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第2章 计算机系统1(2 / 16)

inux、MacOS.BSD UNIX、Windowa 等。办公软件,图像软件、网络软件等各类应用软件层出不穷,应用领域延伸到各个领域,计算机由原来的仅供军事科研使用发展到人人拥有,其强大的应用功能产生了巨大的市场需求,计算机已成为人们生活和工作中必不可少的工具。因此,当代大学生必须清楚地认识计算机系统,才能更好利用和发展计算机。那么什么是计算机系统呢?

2.1.2 计算机系统的定义

计算机系统是由各种借助电,磁、光、机械等原理构成的物理部作组成,在相应软件的控制下,依照存储程序和程序控制的工作原理,能够高速,有效地完成用户指定的各种信处理任务的自动化综合系统。

一个光整的电子!算机系就包活种件和软件两大部分,其中便件是组成让算机的制质基础。而软件则是实现硬作工作的指引者,是为了充分发挥计算机效的和方何川户使用的各种程序的总称。让算机软件的发展受到应用和部件的推动与制约,反之,计算机软件的发展业推动了应用和硬件的发展。

2.2 计算机硬件系统

计算机便件是指各种电子线路,器件,机械装置组成的看得见摸得着的实物,是计算机的物质基础,也是计算机进行工作的实体。

2.2.1 计算机硬件基本组成

正如第!章所述,目前的计算机已有名种类型,大到超级计算机,小到半板电脑,它们在外形和功能上有很大不同。实际上,无论计算机在外观和功能上发生怎样的变化,就其本质而言,当前的电子计算机硬件系统仍是冯·诺农品体系结构,并且有如下功能

① 把需要的程序和数据送至计算机中。

(2)必须且有长期记忆程序,数据,中间结果及最终运算结果的能力。

(3)能够完成各种算术,逻辑运算和数据他道等数据加下处理的能力。

4)能够那据需要控制程序走向,并能根据指令控制机器的各部件协调操作。

5) 能够按照要求将处理结果输出给用户。

为了完成上述功能,计算机必须具备五大基本组成部作,包括输人数据和程序的输人设备、记忆程序和数据的存储器、完成数据加工处理的运算器、控制程序执行的控制器、输出外理结果的输出设备。吗。给依回计算机体系结构以及各部件之间的关系如终2-2-1所示,其中实线箭头表示数据(这里包含数据和程序)流,虚线箭头表示控制信号,各部分功能具体如下。

1. 控制器

控制器是计算机指挥和控制其他各部分工作的中心。它的主要功能是向计算机各部件发送控制信号,使计算机能够自动、协调地工作。控制器管理数据的输人、存储、读取、运算、操作、输出以及控制器本身的所有活动。

2. 运算器

运算器的主要任务是执行各种算术运算和逻料运算,算术运算是指各种数值运算,比如加、减、乘、除等。逻辑运算是进行逻辑到断的非数值运算,比如与、或、非、比较、移位等,计算机所完成的全部运算都是在运作器中进行的。除此之外,运算器还其有暂存运算结果和传送数据的能力,而这一切活动都受控于控制器。

3.存储器

存储器是实现“程序内存”思想的计算机部件,川来存储计算机运行过程中所需要的数据和程序。对计算机而言,程序和数据一样,可以被事先存储。把运算程序事先存放在有储器中,程序员只需在存储器中寻找运算指令,机器就会自行计算,这样就使得计算机解决每个问题都不必重新缩程,“程序内存”标志着计算机自动运算的实现,

4. 输入设备

输人设备是用米接受用户输人的原始数据和程序,并将它们变为计算机能识别的二进制存人到内存中。常川的输人设备有键盘、鼠标、触摸屏、摄像头、打描仪、话筒等。

5. 输出设备

输出设备用于将存放在内存中由运算器处理的结果转变为人们所能识别接收的形式,在控制器的指挥下实现内存到外部设备的输出。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、音响等。

上述让算机体系结构中,控制器和运算器是计算机系统的核心,称为中央外理器(cenntral procesing unit,CPU),控制计算机所发生的全部动作。

2.2.2 计算机的存储体系

在冯。诺依曼计算机体系结构中,存储器的作用是实现计算自动化的基本保证,存储器将输人设备接收到的信息根据程序执行需要以二进制的数据形式存放到右储体系中。

在计算机技术发展过程中,主存储器存取速度一直比中央处理器运行速度慢得多,使中央处理器的高速处理能力不能充分发挥,整个计算机系统的工作效率受到影响。为了提高计算机性能,又能兼顾成本合理,计算机系统往往采用名慢存错体系。目前,在计算机系统中通常采用一级层次结构来构成计算机的存储体系,主要是由高速缓冲存储器 Cace,主存储器和辅助存储器组成,即山存储容量小,存收速度高的高速

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