2计算机系统的基本组成
2、计算机系统的基本组成
⼤纲要求：
1. 计算机系统的概念；
2. 硬件系统
1）计算机的“存储程序”⼯作原理；
2）硬件系统组成框图
中央处理器功能；
存储器功能及分类：内存储器（RAM、ROM、EPROM、
EEROM、Cache）；外存储器（软盘、硬盘、光盘、
优盘等）；
外部设备功能及分类：键盘、⿏标、显⽰器、打印
机、软驱、光驱和其他常⽤外设；
总线结构（数据总线、地址总线、控制总线）；
通⽤串⾏总线接⼝USB；
3）微机的主要性能指标（运算速度、字长、内存容量、外设配置、软件配置、可靠性及性价⽐等）。
3.软件系统
1）系统软件；
2）应⽤软件.
4.程序设计基础
1）指令和程序的概念；
2）程序设计语⾔的分类及区别：机器语⾔、汇编语⾔、⾼级语⾔（⾯向过程）、4GL（⾮过程化，⾯向对象）；3）数据类型、控制结构的基本概念。
⼤纲知识点：
⼀、计算机系统的概念；【熟记】计算机系统的组成
计算机系统由硬件（Hardware）系统和软件（Software）系统两⼤部分组成。
硬件系统主要包括控制器、运算器、存储器、输⼊设备和输出设备
等。
软件系统主要包括系统软件和应⽤软件。
⼆、硬件系统
1. 计算机的“存储程序”⼯作原理；
张馨予床照
1944年8⽉，著名美籍匈⽛利数学家冯.诺依曼提出了EDVAC （Electronic Discrete Variable Automatic Computer）计算机⽅案，该⽅案奠定了现代计算机设计的基础。其核⼼思想有3点：
杨幂三围
①计算机的基本结构。计算机硬件应具有运算器、控制器、存储
器、输⼊设备和输出设备等5⼤基本功能。
②采⽤⼆进制数。⼆进制数便于硬件的物理实现，⼜有简单的运算
规则。
③存储程序控制。存储程序实现了⾃动计算，确定了冯.诺依曼型计
算机的基本结构。
后来⼈们将采⽤这种设计思想的计算机称为冯.诺依曼型计算机。因⽽冯.诺依曼⼜称为“计算机之⽗”。
计算机的⼯作原理：将计算机⼯作的指令存放在存储器中，控制器
从存储器中逐条取出指令，然后向其他部件发出指令，指挥各部件协调地⼯作，从⽽完成信息输⼊、信息加⼯处理（运算）和信息输出等任务。
2. 硬件系统组成框图
1)中央处理器功能；
中央处理器（CPU）主要由控制器和运算器组成。此外，还包括若⼲个寄存器和⾼速缓冲存储器（⾼
速缓存Cache）。它是计算机的核⼼部件，⼜称微处理器。CPU的性能指标直接决定了由它构成的微型计算机系统的性能指标。CPU的性能指标主要有字长和主频。
控制器（Control Unit, CU）：是计算机的神经中枢和指挥中⼼，指挥计算机各个部件⾃动、协调的⼯作。其主要功能是按预定的顺序不断取出指令进⾏分析，然后根据指令要求向运算器、存储器等各部件发出控制信号，让其完成指令所规定的操作。
运算器（Arithmetic Logic Unit, ALU）：主要功能是进⾏算术运算和逻辑运算；它由算术逻辑运算部件（ALU）、累加器及通⽤寄存器组成。算术运算指加、减、乘、除等运算，逻辑运算指逻辑判断、关系⽐较以及其他基本逻辑运算与、或、⾮等。
2)存储器功能及分类：内存储器（RAM、ROM、EPROM、EEROM、Cache）；外存储器（软盘、硬盘、光盘、优盘等）；
存储器（Memory）是计算机中⽤来存放程序和数据的。可分为两⼤类，⼀类是内部存储器，⽤于存放当前运⾏的程序和程序所⽤的数据，属于临时存储器；另⼀类是外部存储器，⽤于存放暂时不⽤的数据和程序，属于永久性存储器，当需要时先调⼊内存。
注意：CPU只能访问存储在内存中的数据，外存中的数据只有先调⼊内存后才能被CPU访问和处理。
内存储器（内存、主存）：直接与CPU相连，存储容量较
⼩，速度快，⽤来存放当前运⾏程序的指令和数据，并与
CPU、输⼊设备、输出设备直接交换信息。内存的速度直接
影响计算机的速度。内存储器有：只读存储器（Read Only
Memory, ROM）: 只能读，不能写，断电后信息也不会丢
失。随机存储器（Random Access Memory, RAM）: 可以随
时读取和写⼊，断电后信息全部丢失。
外存储器（外存、辅存）：⽤容量⼤、价格低、存储速度
慢，⽤来长期存放暂时不⽤的程序和数据，通常外存只和内
存交换数据，不与其他部件直接交换数据。常⽤的外存有软
磁盘、硬磁盘、光盘等。
⼀个⼆进制位（bit）是构成存储器的最⼩单位。通常将8位⼆进制数组成的⼀个存储单元称为⼀个字节（Byte），并给每个字节编上⼀个号码，称为地址（Address）。
3)外部设备功能及分类：
输⼊设备（Input Device）的主要作⽤是把准备好的数据、
程序等信息转变为计算机能够接受的电信号送⼈计算机。常
⽤的输⼊设备有键盘和⿏标，其他的输⼊设备有扫描仪、⼿
写输⼊设备、声⾳输⼊设备、触摸屏。
输出设备（Output Device）的主要功能是把运算结果或⼯
作过程以⼈们需要的直观形式表现出来。常⽤的输出设备有
显⽰器、打印机、绘图仪等。注意：磁盘既可以属于输⼊设
备，也可以输⼊输出设备。
4)总线结构（数据总线、地址总线、控制总线）；
总线（Bus）是计算机中连接CPU、主存、辅存、各种输⼊输出部件的公共通道，是⼀物理信号线和相关的控制电路。微型计算机中，有内部总线和外部总线两类，内部总线是指CPU内部之间的连线，外部总线是指CPU与其他部件之间的连线，⼀般所说的总线是指外部总线。
按总线传递的数据类型分为数据总线（Data Bus，DB）、地址总线（Address Bus，AB）、控制总线（Control
Bus，CB）。
数据总线⽤于传送数据，其位数⼀般与微处理器字长相同，数据总线可以双向传送数据。
地址总线⽤于传送地址信息，地址总线可以把地址信息从CPU传送到存储器或I/O接⼝，它是单向传送的。
控制总线⽤于传送控制信号，这些控制信号控制着计算机按⼀定的节拍，有规律的⾃动⼯作。
5)通⽤串⾏总线接⼝USB（Universal Serial Bus）；
3. 微机的主要性能指标（运算速度、字长、时钟周期（主频）、内存容量、外设配置、软件配置、可靠性及性价⽐等）。
三、软件系统
1. 系统软件
系统软件由⼀组控制计算机系统并管理其资源的程序组成，提供操作计算机最基础的功能。没有系统软件，就⽆法使⽤应⽤软件。
常见的系统软件有操作系统、数据库管理系统、语⾔处理系统和服务性程序等。
1）操作系统（Operating System,OS）
操作系统是管理、控制计算机软、硬件和数据资源的⼤型程序。操作系统是⼀个平台，其他的软件都是在这个平台上运⾏。同时对硬件进⾏直接监管、对计算机资源（内存、处理器时间等）进⾏管理。
操作系统是计算机系统中的核⼼软件，它提供CPU 管理、内
存管理、设备管理、⽂件管理、作业管理五⼤管理功能。
从操作系统⽀持的⽤户数和任务数来看，操作系统分为三
类：
单⽤户单任务操作系统。如：DOS等
单⽤户多任务操作系统。如：Windows XP 等
多⽤户多任务操作系统。如：Unix 等
2）数据库管理系统（Data Base Management System,DBMS）
数据库管理系统主要对数据进⾏存储、修改、查询、排序、分类和统计等⼀系列管理的计算机软件。
2. 应⽤软件
应⽤软件是应⽤于特定领域中的某种具体软件。是为了解决各种实际问题⽽编写的计算机程序。如：企业管理系统、财务管理系统、⼈事档案管理系统、计算机辅助设计（CAD）等。学插花
四、程序设计基础【熟记】指令与程序的概念以及指令的组成；3种语⾔的主要特征；汇编、解释、编译的概念。
1. 指令和程序的概念；
指令就是给计算机下达的命令，它告诉计算机要⼲什么，所要⽤到的数据出⾃于哪⾥，操作结果⼜将
送往何处。所以，指令包括操作码和地址码。
操作码：指出指令完成操作的类型，如加、减、乘、除、传
送等。
地址码（或称操作数）：指出参与操作的数据和操作结果存
放的位置。
⼀条指令只能完成⼀个简单的操作，若想完成⼀个⽐较复杂的操作，就需要由许多简单操作组合⽽成，这就形成了程序。简单地说，程序就是⼀组计算机指令序列。
⼀台计算机可能有多种多样的指令，这些指令的集合称之为该计算机的指令系统。
2. 程序设计语⾔的分类及区别：机器语⾔、汇编语⾔、⾼级语⾔（⾯向过程）、4GL（⾮过程化，⾯向对象）；
计算机语⾔是⼈和计算机交换信息的⼀种⼯具，它不是⾃然语⾔，⽽是⼈们根据描述问题的需要设计出来的。⽤计算机解决实际问题时，⼈们必须⾸先将解决该问题的⽅法和步骤按⼀定规则⽤计算机语
五一快乐文案短句⾔描述出来，形成计算机程序，之后将计算机程序输⼊到计算机内，计算机就可以按照⼈们事先设定的步骤⾃动地执⾏了。随着计算机技术的发展，计算机语⾔经历了由低级向⾼级发展的过程，不同风格的语⾔体系不断出现，逐步形成了计算机语⾔体系。
按照计算机语⾔接近⼈类⾃然语⾔的程度，可将计算机语⾔分为3类：机器语⾔、汇编语⾔和⾼级语⾔。
1）机器语⾔
机器语⾔是直接⽤计算机指令作为语句与计算机交换信息的语⾔。计算机指令是⼀串由0和1组成的⼆进制代码，指令的格式和含义是设计者规定的，它能被计算机硬件直接理解和执⾏。它与计算机硬件的逻辑电路有关，不同类型的计算机，指令的编码不同，拥有的指令条数也不同。
⽤机器语⾔编写的程序，计算机能识别，可直接运⾏。但由于机器语⾔很难记忆，编写程序很困难，效率低且容易发送差错，⽽且它与硬件相关，程序的可移植性差。
关于生活的作文主要特征：
它是计算机唯⼀能识别并且直接执⾏的语⾔；
每条指令是由0、1组成的⼀串⼆进制代码，可读性差，不易
记忆；
⽤它编写的程序执⾏速度快，占⽤内存空间⼩；
编写程序难⽽繁，易出错，难调试修改；
直接依赖于机器；
由于不同型号（或系列）的计算机的指令系统不完全相同，
故可移植性差。
总之，机器语⾔效率⾼，但不易掌握和使⽤。
2）汇编语⾔
汇编语⾔是⼀种与计算机机器语⾔接近的符号语⾔，它采⽤有意义的符号代替⼆进制的计算机指令，这些符号称为助记符，也称为符号语⾔。
主要特征：
指令⼀般采⽤相近英语词汇的缩写，如加法运算的指令为
ADD（加），减法运算的指令为SUB（减）；
在编写程序时，较指令编码容易记忆，出错时也容易修改；
汇编语⾔其实就是⽤代码表⽰的机器语⾔，同机器语⾔⼀样
都依赖于具体的机器；
贵州有哪些好玩的计算机不能直接识别和执⾏汇编语⾔程序，所以必须将汇编
语⾔程序翻译成机器语⾔程序才能被计算机执⾏。翻译⼯作
⼀般由计算机完成，⽤来翻译汇编语⾔程序的翻译程序称为
汇编程序。⽤汇编语⾔编写的程序成为汇编语⾔源程序，经
汇编程序翻译后得到的机器语⾔程序称为⽬标程序。
3）⾼级语⾔
由于机器语⾔和汇编语⾔与计算机硬件直接相关，⽤这两种语⾔编写的程序，可移植性差，编程也很
困难，因此⼈们创造出与计算机指令⽆关，表达⽅式更接近于描述问题，更易被⼈们掌握和书写的语⾔，这就是⾼级程序设计语⾔，简称为⾼级语⾔。