计算机导论(杨克昌主编) 第3讲 计算机硬件与软件基础

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1、第3讲计算机硬件基础与软件基础计算机的工作原理计算机硬件基础（CPU；Memory；I/O设备；总线）计算机软件基础（系统软件、应用软件）多媒体计算机1.计算机工作原理(1)机器指令：计算机硬件可以执行的表示一种基本操作的二进制代码串。操作码：指明指令的操作性质。如加、减等操作数地址：指明指令的操作对象。一般情况指出参加操作的操作数所在内存单元的地址，有时也直接给出操作数本身。操作码操作数地址机器指令格式：(2)程序：在此特指由机器指令组成的指令序列。一般用来完成一特定的任务，采用某种算法根据一定的

2、数据流程，由若干条机器指令编写而成。计算机按程序规定的顺序一条一条地执行程序中的机器指令，达到完成指定任务的目的。高级语言源程序编译目标程序连接程序设计步骤可执行代码(3)指令执行过程控制器控制从存储器中取出当前要执行的指令存放到控制器中。控制器分析该指令（译码）。生成执行该指令所需的控制信号。在控制信号的驱动下，将参加操作的操作数取来送运算器，同时控制运算器执行指令规定的操作按指令要求保存操作结果。2.计算机硬件硬件运算器控制器存储器输入输出部件CPU(中央处理机CentralProcessing

3、Unit)(1)运算器：对数据进行基本的算术逻辑运算运算器与计算机性能：运算器的性能是衡量计算机性能的重要指标（单位：MIPS--MillionsofInstructionsPerSecond)运算器与计算机字长：运算器处理数据的位数代表计算机的字长。（8位机，16位机，32位机，64位机等）(2)控制器：提供指令执行所需要的控制信号，控制计算机各部分协调工作。达到执行指令的目的。暂存当前要执行的指令。对指令进行解释（译码）。生成执行该执行所需的控制信号。运算器和控制器合称为中央处理机（CPU--C

4、entralProcessingUnit)(3)存储器：存储指令和数据存储器内存（主存）：存放将执行的程序（指令）和程序执行所需的数据。目前内存主要由半导体器件构成。相对外存来说，价格贵、容量小。外存（辅存）：存放备用数据或程序。如软盘、硬盘、CD-ROM等，属于外部设备。相对价格低，容量大。一般概念上说存储器往往指的是内存。主存（内存）内存中的信息能够被CPU直接读出或写入。主存储器由半导体存储器构成。可分为：只读存储器（ROM：readonlymemory）随机读写存储器（RAM：randoma

5、ccessmemory）CACHE外存：外存储器一般保存暂不执行的程序和数据或者是需长期保存的程序和数据外存储器由磁介质其他介质构成常见外存储器：软盘：（3.5寸，1.44M）硬盘：(10M——80G）光盘：只读型光盘（CD--ROM）、追记型光盘（WORM）和可改写型光盘（MOD）；（几百M）可移动磁盘：移动硬盘由硬盘体加上控制芯片组成；优盘又名“闪存盘”，通过USB接口与计算机交换数据。软盘：目前微机所配置通用软盘驱动器大多数是3.5英寸的1.44MB薄型软盘驱动器，适用于1.44MB软盘。如右

6、图所示。软盘的结构和存储原理3.5英寸软盘片是软盘的核心，是记录数据的载体，它由一种塑料物构成，表面涂着一层由铁氧化物构成的磁性材料。这与录音机中使用的磁带有点相似，盘片在软盘驱动器中水平旋转并通过磁头来读写盘片上的信息，写的过程是以电脉冲将磁头下方磁道上那一点磁化，而读的过程则将磁头下方磁道上那一点的磁化信息转化为电信号，并通过电信号的强弱来判断为“0”还是“1”。软盘格式化的原理软盘只有经过格式化后才可以使用。格式化是为存储数据作准备，在此过程中，软盘被划分为若干个磁道，磁道又被划分为若干个扇区

7、。例如，3.5英寸软盘共有80个磁道，18个扇区，每个扇区的容量均为512个字节，两面的总容量约为1.44MB。软盘的容量可以用下列公式计算。软盘的容量=记录面数×磁道数/面×扇区数/道×字节/扇区硬盘及硬盘驱动器软盘具有使用携带方便等特点，但其存储容量小，读写速度慢，对大量数据的存储显得力不从心，而硬盘便具有解决以上问题的全部特点。硬盘作为微机系统的外存储器，它有着软盘所不可比拟的优势，所以成为微机的主要配置之一。如右图。硬盘的分类从外形磁盘直径尺寸分有5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸和1.8

8、英寸等。从存储容量上分有8.4GB、10GBG、20GB、30GB等。从接口分有IDE、EIDE、ATA2、SCSI接口。其中SCSI接口硬盘主要用在服务器上。EIDE、ATA2是在IDE作了改进的接口，其传输速度有了大幅度的提高。硬盘的结构和存储原理硬盘与软盘的工作原理相同。硬盘一般由多个盘片固定在一个公共的转轴上，构成盘片组。微机上用的硬盘采用了温彻斯特技术，它把硬盘、驱动电机、读写磁头等组装并封装在一起，成为曼彻斯特驱动器。硬盘工作时，固定同一个转轴上的多张盘片