1.3.2 计算机硬件系统的根本组成及工作原理
现代计算机是一个自动化的信息处理装置,它之所以能实现自动化信息处理,是由于采用了“存储程序〞工作原理。这一原理是1946年由冯 ·
⑴ 计算机硬件由五个根本局部组成:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
⑵
⑶ 采用“存储程序〞
可以说计算机硬件的五大部件中每一个部件都有相对独立的功能,分别完成各自不同的工作。如图1-7所示,五大部件实际上是在控制器的控制下协调统一地工作。
1.运算器〔ALU〕
运算器也称为算术逻辑单元ALU〔Arithmetic Logic Unit〕。它的功能是完成算术运算和逻辑运算。算术运算是指加、减、乘、除及它们的复合运算。而逻辑运算是指“与〞、“或〞、“非〞等逻辑比拟和逻辑判断等操作。在计算机中,任何复杂运算都转化为根本的算术与逻辑运算,然后在运算器中完成。
2.控制器〔CU〕
控制器CU〔Controller Unit〕是计算机的指挥系统,控制器控制器来
通常将运算器和控制器统称为,即CPU〔Central Processing Unit〕,它是整个计算机的核心部件,是计算机的“大脑〞。它控制了计算机的运算、处理、输入和输出等工作。
集成电路技术是制造微型机、小型机、大型机和巨型机的CPU的根本技术。它的开展使计算机的速度和能力有了极大的改良。在1965年,芯片巨人英特尔公司的创始人戈登 · 摩尔,给出了著名的摩尔定律:芯片上的晶体管数量每隔18~24个月就会翻一番。让所有人感到惊奇的是,这个定律非常精确的预测了芯片的30年开展。1958年第一代集成电路仅仅包含两个晶体管,而1997年,奔腾II处理器那么包含了750万个晶体管,2000年的Pentium 4 已到达了0.13微米技术,集成了4200万个晶体管 。CPU集成的晶体管数量越大,就意味着更强的芯片计算能力。
3.存储器〔Memory〕
存储器是计算机的记忆装置,它的主要功能是存放程序和数据。程序是计算机操作的依据,数据是计算机操作的对象。
⑴ 信息存储单位
程序和数据在计算机中以二进制的形式存放于存储器中。存储容量的大小以字节为单位来度量。经常使用KB〔千字节〕、MB〔兆字节〕、GB〔千兆字节〕和TB来表示。它们之间的关系是:1KB=1024B=210B,1MB=1024KB=220B,1GB=1024MB=230B,1TB=1024G=240B,在某些计算中为了计算简便经常把210〔1024〕默认为是1000。
位〔bit〕:是计算机存储数据的最小单位。“0〞或“1〞被称为一个二进制位,它可存放一位二进制数。
字节〔Byte,简称B〕:字节是计算机存储容量的度量单位,也是数据处理的根本单位,8个二进制位构成一个字节。一个字节的存储空间称为一个存储单元。
字〔Word〕:计算机处理数据时,一次存取、加工和传递的数据长度称为字。一个字通常由假设干个字节组成。
字长〔Word Long〕:CPU的存放器和总线的数据宽度。现代计算机的字长有8位、16位、32位、64位。
⑵ 存储器的分类
现代计算机系统中广泛应用半导体存储器,从使用功能角度看,半导体存储器可以分成两大类:断电后数据会丧失的易失性〔Volatile〕存储器和断电后数据不会丧失的非易失性〔Non-volatile〕存储器。微型计算机中的RAM属于可随机读写的易失性存储器,而ROM属于非易失性〔Non-volatile〕存储器
⑶ 存储器工作原理
应注意存储单元的地址和它里面存放的内容完全是两回事。
“写〞;另一种是从选定的存储单元中取出数据,被称为“读〞1-8所示。
4. 输入设备
常用的输入设备有键盘、鼠标、光笔、扫描仪、数字化仪、条形码阅读器等。
5. 输出设备
通常我们将输入设备和输出设备统称为I/O设备〔Input/Output〕。它们都属于计算机的外部设备。
1.3.3 计算机软件系统
一个完整的计算机系统是由硬件和软件两局部组成的。硬件是组成计算机的物理实体。但仅有硬件计算机还不能工作,要使计算机解决各种问题,必须有软件的支持,软件是介于用户和硬件系统之间的界面。
“软件〞一词
程序是软件的主体。软件按其功能划分,可分为系统软件和应用软件两大类型。
1.1. 系统软件〔System Software〕
系统软件一般是由计算 Ъ姨峁 ǔ8涸鸸芾怼⒖刂坪臀 ぜ扑慊 母髦秩砑 试矗 ⑽ 没 峁┮桓鲇押玫牟僮鹘缑妗F淠康氖俏 俗畲笙薅确⒒蛹扑慊 淖饔茫 浞掷 眉扑慊 试础O低橙砑 爰扑慊
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常见的系统软件主要指操作系统,当然也包括语言处理程序〔汇编和编译程序等〕、效劳性程序〔支撑软件〕和数据库管理系统等。
⑴ 操作系统OS〔Operating System〕
操作系统是系统软件的核心。为了使计算机系统的所有资源〔包括硬件和软件〕协调一致、有条不紊地工作,就必须用一个软件来进行统一管理和统一调度,这种软件称为操作系统。它的功能就是管理计算机系统的全部硬件资源、软件资源及数据资源,从图1-10可以看出,操作系统是最根本的系统软件,其他的所有软件都是建立在操作系统的根底之上的。操作系统是用户与计算机硬件之间的接口,没有操作系统作为中介,用户对计算机的操作和使用将变得非常难且低效。操作系统能够合理地组织计算机整个工作流程,最大限度地提高资源利用率。操作系统在为用户提供一个方便、友善、使用灵活的效劳界面的同时,也提供了其他软件开发,运行的平台。它具备五个方面的功能,即现在具有一定规模的现代计算机甚至具备几个不同的操作系统。DOS〔Disk Operating System〕、Unix、Xenix、Linux、Windows98/2000、NetWare、WindowsNT、WindowsXP等。
⑵ 语言处理程序
在介绍语言处理程序之前,很有必要先介绍一下计算机程序设计语言的开展。
机器语言〔
汇编语言〔
高级语言又称为算法语言,它与机器无关,是近似于人类自然语言或数学公式的计算机语言。高级语言克服了低级语言的诸多缺点,它易学易用、可读性好、表达能力强〔语句用较为接近自然语言的英文字来表示〕、通用性好〔用高级语言编写的程序能使用在不同的计算机系统上〕。但是,对于高级语言编写的程序仍不能被计算机直接识别和执行,它也必须经过某种转换才能执行。
高级语言种类很多,功能很强,常用的高级语言有:其中面向过程的有Basic、用于科学计算的Fortran、支持结构化程序设计的Pascal、用于商务处理的COBOL和支持现代软件开发的C语言 ;现在又出现了面向对象的VB〔Visual Basic〕、VC++(Visual C++)、Delphi、Java等语言使得计算机语言解决实际问题的能力得到了很大的提高。
Fortran 语言在1954年提出,1956年实现的。适用于科学和工程计算,它已经具有相当完善的工程设计计算程序库和工程应用软件。
Pascal 语言是结构化程序设计语言,适用于教学、科学计算、数据处理和系统软件开发等,目前逐渐被C语言所取代。
Visual Basic是在Basic语言的根底上开展起来的面向对象的程序设计语言的,它既保存了Basic语言简单易学的特点,同时又具有很强的可视化界面设计功能,能够迅速地开发Windows应用程序,是重要的多媒体编程工具语言。
C++是一种面向对象的语言。面向对象的技术在系统程序设计、数据库及多媒体应用等诸多领域得到广泛应用。专家们预测,面向对象的程序设计思想将会主导今后程序设计语言的开展。
basic语言是应用软件吗 Java是一种新型的跨平台分布式和程序设计语言。Java以它简单、平安、可移植、面向对象、多线程处理和具有动态等特性引起世界范围的广泛关注。Java语言是基于C++的,
其最大的特在于“一次编写,处处运行〞。Java已逐渐成为网络化软件的核心语言。
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