計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論電子教案（課堂PPT）

1、.1計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論 Foundations of Computer Science田際平 計(jì)算機(jī)專業(yè)副教授答疑:工程實(shí)驗(yàn)北樓310室(辦公室).2教學(xué)計(jì)劃與進(jìn)度課程名稱 計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論/課程類別 專業(yè)必修課/教學(xué)時(shí)數(shù) 28學(xué)時(shí)第五周緒論(計(jì)算機(jī)軟件、硬件、歷史等)第六周數(shù)據(jù)的類型、表示第七周數(shù)的各種表示第八周位運(yùn)算、算數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算第九周計(jì)算機(jī)組成第十周計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第十一周 操作系統(tǒng)定義、組成部分第十二周 算法第十三周 程序設(shè)計(jì)語言第十四周 軟件工程第十五周 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第十六周 抽象數(shù)據(jù)類型第十七周 文件結(jié)構(gòu)第十八周 數(shù)據(jù)庫、總復(fù)習(xí).3第一部分計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù).4第一章 緒論 數(shù)據(jù)處理 馮諾伊曼理論

2、 計(jì)算機(jī)硬件 計(jì)算機(jī)軟件 計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史.5數(shù)據(jù)處理 任何數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)都可以表示為三個(gè)步驟： 數(shù)據(jù)輸入 數(shù)據(jù)輸出 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 在用戶看來，給出數(shù)據(jù)（出入）得到結(jié)果（輸出），目的即達(dá)到，不關(guān)心也不知道數(shù)據(jù)的處理過程，所以數(shù)據(jù)處理中的處理過程對用戶是看不到的，就象個(gè)“黑盒子”。 對計(jì)算機(jī)科學(xué)者來說，除去數(shù)據(jù)的輸入與輸出，更關(guān)心數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理過程。因?yàn)榘〝?shù)據(jù)的輸入與輸出在內(nèi)的整個(gè)數(shù)據(jù)處理都是計(jì)算機(jī)科學(xué)研究的對象。 美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾伊曼(Von Neumann)于1945年奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本理論。 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是具有速度快精度高、邏輯判斷與記憶功能的、高度的自動(dòng)化與靈活性。

3、處理.6馮諾伊曼理論馮諾伊曼提出的重要的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)思想可概括為：（1）計(jì)算機(jī)應(yīng)由五個(gè)基本部件組成：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入部件與輸出部件。（2）程序存儲(chǔ)思想：將程序與數(shù)據(jù)同時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，讓機(jī)器自動(dòng)執(zhí)行程序。（3）程序控制思想:計(jì)算機(jī)以運(yùn)算器為中心，輸入 / 輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳輸都通過運(yùn)算器。數(shù)據(jù)流 控制流 輸出設(shè)備存儲(chǔ)器輸入設(shè)備運(yùn)算器控制器.7馮諾依曼計(jì)算機(jī)的基本特點(diǎn) 計(jì)算機(jī)的基本工作原理是存儲(chǔ)程序和程序控制稱為馮諾依曼原理。按照馮諾依曼原理構(gòu)造的計(jì)算機(jī)又稱馮諾依曼計(jì)算機(jī)，其體系結(jié)構(gòu)稱為馮諾依曼結(jié)構(gòu)。 其基本特點(diǎn)為： （1）采用存儲(chǔ)程序方式，程序和數(shù)據(jù)放在同一個(gè)存儲(chǔ)器中，兩者

4、沒有區(qū)別，指令同數(shù)據(jù)一樣可以送到運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，即由指令組成的程序是可以修改的。 （2）存儲(chǔ)器是按地址訪問的線性編址的唯一結(jié)構(gòu)，每個(gè)單元的位數(shù)是固定的。 （3）指令由操作碼和地址碼組成。 （4）通過執(zhí)行指令直接發(fā)出控制信號控制計(jì)算機(jī)的操作。 （5）機(jī)器以運(yùn)算器為中心，輸入輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳送都經(jīng)過運(yùn)算器。 （6）數(shù)據(jù)以二進(jìn)制表示。.8計(jì)算機(jī)硬件 計(jì)算機(jī)硬件通常由五部分組成：運(yùn)算器和控制器、存儲(chǔ)器、輸入與輸出設(shè)備。這五部分之間的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，稱為馮諾依曼結(jié)構(gòu)圖（如前圖），其以運(yùn)算器為中心。 運(yùn)算器是對信息進(jìn)行加工處理的部件。它在控制器的控制下與內(nèi)存交換信息，負(fù)責(zé)進(jìn)行各類基本的算術(shù)運(yùn)算和與、或

5、、非、比較、移位等各種邏輯判斷和操作。此外，在運(yùn)算器中還含有能暫時(shí)存放數(shù)據(jù)或結(jié)果的寄存器。 控制器是整個(gè)計(jì)算機(jī)的指揮中心。它負(fù)責(zé)對指令進(jìn)行分析、判斷，發(fā)出控制信號，使計(jì)算機(jī)的有關(guān)設(shè)備協(xié)調(diào)工作，確保系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。 控制器和運(yùn)算器一起組成了計(jì)算機(jī)的核心，稱為中央處理器，即CPU（Central Processing Unit）。通常把控制器、運(yùn)算器和主存儲(chǔ)器一起稱為主機(jī)，而其余的輸入、輸出設(shè)備和輔助存儲(chǔ)器稱為外部設(shè)備。.9 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的記憶裝置，為了對存儲(chǔ)的信息進(jìn)行管理，把存儲(chǔ)器劃分成單元，每個(gè)單元的編號稱為該單元的地址。存儲(chǔ)器內(nèi)的信息是按地址存取的。向存儲(chǔ)器內(nèi)存入信息也稱為“寫入”。寫入新的

6、內(nèi)容則覆蓋了原來的舊內(nèi)容。從存儲(chǔ)器里取出信息，也稱為“讀出”。信息讀出后并不破壞原來存儲(chǔ)的內(nèi)容，因此信息可以重復(fù)取出，多次利用。 計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器可分為主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器兩種，通常分別簡稱為主存和輔存。 輸入設(shè)備如：鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、掃描儀等。 輸出設(shè)備如：屏幕顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音箱等。.10計(jì)算機(jī)軟件 在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)是以電信號的方式存在的，并以二進(jìn)制的形式來組織數(shù)據(jù)。 程序是指令的有序序列（馮諾伊曼也定義了指令集），并與其所處理的同時(shí)數(shù)據(jù)必須存放在存儲(chǔ)器中。 程序設(shè)計(jì)是以算法為基礎(chǔ)的，算法是一套自頂向下、逐步求精地去解決問題的方法。 計(jì)算機(jī)語言是由符號與單詞按特定語法構(gòu)成的語句集合。

7、每個(gè)語句都對應(yīng)這特定的指令集而被計(jì)算機(jī)所接收、解釋與執(zhí)行。 軟件工程是為為解決62年的軟件危機(jī)而產(chǎn)生的一套結(jié)構(gòu)化（或面向?qū)ο螅┑某绦蛟O(shè)計(jì)思想與方法。 操作系統(tǒng)是對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟硬件資源進(jìn)行管理，并對用戶使用計(jì)算機(jī)提供良好界面的程序包。.11計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史1 1第一代計(jì)算機(jī)（第一代計(jì)算機(jī)（1946194619581958年）年） 其主要特征是采用電子管作為主要元器件。其主要特征是采用電子管作為主要元器件。2 2第二代計(jì)算機(jī)（第二代計(jì)算機(jī)（1958195819641964年）年） 其主要特征是由電子管改為晶體管。其主要特征是由電子管改為晶體管。 3 3第三代計(jì)算計(jì)算機(jī)導(dǎo)論機(jī)（第三代計(jì)算計(jì)算機(jī)導(dǎo)論機(jī)（

8、1964196419741974年）年） 其主要特征是用半導(dǎo)體中小規(guī)模集成電路代替分立元其主要特征是用半導(dǎo)體中小規(guī)模集成電路代替分立元 件的晶體管。件的晶體管。 4 4第四代計(jì)算機(jī)（第四代計(jì)算機(jī)（19741974年至今）年至今） 其主要特征是以大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路為計(jì)算機(jī)其主要特征是以大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路為計(jì)算機(jī)的主要功能部件。的主要功能部件。 - - 注：與教材所講有不同注：與教材所講有不同.12第二章 數(shù)據(jù)的表示 數(shù)據(jù)的類型 計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù) 表示數(shù)據(jù) 十六進(jìn)制表示法 八進(jìn)制表示法.13數(shù)據(jù)的類型計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)據(jù)分類為：數(shù)值：計(jì)算文字：編輯圖象：縮放與調(diào)整音頻和視頻：聲效與特效.

9、14計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)表示法：對各種類型的數(shù)據(jù)都采用同一種數(shù)據(jù)表示。位（bit）：二進(jìn)制數(shù)字，是存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī) 中的最小數(shù)據(jù)單位。位模式：是一個(gè)位（bit）序列，即一個(gè)二 進(jìn)制數(shù)字串。字節(jié)（byte）：長度為8的位模式，也是度 量存儲(chǔ)空間大小的單位。.15表示數(shù)據(jù)以位模式來表示各種類型的數(shù)據(jù)（1）文本 由文本語言的符號個(gè)數(shù)決定位模式的長度：log2 符號個(gè)數(shù) = 模式長度 如ASC 碼，128個(gè)符號，128=27 ，所以位模式長度為7，即用7位二進(jìn)制數(shù)字表示一個(gè)ASC符號。 ASC 碼表要了解數(shù)字與字母排列。 擴(kuò)展的ASC 碼用一個(gè)字節(jié)表示一個(gè)符號，每字節(jié)的第一位為0。.16（2）數(shù)的表

10、示，見下章（3）圖象 位圖圖象：圖象由象素點(diǎn)陣構(gòu)成，每個(gè)象素由一個(gè)位模式表示，模式長度取決于對應(yīng)象素亮度與色彩（或灰度）。 矢量圖象：整個(gè)圖由基本直線與曲線的數(shù)學(xué)公式構(gòu)成。（4）音頻和視頻：對連續(xù)的模擬信號采樣，并進(jìn)行數(shù)字離散化后轉(zhuǎn)換為位模式存儲(chǔ)。.17八進(jìn)制和十六進(jìn)制表示法十進(jìn)制：基本數(shù)字為09 每位不會(huì)出現(xiàn)10，逢10進(jìn)1二進(jìn)制：基本數(shù)字為01 每位不會(huì)出現(xiàn)2，逢2進(jìn)1八進(jìn)制：基本數(shù)字為07 每位不會(huì)出現(xiàn)8，逢8進(jìn)1十六進(jìn)制：基本數(shù)字為09、A、B、C、 D、E、F（相當(dāng)十進(jìn)制1015 ） 每位不會(huì)出現(xiàn)F，逢F進(jìn)1.18個(gè)進(jìn)制對照表十十進(jìn)進(jìn)制制(D)二二進(jìn)進(jìn)制制(B)八八進(jìn)進(jìn)制制(O)十十

11、六六進(jìn)進(jìn)制制(H)0123456789101112131415011011100101110111100010011010101111001101111011110123456710111213141516170123456789abcdef.19八和十六進(jìn)制與位模式的轉(zhuǎn)化每一個(gè)八進(jìn)制數(shù)對應(yīng)二進(jìn)制的三位（3位模式）如：144(O)=001 100 100(B) 7123(O)=111 001 010 011(B) 7 1 2 3每一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)對應(yīng)二進(jìn)制的四位 （4位模式）如： 64(H)=0110 0100(B) 2C1D(H)=0010 1100 0001 1101(B) 2 C 1 D

12、.20第三章 數(shù)的表示 數(shù)制的轉(zhuǎn)換 整數(shù)的表示 EXCESS系統(tǒng) 浮點(diǎn)表示法 十六進(jìn)制表示法.21r 進(jìn)制轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制轉(zhuǎn)換公式： an .a1a0.a-1.a-m (r) = a*rn + + a*r1 + a*r0 +a*r-1+.a*r-m 10101(B)=24+22+1=21101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75101(O)=82+1=6571(O)=78+1=57101A(H)=163+16+104106.22十進(jìn)制轉(zhuǎn)化成 r 進(jìn)制 整數(shù)部分：除以 r取余數(shù)，直到商為0，余數(shù)從右到左排列。 小數(shù)部分：乘以 r取整數(shù)，整數(shù)從左到右排列。例 100.345(D)=1100

13、100.01011(B)100(D)=144(O)=64(H)100(D)=144(O)=64(H)=1100100(B)10025022521226232100010010.34520.69021.3802 0.760 2 1.520 2 1008128180441100166046161 1.04.23整數(shù)的表示正數(shù)與負(fù)數(shù)正數(shù)與負(fù)數(shù) 在計(jì)算機(jī)中數(shù)的符號也是用數(shù)碼來表示的，一般用“0”表示正數(shù)的符號，“1”表示負(fù)數(shù)的符號，并放在數(shù)的最高位。例如： （01011）2 （11）10 （11011）2 （11）10.24原碼、補(bǔ)碼、反碼 在計(jì)算機(jī)中一個(gè)數(shù)可以采用原碼、補(bǔ)碼或反碼表示，上面講到的正數(shù)

14、與負(fù)數(shù)表示法即為原碼表示法。 一個(gè)正數(shù)的原碼、補(bǔ)碼、反碼是相同的，而負(fù)數(shù)就不同了。 無符號整數(shù)格式(最簡單的數(shù)據(jù)表示): 數(shù)的范圍： 0 （12 n）。 其中為N用于存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)的二進(jìn)制數(shù)位. .25原碼 (符號加絕對值格式) 假設(shè)x為n位小數(shù)，用小數(shù)點(diǎn)左面一位表示數(shù)的符號，則： 數(shù)的范圍： （12 n）（12n）。 零有兩種表示： 正零為0.00；負(fù)零為1.00。）（原0X1( 1 10 X X ) 1 (X.26補(bǔ)碼數(shù)的范圍： （12 n）1。零的表示是唯一的，即： 0.00。2 mod 0X1 2 1X0 X X )2(）（）（補(bǔ)X.27反碼數(shù)的范圍： （12 n）（12 n）。零的表示有

15、兩種： 正零為0.00，負(fù)零為1.11。 0X1 22 1X0 X X ) 3 (）（）（）（反Xn.28Excess系統(tǒng)特點(diǎn):能同時(shí)存儲(chǔ)正負(fù)數(shù),易于二與十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換。正數(shù)（幻數(shù)）用于轉(zhuǎn)換過程，在8位模式下幻數(shù)為（2 n-1）=128 或（2 n-1）-1=127，并分別稱Excess-128與Excess-127。Excess系統(tǒng)數(shù)據(jù)表示法（數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換法）：將十進(jìn)制整數(shù)與幻數(shù)之和轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，并補(bǔ)足N位。如：整數(shù)-25的Excess-127數(shù)據(jù)表示為01100110 D-25+D127=D102=B1100110=B01100110.29浮點(diǎn)數(shù)表示法 浮點(diǎn)數(shù)可以擴(kuò)大數(shù)的表示范圍。 浮點(diǎn)數(shù)由兩

16、部分組成，一部分用以表示數(shù)據(jù)的有效位，稱為尾數(shù)；一部分用于表示該數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置，稱為階碼。 一般階碼用整數(shù)表示，尾數(shù)大多用小數(shù)表示。一個(gè)數(shù)N用浮點(diǎn)數(shù)表示可以寫成： N MRe M表示尾數(shù)，e表示指數(shù)，R表示基數(shù)。基數(shù)一般取2，8，16。一旦機(jī)器定義好了基數(shù)值，就不能再改變了。因此，在浮點(diǎn)數(shù)表示中基數(shù)不出現(xiàn)，是隱含的。 注: 浮點(diǎn)數(shù)表示法類似于數(shù)據(jù)的“科學(xué)表示法”.30浮點(diǎn)數(shù) (注:與教材講解略有不同) IEEE標(biāo)準(zhǔn) (32位單精度浮點(diǎn)數(shù)表示): 32位 = 符號1位+指數(shù)Excess-127數(shù)8位+尾數(shù)23位 十六進(jìn)制表示法(略) 階碼數(shù)符110.011(B)=1.100112+10=1100

17、1.12-10=0.1100112+11階符尾數(shù)1100110011N= 數(shù)符尾數(shù)2階符階碼尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度。 階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍。 .31第四章 數(shù)位運(yùn)算 算數(shù)運(yùn)算 邏輯運(yùn)算 移位運(yùn)算.32算數(shù)運(yùn)算 位運(yùn)算包括算數(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算。而算數(shù)運(yùn)算包括整數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的四則運(yùn)算。 整數(shù)的四則運(yùn)算 以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式的存儲(chǔ)整數(shù)，可以進(jìn)行加、減、乘、除四則運(yùn)算。因計(jì)算機(jī)是以反復(fù)的加來實(shí)現(xiàn)整數(shù)的乘（*），而以反復(fù)的減實(shí)現(xiàn)除（/），如下示意，所以只介紹具有典型意義的加減運(yùn)算。 如： 5 * 4 5 + 5 + 5 + 5 7 / 2 7 2 2 2 + 1 減3次2即商為3 余1.33整數(shù)加如：24 加

18、 17 得 7 24 對應(yīng)補(bǔ)碼形式： 00011000 17 + （17為00010001） 11101111 + 7 1 00000111再如：127加3得130 進(jìn)位舍 127 對應(yīng)補(bǔ)碼形式： 01111111 3 + 00000011 + 130 錯(cuò)誤結(jié)果 126 10000010 注：8位模式補(bǔ)碼表示范圍為128 +127，超出該范圍即產(chǎn)生錯(cuò)誤。所以127加1得128 ，再加兩次1，即得126。 01111111 10000000 .34整數(shù)減、浮點(diǎn)數(shù)的加減 整數(shù)減運(yùn)算也是借助加法運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的，即減一個(gè)整數(shù)等于加一個(gè)相同值的負(fù)數(shù)。 如：101 62 相當(dāng)于101 +（ 62）得 39 1

19、01 即 101 補(bǔ)碼：01100101 62 62 + 11000010 + 39 39 00100111 浮點(diǎn)數(shù)的加減（見教材示例） 以Excess-127保存指數(shù)的IEEE規(guī)范浮點(diǎn)數(shù)的加減，主要是兩個(gè)數(shù)的指數(shù)取等值后，再按多項(xiàng)式使同項(xiàng)（同冪次）系數(shù)（尾數(shù)）相加。.35邏輯運(yùn)算 一個(gè)二進(jìn)制位（bit）的兩個(gè)可能的值0、1，如果被決定為邏輯值，即定義0為“假”而1為“真”， 那么就可以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。許多邏輯是應(yīng)用于邏輯電路方面，或由“門電路”觸發(fā)而實(shí)現(xiàn)的。 邏輯運(yùn)算真值表 值 非運(yùn)算 與運(yùn)算 或運(yùn)算 異或運(yùn)算 x y NOTx xANDy xORy xXORy 0 0 1 0 0 0 0 1

20、 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0.36對“與”，“或”理解的示例 令P為教授，Q為黨員，則某大學(xué)的相關(guān)會(huì)議參加者的命題檢驗(yàn)如下： 某人的情況 黨內(nèi)專家 黨員擴(kuò)大（專家）會(huì) P Q P AND Q P OR Q 0 0 0 （不可參加會(huì)議） 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1（可以參加會(huì)議） 1.37移位運(yùn)算 左（右）移位：對于無符號二進(jìn)制數(shù)串各位左（右）移1位，最高（低）位舍棄而最低（高）位補(bǔ)0。左（右）移位對應(yīng)著二進(jìn)制乘（除）2。 如：D59乘2為D118，而除2為29（實(shí)際為29.5）。 00111011 00111011 移出舍棄 001110110

21、補(bǔ)入 000111011 移出舍棄 再如：確定8位模式的第四位的值是0或1。設(shè)計(jì)“掩碼”（修改另一位模式的位模式）為00001000： 原位模式 ：abcdefgh 掩碼：00001000 AND（“與”邏輯運(yùn)算） 0000e000 0000000e右移3次（除8） 原碼能被8整除則結(jié)果e為1，否則e為非1（即為0）.38第二部分計(jì)算機(jī)硬件.39第五章 計(jì)算機(jī)組成 中央處理器 主存儲(chǔ)器 輸入 / 輸出 子系統(tǒng)的內(nèi)部連接 程序執(zhí)行 兩種不同的體系結(jié)構(gòu).40中央處理器 CPU的全稱是“Central Processing Unit”，即中央處理器。 CPU的主要性能指標(biāo)有： 1 1主頻主頻 主頻即

22、CPU工作的時(shí)鐘頻率。CPU的工作是周期性的，它不斷地執(zhí)行取指令、執(zhí)行指令等操作。這些操作需要精確定時(shí)，按照精確的節(jié)拍工作，因此CPU需要一個(gè)時(shí)鐘電路產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍，一旦機(jī)器加電，時(shí)鐘電路便連續(xù)不斷地發(fā)出節(jié)拍，就像樂隊(duì)的指揮一樣指揮CPU有節(jié)奏的工作，這個(gè)節(jié)拍的頻率就是主頻。一般說來，主頻越高，CPU的工作速度越快。 .41 2 2外頻外頻 實(shí)際上，計(jì)算機(jī)的任何部件都按一定的節(jié)拍工作。通常是主板上提供一個(gè)基準(zhǔn)節(jié)拍供各部件使用，主板提供的節(jié)拍稱為外頻。 3 3倍頻倍頻 隨著科技的發(fā)展，CPU的主頻越來越快，而外部設(shè)備的工作頻率跟不上CPU的工作頻率，解決的方法是讓CPU作頻率以外頻的若干倍工作。

23、CPU主頻是外頻的倍數(shù)稱為CPU的倍頻。 CPU工作頻率倍頻外頻.42 4 4地址總線寬度地址總線寬度 我們知道，PC（Personal Computer，個(gè)人計(jì)算機(jī)）采用的是總線結(jié)構(gòu)。地址總線寬度（地址總線的位數(shù)）決定了CPU可以訪問的存儲(chǔ)器的容量，不同型號的CPU總線寬度不同，因而使用的內(nèi)存的最大容量也不一樣。如32位 地址總線能使用的最大內(nèi)存容量為4GB。 5 5數(shù)據(jù)總線寬度數(shù)據(jù)總線寬度 數(shù)據(jù)總線寬度決定了CPU與內(nèi)存、輸入輸出設(shè)備之間一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒘?。Pentium以上的計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)總線的寬度為64位，即CPU一次可以同時(shí)處理8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。.43 6 6L1L1高速緩存高速緩存

24、緩存是位于CPU和內(nèi)存之間的容量較小但速度很快的存儲(chǔ)器，使用靜態(tài)RAM做成，存取速度比一般內(nèi)存快38倍。 L1緩存也稱片內(nèi)緩存，Pentium時(shí)代的處理器把L1緩存集成在CPU內(nèi)部。L1高速緩存容量一般在32KB64KB之間，少數(shù)可達(dá)到128KB。 7 7L2L2高速緩存高速緩存 此即二級高速緩存，通常做在主板上，目前有些CPU將二級緩存也做到了CPU芯片內(nèi)。 L2高速緩存的容量一般在128KB512KB之間，有的甚至在1M以上。.44 8 8工作電壓工作電壓 工作電壓是指CPU正常工作時(shí)所需要的電壓。早期CPU工作電壓一般為5V，而隨著CPU主頻的提高，CPU工作電壓有逐步下降的趨勢，以解決

25、發(fā)熱過高的問題。 目前CPU的工作電壓一般在1.6V2.8V之間。CPU制造工藝越先進(jìn)，則工作電壓越低，CPU運(yùn)行時(shí)的耗電功率就越小。 9協(xié)處理器協(xié)處理器 含有內(nèi)置協(xié)處理器的CPU可以加快特定類型的數(shù)值計(jì)算。某些需要進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算的軟件系統(tǒng)，如AUTO CAD就需要協(xié)處理器支持。 Pentium以上的CPU都內(nèi)置了協(xié)處理器。.45CPU的封裝方式 采用Socket結(jié)構(gòu)封裝的CPU與Socket插座。采用Slot結(jié)構(gòu)封裝的CPU與Slot插座。.46存儲(chǔ)器 1 1基本概念基本概念 存儲(chǔ)器是由一些能表示二進(jìn)制數(shù)0和1的物理器件組成的，這種器件稱為記憶元件或存儲(chǔ)介質(zhì)。 常用的存儲(chǔ)介質(zhì)有半導(dǎo)體器件和磁性

26、材料。例如，一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)半導(dǎo)體電路、磁性材料中的存儲(chǔ)元等都可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制代碼信息。 位是存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)信息的最小單位，稱為存儲(chǔ)位。由若干個(gè)存儲(chǔ)位組成一個(gè)存儲(chǔ)單元。 一個(gè)存儲(chǔ)單元可以存放一個(gè)字，此時(shí)稱為字存儲(chǔ)單元；也可以存放一個(gè)字節(jié)，稱為字節(jié)存儲(chǔ)單元。許多存儲(chǔ)單元的集合形成一個(gè)存儲(chǔ)體，它是存儲(chǔ)器的核心部件，信息就存放在存儲(chǔ)體內(nèi)。.47 如何區(qū)分存放在存儲(chǔ)體中的信息，也就是說怎樣將存儲(chǔ)體中若干個(gè)存儲(chǔ)單元加以識(shí)別呢？ 解決這個(gè)問題的方法是給每個(gè)存儲(chǔ)單元編上號，這個(gè)編號就稱為該單元的地址。若一個(gè)單元存放一個(gè)字節(jié)，則相應(yīng)的地址稱字節(jié)地址；若一個(gè)單元存放一個(gè)機(jī)器字，那么，相應(yīng)的地址稱為字地址。 一個(gè)存儲(chǔ)器

27、中存儲(chǔ)單元的總數(shù)稱為該存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)器的容量越大，能存儲(chǔ)的信息就越多，計(jì)算機(jī)的處理能力也就越強(qiáng)。 表示存儲(chǔ)容量的單位一般用字或字節(jié)。例如，32KB表示32K字節(jié)，128KW表示128K字，其中 IK 1024。 .48 存儲(chǔ)器的兩個(gè)基本操作是寫入信息和讀出信息（或稱存數(shù)和取教）。 存儲(chǔ)器從接到讀出命令，到指定地址的信息被讀出，并穩(wěn)定在存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器或數(shù)據(jù)總線上為止的時(shí)間，稱為讀出時(shí)間（亦稱取數(shù)時(shí)間）。 反之，將數(shù)據(jù)寄存器或數(shù)據(jù)總線上的信息寫入存儲(chǔ)器的時(shí)間稱為寫入時(shí)間。 在連續(xù)兩次訪問存儲(chǔ)器時(shí)，從第一次開始訪問到下一次開始訪問所需的最短時(shí)間稱為存儲(chǔ)周期，它表示存儲(chǔ)器的工作速度。

28、.492 2存儲(chǔ)器分類存儲(chǔ)器分類（1）按存取方式分類：隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM ）和順序存儲(chǔ)器（SAM），讀寫存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器（ROM）。（2）按存儲(chǔ)介質(zhì)分類：磁性材料存儲(chǔ)器，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和激光存儲(chǔ)器。 （3）按功能和存取速度分類：寄存器型存儲(chǔ)器、 主存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。 3 3存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)（1）存儲(chǔ)容量（capacity）（2）存取速度（access time）（3）數(shù)據(jù)傳輸率（data transfer rate）（4）位存儲(chǔ)價(jià)格（cost per bit）.50半導(dǎo)體存儲(chǔ)器（1 1）RAMRAM RAM的全名是讀寫隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（Read Write Random Acce

29、ss Memory），本應(yīng)縮寫為RWRAM，但它不易發(fā)音，故流行稱為RAM。 三個(gè)特點(diǎn)：可以讀出、也可以寫入； 所謂隨機(jī)存取，意味著存取任一單元所需的時(shí)間相同；當(dāng)斷電后，存儲(chǔ)內(nèi)容立即消失，稱為易失性（volatile）。 -（3）NVRAM NVRAM是一種非易失性的隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器。既能快速存取，而系統(tǒng)斷電時(shí)又不丟失數(shù)據(jù)。實(shí)際上，它是把SRAM的實(shí)時(shí)讀寫功能與E2PROM的可靠非易失能力綜合在一起。.51（2 2）DRAMDRAM與與 SRAMSRAM RAM可分為動(dòng)態(tài)（Dynamic RAM）和靜態(tài)（Static RAM）兩大類。 動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAM是用MOS電路和電容來作存儲(chǔ)元件的，由

30、于電容會(huì)放電，所以需要定時(shí)充電以維持存儲(chǔ)內(nèi)容的正確，這稱為“刷新”，例如每隔2ms刷新一次，因此稱之為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM是用雙極型電路或MOS電路的觸發(fā)器來作存儲(chǔ)元件的，沒有電容造成的刷新問題。只要有電源正常供電，觸發(fā)器就能穩(wěn)定地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，因此稱之為靜態(tài)存儲(chǔ)器。 DRAM的特點(diǎn)是高密度，SRAM的特點(diǎn)是高速度。.522只讀在儲(chǔ)器（1 1）ROMROM ROM為只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory或譯唯讀存儲(chǔ)器）的縮寫。 ROM的用途很廣，如與微程序設(shè)計(jì)相結(jié)合。 與操作系統(tǒng)及高級語言相結(jié)合，與應(yīng)用軟件相結(jié)合、與無磁盤網(wǎng)絡(luò)工作站等。 （2 2）PROMPROM與與EPRO

31、MEPROM PROM是可編程只讀存儲(chǔ)器（Programmable Read Only memory）的縮寫。它與ROM的性能一樣，存儲(chǔ)的程序在處理過程中不會(huì)丟失、也不會(huì)被替換。 .53 EPROM是可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器（ Erasable Programmable Read Only Memory）的縮 寫。它的內(nèi)容通過紫外光照射可以擦除，這種靈活性使EPROM得到廣泛的應(yīng)用。（3 3）E2PROME2PROM E 2 P R O M 是 電 擦 除 可 編 程 只 讀 存 儲(chǔ) 器 （Electrically Erasable Programmable ROM）的縮寫；它包含了 EPROM

32、的全部功能，而在擦除與編程方面更加方便這就使E2PROM比EPROM有更大的靈活性和更廣泛的適應(yīng)性。.54輸入/輸出（外存儲(chǔ)器）1磁記錄的基本概念磁記錄的基本概念（1 1）磁記錄密度（）磁記錄密度（densitydensity） 面密度（areal density）。面密度等于道密度與位密度的乘積。 道密度（track density）。道密度等于磁道間距的倒數(shù)，而磁道間距（track pitch）則是相鄰兩條磁道中線間的距離 位密度（bit density）。磁道上單位長度存儲(chǔ)的二進(jìn)制信息量稱為位密度也稱為線密度。.55（2 2）磁記錄方式）磁記錄方式 磁記錄方式主要有兩種：水平記錄方式和垂

33、直記錄方式。 水平記錄方式（horizontal recording）是利用磁頭磁場的水平分量在介質(zhì)上寫入信息，使介質(zhì)沿其表面進(jìn)行磁化。通常也稱為橫向記錄方式。 缺點(diǎn)：是存在自退磁效應(yīng)，每個(gè)小磁疇的距離不能太近，這就限制了記錄密度的進(jìn)一步提高。 .56 垂直記錄方式（vertical recording）是利用磁頭磁場的垂直分量在介質(zhì)上寫入信息，使介質(zhì)的磁化方向垂直于介質(zhì)表面。 優(yōu)點(diǎn)：是相鄰位的退磁磁場幾乎為零，每個(gè)磁束之間不會(huì)抵消，反而會(huì)加強(qiáng)，這就適合于進(jìn)行高密度的磁記錄。 區(qū)位記錄方式（zone bit recording，簡稱ZBR）也稱等密度記錄方式。 等密度記錄就是保持所有磁道上記錄

34、的位密度相等。為此，可以采用兩種方法： 勻線速度控制法。區(qū)域位密度法。.57（3）磁記錄編碼技術(shù) 磁盤機(jī)曾廣泛使用的編碼方法有： FM調(diào)頻制（Frequency Modulation）編碼，M0.5； MFM改進(jìn)調(diào)頻制（Modified Frequency Modulation）編碼， M 1；M2FM改進(jìn)的改進(jìn)調(diào)頻制（Modified MFM）編碼， M1，且可靠性、信噪比均得到改善。 還有一類成組編碼方法，它是把記錄的數(shù)據(jù)序列按若干位編成一組，對應(yīng)于每種組態(tài)有一種編碼序列與之匹配。例如 GCR（45）成組編碼 。.58GCR（45） GCR（45）成組編碼（Group Coded Reco

35、rding）就是把數(shù)據(jù)按4位編成一組，與之對應(yīng)產(chǎn)生出5位編碼序列。 編碼規(guī)則是：禁止使用連續(xù) 3位以上的“0”代碼組合。我們知道，4位有16種組態(tài)，5位則有32種組態(tài)，除掉含有3位以上連續(xù)“0”的組態(tài)， 5位編碼序列尚有17種組態(tài)可用。選用其中16種與4位數(shù)據(jù)序列對應(yīng)即可。 GCR編碼效率M0.75，具有一定的自同步能力。已應(yīng)用于磁帶機(jī)與軟磁盤機(jī)中。.59 GCR（45）編碼數(shù)據(jù)序列d1d2d3d4GCR編碼序列e1e2e3e4e50000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111110011101110010100

36、11111011010110110101111101001001010100101111110011010111001111.60 注意：數(shù)據(jù)序列通過編碼電路轉(zhuǎn)換為編碼序列后，它還不等于就是記錄序列。當(dāng)通過磁頭往磁表面上寫數(shù)據(jù)時(shí)，還要把編碼序列按一定規(guī)則變成記錄脈沖。例如在GCR編碼中，最后是用逢“ 1”翻轉(zhuǎn)不歸零制（Non Return to Zero， NRZ1）規(guī)律加以記錄的。 目前，比較先進(jìn)并在硬磁盤機(jī)中廣泛使用的編碼是 RLL（2，7）編碼。這是限制兩次翻轉(zhuǎn)之間距離的編碼，或稱游程長度受限碼（RunLength Limited Code，RLL）。 編碼規(guī)則是：在編碼序列中，兩個(gè)“1

37、”之間至少有2個(gè)“0”，最多有7個(gè)“0”。.61ARLL（2，7） 美國最近設(shè)計(jì)出的編碼，即高級RLL碼（ Advanced RLL）。它把編碼效率提到M2，將在未來更高密度的磁盤機(jī)中得到普遍的應(yīng)用。數(shù)據(jù)序列RLL（2，7）編碼序列 11 1000000101001100111 100001001001000010000001000010010000001000 .622軟磁盤及其設(shè)備（1）軟磁盤 軟磁盤（原名flexible disk，后來人們戲稱為floppy disk）或譯為軟磁盤，是人們廣泛使用的一種廉價(jià)介質(zhì)。 它是在聚酯塑料（mylar plastic）盤片上涂布容易磁化并有一定矯頑

38、力的磁薄膜而制成的。所用磁介質(zhì)有一氧化鐵、滲鈷氧化鐵，對于高密度介質(zhì)（超過 30000bpi）則采用鋇鐵氧體、金屬介質(zhì)等。 軟盤的主要規(guī)格是磁片直徑。1972年出現(xiàn)的是8英寸軟盤。1976年與微型機(jī)同時(shí)面世的是5.25英寸軟盤，簡稱 5英寸盤。1985年日本索尼（sony）公司推出3.5英寸盤。1987年索尼公司又推出2.5英寸軟盤，簡稱2英寸盤。目前已出現(xiàn)1.5英寸軟盤，只是未批量生產(chǎn)。.63 在磁片直徑不斷縮小的同時(shí)，軟盤容量卻連續(xù)擴(kuò)大，以5英寸盤為例，當(dāng)初的單面單密度容量為125KB，單面雙密度或雙面單密度為250KB，雙面雙密度則為500KB。 所謂單面是只用一面，雙面是兩面都用。所謂

39、單密度是用FM編碼的，雙密度（又稱倍密度）是用MFM、M2FM或GCR編碼記錄的。 5寸軟盤外觀.64 3英寸盤的容量有1MB、2MB、4MB等數(shù)種。 自 1987年IBM選擇2MB的3.5英寸盤作為PS2系列的配置后，2MB盤正成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著膝上型計(jì)算機(jī)的流行，3英寸盤成為軟盤的主流產(chǎn)品（2）驅(qū)動(dòng)器與適配卡 一個(gè)完整的軟盤存儲(chǔ)系統(tǒng)是由軟盤、軟盤驅(qū)動(dòng)器、軟盤控制適配卡組成。 軟盤驅(qū)動(dòng)器（floppy disk drive）由機(jī)械運(yùn)動(dòng)和磁頭讀寫兩部分組成。機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分又由主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和磁頭定位系統(tǒng)兩部分組成。 通常，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用直流伺服電機(jī)，帶動(dòng)磁盤以每分鐘300轉(zhuǎn)以上的速度旋轉(zhuǎn)

40、，并使磁頭定位進(jìn)行磁盤信息的讀寫。.65 軟盤驅(qū)動(dòng)器簡稱軟驅(qū)。它的全部機(jī)械運(yùn)動(dòng)與數(shù)據(jù)讀寫操作，必須在軟盤控制適配卡（ FDC adapter）的控制下進(jìn)行。 而適配卡正好把驅(qū)動(dòng)器與CPU系統(tǒng)板聯(lián)系起來，使磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)成為整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)有機(jī)組成部分。（3）軟盤的使用與維護(hù) 不要弄臟，不要用手摸盤面，不要把它放在高溫、潮濕、強(qiáng)磁、震動(dòng)的地方。也不要用硬筆在封套上寫劃，標(biāo)簽要寫好再貼。寫保護(hù)缺口的貼上或取下，一定不要怕麻煩，攜帶時(shí)不要圖省事，隨便放在書包里，應(yīng)該裝在盒內(nèi)。.66軟盤的格式軟盤的格式軟 盤低 密 度高 密 度扇 區(qū)磁 道容 量扇 區(qū)磁 道容 量5.25英寸940360K15801

41、.2M3.5英寸980720K18801.44M.673硬磁盤及其設(shè)備 硬盤是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最主要的輔助存儲(chǔ)器。硬盤盤片與其驅(qū)動(dòng)器合二為一體，稱為硬盤機(jī)，后來人們叫熟了，統(tǒng)稱為硬盤。硬盤通常安裝在主機(jī)箱內(nèi)，所以無法從計(jì)算機(jī)的外部看到。（1 1）硬盤的種類）硬盤的種類 按硬盤的幾何尺寸劃分，硬盤分為3.5英寸和5.25英寸兩種。近年來，市場上主要以3.5英寸為主。 按硬盤接口劃分，主要有IDE、EIDE、Ultra DMA和SCSI接口硬盤。.68硬盤的工作模式 20世紀(jì)90年代初期，PC機(jī)多采用IDE接口硬盤。IDE接口標(biāo)準(zhǔn)的硬盤工作方式只能是標(biāo)準(zhǔn)模式。在標(biāo)準(zhǔn)模式下，硬盤最大容量只能是528MB

42、，硬盤與主機(jī)之間采用PIO方式（程序控制輸入輸出方式）傳輸數(shù)據(jù)。 突破528MB容量限制的問題，因此推出了EIDE標(biāo)準(zhǔn)。EIDE接口標(biāo)準(zhǔn)的工作模式有三種： 標(biāo)準(zhǔn)模式（ Normal Mode），該模式與IDE的工作模式完全相同。 邏輯塊地址模式（LBA Mode），也稱大數(shù)據(jù)塊模式。它突破了硬盤空間528MB的 管理限制，支持的硬盤容量最大達(dá)到8.4GB。.69 大模式（Large Mode），也稱大磁道模式，該模式是為了方便那些不支持 LBA模式設(shè)置而準(zhǔn)備的一種工作模式，它支持的硬盤最大容量為1GB。 主板上提供兩個(gè)EIDE接口，分別為EIDE1、EIDE2。一個(gè)EIDE接口可以連接符合EI

43、DE標(biāo)準(zhǔn)的包括硬盤機(jī)、光盤驅(qū)動(dòng)器等在內(nèi)的2個(gè)設(shè)備。若一臺(tái)計(jì)算機(jī)只有一個(gè)硬盤機(jī)和一個(gè)光盤驅(qū)動(dòng)器，建議優(yōu)先考慮將硬盤接入EIDE 1、光盤驅(qū)動(dòng)器接入EIDE 2，這樣可以提高運(yùn)行速度，尤其是對提高播放VCD速度很有好處。當(dāng)一個(gè) EIDE接口接2個(gè)EIDE設(shè)備（如接2個(gè)硬盤）時(shí)，硬盤上的跳線就是用來確定該硬盤是第幾個(gè)設(shè)備的。.70硬盤接口 由于硬盤容量的增大和讀寫速度的提高，必然要求硬盤接口有更高的傳輸率，Intel和Quantum聯(lián)合推出了最新的硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)Ultra DMA，它所采用的數(shù)據(jù)傳輸方式與以往不同。 在PIO方式中，CPU直接進(jìn)行讀寫控制，而Ultra DMA采用的數(shù)據(jù)傳輸方式稱為直接

44、存儲(chǔ)器存取數(shù)據(jù)傳送方式，傳輸效率比 PIO模式高得多。Ultra DMA方式工作的硬盤仍然采用EIDE接口和主機(jī)相連。.71 目前采用 Ultra DMA方式工作的硬盤有Ultra DMA33和Ultra DMA66兩種。Ultra DMA33硬盤是采用和 EIDE標(biāo)準(zhǔn)相同的數(shù)據(jù)線與主板EIDE接口連接（一根40針的數(shù)據(jù)線）。 Ultra DMA66使用的是 80針接口，這樣就出現(xiàn)了與 EIDE接口不兼容的問題，這個(gè)問題的解決辦法是在傳統(tǒng)的40針標(biāo)準(zhǔn)的EIDE信號線和地線之間穿插了40條線，以此方法來實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)行接線插口上的兼容。 SCSI是一種智能化的接口，特別適合于并發(fā)數(shù)據(jù)的處理請求。與ID

45、E接口相比，SCSI接口提供了更強(qiáng)的擴(kuò)充能力。 SCSI接口可以以菊花鏈方式掛接7個(gè)不同的外部設(shè)備。現(xiàn)在PC機(jī)服務(wù)器經(jīng)常采用SCSI接口。.72（2 2）硬盤主要的性能指標(biāo)及選購）硬盤主要的性能指標(biāo)及選購 容量：硬盤的容量指的是硬盤中可以容納的數(shù)據(jù)量。 轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速是指硬盤內(nèi)部馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的速度，單位是RPM（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）。 平均尋道時(shí)間：平均尋道時(shí)間指的是磁頭到達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)所在磁道的平均時(shí)間，它直接影響到硬盤的隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸速度。 緩存：緩存的大小會(huì)直接影響到硬盤的整體性能.73磁帶及其設(shè)備（1）磁帶的種類 可按磁帶寬度可分 按磁帶外形可分為兩種：卡式盒帶，磁帶盒 按記錄方式分為兩種：縱向記錄方式、螺

46、旋掃描記錄方式 （2）磁帶文件的順序性 由于磁帶介質(zhì)很窄且極長，必須在兩個(gè)輪盤之間有條不紊地傳送、盤繞才能完成讀寫操作，這就決定了磁帶記錄的順序性。 然而，對于面積有限的磁盤，人們可以面對整個(gè)盤面，直接讀寫某個(gè)磁道上、某個(gè)扇區(qū)內(nèi)的某個(gè)字段，完全不必從0磁道順序查到399磁道，這就決定了磁盤記錄的隨機(jī)性。.74光盤存儲(chǔ)器1光盤存儲(chǔ)器的主要類型 固定型光盤，又叫只讀光盤 追記型光盤，又叫只寫一次式光盤 可改寫型光盤，也叫可擦寫型光盤2光盤驅(qū)動(dòng)器 工作方式有兩種，恒定線速度和恒定角速度。（1）恒定線速度（CLV） 無論光驅(qū)讀取頭是在內(nèi)軌還是在外軌讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸率都保持不變，而光驅(qū)的轉(zhuǎn)速隨讀取頭在

47、光盤軌跡的位置而變化，讀取頭遠(yuǎn)離光盤中心，光驅(qū)轉(zhuǎn)速逐漸下降，使讀取頭在單位時(shí)間內(nèi)掃過光盤相同的軌跡長度，讀取相同數(shù)據(jù)量，從而可以以相同的速率讀出所有的數(shù)據(jù)。.75（2 2）恒定角速度（）恒定角速度（CAVCAV） 與CLV正好相反，它是讓數(shù)據(jù)傳輸率發(fā)生變化，保持光盤固定的轉(zhuǎn)速。光驅(qū)讀取頭從光盤中央向外圈移動(dòng)時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸率是遞增的，并且數(shù)據(jù)傳輸率完全取決于數(shù)據(jù)所存放的位置。 購買光驅(qū)主要應(yīng)考慮兩方面的問題: 其一是光驅(qū)的倍速； 其二是糾錯(cuò)能力，“糾錯(cuò)”能力實(shí)際上是對“爛盤”（盤片質(zhì)量不太好、有缺陷）的“讀盤”能力。.76子系統(tǒng)的內(nèi)部連接（系統(tǒng)總線） 總線結(jié)構(gòu)1單總線結(jié)構(gòu) 在單總線結(jié)構(gòu)中，計(jì)算機(jī)系

48、統(tǒng)的部件如CPU、主存儲(chǔ)器及輸入輸出設(shè)備等，都掛在一條總線上，它們之間以相同的形式進(jìn)行通信，故稱單總線 。 CPU工作期間，單總線上的信息流動(dòng)可以描述如下：首先，CPU將PC的內(nèi)容（指令地址信息）和讀命令（控制信息）送到總線，并將總線上的所有設(shè)備與總線送來的地址進(jìn)行比較，只有與此地址相同的設(shè)備（主存）才接受命令，執(zhí)行相應(yīng)的操作（啟動(dòng)主存操作，將指令取出，經(jīng)總線數(shù)據(jù)線送到CPU）；.77 然后，CPU檢查操作碼，決定下一步要執(zhí)行的操作是在CPU內(nèi)部進(jìn)行，還是要經(jīng)總線訪問主存或1O設(shè)備。.782雙總線結(jié)構(gòu) 在這種結(jié)構(gòu)中有兩條總線：主存總線及輸入輸出總線。前者負(fù)責(zé)CPU與主存、通道之間的信息傳送；后

49、者負(fù)責(zé)多臺(tái)外部設(shè)備與通道及外部設(shè)備之間的信息傳送）。 在CPU工作期間，取指令通過主存總線完成。指令取出后，CPU檢查操作碼決定下一步操作是在CPU內(nèi)部進(jìn)行還是訪問主存或IO操作。 若訪問主存，則仍由主存總線完成；若IO操作，則交給通道去處理，通過輸入輸出總線完成。.79.803三總線結(jié)構(gòu) 三總線結(jié)構(gòu)是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部件用3條各自獨(dú)立的總線構(gòu)成信息通路。這3條總線是：主存總線，它負(fù)責(zé)CPU與主存的信息傳送；IO總線，它負(fù)責(zé)IO設(shè)備之間以及IO設(shè)備與CPU之間的信息傳送；DMA總線，即直接主存訪問總線，它負(fù)責(zé)高速外部設(shè)備與主存的信息傳送。 在計(jì)算機(jī)工作期間，CPU通過主存總線取到指令。然后，

50、CPU檢查操作碼，決定下一步要執(zhí)行的操作是在CPU內(nèi)部進(jìn)行，還是要訪問主存或IO設(shè)備。 由于IO設(shè)備與主存不在一條總線上，因此IO設(shè)備的尋址與主存單元尋址是不統(tǒng)一的，即采用單獨(dú)編址方法。.81 CPU通過訪存指令訪問主存，指令中給出存儲(chǔ)單元地址；CPU通過IO指令訪問IO設(shè)備時(shí)，由指令中給出IO設(shè)備接口寄存器的地址。因此，指令操作碼指示CPU將使用哪條總線。.82 在三總線系統(tǒng)中，訪問主存和訪問IO設(shè)備各有單獨(dú)的指令。當(dāng)IO指令的地址碼涉及到高速外設(shè)時(shí)（如磁盤），將使用DMA總線，直接在主存與高速外設(shè)之間傳送信息。 三總線結(jié)構(gòu)不允許外設(shè)之間直接傳送信息，只能經(jīng)過主存間接傳送。 總線的控制與通信

51、1總線的控制方式 系統(tǒng)總線多采用集中控制方式，解決總線使用權(quán)的控制問題。按各部件使用總線優(yōu)先次序的確定方法的不同，集中控制與分布控制方式均對應(yīng)有3種實(shí)現(xiàn)方法：串行鏈接、定時(shí)查詢及獨(dú)立請求。下面討論集中控制方式的3種實(shí)現(xiàn)方法。.83（1）串行鏈接方式 串行鏈接方式，又稱鏈?zhǔn)讲樵兎绞?，需要在系統(tǒng)總線中增加3根控制線：總線忙（BS）線，它有效時(shí)，指示總線正在被某部件使用；總錢請求（BR）線，它有效時(shí)，指示總線上至少有一個(gè)部件請求使用總線；總線響應(yīng)（BG）線，它有效時(shí)，指示總線控制部件正在響應(yīng)某個(gè)部 件的總線請求。 在串行鏈接方式中，總線上所有的部件共用一根總線請求線。若有部件請求使用總線時(shí)，均需經(jīng)此

52、線發(fā)總線請求到總線控制器。由總線控制器檢查總線忙否，若總線不忙，則立即響應(yīng)，即發(fā)總線響應(yīng)信號，經(jīng)總線響應(yīng)線BG串行地從一個(gè)部件送到下一個(gè)部件，依次查詢。.84 若響應(yīng)信號到達(dá)的部件無總線請求，則該信號立即傳送到下一個(gè)部件；若響應(yīng)信號到達(dá)的部件有總線請求，則信號便截住，不再傳下去。.85 串行鏈接方式的特點(diǎn)是采用硬接線邏輯，將各部件扣鏈在總線響應(yīng)線上。因此，優(yōu)先級則固定，有較高的實(shí)時(shí)響應(yīng)性。此外，只需很少幾根控制線就能按一定優(yōu)先次序，實(shí)現(xiàn)總線控制，結(jié)構(gòu)簡單，擴(kuò)充容易。（2）定時(shí)查詢方式 定時(shí)查詢方式采用一個(gè)計(jì)數(shù)器控制總線使用權(quán)。它仍公用一根請求線，當(dāng)總線控制器收到總線請求信號，判斷忙線不忙時(shí)，計(jì)

53、數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值通過一組地址線發(fā)向各部件，每個(gè)部件與總線接口均有一個(gè)地址判別線路。當(dāng)?shù)刂肪€上的計(jì)數(shù)值與請求使用總線設(shè)備的地址一致時(shí)，該設(shè)備獲得總線控制權(quán)，置忙線為“1”。同時(shí)，中止計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)及查詢工作 。.86（3）獨(dú)立請求方式 在獨(dú)立請求方式中，每個(gè)部件均有一對總線請求線（BR）和總線批準(zhǔn)線（BG），而不采用共享請求線的方式。.87 當(dāng)總線上的部件需要使用總線時(shí)，經(jīng)各自的總線請求線發(fā)送總線請求信號，在總線控制器中排隊(duì)。 當(dāng)總線控制器按一定的優(yōu)先次序決定批準(zhǔn)某個(gè)部件的請求時(shí)，則給該部件發(fā)送總線響應(yīng)信號，該部件接到此信號，就獲得了總線使用權(quán)，開始傳送數(shù)據(jù)。.88.89.90第六章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)

54、絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) OSI模型 網(wǎng)絡(luò)分類 連接設(shè)備 互連網(wǎng)與TCP/IP.91網(wǎng)絡(luò) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是利用現(xiàn)代通訊設(shè)備和線路,將分布在各個(gè)不同地理位置的、功能不同且各自獨(dú)立的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，在網(wǎng)絡(luò)軟件的支持下，實(shí)現(xiàn)互相通訊和資源共享的系統(tǒng)。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要功能： （1）信息交換 （2）資源共享 （3）分布式處理.92OSI模型 模型是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的指南。OSI稱開放式互連系統(tǒng)，它允許任兩個(gè)不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互相通訊而無需考慮其底層體系結(jié)構(gòu)。 OSI的七層結(jié)構(gòu)： 數(shù)據(jù) A 數(shù)據(jù)B 1 應(yīng)用層 應(yīng)用層 2 表示層 表示層 3 會(huì)話層 會(huì)話層 4 傳輸層 傳輸層 5 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層 6

55、 數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層 7 物理層 物理層 傳輸媒介 .93OSI個(gè)層的功能 數(shù)據(jù)（消息）從A發(fā)向B，實(shí)際就是A的各層（7至1層）工作后，經(jīng)媒介（線路）傳向B，再由B的各層（1至7層）工作后得到數(shù)據(jù)（消息）。 消息的數(shù)據(jù)稱為“報(bào)文”，它在各層中被逐漸分解組合（如報(bào)頭，報(bào)尾等）并加以檢驗(yàn)。 （1）物理層：任務(wù)是透明地傳輸位（比特bit）流， 即傳輸?shù)膯挝皇恰氨忍亍?。該層考慮何電壓表示和識(shí)別“0”或“1”，及電纜插頭的腳數(shù)和定義腳的連接。 注意：傳輸介質(zhì)（雙絞線、同軸電纜、光纖等線路）本身并不在物理層。“透明”是一個(gè)實(shí)際存在的事物看起來好象不存在一樣，透明地傳輸即說明比特流不受實(shí)際電路影響而傳輸

56、后不變化。.94 （2）數(shù)據(jù)鏈路層：任務(wù)是在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的線路上無差錯(cuò)地傳輸“幀”（讀zheng，幅frame）。 加報(bào)頭把別特流組構(gòu)成“幀”，而報(bào)尾加控制信息（同步、地址 、差錯(cuò)控制、流量控制等），可檢驗(yàn)傳輸差錯(cuò)或重發(fā)幀，使“點(diǎn)對點(diǎn)傳輸”的接收端能正確無誤地接受到報(bào)文。 該層將有可能出差錯(cuò)的實(shí)際線路，變?yōu)樵凇熬W(wǎng)絡(luò)層”向下看似乎是一條不出差錯(cuò)的線路。 （3）網(wǎng)絡(luò)層：任務(wù)是“站到站傳輸”信息，傳輸?shù)膯挝皇恰胺纸M”或“包”，該層選擇合適的路由，使發(fā)送運(yùn)站輸層下來的包能準(zhǔn)確無誤地按地址找到并交付接受站運(yùn)輸層，此為該層的尋址功能。 注意：這里的“網(wǎng)絡(luò)是專用詞”。對于通訊子網(wǎng)，由于路由問題很好解決，所

57、以該層可省略。.95（4）運(yùn)輸層：任務(wù)是依通訊子網(wǎng)的特性，合理利用網(wǎng)絡(luò)資源并可靠地進(jìn)行“端到端傳輸“報(bào)文。 “報(bào)文”是由一個(gè)或多個(gè)信息包組成，報(bào)文較長時(shí)可以分組并交由網(wǎng)絡(luò)一下各層處理。 該層在源站與目的站兩個(gè)主機(jī)的進(jìn)程之間，建立運(yùn)輸連接以透明地傳送報(bào)文。即它向上層提供一個(gè)可靠的端到端服務(wù)，使上面看不到運(yùn)輸層以下的數(shù)據(jù)通訊細(xì)節(jié)。 通訊子網(wǎng)內(nèi)各個(gè)各結(jié)點(diǎn)和連接各通訊子網(wǎng)的路由器都沒有運(yùn)輸層，運(yùn)輸層僅存在于子網(wǎng)之外的主機(jī)中。 運(yùn)輸層以上各層不再關(guān)心信息傳輸問題，所以運(yùn)輸層在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中十分重要。.96以下三層可統(tǒng)歸“應(yīng)用層” （5）會(huì)話層：從此不再參與數(shù)據(jù)傳輸，其任務(wù)是對數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行管理，它在

58、兩個(gè)互相通訊的進(jìn)程之間建立、組織與協(xié)調(diào)交互（會(huì)話）。 如會(huì)話中的同步，整條信息是否重發(fā)，確定是雙工（同時(shí)收發(fā)）還是單工（交替收發(fā)）通訊等。 （6）表示層：任務(wù)是解決用戶信息的語法表示。 表示層將欲交換的數(shù)據(jù)從適合于某一用戶的“抽象語法”變換為適合于OSI系統(tǒng)內(nèi)的傳送語法。 抽象語法包括數(shù)據(jù)的語法（格式）和語義（數(shù)據(jù)的意義），因?yàn)椴煌到y(tǒng)可能具有不同的編碼格式。.97（7）應(yīng)用層：任務(wù)是定義通用的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，它直接為用戶提供服務(wù)。 注意：會(huì)話層與表示層的功能經(jīng)常被包含在應(yīng)用層中，從而省略會(huì)話層與表示層。 網(wǎng)絡(luò)分類 按考慮問題的不同角度，可使網(wǎng)絡(luò)有不同的分類，如按網(wǎng)絡(luò)總線的“拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”，網(wǎng)絡(luò)可以

59、分為集中式、分散式和分布式等；按網(wǎng)絡(luò)的作用范圍，網(wǎng)絡(luò)可分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（ MAN ）或廣域網(wǎng)（WAN）等。.98網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備（1）中繼器：增強(qiáng)信號的設(shè)備。它網(wǎng)絡(luò)的物理延伸，可以提供信號再生，免除長距離信息傳輸所造成的通訊信號衰減所造成的錯(cuò)誤。（2）網(wǎng)橋：可以連接同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的兩個(gè)段或連接兩個(gè)同類網(wǎng)絡(luò)的通訊控制器。（3）網(wǎng)關(guān)：可以連接兩個(gè)不同類網(wǎng)絡(luò)（咎由自取不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）的通訊控制器。（4）路由器：同網(wǎng)關(guān)，或可用以連接兩個(gè)以上的同類網(wǎng)絡(luò)的通訊控制器。（觀點(diǎn)不同）.99互連網(wǎng)與TCP/IP 互連網(wǎng)：即國際互連網(wǎng)（Internet），它是連接世界各地的各種局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)所構(gòu)成的交

60、互式網(wǎng)絡(luò)。 TCP/IP：傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（網(wǎng)絡(luò)通訊的一組規(guī)則） ，它是Internet的核心，要求連入Internet的每臺(tái)計(jì)算機(jī)都有一個(gè)32字節(jié)的IP地址。 FTP：文件傳輸協(xié)議，在Internet中用以解決具有不同編碼系統(tǒng)的機(jī)器之間進(jìn)行文件傳輸。SMTP：簡單郵件傳輸協(xié)議， Internet山支持電子郵件（email）的協(xié)議，實(shí)際要結(jié)合郵局協(xié)議POP的使用。特點(diǎn)是SMTP郵件地址系統(tǒng)。.100TELNET：是Internet上允許遠(yuǎn)程登錄的通用客戶/服務(wù)器程序。（將本地終端模擬為遠(yuǎn)程終端）WWW / Web：稱“萬維網(wǎng)”，多媒體穩(wěn)當(dāng)?shù)募稀?HTTP：超文本傳輸協(xié)議，超文本是在“萬