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第1章 计算机系统基础知识 本章学习目标 1．了解计算机主要部件及其功能的基础知识。 2．熟悉操作系统的工作原理和主要功能。 3．熟悉汇编、编译、解释系统的基本概念。 4．熟悉程序设计语言基础知识。 5．掌握数据库系统的基础知识。 1.1 本章重点难点简析 1.1.1 计算机硬件系统结构组成 考点1：本节相关重点概念 一个完整的计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。如图1-1所示。 图1-1 计算机的基本组成 运算器与控制器合称为中央处理器。 （内）存储器和中央处理器合在一起称为主机。 在计算机硬件系统中不属于主机的设备都属于外部设备，简称外设，包括输入、输出设备及外存储器。 考点2：各部件简介 运算器：进行算术和逻辑运算的部件，运算数据以二进制格式给出，它可从存储器取出或来自输入设备，运算结果或写入存储器，或通过输出设备输出。 控制器：协调整个计算机系统的正常工作。它主要包括指令寄存器、指令译码及时序控制等部件；运算器与控制器一般又称为中央处理部件CPU（Central Processing Unit），它是计算机的核心部件。 存储器：存放数据和程序的部件，它通过地址线和数据线与其他部件相连。 输入/输出部件：包括各类输入/输出设备及相应的输入/输出接口。 1.1.2 中央处理器 考点1：本节相关重点概念 运算器是计算机中用于信息加工的部件。 控制器是指挥、协调计算机各大部件工作的指挥中心。 存储器是存放二进制形式信息的部件。 输入输出设备（又称外围设备）是计算机系统与人或其他机器之间进行信息交换的装置。 考点2：运算器 （1）功能 它能对数据进行算术逻辑运算。算术运算按算术规则进行运算，如加、减、乘、除及它们的复合运算。逻辑运算一般泛指非算术性运算，例如：比较、移位、逻辑加、逻辑乘、逻辑取反及异或操作等。 （2）组成 运算器通常由算术逻辑运算部件（ALU）和一些寄存器组成。如图1-2所示是一个最简单的运算器示意图。 图1-2 运算器简单示意图 ① ALU：ALU是具体完成算术逻辑运算的部件。 ② 寄存器：寄存器主要用于存放操作数、结果及操作数地址。 ③ 累加器：累加器除了存放参加运算的操作数外，在连续运算中，还用于存放中间结果和最终结果。 ④ 存储器：寄存器的数据一般是从存储器中取得，累加器的最后结果也应存放到存储器中。 考点3：控制器 （1）功能 控制器工作的实质就是解释、执行指令。为了使计算机能够正确执行指令，CPU必须能够按正确的时序产生操作控制信号，这是控制器的主要任务。 （2）组成 如图1-3所示，控制器主要由下列部分组成： ① 程序计数器（PC）：又称指令计数器或指令指针（IP），在某些机器中用来存放正在执行的指令地址；在大多数机器中则存放要执行的下一条指令的地址。 图1-3 控制器组成图 ② 指令寄存器（IR）：用以存放现行指令，以便在整个指令执行过程中，实现一条指令的全部功能控制。 ③ 指令译码器：又称操作码译码器，它对指令寄存器中的操作码部分进行分析解释，产生相应的控制信号提供给操作控制信号形成部件。 ④ 脉冲源及启停控制线路：脉冲源产生一定频率的脉冲信号作为整个机器的时钟脉冲，是周期、节拍和工作脉冲的基准信号。 ⑤ 时序信号产生部件：以时钟脉冲为基础，具体产生不同指令相对应的周期、节拍、工作脉冲等时序信号，以实现机器指令执行过程的时序控制。 ⑥ 操作控制信号形成部件：综合时序信号、指令译码信息、被控功能部件反馈的状态条件信号等，形成不同指令所需要的操作控制信号序列。 ⑦ 中断机构：实现对异常情况和某些外来请求的处理。 ⑧ 总线控制逻辑：实现对总线信息传输的控制。 考点4：存储器 （1）功能 它的主要功能是存放程序和数据。 （2）分类 按功能分类可以将存储器分为以下几类： ① 高速缓冲存储器（Cache）：构成计算机系统中的一个高速小容量存储器，其存取速度能接近CPU的工作速度，用来临时存放指令和数据。 ② 主存储器：主存储器是计算机系统中的重要部件，用来存放计算机运行时的大量程序和数据。 ③ 辅助存储器：辅助存储器又称外存储器。外存储器的特点是容量大，可存放大量的程序和数据。 考点5：常用I/O设备 （1）功能 输入设备的功能是把数据、命令、字符、图形、图像、声音或电流、电压等信息，变成计算机可以接收和识别的二进制数字代码，供计算机进行运算处理。输出设备的功能是把计算机处理的结果，变成人最终可以识别的数字、文字、图形、图像或声音等信息，打印或显示出来，以供人们分析与使用。 （2）分类 按信息的传输方向，可以分成输入、输出与输入/输出三类设备。 ① 输入设备 常见的输入设备有键盘、鼠标、光笔、触屏、控制杆等。这类设备又可以分成两类：采用媒体输入的设备和交互