計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(全套課件466P)

1、計(jì)算機(jī)導(dǎo)論第1章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)本章導(dǎo)讀： 本章從計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展出發(fā)，對(duì)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和分類進(jìn)行了闡述；重點(diǎn)介紹了計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換、帶符號(hào)數(shù)的表示、字符編碼和漢字編碼的基本知識(shí)。要求讀者了解微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史、工作特點(diǎn)、分類、應(yīng)用領(lǐng)域等相關(guān)知識(shí)；熟悉數(shù)制的基本概念、數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換。 本章主要知識(shí)點(diǎn)： （1）計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展 （2）計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和分類 （3）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用 （4）計(jì)算機(jī)中數(shù)制的基本概念、數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換 （5）常用的ASCII碼、BCD碼、漢字編碼的相關(guān)概念和應(yīng)用第1章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) 1.1 概述 1.2 面向過(guò)程程序設(shè)計(jì)1.1 概述1.1.1 近代計(jì)算

2、機(jī)的發(fā)展1.1.2 計(jì)算機(jī)的誕生1.1.3 計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.1.4 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和分類1.1.5 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1.1 概述1642 Blaise Pascal加法器Charles Babbage1822 差分機(jī)1833 分析機(jī)MARK I電子計(jì)算機(jī)時(shí)代1.1.1 近代計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.1 概述1.1.1 近代計(jì)算機(jī)的發(fā)展 計(jì)算機(jī)的發(fā)明是以計(jì)算為基本原則，早先則是被定位為工業(yè)用產(chǎn)品。早在19世紀(jì)初葉，英國(guó)劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)家、機(jī)械設(shè)計(jì)專家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家和哲學(xué)家查爾斯巴貝基（Charles Babbage，1791-1871，見(jiàn)圖1-1）發(fā)明了差分機(jī)（Difference Engine，見(jiàn)圖1-2）即可計(jì)算等

3、式間的差距。而之后的分析機(jī)（Analytical Engine，見(jiàn)圖1-3）則嘗試用來(lái)執(zhí)行多種類的運(yùn)算，盡管這臺(tái)機(jī)器在他有生之年并未完成，但其概念其實(shí)已經(jīng)具備了現(xiàn)代電腦的特征，所以稱巴貝基為計(jì)算機(jī)之父。 查爾斯巴貝基1.1 概述1.1.1 近代計(jì)算機(jī)的發(fā)展 差分機(jī)分析機(jī) 英國(guó)著名詩(shī)人拜倫的女兒阿達(dá)拉芙拉斯伯爵夫人（Ada Augusta Lovelace，1815-1852）協(xié)助巴貝基完善了分析機(jī)的設(shè)計(jì)，指出它可以像提花機(jī)那樣編程。她被譽(yù)為世界上第一位程序員。 1.1 概述1.1.1 近代計(jì)算機(jī)的發(fā)展 巴貝基生于1791年的英國(guó)，當(dāng)他在劍橋大學(xué)攻讀博士時(shí)，即為了解決計(jì)算等式間的差異數(shù)，于181

4、2年首先設(shè)計(jì)出了一臺(tái)名為差分機(jī)（Difference Engine）的機(jī)器，并于1822年制成了差分機(jī)樣機(jī)。這是一臺(tái)利用蒸汽為動(dòng)力，以齒輪為基礎(chǔ)所構(gòu)成的機(jī)器，由于齒輪的數(shù)量過(guò)于龐大（約四千），以至于差分機(jī)所計(jì)算的成果并不精確。經(jīng)歷十年失敗的嘗試，1834年巴貝基在研制差分機(jī)的工作中，看到了制造一種新的、在性能上大大超過(guò)差分機(jī)的計(jì)算機(jī)的可能性，從而放棄了差分機(jī)轉(zhuǎn)而構(gòu)想出了名為分析機(jī)的自動(dòng)運(yùn)算機(jī)器，由于這臺(tái)機(jī)器具備有“輸入”、“運(yùn)算”、“輸出”及“儲(chǔ)存”的四大現(xiàn)代計(jì)算機(jī)特征，最后因英國(guó)政府停止資助使這項(xiàng)計(jì)劃，直到巴貝基逝世，亦未能最終實(shí)現(xiàn)他所設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。 1.1 概述1.1.1 近代計(jì)算機(jī)的發(fā)展

5、 美國(guó)哈佛大學(xué)的霍華德艾肯（Howard Aiken，1900-1973）博士在圖書館里發(fā)現(xiàn)了巴貝基的論文，提出了用機(jī)電方式，而不是用純機(jī)械方法來(lái)構(gòu)造新的分析機(jī)?；羧A德艾肯在IBM公司的資助下，于1944年研制成功了被稱為計(jì)算機(jī)“史前史”里最后一臺(tái)著名的Mark計(jì)算機(jī)，將巴貝基的夢(mèng)想變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。這也正是IBM走上計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)之路的開(kāi)始。后來(lái)霍華德艾肯繼續(xù)主持了Mark和Mark計(jì)算機(jī)的研制工作，但它們已經(jīng)屬于電子計(jì)算機(jī)的范疇。這里請(qǐng)注意,20世紀(jì)40年代曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)兩個(gè)被稱為Mark的計(jì)算機(jī)，一個(gè)是這里所說(shuō)的Mark，另一個(gè)是英國(guó)曼徹斯特大學(xué)以威廉斯管的發(fā)明人Williams（1911-1977）

6、和湯姆基爾蓬（Tom Kilbrn）為首的研究小組開(kāi)發(fā)的Mark，其原型則被稱為“嬰兒機(jī)”（Baby Machine）。曼徹斯特大學(xué)在計(jì)算機(jī)發(fā)展史上也曾經(jīng)起過(guò)重大的作用。1.1 概述1.1.1 近代計(jì)算機(jī)的發(fā)展 英國(guó)數(shù)學(xué)家艾蘭圖靈（Alan Mathison Turing，l912-1954）是世界上公認(rèn)的計(jì)算機(jī)科學(xué)奠基人，見(jiàn)圖1-4。他的主要貢獻(xiàn)有兩個(gè)：一是建立圖靈機(jī)（TuhngMaChine，TM）模型，奠定了可計(jì)算理論的基礎(chǔ)；二是提出圖靈測(cè)試，闡述了機(jī)器智能的概念。但在他生活的時(shí)代，卻完全沒(méi)有這些贊譽(yù)。他不過(guò)是一位古怪的數(shù)學(xué)家、超前的哲學(xué)家、神秘的密碼破譯專家而已，沒(méi)有人會(huì)想到他的思維能

7、燃起信息時(shí)代的烈焰。為紀(jì)念圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的貢獻(xiàn)，美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)ACM在1966年創(chuàng)立了“圖靈獎(jiǎng)”，每年頒發(fā)給在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)先研究人員，號(hào)稱計(jì)算機(jī)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的諾貝爾獎(jiǎng)。圖靈圖靈與圖靈機(jī)為紀(jì)念圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)的貢獻(xiàn)，美國(guó)計(jì)算機(jī)博物館于1966年設(shè)立了“圖靈獎(jiǎng)”計(jì)算機(jī)是使用相應(yīng)的程序來(lái)完成任何設(shè)定好的任務(wù)。圖靈機(jī)是一種思想模型，它由三部分組成：一個(gè)控制器，一條可以無(wú)限延伸的帶子和一個(gè)在帶子上左右移動(dòng)的讀寫頭。1.1 概述1.1.1 近代計(jì)算機(jī)的發(fā)展 另一個(gè)也被稱為計(jì)算機(jī)之父的是美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾依曼（Von Neumann），他和他的同事們研制了世界上第二臺(tái)電子計(jì)算機(jī)EDVAC，對(duì)后來(lái)的計(jì)算

8、機(jī)在體系結(jié)構(gòu)和工作原理上具有重大影響。在EDVAC中采用了“存儲(chǔ)程序”的概念，以此概念為基礎(chǔ)的各類計(jì)算機(jī)統(tǒng)稱為馮諾依曼機(jī)。50多年來(lái)，雖然計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從性能指標(biāo)、運(yùn)算速度、工作方式、應(yīng)用領(lǐng)域等方面與當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)有很大差別，但基本結(jié)構(gòu)沒(méi)有變，都屬于馮諾依曼計(jì)算機(jī)。但是，馮諾依曼自己也承認(rèn)，他的關(guān)于計(jì)算機(jī)“存儲(chǔ)程序”的想法都來(lái)自圖靈。 馮諾依曼馮諾依曼計(jì)算機(jī)John von Neumann馮諾依曼存儲(chǔ)程序工作原理計(jì)算機(jī)的兩個(gè)基本能力：一是能夠存儲(chǔ)程序，二是能夠自動(dòng)地執(zhí)行程序。計(jì)算機(jī)是利用“存儲(chǔ)器”（內(nèi)存）來(lái)存放所要執(zhí)行的程序的，而稱之為CPU的部件可以依次從存儲(chǔ)器中取出程序中的每一條指令，并加以分析

9、和執(zhí)行，直至完成全部指令任務(wù)為止。1.1 概述1.1.2 計(jì)算機(jī)的誕生 1939年保加利亞裔美國(guó)人、依阿華大學(xué)教授阿塔諾索夫（John Vincent Atanasoff，1903-1995）因進(jìn)行數(shù)學(xué)物理研究需要大量計(jì)算，而當(dāng)時(shí)使用的模擬計(jì)算機(jī)速度慢、精度低，從而決心設(shè)計(jì)電子管數(shù)字計(jì)算機(jī)。在研究生克里福特伯瑞（Clifford E.Berry，1918-1963）的協(xié)助下，于1941年制作了一臺(tái)雛形計(jì)算機(jī)ABC（Atanasoff-Berry Computer），被譽(yù)為世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。 1.1 概述1.1.2 計(jì)算機(jī)的誕生 美國(guó)賓州大學(xué)的物理學(xué)教授約翰莫奇萊（John Mauchly

10、，1907- 1980），曾經(jīng)觀摩過(guò)ABC計(jì)算機(jī)，1042年他寫了一份備忘錄，建議制造電子計(jì)算機(jī)來(lái)完成彈道表的計(jì)算。1943年4月美國(guó)陸軍阿伯丁彈道實(shí)驗(yàn)室與賓州大學(xué)摩爾學(xué)院簽訂合同，開(kāi)始研制ENIAC。在?？颂兀↗.Preper Eckert，l919-1995）、戈德斯坦（Herman H.GoldStine，l913-）等人的共同努力下，1945年秋制成ENIAC，并于1946年2月15日公諸于世，見(jiàn)圖1-6。 ENIAC1.1 概述1.1.2 計(jì)算機(jī)的誕生 1947年莫奇萊和?？颂仉x開(kāi)賓州大學(xué)，創(chuàng)立了自己的計(jì)算機(jī)公司，生產(chǎn)UNIVAC計(jì)算機(jī)，見(jiàn)圖1-7。1951年6月14日UNIVAC交

11、付美國(guó)人口統(tǒng)計(jì)局使用。輿論界通常認(rèn)為這標(biāo)志著人類進(jìn)人了計(jì)算機(jī)時(shí)代。原因有二：一是UNIVAC首次作為商品出售，它先后生產(chǎn)了近50臺(tái)，而ENIAC只有一臺(tái)自用；二是UNIVAC用于公眾領(lǐng)域的數(shù)據(jù)處理，不像ENIAC只用于軍事目的。特別是UNIVAC曾在大選中，預(yù)告艾森豪威爾當(dāng)選，這使西方輿論大為轟動(dòng)。因此，人們認(rèn)為1951年UNIVAC迎來(lái)計(jì)算機(jī)時(shí)代，而與其說(shuō)莫奇萊和?？颂匕l(fā)明了電子計(jì)算機(jī)，不如說(shuō)他們奠定了計(jì)算機(jī)工業(yè)的基礎(chǔ)。 UNIVAC第一代（19461956）電子管5千4萬(wàn)（次/秒）第二代（19571964）晶體管幾十萬(wàn)百萬(wàn)（次/秒）第三代（19651970）集成電路百萬(wàn)幾百萬(wàn)（次/秒）第四

12、代（197190年代）集成電路幾百萬(wàn)幾億（次/秒）1964年911機(jī)1966年112機(jī)1.1.3 計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.1 概述1.1 概述1.1.3 計(jì)算機(jī)的發(fā)展1第一代（1946年1958年）：電子管階段 基本特征采用電子管作為計(jì)算機(jī)的邏輯元器件，每秒運(yùn)算速度僅為幾千次，內(nèi)存容量?jī)H數(shù)KB。其數(shù)據(jù)表示主要是定點(diǎn)數(shù)，使用機(jī)器語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言編寫程序。第一代電子計(jì)算機(jī)體積龐大，造價(jià)昂貴，用于軍事和科學(xué)研究工作。其代表機(jī)型有IBM 650（小型機(jī)）、IBM 709（大型機(jī)）。電子管1.1 概述1.1.3 計(jì)算機(jī)的發(fā)展2第二代（1959年1964年）：晶體管階段 基本特征是采用晶體管作為計(jì)算機(jī)的邏輯元器件，

13、由于電子技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)算速度達(dá)每秒幾十萬(wàn)次，內(nèi)存容量增至幾十KB。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)也有了較大發(fā)展，出現(xiàn)了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高級(jí)語(yǔ)言。與第一代計(jì)算機(jī)相比，晶體管電子計(jì)算機(jī)體積小、成本低、功能強(qiáng)、可靠性大大提高。除了科學(xué)計(jì)算外，還用于數(shù)據(jù)處理和事務(wù)處理。其代表機(jī)型有IBM 7094、CDC 7600。 晶體管1.1 概述1.1.3 計(jì)算機(jī)的發(fā)展3第三代（1965年1970年）：集成電路階段 基本特征是采用小規(guī)模集成電路作為計(jì)算機(jī)的邏輯元器件，隨著固體物理技術(shù)的發(fā)展，集成電路工藝己可以在幾平方毫米的單晶硅集成電路片上集成由十幾個(gè)甚至上百個(gè)電子元器件組成的邏輯電路。它的運(yùn)

14、算速度每秒可達(dá)幾十萬(wàn)次到幾百萬(wàn)次，體積越來(lái)越小，價(jià)格越來(lái)越低，軟件越來(lái)越完善，在監(jiān)控程序的基礎(chǔ)上發(fā)展形成了操作系統(tǒng)。其代表機(jī)型有IBM360。集成電路1.1 概述1.1.3 計(jì)算機(jī)的發(fā)展4第四代（1971年現(xiàn)在）：大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路階段 基本特征是采用大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路作為計(jì)算機(jī)的邏輯元器件，20世紀(jì)70年代以來(lái)，集成電路制作工藝取得了迅猛的發(fā)展，在硅半導(dǎo)體上可集成更多的電子元器件，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器代替了磁芯存儲(chǔ)器，目前，計(jì)算機(jī)的速度最高可以達(dá)到每秒幾百萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算。操作系統(tǒng)不斷完善，高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言功能更加完善，人們的生活與計(jì)算機(jī)應(yīng)用息息相關(guān)。超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)的商用化

15、計(jì)算機(jī)的第一個(gè)商業(yè)顧客烤面包賣茶點(diǎn)的利昂（lyons）ENIACEDSAC改進(jìn) lyons參與部分投資進(jìn)入社會(huì)，開(kāi)啟辦公自動(dòng)化理念Lyons復(fù)制EDSACLEO (Lyons Electronic Office)LEO充當(dāng)會(huì)計(jì)師Altair 8800 計(jì)算機(jī)發(fā)展微型化計(jì)算機(jī)不再是單一的計(jì)算機(jī)器，而是一種信息機(jī)器，一種個(gè)人的信息機(jī)器。CRAY- 計(jì)算機(jī)發(fā)展巨型化運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百億次運(yùn)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)1975年世界上第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)“Cray-I”超級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用：天氣預(yù)報(bào)、地震機(jī)理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計(jì)算的高科技領(lǐng)域。中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)：國(guó)防科技大學(xué)研制的“銀河1號(hào)”、 “銀

16、河2號(hào)”和“銀河3號(hào)”國(guó)家職能計(jì)算機(jī)中心推出的“曙光1000” 、“曙光200I”和“曙光3000”銀河 計(jì)算機(jī)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動(dòng)力：使用遠(yuǎn)程資源，共享程序、數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶的通訊和合作。 計(jì)算機(jī)發(fā)展智能化“總有一天，人類會(huì)造出一些舉止跟人一樣的沒(méi)有靈魂的機(jī)械來(lái)”。 笛卡爾（1637）人類第一個(gè)“工業(yè)機(jī)器人”：一頭在紡織機(jī)上挑紗的“驢”（1742年）第一代機(jī)器人機(jī)械手（1962年出現(xiàn)）第二代機(jī)器人具有“感覺(jué)”的機(jī)器人第三代機(jī)器人裝有啟發(fā)式計(jì)算機(jī)的“智能機(jī)器人” 計(jì)算機(jī)世界中的中國(guó)1952年在清華大學(xué)成立中國(guó)第一個(gè)計(jì)算機(jī)三人研究小組組

17、長(zhǎng) 閔大可電機(jī)系教授1954年小組經(jīng)擴(kuò)充和調(diào)整，并入中科院近代物理研究所負(fù)責(zé)人 錢三強(qiáng)1958年完成第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)1031959年完成大型電子計(jì)算機(jī)1041959年中國(guó)自行研究的107計(jì)算機(jī)問(wèn)世1965年中國(guó)開(kāi)始研制第三代計(jì)算機(jī)（集成電路）1977年研制成功中國(guó)第一臺(tái)微機(jī)DJS050 計(jì)算機(jī)世界中的日本輝煌：打敗Intel的芯片巨人，迫使Intel 于1985年另辟戰(zhàn)場(chǎng)（微處理器）筆記本電腦的領(lǐng)軍人物失誤：第五代計(jì)算機(jī)（智能計(jì)算機(jī)）的開(kāi)發(fā)者高清晰度模擬電視 計(jì)算機(jī)世界中的印度硅谷慧谷世界軟件產(chǎn)業(yè)王國(guó)1985年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為1000萬(wàn)美元1994年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為10億美元2000年，印

18、度軟件業(yè)產(chǎn)值為50億美元在軟件出口規(guī)模和質(zhì)量與總產(chǎn)值的比例上，印度居世界第一。 計(jì)算機(jī)文化與道德計(jì)算機(jī)是一種“可以傳授給人知識(shí)的工具”，也是一種“無(wú)比有力的知識(shí)工具”。真正對(duì)人類生活帶來(lái)直接沖擊的，不是計(jì)算機(jī)硬件本身，而是來(lái)自軟件這種人類知識(shí)的產(chǎn)物。1.1 概述1.1.4 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和分類1計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)（1）運(yùn)算速度快。（2）計(jì)算精度高。（3）具有記憶和邏輯判斷功能。（4）能自動(dòng)運(yùn)行且支持人機(jī)交互。1.1 概述1.1.4 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和分類 2計(jì)算機(jī)的分類 根據(jù)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度、字長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量、軟件配置等多方面的綜合性能指標(biāo)，計(jì)算機(jī)可以分為：巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)、工作站、服務(wù)器、網(wǎng)

19、絡(luò)計(jì)算機(jī)等。上述分類標(biāo)準(zhǔn)不是一成不變的，只能適應(yīng)某一個(gè)時(shí)期。 （1）巨型機(jī)。 （2）大型機(jī)。 （3）小型機(jī)。 （4）微型計(jì)算機(jī)。 （5）工作站。 （6）服務(wù)器。 （7）網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。 1.1 概述1.1.5 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 1科學(xué)計(jì)算 2事務(wù)處理 3過(guò)程控制 4輔助工程 5人工智能 6網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用1.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制機(jī)器轉(zhuǎn)換1.2.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)值數(shù)據(jù)的表示1.2.3 計(jì)算機(jī)常用的編碼1.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制機(jī)器轉(zhuǎn)換 計(jì)算機(jī)中不同計(jì)數(shù)制的基數(shù)、數(shù)碼、進(jìn)位關(guān)系和表示方法計(jì)數(shù)制基數(shù)數(shù)碼 進(jìn)位關(guān)系 表示方法二進(jìn)制 20、1 逢二進(jìn)一 1010B或

20、（1010）2八進(jìn)制 807 逢八進(jìn)一 247Q或（247）8十進(jìn)制 1009 逢十進(jìn)一 598D或（598）10十六進(jìn) 16 0-9、A-F 逢十六進(jìn)一 7C2F H或（7C2F）161.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制機(jī)器轉(zhuǎn)換【例1.1】將十進(jìn)制整數(shù)（103）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)。按照轉(zhuǎn)換規(guī)律，采用“除2倒取余”的方法，過(guò)程如下：2 103 2 51 余數(shù)為12 25 余數(shù)為12 12 余數(shù)為12 6 余數(shù)為02 3 余數(shù)為02 1 余數(shù)為10 余數(shù)為1所以，（103）10（1100111）21.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制機(jī)器轉(zhuǎn)換【例1.2】將十進(jìn)制小

21、數(shù)（0.8125）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)。按照轉(zhuǎn)換規(guī)律，采用“乘2順取整”的方法，過(guò)程如下：0.812521.625 取整數(shù)位10.62521.25 取整數(shù)位1 0.2520.5 取整數(shù)位00.521.0 取整數(shù)位1所以，（0.8125）10（0.1101）2若出現(xiàn)乘積的小數(shù)部分一直不為“0”，則可以根據(jù)計(jì)算精度的要求截取一定的位數(shù)即可。 1.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制機(jī)器轉(zhuǎn)換【例1.3】將十進(jìn)制整數(shù)（1685）10轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制整數(shù)。按照轉(zhuǎn)換規(guī)律，采用“除8倒取余”的方法，過(guò)程如下：8 1685 8 210 余數(shù)為58 26 余數(shù)為28 3 余數(shù)為20 余數(shù)為3所以，（16

22、85）10（3225）81.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制機(jī)器轉(zhuǎn)換【例1.4】將十進(jìn)制整數(shù)（2347）10轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制整數(shù)。按照轉(zhuǎn)換規(guī)律，采用“除16倒取余”的方法，過(guò)程如下：16 2347 16 146 余數(shù)為11（十六進(jìn)制數(shù)為B）16 9 余數(shù)為20 余數(shù)為9所以，（2347）10（92B）161.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制機(jī)器轉(zhuǎn)換【例1.5】將十進(jìn)制小數(shù)（0.7125）10轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制小數(shù)。按照轉(zhuǎn)換規(guī)律，采用“乘8順取整”的方法，過(guò)程如下：0.712585.7 取整數(shù)位50.785.6 取整數(shù)位5 0.684.8 取整數(shù)位40.886.4 取整數(shù)

23、位6若數(shù)據(jù)的計(jì)算精度取小數(shù)點(diǎn)后4位數(shù)，則其后的數(shù)可以不再計(jì)算。所以，（0.7125）10（0.5546）81.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制機(jī)器轉(zhuǎn)換【例1.6】 將十進(jìn)制小數(shù)（0.8129）10轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制小數(shù)。按照轉(zhuǎn)換規(guī)律，采用“乘16順取整”的方法，過(guò)程如下：0.81291613.0064 取整數(shù)位13（十六進(jìn)制數(shù)為D）0.0064160.1024 取整數(shù)位0 0.1024161.6384取整數(shù)位10.63841610.2144取整數(shù)位10（十六進(jìn)制數(shù)為A）取數(shù)據(jù)的計(jì)算精度為小數(shù)點(diǎn)后4位數(shù)。所以,（0.8129）10 （0.D01A）161.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2

24、.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制機(jī)器轉(zhuǎn)換【例1.7】將二進(jìn)制數(shù)（1011001.101）2 轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。采用按位權(quán)展開(kāi)求和的方法，過(guò)程如下：（1011001.101）2126124123120121123 6416810.50.125 （89.625）10【例1.8】將八進(jìn)制數(shù)（1476.52）8轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，過(guò)程如下：（1476.52）8 183482781680581282 5122565660.6250.03125 （830.65625）101.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制機(jī)器轉(zhuǎn)換【例1.9】將十六進(jìn)制數(shù)（2D7.A）16 轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，過(guò)程如下：（2D7.A）16 21

25、6213161716010161 51220870.625 （727.625）10【例1.10】將八進(jìn)制數(shù)（3157.462）8轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，采用“一分為三”的方法。 3 1 5 7 4 6 2 011 001 101 111 100 110 010所以，（3157.462）8（11001101111.100110010）21.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制機(jī)器轉(zhuǎn)換【例1.11】將二進(jìn)制數(shù)（10011010110.10101011）2轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)，采用“三合一”的方法。 010 011 010 110101 010 110 2 3 2 6 5 2 6所以，（1001101

26、0110.10101011）2（2326.526）8【例1.12】將十六進(jìn)制數(shù)（72A3.C69）16轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，每位十六進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制數(shù)表示，過(guò)程如下： 7 2 A 3 C 6 9 0111 0010 1001 00111100 0110 1001所以，（72A3.C69）16（111001010010011.110001101001）21.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)值數(shù)據(jù)的表示1基本概念 在計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示二進(jìn)制數(shù)的方法通常稱為數(shù)值編碼，把一個(gè)數(shù)及其符號(hào)在機(jī)器中的表示加以數(shù)值化，這樣的數(shù)稱為機(jī)器數(shù)。機(jī)器數(shù)所代表的數(shù)稱為該機(jī)器數(shù)的真值。要完整地表示一個(gè)機(jī)器數(shù)，應(yīng)考慮

27、三個(gè)因素：機(jī)器數(shù)的范圍；機(jī)器數(shù)的符號(hào)；機(jī)器數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置。（1）機(jī)器數(shù)的范圍：由計(jì)算機(jī)的CPU字長(zhǎng)來(lái)決定。當(dāng)使用8位寄存器時(shí)，字長(zhǎng)為8位，所以一個(gè)無(wú)符號(hào)整數(shù)的最大值是：（11111111）B=（255）D，此時(shí)機(jī)器數(shù)的范圍是0255。當(dāng)使用16位寄存器時(shí)，字長(zhǎng)為16位，所以一個(gè)無(wú)符號(hào)整數(shù)的最大值是：（1111111111111111）B=（FFFF）H=（65535）D，此時(shí)機(jī)器數(shù)的范圍是065535。1.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 （2）機(jī)器數(shù)的符號(hào)：在算術(shù)運(yùn)算中，數(shù)據(jù)是有正有負(fù)的，稱之為帶符號(hào)數(shù)。為了在計(jì)算機(jī)中正確地表示帶符號(hào)數(shù)，通常規(guī)定每個(gè)字長(zhǎng)的最高位為

28、符號(hào)位，并用“0”表示正數(shù)，用“1”表示負(fù)數(shù)。例如：字長(zhǎng)為8位二進(jìn)制時(shí)，D7為符號(hào)位，其余D6D0為數(shù)值位；字長(zhǎng)為16位二進(jìn)制數(shù)時(shí)，D15為符號(hào)位，其余D14D0為數(shù)值位。 （3）機(jī)器數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置：在機(jī)器中，小數(shù)點(diǎn)的位置通常有兩種約定，一種規(guī)定小數(shù)點(diǎn)的位置固定不變，這時(shí)的機(jī)器數(shù)稱為“定點(diǎn)數(shù)”；另一種規(guī)定小數(shù)點(diǎn)的位置可以浮動(dòng)，這時(shí)的機(jī)器數(shù)稱為“浮點(diǎn)數(shù)”。 1.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)值數(shù)據(jù)的表示2帶符號(hào)數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼表示（1）原碼：規(guī)定正數(shù)的符號(hào)位為0，負(fù)數(shù)的符號(hào)位為1，其它位按照一般的方法來(lái)表示數(shù)的絕對(duì)值。用這樣的表示方法得到的就是數(shù)的原碼。例如：當(dāng)機(jī)器字長(zhǎng)為8

29、位二進(jìn)制數(shù)時(shí)： X1011011 X原碼01011011 Y1011011 Y原碼11011011原碼表示的整數(shù)范圍是(2n-11) (2n-11)，其中n為機(jī)器字長(zhǎng)。通常：8位二進(jìn)制原碼表示的整數(shù)范圍是127127， 16位二進(jìn)制原碼表示的整數(shù)范圍是3276732767。 1.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)值數(shù)據(jù)的表示（2）反碼：對(duì)于一個(gè)帶符號(hào)的數(shù)來(lái)說(shuō)，正數(shù)的反碼與其原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼為其原碼除符號(hào)位以外的各位按位取反。例如：當(dāng)機(jī)器字長(zhǎng)為8位二進(jìn)制數(shù)時(shí)： X1011011 X原碼01011011 X反碼01011011 Y1011011 Y原碼11011011 Y反碼101

30、00100負(fù)數(shù)的反碼與負(fù)數(shù)的原碼有很大的區(qū)別，反碼通常用作求補(bǔ)碼過(guò)程中的中間形式。反碼表示的整數(shù)范圍與原碼相同。1.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)值數(shù)據(jù)的表示（3）補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為其反碼在最低位加1。例如：X1011011 X原碼01011011 X補(bǔ)碼01011011 Y1011011 Y原碼11011011 Y反碼10100100 Y補(bǔ)碼10100101補(bǔ)碼表示的整數(shù)范圍是2n-1（2n-11），其中n為機(jī)器字長(zhǎng)。則：8位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的整數(shù)范圍是128127，16位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的整數(shù)范圍是3276832767。（4）補(bǔ)碼與真值之間的轉(zhuǎn)換：給定機(jī)

31、器數(shù)的真值可以通過(guò)補(bǔ)碼的定義來(lái)完成真值到補(bǔ)碼的轉(zhuǎn)換，若已知某數(shù)的補(bǔ)碼求其真值，計(jì)算方法如下：正數(shù)補(bǔ)碼的真值等于補(bǔ)碼的本身；負(fù)數(shù)補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換為其真值時(shí)，將補(bǔ)碼按位求反末位加1，即可得到該負(fù)數(shù)補(bǔ)碼對(duì)應(yīng)的真值。1.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)值數(shù)據(jù)的表示【例1.14】 給定 X補(bǔ)碼01011001B，求真值X；給定X補(bǔ)碼11011010B，求真值X。（1）由于X補(bǔ)碼代表的數(shù)是正數(shù)，則其真值：X1011001B（126124123120）（641681）（89）D（2）由于X補(bǔ)碼代表的數(shù)是負(fù)數(shù)，則其真值：X（1011010求反1）B（01001011）B（0100110）B（125122

32、121）（3242）（38）D1.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.3 計(jì)算機(jī)常用的編碼1美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼（ASCII碼） ASCII（American Standard Code for Information Interchange）碼是美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼的簡(jiǎn)稱，用于給西文字符編碼，包括英文字母的大小寫、數(shù)字、專用字符、控制字符等。這種編碼由7位二進(jìn)制數(shù)組合而成，可以表示128種字符， ASCII碼是7位二進(jìn)制編碼，而計(jì)算機(jī)的基本存儲(chǔ)單位是字節(jié)（byte），一個(gè)字節(jié)包含8個(gè)二進(jìn)制位（bit）。因此，ASCII碼的機(jī)內(nèi)碼要在最高位補(bǔ)一個(gè)0。在存儲(chǔ)、處理和傳送信息時(shí)，最高位常用作奇偶校驗(yàn)位，

33、用來(lái)檢驗(yàn)代碼在存儲(chǔ)和傳送過(guò)程中是否發(fā)生錯(cuò)誤。奇校驗(yàn)時(shí)，每個(gè)代碼的二進(jìn)制形式中應(yīng)有奇數(shù)個(gè)1；偶校驗(yàn)時(shí)，每個(gè)代碼的二進(jìn)制形式中應(yīng)有偶數(shù)個(gè)1。 1.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.3 計(jì)算機(jī)常用的編碼2二十進(jìn)制編碼BCD碼 BCD（Binary-Coded Decimal）碼又稱為“二十進(jìn)制編碼”，專門解決用二進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)數(shù)的問(wèn)題?！岸M(jìn)制編碼”最常用的是8421編碼，其方法是用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)，自左至右每一位對(duì)應(yīng)的位權(quán)是8、4、2、1。由于4位二進(jìn)制數(shù)有00001111共16種狀態(tài)，而十進(jìn)制數(shù)09只取00001001的10種狀態(tài)，其余6種不用。通常，BCD碼有兩種形式，即壓縮BCD碼

34、和非壓縮BCD碼。（1）壓縮BCD碼：壓縮BCD碼的每一位數(shù)采用4位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示，即一個(gè)字節(jié)表示兩位十進(jìn)制數(shù)。例如：十進(jìn)制數(shù)59D，采用壓縮BCD碼表示為二進(jìn)制數(shù)是01011001B。（2）非壓縮BCD碼：非壓縮BCD碼的每一位數(shù)采用8位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示，即一個(gè)字節(jié)表示1位十進(jìn)制數(shù)。而且只用每個(gè)字節(jié)的低4位來(lái)表示09，高4位為0。例如：十進(jìn)制數(shù)87D，采用非壓縮BCD碼表示為二進(jìn)制數(shù)是00001000 00000111B。 1.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.3 計(jì)算機(jī)常用的編碼3漢字編碼 具有漢字信息處理能力的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，除了配備必要的漢字設(shè)備和接口外，還應(yīng)該裝配有支持漢字信息輸入、輸出和處理

35、的操作系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)處理漢字信息的前提條件是對(duì)每個(gè)漢字進(jìn)行編碼，這些編碼統(tǒng)稱為漢字代碼。目前計(jì)算機(jī)中常用的幾種漢字代碼有：（1）漢字輸入碼：用于外部輸入漢字，也稱為外碼。它位于人機(jī)界面上，面向用戶，其編碼原則是簡(jiǎn)單易記、操作方便、有利于提高輸入速度。目前使用較多的有順序碼將漢字按一定順序排好，然后逐個(gè)賦予1個(gè)號(hào)碼作為該漢字的編碼，例如區(qū)位碼；音碼根據(jù)漢字的讀音進(jìn)行編碼，例如拼音碼；形碼根據(jù)漢字的字形進(jìn)行編碼，例如五筆字型；音形碼根據(jù)漢字的讀音和字形進(jìn)行編碼，例如雙拼碼。1.2 計(jì)算機(jī)中的信息表示1.2.3 計(jì)算機(jī)常用的編碼（2）漢字機(jī)內(nèi)碼：是漢字處理系統(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)、處理漢字而使用的編碼，簡(jiǎn)稱內(nèi)碼。

36、內(nèi)碼與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-80漢字字符集有簡(jiǎn)明的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。（3）漢字交換碼：是漢字信息處理系統(tǒng)之間或通信系統(tǒng)之間傳輸信息時(shí)，對(duì)每個(gè)漢字所規(guī)定的統(tǒng)一編碼。我國(guó)已指定了漢字交換碼的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“信息交換用漢字編碼字符集基本集”，代號(hào)GB2321-80，又稱“國(guó)標(biāo)碼”。第2章 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成本章導(dǎo)讀： 重點(diǎn)闡述了微機(jī)的中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備的類型、發(fā)展和主要性能指標(biāo)。 重點(diǎn)內(nèi)容： 計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)構(gòu)成、中央處理器的類型、性能和指標(biāo) 、存儲(chǔ)器的類型、性能和指標(biāo)輸入/輸出設(shè)備的類型、性能和指標(biāo)。 第2章 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 2.1 概述 2.2 中央處理器CPU 2.3 存儲(chǔ)器2

37、.4 總線與輸入/輸出 接口電路2.5 輸入/輸出設(shè)備2.1 概述2.1.1 硬件系統(tǒng) 微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)主要由CPU、存儲(chǔ)器、系統(tǒng)總線、接口電路及I/O設(shè)備等部件組成。 2.1 概述2.1.1 硬件系統(tǒng)（外）存儲(chǔ)器（內(nèi)）存儲(chǔ)器中央處理器（CPU）控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)流地 址控制流運(yùn)算器光盤驅(qū)動(dòng)器軟盤驅(qū)動(dòng)器主機(jī)箱顯示器鍵盤鼠標(biāo)微型計(jì)算機(jī)工作原理運(yùn)算（處理） 存儲(chǔ)（記錄） 控制（協(xié)調(diào)）計(jì)算機(jī)的語(yǔ)言二進(jìn)制進(jìn)制的概念“逢R進(jìn)一，借一當(dāng)R”十進(jìn)制R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二進(jìn)制R=2 ，可使用0,1八進(jìn)制R=8 ，可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六進(jìn)制R=16

38、 ，可使用0,9,A,B,C,D,E,F二進(jìn)制概念128瓦32瓦64瓦16瓦8瓦4瓦1瓦2瓦11111000信息復(fù)制的精確性運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單電子線路制造計(jì)算機(jī)成為可能程序和指令指令是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單位。所有的指令的集合稱為計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。機(jī)器指令格式操作碼操作數(shù)機(jī)器執(zhí)行什么操作執(zhí)行對(duì)象（具體數(shù)、存放位置）程序是為完成一項(xiàng)特定任務(wù)而用某種語(yǔ)言編寫的一組指令序列。信息的存儲(chǔ)單位位（Bit）：度量數(shù)據(jù)的最小單位字節(jié)（Byte）：最常用的基本單位K 字節(jié)1K = 1024 byteM（兆）字節(jié)1M = 1024 KG（吉） 字節(jié)1G = 1024 M T（太）字節(jié)1T = 1024 Gb7

39、b6 b5 b4 b3 b2 b1 b01 0 0 1 0 1 0 1=27+ 24+ 22+ 202.1 概述2.1.2 軟件系統(tǒng) 軟件是提高計(jì)算機(jī)使用效率、擴(kuò)大計(jì)算機(jī)功能的程序總稱，它由各種程序和數(shù)據(jù)組成。軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件組成。 在硬件基礎(chǔ)上的系統(tǒng)軟件是對(duì)硬件功能的擴(kuò)充與完善，而操作系統(tǒng)是配置在硬件上的第一層軟件，它是對(duì)硬件功能的第一次擴(kuò)充，從而構(gòu)成了一個(gè)比硬件裸機(jī)功能更強(qiáng)大、使用更方便的虛擬計(jì)算機(jī)。所有系統(tǒng)實(shí)用程序以及更上層的應(yīng)用程序都在操作系統(tǒng)虛擬機(jī)上運(yùn)行，他們受操作系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和控制。硬件和軟件的整體稱為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源，其系統(tǒng)構(gòu)成示意圖見(jiàn)圖2-2。 2.1 概述2.1.

40、2 軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主機(jī)外部設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件中央處理器內(nèi)存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備外存儲(chǔ)器操作系統(tǒng)語(yǔ)言處理系統(tǒng)系統(tǒng)服務(wù)程序數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)文字處理軟件表格處理軟件輔助設(shè)計(jì)軟件實(shí)時(shí)控制軟件運(yùn)算器控制器只讀存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器2.2 中央處理器CPU 2.2.1 CPU主要指標(biāo)、技術(shù)和發(fā)展 1、CPU主要性能指標(biāo)（1）CPU字長(zhǎng)：CPU的字長(zhǎng)（位數(shù)）通常是指CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)總線寬度或位數(shù)。它是CPU數(shù)據(jù)處理能力的重要指標(biāo)。（2）CPU主頻。CPU主頻也叫CPU的工作頻率或CPU內(nèi)部總線頻率，是CPU內(nèi)核（整數(shù)和浮點(diǎn)運(yùn)算器）電路的實(shí)際運(yùn)行頻率，亦是CPU自身工作頻率。 2.2 中央處

41、理器CPU 2.2.1 CPU主要指標(biāo)、技術(shù)和發(fā)展 （3）CPU外頻。CPU的外頻也是指CPU從主板上獲得的工作頻率。它是由主板上晶體震蕩電路為CPU提供的基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率，也就是主板的工作頻率。（4）CPU倍頻系數(shù) CPU主頻、外頻和倍頻系數(shù)關(guān)系如下： CPU主頻 = CPU外頻 倍頻系數(shù)（5）前端總線頻率。前端總線（FSB：Front Side Bus）指主板芯片組中的北橋芯片與CPU之間傳輸數(shù)據(jù)的通道，因此也可以稱為是CPU的外部總線。2.2 中央處理器CPU 2.2.1 CPU主要指標(biāo)、技術(shù)和發(fā)展 2、CPU技術(shù)（1）CPU字長(zhǎng)：CPU的字長(zhǎng)（位數(shù)）通常是指CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)總線寬度或位數(shù)。它

42、是CPU數(shù)據(jù)處理能力的重要指標(biāo)。（2）CPU主頻。CPU主頻也叫CPU的工作頻率或CPU內(nèi)部總線頻率，是CPU內(nèi)核（整數(shù)和浮點(diǎn)運(yùn)算器）電路的實(shí)際運(yùn)行頻率，亦是CPU自身工作頻率。 2.2 中央處理器CPU 2.2.1 CPU主要指標(biāo)、技術(shù)和發(fā)展 2、CPU技術(shù)（4）指令與數(shù)據(jù)分開(kāi)。經(jīng)典奔騰有兩個(gè)高速緩存，一個(gè)用于緩存指令，一個(gè)用于緩存數(shù)據(jù)，這種把指令與數(shù)據(jù)分開(kāi)存取結(jié)構(gòu)稱為哈佛結(jié)構(gòu)（5）固化常用指令。奔騰把常用指令，例如把MOV、ADD、INC、DEC、PUSH等指令改用硬件實(shí)現(xiàn)，而不用微代碼操作，使指令的運(yùn)行速度進(jìn)一步加快。（6）增強(qiáng)的32位數(shù)據(jù)總線。（7）采用PCI局部總線。（8）錯(cuò)誤檢測(cè)及

43、功能冗余校驗(yàn)技術(shù)。（9）能源效率技術(shù)。（10）支持多重處理。2.2 中央處理器CPU 2.2.1 CPU主要指標(biāo)、技術(shù)和發(fā)展 3、CPU的發(fā)展 CPU從最初發(fā)展至今已經(jīng)有三十多年的歷史了，這期間，按照其處理信息的字長(zhǎng)，CPU可以分為：4位處理器、8位處理器、16位處理器、32位處理器以及64位處理器，可以說(shuō)個(gè)人電腦的發(fā)展是隨著CPU的發(fā)展而前進(jìn)的，甚至可以說(shuō)英特爾的發(fā)展史就是CPU的發(fā)展史。2.2 中央處理器CPU 2.2.1 CPU主要指標(biāo)、技術(shù)和發(fā)展 3、CPU的發(fā)展幾種CPU的外觀圖如下所示。 2.2 中央處理器CPU 2.2.1 CPU主要指標(biāo)、技術(shù)和發(fā)展 3、CPU的發(fā)展幾種CPU的

44、外觀圖如下所示。 2.2 中央處理器CPU 2.2.1 CPU主要指標(biāo)、技術(shù)和發(fā)展 3、CPU的發(fā)展幾種CPU的外觀圖如下所示。 2.2 中央處理器CPU2.2.2 CPU的基本組成1、控制單元 控制單元（Contral Unit）是硬件系統(tǒng)的控制部件。它能自動(dòng)、逐條地從內(nèi)存儲(chǔ)器中取出指令，將指令翻譯（轉(zhuǎn)換）成控制信號(hào)（電脈沖），并按時(shí)間順序和節(jié)拍，發(fā)往其他部件，指揮各部件有條不紊地協(xié)同工作。2運(yùn)算單元 運(yùn)算單元（Arithmetic Logic Unit，ALU）又稱為算術(shù)邏輯單元，是負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)的部件。它既能進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算，又能進(jìn)行與、或、非、比較等邏輯運(yùn)算?？梢园阉茸鰯?shù)據(jù)

45、的加工廠。2.2 中央處理器CPU2.2.2 CPU的基本組成3、摩爾定律 在芯片制造技術(shù)中，有一條摩爾定律（Moores Law），即每十八個(gè)月集成電路的密度翻一番，表示它的功能要翻一番。摩爾是英特爾公司的創(chuàng)始人之一，20多年來(lái)，該定律在業(yè)界一直正確，帶動(dòng)著微機(jī)不停地更新?lián)Q代，總的趨勢(shì)是CPU字長(zhǎng)“位”數(shù)不斷增多，速度指標(biāo)“主頻”不斷加快，功能不斷增強(qiáng)，而價(jià)格又不斷下降。計(jì)算機(jī)第一定律摩爾定律單位時(shí)間執(zhí)行的指令數(shù)百萬(wàn)條/每秒每18個(gè)月芯片能力增長(zhǎng)一倍。晶體管數(shù)2.3 存儲(chǔ)器2.3.1 存儲(chǔ)器的分類1、按存儲(chǔ)介質(zhì)分類（1）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器（2）磁表面存儲(chǔ)器（3）光存儲(chǔ)器2、按存儲(chǔ)器的讀寫功能分類（

46、1）只讀存儲(chǔ)器ROM（2）隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM2.3 存儲(chǔ)器2.3.1 存儲(chǔ)器的分類3、按信息的可保存性分類（1）非永久性記憶的存儲(chǔ)器。（2）永久性記憶的存儲(chǔ)器4按在微機(jī)系統(tǒng)中的作用分類（1）主存儲(chǔ)器（2）輔助存儲(chǔ)器（3）高速緩沖存儲(chǔ)器2.3 存儲(chǔ)器2.3.2 存儲(chǔ)器的基本性能指標(biāo)1、存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)的二進(jìn)制信息總量稱為存儲(chǔ)容量。存儲(chǔ)容量通常以字節(jié)（B）為單位來(lái)表示，對(duì)于大容量存儲(chǔ)器還可以用千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）、吉字節(jié)（GB）、太字節(jié)（TB）等表示。其換算關(guān)系為：1KB=210B=1024B1MB=220B=1024KB1GB=230B=1024MB1TB=240B=1024GB2

47、.3 存儲(chǔ)器2.3.2 存儲(chǔ)器的基本性能指標(biāo)2、存取速度 存儲(chǔ)器的存取速度可以用存取時(shí)間和存取周期來(lái)衡量。 （1）存取時(shí)間。存取時(shí)間是指啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器操作到完成該操作所用的時(shí)。 （2）存取周期。存取周期是指連續(xù)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器操作之間的最小時(shí)間間隔。通常存取周期略大于存取時(shí)間，其差別與存儲(chǔ)器的物理實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)有關(guān)。3、價(jià)格存儲(chǔ)器的價(jià)格常用每位的價(jià)格來(lái)衡量。2.3 存儲(chǔ)器 2.3.3 存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 所謂存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，就是把各種不同存儲(chǔ)容量、存取速度和價(jià)格的存儲(chǔ)器按層次結(jié)構(gòu)組成多層存儲(chǔ)器，并通過(guò)管理軟件和輔助硬件有機(jī)組合成統(tǒng)一的整體，使所存放的程序和數(shù)據(jù)按層次分布在各種存儲(chǔ)器中。目前，在計(jì)

48、算機(jī)系統(tǒng)中通常采用三級(jí)層次結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)成存儲(chǔ)系統(tǒng)，主要由高速緩沖存儲(chǔ)器Cache、主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器組成，如圖2-10所示。2.4 總線與輸入/輸出接口電路 2.4.1 總線 總線：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中傳輸信息的公共通道。按位置可將總線分為以下三類： （1）片內(nèi)總線：片內(nèi)總線是指在微處理器芯片內(nèi)部各單元之間傳輸信息的總線，它主要用于芯片級(jí)的互連。 （2）系統(tǒng)總線：也稱內(nèi)總線，用以實(shí)現(xiàn)微機(jī)系統(tǒng)與各種擴(kuò)展插件板之間的相互連接，是微機(jī)系統(tǒng)所特有的總線，一般用于模板之間的連接，系統(tǒng)總線有時(shí)也稱為板級(jí)總線。目前這類總線已基本上實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，例如STD總線、ISA總線、VESA總線、PCI總線等。在微型計(jì)算機(jī)主板上

49、的各種擴(kuò)展插槽都屬于內(nèi)總線。2.4 總線與輸入/輸出接口電路 2.4.1 總線（3）外部總線 這是微型計(jì)算機(jī)之間或微型計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間進(jìn)行通信的總線，主要用于設(shè)備級(jí)的互連。外部總線也稱為通信總線。其種類比較多，通常與特定的設(shè)備有關(guān)，例如：RS-232C總線、RS-458總線、USB總線等。 圖2-11所示即為常見(jiàn)的微型計(jì)算機(jī)總線層次的典型結(jié)構(gòu)。2.4 總線與輸入/輸出接口電路2.4.2 ISA、PCI、AGP、USB、IEEE 1394總線1ISA（Industry Standary Architecture）總線（1）數(shù)據(jù)寬度：16位（2）工作頻率：8MHZ（3）數(shù)據(jù)傳輸率：8Mb/S（

50、4）尋址空間：1M2PCI（Peripheral Component Interconnect）總線（1）數(shù)據(jù)寬度：32位，可擴(kuò)展到64位（2）工作頻率：33MHZ（3）數(shù)據(jù)傳輸率：133Mb/S2.4 總線與輸入/輸出接口電路2.4.2 ISA、PCI、AGP、USB、IEEE 1394總線3、AGP（Advanced Graphics Port）總線 AGP是Intel公司配合Pentium處理器開(kāi)發(fā)的總線標(biāo)準(zhǔn)，它是一種可自由擴(kuò)展的圖形總線結(jié)構(gòu)。（1）數(shù)據(jù)寬度：32位（2）工作頻率：33MHZ或133MHZ（3）數(shù)據(jù)傳輸率：266Mb/S或533Mb/S4、通用串行總線USB（Univer

51、sal Serial Bus）總線 通用串行總線是一種新型的輸入/輸出總線接口。USB接口為外部設(shè)備提供電源， USB設(shè)備可以起集線器作用，通過(guò)集線器可同時(shí)連接127臺(tái)輸入/輸出設(shè)備。最大數(shù)據(jù)傳輸率為12Mb/S。2.4 總線與輸入/輸出接口電路2.4.2 ISA、PCI、AGP、USB、IEEE 1394總線5、IEEE l394總線 IEEE l394是一種連接外部設(shè)備的機(jī)外總線，按串行方式通信。這種接口標(biāo)準(zhǔn)允許把計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備（如硬盤、打印機(jī)、掃描儀）、各種家電（如數(shù)碼相機(jī)、DVD播放機(jī)、視頻電話等）非常簡(jiǎn)單地連接在一起。2.4 總線與輸入/輸出接口電路2.4.3 輸入/輸出接口

52、電路1、硬盤接口 目前在微機(jī)中使用最廣泛的硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)是IDE和SCSI標(biāo)準(zhǔn)。（1）IDE由Compaq開(kāi)發(fā)并由Western Digital公司生產(chǎn)的硬盤控制器接口。它的最大特點(diǎn)是把控制器集成到硬盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)。（2）EIDE（Enhanced IDE）接口標(biāo)準(zhǔn)。EIDE是Western Digital為取代IDE而開(kāi)發(fā)的接口標(biāo)準(zhǔn)。采用EIDE接口的微機(jī)系統(tǒng)中，己直接將EIDE接口集成在主板上，不再需要單獨(dú)的適配卡。2.4 總線與輸入/輸出接口電路2.4.3 輸入/輸出接口電路（3）SCSI（Small Computer System Interface，小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口）接口標(biāo)準(zhǔn)。SCSI由

53、美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI）1986年6月公布的接口標(biāo)準(zhǔn)（稱為SCSI-1），1990年又推出了SCSI-2標(biāo)準(zhǔn)?？膳c各種采用SCSI接口標(biāo)準(zhǔn)的外部設(shè)備相連，如硬盤驅(qū)動(dòng)器、掃描儀、光盤、打印機(jī)和磁帶驅(qū)動(dòng)器等。2.4 總線與輸入/輸出接口電路2.4.3 輸入/輸出接口電路2、RS-232-C接口 RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。RS-232-C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般的通

54、信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。最大通信距離為15m。串行接口目前最普遍的用途是連接鼠標(biāo)和調(diào)制解調(diào)器，常被稱為異步通信適配器接口，串行端口插座分為9針或25針兩種。串行接口被賦予專門的設(shè)備名COMl和COM2。2.5 輸入/輸出設(shè)備2.5.1 輸入設(shè)備1、鍵盤 微型機(jī)的鍵盤是從英文打字機(jī)演變而來(lái)的。鍵盤是微型計(jì)算機(jī)不可缺少的輸入設(shè)備，如圖2-12所示。任何一臺(tái)微機(jī)首先必須具備一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的通用鍵盤，在這個(gè)鍵盤上應(yīng)有26個(gè)英文字母鍵，“0”到“9”十個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字鍵和其他一些功能鍵。2.5 輸入/輸出設(shè)備2.5.1 輸入設(shè)備2鼠標(biāo) 由于Windows操作系統(tǒng)的盛行，因此

55、在和計(jì)算機(jī)溝通方式中，鼠標(biāo)這類指向裝置便有其重要的地位。鼠標(biāo)能方便地將光標(biāo)準(zhǔn)確定位在要指定的屏幕位置，很方便地完成各種操作。因此，在Windows操作系統(tǒng)中鼠標(biāo)是必不可少的輸入設(shè)備。如圖2-13所示。 鼠標(biāo)分為機(jī)械式、光學(xué)式、光學(xué)機(jī)械式、光電式幾種，對(duì)鼠標(biāo)的操作可分為左擊、右擊、雙擊及拖動(dòng)，這四種不同的操作可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。 鼠標(biāo)器最常用接口有3種：串行口、專用鼠標(biāo)器端口（PS/2）、USB接口。2.5 輸入/輸出設(shè)備2.5.1 輸入設(shè)備3、掃描儀 掃描儀是計(jì)算機(jī)輸入圖片使用的主要設(shè)備，它內(nèi)部有一套光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，可以把各種圖片信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)圖像數(shù)據(jù)，并傳送給計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理、

56、編輯、存儲(chǔ)、打印輸出或傳送給其他設(shè)備。 按色彩來(lái)分，掃描儀分成單色和彩色兩種；按操作方式分，可分為手持式和臺(tái)式掃描儀。 掃描儀的主要技術(shù)指標(biāo)有分辨率、灰度層次、掃描速度等。 掃描儀如圖2-14所示底座頂蓋透明玻璃2.5 輸入/輸出設(shè)備2.5.2 輸出設(shè)備1、顯示設(shè)備（1）CRT顯示器 CRT顯示器可以依顯像管的顏色來(lái)分，如單色和彩色，彩色可以顯示彩色，也可以顯示單色。但是，在實(shí)際使用中，人們習(xí)慣于以顯示器所連接主機(jī)的顯示卡來(lái)分。如MDA單色顯示器、CGA彩色顯示器、EGA彩色顯示器、VGA彩色顯示器、TVGA彩色顯示器等。 CRT顯示器如圖2-15所示。2.5.2 輸出設(shè)備CRT顯示器的主要技

57、術(shù)指標(biāo)：（1）屏幕尺寸：指屏幕對(duì)角線長(zhǎng)度，一般有14、15、17、19、20、21英寸等多個(gè)尺寸。（2）點(diǎn)距：指CRT（陰極射線管）上兩個(gè)顏色相同的磷光點(diǎn)之間的距離，單位是mm（3）像素和分辨率：分辨率指屏幕上像素的數(shù)目，像素是指組成圖像的最小單位，也即上面提到的發(fā)光點(diǎn)。比如，800600的分辨率是說(shuō)在水平方向上有800個(gè)像素，在垂直方向有600個(gè)像素。為了控制像素的亮度和彩色深度，每個(gè)像素需要很多個(gè)二進(jìn)制位來(lái)表示，如果要顯示256種顏色，則每個(gè)像素至少需要8位（一個(gè)字節(jié)）來(lái)表示。2.5 輸入/輸出設(shè)備2.5 輸入/輸出設(shè)備2.5.2 輸出設(shè)備（2）LCD（Liquid Crystal Dis

58、play，液晶顯示器）。有低眩目的全平面屏幕，低功耗（和普通監(jiān)視器的100W相比，只有5W）。有源陣列的LCD面板的色彩質(zhì)量實(shí)際上超過(guò)了大多數(shù)CRT顯示器。LCD顯示器提供比同尺寸CRT顯示器更大的可視圖像，有4種基本的LCD選擇：無(wú)源陣列單色、無(wú)源陣列彩色、有源陣列模擬彩色和最新的有源陣列數(shù)字彩色。 LCD顯示器如圖2-16所示。2.5.2 輸出設(shè)備2、打印設(shè)備 打印機(jī)是微機(jī)的傳統(tǒng)輸出設(shè)備，它將微機(jī)中的數(shù)字信息以打印的方法轉(zhuǎn)換為書面信息。按照打印機(jī)的工作原理，打印機(jī)分為擊打式和非擊打式兩大類，其中擊打式主要是針式打印機(jī)；非擊打式種類較多，如激光打印機(jī)、噴墨打印機(jī)、熱敏式打印機(jī)等，其中常見(jiàn)的打

59、印機(jī)有針打、噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)3類。（1）針式打印機(jī)見(jiàn)圖2-17。2.5 輸入/輸出設(shè)備2.5 輸入/輸出設(shè)備 2.5.2 輸出設(shè)備 針式打印機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)：（1）打印機(jī)壽命：常用的有9針、24針的打印頭，打印壽命一般為：2億點(diǎn)/針。（2）打印速度：平均打印速度是評(píng)價(jià)打印機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，單位為字/秒。（3）打印寬度：常見(jiàn)的有132列和80列兩種。（4）走紙速度：走紙速度影響打印平均速度，單位用英寸/秒表示。2.5 輸入/輸出設(shè)備 2.5.2 輸出設(shè)備（2）噴墨打印機(jī)。見(jiàn)圖2-18。是在針式打印機(jī)之后發(fā)展起來(lái)的，采用非打擊的工作方式。比較突出的優(yōu)點(diǎn)有體積小、操作簡(jiǎn)單方便、打印噪音低、

60、使用專用紙張時(shí)可以打出和照片相媲美的圖片等。 2.5.2 輸出設(shè)備 噴墨打印機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)：（1）分辨率（DPI）：它本身表示在每英寸的范圍內(nèi)噴墨打印機(jī)可打印的點(diǎn)數(shù)（2）色彩調(diào)和能力：（3）打印速度。一般以每分鐘平均打印的頁(yè)數(shù)（PPM）來(lái)統(tǒng)計(jì)。2.5 輸入/輸出設(shè)備2.5.2 輸出設(shè)備（3）激光打印機(jī)。見(jiàn)圖2-19。是目前印字最好的一種打印機(jī)，屬于非擊打式打印機(jī)。它具有速度快、解析度高、無(wú)噪聲等優(yōu)點(diǎn)。激光打印機(jī)是采用電子成像技術(shù)進(jìn)行打印的。 激光打印機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)： 分辨率（DPI）：衡量激光打印機(jī)打印質(zhì)量的一個(gè)最重要的標(biāo)準(zhǔn)。 打印速度：一般以每分鐘平均打印的頁(yè)數(shù)（PPM）來(lái)統(tǒng)計(jì)。2.5