）語(yǔ)言處理程序（解釋、編譯）（3）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（4）各種服務(wù)支撐軟件 （5）各種標(biāo)準(zhǔn)程序2．應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件運(yùn)行在系統(tǒng)軟件提供的工作環(huán)境下，是為解決各種工程實(shí)際問題而編制的程序。

分為應(yīng)用軟件包和用戶程序。

應(yīng)用軟件包是指為解決帶有通用性問題而研究開發(fā)的程序，可供用戶根據(jù)實(shí)際需要選用；用戶程序是針對(duì)用戶要解決的特定問題而編制的程序。

操作系統(tǒng)的基本功能

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的核心，與計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)聯(lián)系密切，是每臺(tái)計(jì)算機(jī)必須配置的軟件。從資源管理的觀點(diǎn)來看，操作系統(tǒng)的主要功能是進(jìn)行處理器管理、存儲(chǔ)管理、文件管理、設(shè)備管理和作業(yè)管理。 DOS是一個(gè)單用戶操作系統(tǒng)，UNIX是一個(gè)典型的多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)，Windows是一個(gè)基于DOS的單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)的語(yǔ)言

執(zhí)行符號(hào)和規(guī)則就叫做語(yǔ)言。

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言通?？煞譃闄C(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言三類。1．機(jī)器語(yǔ)言

一種用二進(jìn)制代碼“0”或“1”來代表指令和數(shù)據(jù)的最原始的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，習(xí)慣上稱機(jī)器語(yǔ)言。2．匯編語(yǔ)言

匯編語(yǔ)言是一種用助記符來表示的面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言編寫的程序計(jì)算機(jī)是不能直接識(shí)別的。3．高級(jí)語(yǔ)言

一種更接近于人類自然語(yǔ)言和數(shù)學(xué)語(yǔ)言的語(yǔ)言，可以減少編程人員的勞動(dòng)，具有較好的可移植性。源程序機(jī)器語(yǔ)言程序運(yùn)行結(jié)果編譯、匯編、連接解釋計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序的過程存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中用以存放原始數(shù)據(jù)、程序以及中間運(yùn)算結(jié)果的設(shè)備，最后的處理結(jié)果也往往先暫時(shí)存放在存儲(chǔ)器中，然后再輸送出去。存儲(chǔ)器分成一個(gè)個(gè)單元，每個(gè)單元有自己的編號(hào)，稱為該單元的地址。數(shù)據(jù)或指令以二進(jìn)制代碼形式存放在存儲(chǔ)器中。在計(jì)算機(jī)中能執(zhí)行的程序是由指令組成的，因此計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的過程，實(shí)際上就是按照給定次序執(zhí)行一組指令的過程。一條指令通常分成兩部分：操作碼規(guī)定該指令執(zhí)行什么樣的運(yùn)算(或操作)，因此被命名為操作碼。地址碼規(guī)定對(duì)哪些數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，通常表示的是數(shù)據(jù)地址，因此被稱為地址碼。由于二進(jìn)制碼不易辨認(rèn)，因此往往用符號(hào)來表示一條指令。用機(jī)器語(yǔ)言編寫程序，比用高級(jí)語(yǔ)言麻煩得多，因?yàn)橐粭l機(jī)器指令的功能比一條高級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)句功能弱很多。硬件與軟件的關(guān)系

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件與硬件可以相互轉(zhuǎn)換，它們之間沒有固定不變的界面。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

以硬件為基礎(chǔ)，通過配置各種軟件，形成一個(gè)有機(jī)組合的系統(tǒng)

1.硬軟組成的層次結(jié)構(gòu)

2.從語(yǔ)言功能角度劃分層次結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序語(yǔ)言處理程序及其它系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)級(jí)機(jī)器指令系統(tǒng)微程序設(shè)計(jì)級(jí)（硬件）硬軟組成的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu)用戶級(jí)高級(jí)語(yǔ)言級(jí)匯編語(yǔ)言級(jí)系統(tǒng)軟件級(jí)機(jī)器級(jí)控制級(jí)數(shù)字邏輯級(jí)

應(yīng)用軟件

系統(tǒng)軟件

軟硬件界面物理機(jī)虛擬機(jī)硬件固件硬件直接執(zhí)行Level0(門電路、電子線路)Level1(微程序或硬布線)Level2(指令集結(jié)構(gòu)ISA)Level3(操作系統(tǒng)、庫(kù)代碼)Level4(匯編語(yǔ)言代碼)Level5(C++，Java，等)Level6(可執(zhí)行程序)從語(yǔ)言功能角度劃分層次結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件組成、指令系統(tǒng)、軟件配置等多方面來決定的。

１．字長(zhǎng)

字長(zhǎng)是指計(jì)算機(jī)一個(gè)機(jī)器字長(zhǎng)中包含的二進(jìn)制位數(shù)，標(biāo)志著處理的數(shù)據(jù)精度；字長(zhǎng)越長(zhǎng)處理精度越高，處理能力就越強(qiáng)。２．運(yùn)算速度

用每秒鐘執(zhí)行的指令條數(shù)來表示。單位有MIPS（每秒運(yùn)行百萬條指令）或MFLOSPS（每秒運(yùn)行百萬條浮點(diǎn)指令）。３．主存容量

指主存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)信息總字節(jié)數(shù)。計(jì)算機(jī)的最大主存容量由CPU的地址總線的位數(shù)決定。

如計(jì)算機(jī)的物理地址為32位， 則最大內(nèi)存容量可達(dá)232B=4GB。

４．配置外圍設(shè)備

微機(jī)系統(tǒng)所配置的外設(shè)，其速度快慢、容量大小、分辨率多少等技術(shù)指標(biāo)都影響著微機(jī)系統(tǒng)的整體性能。5．系統(tǒng)軟件配置系統(tǒng)軟件配置是否齊全，軟件功能強(qiáng)或弱，是否支持多任務(wù)、多用戶操作等都是微機(jī)硬件系統(tǒng)性能是否得到充分發(fā)揮的重要因素。6．性能價(jià)格比性能價(jià)格比往往是用戶選購(gòu)計(jì)算機(jī)時(shí)考慮的重點(diǎn)。用戶應(yīng)該根據(jù)實(shí)際使用的需求，從性能和價(jià)格兩方面作綜合考慮，選取性價(jià)比高的計(jì)算機(jī)。FTPTelnet

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)INTERNETWWWIPPHONEE-Mail計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：凡是地理位置不同，并具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過通信設(shè)備和線路互相連接起來，并配以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件，實(shí)現(xiàn)資源共享的系統(tǒng)。資源共享：主要包括硬件、軟件和數(shù)據(jù)共享；可以是信息、計(jì)算機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器、打印機(jī)以及各種軟件等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例1.共享打印機(jī)等各種硬件設(shè)備2.共享數(shù)據(jù)資源計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例3.共享應(yīng)用程序通信：通過網(wǎng)絡(luò)可以方便地進(jìn)行實(shí)時(shí)通信；連接的介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜、光纖等有線信道，也可以是微波和衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)的無線通道。屏蔽雙絞線(STP)非屏蔽雙絞線(UTP)通過RJ-45接頭與網(wǎng)卡或Hub相連接雙絞線是現(xiàn)在最普通的傳輸介質(zhì)同軸細(xì)纜同軸電纜是以太網(wǎng)初期最為流行的傳輸介質(zhì)，分為粗纜和細(xì)纜兩種，在纜線的端點(diǎn)需安裝終結(jié)器。光纖是由超細(xì)玻璃絲或熔硅纖維制成的線。光傳輸系統(tǒng)由三部分組成：傳輸介質(zhì)（傳輸線）為光纖；光源是發(fā)光二極管LED或激光二極管；接收信號(hào)的檢測(cè)器利用光電二極管檢測(cè)信號(hào)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的組建規(guī)模和延伸范圍，網(wǎng)絡(luò)可以分為三類：局域網(wǎng)（LAN,LocalAreaNetwork）網(wǎng)內(nèi)所有計(jì)算機(jī)之間的距離比較短，一般在2.5km之內(nèi)；數(shù)據(jù)傳輸率在1Mbps到1000Mbps之間。城域網(wǎng)（MAN,MetropolitanAreaNetwork）網(wǎng)內(nèi)計(jì)算機(jī)之間的距離可達(dá)到10km。廣域網(wǎng)（WAN,WideAreaNetwork）通過通信線路（專用線、電話線或衛(wèi)星）將遠(yuǎn)距離（甚至全世界）的計(jì)算機(jī)連接起來。數(shù)據(jù)通信通信中傳輸信息的通道稱為信道。如果有多個(gè)信息源以及多個(gè)接收端經(jīng)過傳輸介質(zhì)連接在一起進(jìn)行信息通信與共享，則稱該信道為共享信道。如果兩臺(tái)進(jìn)行通信的計(jì)算機(jī)之間有一條專用的通道（非共享）連接起來，則稱為點(diǎn)到點(diǎn)（或端到端）連接。數(shù)據(jù)通信的方向性結(jié)構(gòu)（1）單工通信單工數(shù)據(jù)傳輸只支持?jǐn)?shù)據(jù)在一個(gè)方向上傳輸，任何時(shí)候都不能改變信號(hào)的傳送方向；（2）半雙工通信半雙工數(shù)據(jù)傳輸允許數(shù)據(jù)在兩個(gè)方向上傳輸，但必須是交替進(jìn)行，在某一時(shí)刻，只允許數(shù)據(jù)在一個(gè)方向上傳輸，它實(shí)際上是一種切換方向的單工通信；（3）全雙工通信全雙工數(shù)據(jù)通信允許數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸，因此，全雙工通信是兩個(gè)單工通信方式的結(jié)合，它要求發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備都有獨(dú)立的接收和發(fā)送能力?；鶐?、寬帶和頻帶傳輸基帶傳輸信號(hào)占有一定的頻率范圍，由計(jì)算機(jī)或終端產(chǎn)生的，頻譜從零開始，而未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)所占用的頻率范圍叫基本頻帶，簡(jiǎn)稱基帶（BaseBand，縮寫為BAB）。而這種數(shù)字信號(hào)就稱基帶信號(hào)。計(jì)算機(jī)中的信息以0、1兩種方式出現(xiàn)，用以表示的電脈沖信號(hào)呈現(xiàn)方波形式，其所占據(jù)的頻帶通常為直流和低頻，為基帶信號(hào)。在傳輸距離較近時(shí)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都采用基帶傳輸方式，如以太網(wǎng)等局域網(wǎng)。頻帶傳輸頻帶傳輸，就是把二進(jìn)制電信號(hào)（數(shù)字信號(hào)）進(jìn)行調(diào)制變換，變換成能在公共電話線上傳輸?shù)囊纛l信號(hào)（模擬信號(hào)），音頻信號(hào)在傳輸介質(zhì)中傳送到接收端后，再由調(diào)制解調(diào)器將該音頻信號(hào)解調(diào)變換成原來的二進(jìn)制電信號(hào)，這種把數(shù)字信號(hào)經(jīng)過調(diào)制后再傳送，傳送到接收端后又經(jīng)過解調(diào)還原成原來信號(hào)的傳輸，稱為頻帶傳輸。頻帶傳輸在接收端和發(fā)送端都要設(shè)置調(diào)制解調(diào)器。寬帶傳輸

寬帶（BroadBand,縮寫為BRB），是指比音頻帶寬更寬的頻帶，它包括大部分電磁波的頻譜。使用這種寬頻帶進(jìn)行傳輸?shù)南到y(tǒng)，稱為寬帶傳輸系統(tǒng)，寬帶傳輸系統(tǒng)一般被分為多個(gè)信道，每個(gè)信道6MHz，可以用作模擬電視信道、高質(zhì)音頻信道或數(shù)字信道。在遠(yuǎn)程傳輸中，特別是通過無線信道或光信道進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸中，數(shù)據(jù)基帶信號(hào)必須經(jīng)過高頻調(diào)制后才能在信道中進(jìn)行傳輸?；鶐ǔＳ糜趥鬏敂?shù)字信息。而寬帶通常用于傳輸模擬信號(hào)。而且一個(gè)寬帶信道能劃為多個(gè)邏輯信道。這樣就能把聲音、圖象和數(shù)據(jù)信息的傳輸集中在一個(gè)物理信道上進(jìn)行傳輸。以滿足辦公自動(dòng)化系統(tǒng)中電話會(huì)議、圖象傳真、電子郵件、事務(wù)處理等服務(wù)的需要。寬帶傳輸一定是采用頻帶傳輸技術(shù)的，而頻帶傳輸不一定就是寬帶傳輸。調(diào)制解調(diào)器在頻帶傳輸系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)通過調(diào)制解調(diào)器與電話線路連接。在發(fā)送端，調(diào)制解調(diào)器將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成電話交換網(wǎng)可以傳送的模擬數(shù)據(jù)信號(hào)（調(diào)制）；在接收端，調(diào)制解調(diào)器將接收到的模擬數(shù)據(jù)信號(hào)還原成數(shù)字信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)（解調(diào)）。在全雙工通信方式中，調(diào)制解調(diào)器應(yīng)具有同時(shí)發(fā)送與接收模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的能力。計(jì)算機(jī)通過調(diào)制解調(diào)器與電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信的結(jié)構(gòu)如下圖所示：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)站點(diǎn)相互連接的方法和形式稱為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星形拓?fù)洌航Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、建網(wǎng)容易、中心節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，一旦出現(xiàn)故障，則全網(wǎng)癱瘓總線拓?fù)洌汗?jié)點(diǎn)增刪容易，可靠性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單環(huán)形拓?fù)洌航ňW(wǎng)容易、無路徑選擇，可靠性差，任何節(jié)點(diǎn)故障均導(dǎo)致結(jié)點(diǎn)故障樹形拓?fù)洌河尚切窝葑兌鴣?，采取分層連接方式，具有同星形類似的性質(zhì)混合拓?fù)洌喝￠L(zhǎng)補(bǔ)短所有節(jié)點(diǎn)都連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線上。信息的傳輸以“共享介質(zhì)”方式進(jìn)行?？偩€形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在一個(gè)中心控制節(jié)點(diǎn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路與中心節(jié)點(diǎn)連接所有通信都通過中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交換局域網(wǎng)是一種典型的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中心結(jié)點(diǎn)成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，其故障將導(dǎo)致全網(wǎng)故障星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以共享介質(zhì)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸每個(gè)節(jié)點(diǎn)都與兩個(gè)相鄰的節(jié)點(diǎn)相連節(jié)點(diǎn)之間采用點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)閉合的環(huán)環(huán)中的數(shù)據(jù)沿著一個(gè)方向繞環(huán)逐站傳輸環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要問題：環(huán)中某一位置的斷開將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)要完成數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)通信兩大基本功能，因此計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從邏輯功能上可能分成兩個(gè)部分：資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)。（1）資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端控制器和終端組成。計(jì)算機(jī)（HOST）可以是各種類型的計(jì)算機(jī)，它備有供各用戶共享的數(shù)據(jù)庫(kù)。并通過高速線路與通信子網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)機(jī)相連。提供各種各樣的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)和處理數(shù)據(jù)的能力。終端控制器（TC）對(duì)一組終端進(jìn)行控制，其控制功能包括鏈路管理到裝拆信息。終端(T)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面向用戶的接口，如電傳打字機(jī)、鍵盤顯示器等。（2）通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、通信鏈路和信號(hào)變換設(shè)備等組成。它可以是專用網(wǎng)（如企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)、大樓局域網(wǎng)），也可以是公用網(wǎng)（如X.25分組交換網(wǎng)、電話網(wǎng)、ISDN