計算機基礎(chǔ)第一章課件

計算機基礎(chǔ)第一章課件第一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五計算機基礎(chǔ)知識20世紀最重大的成就之一就是計算機的發(fā)明和計算技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展。自1946年美國的莫奇利和埃克特發(fā)明第一臺電子管計算機以來，僅僅經(jīng)歷了60多年的時間，計算機的軟硬件及其應(yīng)用技術(shù)都得到飛速的發(fā)展，計算機已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等部門得到了廣泛的應(yīng)用，并已深入到日常辦公及家庭生活中。計算機作為信息技術(shù)的核心，在各個領(lǐng)域、各個部門發(fā)揮著愈來愈重要的作用。第二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.1計算機信息技術(shù)概述1.1.1計算機技術(shù)與信息化1.1.2計算機的發(fā)展1.1.3計算機的分類1.1.4計算機的應(yīng)用第三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五信息技術(shù)是用于信息的獲取、處理、傳輸、儲存等相關(guān)技術(shù)的總稱，其中包括多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光導(dǎo)纖維技術(shù)、集成電路技術(shù)和傳感技術(shù)等，至20世紀末信息產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值已占各種產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值總和的20%，信息產(chǎn)業(yè)仍將是21世紀全球經(jīng)濟中規(guī)模最宏大、最具有活力的產(chǎn)業(yè)，21世紀的信息科技仍將是發(fā)展最迅速、影響最廣泛的科技領(lǐng)域。第四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.1.1計算機技術(shù)與信息化信息技術(shù)是用于信息的獲取、處理、傳輸、儲存等相關(guān)技術(shù)的總稱，其中包括多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光導(dǎo)纖維技術(shù)、集成電路技術(shù)和傳感技術(shù)等“信息化”是指在國家統(tǒng)一規(guī)劃和組織下，在社會、國民經(jīng)濟與國防軍事各個方面，應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，以先進的思想為指導(dǎo)，以現(xiàn)代信息技術(shù)為手段，以深入開發(fā)、廣泛利用信息資源為重點，以提高社會（系統(tǒng)）效率、生產(chǎn)能力、管理能力、作戰(zhàn)能力為目的的現(xiàn)代化進程?！暗谖屙摚簿攀彭?，編輯于2023年，星期五信息社會具有下列主要特征：1.信息成為重要的戰(zhàn)略資源。2.信息網(wǎng)絡(luò)成為社會的基礎(chǔ)設(shè)施。信息技術(shù)的主要發(fā)展方向：信息技術(shù)的核心內(nèi)容之一是微電子器件。信息技術(shù)的另一個核心內(nèi)容是計算機技術(shù)第六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五相關(guān)概念數(shù)據(jù)（Data）是指能夠輸入計算機并由計算機處理的符號。信息是經(jīng)過加工處理之后并對客觀世界產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù)，是對數(shù)據(jù)所表達含義的解釋。信息既是對各種事物的變化和特征的反映。信息技術(shù)是關(guān)于信息的產(chǎn)生、發(fā)送、傳輸、接受、變換、識別、控制等應(yīng)用技術(shù)的總稱。第七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五計算機技術(shù)是信息技術(shù)的核心。計算機作為信息處理工具，在信息存儲、處理、交流傳播等方面起著核心作用。信息高速公路是國家信息基礎(chǔ)設(shè)施NII(NationalInformationInfrastructure)和全球信息基礎(chǔ)設(shè)GII(GlobalInformationInfrastructure)的總稱信息高速公路”是指在現(xiàn)代技術(shù)條件下建設(shè)的一個以超大容量光纖傳輸網(wǎng)為骨干，以高性能計算機為樞紐，以多媒體終端為聯(lián)接和操作手段的地區(qū)、國家間的高速度、全方位、大容量、交互式智能綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。第八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.1.2計算機的發(fā)展計算機的發(fā)展歷史

1946年第一臺計算機誕生了，名字：ENIAC（埃尼阿克）?，F(xiàn)代計算機的劃代原則主要是依據(jù)計算機所采用的電子器件不同來劃分的，這就是人們通常所說的電子管、晶體管、集成電路、超大規(guī)模集成電路等。第九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1．第一代：電子管計算機(1946-1957)1946年2月15日，標志現(xiàn)代計算機誕生的ENIAC在費城公諸于世。它通過不同部分之間的重新接線編程，還擁有并行計算能力。第一代計算機的特點是操作指令是為特定任務(wù)而編制的，每種機器有各自不同的機器語言，功能受到限制，速度也慢。另一個明顯特征是使用真空電子管和磁鼓儲存數(shù)據(jù)。第十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五2．第二代：晶體管計算(1957-1964)3．第三代：集成電路計算機(1964-1972)4．第四代：大規(guī)模集成電路計算機(1972-現(xiàn)在）5．第五代：智能化計算機第十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五6.計算機的發(fā)展趨勢（1）巨型化：是指發(fā)展高速、大存儲容量和強功能的巨型計算機，這主要是為了滿足諸如原子、天文、核技術(shù)等尖端科學以及探索新興領(lǐng)域的需要。（2）微型化：是指在保證功能的同時體積更小，更適合移動的環(huán)境和便攜式終端。先進材料是發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著21世紀的材料科技的發(fā)展，信息功能材料、納米材料、生物材料等將在21世紀得到進一步的開發(fā)和廣泛的應(yīng)用。計算機將迅速向微型化嵌入式的方向發(fā)展。第十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五（3）網(wǎng)絡(luò)化：計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)發(fā)展的又一重要分支，是現(xiàn)代通信技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。網(wǎng)絡(luò)化就是利用現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機技術(shù)，將分布在不同地點的計算機連接起來，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議互相通信，共享軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源。（4）智能化：第五代計算機要實現(xiàn)的目標是“智能”計算機，讓計算機來模擬人的感覺、行為、思維過程，使計算機具有視覺、聽覺、語言、推理、思維、學習等能力，成為智能型計算機。再往后還將出現(xiàn)光計算機、超導(dǎo)計算機和生物計算機，屆時人類社會的信息化進程又將出現(xiàn)質(zhì)的飛躍。第十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.1.3計算機的分類計算機按其規(guī)模、速度和功能等可分為巨型機、大型機、中型機、小型機、微型機及單片機等等。這些類型之間的基本區(qū)別通常在于其體積大小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、功率消耗、性能指標、數(shù)據(jù)存儲容量、指令系統(tǒng)和設(shè)備、軟件配置等的不同。依照運算速度、存儲容量和用戶數(shù)量等綜合性能指標為標準，目前國際上比較流行的通用計算機分類是：第十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.1.4計算機的應(yīng)用1．科學計算2.數(shù)據(jù)處理3．計算機仿真4．過程控制5．計算機輔助系統(tǒng)（1）計算機輔助設(shè)計與制造，簡稱CAD/CAM計算機集成制造系統(tǒng)CIMS（ComputerIntegratedManufactureSystem）計算機輔助教學CAI6．人工智能第十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.2計算機系統(tǒng)的運算基礎(chǔ)1.2.1進位計數(shù)制數(shù)制是進位計數(shù)制的簡稱，使用最多的是十進制數(shù)，但計算機中還廣泛使用二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)等。1．十進制數(shù)十進制數(shù)，其基數(shù)為10，有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十個數(shù)碼，位權(quán)值為10i。例如：72568.345=7×104+2×103+5×102+6×101+8×100+3×10-1+4×10-2+5×10-3對任何一種進位計數(shù)制表示的數(shù)都可以寫成按其權(quán)展開的多項式之和，即任意一個有n位整數(shù)m位小數(shù)的r進制數(shù)N可表示為：第十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五

第十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五2.二進制數(shù)

二進制數(shù)的主要特點為：（1）有兩個數(shù)碼0和1。（2）進位方式為逢二進一，基數(shù)是2，數(shù)位k上的權(quán)是2k-1。二進制數(shù)中位數(shù)的“權(quán)”以2為基數(shù)，也就是說任意一個二進制數(shù)N可表示為：(N)2=an-1×2n-1+an-2×2n-2+……+a1×21+a0×20例如：(1101)2=1×23+1×22+0×21+1×20

第十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.2.2幾種常用記數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換

1．r進制與十進制間的相互轉(zhuǎn)換（1）r進制轉(zhuǎn)十進制“位權(quán)展開法”，即公式法（公式1-1）?！纠?-1】分別將(10110)2、(17.2)8、(3AC)16各制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。

(10110)2?=?124?+?023?+?122?+?121?+?020 =16+0+4+2+0?=?22 (17.2)8=1×81+7×80+2×8-1=15.25 (3AC)16=3×162+A×161+C×160 =3×162+10×161+12×160=940（2）十進制轉(zhuǎn)r進制“基數(shù)乘除法”，具體規(guī)則如下：整數(shù)部分：“除r取余，逆序排列”。小數(shù)部分：“乘r取整，順序排列”。第十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五【例1-2】將十進制數(shù)25.625轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。用“除2取余”方法計算與整數(shù)25對應(yīng)的二進制整數(shù)部分：

225余數(shù)整數(shù)

212K0=10.625×2=1.25K-1=126K1=00.25×2=0.5K-2=023K2=00.5×2=1.0K-3=121K3=10K4=1將先得到的余數(shù)排在低位，后得到的余數(shù)排在高位，即得到25轉(zhuǎn)換成的二進制整數(shù)為(11001)2。用“乘2取整”方法計算與小數(shù)0.625對應(yīng)的二進制小數(shù)部分：將先得到的整數(shù)排在高位，后得到的整數(shù)排在低位，即得到0.625轉(zhuǎn)換成的二進制小數(shù)為(0.101)2。所以，(25.625)10=(11001.101)2。注意：將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為r進制時，其小數(shù)部分可能永遠不會得0，此時計算達到要求精度為止。第二十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五【例1-3】將十進制數(shù)645.12轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)。整數(shù)部分：“除8取余，逆序排列”。小數(shù)部分：“乘8取整，順序排列”。8645余數(shù)整數(shù)

880K0=50.12×8=0.96K-1=0810K1=00.96×8=7.68K-2=781K2=20.68×8=5.44K-3=50K3=10.44×8=3.52K-4=4(四舍五入)所以：(645.12)10=(1205.0754)8第二十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五2.八進制（十六進制）與二進制相互轉(zhuǎn)換“分組轉(zhuǎn)換法”，由于23=8(24=16)，即1位八進制數(shù)（十六進制數(shù)）相當于3位（4位）二進制數(shù)第二十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五（1）二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)（十六進制數(shù)）的規(guī)則為：從小數(shù)點開始，整數(shù)部分向左、小數(shù)部分向右，每3位（4位）為一組用一位八進制數(shù)（十六進制數(shù)）的數(shù)字表示，不足3位（4位）的要用“0”補足，就得到一個八進制數(shù)（十六進制數(shù)）。(111010.1101)2=111

010.110

100=(72.64)872.64(111010.1101)2=0011

1010.1101=(3B.D)163B.D（2）八進制數(shù)（十六進制數(shù)）轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)：把每一位八進制數(shù)（十六進制數(shù)）轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的3位（4位）二進制數(shù)碼，就得到一個二進制數(shù)。第二十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五3．八進制與十六進制之間的相互轉(zhuǎn)換通常，八進制與十六進制之間的轉(zhuǎn)換不需要直接進行，可用二進制作為中間量進行相互轉(zhuǎn)換。如要將一個八進制數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的十六進制，可以先將八進制轉(zhuǎn)換為二進制，然后可以直接根據(jù)二進制寫出對應(yīng)的十六進制數(shù)，反之亦然。常用幾種進制之間也可以使用Windows附帶的計算器來完成簡單的進制轉(zhuǎn)換。選擇“開始”︱“程序”︱“附件”︱“計算器”菜單命令打開它。這個計算器有兩種模式，可以從計算器窗口的“查看”菜單中選擇，使用這個計算器可以完成簡單的進制轉(zhuǎn)換。只要選擇相應(yīng)的進制按鈕，輸入數(shù)據(jù)，然后選擇需要轉(zhuǎn)換的進制，就可完成相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。第二十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.2.3二進制數(shù)的運算規(guī)則1．二進制數(shù)的算術(shù)運算規(guī)則（1）加運算：0＋0=0，0＋1=1，1＋0=1，1＋1=10(向高位進位)（2）減運算：1－1=0，1－0=1，0－0=0，0－1=1(向高位借位)（3）乘運算：0×0=0，0×1=0，1×0=0，1×1=1(同時為“1”時結(jié)果為“1”)（4）除運算：0÷1=0，1÷1=1第二十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五2．二進制數(shù)的邏輯運算所有的邏輯運算都是按位操作的，不存在算術(shù)運算中的進位或借位。我們把命題邏輯的“T”作為邏輯代數(shù)中的“1”，“F”作為“0”，這樣就把邏輯命題的對應(yīng)關(guān)系反映到代數(shù)方法中，這就是邏輯代數(shù)。（1）邏輯與：只有決定“結(jié)果”的條件全部滿足，結(jié)果才成立，這種因果關(guān)系叫做邏輯與(AND)，邏輯與的運算符表示為“∧”。即：0∧

0=00∧

1=01∧

0=01∧

1=1（2）邏輯或：決定結(jié)果的條件中只要任何一個滿足，結(jié)果就成立。這種因果關(guān)系叫做邏輯或(OR）。邏輯或的運算符號為“∨”。即：0∨0=00∨1=01∨0=11∨1=1（3）邏輯非：第三種基本邏輯關(guān)系為“非(NOT）”關(guān)系。最簡單的描述就是結(jié)果對條件的否定。邏輯非的運算符號為“ˉ”。即：1=00=1。第二十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五（4）邏輯異或：“異或”是一種復(fù)合邏輯關(guān)系。因為它所表現(xiàn)的特殊性，也可以把“異或”關(guān)系當作基本邏輯關(guān)系處理。當兩個命題存在“兩者不可兼得”關(guān)系時，我們稱之為異或。也可以描述異或關(guān)系為：相同為假，相異為真。邏輯異或的運算符號為“⊙（+）”。

即：0⊙0=00⊙1=11⊙0=11⊙1=0第二十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.2.4信息在計算機中的表示

計算機系統(tǒng)所處理的數(shù)據(jù)可分為兩大類：數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)。前者表示數(shù)量的多少；后者表示字符、漢字、圖形、圖像、聲音等，又稱符號數(shù)據(jù)。在計算機內(nèi)，無論哪一種數(shù)據(jù)，都以二進制形式表示。1．計算機內(nèi)部信息用二進制數(shù)表示的原因（1）二進制數(shù)中只有0和1兩個數(shù)字符號，可以方便采用具有兩種不同的穩(wěn)定物理狀態(tài)的元件來表示。例如：電容的充電和放電；電位的高和低；指示燈的開和關(guān)；晶體管的截止和導(dǎo)通，脈沖電位的低和高等，都可以用二進制數(shù)中的0和1表示。（具有上述兩個狀態(tài)的這些元件制造容易，可靠性高）。（2）二進制數(shù)運算規(guī)則簡單，使計算機中的運算部件結(jié)構(gòu)簡單。（3）二進制數(shù)中的0和1與邏輯代數(shù)的邏輯變量一樣，可以采用二進制數(shù)進行邏輯運算，并運用邏輯代數(shù)作為工具來分析和設(shè)計計算機中的邏輯電路，使得邏輯代數(shù)成為設(shè)計計算機的數(shù)學基礎(chǔ)。第二十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五2．數(shù)值型數(shù)據(jù)在計算機中的表示方式數(shù)值型數(shù)據(jù)指數(shù)學中的代數(shù)值，具有量的含義，且有正負、整數(shù)和小數(shù)之分。由于計算機采用二進制，所以輸入到計算機中的任何數(shù)值型和非數(shù)值型數(shù)據(jù)都必須轉(zhuǎn)換為二進制。1）機器數(shù)與真值任何一個非二進制整數(shù)輸入到計算機中都必須以二進制格式存放在計算機的存儲器中，且用最高位作為數(shù)值的符號位，并規(guī)定二進制數(shù)0表示正數(shù)，二進制數(shù)1表示負數(shù)，每個數(shù)據(jù)占用一個或多個字節(jié)。這種連同數(shù)字與符號組合在一起的二進制數(shù)稱為機器數(shù)，由機器數(shù)所表示的實際值稱為真值。如：+(77)10→+1001101→01001101

真值機器數(shù)第二十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五2）機器數(shù)的表示方法在計算機中，機器數(shù)也有不同的表示方法，通常用原碼、反碼和補碼三種方式表示，其主要目的是解決減法運算。任何正數(shù)的原碼、反碼和補碼的形式完全相同，負數(shù)則各自有不同的表示形式。原碼：正數(shù)的符號位用0表示，負數(shù)的符號位用1表示，數(shù)值部分用二進制形式表示，這種表示法稱為原碼。反碼：正數(shù)的反碼和原碼相同，負數(shù)的反碼是對該數(shù)的原碼除符號位外每位取反。補碼：正數(shù)的補碼和原碼相同，負數(shù)的補碼是其反碼加1。對二進制數(shù)按位求反、末位加一的運算稱為求補運算，補碼表示的數(shù)具有以下特征：第三十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五[X]補——(求補)→[-X]補——(求補)→[X]補所以，求負數(shù)補碼的方法為：第一步：寫出與該負數(shù)相對應(yīng)的正數(shù)的補碼。第二步：按位求反。第三步：末位加1。【例1-5】假設(shè)機器字長為8位，求-46的補碼。

+46的補碼表示為： 00101110按位求反： 11010001末位加1： 11010010所以，-46補碼為：11010010補碼的加法規(guī)則是：[X+Y]補=[X]補+[Y]補補碼的減法規(guī)則是：[X-Y]補=[X]補+[-Y]補其中[-Y]補通過對[Y]補求補就可以得到。在機器內(nèi)部，補碼減法是通過對減數(shù)求補后把減法轉(zhuǎn)換為加法進行的。符號位參加運算，能自動得到正確結(jié)果。第三十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五【例1-6】假設(shè)機器字長為8位，計算25+(-32)25的補碼是00011001，-32的補碼是11100000結(jié)果恰好是-7的補碼，可以看出該運算結(jié)果是正確的?！纠?-7】仍假定機器字長為8位，計算32-(-25)為把減法轉(zhuǎn)換為加法，要對-25求補，實際上就是25的補碼00011001，32的補碼是00100000結(jié)果恰好是57的補碼，該運算結(jié)果正確。第三十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五在某些情況下，要處理的數(shù)全是正數(shù)（比如表示地址的數(shù)），就沒有必要保留符號位了，可以把最高有效位也作為數(shù)值處理，這樣的數(shù)稱為無符號數(shù)。n位無符號整數(shù)的表示范圍是：0≤M≤2n-1；n位有符號整數(shù)的表示范圍是：-2n-1≤M≤2n-1-1。第三十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五3．非數(shù)值數(shù)據(jù)在計算機中的表示字符是計算機處理的主要對象。字符編碼就是規(guī)定用怎樣的二進制碼來表示字母、數(shù)字及各種符號，以便使計算機能夠識別、存儲和處理它們.1）ASCII碼目前在小型機和微型機系統(tǒng)內(nèi)國際上最廣泛使用的字符編碼是：“美國信息交換標準碼”，簡稱ASCII碼(AmericanStandardCodeForInternationInterchange2）漢字編碼可分為國際碼、機內(nèi)碼、輸入碼和字形碼等幾大類。第三十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五4．各類數(shù)據(jù)在計算機中的轉(zhuǎn)換數(shù)值：十/二進制轉(zhuǎn)換英文：ASCII碼漢字：輸入碼/機內(nèi)碼轉(zhuǎn)換聲音、圖像：模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換二/十進制轉(zhuǎn)換數(shù)值英文字形碼英文漢字字形碼漢字數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換聲音、圖像計算機系統(tǒng)(內(nèi)存)輸入設(shè)備輸出設(shè)備我們常說的所謂數(shù)字化即為傳統(tǒng)信息的進行編碼，信息編碼的目的就是把用戶要求計算機處理的各種形式的信息，如字符、圖形、圖像、語音、光線、電流、電壓等等轉(zhuǎn)換為計算機所能接受、識別的二進制形式存入到計算機內(nèi)進行處理，然后把計算機的處理結(jié)果以用戶需要的形式輸出，如圖1-3所示。第三十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五數(shù)值：十/二進制轉(zhuǎn)換英文：ASCII碼漢字：輸入碼/機內(nèi)碼轉(zhuǎn)換聲音、圖像：模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換二/十進制轉(zhuǎn)換數(shù)值英文字形碼英文漢字字形碼漢字數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換聲音、圖像計算機系統(tǒng)(內(nèi)存)輸入設(shè)備輸出設(shè)備圖示各類數(shù)據(jù)在計算機中的轉(zhuǎn)換過程

第三十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五信息在計算機中的存儲1．位(bit)位是計算機處理信息的最小單位。位音譯為“比特”，簡寫為“b”。二進制數(shù)系統(tǒng)中，每個0或1就是一個位(bit)，位是存儲信息的最小單位。2．字節(jié)(Byte)字節(jié)是計算機處理數(shù)據(jù)的基本單位，即以字節(jié)為單位解釋信息。音譯為“拜特”，簡寫為“B”。8個二進制位編為一組稱為一個字節(jié)，即：1B=8bit。歸結(jié)幾比特作為1字節(jié)要根據(jù)上下文的連貫性而定，由n比特構(gòu)成的字節(jié)被稱為“n比特字節(jié)”(n-bitbyte)。因為當前8比特字節(jié)最為普及，所以如果沒有什么注釋的話，一般1字節(jié)就被認為是8比特。3．字(Word)計算機一次存取、處理和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度稱為字，即：一組二進制數(shù)碼作為一個整體來參加運算或處理的單位。一個字通常由一個或多個字節(jié)構(gòu)成，用來存放一條指令或一個數(shù)據(jù)。第三十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五4．存儲單元表示一個數(shù)據(jù)的總長度稱為計算機的存儲單元。在計算機中，當一個數(shù)據(jù)作為一個整體存入或取出時，這個數(shù)據(jù)存放在一個或幾個字節(jié)中組成一個存儲單元。存儲單元的特點是：只有往存儲單元送新數(shù)據(jù)時，該存儲單元的內(nèi)容以新值代替舊值，否則將保持原有數(shù)據(jù)。5．存儲容量某個存儲設(shè)備所能容納的二進制信息量的總和稱為存儲設(shè)備的存儲容量。存儲容量用字節(jié)數(shù)來表示，如：4MB、2GB等。其關(guān)系為：1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB其一個數(shù)量級為210=1024，即：千字節(jié)(KB)、兆字節(jié)(MB)、吉字節(jié)(GB)、太字節(jié)(TB)。6．編址與地址（1）編址：對計算機存儲單元編號的過程稱為“編址”，是以字節(jié)為單位進行的。第三十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五（2）地址：存儲單元的編號稱為地址。地址號與存儲單元是一一對應(yīng)的，CPU通過單元地址訪問存儲單元中的信息，地址所對應(yīng)的存儲單元中的信息是CPU操作的對象，即數(shù)據(jù)或指令本身。地址也是用二進制編碼表示，為便于識別通常采用十六進制表示地址。第三十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.3計算機系統(tǒng)的構(gòu)成計算機系統(tǒng)包括硬件及軟件兩大部分。硬件是指構(gòu)成計算機的所有實體部件的集合，而軟件則是各種程序和文檔的總和。1.3.1馮·諾依曼體系計算機的結(jié)構(gòu)特點拋棄十進制，采用二進制作為數(shù)字計算機的數(shù)制基礎(chǔ)。同時，他還提出預(yù)先編制計算程序，然后由計算機來按照人們事前制定的計算順序來執(zhí)行數(shù)值計算工作，第四十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五為了完成上述功能，計算機必須具備五大基本組成部件，它包括：（1）輸入數(shù)據(jù)和程序的輸入設(shè)備。（2）記憶程序和數(shù)據(jù)的存儲器。（3）完成數(shù)據(jù)加工處理的運算器。（4）控制程序執(zhí)行的控制器。（5）輸出處理結(jié)果的輸出設(shè)備。第四十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.3.2計算機的硬件系統(tǒng)基本的計算機硬件系統(tǒng)由運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設(shè)備五大部分組成。

第四十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.3.3計算機的軟件系統(tǒng)為了控制、管理、維護和開發(fā)計算機系統(tǒng)資源而編制的各種程序及其相關(guān)資料的集合稱為軟件計算機的軟件系統(tǒng)可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分。系統(tǒng)軟件是負責對整個計算機系統(tǒng)資源的管理、調(diào)度、監(jiān)視和服務(wù)。應(yīng)用軟件是指各個不同領(lǐng)域的用戶為各自的需要而開發(fā)的各種應(yīng)用程序。系統(tǒng)軟件支持應(yīng)用軟件的運行，為用戶開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)及使用應(yīng)用軟件提供一個平臺，用戶可以使用它，但一般不能隨意修改它。第四十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1．計算機系統(tǒng)軟件（1）操作系統(tǒng)：系統(tǒng)軟件的核心，它負責對計算機系統(tǒng)內(nèi)各種軟、硬件資源的管理、控制和監(jiān)視。（2）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：負責對計算機系統(tǒng)內(nèi)全部文件、資料和數(shù)據(jù)的管理和共享。（3）編譯系統(tǒng)：負責把用戶用高級語言所編寫的源程序編譯成機器所能理解和執(zhí)行的機器語言。（4）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：負責對計算機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)資源進行組織和管理，使得在多臺獨立的計算機間能進行相互的資源共享和通信。（5）標準程序庫：按標準格式所編寫的一些程序的集合，這些標準程序包括求解初等函數(shù)、線性方程組、常微分方程、數(shù)值積分等計算程序。（6）服務(wù)性程序：也稱實用程序。為增強計算機系統(tǒng)的服務(wù)功能而提供的各種程序，包括對用戶程序的裝置、連接、編輯、查錯、糾錯、診斷等功能。第四十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五2.計算機應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是為滿足用戶不同領(lǐng)域、不同問題的應(yīng)用需求而提供的那部分軟件，即用戶可以使用的各種程序設(shè)計語言，以及用各種程序設(shè)計語言編制的應(yīng)用程序的集合，分為應(yīng)用軟件包和用戶程序。第四十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.3.4計算機程序及其運行原理1.指令指令系統(tǒng)指令是指計算機完成某個基本操作的命令。一臺計算機所能執(zhí)行的全部指令的集合，稱為這臺計算機的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)是計算機硬件和軟件之間的橋梁，是計算機工作的基礎(chǔ)。（1）操作碼用來表示該指令的操作特性和功能，即指出進行什么操作。（2）地址碼用來指出參與操作的數(shù)據(jù)在存儲器中的什么地方，即地址。第四十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五2.指令的執(zhí)行過程通常，一條指令的執(zhí)行分為取指令階段、分析及取數(shù)階段和執(zhí)行階段三個過程。第四十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五3.程序程序是指一組指示計算機每一步動作的指令，通常用某種程序設(shè)計語言編寫，運行于某種目標體系結(jié)構(gòu)上。通常，這些程序要經(jīng)過系統(tǒng)的編譯程序或解釋執(zhí)行程序翻譯成機器語言，然后運行匯編語言實質(zhì)就是表示機器語言的一組記號，在這種情況下，用于翻譯的程序叫做匯編程序(Assembler)。未經(jīng)編譯就可運行的程序通常稱之為腳本程序。應(yīng)用程序（ApplicationProgram）是指為了完成某項或某幾項特定任務(wù)而被開發(fā)運行于操作系統(tǒng)之上的計算機程序第四十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.3.5計算機的性能指標1．字長字長是指計算機內(nèi)部一次能同時處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。2.主頻，就是CPU的時鐘頻率，電腦中的系統(tǒng)時鐘是一個典型的頻率相當精確和穩(wěn)定的脈沖信號發(fā)生器。簡單地說就是CPU運算時的工作頻率（1秒內(nèi)發(fā)生的同步脈沖數(shù)）的簡稱。頻率的標準計量單位是Hz（赫茲）第四十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五3.主存容量主存容量是指主存儲器（內(nèi)存）所能存儲二進制信息的總量。計算機的主存容量一般以字節(jié)(Byte)數(shù)來表示，每8位（Bit）二進制為一個字節(jié)，每1024個字節(jié)稱為1KB（1024B＝1KB），即千字節(jié)；每1024KB為1MB（1024×1024KB＝1MB），即兆字節(jié)；每1024MB為1GB，即千兆字節(jié)。4.MIPSMIPS是英文MillionInstructionsPerSecond的簡稱，意思是每秒百萬條指令，即“百萬條指令／秒”。它是指CPU每秒處理的百萬級的機器語言指令數(shù)，它是處理器運行速度的測量方法，是衡量計算機運行速度的一個主要指標。第五十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.4微型計算機硬件組成1.4.1中央處理器（CPU

中央處理器CPU(CentralProcessingUnit)是指計算機內(nèi)部對數(shù)據(jù)進行處理并對處理過程進行控制的部件1.CPU的組成

CPU是微型計算機的核心器件，它主要由算術(shù)邏輯單元、控制單元和寄存器組三個基本部分以及內(nèi)部總線構(gòu)成。（1）算術(shù)邏輯單元ALU算術(shù)邏輯單元ALU(ArithmeticLogicalUnit)即運算器。運算器主要完成各種算數(shù)(加、減、乘、除)和邏輯運算(與、或、非運算)，幾乎來自于存儲器的所有數(shù)據(jù)都要經(jīng)過ALU，即使不進行計算的數(shù)據(jù)傳送操作，如指令。第五十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五（2）寄存器組寄存器(Register)是用來臨時存放參與ALU運算的各種數(shù)據(jù)，它是CPU中具有存儲特性的內(nèi)部高速單元。CPU主要有數(shù)據(jù)寄存器、指令寄存器和指令計數(shù)器等（3）控制單元控制單元CU(ControlUnit)即控制器。它負責讀取指令寄存器中的指令并對指令進行分析和邏輯譯碼，產(chǎn)生并發(fā)出各種相應(yīng)的控制信號完成一系列的內(nèi)外部操作。如控制器根據(jù)指令發(fā)出控制信號控制ALU進行算術(shù)或邏輯運算，發(fā)出信號從內(nèi)存中讀取一個數(shù)，或?qū)LU的運算結(jié)果存放到存儲器中?？梢园芽刂破骼斫鉃镃PU執(zhí)行指令的主要部件。第五十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五2.微處理器的發(fā)展目前主流的CPU主要由美國的Intel公司開發(fā)生產(chǎn)。1965年，作為Intel公司創(chuàng)始人的戈登·摩爾（GordonMoore）應(yīng)邀撰寫了一篇名為“讓集成電路填滿更多元件”（Crammingmorecomponentsontointegratedcircuits）的文章。文中摩爾對未來半導(dǎo)體元件工業(yè)的發(fā)展趨勢作出了預(yù)測，文章指出，單塊硅芯片上所集成的晶體管數(shù)目大約每年（1975年，摩爾將周期修正為“每兩年”）增加一倍。這一預(yù)言后來成為廣為人知的“摩爾定律”，被譽為“定義個人電腦和互聯(lián)網(wǎng)科技發(fā)展軌跡的金律”。第五十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五“摩爾定律”預(yù)測了微處理器技術(shù)進步的速度。經(jīng)過四十多年的發(fā)展，計算機從神秘不可近的龐然大物變成多數(shù)人都不可或缺的工具，信息技術(shù)由實驗室進入無數(shù)個普通家庭，因特網(wǎng)將全世界聯(lián)系起來，多媒體視聽設(shè)備豐富著每個人的生活。目前，Inlel公司生產(chǎn)的微處理器芯片占據(jù)了全球90%的市場份額。從1971年第一個微處理器Intel4004研制成功至今，芯片的字長由4位發(fā)展到64位，運算速度也越來越快，不同字長的微處理器形成了微型計算機不同的發(fā)展階段。第五十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.4.2主板微機在正常運行時對系統(tǒng)內(nèi)存、存儲設(shè)備和其它I/O設(shè)備的操控都必須通過主板來完成，因此微型計算機的整體運行速度和穩(wěn)定性在相當程度上取決于主板的性能。因此它對于PC的重要程度絲毫不亞于CPU，甚至還要強于CPU。主板(Mainboard)的主要功能有三個：一是支撐計算機的微處理器芯片并讓所有其它部件與其連接。提供安裝CPU、內(nèi)存和各種功能卡的插座，部分主板甚至將一些功能卡的功能制作在主板上；二是為各種常用的外部設(shè)備，如打印機、掃描儀、調(diào)制解調(diào)器、外部存儲器等提供通用接口；三是通過主板，計算機的所有部件可以得到電源并相互通信。圖1-6為微機中ATX結(jié)構(gòu)的主板實例圖，圖1-7為其邏輯結(jié)構(gòu)圖。第五十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五主板主要由CPU插槽、內(nèi)存插槽、擴展插槽、硬盤接口、軟盤驅(qū)動器接口、基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）、CMOS、電池、電源插槽、芯片組等部件組成。第五十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五內(nèi)存插槽PCI擴展槽CPU插座電源插座軟驅(qū)接口南橋芯片北橋芯片鍵盤接口USB口并口串口CMOS電池IDE接口AGP插槽第五十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五時鐘CPUROMRAM主板總線控制電路鍵盤接口并行接口串行接口I/O插槽鍵盤打印機鼠標用戶電路硬盤軟驅(qū)光驅(qū)顯示器接口接口接口接口第五十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1．CPU插槽用于固定連接CPU芯片，它決定了主板所支持的中央處理器類型。隨著集成化程度和制造工藝的不斷提高，越來越多的功能被集成到CPU上。為了使CPU安裝更加方便，現(xiàn)在CPU插座基本上采用零插拔力插槽式設(shè)計。如果另配CPU的話，則必須注意和主板CPU插座相匹配。2．芯片組芯片組包括兩個基本部分——北橋芯片和南橋芯片。計算機的所有不同部件都通過芯片組與CPU通信。它是主板邏輯系統(tǒng)的一部分，由一組超大規(guī)模集成電路芯片構(gòu)成。芯片組控制和協(xié)調(diào)整個計算機系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)和各個部件的選型，芯片組是主板上集成的一部分，它被固定在母板上，不能像CPU、內(nèi)存等進行簡單的升級換代。芯片組的作用是在BIOS和操作系統(tǒng)的控制下，按照統(tǒng)一規(guī)定的技術(shù)標準和規(guī)范為計算機中的CPU、內(nèi)存、顯卡等部件建立可靠的安裝、運行環(huán)境，為各種接口的外部設(shè)備提供可靠的連接。第五十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五（1）北橋芯片北橋芯片（NorthBridge）是主板芯片組中起主導(dǎo)作用的最重要的組成部分，也稱為主橋（HostBridge）。一般來說，芯片組的名稱就是以北橋芯片的名稱來命名的。北橋芯片負責與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存、AGP數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部傳輸，提供對CPU的類型和主頻、系統(tǒng)的前端總線頻率、內(nèi)存的類型（SDRAM，DDRSDRAM以及RDRAM等等）和最大容量、AGP插槽、ECC糾錯等支持，整合型芯片組的北橋芯片還集成了顯示核心。北橋通過前端總線直接連接到處理器。內(nèi)存控制器位于北橋上，這樣可讓CPU快速訪問內(nèi)存。北橋還連接到AGP或PCIExpress總線并與內(nèi)存連接。（2）南橋芯片南橋芯片（SouthBridge）是主板芯片組的重要組成部分，南橋芯片負責I/O總線之間的通信，如PCI總線、USB、LAN、ATA、SATA、音頻控制器、鍵盤控制器、實時時鐘控制器、高級電源管理等。第六十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五3．基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS和CMOSBIOS（BasicInputOutputSystem，基本輸入/輸出系統(tǒng)）是一組存儲在可擦寫只讀存儲器(EPROM)中的程序，其主要作用是負責對基本I/O系統(tǒng)進行控制和管理及用戶對某些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，它控制計算機最基本的功能并在每次開機時執(zhí)行自檢。CMOS是英文ComplementaryMetalOxideSemiconductor的縮寫，本意是指互補金屬氧化物半導(dǎo)體。它是微機主板上的一塊可讀寫的RAM芯片。CMOSRAM本身只是一塊存儲器，只有數(shù)據(jù)保存功能，而對CMOS中各項參數(shù)的設(shè)定要通過專門的程序（如BIOS程序）。互補金屬氧化物半導(dǎo)體存儲器中記錄著主板的硬件信息、日期時間及啟動信息等。在計算機關(guān)機時由CMOS電池供電，以保證硬件設(shè)備設(shè)置信息不丟失。第六十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五4．主板上的插槽與端口除了前面提到的部件之外，主板的還有許多接口（插槽），主要有以下幾種。（1）內(nèi)存插槽：主板的內(nèi)存插槽對所支持的內(nèi)存種類和內(nèi)存數(shù)量有直接的影響。目前臺式機系統(tǒng)主要有SIMM、DIMM和RIMM三種類型的內(nèi)存插槽。（2）PCI插槽：PCI是英文PeripheralComponentInterconnect的簡寫，其本意是指外圍組件互連，主板上的白色插槽大都是PCI插槽。PCI插槽現(xiàn)在多用來接聲卡、網(wǎng)卡、電視卡及硬盤保護卡之類的PCI設(shè)備，目前桌面級主板均采用這種32位插槽。現(xiàn)在已有64位的PCI插槽，但長度比32位的PCI插槽要長。（3）AGP插槽：AGP是英文AccelerateGraphicalPort的縮寫，中文意思是加速圖形接口。它是一種顯示卡專用的插槽。除此之外，主板上還有其它外設(shè)接口如：USB接口、IEEE1394接口、并行接口、串行接口、PS/2接口等。第六十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.4.3內(nèi)存儲器按照與CPU的接近程度，存儲器的層次結(jié)構(gòu)分為內(nèi)部存儲器與外部存儲器，簡稱內(nèi)存與外存。內(nèi)部存儲器又常稱為主存儲器（簡稱主存），屬于主機的組成部分；外部存儲器又常稱為輔助存儲器（簡稱輔存），屬于外部設(shè)備，要用來存放暫時不用的程序和數(shù)據(jù)。CPU不能像訪問內(nèi)存那樣，直接訪問外存，外存要與CPU或I/O設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸時必須通過內(nèi)存進行。由于內(nèi)存的速度與CPU的速度之間存在一定的差距，為了減小CPU的等待時間，大多數(shù)CPU中都配置了高速緩沖存儲器（Cache）。主存儲器、輔助存儲器和高速緩沖存儲器協(xié)同工作，解決了對存儲器要求容量大，速度快，成本低三者之間的矛盾。目前微機系統(tǒng)通常采用多級存儲器體系結(jié)構(gòu)，如表1-5所示第六十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五名稱簡稱用途特點高速緩沖存儲器Cache高速存取指令和數(shù)據(jù)速度快，成本高，存儲容量小內(nèi)部存儲器主存存放計算機運行期間

的大量程序和數(shù)據(jù)存取速度較快，存儲容量不大外部存儲器外存存放系統(tǒng)程序和大型

數(shù)據(jù)文件及數(shù)據(jù)庫存儲容量大，單位成本低第六十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.RAM與ROM根據(jù)存取方式不同，內(nèi)存可以分為RAM和ROM兩種。（1）RAM：RAM是英文RandomAccessMemory的縮寫，其中文名稱為隨機存取存儲器。如果存儲器中任何存儲單元的內(nèi)容都能被隨機存取，且存取時間與存儲單元的物理位置無關(guān)，則這種存儲器稱為隨機存取存儲器。RAM主要用來存放正在運行的程序、相關(guān)的數(shù)據(jù)。RAM的優(yōu)點是存取速度快、讀寫方便，缺點是數(shù)據(jù)不能長久保持，斷電后自行消失。按工作方式不同，可分為靜態(tài)和動態(tài)兩類。靜態(tài)隨機存取存儲器SRAM(StaticRAM)速度快，使用方便；動態(tài)隨機存取存儲器DRAM(DynamicRAM)存儲單元器件數(shù)量少，集成度高，應(yīng)用廣泛。（2）ROM：ROM是英文ReadOnlyMemory的縮寫，其中文名稱為只讀存儲器。ROM是一種對其內(nèi)容只能讀不能寫入的存儲器，即預(yù)先一次寫入的存儲器。通常用來存放固定不變的信息。如經(jīng)常用作微程序控制存儲器。第六十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五目前已有可重寫的只讀存儲器。常見的有掩模ROM（MROM），可擦除可編程ROM（EPROM），電可擦除可編程ROM（EEPROM）。ROM的電路比RAM的簡單、集成度高，成本低，且是一種非易失性存儲器，在計算機系統(tǒng)中我們常把一些管理程序、監(jiān)控程序、成熟的用戶程序放在ROM中。第六十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五2．常見的內(nèi)存內(nèi)存條是由焊接在一定規(guī)格的印刷電路板(PCB)上的內(nèi)存芯片構(gòu)成的。主板的內(nèi)存插槽對所支持的內(nèi)存種類和內(nèi)存數(shù)量有直接的影響。正如其它部件一樣，內(nèi)存也是通過一系列針腳插接到插槽內(nèi)。不同類型的內(nèi)存?zhèn)鬏旑愋透饔胁町?，在傳輸率、工作頻率、工作方式、工作電壓等方面都有不同。內(nèi)存模塊必須具有正確數(shù)量的針腳才能插入到主板上的插槽中。SDRAM：SD（SynchronousDynamic）RAM即同步動態(tài)隨機存取存儲器，都是168線的，工作電壓為3.3V，目前最快的速度可達6ns。它的工作原理是將RAM與CPU以相同的時鐘頻率進行控制，使RAM和CPU的外頻同步，徹底取消等待時間，采用64bit的數(shù)據(jù)帶寬，所以只需一根內(nèi)存條就可以安裝使用。第六十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五DDRSDRAM：是DoubleDataRateSDRAM的縮寫，既雙倍速率同步動態(tài)隨機存取存儲器。DDR內(nèi)存可以在與SDRAM相同的總線頻率下達到更高的數(shù)據(jù)傳輸率。與SDRAM相比，DDR運用了更先進的同步電路，使指定地址、數(shù)據(jù)的輸送和輸出主要步驟既獨立執(zhí)行，又保持與CPU完全同步，它允許在時鐘脈沖的上升沿和下降沿讀出數(shù)據(jù)，所以在相同的時鐘頻率下其速度就能達到標準SDRAM的兩倍?？梢钥吹紻DRSDRAM在未來的高速PC系統(tǒng)和服務(wù)器中有著極大的應(yīng)用前景。DDR2（DoubleDataRate2）SDRAM：它與上一代DDR內(nèi)存技術(shù)標準最大的不同就是，雖然同是采用了在時鐘的上升沿/下降沿同時進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞剑獶DR2內(nèi)存卻擁有兩倍于DDR內(nèi)存預(yù)讀取能力。換句話說，DDR2內(nèi)存每個時鐘能夠以4倍于外部總線的速度讀/寫數(shù)據(jù)，并且能夠以內(nèi)部控制總線4倍的速度運行。第六十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五3．簡單直觀地區(qū)分各種不同類型的內(nèi)存條針腳數(shù)量的不同：SDR針腳模組是168Pin、DDR針腳模組是184Pin、DDR2針腳模組是240Pin?？跀?shù)量的不同：SDRAM金手指上有兩個卡口；DDR與DDR2金手指（是指內(nèi)存條上與內(nèi)存插槽之間的連接部件）上只有一個卡口，但卡口的位置稍微有一些不同，如圖1-8所示。第六十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五DDR內(nèi)存的接口SDRAM的接口第七十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.4.4微機總線現(xiàn)代計算機系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，使各部件之間需要有一個能夠有效高速傳輸各種信息的通道，這就是總線。在微機中總線一般分為內(nèi)部總線(局部總線)、系統(tǒng)總線(又稱板總線)和外部總線(又稱通信總線)。1．內(nèi)部總線內(nèi)部總線就是微處理器級總線，也叫前端總線。包括地址總線AB(AddressBus)、數(shù)據(jù)總線DB(DataBus)和控制總線CB(ControlBus)，從CPU引腳上引出，用來實現(xiàn)CPU與外圍控制芯片(包括主存、Cache等)之間的連接。其中地址總線用來產(chǎn)生訪問內(nèi)存的地址。不同的微處理器，其地址總線的位數(shù)(或稱總線寬度)不一樣，地址總線寬度是指可以訪問的最大內(nèi)存空間，如386以上的微機系統(tǒng)CPU的地址總線寬度一般為32位，就可以最大訪問232(4GB)的內(nèi)存儲空間。第七十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五數(shù)據(jù)總線用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出，現(xiàn)在常用的Pentium4CPU的數(shù)據(jù)總線寬度為64位，一次可同時傳送64位二進制碼，即該類機型的字長?？刂瓶偩€用于傳輸各種控制信號。內(nèi)部總線的性能參數(shù)與具體的微處理器有關(guān)，沒有統(tǒng)一的標準。2．系統(tǒng)總線系統(tǒng)級總線也稱為I/O通道總線，是插件板一級的總線，用于CPU與接口卡的連接。為使各種接口卡能夠在各種系統(tǒng)中實現(xiàn)“即插即用”，系統(tǒng)總線的設(shè)計要求與具體的CPU型號無關(guān)，因而有統(tǒng)一的標準，常見的總線標準有ISA總線、PCI總線、AGP總線等。3．外部總線外部總線是互連設(shè)備一級的總線，用于在計算機和外設(shè)之間進行信息與數(shù)據(jù)交換。主要有RS-232-C總線、RS-485總線、IEEE-488總線、USB總線等第七十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.4.5常用外部設(shè)備外部設(shè)備（ExternalDevice）亦稱為外圍設(shè)備（PeripheralDevice）。在計算機硬件系統(tǒng)中，外部設(shè)備是相對于計算機主機而言的。凡在計算機主機處理數(shù)據(jù)前后，負責把數(shù)據(jù)輸入計算機主機、對數(shù)據(jù)進行加工處理及輸出處理結(jié)果的設(shè)備都稱為外部設(shè)備，而不管它們是否受中央處理器的直接控制。一般說來，除計算機主機以外的設(shè)備原則上都叫外部設(shè)備。計算機需要處理的信息多種多樣，如字符、圖形、圖像、語音、光線、電流、電壓等等，而且各種形式的輸入信息都需要轉(zhuǎn)換為二進制編碼，才能為計算機所利用。CPU在運行中所需要的程序和數(shù)據(jù)由外部設(shè)備輸入，而處理的結(jié)果則要輸出到外部設(shè)備中去。控制并實現(xiàn)信息輸入輸出的就是輸入輸出系統(tǒng)(Input／OutputSystem，簡稱I/O系統(tǒng))。第七十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五I/O系統(tǒng)由三個部分構(gòu)成，即：輸入輸出接口、輸入輸出軟件、輸入輸出設(shè)備。由于外部設(shè)備的多樣性和復(fù)雜性，同時也因為大量的信息傳送是在主機與外設(shè)間進行，不同外部設(shè)備在工作原理、工作速度上相差很大，這是需要我們特別注意的，這就使得輸入輸出技術(shù)在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中占據(jù)了相當重要的地位。主機與外部設(shè)備之間是通過接口來交換信息的，每一臺外部設(shè)備都有各自的接口。接口也稱適配器（Adapter）、設(shè)備控制卡（DeviceControlCard）或輸入輸出控制器第七十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1．輸入輸出接口接口是指不同設(shè)備為實現(xiàn)與其它系統(tǒng)或設(shè)備連接和通信而具有的對接部分。不同的設(shè)備，特別是以微機為核心的電子設(shè)備，都有自己獨特的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制軟件、總線、控制信號等。為使不同設(shè)備能連接在一起協(xié)調(diào)工作，必須對設(shè)備的連接有一定的約束或規(guī)定，這種約束就是接口協(xié)議。實現(xiàn)接口協(xié)議的硬件設(shè)備叫做接口電路，簡稱接口。微機接口的作用是使微機的主機系統(tǒng)能與外部設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)以及其它的用戶系統(tǒng)進行有效連接，以便進行數(shù)據(jù)和信息的交換第七十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五輸入／輸出接口是CPU與外部設(shè)備之間交換信息的連接電路，它們通過總線與CPU相連，簡稱I/O接口。I/O接口分為總線接口和通信接口兩類。當需要外部設(shè)備或用戶電路與CPU之間進行數(shù)據(jù)、信息交換以及控制操作時，應(yīng)使用微機總線把外部設(shè)備和用戶電路連接起來，這時就需要使用微機總線接口；當微機系統(tǒng)與其它系統(tǒng)直接進行數(shù)字通信時使用通信接口。第七十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五所謂總線接口，是指把微機總線通過電路插座提供給用戶的一種總線插座，供插入各種功能卡。插座的各個管腳與微機總線的相應(yīng)信號線相連，用戶只要按照總線排列的順序制作外部設(shè)備或用戶電路的插線板，即可實現(xiàn)外部設(shè)備或用戶電路與系統(tǒng)總線的連接，使外部設(shè)備或用戶電路與微機系統(tǒng)成為一體。常用的總線接口有AT總線接口、PCI總線接口、IDE總線接口等。AT總線接口多用于連接16位微機系統(tǒng)中的外部設(shè)備；PCI總線接口用于連接32位微機系統(tǒng)中的外部設(shè)備，如顯卡、數(shù)據(jù)采集卡等；IDE總線接口主要用于連接各種磁盤和光盤驅(qū)動器，可以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換速度和能力。第七十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五通信接口是指微機系統(tǒng)與其它系統(tǒng)直接進行數(shù)字通信的接口電路，通常分為串行通信接口和并行通信接口兩種，即串口和并口。串口用于把像Modem這種低速外部設(shè)備與微型計算機連接，傳送信息的方式是一位一位地依次進行。串口的連接器有D型9針插座和D型25針插座兩種，位于計算機主機箱的后面板上。鼠標器就是連接在這種串口上。并行接口多用于連接打印機等高速外部設(shè)備，傳送信息的方式是按字節(jié)進行，即8個二進制位同時進行，PC機使用的并口為標準并口，并口位于計算機主機箱的后面板上。第七十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五I/O接口—般做成電路插卡的形式，所以通常把它們稱為適配卡，如軟盤驅(qū)動器適配卡、硬盤驅(qū)動器適配卡(IDE接口)、并行打印機適配卡(并口)、串行通信適配卡(串口)，還包括顯示接口、音頻接口、網(wǎng)卡接口(RJ45)、調(diào)制解調(diào)器使用的電話接口(RJll)等。目前PC機上的接插口主要有以下幾種。（1）COM接插口目前大多數(shù)主板都提供了兩個COM接插口，分別為COM1和COM2，如圖1-9所示。作用是連接串行鼠標和外置調(diào)制解調(diào)器等設(shè)備。在早期的PC中基本都采用COM口的鼠標，但隨著PS/2和USB接插口的盛行，COM口的作用受到了前所未有的挑戰(zhàn)。第七十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五2）PS/2接插口：PS/2接插口的功能比較單一，僅用于連接鍵盤和鼠標，PS/2接口的傳輸速率比COM接口稍快一些，是目前應(yīng)用最為廣泛的接口之一。PS/2接插口如圖1-10所示。圖1-9COM接插口第八十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五鼠標接插口鍵盤接插口圖1-10PS/2接插口圖1-11打印機接插口圖1-12USB接插口圖1-13IEEE1394接插口第八十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五（3）LPT接插口LPT接口就是并行接口，如圖1-11所示。一般用來連接打印機或掃描儀，采用25腳的DB-25接頭。（4）USB接插口USB接插口如圖1-12所示，USB接口是現(xiàn)在最流行的接口，一個USB接口最多可以支持127個外設(shè)，并且可以獨立供電，應(yīng)用非常廣泛。USB接口可以從主板上獲得500mA的電流，支持熱拔插，真正做到了“即插即用”。一個USB接口可同時支持高速和低速USB外設(shè)的訪問，由一條4芯電纜相連接，其中兩條是正負電源，兩條是數(shù)據(jù)傳輸線。高速外設(shè)的傳輸速率為12Mbps，低速外設(shè)的傳輸速率為1.5Mbps。現(xiàn)行的USB2.0標準最高傳輸速率可達480Mbps。第八十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五5）IEEE1394接插口IEEE1394接插口如圖1-13所示，它的傳輸速率最高可達400Mbps，因此適合連接高速設(shè)備，如數(shù)碼相機等。當設(shè)備間采用樹形或菊花鏈方式連接時，一個1394接口可同時支持63個外設(shè)工作。一般的1394接口通過一條6芯的電纜與外設(shè)連接，也有的用4芯電纜。6芯電纜和4芯電纜的區(qū)別在于，6芯電纜是隨機提供電源，而4芯電纜不提供電源。第八十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五（6）MIDI接插口聲卡的MIDI接插口和游戲桿接插口是共用的。接插口中的兩個針腳用來傳送MIDI信號，可連接各種MIDI設(shè)備，如電子鍵盤等。對于絕大多數(shù)聲卡，在連接MIDI設(shè)備時需要向聲卡的制造商另外購買一條MIDI轉(zhuǎn)接線，包括兩個圓形的5針MIDI接插口和一個游戲桿接插口。由于它們的信號是分離的，所以游戲桿和MIDI設(shè)備可以同時使用。MIDI接插口如圖1-14所示。第八十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五圖1-14MIDI接插口也可用于連接游戲桿圖1-15SCSI卡提供兩個SCSI接插口第八十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五（7）SCSI接插口SCSI接插口如圖1-15所示。SCSI接口的速度、性能和穩(wěn)定性都非常出色，但價格也較為昂貴，主要面向服務(wù)器和工作站市場。SCSI接口是一種連接主機和外圍設(shè)備的接口，支持硬盤、光驅(qū)、掃描儀等多種設(shè)備。SCSI控制器相當于一塊小型CPU，有自己的命令集和緩存，能夠完成大部分工作，從而減輕中央處理器的負擔（即降低CPU占用率）。第八十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五2．外部設(shè)備外部設(shè)備簡稱“外設(shè)”，是計算機系統(tǒng)中輸入、輸出設(shè)備和外存儲器的統(tǒng)稱。對數(shù)據(jù)和信息起著傳輸、轉(zhuǎn)送和存儲的作用。是計算機系統(tǒng)中的重要組成部分。外圍設(shè)備的種類很多，一般按照對數(shù)據(jù)的處理功能進行分類。除必須配置的輸入/輸出設(shè)備外，還應(yīng)包括多媒體設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和外圍設(shè)備處理機等等（1）輸入設(shè)備輸入設(shè)備是人和計算機之間最重要的接口，它的功能是把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)的程序、命令通過輸入接口輸入到計算機中。因此，凡是能把程序、數(shù)據(jù)和命令送入計算機進行處理的設(shè)備都是輸入設(shè)備。輸入設(shè)備包括字符輸入設(shè)備（如鍵盤、條形碼閱讀器、磁卡機）、圖形輸入設(shè)備（如鼠標、圖形數(shù)字化儀、操縱桿）、圖像輸入設(shè)備（如掃描儀、傳真機、攝像機）、模擬量輸入設(shè)備（如模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、話筒，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器也稱作A/D轉(zhuǎn)換器）。第八十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五（2）輸出設(shè)備輸出設(shè)備同樣是十分重要的人機接口，它的功能是用來輸出人們所需要的計算機的處理結(jié)果。輸出的形式可以是數(shù)字、字母、表格、圖形、圖像等。最常用的輸出設(shè)備是各種類型的顯示器、打印機、音箱和繪圖儀等。（3）多媒體設(shè)備現(xiàn)代社會是信息爆炸的時代，文字、圖形、圖像、語音等各種信息大量產(chǎn)生，人類要利用各種各樣的信息，要求計算機能夠處理各種不同形式的信息，多媒體設(shè)備就應(yīng)運而生。多媒體設(shè)備的功能是使計算機能夠直接接收、存儲、處理各種形式的多媒體信息?，F(xiàn)在市場上出售的微型計算機幾乎都是多媒體計算機。多媒體計算機必須配置的基本多媒體設(shè)備，除已列在外存儲器中的CD-ROM或DVD-ROM外，還應(yīng)有調(diào)制解調(diào)器(Modem)、聲卡和視頻卡。其它多媒體設(shè)備包括數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、MIDI樂器等。第八十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.4.6外存儲器在計算機系統(tǒng)中除了計算機主機中的內(nèi)存儲器外，還應(yīng)有外部存儲器，簡稱“外存”。外存用來存儲大量的暫時不參加運算或處理的數(shù)據(jù)和程序,因而允許較慢的處理速度。在需要時，它可以成批地與內(nèi)存交換信息。它是主存儲器的后備和補充，因此稱它為“輔助存儲器”。外存的特點是存儲容量大、可靠性高、價格低，在脫機情況下可以永久地保存信息。微機上使用外部存儲器主要是磁盤存儲器、光盤存儲器和閃存盤存儲器。第八十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期五1.磁盤存儲器以磁盤為存儲介質(zhì)的存儲器。它是利用磁記錄技術(shù)在涂有磁記錄介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)圓盤上進行數(shù)據(jù)存儲的輔助存儲器。具有存儲容量大、數(shù)據(jù)傳輸率高、存儲數(shù)據(jù)可長期保存等特點。在計算機系統(tǒng)中，常用于存放操作系統(tǒng)、程序和數(shù)據(jù)，是主存儲器的擴充。磁盤存儲器通常由磁盤、磁盤驅(qū)動器（或稱磁盤機）和磁盤控制器構(gòu)成。磁盤兩面涂有可磁化介質(zhì)的平面圓片，數(shù)據(jù)按閉合同心圓軌道記錄在磁性介質(zhì)上，這種同心圓軌道稱磁道。每條磁道又分為若干個區(qū)段（稱為扇區(qū)），同一磁盤的每條磁道上的扇區(qū)數(shù)是相同的。一般情