计算机系统思维导图

illusion

2022-07-27

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硬件系统思维导图

软件系统思维导图

计算机系统

计算机

详细地归纳总结了CPU、存储器、输入设备、输出设备等硬件系统以及系统软件、应用软件等软件系统的知识要

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思维导图大纲

硬件系统

CPU

运算器（算术逻辑部件ALU）

整数（定点数）运算

实数（浮点数）运算

控制器

指令计数器　指令

操作码

操作数

指令寄存器　工作原理：匈牙利冯诺依曼“存储程序控制”

寄存器组

存储器

外存储器磁盘光盘

硬盘存储器

组成：磁盘盘片，主轴与主轴电机，移动臂，磁头，控制电路（柱面号，扇区号，刺头号）

性能指标：容量，平均存取时间，缓存容量，数据传输速率

串行ATA接口（SATA)

SATA1.0 150MB/S

SATA2.0 300MB/S

SATA3.0 600MB/S

文件系统格式：FAT16,FAT32,NTFS,exFAT

光盘

CD光盘存储器与CD光驱

容量约600-700MB

文件系统格式CDFS,UDF

DVD光盘存储器与DVD光驱 4.7GB 红色激光

蓝光(BD)光盘存储器与蓝光光驱

单层25GB 双层50GB

BD-ROM只读，BD-R单次刻录，BD-RE多次刻录

U盘，存储卡（SD,CF,MS,MMC卡）与固态硬盘（SSD）

内存储器半导体芯片

随机存取存储器RAM

静态随机存取存储器SRAM（构造高速cache）

动态随机存取存储器DRAM（构造主存储器）

只读存储器ROM

电可擦可编程只读存储器EEPROM

快擦除存储器或闪存Flash　Memory

输入设备

键盘键盘接口（PS/2,USB）

鼠标器分辨率dpi

机械鼠标

光电鼠标数字信息处理器DSP

无线鼠标红外线无线电波

触摸屏

扫描仪光电转换原理

性能指标：扫描仪的光学分辨率,色彩位数(像素深度),扫描幅面,与主机的接口

分类：手持式(较小图片)，平板式(反射式原稿家用和办公自动化)，胶片和滚筒(专业印刷排版)

数码相机

性能指标：CCD像素的数目,存储卡容量

工作原理：模拟信号(成像芯片CCD,CMOS) 电信号数字信号

传感器

输出设备

显示控制器

显示器

数字信号光信号

液晶显示器LCD

显示方式：反射型,透射型,半穿透反射式

特点：工作电压低,辐射危害小,功耗少,不闪烁,适合大规模集成电路驱动,易实现大画面显示

性能指标：显示屏尺寸(对角线),显示器分辨率,刷新速率,响应时间,色彩亮度的对比度,背光源的类型,辐射与环保

阴极射线管显示器CRT

显示器接口(并行,单向)：VGA,DVI,HDMI

显示卡

组成：显示控制电路,图形处理器(GPU),显示存储器(VRAM),接口电路(PCI-E X16接口)

独立显卡与集成显卡

打印机

针式打印机色带击打式多层套打打印票据激光打印机碳粉硒鼓非击打式激光成像静电吸附碳粉喷墨打印机墨水非击打式不产生臭氧

性能指标：打印精度dpi,打印速度,色彩表现能力,

声音与力反馈

扬声器，耳机，音箱

微型振动马达

软件系统

系统软件󾠲️

基本输入/输出系统BIOS

操作系统OS 外存

用户与硬件,用户与计算机,硬件与其他软件之间的接口

作用󾠰️为计算机中运行的程序管理和分配各种软硬件资源，为用户操作使用计算机提供友善人机界面图形用户界面GUI，为应用程序的开发和运行提供高效率平台

加载过程󾠴️加电自检,执行引导装入程序,读出主引导记录,装入引导程序,执行引导程序,装入操作系统,执行操作系统

功能󾠱️多任务处理与处理器管理:时间片轮转，存储管理:虚拟内存VM技术:主板上的RAM与硬盘上虚拟内存pagefile.sys文件，文件管理，设备管理:用户或程序的I/O操作

分类󾠯️分时操作系统:时间片轮转，实时操作系统:完成任务有严格时间约束:军事指挥和武器控制系统,电力网调度和工业控制系统,银行证券交易信息处理系统

常用操作系统󾠳️

Windows系统:GUI，即插即用PnP，提供通信软件连接到Internet上

UNIX操作系统:多用户多任务，芬兰林纳斯·托瓦兹

Mac OS操作系统:运行与于苹果Macintosh系列电脑上，首个在商用领域成功的GUI

iOS操作系统:手持设备，系统结构󾠱️:核心操作系统,核心服务层,媒体层,触摸框架层，Objective-C语言

Android操作系统:基于Linux，用于移动设备智能手机平板电脑，由Google公司和开放手机联盟开发

程序设计语言处理系统

分类󾠰️机器语言:二进制，汇编语言:助记符，高级语言

程序执行速度快,可移植性差,可读性差,占用存储空间小,难于编写与调试

,劣于包括️汇编程序:汇编语言到机器语言的翻译程序，解释程序:边解释边执行,中间不产生目标程序,优于算法简单,易修改调试运行效率低，

编译程序:高级语言到汇编机器语言,优于产生高效运行目标程序并保存在磁盘上多次执行,劣于实现算法较复杂

基本成分󾠱️数据（数据对象,类型,结构）运算（算数,逻辑表达式）控制（条件if,循环for,while语句）传输（赋值,输入输出语句）

结构化程序设计

程序易读性方法󾠱️自顶向下,逐步求精,模块化,结构化编码

基本结构󾠰️顺序结构:自上而下按顺序执行，选择结构:是否满足，循环结构:给定条件是否需要反复执行

数据库管理系统（ORACLE,Access）

实用程序（磁盘清理程序,备份程序）

应用软件

通用应用软件（文字处理软件,电子表格软件,媒体播放软件,网络通信软件,个人信息管理软件,演示软件,信息检索软件,游戏软件）

定制应用软件（销售管理和市场预测系统,教务系统,客房管理系统）

商品软件\共享软件(免费试用期,试用部分功能)\自由/开源软件(Apache HTTP服务器软件,Firefox浏览器,Linux,Android操作系统)\免费软件

发展

一:20世纪40年代中期到50年代中期，数值数据,机器汇编语言

二:20年代50年代中期到60年代后期，高级FORTRAN及翻译程序出现,产生操作系统,数据库及管理系统

60年代中期"软件危机"原因:用户需求不明确,缺乏正确理论指导,软件开发规模越来越大,软件开发复杂度加大

三:20世纪60年代后期至今，软件工程

软件技术󾠴️软件工程,软件设计,软件工具环境,系统软件,数据库,网络软件,与实际工作相关的软件技术

开发模型

瀑布模型

增量模型

软件重用模型

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