計算機系統由哪幾部分組成
計算機系統由硬件系統和軟件系統兩部分組成,硬件系統主要由中央處理器、存儲器、輸入輸出控制系統和各種外部設備組成。
軟件分為系統軟件、支撐軟件和應用軟件。系統軟件由操作系統、實用程序、編譯程序等組成。支撐軟件有接口軟件、工具軟件、環境數據庫等,它能支持用機的環境,提供軟件研制工具。
支撐軟件也可認為是系統軟件的一部分。應用軟件是用戶按其需要自行編寫的專用程序,它借助系統軟件和支援軟件來運行,是軟件系統的最外層。
擴展資料
計算機系統的特點:
1、計算:一切復雜的計算,幾乎都可用計算機通過算術運算和邏輯運算來實現。
2、判斷:計算機有判別不同情況、選擇作不同處理的能力,故可用于管理、控制、對抗、決策、推理等領域。
3、存儲:計算機能存儲巨量信息。
4、精確:只要字長足夠,計算精度理論上不受限制。
參考資料來源:百度百科-計算機系統
計算機系統的組成
一個完整的計算機系統是由硬件系統和軟件系統兩大部分組成的。微型計算機系統的組成如圖2-1所示。硬件(Hardware)是指計算機的各種看得見、摸得著的電子設備,是計算機系統的物質基礎。而軟件(Software)是指程序和數據系統,它介于用戶和硬件系統之間,雖然人們看不見、摸不著,但卻能夠感到它的存在。硬件是軟件建立和依托的基礎,軟件是計算機系統的靈魂。
圖2-1 微型計算機系統的組成
一、計算機硬件系統
計算機硬件系統是由運算器、控制器、內部存儲器、輸入設備和輸出設備5個基本功能部件以及接口、輔助設備等組成。
1.中央處理器(CPU)
CPU(Central Processing Unit)意為中央處理單元,又稱中央處理器,由控制器(控制單元),運算器(邏輯單元)和寄存器(存儲單元)三大部分組成。微型計算機通常把三者集成在一塊大規模集成電路芯片上,又稱為微處理器。從內部結構分析,CPU又可分為整數運算單元,浮點運算單元,mmX單元,L1 Cache單元和寄存器等。運算器的功能是執行算術運算和邏輯運算;控制器的功能是控制計算機各功能部件協調工作,主要是控制輸入和輸出設備與存儲器之間的數據傳輸和處理。寄存器用于臨時存儲參加運算的各種數據信息,包括數據信息、地址信息和控制信息等。
CPU從雛形出現發展到今天,由于制造技術越來越先進,使它的結構越來越復雜,主頻越來越高,集成度越來越強。PentiumⅡ集成了750萬個晶體管,有二級高速緩存,主頻達450MHz。P4集成的晶體管數則高達2000萬個,主頻則達到2GHz以上。CPU是計算機的核心設備,就微機而言,CPU的性能可大致反映出用它配置的機器的性能。
2.存儲器
存儲器分為內存儲器和外存儲器兩類。
(1)內存儲器 內存儲器簡稱內存或主存,計算機只有把要執行的程序和數據存入內存中才能執行。內存一般由半導體存儲器構成。半導體存儲器可分為三大類:隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM和特殊存儲器。
RAM既可讀、又可寫,斷電后存儲的內容立即消失。RAM又可分為動態(DRAM)和靜態(SRAM)兩大類。一般的臺式計算機采用DRAM作為內存儲器,但它的讀寫速度較慢。SRAM的讀寫速度比DRAM快得多,但其體積大,價格也較高。
ROM只能從中讀取原有數據信息,原來存儲的內容是由生產廠家一次性寫入的,用戶不能再寫入新內容,斷電后存儲的內容不會消失,如計算機中的BIOS。ROM可分為可編程(Programmable)ROM、可擦除可編程(Erasable Programmable)ROM、電擦除可編程(Electrically Erasable Programmable)ROM。如,EPROM存儲的內容可以通過紫外光照射來擦除,這使它的內容可以反復更改。
Cache即高速緩存,是一種特殊內存,集成在CPU的內部或主板上,用于暫時保存CPU運行過程中的數據信息。由于緩存指令和數據與CPU同頻工作,可減少CPU與內存之間的數據交換次數,提高CPU的運算效率。
(2)外存儲器 外存儲器又叫輔助存儲器,簡稱外存或輔存,如軟盤、硬盤、光盤、U盤等都屬于外存。外存一般可作為輸入/輸出設備。
①軟盤存儲器(Floppy Diskette)和軟盤驅動器(Floppy Diskette Driver,記為FDD)。軟盤是表面涂有磁性材料可存儲數據信息的軟塑料圓盤片,放在一個塑料保護套中以便于保存、攜帶。軟盤驅動器簡稱軟驅,是用來驅動軟盤轉動并同時對軟盤進行讀寫的設備,實際是輸入輸出設備,讀寫數據的速度比硬盤要慢得多。
軟盤按盤片直徑劃分為5.25英寸和3.5英寸兩種規格,目前5.25英寸盤已被淘汰。軟盤的容量有3種:720MB、1.44MB和2.88MB,最常用的是容量為1.44MB的雙面高密度軟盤。
②硬盤存儲器。硬盤(Hard Diskette,記為HD)和硬盤驅動器(Hard Diskette Driver,記為HDD),是微機的重要外部存儲設備,可以存儲大批量信息。它是一種密封式的裝置,即將磁頭、盤片和驅動部件以及讀寫電路制成一個密封的整體,簡稱硬盤。硬盤具有容量大、讀寫速度快、穩定性強、使用壽命長等優點。
硬盤有5.25英寸、3.5英寸和2.5英寸等幾種規格。現在微機中所用的硬盤容量一般都在40G以上。目前,移動硬盤也較流行。
③光盤存儲器(Compact Disk)。多媒體信息被數字化后形成了五種類型的數據:文本(Text)、圖形(Graphics)、圖像(Images)、聲音(Audio)、視頻(Video),保存這些數據需要大量的存儲空間,軟盤和硬盤很難勝任。光盤不僅可以實現高密度數據存貯而且具有攜帶方便、存貯容量大、保存時間長、工作穩定性好、價格低廉等優點。如一張普通的12cm的CD-ROM光盤容量可達700MB,保存時間可長達100年,DVD光盤要比CD-ROM光盤的存儲量還要大得多。因此,光盤是目前最常用也是最理想的外部存貯設備之一。
光盤存儲器的類型有CD-ROM(只讀)、CD-R(可錄入)、CD-RW(可擦寫)、DVD-ROM(DVD只讀)等。
光盤必須通過光盤驅動器來讀出信息,數據的傳輸率是衡量光盤驅動器的一個重要技術指標,目前,光盤驅動器的數據傳輸率已超過50倍速(倍速的基準傳輸率為150KB/S),數據傳輸率高達7500KB/S。光盤也是多媒體計算機的必備外設。
④U盤(Only Disk)。U盤是基于USB接口的新一代移動存儲器,它融合了通用串行總線(USB)、快閃內存(Flash Memory)等高新技術,可存儲16MB~2000MB數據信息。U盤無需驅動器,能即插即用,存儲方便快捷,存儲容量大,體積小,便于攜帶,并具有抗震性、防潮、防磁、耐高低溫等特性。受到了廣大計算機用戶的青睞。目前不少微型機不再配置軟驅,除了靠光盤、移動硬盤以及網絡與外界交換數據外,使用U盤也是一個不錯的選擇。
3.輸入設備
輸入設備是外界向計算機傳入信息的裝置。目前計算機中常用的輸入設備有鍵盤和鼠標。除此之外,還有語音輸入、手寫輸入、條形碼輸入、觸摸屏和掃描儀、攝像頭、數碼相機、數碼攝像機等設備。
4.輸出設備
輸出設備是計算機向外界傳出信息的裝置。目前計算機中常用的輸出設備有顯示器、打印機、繪圖機等。
隨著多媒體技術和網絡技術的發展,數碼相機、數碼攝像機等新的輸入、輸出設備也得到越來越廣泛的應用。
5.其他輔助設備
計算機中除了顯示卡外,還有聲卡、調制解調器、網卡等必要的接口設備。它們的主要功能是負責不同數據信息形式的轉換和信息流量緩沖。
二、計算機軟件系統
軟件是支持計算機運行的各種程序,以及開發、使用和維護這些程序的各種技術資料的總稱。沒有軟件的計算機系統稱為“裸機”。軟件是計算機硬件與用戶之間的橋梁。軟件按其功能分為系統軟件與應用軟件兩大類。
1.系統軟件
系統軟件包括操作系統和輔助系統軟件,主要功能是簡化計算機操作,充分發揮硬件性能,支持應用軟件的運行并提供服務,具備通用性,基礎性等基本特征。
(1)操作系統 操作系統可以看成硬件的第一級擴充,是軟件中最基礎的部分,用于支持其他軟件的開發和運行。操作系統由一系列具有控制和管理功能的模塊組成,實現對計算機全部軟、硬件資源的控制和管理,使計算機能夠自動、協調、高效地工作。任何用戶都是通過操作系統使用計算機的。
(2)輔助系統軟件 輔助系統軟件又稱為工具軟件。包括語言處理系統、數據庫管理系統、調試與診斷服務程序等。
①語言處理程序。語言處理系統在層次上介于操作系統與應用軟件之間,其功能是把用高級語言編寫的應用程序編譯(或解釋)成計算機能直接執行的等價的機器語言程序。計算機程序設計語言一般分為三類,由低到高分別是:機器語言、匯編語言和高級語言。
a.機器語言。機器語言是面向機器,直接用二進制代碼指令表達的計算機編程語言。用這種語言編制的程序可以被機器直接理解和執行,代碼精煉、運行速度快。但指令代碼難以記憶、程序不易修改,難于交流,一般編程人員很難掌握。由于計算機只能識別二進制代碼表示的機器語言程序,所以任何高級語言源程序最后都必須編譯成二進制代碼程序才能在計算機上運行。
b.匯編語言。匯編語言(Asmbly Language)是對機器語言的符號化,用英文助記符來表示機器語言中各對應的二進制操作指令,因此仍然是面向機器的。用匯編語言編寫的源程序還是不能被機器直接執行,必須經過叫做匯編程序的系統軟件翻譯成機器語言目標程序,再經過地址鏈接生成機器語言程序才能執行,這個翻譯過程稱為匯編。與機器語言相比,匯編語言在編寫、修改、閱讀等方面都有較大的改進,但掌握起來仍比較困難。
c.高級語言。為了方便編寫程序,人們就約定了一些類似人類自然語言的符號語言,稱為高級程序設計語言,用它編寫的程序稱為“高級語言源程序”。高級語言源程序不能為計算機直接理解和執行,必須翻譯轉換為機器能直接執行的二進制代碼的程序。翻譯有兩種方式:一是編譯,即將整段的源程序一次翻譯成等價的機器語言目標程序,然后鏈接運行;二是解釋,它不產生完整的目標程序,而是對程序語句邊翻譯邊執行。
常用的高級程序設計語言有:
BASIC語言:易學易用,適于初學。
FORTRAN語言:是最早出現的高級程序設計語言之一,主要適用于數值計算。
PASCAL語言:是一種緊湊式的結構化語言,適于數值計算和教學使用。
COBOL語言:是一種適于開發商業應用程序的高級語言。
C語言:是一種數據類型豐富、語句精練、靈活、效率高、表達能力強、可移植性好的高級語言,適于編寫系統軟件。
JAVA語言:是一種跨平臺分布式程序設計語言,適于網絡應用程序的開發。
②數據庫管理系統。數據庫管理系統是管理和操縱數據庫的軟件。它具有兩個方面的作用:一是維護數據庫中的數據,以保證數據庫中的數據的完整性、正確性和安全性;二是為用戶服務,使用戶能方便地建立、更新和使用數據庫。目前廣泛使用的數據庫管理系統有FoxPro、INFOXMAX、SQL.Server、SyBASE等。
③診斷程序。診斷服務程序是專門用于計算機硬件性能測試,對機器實施監控、調試,對系統故障診斷維護,以及軟件開發和維護工作的一些工具軟件,也稱為支撐軟件。常用的診斷程序有QAPLUS、WINBENCH、MSD等。
2.應用軟件
應用軟件是處于軟件系統的最外層,直接面向用戶,為用戶服務的軟件,是為解決各類應用問題而編寫的程序。應用軟件主要包括以下幾種類型:
(1)特定用戶程序(Specialized Program)為特定用戶解決某一具體問題而設計的程序,一般規模都比較小。
(2)應用軟件包(Software Package)為實現某種大型功能,面向同類應用的大量用戶精心設計的結構嚴密的獨立系統,例如:財務管理軟件、統計軟件、漢字處理軟件等。
(3)套裝軟件(Group Software)這類軟件的各內部程序可在運行中相互切換、共享數據,從而達到操作連貫、功能互補的作用。例如微軟的Office套裝辦公軟件,WPS套裝辦公軟件,它們都包含了Word(文字處理)、Excel(表格處理)、Access(數據庫)、Power Point(圖形演示)、Msmail(電子郵件)。
應用軟件范圍廣,種類多。除上述列舉的以外,還有用于動畫制作的Flash;用于多媒體創作的Authorware、Director和用于網頁制作的FrontPage、Dreamweaver等。
計算機軟件與硬件之間,計算機系統軟件與應用軟件之間存在一種層次關系。所謂層次關系是指處在內層的軟件要向外層軟件提供服務,處在外層的軟件必須在內層軟件支持下才能運行。
三、計算機的主要技術指標
一臺計算機性能的好壞主要涉及機器的體系結構、軟硬件配置、指令系統等多種因素,主要有以下幾項技術指標:
1.運算速度
運算速度是計算機的主要性能指標之一,決定運算速度的因素很多,包括CPU的主頻,存儲器的工作頻率,總線的工作頻率以及主要外部接口電路的性能等,其中最關鍵的是CPU的主頻,簡稱主頻。
主頻是CPU內部的時鐘頻率,也就是CPU進行運算時的工作頻率。一般來說,主頻越高,一個時鐘周期里完成的指令數也越多,計算機的運算速度也就越快。指令的種類很多,占用時鐘周期大不相同,通過概率統計,加法指令的占用時鐘周期與機器的平均指令周期很相近,因此,人們也就常把單位時間執行加法指令的條數作為計算機的運算速度。單位有MIPS(每秒百萬條指令)、MFLOPS(每秒百萬條浮點指令)。
2.主存容量
主存容量是指計算機內存的容量,即內部儲存器能夠存儲信息的字節數。基于馮·諾依曼存儲程序的原理,計算機在信息交換的過程中,外部數據、信息只有通過內存才能與CPU進行通信,一切需要運行的程序,只有放入內存才可以執行,一切需要處理的數據,只有放入內存才可以使用。因此,內存容量的大小,很大程度上決定了計算機的性能。目前微機的內存容量一般在128 M~1 G之間。
3.字長
字長是計算機硬件指標的信息單位。字長一般是指在計算機內部作為一個獨立數據存在的最大的二進制數位。字長取決于計算機的類型,是由計算機的硬件和功能設計決定的,是不可改變的。一般說來,字長越大,所能表示的二進制數位越長,可以表示的數據范圍就越大,計算機的精度就越高。根據字長來定義微機,有8位機、16位機、32位機和64位機等,目前大多為32位機和64位機。
除了上述幾項主要技術指標以外,如Cache存儲性能,系統總線的傳輸速率,計算機的可靠性、可維護性,故障診斷能力,容錯能力等也是計算機的技術指標。
請簡述一個完整計算機系統的組成
一、硬件:
硬件系統主要由中央處理器、存儲器、輸入輸出控制系統和各種外部設備組成。中央處理器是對信息進行高速運算處理的主要部件,其處理速度可達每秒幾億次以上操作。
存儲器用于存儲程序、數據和文件,常由快速的內存儲器(容量可達數百兆字節,甚至數G字節)和慢速海量外存儲器(容量可達數十G或數百G以上)組成。各種輸入輸出外部設備是人機間的信息轉換器,由輸入-輸出控制系統管理外部設備與主存儲器(中央處理器)之間的信息交換。
二、軟件:
軟件分為系統軟件、支撐軟件和應用軟件。系統軟件由操作系統、實用程序、編譯程序等組成。操作系統實施對各種軟硬件資源的管理控制。實用程序是為方便用戶所設,如文本編輯等。編譯程序的功能是把用戶用匯編語言或某種高級語言所編寫的程序,翻譯成機器可執行的機器語言程序。
支撐軟件有接口軟件、工具軟件、環境數據庫等,它能支持用機的環境,提供軟件研制工具。支撐軟件也可認為是系統軟件的一部分。
擴展資料:
計算機體系結構八種屬性:
1、機內數據表示:硬件能直接辨識和操作的數據類型和格式
2、尋址方式:最小可尋址單位、尋址方式的種類、地址運算
3、寄存器組織:操作寄存器、變址寄存器、控制寄存器及專用寄存器的定義、數量和使用規則
4、指令系統:機器指令的操作類型、格式、指令間排序和控制機構
5、存儲系統:最小編址單位、編址方式、主存容量、最大可編址空間
6、中斷機構:中斷類型、中斷級別,以及中斷響應方式等
7、輸入輸出結構:輸入輸出的連接方式、處理機/存儲器與輸入輸出設備間的數據交換方式、數據交換過程的控制
8、信息保護:信息保護方式、硬件信息保護機制。
參考資料來源:百度百科-計算機體系結構
參考資料來源:百度百科-計算機系統
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