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第3章信息处理工具——计算机系统 本章要点： 计算机系统的组成 微机系统、总线及其接口标准 操作系统的概念、发展及基本功能 软件开发技术 第3章信息处理工具——计算机系统 3.1 计算机系统 3.2 计算机硬件系统 3.3 计算机软件系统 3.4 操作系统 3.5 软件的开发 计算机是一种能帮助人们收集、存储、加工、传递各种信息的数字化电子设备。计算机技术及其应用已渗透到科学技术、国民经济、社会生活等各个领域，改变了人们传统的工作、学习和生活方式，现代信息技术的发展使得各行各业的人们都已经离不开计算机这个强大的信息处理工具。本章主要介绍信息处理工具——计算机系统的组成、计算机软件开发及计算机操作系统。 3.1计算机系统 一个完整的计算机系统是由计算机硬件系统和软件系统组成，如图3.1所示。 3.2计算机硬件系统 3.2.1计算机硬件系统的组成 3.2.2中央处理器（CPU） 3.2.3存储器 3.2.4输入/输出设备 3.2.5主板、总线和接口 3.2.6计算机的主要性能指标 *3.2.7指令系统与计算机的工作原理 3.2.1计算机硬件系统的组成 硬件是计算机系统的物质基础，是软件的载体；软件是计算机系统的灵魂，软件控制、指挥和协调整个计算机系统的运行。 计算机硬件系统是指构成计算机的所有实体部件的集合，通常这些部件由电路（电子元件）、机械等物理部件组成。由运算器（Calculater，又称算术逻辑单元ALU，Arithmetic Logic Unit）、控制器（Ｃontroller）、存储器（Memory）、输入设备（Input Device）和输出设备（Output Device）五大部件组成的计算机硬件结构称为冯·诺依曼结构。其中的运算器和控制器构成了计算机的核心部件——中央处理器（Central Processing Unit ，简称CPU）。 计算机硬件系统的体系结构，如图3.2所示： 一般地，等待运行的程序和原始数据在等待被送入系统时，输入设备向控制器发送一个输入请求，控制器在接收到该请求后，就根据系统当前资源情况，特别是其自身的忙／闲情况给输入设备一个应答。如果忙则应答等待，如果空闲则应答同意，程序和原始数据就由输入设备通过数据总线被送入内存储器和运算器，然后，在控制器的控制下，执行程序和处理相关的原始数据；当程序被执行完毕后，控制器向输出设备询问输出是否空闲，输出设备接到控制器的指令后，根据自身状态答复控制器的输出请求，如果忙，则输出暂不进行而转入等待状态，否则，加工处理后的数据在控制器的控制之下经输出设备输出。计算机中所有部件均在控制器的控制下有条不紊地进行工作。 3.2.2中央处理器（CPU） CPU是整个计算机系统的运算、控制中心。它的任务是不断地取出指令、分析指令和执行指令。 从第一台电子计算机诞生至今，CPU经历了几代产品的发展，尤其是微型计算机的微处理器（CPU）已从最初的4004、8008到386、486，发展到现在的P4、AthlonXP等，但CPU的基本结构和基本的工作原理还是类似的。 1971年，早期的Intel公司推出了世界上第一台微处理器4004，这便是第一个用于计算机的四位微处理器，它包含2300个晶体管，由于性能很差，其市场反应十分不理想。 Intel公司于1981年推出8086与8088微处理器，地址线有20条，内存寻址范围为1M字节。8086外部的数据是16位，而8088的外部数据为8位。 1982年，INTEL推出了80286芯片，该芯片含有13.4万个晶体管，80286也是16位处理器，其频率比8086更高，它有24条地址线，内存寻址范围是16M字节。 80386属于32位微处理器，其内部和外部数据总线都是32位，地址总线也是32位，可寻址4GB内存。386处理器的主频有16，20，25，33，40MHz五种。除Intel公司生产386芯片外，还有AMD、Cyrix、Ti、IBM等公司生产的。 80486简称486，于1989年由Intel公司首先出，它也属于32位处理器。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个 芯片内，并且在80X86系列中首次采用了RISC技术，大大提高了CPU 与内存的数据交换速度。 Pentium（奔腾）是Intel公司于1993年推出的新一代64位数据总线的微处理器。Intel公司为了