计算机系统组成

1、计算机的系统组成概念

一个完整的计算机系统是由软件，和硬件一起组成的

硬件：是各种物理设备的集合（看得见摸得着的，实实在在存在的东西），由（控制器、运算器，存储器，输入设备和输出设备组成）

软件：计算机上的各种程序（文档和数据的总称），有系统软件和应用软件

**只有硬件没有软件的计算机被称之为 “裸机” **

2、计算机硬件系统

2.1、概念

硬件系统的组成

控制器（控制整个计算机）

运算器

存储器

输入设备

输出设备

2.2、流程图

2.3、控制器

是整个计算机系统的指挥中心（老大），主要实现全机控制（管理硬件的）

2.4、运算器

**他是整个计算机系统的 “运算中心” ，主要实现算术运算和逻辑运算，而算术逻辑运算也被称之为：“ ALU ” **

运算器和控制器结合，称之为我们的 “ 中央处理器 ”，也就是CPU,是计算机的核心部件

考点--关于CPU

CPU只能访问内存当中的数据，不能直接访问外存当中的数据

内存是一个中转站，CPU和内存交换数据，外存数据也是先调入内存，内存再与CPU进行交互

以我们打游戏为例子，游戏是不是会有一个加载过程，这个加载过程实际上就是从外存加载数据到内存当中

概念图

2.5、存储器

是计算机的存储中心，是用来存储程序和数据的

存储器按功能划分为主存储器（内存），和辅助存储器（外存）

内存决定你 "同时运行" 多少程序

**外存决定你能在 “计算机当中存储多少程序” **

1、内存

内存分为RAM和ROM

RAM(random，随机存储器，电路)

RAM的特点

是随机存取存储器，也被称作 “读/写存储器”

特点： ** 可读可写，断电后数据流失(数据清空)**

比如我正在玩王者荣耀，然后这个时候我手机突然就没电了，然后当我充电，重新开机的时候，我的王者荣耀后台是没有的，也就是我要重新启动这个游戏

RAM的分类

根据是否刷新电路，分为静态RAM和动态RAM

静态： SRAM,不需要刷新 (怎么记呢？S==>死翘翘，你都死翘翘了，那肯定不能动了呗)

动态： DRAM，需要刷新，也是一个道理，会动嘛那肯定就是动态了呗

RAM的读写速度

静态RAM > 动态RAM === SRAM > DRAM、

举一个不恰当的例子，你要找一个东西，这个东西的位置，是固定的时候好找一些，还是不固定的时候好找一些？

所以静态speed > 动态speed

关于高速缓冲区 ==> CACHE（擦车）

这里将其归类于RAM当中的一种，它存在的目的是在高速CPU和低速存储器之间的一个协调者，最终目的缓解二者的速度差

所以速度比较是CPU > CACHE > 内存

概念图解

注意

通常说的内存，指的就是RAM

CMOS是属于RAM的

ROM(read，只读存储器，Read Over Memory)

ROM的特点

ROM当中的内容，是制造厂商通过特殊方法写入的

只读不写，断点数据不流失

实际上ROM当中存储的多是，开机的时候的一些基本程序，驱动，这个时候，只读不写

注意：

BIOS是属于ROM的（BIOS是ROM当中的一个程序）

ROM的分类（按照集成电路的内部结构）

注意：

我们通常将CPU 和 内存 合称为 “ 主机 ”

概念图解

内存编址

内存可以将其看做一个仓库

存储单元： 而这个仓库当中有很多的库房

编号： 然后每个库房都有自己的编号对吧（例如这个库房编号001，那个库房编号002）

编址： 在内存当中是按照字节进行编址的

容量： 一个库房（存储单元），他的容量是就是一个字节（Byte）

图解

2、外存

计算机常用的外存有：软盘、硬盘、光盘、U盘

2.1、软盘

目前常用的软盘尺寸

为什么越大，反而存的越小？（类比一下，十年前的大脑壳电脑和现在的液晶屏）

写保护口：在软盘上有一个写保护口，写保护口打开的时候，软盘上的东西，是只读的（防止病毒，你都不能写了，那还存在什么病毒），当写保护口关闭的时候，才可读可写

软盘==> 写保护口的样子

鼠标悬停的地方就是我们的写保护口，打开or关闭

2.2、硬盘

是目前现阶段使用的最广泛的外存

为什么我们的硬盘都是从C盘开始的，A盘和B盘呢？

AB盘的淘汰，也意味着软盘的淘汰

硬盘长这样

硬盘的侧面剖析图

关于硬盘的一些概念

首先硬盘在读写的时候，是以扇区作为基本单位的

磁道：就是上图左边那个同心圆的图，一圈一圈的，这玩意儿就是磁道，关于磁道的描述（磁道是同心圆，不是螺旋圆）

扇区：在磁道上的一小段一小段的弧形区域，这些区域就被叫做扇区，也是被称作磁道上的等分区域,每个扇区的容量都是512B，512个字节

0 磁盘： 磁道是会编号的，最外围的磁道就被称作0磁道，也被称作0磁盘

考点

2.3、硬盘格式化

一般一张新的硬盘，在第一次使用的时候一定要进行格式化

格式化的概念：在磁盘上面建立文件 读、写结构信息，比如常用的格式化结构有（NTFS、FAT32）

格式化的过程：就是对磁盘进行重新划分，对磁面，磁道，和扇区进行相关的操作

注意： 硬盘在使用之前要先格式化

我这里没有新的硬盘，那么我就从其他盘上面分一点空间出来，当做新硬盘

右击，我的电脑or此电脑，点击管理

点击磁盘管理，进去以后可以看到当前我们计算机的一个存储空间的状态

我这里选择右击E盘，对其进行一个压缩卷的操作，我们压缩1GB，这时候就会出现一个新的分区

现在我们右击这个新分区，对其进行新建简单卷

一直下一步就行，直到他为我们分配驱动器号，也就是盘号，这里的盘号可以自己选择

接下来我们选择，不要格式化这个卷

最后点击完成，但是他已经开始提醒我们要格式化卷了

我们打开此电脑，发现F盘虽然存在，但是无法打开

因为我们没有对齐进行格式化，也就是说磁盘并没有进行正确的磁面，磁道，扇区的划分

所以我们跟随系统操作，选择格式化的方式即可

关于格式化的划分

通常格式化分为低级格式化和高级格式化，如果没有特别指明，那么对磁盘的格式化通常为高级格式化

低级格式化

一般是在出厂的时候，生产厂商为我们格式化的

是有损耗性的，你每进行一次低级格式化，就会损伤

高级格式化

标准格式化

快速格式化

我们通常用的就是这种，只删除数据，不检测坏磁道，不备份数据

2.4、光盘

就是以前的碟子，小时候的游戏碟，动画碟

与磁盘相比，光盘是通过 光盘驱动器中的 “ 光学头,” 用激光读写的

其实以前也没多少人用，现在的电脑追求轻薄，最终光盘这里就被淘汰了

主要有

CD-ROM: 只读光盘

CD-R: 一次写入光盘，写了以后就不能再写了（例如婚礼，摄影师，记录XXX美好时刻）

CD-RW: 叫做可擦写光盘， R> read， W> write,可以重复擦写，但是有次数

DVD: 碟子，现在很少有人用光盘了，最早开始装系统也是用的光盘装

光驱：光驱的主要技术指标是倍速（X代表倍速，几X那么就代表几倍速）

1X，150KB/S

2X，300KB/S

2.5、U盘

也被称之为，U盘或者闪盘

优点：操作简单，容量大，携带方便

属于即插即用设备（立马插上去就能立马用）

因为U盘是即插即用设备，那么插U盘的时候，电脑会安装驱动吗

虽然是即插即用设备，但是他也需要驱动（它能够自动识别），所以需要安装

3、练习

练习1

练习2

练习3

2.6、输入设备

向计算机当中输入数据和信息的设备被称之为 “输入设备”

常见的输入设备

鼠标

键盘

扫描仪

手写板

数字化仪

条形码阅读器

A/D转换器（A：：模拟信号，D：数字信号）

麦克风

摄像头

2.7、输出设备

将内存中计算机处理后的信息显示出来的设备称之为输出设备

常见的输出设备

显示器

打印机

绘图仪

音箱装置

D/A转换器

外设

我们通常将输入设备和输出设备统称为I/O设备

而I/O设备和外存统称为外部设备----外设

常用的输出设备

一般是打印机和显示器

关于显示器

又称之为 监视器，是计算机系统中 最常用的输出设备，分为

CRT:阴极射线管

LED:发光二极管

LCD:液晶显示屏

显示器的指标

点距：点距越小，图像越细腻。是色位的距离

分辨率:

是构成图像的像素和，一般表示为水平像素和垂直像素的乘积

例如长方形正方形那种例如1920 * 1080，就是长1920像素，宽1080像素，他们的乘积越大，那就说明像素数越多

像素数越多，那么自然图像就越清晰 (2K和4K代表的含义就是，一台显示器的像素乘积接近2K OR 4K)

刷新频率:

还记得动画的概念嘛，本质上就是通过定时器让这张图片，或者多张图片一张张快速切换显示

这个频率指的就是刷新速度，一秒钟刷新多少张

刷新率越高，闪烁感就越小（因为时间短到人反应不过来就下一张了）

单位：HZ

要让人眼反应不过来，那么一般需要24HZ以上的刷新速度

家里的电视一般是30HZ+

色深:

色位深度，bit表示色彩数目的单位

24bit可以显示2的24次方种色彩，十分接近人眼所能分辨的颜色，所以被称之为真色彩

解释

电脑能显示的颜色其实只有三种，也就是RGB(红绿蓝)

为什么能看到其他颜色，是因为这三种颜色可以调出其他颜色

注意

nbit，能表示2的n次方种颜色

真色彩的概念： >=24位，也就是>=24nbit

也就是说，n越大，表示的色彩就越丰富，因为种类多，

显示系统

显示系统有显示器和显示适配器组成（考点，记住）

显示适配器：显卡

显卡：对加速图像的成像效果和速度，你的显卡越好，那么你图像加载速度越快，成像效果越好

A卡：AMD（独显）

N卡：NVIDIA,英伟达(独显)

Internet：集显

目前主流电脑使用的显示接口：AGP,PCI-E

打印机

按照工作方式划分

针式打印机：有一排门牙的那种，比较老式的打印机

喷墨打印机：小巧玲珑，用墨粉，磨碳这种

激光打印机：打印店里面这种，体积较大

按照击打方式划分

击打式：（噪音大），针式打印机

非击打式：喷墨、激光

性能最优：激光、喷墨、针式

用的最多：我们看不起最低的，用不起最高的，则而求其次，喷墨打印机

2.8、输入输出设备练习题

鼠标键盘是输入设备

A/D是输入设备

D/A是输出设备，所以选C

2.9.总结

按大类比较

CPU > 内存 > 外存（外存的访问速度是最慢的）

按细分划分

CPU > CACHE(高速缓冲区) > 内存 > 外存（硬盘> U盘 > 光盘> 软盘）

既可以当做输出也可以当做输入设备的是，各种磁盘驱动器（硬盘）

3、微型计算机结构

3.1、总线

BUS：是将计算机各部 “联系” 起来的一组公共信号线

总线分为（考点）

数据总线(DB)：（双向传输）data

传输的数据信息，传输方式(CPU<=>其他地方)

数据总线的位数与字长有关，（32的字长，那么就是32位）

字长一般跟哪根总线有关？===数据总线

地址总线(AB)：（单向传输）address

传输方式(CPU=>其他地方)

地址总线决定了 “寻址空间大小”（最大内存）

寻址空间大小：

例如地址总线有16根，那么最大寻址能力为2的16次方B，64KB

控制总线:(CB),control

传输控制信息，是双向传播的，传输方式(CPU<=>其他地方)

概念图

1、练习题

反问

如果，8GB的最大运行内存，那么最大地址总线是多少根，位？

8GB = 2的3次方GB = 2的13次方MB = 2的23次方KB = 2的33次方B

以最小B为计量单位，1B为1位，那么33就是33根

2、总结

3.2、常见的I/O接口

为什么输入设备or输出设备不是直接连在总线上面的？

1是因为方便，2是CPU只处理数字信号，而外设，有的是模拟的，有的是数字的

CPU处理的是并行信号，而接口有的是串行的，有的是并行的，并且接口还可以起到一个缓冲的作用

1、鼠标键盘

PS/2:第一种很多年前见过，我还专门把那个像针一样的铁弄弯过

USB:第二个就是咱们的USB接口了，现在大部分用的都是USB接口的

2、打印机

3、显示器

VGA:只传输视频

DVI:高清的

HDMI:音频 + 视频（考点）

4、硬盘

上述均为机械硬盘

5、网线

6、总结

无论上述讲了多少种接口，接口分为两类

串行接口：串口，数据是一位一位传输的

并行接口：并口，数据是并行的方式传输的

USB：一般统称为，通用串行总线

HDMI：可以同时传输音频视频

网线接口： RJ-45

目前很多方面都在向USB靠拢，一个是美观程度（通过转换器就行），但是也有不方便的地方，比如转换器太多

功能目的

I/O接口是负责实现 CPU => 通过系统总线，把I/O电路和外围设备联系在一起

人话：总线本质上的意义应该是一条共用的交通道里，当我们在计算器当中进行输入指令到最终显示的效果

这其中都是由CPU作为老大，对其他四个硬件部分进行指挥

那么从CPU发送的控制指令，传输到各地，那么就需要道路，这个道路就被称之为总线

那么从输入设备发送到内存，实际上也是经过的这条线，因为本质上是CPU 调用输入设备，将数据，发送给内存

最终，I/O接口的目的，就是让外部设备能够通过这个接口，从而和接口当中的电路，与CPU和总线进行交互

可编程性

绝大部分的I/O接口是可以编程的，而他们的工作方式可由程序进行控制

4、计算机指标

客观判断一台计算机的性能

4.1、微处理器（CPU）的指标（4个）

主要是根据字长，主频，运算器结构，以及有无CACHE存储器

主要因素，字长，主频

4.2、计算机的指标

字长：指计算机能够一次性同时处理多少个二进制的位数，（16位，32位）

主频:一般来讲是CPU的时钟频率，也就是CPU的工作频率，一般主频越高，CPU的速度就越快，单位HZ

用我的电脑举例子，我的主频赫兹就是2.4GHZ

运算速度：通常每秒执行的指令数目

MIPS：百万条/S

BIPS：十亿条/S

MIPS体现了哪一个性能指标？====运算速度

存储容量：存储能力的标准（TB,GB,MB,KB,B）

存储周期：CPU从内存当中存取数据需要的时间，叫做存储周期

存储器的访问时间（读写时间）：存储器进行一次读或者写所需要的时间

存储周期细化解释：连续启动两次独立的读or写操作，所需要的最短时间，就被称之为存储周期

外设扩展能力和兼容性：（接口）

RASIS特性：（R：可靠性（MTBF：平均无故障工作时间））

软件配置情况:硬件和软件要相互搭配才能效果最大化

性能价格比

5、计算机软件系统

软件系统就是为了能够更好地去调度硬件，去兼容硬件所设计的，程序的文档，与数据的综合

软件系统分为两大类

系统软件：比较底层的系统，操作系统，程序设计语言以及他的处理程序，数据库管理系统、系统服务程序，以及故障

应用软件：满足不同用户的不同需求开发的软件

应用软件，是受系统软件的限制

例如一个软件你要安装，会让你选择IOS,MAC,Windows系统的版本去安装

不是兼容的系统，安装不兼容的应用软件，应用是会受限制的

5.1、系统软件（主讲）

1、操作系统

是系统软件的核心

作用：

人机接口：用户和计算机沟通的一个接口，一个桥梁

软件平台：软件想要运行，那么底层就必须要有操作系统，不然玩个der

管理资源：管理所有的软硬件资源

OS：OS是硬件系统（逻辑）的第一次扩充

2、DBMS:数据库管理系统

数据库管理系统是一种操纵和管理数据库的大型软件

用于建立、使用和维护数据库

对数据库进行统一的管理控制，保证数据库的安全性和完整性

用户通过DBMS访问数据库当中的数据，数据库管理员也可以通过DBMS对数据库进行维护工作

常见的DBMS:MySQL，SQLserver，Oracle、Access，readis

3、程序设计语言

第一代：机器语言

机器语言是计算机能够直接识别并执行的二进制指令

执行速度巨快，属于本地人找路，但是无法脱离特定的计算机

切记：机器语言是 “唯一” 能够被计算机直接 识别 并 执行的语言

缺陷：虽然速度快，但是易读性很差（代码层面的，因为机器语言只有0和1，那么通过不同的排列组合就能够形成各项指令，但是人怎么能记住那么多的且只有0和1的指令组合排列？）

举个例子

机器语言

010100111001010100010111 # 假设这个是机器语言，那这个语言是什么意思？

Java

public static void main(String[] args)

System.Out.Println("你好~世界！")

System.Out.Println("Hello~World！")

}

对于学过编程的同学来说，上述两串代码谁的易读性好一点，谁看起来更直观？

所以这就是易读性的意思

第二代：汇编语言

在汇编语言当中，用 “助记符”去代替机器指令的操作码，用地址符号或者标号代替指令或者操作数的地址

用一些容易理解和记忆的字母，单词来代替一个特定的指令

缺点： 虽然好理解一点，但是依旧无法脱离特定的机器

注意：机器语言和汇编语言都属于低级语言，机器语言和汇编语言基本上一一对应，等效的

第三代： 高级语言

是一种独立于机器，面向过程或者对象的语言

高级语言是参照数学语言而设计的近似于日常会话的语言

面向过程：Fortran，C

面向对象：Java，Python，C++，VB,C#''

优点： 易读性好，移植性好

缺点： 但是执行速度相比较机器语言和汇编语言较慢，相对的

高级语言和低级语言的区别 ===> 与机器硬件的距离

低级语言距离硬件距离近，一般速度很快

高级语言距离硬件距离近，一般速度比较慢

由于机器语言可以被计算机直接识别和执行

源程序:所以用其他程序设计所编写的程序（汇编语言和高级语言编写的程序叫做源程序）

必须通过程序翻译成机器语言能够识别的目标程序之后才能够被执行

简单的来讲就是

机器语言可以直接被计算机运行和处理

而现在市面上的绝大多数程序都是通过高级语言和汇编语言结合编写的

源程序本质上就不是机器语言编写的

那么在电脑上运行这个程序，计算机只认识机器语言，那么运行该软件

就需要通过特定的翻译软件，将其中的代码转换为机器语言

这样才能够被计算机识别

被识别到了以后，计算机就可以根据被翻译出来的机器语言，对用户需求进行执行

所以高级语言先转化为汇编语言再转化为机器语言

解释程序

除了编译之外，解释程序也可以将高级语言转化为机器语言

但是解释程序的过程是，解释一条，运行一条，解释一条运行一条，不需要目标程序（中间商）

而编译则是全部翻译，然后直接执行，这个编译的过程需要中间商（目标程序）

反汇编（Disassembly）

将目标代码转换为汇编代码的过程，就被称之为反汇编

就是将低级语言转换为高级语言(相对的)

常用语软件破解（例如找到它是如何注册的，从而破解出他的注册业务）

外挂技术

病毒分析

逆向工程

尽量不要下载破解版（小心木马，它都能反汇编了，给你写个木马进去不是轻轻松松）

6、多媒体

考的比较少，这里讲的比较简单

既然要讲述多媒体，那么什么是多媒体？什么是媒体？

6.1、媒体

媒体：所使用的媒体包含：文字、图片、照片、声音、动画和影片，以及程式所能提供的互动功能

媒体可以分为五类

感觉媒体：用作于人体感觉器官（听觉，视觉，触觉）

表示媒体： 编码 （计算机只认识二进制，他不知道器官，那么就衍生了所谓的图片编码，文字编码，通过这些编码转换为二进制供计算机识别）

表现媒体： 输入输出设备（键鼠，显示器）

存储媒体： 存储器（内存（RAM,ROM，CACHE），外存(硬盘，软盘，光盘，DVD)）

传输媒体： 传输介质(网线，传输使用的介质)

6.2、多媒体

无论是视频，音乐还是其他的，他们都只是单独的媒体而已

多媒体多媒体(Multimedia)，实际上就是将多种媒体结合在一起，综合,一般包含文字，图像，声音等多种媒体形式

在计算机系统当中，多媒体指的是组合两种或者两种以上媒体的一种人机交互式，信息交流和传播媒体

举个例子：

目前我们看的电视，包不包含视频、音频、文字（字幕）、图片？

这就是多媒体表现的一种形式

多种媒体集成在一起的形式

特点：

集成性（上述举例）

交互性（软件的交互业务）

多样性（多种多样的）

数字化（信号转换）

实时性（声音和画面同步的，音画不同步，那么实时性就很差）

6.3、多媒体系统

多媒体系统组成： 由 多媒体硬件系统 和 多媒体软件系统 组成

多媒体硬件系统： 包括 计算机的主要配置 和 各种外部设备以及各种外部设备的控制接口卡（其中包括多媒体实时压缩和解压缩电路）

多媒体软件系统： 包含 多媒体驱动软件，多媒体操作系统，多媒体数据处理软件，多媒体创作工具软件和多媒体应用软件

1、常见的文件格式（扩展名）

1.1、图形

图像文件的计算公式

张数 * 分辨率 * 位数（b）/8 B = XXX字节

字节转换为KB，KB转化为MB，一般一张单位大概都在KB~MB浮动

1.2、音频

考的比较多的是前两个

公式

例题

44.1 * 10^3 * 16 * 1 * 300/s / 8(除8是为了化成字节B) ≈25.2MB

1.3、视频

公式

例题