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微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成概述
一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)是指組成一臺計(jì)算機(jī)的各種物理裝置，它們由各種具體的物理器件組成，是計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。軟件系統(tǒng)則是指管理、控制和維護(hù)計(jì)算機(jī)的各種程序、數(shù)據(jù)以及相關(guān)資料的總稱，它決定了計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行的工作。只有將這兩者有效的結(jié)合起來，才能組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
只有硬件而沒有軟件的計(jì)算機(jī)通常稱為裸機(jī)，裸機(jī)是無法實(shí)現(xiàn)任何信息處理任務(wù)的。
微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)
【學(xué)習(xí)目的與要求】
要求掌握馮•諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本思想，熟悉計(jì)算機(jī)硬件的組成及其工作原理，掌握計(jì)算機(jī)中的常用術(shù)語和主要性能指標(biāo)。
【內(nèi)容講解】
1946年，著名美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮•諾依曼(JohnVon Neumann)提出并論證了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本思想。目前的電子計(jì)算機(jī)都在沿用馮•諾依曼思想，概括起來有以下三大要點(diǎn)：
1. 在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和程序。
2. 將程序(包括數(shù)據(jù)和指令序列)事先存放在存儲器中，當(dāng)計(jì)算機(jī)工作時(shí)，能夠自動(dòng)、高效地從存儲器中取出指令并執(zhí)行指令。
3. 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、控制器、存儲器(包括內(nèi)存儲器和外存儲器)、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等五大基本部件組成。
上述觀點(diǎn)被稱為著名的馮•諾依曼思想，其中最重要的可總結(jié)為“存儲程序”和“程序控制”。馮•諾依曼思想標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的開始，而馮•諾依曼體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)則一直延用至今。
一、中央處理器(CPU)
運(yùn)算器和控制器構(gòu)成了中央處理器(CPU)。控制器是整個(gè)計(jì)算機(jī)的指揮中心，它按照主頻的節(jié)拍發(fā)出各種控制信號指揮計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作。運(yùn)算器是指在控制器控制下算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的計(jì)算機(jī)部件運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心部件之一。CPU是計(jì)算機(jī)的核心部件，它的性能高低直接決定了一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的檔次。Pentium III和Pentium IV是目前市場上主流CPU的型號。CPU有兩個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)：字長和主頻。關(guān)于字長和主頻的具體內(nèi)容，我們在計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)部分再給大家詳細(xì)介紹。
二、存儲器
存儲器是用來存儲程序和數(shù)據(jù)的記憶裝置，用來存儲程序和數(shù)據(jù)，它的基本功能是在控制器的控制下按照指定的地址存入和取出各種信息。存儲器中最小的存儲單元是字節(jié)(簡稱B)，存儲器中所有存儲單元的總和稱為這個(gè)存儲器的存儲容量。描述存儲器容量的單位按從小到大的順序排列，分別有B、KB、MB、GB、TB。它們之間的換算關(guān)系如下：
1TB=1024GB=1024×1024MB=1024×1024×1024KB=1024×1024×1024×1024B
按照存儲器在計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中所處的位置不同，可分為兩大類型：內(nèi)存儲器和外存儲器。
1.內(nèi)存儲器
內(nèi)存儲器也稱主存儲器，簡稱內(nèi)存，它直接與CPU交換信息，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部是僅次于CPU的重要器件之一。中央處理器加上內(nèi)存就是通常所稱的計(jì)算機(jī)主機(jī)。內(nèi)存按其功能，又可分為隨機(jī)存儲器(Random Access Memory，簡稱RAM)、只讀存儲器(Read Only Memory，簡稱ROM)和高速緩沖存儲器(Cache)。
(1) ROM、RAM和Cache。
只讀存儲器(ROM)存放重要的、固定的并且反復(fù)使用的程序和數(shù)據(jù)。ROM中的內(nèi)容只能讀出、不能寫入。ROM依靠電池供電，關(guān)閉計(jì)算機(jī)電源后，其中的信息并不會丟失。
隨機(jī)存儲器(RAM)可以隨時(shí)讀出和寫入，用來存放計(jì)算機(jī)工作時(shí)所需要的程序和各類數(shù)據(jù)，RAM依靠計(jì)算機(jī)電源供電，當(dāng)切斷計(jì)算機(jī)電源之后，RAM中的信息就完全消失。通常情況下，人們所說的微機(jī)內(nèi)存指的是隨機(jī)存儲器(RAM)，它有較高的讀寫速度，但存儲容量小且價(jià)格較貴，不能永久地保存程序和數(shù)據(jù)。
高速緩沖存儲器(Cache)是為了解決CPU和RAM之間速度不匹配的矛盾而產(chǎn)生的。
(2)存儲容量和存取時(shí)間。這是內(nèi)存性能優(yōu)劣的兩個(gè)重要指標(biāo)。一般來說，內(nèi)存容量越大，則程序運(yùn)行速度相對就越快。存取時(shí)間越短，則性能越好。
2.外存儲器
外存儲器又被稱為輔助存儲器，簡稱外存，主要用來存儲大量的暫不參加運(yùn)算或處理但需要長期保留的數(shù)據(jù)和程序，它是內(nèi)存的后備和補(bǔ)充。常用的外存儲器有磁盤存儲器、光盤存儲器、磁帶存儲器、移動(dòng)存儲設(shè)備與活動(dòng)硬盤等。
(1)磁盤存儲器。常見的有軟盤存儲器和硬盤存儲器。軟盤存儲器簡稱軟盤，目前常用的軟盤是3.5英寸軟盤，容量1.44MB。軟盤容量較小，讀寫速度也比較慢。硬盤存儲器簡稱硬盤，通常固定在主機(jī)箱中，存儲容量較大，目前微機(jī)上的硬盤容量一般在幾十GB，而且讀寫速度較快。
(2)光盤存儲器。光盤存儲器簡稱光盤，是一種大容量的輔助存儲器。它具有體積小、容量大、可靠性高、保存時(shí)間長、價(jià)格低和便于攜帶等特點(diǎn)，是現(xiàn)在使用很多的一種存儲設(shè)備。普通用戶使用的光盤大多是只讀式光盤(CD-ROM)，容量一般在幾百M(fèi)B。要使用CD-ROM，微機(jī)上必須配備CD-ROM驅(qū)動(dòng)器，簡稱光驅(qū)。其讀取速度比軟盤快，比硬盤慢。
(3)磁帶存儲器。磁帶存儲容量大、卸載方便，經(jīng)常用來作為海量數(shù)據(jù)的存儲和磁盤上數(shù)據(jù)的后備介質(zhì)，是計(jì)算機(jī)用來保存數(shù)據(jù)文件的大容量存儲器，其速度比磁盤慢。
(4)移動(dòng)存儲設(shè)備與活動(dòng)硬盤。常見的有U盤、活動(dòng)硬盤和存儲卡。U盤容量通常在幾十兆到上百兆，具有先進(jìn)的寫保護(hù)裝置，并且體積小，即插即用，非常方便?；顒?dòng)硬盤容量高達(dá)幾十個(gè)G，它具有體積小、重量輕、攜帶方便、抗震性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，比較實(shí)用。
三、輸入設(shè)備
輸入設(shè)備是指計(jì)算機(jī)輸入各種信息(程序、文字、數(shù)據(jù)、圖像等)的設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、條形碼輸入器、光筆、觸摸屏等。在會計(jì)電算化領(lǐng)域，會計(jì)人員一般用鍵盤和鼠標(biāo)來完成會計(jì)數(shù)據(jù)或相關(guān)信息的輸入工作。所以我們主要對鍵盤和鼠標(biāo)作一介紹。
1. 鍵盤
鍵盤是最常用的輸入設(shè)備，它是通過機(jī)械信號轉(zhuǎn)換為電信號的機(jī)電轉(zhuǎn)換設(shè)備。鍵盤可分為主鍵盤區(qū)、小鍵盤區(qū)、功能鍵區(qū)、光標(biāo)/編輯鍵區(qū)四個(gè)部分。主鍵盤區(qū)包括字母鍵、數(shù)字鍵和各種符號(如 ; ，= *等)，是鍵盤操作的主要區(qū)域。小鍵盤區(qū)位于鍵盤的右下角，主要由數(shù)字鍵和光標(biāo)/編輯鍵組成。功能鍵位于主鍵盤上方，主要有Esc、F1、F2••••••F12等。這些鍵在各種軟件中分別被定義為特定的功能，如將F1定義為幫助鍵，Esc定義為終止(中斷或退出)程序鍵。光標(biāo)/編輯鍵區(qū)位于主鍵盤和小鍵盤之間，主要用于在編輯文件是控制光標(biāo)的移動(dòng)和進(jìn)行文字的刪除和插入操作等。
下面我們主要介紹一下主鍵盤上各類鍵的使用方法。
(1)字母鍵
鍵盤上大小寫字母是同一個(gè)鍵。開機(jī)后，鍵盤上26個(gè)英文字母鍵默認(rèn)處于“小寫”狀態(tài)。此時(shí)，按任一字母鍵，輸入的均為小寫字母。輸入字母時(shí)，大小寫字母之間的轉(zhuǎn)換方式有兩種;
①大小寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換鍵。在“小寫”狀態(tài)下按鍵，轉(zhuǎn)換為“大寫”狀態(tài)，此時(shí)鍵盤右上角的Caps Lock指示燈亮，并且輸入的字母均為大寫字母。同樣，在“大寫”狀態(tài)下按鍵，將轉(zhuǎn)換為“小寫”狀態(tài)。
②轉(zhuǎn)換鍵。在“小寫”狀態(tài)下，按住鍵同時(shí)按住一字母，輸入的將是大寫字母;同樣在“大寫”狀態(tài)下，按住鍵的同時(shí)再按下字母鍵，輸入的便是小寫字母。
(2)雙符號鍵
在主鍵盤區(qū)，數(shù)字鍵及符號鍵均在一個(gè)鍵上顯示兩種符號。按下這些鍵，輸入的是該鍵下方的數(shù)字或符號，按住鍵的同時(shí)再按下這些鍵，輸入的將是該鍵上方的符號。
(3)控制鍵
回車鍵Enter：或稱換行鍵。
空格鍵：注意：空格是一個(gè)符號，并不是真正為“空”。
退格鍵(或Back space)
鍵和鍵：通常不能單獨(dú)使用，需要與其他鍵配合使用。在不同的計(jì)算機(jī)軟件中，分別對它們的功能進(jìn)行專門的定義。
2.鼠標(biāo)
在Windows操作系統(tǒng)下，鼠標(biāo)可以通過光標(biāo)的定位快速地完成操作，是現(xiàn)在微機(jī)使用過程中必不可少地輸入設(shè)備。
四、輸出設(shè)備
輸出設(shè)備是指用來輸出計(jì)算機(jī)處理結(jié)果的設(shè)備，其主要功能是把計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們習(xí)慣接受的信息形式(如字符、圖像、表格、聲音等)或能為其他機(jī)器所接受的形式。最常用的輸出設(shè)備有：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。
1. 顯示器
顯示器是用于顯示計(jì)算機(jī)輸人輸出信息的屏幕設(shè)備，又稱監(jiān)視器或顯示終端。微機(jī)的顯示系統(tǒng)由顯示器和顯示卡構(gòu)成。顯示器的效果如何，不僅取決于顯示器的質(zhì)量，更要看顯示卡的質(zhì)量。
2.打印機(jī)
打印機(jī)是從計(jì)算機(jī)獲得硬拷貝的輸出設(shè)備，它將計(jì)算機(jī)的信息打印到紙張或其他特殊介質(zhì)上，以供閱讀和保存。常見的打印機(jī)有針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)。
3.繪圖儀
繪圖儀是一種可以輸出圖形的硬拷貝設(shè)備。一般分為筆式、噴墨式和發(fā)光二極管三大類。筆式繪圖儀是目前使用最廣泛的。
一臺微機(jī)必備的輸入輸出設(shè)備是：鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器。
計(jì)算機(jī)的外存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備，成為計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備。而外存儲器和觸摸屏既是計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備，又是計(jì)算機(jī)的輸出設(shè)備。
五、計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)
計(jì)算機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)是衡量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能優(yōu)劣的主要標(biāo)志，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有以下幾種：
1、字長。字長越長，數(shù)據(jù)的運(yùn)算精度和計(jì)算機(jī)的運(yùn)算功能就越強(qiáng)，可尋址的空間也就越大。
2、主頻。一般主頻越高(周期越短)，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度就越快。
3、內(nèi)存容量。內(nèi)存容量越大，計(jì)算機(jī)處理時(shí)與外存儲器交換數(shù)據(jù)的次數(shù)越少，處理速度就越快。而內(nèi)存容量越大，機(jī)器所能運(yùn)行的程序就越大，處理能力就越強(qiáng)。
4、存取周期。目前微機(jī)的存取周期大約在幾十到上百毫微秒之間。
5、運(yùn)算速度。影響計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的主要因素時(shí)中央處理器(CPU)的主頻和存儲器的存取周期。
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