大學(xué)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)培訓(xùn)教程

1、1 / 50第1章 信息技術(shù)概述1.1信息與信息技術(shù)信息信息的含義：從客觀事物立場(chǎng)看，信息是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)及狀態(tài)變化的方式； 從認(rèn)識(shí)主體立場(chǎng)看，信息是認(rèn)識(shí)主體所感知或所表述的事物運(yùn)動(dòng)及變化方 式的形式、內(nèi)容和效用。信息與物質(zhì)和能量同樣重要，它是人們認(rèn)識(shí)世界、改造世界的一種基本資源 信息有多種表現(xiàn)形式，語言、文字、聲音、圖片等都是信息的表現(xiàn)形式（ 也稱為信息的載體或媒體 ）信息處理信息處理：為獲取有效的信息而施加于初始信息的所有操作 信息處理包括：信息的收集 （ 如信息的感知、測(cè)量、獲取、輸入等 ）信息的加工 （ 如信息的分類、計(jì)算、分析、轉(zhuǎn)換等 ）信息的存儲(chǔ) （ 如書寫、攝影、錄音、錄像等 ）

2、信息的傳遞 （ 如郵寄、電報(bào)、電話、廣播等 ）信息的施用 （ 如控制、顯示等 ）信息技術(shù)信息技術(shù)（ Information Technology ，簡(jiǎn)稱 IT ）指的是用來擴(kuò)展人們信息器官功能、協(xié)助 人們更有效地進(jìn)行信息處理的一門技術(shù)。信息技術(shù)包括：擴(kuò)展感覺器官功能的感測(cè) （獲取 ）與識(shí)別技術(shù) 擴(kuò)展神經(jīng)系統(tǒng)功能的通信技術(shù) 擴(kuò)展大腦功能的計(jì)算 （處理 ） 與存儲(chǔ)技術(shù) 擴(kuò)展效應(yīng)器官功能的控制與顯示技術(shù)信息處理系統(tǒng)用于輔助人們進(jìn)行信息獲取、傳遞、 存儲(chǔ)、 加工處理、控制及顯示的綜合使用各種信息 技術(shù)的系統(tǒng)，可以通稱為信息處理系統(tǒng)現(xiàn)代信息技術(shù)主要特征：以數(shù)字技術(shù)（計(jì)算機(jī)）為基礎(chǔ) 以計(jì)算機(jī)及其軟件為核心

3、 采用電子技術(shù)（包括激光技術(shù)）進(jìn)行信息的收集、傳遞、加工、存儲(chǔ)、顯示與控 制1.2微電子技術(shù)簡(jiǎn)介微電子技術(shù)與集成電路微電子技術(shù)： 實(shí)現(xiàn)電子電路和電子系統(tǒng)的超小型化及微型化的技術(shù)， 以集成電路為核心 電子電路中元器件的發(fā)展演變：電子管晶體管小規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路2 / 50集成電路 （Integrated Circuit ，簡(jiǎn)稱 IC） ： 以半導(dǎo)體單晶片作為基片,采用平面工藝，將晶體管、 電阻、電容等元器件及其連線所構(gòu)成的電路制作在基片上所構(gòu)成的一個(gè)微型化 的電路或系統(tǒng)集成電路的制造材料： 現(xiàn)代集成電路使用的半導(dǎo)體材料主要是硅， 也可以是化合物半導(dǎo) 體如砷化鎵等集成電路的集成度：?jiǎn)蝹€(gè)集

4、成電路所含電子原件的數(shù)目小規(guī)模集成電路（SSI）:小于 100 電子元件中規(guī)模集成電路（ MSI）： 1003000 電子元件大規(guī)模集成電路（ LSI）: 300010 萬電子元件 超大規(guī)模集成電路（ VLSI）: 10 萬100萬電子元件 極大規(guī)模集成電路（ULSI ）:超過 100 萬電子元件 集成電路的分類按用途分：通用集成電路和專用集成電路（ ASIC ） 按電路的功能分：數(shù)字集成電路和模擬集成電路 按晶體管結(jié)構(gòu)、電路和工藝分：雙極型（ Bipolar）電路、金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）電路、 雙極 -金屬氧化物半導(dǎo)體集成電路等集成電路的發(fā)展趨勢(shì)集成電路的工作速度主要取決于組成邏輯門電路

5、的晶體管尺寸。 晶體管的尺寸越小， 其 極限工作頻率越高，門電路的開關(guān)速度越快。Moore 定律：?jiǎn)螇K集成電路的集成度平均每 18 個(gè)月翻一番 （Gordon E.Moore,1965 年） IC 卡IC 卡（chip card、smart card），又稱為集成電路卡，它是把集成電路芯片密封在塑料卡基片內(nèi)，使其成為能存儲(chǔ)信息、處理和傳遞數(shù)據(jù)的載體特點(diǎn)：存儲(chǔ)信息量大保密性能強(qiáng)可以防止偽造和竊用抗干擾能力強(qiáng)可靠性高IC 卡的類型 （按芯片分類 ）存儲(chǔ)器卡：封裝的集成電路為存儲(chǔ)器，信息可長(zhǎng)期保存，也可通過讀卡器改寫。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 使用方便。 用于安全性要求不高的場(chǎng)合， 如電話卡、 水電費(fèi)卡、 公交卡

6、、 醫(yī)療卡等（帶加密邏輯的存儲(chǔ)器卡增加了加密電路）CPU 卡：封裝的集成電路為中央處理器（ CPU）和存儲(chǔ)器，還配有芯片操作系統(tǒng)（ChipOperating System），處理能力強(qiáng)，保密性更好，常用作證件和信用卡使用。 手機(jī)中使用的 SIM 卡就是一種特殊的 CPU 卡。IC 卡的類型 （按使用方式分類 ）接觸式 IC 卡（如電話 IC 卡） ：表面有方型鍍金接口，共 8 個(gè)或 6 個(gè)鍍金觸點(diǎn)。使用時(shí)必須將 IC 卡插入讀卡機(jī)，通過金屬觸點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)；用于信息量大、讀寫操作 比較復(fù)雜3 / 50的場(chǎng)合 ,但易磨損、怕臟、壽命短非接觸式 IC 卡（射頻卡、感應(yīng)卡 ）：采用電磁感應(yīng)方式無線傳輸數(shù)

7、據(jù)，解決了無源（卡中 無電源） 和免接觸問題； 操作方便， 快捷， 采用全密封膠固化， 防水、 防污， 使用壽命長(zhǎng)；用于讀寫信息較簡(jiǎn)單的場(chǎng)合，如身份驗(yàn)證等1.3通信技術(shù)入門通信：各種信息的傳遞現(xiàn)代通信： 使用電波或光波傳遞信息的技術(shù)， 也稱為電信 （ telecommunication ），如電 報(bào)、電話、傳真、電子郵件、BBS QQ 等通信系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒體的總和通信的基本原理 通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)單模型：至少須有三個(gè)要素組成，即信息的發(fā)送者（信源）、 信息的接收者（信宿） 、信息的傳輸通道（信道） 通信系統(tǒng)中被傳輸?shù)男畔⒈仨氜D(zhuǎn)換成某種電信號(hào) （或光信號(hào) ） 才能進(jìn)行傳輸

8、 電（或光）信號(hào)強(qiáng)度的變化有兩種形式：連續(xù)形式的信號(hào)也叫模擬信號(hào)離散形式的信號(hào)也叫數(shù)字信號(hào)如何遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)： 高頻震蕩的信號(hào)在長(zhǎng)距離通信中能比其它信號(hào)傳送得更遠(yuǎn)，可以把這種高頻正弦波信號(hào)作為攜帶信息的載波調(diào)制：利用信源信號(hào)去調(diào)整（改變）載波的某個(gè)參數(shù)的過程 解調(diào)：接收方把載波所攜帶的信號(hào)檢測(cè)出來恢復(fù)為原始信號(hào)形式的過程 模擬信號(hào)的調(diào)制方式：調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相 數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式：幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控怎樣減低成本傳輸信號(hào)：讓多路信號(hào)同時(shí)共用一條傳輸線進(jìn)行傳輸，即多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用 （Frequency Division Multiplexing, FDM）：將每個(gè)通信終端發(fā)送的信號(hào)

9、調(diào)制在不同頻率的載波上，通過頻分多路復(fù)用器（MUX）將它們復(fù)合成為一個(gè)信號(hào)，然后在同一傳輸線路上進(jìn)行傳輸。抵達(dá)接收端 之后，借助分路器（DEMUX 把不同頻率的載波分離出來，送到不同的接收設(shè)備時(shí)分多路復(fù)用(Time Division Multiplexing,TDM)各通信終端(計(jì)算機(jī)、電話)以規(guī)定的順序和時(shí)間輪流使用同一傳輸線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；時(shí)分多 路復(fù)用技術(shù)又可分為同步時(shí)分多路復(fù)用和異步時(shí)分多路復(fù)用 模擬通信與數(shù)字通信模擬通信：直接傳輸信源產(chǎn)生的模擬信號(hào)或通過用模擬信號(hào)對(duì)載波調(diào)制后進(jìn)行傳輸?shù)耐?信技術(shù) 應(yīng)用：傳統(tǒng)的有線載波電話、無線電廣播、電視(衛(wèi)星電視、數(shù)字有線電視除外) 優(yōu)點(diǎn)：歷史長(zhǎng)，

10、技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低 缺點(diǎn)：在信號(hào)的調(diào)制和傳輸過程中易受噪聲干擾，傳輸質(zhì)量不夠穩(wěn)定 趨勢(shì)：已經(jīng)越來越多地被數(shù)字通信所取代數(shù)字通信：將信源產(chǎn)生的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)(或信源直接產(chǎn)生數(shù)字信號(hào))之后，直接進(jìn)行傳輸或通過用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制來傳輸信息的技術(shù)稱為數(shù)字 通信數(shù)字通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)： 抗干擾能力強(qiáng)，差錯(cuò)可控制，無噪聲積累，傳輸質(zhì)量高 靈活性好，能適應(yīng)4 / 50多種應(yīng)用需求，聲音、圖像、數(shù)據(jù)均可傳輸 傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)可以直接由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和處理 數(shù)字信號(hào)的加密比模擬信號(hào)容易，所以通信的安全性高 數(shù)字電路容易用超大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)，有利于通信設(shè)備的小型化、微型化，也 降低了功

11、耗數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)信道帶寬 (也稱為信道容量 , bandwidth) ：一個(gè)信道允許的最大 (高)數(shù)據(jù)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率 ( 簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)速率 , data rate) ：實(shí)際進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)單位時(shí)間內(nèi)傳送 的二進(jìn)位數(shù)目，計(jì)量單位：位/秒(bps)、千位/秒(kbps)、兆位/秒(Mbps)或千兆位/秒(Gbps)等誤碼率 (error rate) ：數(shù)據(jù)傳輸中規(guī)定時(shí)間內(nèi)出錯(cuò)數(shù)據(jù)占被傳輸數(shù)據(jù)總數(shù)的比例 端端延遲(end-end delay) ：數(shù)據(jù)從信源傳送到信宿所花費(fèi)的時(shí)間。 光纖通信和無線通信通信分為有線通信和無線通信兩類：有線通信使用的傳輸介質(zhì)有金屬導(dǎo)體和光導(dǎo)纖維，金屬導(dǎo)體利用

12、電流傳輸介質(zhì)， 如雙絞線、同軸電纜；光導(dǎo)纖維通過光波傳輸信息，如光纜； 無線通信是使用電磁波來傳輸信息，如無線電波、微波、紅外線和激光等 傳輸介質(zhì)的類型與特點(diǎn)：金屬導(dǎo)體：利用電流 (電壓)傳輸信息，常見的有雙絞線和同軸電纜雙絞線分類：3 類線(10 Mb/s) ； 5 類線(100Mb/s) ； 6 類線(200Mb/s)無屏蔽雙絞線 (UTP) ；屏蔽雙絞線 (STP)同軸電纜分類 : 基帶同軸電纜；寬帶同軸電纜光導(dǎo)纖維：光線的入射角足夠大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)全反射，重復(fù)此過程，光就沿著光纖傳播 光纖分類：?jiǎn)文＃▊鬏斁嚯x遠(yuǎn)，速率高） ；多模（傳輸距離近，速率低） 無線通信傳輸介質(zhì)：無線電波；微波；紅

13、外線；激光光纖通信原理： 光纖主要用于傳輸數(shù)字信號(hào)， 在發(fā)信端， 由需要傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)（電信 號(hào)）去驅(qū)動(dòng)一個(gè)光源（半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管） ，并對(duì)發(fā)出的光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。調(diào) 制后的光信號(hào)通過光纖傳輸?shù)浇邮斩耍?信號(hào)經(jīng)放大后由光檢測(cè)器 （半導(dǎo)體光電管） 進(jìn)行 檢測(cè)、 解調(diào)，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)之后輸出。為了補(bǔ)償光纖線路的損耗， 消除信號(hào)失真和噪聲 干擾，每隔一定的距離要接入中繼器。波分多路復(fù)用 （Wave Division Multiplexing, WDM） ：在一根光纖中同時(shí)傳輸幾種不同 波長(zhǎng)的光波，以達(dá)到增大信道容量的目的。無線通信：模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)使用電磁波調(diào)制后進(jìn)行傳輸 無線電波按頻率分成中

14、波、短波、超短波和微波中波：沿地面?zhèn)鞑ィ@射能力強(qiáng)，適用于廣播和海上通信 短波：具有較強(qiáng)的電離層反射能力，適用于環(huán)球通信微波：300MH 300GHz 范圍內(nèi)的電磁波，波長(zhǎng)為 1 m1mm微波通信的三種形式：地面微波接力通信；衛(wèi)星通信；對(duì)流層散射通信 衛(wèi)星通信：利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號(hào)所實(shí)現(xiàn)的通信移動(dòng)通信移動(dòng)通信：處于移動(dòng)狀態(tài)的對(duì)象相互間的通信，如手機(jī)、無繩電話、尋呼系統(tǒng)等 優(yōu)點(diǎn)：克服通信終端位置對(duì)用戶的限制，快速和及時(shí)地傳遞信息蜂窩移動(dòng)通信原理： 每 10km20km 的區(qū)域稱為單元（形似蜂窩），單元的中央建有一個(gè) 基站，5 / 50該單元內(nèi)所有手機(jī)都向該基站發(fā)送信號(hào)并接收

15、基站發(fā)給的信號(hào)； 所有單元既相互 分割， 又彼此有所交疊， 連成整個(gè)移動(dòng)通信服務(wù)網(wǎng)；所有基站都通過微波或電纜、 光纜 與移動(dòng)交換中心通信 移動(dòng)通信的發(fā)展過程：第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)：使用頻段 800MHz/900MHz第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)： 傳輸?shù)氖菙?shù)字化的語音 /文字信號(hào)； 使用頻段 900MHz/1800MHz我國(guó)使用的 2 種標(biāo)準(zhǔn)：GSM（歐洲移動(dòng)通信系統(tǒng)，也稱全球通、全數(shù)字系統(tǒng)）；CDMA （碼分多址接入， Code Division Multiple Access） 第三代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)：使用頻段1885 MHz 2025MHz， 2110MHz2200MHz標(biāo)準(zhǔn)： WCDMACDM

16、A200（和 TD-SCDMA 時(shí)分-同步碼分多址接入）第 3 代移動(dòng)通信技術(shù)（簡(jiǎn)稱 3G）的目標(biāo)：（ 1 ）全球漫游（ 2）適應(yīng)多種環(huán)境，地面移動(dòng)通信與衛(wèi)星移動(dòng)通信相結(jié)合（ 3）提供高質(zhì)量的話音通信、數(shù)據(jù)通信和高分辨率圖像通信（ 4）提供足夠的系統(tǒng)容量，具有高保密性和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)1.4數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)信息的基本單位比特 （bit）比特： bit ，binary digit 的縮寫，中文翻譯為 “二進(jìn)位數(shù)字” 、“二進(jìn)位” 或簡(jiǎn)稱為“位” 比特只有 2 種取值 0 和 1，一般無大小之分 比特是組成數(shù)字信息的最小單位 數(shù)值、文字、符號(hào)、圖像、聲音、命令都可以使用比特來表示比特的運(yùn)算使用邏輯代數(shù)，它有

17、 3 種基本邏輯運(yùn)算：邏輯加（也稱“或”運(yùn)算，用符號(hào)“ OR、“V”或“ + ”表示）邏輯乘（也稱“與”運(yùn)算，用符號(hào)“ AND、“人”或“？”表示，也可省略）取反（也稱“非”運(yùn)算，用符號(hào)“ NOT 或上橫杠“一”表示）存儲(chǔ)容量的計(jì)量單位： 在計(jì)算器的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)比特時(shí)， 以字節(jié)為基本單位。 一個(gè)字節(jié) 包含 8個(gè)比特，字節(jié)簡(jiǎn)記為 B。外存儲(chǔ)器容量的計(jì)量單位KB: 1 KB=210 字節(jié) =1024 B（千字節(jié)）MB: 1 MB=220 字節(jié) =1024 KB （兆字節(jié)）GB: 1 GB=230 字節(jié)=1024 MB （吉字節(jié)、千兆字節(jié)）TB: 1 TB=240 字節(jié)=1024 GB （太字節(jié)、兆

18、兆字節(jié)）外存儲(chǔ)器容量經(jīng)常使用 1 0 的冪次來計(jì)算：1MB= 103 KB = 1 000 KB1GB= 106 KB = 1 000 000 KB1TB= 109 KB = 1 000 000 000 KB在數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳輸二進(jìn)制信息時(shí)， 是一位一位串行傳輸?shù)模?傳輸速率的單 位是每秒多少比特， 且 kilo 、 mega、 giga 等也作為 10 的冪次計(jì)算。 常用的傳輸速率單 位如下比特 / 秒（ b/s ）：也稱 bps36 / 50千比特 / 秒（Kb：1Kb/s=10 b/s36兆比特 / 秒（Mb/s） : 1Mb/s=10 Kb/s=10 b/s369吉比特 / 秒

19、（Gb/s） : 1Gb/s=10 Mb/s=10 Kb/s=10 b/s36912太比特 / 秒（Tb/s） : 1Gb/s=10 Gb/s=10 Mb/s=10 Kb/s=10 b/s比特與二進(jìn)制數(shù) 不同進(jìn)位制數(shù)的表示和含義十進(jìn)制數(shù):每一位可使用十個(gè)不同數(shù)字表示（0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9）低位與高位的關(guān)系是:逢 10 進(jìn) 1各位的權(quán)值是 10 的整數(shù)次冪（基數(shù)是 10 ）標(biāo)志： 尾部加“D”或缺省二進(jìn)制數(shù) 每一位使用兩個(gè)不同數(shù)字表示（ 0、 1），即每一位使用 1 個(gè)“比特”表示 低位與高位的關(guān)系是：逢 2 進(jìn) 1 各位的權(quán)值是 2 的整數(shù)次冪（基數(shù)是 2

20、）標(biāo)志： 尾部加 B八進(jìn)制數(shù)每一位使用八個(gè)不同數(shù)字表示（ 0、1、2、3、4、5、 6、7） 低位與高位的關(guān)系是：逢 8進(jìn) 1 各位的權(quán)值是 8 的整數(shù)次冪（基數(shù)是 8 ）標(biāo)志：尾部加 Q十六進(jìn)制數(shù) 每一位使用十六個(gè)數(shù)字和符號(hào)表示（ 0、1、2、3、4、5、6、7、8、 9、A、 B、 C、D、E、 F ）低位與高位的關(guān)系是：逢 16 進(jìn) 1, 基數(shù)為 16 各位的權(quán)值是 16 的整數(shù)次冪（基數(shù)是 16 ）標(biāo)志：尾部加 H不同進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換十進(jìn)制數(shù)T二進(jìn)制數(shù)：整數(shù)和小數(shù)分開轉(zhuǎn)換 整數(shù)部分：除以 2 逆序取余 小數(shù)部分：乘以 2 順序取整二進(jìn)制數(shù)T十進(jìn)制數(shù)：二進(jìn)制數(shù)的每一位乘以其相應(yīng)的權(quán)值，然

21、后累加可得十進(jìn)制數(shù)值八進(jìn)制T二進(jìn)制：把每個(gè)八進(jìn)制數(shù)字改寫成等值的 3 位二進(jìn)制數(shù)，且保持高低 位的次序不變二進(jìn)制T八進(jìn)制：整數(shù)部分從低位向高位每3 位用一個(gè)等值的八進(jìn)制數(shù)來替換，不足 3 位時(shí)在高位補(bǔ) 0 湊滿 3 位；小數(shù)部分從高位向低位每 3 位用一個(gè)等 值八進(jìn)制數(shù)來替換，不足 3 位時(shí)在低位補(bǔ) 0 湊滿三位 十六進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的互換：與八、二進(jìn)制互換的方法類似二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算有 2 類：邏輯運(yùn)算：V、人、 NOT 按位進(jìn)行，不考慮進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算 :+ 、 -、 *、 /，從低位到高位逐位進(jìn)行，需考慮低位的進(jìn)位（ 借位）二進(jìn)制數(shù)的加法和減法運(yùn)算規(guī)則 邏輯運(yùn)算可以用門電路（與門、或門、非門等）

22、實(shí)現(xiàn)，算術(shù)運(yùn)算可以表達(dá)為邏輯運(yùn)算， 因此二進(jìn)制數(shù)的四則運(yùn)算同樣也可以使用門電路來實(shí)現(xiàn)7 / 50整數(shù) （定點(diǎn)數(shù) ）的表示計(jì)算機(jī)中的數(shù)值信息分成整數(shù)和實(shí)數(shù)兩大類， 整數(shù)又分成帶符號(hào)的整數(shù)和無符號(hào)整數(shù)兩 類。所有的數(shù)值都采用二進(jìn)制表示。無符號(hào)整數(shù)的表示：采用“自然碼”表示，取值范圍由位數(shù)決定：8 位：可表示 0255 （28-1）范圍內(nèi)的所有正整數(shù)16 位：可表示 065535（216-1）范圍內(nèi)的所有正整數(shù) n 位：可表示 02n-1 范圍內(nèi)的所有正整數(shù)。帶符號(hào)整數(shù)的表示：原碼表示法：最高位作為符號(hào)位， “0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)，其余位表示數(shù)值部分優(yōu)點(diǎn)：與日常使用的十進(jìn)制表示方法一致，簡(jiǎn)單

23、直觀 缺點(diǎn)：加法與減法運(yùn)算規(guī)則不統(tǒng)一，增加了成本；整數(shù) 0 有“ 00000000” 和“10000000”兩種表示形式，不方便補(bǔ)碼表示法：正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼表示方式一樣，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼先表示為原碼，將每一位取 反后在最低位加“ 1”優(yōu)點(diǎn)：加法與減法運(yùn)算規(guī)則統(tǒng)一，沒有“-0”,可表示的數(shù)比原碼多一個(gè)缺點(diǎn)：不直觀，人使用不方便帶符號(hào)整數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)不采用“原碼”而采用“補(bǔ)碼”的形式表示！第2章 計(jì)算機(jī)組成原理2.1計(jì)算機(jī)的組成與分類計(jì)算機(jī)的發(fā)展與作用計(jì)算機(jī)：又稱電腦， 是一種能夠接收信息，并按照存儲(chǔ)在其內(nèi)部的程序 （程序表達(dá)了某 種規(guī)則）對(duì)輸入信息進(jìn)行處理， 并產(chǎn)生輸出結(jié)果的高度自動(dòng)化的數(shù)字電子設(shè)備。

24、是一種 通用的信息處理工具計(jì)算機(jī)的特性：速度快；存儲(chǔ)容量大；通用性好1946 年研制成功第 1 臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī) ENIAC（電子數(shù)字積分機(jī)與計(jì)算機(jī)）：計(jì)算機(jī)的分代（按使用的元器件 ）第 1 代：電子管磁鼓第 2 代：晶體管磁芯第 3 代：中、小規(guī)模集成電路第 4 代：大、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)應(yīng)用模式的演變20 世紀(jì) 50 年代 7 年代：大型計(jì)算機(jī)的“集中計(jì)算模式”8 / 5020 世紀(jì) 80 年代：個(gè)人計(jì)算機(jī)的“分散計(jì)算模式”20 世紀(jì) 9 年代后：“網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式”計(jì)算機(jī)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。 計(jì)算機(jī)的硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有實(shí)際物理裝置的總稱。計(jì)算機(jī)軟件是指在計(jì)算機(jī)中運(yùn)

25、行的各種程序及其處理的數(shù)據(jù)和相關(guān)的文檔。從邏輯（功能）上講，計(jì)算機(jī)硬件包括中央處理器（CPU、內(nèi)存儲(chǔ)器、外存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等，它們之間通過總線相互連接。輸入設(shè)備：用來向計(jì)算機(jī)輸入信息的設(shè)備，如：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀和麥克風(fēng)等 輸入設(shè)備的共性：不論信息的原始形態(tài)如何，輸入到計(jì)算機(jī)中的信息都使用 二進(jìn)位來表示中央處理器 （ 運(yùn)算控制器 ）處理器 （processor） ：對(duì)各種信息進(jìn)行處理（例如計(jì)算、排序、分類、檢索）的部件，能高速執(zhí)行指令，完成二進(jìn)制數(shù)據(jù)的算術(shù)或邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等操作，由數(shù)字電路組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜微處理器：將處理器的所有組成部分制作在僅為幾個(gè)平方厘米的半導(dǎo)體集成電路芯片上中

26、央處理器（CPU）:計(jì)算機(jī)中通常有多個(gè)不同的處理器，用于執(zhí)行系統(tǒng)軟件和 應(yīng)用軟件的處理器稱為 CPU多數(shù)個(gè)人計(jì)算機(jī)只有 1 個(gè) CPU 但有一些計(jì)算機(jī)包含有 2 個(gè)、4 個(gè)、8 個(gè)甚至成百上千個(gè) CPU存儲(chǔ)器:儲(chǔ)存以二進(jìn)位形式表示的程序和數(shù)據(jù)的部件，包括:內(nèi)存儲(chǔ)器：存取速度快，容量相對(duì)小，直接與CPU!接，用來臨時(shí)存放已經(jīng)啟動(dòng)運(yùn)行的程序和需要立即處理的數(shù)據(jù)外存儲(chǔ)器：存取速度較慢，容量相對(duì)很大，能長(zhǎng)期存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中幾乎所有的信息， 外存中的數(shù)據(jù)必須先傳送到內(nèi)存， 才能被 CPU 使用輸出設(shè)備：完成輸出功能的設(shè)備，如 : 顯示器、打印機(jī)和揚(yáng)聲器等（多數(shù)）輸出設(shè)備的共性：把計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)位信息轉(zhuǎn)換

27、成人可感知的形式（文字、符號(hào)、圖形、聲音等 ）總線（bus）:用于連接 CPU 內(nèi)存、外存和各種 I/O 設(shè)備并在它們之間傳輸信息的一組共享的傳輸線及其控制電路分類：CPU 總線（或前端總線）：用于連接 CPU 和內(nèi)存的總線I/O 總線：連接內(nèi)存和 I/O 設(shè)備（包括外存）的總線計(jì)算機(jī)的分類按內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)分類：8 位/16 位/32 位/64 位按性能和價(jià)格分類：巨型計(jì)算機(jī) （supercomputer）9 / 50大型計(jì)算機(jī) （mainframe）小型計(jì)算機(jī) （minicomputer）個(gè)人計(jì)算機(jī) （personal computer）個(gè)人計(jì)算機(jī)可以分成：臺(tái)式 PC(deskbook)筆記本

28、 (notebook,Laptop)工作站 (workstation)超級(jí)便攜機(jī) UMPC(Ultra-Mobile PC)微處理器和嵌入式計(jì)算機(jī)微處理器(卩 P):使用單片大規(guī)模集成電路制成的、具有運(yùn)算和控制功能的電子部件。微處理器是各類計(jì)算機(jī)的核心組成部分，中央處理器幾乎都采用微處理組成 嵌入式計(jì)算機(jī):把運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入 / 輸出控制、接口電路全都集成在一 塊芯片上，這樣的超大規(guī)模集成電路稱為單片計(jì)算機(jī)或嵌入式計(jì)算機(jī)2.2 CPU的邏輯結(jié)構(gòu)與工作原理CPU 的結(jié)構(gòu)迄今為止，計(jì)算機(jī)都是按照馮?諾依曼提出的“存儲(chǔ)程序控制”的原理工作，即:問題的解算步驟 (程序) 連同它所處理的數(shù)據(jù)

29、都用二進(jìn)位表示， 并預(yù)先存放在存儲(chǔ) 器中；程序運(yùn)行時(shí)，CPU 從內(nèi)存中一條一條地取出指令和相應(yīng)的數(shù)據(jù)，按指令操作碼的規(guī) 定，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，直到程序執(zhí)行完畢為止。CPU 的主要任務(wù)：執(zhí)行指令，按指令的要求完成對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理CPU 的結(jié)構(gòu)：CPU 主要由運(yùn)算器、控制器和寄存器組3 個(gè)部分組成寄存器(GPR:存儲(chǔ)速度快，用來臨時(shí)存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和運(yùn)算得到的中間(或最后)結(jié)果運(yùn)算器 (ALU) ：用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種算術(shù)或邏輯運(yùn)算， 所以稱為算術(shù)邏輯部件 (ALU) 參與ALU 運(yùn)算的數(shù)據(jù)一一預(yù)先從內(nèi)存?zhèn)魉偷郊拇嫫?無需繼續(xù)運(yùn)算的結(jié)果從寄存器保存到內(nèi)存控制器：CPU 的指揮中心指令計(jì)數(shù)器一一

30、存放 CPU 正在執(zhí)行的指令的地址，CPU 每執(zhí)行一條指令后它就自動(dòng)加 1指令寄存器保存正在執(zhí)行的指令，通過譯碼器解釋該指令的含義，控制運(yùn)算器的操作，記錄 CPU 的內(nèi)部狀態(tài)指令與指令系統(tǒng)程序：能完成某個(gè)任務(wù)的一連串指令。指令：用二進(jìn)位表示，它用來規(guī)定CPU 執(zhí)行什么操作。指令是構(gòu)成程序的基本單位。指令由兩個(gè)部分組成：操作碼指出計(jì)算機(jī)應(yīng)執(zhí)行何種操作 操作數(shù)地址指令所處理的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所在的位置10 / 50指令在計(jì)算機(jī)中的執(zhí)行過程:取指令：CPU 的控制器從存儲(chǔ)器讀取一條指令并放入指令寄存器指令譯碼：指令寄存器中的指令經(jīng)過譯碼，決定該指令應(yīng)進(jìn)行何種操作、操作數(shù)在哪里執(zhí)行指令：執(zhí)行單元從存儲(chǔ)器取操

31、作數(shù)，完成指令所規(guī)定的運(yùn)算或操作保存結(jié)果：執(zhí)行單元保存運(yùn)行結(jié)果到寄存器或主存儲(chǔ)器，指令計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1 形成下一條指令的地址指令系統(tǒng)：CPU 可執(zhí)行的全部指令稱為該 CPU 的指令系統(tǒng)每一種 CPU 都有自己獨(dú)特的一組指令。同一公司同一系列的 CPU 具有向下（前）兼容性：即所有新處理器均保留老處理器 的全部指令，同時(shí)還擴(kuò)充功能更強(qiáng)的新指令。這樣， A 計(jì)算機(jī)（使用新型號(hào) CPU 的程序不能在 B計(jì)算機(jī)（使用老型號(hào) CPU 上運(yùn)行，B 計(jì)算機(jī)的程序卻能在 A 計(jì)算 機(jī)上運(yùn)行不同公司的不同 CPL 產(chǎn)品其指令系統(tǒng)不同，它們未必互相兼容：A 計(jì)算機(jī)（使用 Intel 公司CPU 的程序不能在 B 計(jì)

32、算機(jī)（使用 IBM 公司的 Power PC 微處理器）上直接 運(yùn)行，B 計(jì)算機(jī)的程序也不能在 A 計(jì)算機(jī)上直接運(yùn)行奔騰 4 系列的產(chǎn)品發(fā)展過程為：8088 （8086 ）宀 80286 宀 80386 80486 宀 Pentium 宀Pentium PROPentium IIPentium IIIPentium 4 宀奔騰 X 奔騰至尊宀酷睿酷睿 2常見的技術(shù)術(shù)語：超標(biāo)量（superscalar ）結(jié)構(gòu)：包含多個(gè) ALU 均可同時(shí)工作流水線結(jié)構(gòu)SSE/SSE2/SSE3 指令：其特點(diǎn)是 1 條指令可處理 128 位的數(shù)據(jù)，因此一條指令中可 包含若干個(gè)整數(shù)或浮點(diǎn)數(shù)，從而大大提高了計(jì)算速度，有

33、利于完成3D 圖形、語音識(shí)別、圖像處理等多媒體應(yīng)用超線程（Hyper-Threading, HT） 技術(shù)：把硬件模擬成兩個(gè)處理器芯片，從OS 來看就像有兩個(gè) CPU 一樣，可同時(shí)執(zhí)行 2 個(gè)線程。由于不是 2 個(gè)真正的 CPU 它們需要共享 ALU cache 等資源，當(dāng)兩個(gè)線程同時(shí)需要使用某個(gè)資源時(shí)， 一個(gè)線程必須暫停運(yùn)行，直到該資源空閑后才能繼續(xù)執(zhí)行，因此超線程的 性能達(dá)不到 2 個(gè)物理 CPU 的性能，當(dāng)運(yùn)行單線程應(yīng)用軟件時(shí)，超線程技術(shù) 甚至?xí)档拖到y(tǒng)性能。雙核處理器：1 個(gè)芯片中有兩個(gè)功能相同的處理器（內(nèi)核），在操作系統(tǒng)看來，系統(tǒng)中有 2 個(gè) CPUCPU 的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的性能主要表

34、現(xiàn)在程序執(zhí)行速度的快慢，它由許多因素決定，例如CPU 內(nèi)存、硬盤、顯卡等，但通常 CPU 是主要因素。CPU 性能高低的主要指標(biāo)是 CPU 的速度，有 2 種衡量方法：計(jì)算每秒鐘可執(zhí)行的指令數(shù)目，單位有：百萬條定點(diǎn)指令/秒 MIPS、百萬條浮點(diǎn)指令/秒 MFLOPS萬億條浮點(diǎn)指令/秒 TFLOPS11 / 50使用常用軟件（辦公軟件、數(shù)字媒體處理軟件和 3D 游戲等）的運(yùn)行速度來衡量 CPU 的性能影響 CPU 性能的主要因素：CPU 的字長(zhǎng)（位數(shù)）：CPU 中整數(shù)寄存器和定點(diǎn)運(yùn)算器的寬度，目前PC 使用的 CPU大多是 32 位處理器，新一代的 PC 機(jī)將使用 64 位處理器主頻（CPU 時(shí)

35、鐘頻率）：一般主頻越高，執(zhí)行一條指令所需時(shí)間越少，CPU 的處理速度越快CPU 總線（前端總線）的速度：CPU 總線速度決定了 CPU 與內(nèi)存間數(shù)據(jù)傳輸速度的快慢，總線速度越快， CPU 的性能發(fā)揮得越充分高速緩存（cache）的容量與結(jié)構(gòu)：cache 有利于 CPU 訪問內(nèi)存的次數(shù)，通常 cache 容量越大、級(jí)數(shù)越多，其效用就越顯著CPU 的指令系統(tǒng)： 指令的類型、數(shù)目和功能會(huì)影響程序的執(zhí)行速度CPU 的邏輯結(jié)構(gòu)：CPU 包含的定點(diǎn)運(yùn)算器和浮點(diǎn)運(yùn)算器數(shù)目、是否具有數(shù)字信號(hào)處 理功能、有無指令預(yù)測(cè)和數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)功能、 流水線的結(jié)構(gòu)和級(jí)數(shù)都對(duì)指令的速度有影 響2.3 PC機(jī)的主機(jī)PC 機(jī)通常由機(jī)箱

36、、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)和打印機(jī)組成 機(jī)箱內(nèi)有主板、硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)、電源和風(fēng)扇等 主板上安裝了 CPU 內(nèi)存、總線、I/O 控制器等部件，是 PC 機(jī)的核心主板、芯片組與 BIOS 主板的作用：安裝所有的電子器件、電路與連接件 主板上通常安裝有 CPU 插座、芯片組、存儲(chǔ)器插槽、擴(kuò)充卡插槽、BIOS CMOS儲(chǔ)器、輔助芯片和若干用于連接外部設(shè)備的 I/O 插口芯片組的作用：是 PC 機(jī)各組成部分相互連接和通信的樞紐 芯片組一般由兩塊超大規(guī)模集成電路芯片組成：北橋芯片和南橋芯片。北橋芯片：存儲(chǔ)控制中心（MC）用于高速連接 CPU 存儲(chǔ)器、顯卡，并與南橋芯 片相連；南橋芯片：I/O 控制中心（ICH

37、），主要與 PCI 總線槽、USB 接口、硬盤接口、音頻 解碼器、BIOS 和 CMOS?儲(chǔ)器等連接，并借助 Super I/O 芯片提供對(duì)鍵盤、鼠標(biāo)、 串行口和并行口的控制。關(guān)于芯片組的一些說明：芯片組與 CPU 芯片同步發(fā)展，有什么樣功能和速度的CPU 就有什么樣的芯片組與之配套由于集成電路集成度越來越高， 為降低系統(tǒng)成本， 芯片組中集成了越來越多的功能，包括網(wǎng)卡、顯卡、聲卡等功能BIOS（ Basic Input/Output System）即“基本輸入 / 輸出系統(tǒng)”，它是存放在主板上只讀存儲(chǔ)器（ROM 芯片中的一組機(jī)器語言程序。BIOS 是 PC 機(jī)軟件中最基礎(chǔ)的部分，沒有它機(jī)器無法

38、啟動(dòng)。BIOS 功能：診斷計(jì)算機(jī)故障；啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作；控制基本的輸入輸出操作（鍵盤、鼠標(biāo)、磁盤讀寫、屏幕顯示等 ）BIOS 芯片中包含的程序：加電自檢程序程序 POST（Power On Self Test） ：用于檢測(cè)計(jì)算機(jī)硬件故障12 / 50系統(tǒng)主引導(dǎo)記錄的裝入程序（Boot）：將主引導(dǎo)程序裝入內(nèi)存，并由引導(dǎo)程序加載 操作系統(tǒng)，成功后進(jìn)入操作系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)CMO 設(shè)置程序：設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，包括日期、時(shí)間、口令、配置參數(shù)等 常用外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序（ Driver ）：實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤、顯示器、軟驅(qū)和硬盤等常用外 部設(shè)備輸入輸出操作的控制CMOS儲(chǔ)器：是一個(gè)容量很小的RAM 存儲(chǔ)器，存放與計(jì)算機(jī)硬件相

39、關(guān)的一些參數(shù)（配置信息），包括系統(tǒng)的日期、時(shí)間、口令，已安裝的軟盤、硬盤、光盤驅(qū)動(dòng)器的數(shù)目、類型及參數(shù)、顯卡類型、啟動(dòng)機(jī)器時(shí)訪問外存的順序等，供BIOS 程序使用CMOS 芯片是一種易失性存儲(chǔ)器，必須使用電池供電，才能使計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)后它也不會(huì)丟 失所存儲(chǔ)的信息PC 機(jī)的啟動(dòng)工作過程：接通電源時(shí) CPU 首先執(zhí)行 BIOS 中的加電自檢程序，按 CMO 中的內(nèi)容來識(shí)別硬件的 配置，根據(jù)系統(tǒng)的配置信息對(duì)各部件進(jìn)行測(cè)試 （發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則報(bào)錯(cuò)，系統(tǒng)將不能繼續(xù) 啟動(dòng)或不能正常工作）和初始化，初始化包括 CPU 內(nèi)存、ROM 主板、CMOS 顯示 卡、鍵盤、軟驅(qū)和硬盤等設(shè)備；若用戶按下某一熱鍵（Del 或 F1

40、、F2、F8）可啟動(dòng) BIOS 中的 CMO 既置程序，允許 用戶對(duì)系統(tǒng)的硬件配置信息進(jìn)行修改；若用戶沒有按下某一熱鍵，而且加電自檢無致命錯(cuò)誤，CPU 自動(dòng)執(zhí)行主引導(dǎo)記錄裝入程序，按照 CMOS預(yù)先設(shè)定的啟動(dòng)順序，搜尋外存儲(chǔ)器（軟、硬盤或光盤） ，將 其第一扇區(qū)的內(nèi)容（主引導(dǎo)記錄）讀出并裝入到內(nèi)存； 控制權(quán)交給操作系統(tǒng)引導(dǎo)程序，由引導(dǎo)程序繼續(xù)將操作系統(tǒng)裝入內(nèi)存； 操作系統(tǒng)裝入成功后，將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)，整個(gè)計(jì)算機(jī)由操作系統(tǒng)所控制內(nèi)存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器分為內(nèi)存和外存兩大類通常， 存取速度較快的存儲(chǔ)器成本較高， 存取速度較慢的存儲(chǔ)器成本較低。 為了獲得好 的性能/價(jià)格比，計(jì)算機(jī)中各種內(nèi)存儲(chǔ)器和

41、外存儲(chǔ)器組成一個(gè)層狀的塔式結(jié)構(gòu)（P52 頁），取長(zhǎng)補(bǔ)短，協(xié)調(diào)工作內(nèi)存儲(chǔ)器從應(yīng)用角度可分為：主存儲(chǔ)器（內(nèi)存條） 、 cache 存儲(chǔ)器和寄存器 內(nèi)存儲(chǔ)器由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片組成，芯片有多種類型：隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 關(guān)機(jī)或斷電時(shí)，其中的信息隨之丟失。根據(jù)其保存數(shù)據(jù)的機(jī)理可 分為：動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM：電路簡(jiǎn)單，集成度高，功耗小，成本低，一般 用于做主存靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 （SRAM：電路復(fù)雜， 集成度低， 功耗較大， 成本高， 一 般用于做 cache高速緩沖存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器 ROM 能夠永久或半永久地保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，即使掉電后，存放在 ROM中的數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。按照ROM 中的內(nèi)容是否能

42、夠在線改寫，可分為：不可在線改寫的 ROM 如掩膜 ROM PROM 和 EPROMFlash ROM：在低電壓下，存儲(chǔ)的信息可讀不可寫；在較高電壓下，所存儲(chǔ)的13 / 50信息可以更改和刪除，可用于存儲(chǔ)BIOS 程序或用在數(shù)碼相機(jī)和優(yōu)盤中主存儲(chǔ)器（RAM）由 DRAM 芯片組成，是 CPU 可直接訪問的存儲(chǔ)器， 用于存放供 CPU 處理的 指令和數(shù)據(jù)主存 1 個(gè)字節(jié)（8 個(gè)二進(jìn)位）為一個(gè)存儲(chǔ)單元，對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行連續(xù)編址，CPU 按地址對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問存儲(chǔ)容量：主存儲(chǔ)器中所包含的存儲(chǔ)單元的總數(shù)（單位：MB 或 GB存儲(chǔ)器存取時(shí)間：從 CPU 給出存儲(chǔ)器地址開始，到存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)并送到CPU

43、（或者是-9把 CPU 數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器）所需要的時(shí)間（單位： ns, 1ns=10-s）PC 機(jī)主存儲(chǔ)器由 14 個(gè)內(nèi)存條組成，內(nèi)存條是把若干片DRAM 芯片焊裝在一小條印制電路板上制成，內(nèi)存條必須插在主板上的內(nèi)存條插槽中才能使用主存中的常見術(shù)語：SDRA M 單速率同步 DRAMDDRSDRAM 簡(jiǎn)稱 DDR 雙倍數(shù)據(jù)速率的同步 DRAM 采用雙列直插式內(nèi)存條（DIMM）DDR2SDRAM簡(jiǎn)稱DDR2四倍數(shù)據(jù)速率的同步 DRAM采用雙列直插式內(nèi)存條（DIMM） DDR3SDRAM 簡(jiǎn)稱 DDR3 八倍數(shù)據(jù)速率的同步 DRAMCache：是一種小容量高速緩沖存儲(chǔ)器，由SRAM 組成，速度幾乎與

44、 CPU 一樣快程序運(yùn)行時(shí)，CPU 使用的一部分?jǐn)?shù)據(jù)/指令會(huì)預(yù)先成批拷貝在 cache 中，cache 的內(nèi)容是 主存儲(chǔ)器中部分內(nèi)容的映象；當(dāng) CPU 需要從內(nèi)存讀（寫）數(shù)據(jù)或指令時(shí)，先檢查 cache 中有沒有，若有，就直接從 cache 中讀取，而不用訪問主存儲(chǔ)器I/O 總線與 I/O 接口I/O 操作的任務(wù)：將輸入設(shè)備輸入的信息送到內(nèi)存儲(chǔ)器的指定區(qū)域，或?qū)?nèi)存儲(chǔ)器指定 區(qū)域的內(nèi)容送出到輸出設(shè)備I/O 操作的特點(diǎn)：I/O 操作速度比 CPU 慢很多，因此 I/O 與 CPU 數(shù)據(jù)處理往往是并行處理；多個(gè) I/O 設(shè)備必須同時(shí)進(jìn)行工作配置的 I/O 設(shè)備數(shù)量和品種可經(jīng)常增減或變換每類 I/O

45、 設(shè)備都有各自的控制器，它們按照CPU 的 I/O 操作命令，獨(dú)立地控制 I/O操作的全過程I/O 設(shè)備、 I/O 接口、 I/O 控制器和 I/O 總線的關(guān)系：I/O 控制器：是控制 I/O 設(shè)備正常運(yùn)行的一組電子線路，可制成擴(kuò)充卡插在主板的插 槽中，也可集成在芯片組中I/O 控制器通過 I/O 總線與 CPU 內(nèi)存相連I/O 設(shè)備通過 I/O 接口與 I/O 控制器相連I/O 總線：各類 I/O 控制器與 CPU 內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)的一組公用信號(hào)線及相關(guān)控制電 路，這些信號(hào)線在物理上與主板擴(kuò)展槽中插入的 I/O 控制器擴(kuò)展卡直接連接。I/O 總線中包括了三種信號(hào)：數(shù)據(jù)信號(hào)、地址信號(hào)和控制信號(hào)

46、I/O 總線的帶寬： 也稱總線的數(shù)據(jù)傳輸率， 是指單位時(shí)間內(nèi)總線上可傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量， 是總線14 / 50的最重要的性能指標(biāo)。其計(jì)算公式：總線的數(shù)據(jù)傳輸速率（MB/S）= 數(shù)據(jù)線位數(shù)/8X總線工作頻率（MHzX每個(gè)總線周期的傳輸次數(shù)目前 PC 機(jī)使用的 I/O 總線：PCI 總線PCI-ExpreSS（ 高速 PCI 總線） ：采用高速串行傳輸， 以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式與主機(jī)進(jìn)行通信。目標(biāo)是全面取代現(xiàn)行的PCI 和 AGP 實(shí)現(xiàn)總線接口的統(tǒng)一。I/O 接口： I/O 設(shè)備與 I/O 控制器之間的連接器I/O 接口的分類：按數(shù)據(jù)傳輸方式：串行接口（一位一位傳輸）和并行接口（8、16 或 32 位一起傳

47、輸）按數(shù)據(jù)傳輸速率：低速口和高速口 按連接設(shè)備的數(shù)量：總線式（可串接多個(gè)設(shè)備，被多個(gè)設(shè)備共享）和獨(dú)占式（只能連接一個(gè)設(shè)備）按是否符合標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)接口和專用接口USB 接口：通用串行總線式接口（Un iversal Serial Bus）USB 特性：高速串行傳輸，可連接多個(gè)設(shè)備，一個(gè) USB 口用 USB 集線器最多可連接 127 個(gè)設(shè)備 所有設(shè)備共享總線帶寬符合即插即用規(guī)范（Plug & Play,即 PnR ,支持熱拔插 可通過 USB 接口由主機(jī)向外設(shè)提供電源（+5V, 100500 mA）USB 傳輸速率：1.5Mb/s （1.0 版）、12Mb/s （1.1 版）和 60MB/

48、S （2.0 版）IEEE-1394 接口：又稱 FireWire 接口，主要用于連接需要高速傳輸大量數(shù)據(jù)的音頻和 視頻設(shè)備，其數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 50MB/s 100MB/s。2.4常用輸入設(shè)備鍵盤作用：向計(jì)算機(jī)輸入字母、數(shù)字、符號(hào)、命令等信息鍵盤的結(jié)構(gòu)機(jī)械式鍵盤：早期曾使用 電容式鍵盤：擊鍵聲音小，無磨損和接觸不良問題，耐久性、靈敏度和穩(wěn)定性都 比較好，手感較好，壽命較長(zhǎng)與主機(jī)的接口： PS/2 接口； USB 接口；無線接口（紅外線或無線電波）鼠標(biāo)器（ Mouse）作用：控制屏幕上的鼠標(biāo)箭頭準(zhǔn)確地定位在指定的位置處， 然后通過按鍵 （左鍵或右鍵） 發(fā)出命令，完成各種操作工作過程： 用戶移動(dòng)

49、鼠標(biāo)器時(shí)， 借助于機(jī)械或光學(xué)原理， 將鼠標(biāo)在 X 方向和 Y 方向移動(dòng) 的距離變換成脈沖信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)， 計(jì)算機(jī)中的鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)程序把接收到的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換 成水平和垂直方向的位移量，繼而控制屏幕上鼠標(biāo)箭頭的移動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)：外型輕巧，操縱自如，使用方便，價(jià)格低廉15 / 50鼠標(biāo)器的類型：機(jī)電式鼠標(biāo)、光電式鼠標(biāo)與主機(jī)的接口： RS- 232 串行口（ D 形 9 針）；PS/2 （圓形 6 針）；USB 無線鼠標(biāo)筆輸入設(shè)備 作用：兼有鍵盤、鼠標(biāo)和寫字筆的功能，可以替代鍵盤和鼠標(biāo)輸入文字、命令和作圖 類型：電阻式；電容式；電磁感應(yīng)式與主機(jī)的接口類型：串行口； USB掃描儀 作用：將原稿（圖片、照片、底片、

50、書稿）輸入計(jì)算機(jī)的一種輸入設(shè)備 掃描儀輸入到計(jì)算機(jī)中的是原稿的“圖象” （bitmap）掃描儀的 3 種類型：手持式；平板式；膠片專用和滾筒式 平板式掃描儀工作原理： 被掃描的文稿正面朝下放置在玻璃上， 一束強(qiáng)光從下方打到文 稿上并移動(dòng)，文稿的圖像通過一系列透鏡反射到達(dá)CCD 芯片，并轉(zhuǎn)換為模擬電流； 模擬電流信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，被送到計(jì)算機(jī)中，由軟件進(jìn)行處理之 后，以文件形式保存在硬盤中掃描儀的性能指標(biāo)分辨率（dpi）：反映了掃描儀掃描圖像的清晰程度，用每英寸生成的像素?cái)?shù)目（dpi ）來表示，如：600X1200dpi, 1200X2400dpi色彩位數(shù)（色彩深度）

51、 ：反映了掃描儀對(duì)圖像色彩的辨析能力，位數(shù)越多，掃描儀 所能反映的色彩就越豐富，掃描的圖象效果也越真實(shí)，如：24bit ， 32bit ， 36bit ，42bit ， 48bit掃描幅面：指容許原稿的最大尺寸，如A4 幅面,A3 幅面，A0 幅面與主機(jī)的接口類型：SCSI； USB； 1394 接口數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī)的作用：獲取現(xiàn)實(shí)世界中景物的數(shù)字圖像數(shù)碼相機(jī)原理：光信號(hào)聚焦在CCD 或 CMO 成像芯片上轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換 ） 變成數(shù)字圖像， 經(jīng)過必要的圖像處理和數(shù)據(jù)壓縮后， 存儲(chǔ)在相機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器中。 數(shù)碼相機(jī)使用的成像芯片：CCD （目前使用居多）CMO（像素在 200

52、 萬300 萬以下的普及型相機(jī)，價(jià)格便宜）常用接口： USB 接口； IEEE-1394 接口 數(shù)碼相機(jī)的主要性能指標(biāo)：CCD 像素?cái)?shù)目：決定數(shù)字圖像能夠達(dá)到的最高分辨率，例如分辨率最高達(dá)1600X1200 時(shí)，共有 192000 個(gè)像素（200 萬像素）存儲(chǔ)介質(zhì)：SM（ Smart Media 卡）;CF 卡（Compact Flash 卡）;Memory Stick （ 記憶棒 ） ； SD（mini SD） 卡存儲(chǔ)器容量2.5常用輸出設(shè)備顯示器與顯示卡 計(jì)算機(jī)顯示器的作用：能將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，使文字和圖像在屏幕上顯示出來，16 / 50是計(jì)算機(jī)必不可少的圖文輸出設(shè)備。計(jì)算機(jī)顯示器組

53、成： 顯示器：陰極射線管顯示器 （CRT） ；液晶顯示器 （LCD） 顯示控制器：簡(jiǎn)稱顯卡顯示器的性能指標(biāo) 顯示屏尺寸：以對(duì)角線長(zhǎng)度度量，如， 15 吋， 17 吋， 19 吋， 21 吋 屏幕寬度與高度的比例：普通屏4 : 3;寬屏 16 : 10,或 16 : 9顯示分辨率：整屏可顯示像素的最大數(shù)目，一般用水平像素個(gè)數(shù)X垂直像素個(gè)數(shù)表示，女口 1920X1200,1280X1024 ,1024X768, 800X600, 640X480 畫面刷新速率：畫面每秒鐘更新的次數(shù)。刷新速率越高，圖像穩(wěn)定性越好 可顯示的顏色數(shù)目顯卡組成：顯示控制電路、繪圖處理器、顯示存儲(chǔ)器（ VRAM 和接口電路

54、顯卡的性能指標(biāo)繪圖處理器（圖形引擎）類型顯存容量：128MB- 2GB 大多采用 DDR2, GDDR3 或 GDDR4 存儲(chǔ)器組成 主機(jī)接口： AGP;PCI-E顯示器接口：VGA 接口（ D-Sub 接口）：模擬接口DVI 接口：數(shù)字接口HDMI 全高清多媒體接口：以無壓縮方式傳送1920 x 1200 的數(shù)字視頻信號(hào)和5.1 聲道音頻信號(hào)打印機(jī)打印機(jī)作用：將程序、數(shù)據(jù)、字符、圖形打印輸出在紙上 打印機(jī)類型：針式打印機(jī)；激光打印機(jī)；噴墨打印機(jī) 針式打印機(jī)：擊打式打印機(jī)優(yōu)點(diǎn)：耗材成本低，能多層套打，適合于票據(jù)打印 缺點(diǎn)：打印質(zhì)量不高，工作噪聲很大，速度慢 應(yīng)用：銀行、證券、郵電、商業(yè)等領(lǐng)域

55、用于打印存折和票據(jù)等 激光打印機(jī)：非擊打式打印機(jī)原理：激光技術(shù)與復(fù)印技術(shù)的結(jié)合 優(yōu)點(diǎn)：打印質(zhì)量高，噪聲小 缺點(diǎn)：成本較高應(yīng)用家庭及辦公噴墨打印機(jī)：屬于非擊打式打印機(jī)，大多為彩色打印優(yōu)點(diǎn)可以打印近似全彩色圖像，經(jīng)濟(jì)，效果好，低噪音，使用低電壓，環(huán)保 缺點(diǎn)墨水成本高，消耗快應(yīng)用家庭及辦公主要性能指標(biāo) （激光/ 噴墨）打印精度（分辨率）： 用每英寸多少點(diǎn) （像素） 表示， 單位： dpi , 一般產(chǎn)品為 400dpi、600dpi 、800dpi ，高的甚至達(dá)到 1000dpi 以上打印速度：每分鐘打印多少頁紙，單位PPM 通常每分鐘 310 頁色彩表現(xiàn)能力（彩色數(shù)目） ：打印機(jī)可打印的不同顏色的總數(shù)幅面大?。篈3, A4 等與主機(jī)的接口：并行口、SCSI 口、USB 接口其他：如打印成本、噪音、功耗等17 / 502.6外存儲(chǔ)器軟盤