操作系统
系统软件
应用软件
应用软件 协助人们 完成某项 任务。
上网软件 学习课件 娱乐软件 商务软件 ……
设备驱动 实用工具 编译系统
文字处理
电子表格
演示软件 图形软件 视频软件
……
计算机软件概述
系统软件
操作系统
最基本的系统软件，其它的所有软件都是建立在操作系统的基础上。
实用工具
用来提供一种让计算机用户控制分配和使用计算机资源的方法，以 增强操作系统的功能。
27
2.2.2应用软件
为某一专门的应用目的而开发的软件称为应用软件 。 例如： 1. 办公软件包 2. 图形和图象处理软件 3.数据库系统 4. Ineternet服务软件 5.娱乐与学习软件
28
微 型 计 算 机 的 硬 件 组 成
显视器是计算机的主要输出 设备，它将来自计算机显卡 的电信号转换为屏幕上的彩 色亮点，从而形成图像。 声卡位于 系统单元 内，提供 到扬声器、 麦克风和 耳机的连 接。
数据总线 DB
译
码
指令寄存器
指令译码器 控制电路 控制总线 CB
指令1 指令2 指令3 指令4 、、、 、、、
数据1 数据2 数据3
、、、
数 据
器
计算机工作原理
衡量CPU性能的主要技术指标
字长：CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的 二进制数的位数叫字长 位宽：CPU通过外部数据总线与外部设备之间一次 能传递的数据位数 主频，是CPU的时钟频率，一个时钟周期完成的指 令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就 越快了。不过由于各种CPU的内部结构也不尽相 同，所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。
五条指令重叠执行情况： 1T 2T 3T 4T 5T ——机器执行时间 取指1译码1取数1 运算1 存数1 取指2译码2 取数2 运算2 存数2 取指3 译码3 取数3 运算3 存数3 取指4 译码4 取数4 运算4 存数4 取指5 译码5 取数5 运算5 存数5 由上可见，若将一条指令的执行时间分为五段, 每段所 用时间为T，则一条指令执行时间为5T。系统工作正常后 每隔T时间就得到一条指令的处理结果。平均速度提高了4 倍。这种工作方式称为流水线处理。本例为五级流水线处 理方式。
设备驱动程序
设备驱动程序告诉计算机中的操作系统如何使用某一硬件。 即插即用一项用于自动处理PC机硬件设备安装的工业标准。
编译器
编译器是程序员将高级语言编写的指令翻译成可以在计算机上执行 的代码的软件开发工具，它的特点是目标语言比源语言低级。
计算机软件概述
1.5.2 计算机语言概述
1、机器语言：二进制代码，计算机可以直接识别 的语言，机器语言依赖CPU的指令系统。执行效 率高，但不易理解和编写程序。 2、汇编语言：用助记符代替机器语言的操作数和 操作码。与机器语言相对应。存在兼容性问题。 3、高级语言：接近人类的自然语言，也称算法语言，与具
CMOS存储器
存放计算机的配置信息，如日期 和时间、硬盘容量、RAM容量等
虚拟内存
计算机使用磁盘空间来模拟内存的能力
计算机工作原理
9
存储器
每个记忆单元由8位二进制位组成。
字节BYTE 7 6 5 4 3 2 1 0
位Bit
1KB=210B=1024B 1MB= 210KB= 1024KB 1GB= 210MB= 1024MB 1TB= 210GB= 1024GB
大容量
矛盾
低成本
外存 外存 ... 1 2
外存 n
31
外存
硬盘、光盘、U盘等
计算机工作原理
磁盘(外存储器)
扇区 磁道 磁道（cylinders）0 磁道中存 有文件分配表（FAT）信息 扇区（sectors,512字节） 簇（clusters）一个磁道上的一 个或更多扇区组合成一个簇,簇 是DOS用来存储文件信息的最 小单位。 FAT是DOS存放磁盘目录结构
– 特点：控制简单 ，速度低，机器各部件利用率。例如 在取指令时译码器和运算器等都空闲，而在存结果时其 它部件也在空闲。 ⁶ 若能把程序中的多条指令在时间上重叠起来执行会否显 著提高机器速度呢？
取指1 译码1 取数1 运算1 存数1 取指2 译码2 取数2 运算2 存数2…....
指令的重叠执行——流水线工作原理
衡量CPU性能的主要技术指标
外频，是系统总线的工作频率； 倍频，是指CPU外频与主频相差的倍数。用 公式表示就是：主频=外频×倍频 • CPU的主频以MHz（兆赫兹）为单位。 1MHz等于每秒100万周期。
指令的流水线控制技术
• 冯· 诺依曼型计算机工作原理
– 依序逐条执行程序指令，每条指令的各个操作也按顺序 串行执行。例如：加法指令依序分成取指令/指令译码/ 取数操作/运算处理和写结果五个步骤。执行过程如下：
29
键盘作为多数计算机 的主要输入设备。
2.4.1 微型计算机
1.微型计算机概述
30
存储器与存储系统
存储器是一种具有保存和存取信息 （程序、数据）的设备/器件，是计 算机系统不可或缺的资源。
CPU
寄存器
高速缓存Cache
现代微型计算机的存储系统结构： SRAM 高速缓存--主存(内存)--外存 为什么采用这种结构？ 1 M 2 ... M Mn 指令执行速度依赖于内存读写速度 主存 高速CPU需配置高速内存 DRAM 大软件需配置大容量内存 高速度
汇编程序的具体翻译工作步骤： ① 用机器操作码代替符号化的操作符。 ② 用数值地址代替符号名称。 ③ 将常数翻译为机器的内部表示。 ④ 分配指令和数据的存储单元。
24
语言处理程序 —— 高级语言翻译程序
1)解释方式
解释方式的翻译工作由解释程序来完成。解释程序对源程序进
行逐句分析，若没有错误，将该语句翻译成一个或多个机器语 言指令，然后立即执行这些指令；若解释时发现错误，会立即
系统软件
3
计算机的五大部件
存储器 外存储器 输 入 设 备 输 出 设 备
冯.诺依曼思想： • 二进制 •程序与数据一样 存放在内存 •五大模块
内存储器
运算器 控制器
数据流
控制流
4
冯· 诺依曼计算机
存储程序工作原理
计算机的两个基本能力：一是能够存储程序， 二是能够自动地执行程序。 计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要 执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次 从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以 分析和执行，直至完成全部指令任务为止。
翻译程序。用非机器语言写的程序称为源程序；通过翻译程
序翻译后的程序称为目标程序。翻译程序也称为编译器。针 对不同的程序设计语言编写出的程序，有各自的翻译程序， 互相不通用。
23
语言处理程序 —— 汇编程序
汇编程序是将汇编语言编制的程序（源程序）翻译成机器语
言程序（目标程序）的工具。
汇编 程序 汇编语言 源程序 机器语 言程序
内存
硬件 计 算 机 系 统 软件
应用软件
外部设备
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪 输出设备：显示器、打印机 外 存：软、硬盘、光盘、闪存 网络设备：网卡、调制解调器等 操作系统：Windows、Unix、Linux 语言处理程序：C、Pascal、VB等 实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统
体的机器无关，易学、易用。常见的高级语言有：C、 BASIC、PASCAL等。 面向对象语言：Visual Basic 、 JAVA Delphi等。
语言处理程序
在所有的程序设计语言中，除了用机器语言编制的程序能够
被计算机直接理解和执行外，其他的程序设计语言编写的程
序都必须经过一个翻译过程才能转换为计算机所能识别的机 器语言程序，实现这个翻译过程的工具是语言处理程序，即
磁盘结构及磁道扇区划分
和哪些簇存放哪些文件等信息
磁盘格式化
32
磁盘容量
容量=磁盘面数磁道数/面扇区数/磁道字节数/扇区
容量 = 2 80 18 512（字节） = 1474560（B） = 1440（KB） = 1.44（MB）
33
软盘的结构
软盘标签
读/写保护口 轴空
索引空 磁头 读/写窗口
程序是为完成一项特定任务而用某种语言 编写的一组指令序列。
计算机软件概述
12
计算机的基本工作原理
计算机的工作原理是：“存储程序” + “程序控
制”
R1 R2 R3 R4
CPU
PC
总线
地 址 寄 存 器 地址总线 AB
内存
、、、
寄存器组
指令 指针 寄存器
程 序
地
址
运 算 器 标 志 寄存器
数据暂存器
2.2计算机软件系统
软件是指程序、程序运行所需要的数据以及开发、 使用和维护这些程序所需要的文档的集合。
18
计算机软件系统
存储程序工作原理的计算机决定了它的使用方式： 编写程序和运行程序
硬件
系统软件
“吃软不吃硬”的EDSAC
软件
应用软件 计算机软件概述
计算机软件分类
软件
系统软件 协助计算 机执行基 本任务。
停止，报错并提醒用户更正代码。解释方式不生成目标程序。
解释程序
高级语言 源程序 数据
计算结果
25
高级语言翻译程序——编译方式
翻译工作由编译程序完成。如同笔译在纸上记录翻译后的结 果。编译程序对整个源程序经过编译处理，产生一个与源程 序等价的目标程序；目标程序还可能要调用一些其他语言编 写的程序和程序库中的标准子程序，通过连接程序将目标程
34
硬盘的结构
柱面、磁头、扇区 唯一确切的扇区： 0 柱面、1 磁头、12 扇区