《計算機基礎與應用技術》 課件 第1、2章 計算機基礎知識、計算機組成原理

第一章計算機基礎知識1.1計算機的發(fā)展歷程計算機的特點和分類1.2數制和二進制數的運算1.31.4計算機內部數據的表示本章內容導讀馮·諾依曼結構奠定了現代計算機結構的基礎，計算機的發(fā)展拓展了人類的計算能力，承擔著人工無法完成的各種龐大而復雜的計算問題。計算機的發(fā)展速度影響著社會的發(fā)展速度。通過學習本章，讀者應掌握以下內容：了解計算機的發(fā)展史和我國計算機的發(fā)展現狀；理解計算機的特點，掌握計算機的分類；掌握數制的概念，以及數制之間的轉換；掌握二進制數的算術運算和邏輯運算的規(guī)則；掌握信息存儲的基本單位；掌握在計算機內部數據的編碼表示。1.1.1計算機的起源用于計算的機器：在17世紀，法國數學家和物理學家布萊斯?帕斯卡（BlaisePascal）發(fā)明了用于加減運算的計算機器Pascsline；在17世紀后期，德國數學家戈特弗里德·萊布尼茨（GottfriedLeibnitz）發(fā)明了既能計算加減運算又能計算乘除運算的布萊尼茨之輪（Leibnitz’sWheel）；1823年，查爾斯·巴貝奇（CharlesBabbage）發(fā)明了一種差分引擎，能進行數學運算，可以解多項式方程；1834年，巴貝奇發(fā)明了分析機的原理；1855年，斯德歌爾摩的舒茨公司制造了一臺計算器。1.1計算機的發(fā)展歷程1、機械計算機器2、電子計算機的誕生電子計算機的誕生，有數據存儲，但沒有程序存儲。1939年，美國約翰·文森特·阿塔那索夫（JohnVincentAtanasoff）研制成功了一臺電子數字計算機ABC，實現解線性方程的系數；一臺真正意義上的電子計算機1946年，賓夕法尼亞大學的約翰·莫齊利（JohnMauchly）設計和研制了世界上第一臺通用的、完全電子的計算機，被稱為ENIAC。ENIAC能進行每秒5000次加法運算、每秒400次乘法運算，能進行平方和立方運算，還能計算正弦和余弦等三角函數的值，以及其他一些更復雜的運算。3、現代計算機的誕生現代計算機誕生，“存儲程序”工作原理。1944年，馮·諾依曼以《關于EDVAC的報告草案》為題，發(fā)表了“存儲程序通用電子計算機方案”，宣告了現代計算機結構思想的誕生。存儲程序原理的思想：為解決問題首先編寫程序，程序和數據存入到計算機的存儲器中；一旦程序被啟動執(zhí)行，計算機能在不需要操作人員干預下、自動完成逐條取出指令并執(zhí)行任務，直至程序執(zhí)行結束。EDVAC（ElectronicDiscretevariableAutomaticComputer）也是為美國陸軍彈道研究實驗室研制，于1949年8月交付，直到1951年EDVAC才開始運行。1946年，英國劍橋大學的莫里斯·威爾克斯教授和他的團隊受EDVAC報告的啟發(fā)，以EDVAC為藍本，設計和制造EDSAC計算機，于1949年5月6日正式運行。EDSAC世界上第一臺“存儲程序”式的現代計算機。1.1.2計算機的發(fā)展代別年代主要元器件使用的軟件類型主要應用領域第一代20世紀50年代CPU：電子管內存：磁鼓機器語言、匯編語言科學計算第二代20世紀60年代中期CPU：晶體管內存：磁芯FORTRAN、COBOL高級語言數據處理、自動控制等領域第三代20世紀60年代中期~20世紀70年代初期CPU：中、小規(guī)模集成電路內存：半導體存儲器操作系統(tǒng)廣泛應用到科學計算、數據處理、事務管理、工業(yè)控制等領域第四代20世紀70年代中期至今CPU：大、超大規(guī)模集成電路內存：半導體存儲器軟件開發(fā)工具和平臺、分布式計算軟件等計算機應用滲透到人類社會生活的各個領域、個人普遍使用計算機1.1.3未來計算機的發(fā)展趨勢巨型化：超級計算機是未來計算機發(fā)展的重要方向；超級計算機TOP500排行榜是全世界最權威的超級計算機排行榜微型化：微型計算機已滲透到儀器、儀表、家用電器等小型儀器設備中；智能手機其實就是一臺計算機智能化：計算機系統(tǒng)逐步具備類似于人類的感知能力、記憶和思維能力、學習能力、自適應能力和行為決策能力，具備理解自然語言、聲音、圖像和文字的能力；網絡化：利用通信技術和計算機技術，把分布在不同地點的計算機互聯起來，按照網絡協(xié)議相互通信，以實現計算機之間共享資源、相互通信、傳輸數據的目的。物聯網、云計算是計算機網絡化發(fā)展的典型體現。1.1.4我國計算機的發(fā)展我國從20世紀50年代開始研制計算機系統(tǒng)，計算機的發(fā)展經歷電子管計算機、晶體管計算機和集成電路計算機時代。2009年9月，中國國防科學技術大學研制，“天河一號”超級計算機。2010年11月，獲超級計算機TOP500排行榜全球第一。2013年，中國國防科學技術大學研制，“天河二號”超級計算機。2013年到2015年11月16日，獲全球超級計算機TOP500排行榜六連冠2016年11月，國家并行計算機工程技術研究中心研制，“神威·太湖之光”超級計算機；獲2016年11月超級計算機TOP500排行榜全球第一科研團隊項目獲“戈登·貝爾”獎，我國高性能計算機的里程碑2021年9月，龍芯中科技術股份有限公司發(fā)布龍芯3A5000處理器，該產品是首款采用自主指令系統(tǒng)LoongArch的處理器芯片。1.2.1計算機的特點運算速度快：主要元器件是電子元件，以極快的速度進行計算；并行計算，提高計算速度和處理能力。運算精度高計算機的字長、數據的編碼表示和運算部件的寬度等多種因素。存儲容量大磁盤組合成磁盤陣列；網絡的云存儲，可以提供海量數據的存儲能力。1.2計算機的特點和分類1.2.1計算機的特點具有邏輯判斷能力算術運算、邏輯運算；邏輯處理能力是推理、分析、決策、智能化的重要因素。具有自動控制能力存儲程序是馮·諾依曼結構計算機的基本工作原理。計算機啟動工作后，可以在無人參與的條件下，自動完成預定的全部處理任務。通用性強各種類型的信息，計算機可以采集、存儲、加工處理和傳輸它們；復雜的問題求解，只要能用算法的方式分解為基本的算術運算和邏輯運算，就可以編制程序用計算機來完成。。1.2.2計算機的分類模擬信號：用連續(xù)變化的物理量所表達的信息。例如，溫度、濕度、壓力、長度、電流、電壓等等；數字信號：在取值上是離散的、不連續(xù)的信號，例如，用二進制的“0”和“1”表示的信號屬于數字信號，電報機、傳真機發(fā)出的信號屬于數字信號。計算機分為數字計算機、模擬計算機1、按照處理信息形式的分類2、按照計算機用途的分類通用計算機：通用計算機功能齊全，適應性強，應用廣泛，可適用于各個領域。專用計算機：

專用計算機是針對某一領域或應用專門設計制造的計算機產品，功能單一，結構簡單，經濟便宜。

例如，超市收銀使用的客戶機終端、企業(yè)中用于自動控制的工控機等，屬于專用計算機。3、按照計算機性能的分類超級計算機：稱為巨型機，是計算機中價格最貴、功能最強、運算速度最快的計算機。服務器：高性能計算機，通過網絡為客戶端計算機提供計算、數據存儲等各種服務。打印服務器、Web服務器、郵件服務器、文件服務器、數據庫服務器等。工作站：高端的通用微型計算機。它是為單用戶使用，圖形處理能力、任務并行處理能力更強。個人計算機：PC機，適用于個人使用的多用途計算機。

工作站和個人計算機都屬于微型計算機。嵌入式計算機：專用計算機系統(tǒng)，運行特定的應用程序以執(zhí)行預定的功能，嵌入在家用電器、車輛、自動化生產線、監(jiān)視系統(tǒng)等機器或設備中。4、按照計算機工作原理的分類電子計算機：目前使用的計算機，遵從馮·諾依曼結構的存儲程序工作原理。光子計算機：一種用光信號進行運算、信息存儲和處理的新型計算機。量子計算機：一種基于量子理論的計算機，通過量子力學規(guī)律以實現數學和邏輯運算、處理和存儲信息。生物計算機：生物工程技術產生蛋白質分子，并以此作為生物芯片來替代半導體硅片，利用有機化合物存儲數據。光子計算機、量子計算機、生物計算機都處于研發(fā)試驗階段，是未來計算機發(fā)展的方向。計算機內部采用二進制編碼表示的原因：二進制編碼中僅有兩種基本狀態(tài)，能找到具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理介質來存儲它們，技術上可行且易行。二進制的運算規(guī)則簡單，可采用開關電路實現，使得計算機工作的速度快、可靠性高。二進制編碼中的兩個符號“1”和“0”，與邏輯代數的“真”和“假”相對應，可以很方便地以邏輯代數為工具進行電路設計，使計算機具有邏輯性，也可通過邏輯門電路實現算術運算。1.3數制和二進制數的運算1.3.1數制的概念每一種數制包含三個基本要素：數碼、基數和位權。在計算機內部，所有信息都采用二進制編碼表示，二進制數書寫冗長，難以記憶。

在計算機外部，為了書寫和閱讀的方便，習慣用八進制、十進制或十六進制的表示形式。二進制八進制十進制十六進制數碼0、10、1、2、3、4、5、6、70、1、2、3、4、5、6、7、8、90、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F基數281016位權(101)2=1*22+0*21+1*20(101)8=1*82+0*81+1*80(101)10=1*102+0*101+1*100(101)16=1*162+0*161+1*160字母后綴B后綴O后綴D后綴H、前綴0x1.3.1數制的概念

二進制八進制十進制十六進制000011111022211333100444101555110666111777100010881001119910101210A10111311B11001412C11011513D11101614E11111715F1.3.2數制之間的轉換任何一個R進制數轉換為十進制數時，只需“按權展開”即可，(100011.011)2=1×25+1×21+1×20+1×2-2+1×2-3=(35.375)10

(123.4)8=1×82+2×81+3×80+4×8-1=(83.5)10(12A.4)16=1×162+2×161+10×160+4×16-1=(298.25)101、R進制數轉換為十進制數2、十進制數轉換為R進制數（1）整數部分的轉換整數部分的轉換方法：“除基數取余，上低下高”。例1.將十進制數35轉換為二進制數。解：(35)10=(100011)2。（2）小數部分的轉換小數部分的轉換方法：“乘基數取整，上高下低”。例2. 將十進制數0.375轉換為二進制數。解：(0.375)10=(0.011)2。2、十進制數轉換為R進制數（1） 八進制數轉換為二進制數將八進制數的每一位數碼改寫成等值的3位二進制數即可，且保持高低位的次序不變。例3.將八進制數(3251.224)8轉換為二進制數。解：(3251.224)8=(011010101001.010010100)2

即(11010101001.0100101)23、二進制、八進制和十六進制之間的轉換八進制數碼01234567二進制數000001010011100101110111（2） 十六進制數轉換為二進制數將十六進制數的每一位數碼改寫成等值的4位二進制數即可，且保持高低位的次序不變。例4.將十六進制數(6A9.4A)16

轉換為二進制數。解：(6A9.4A)16=(011010101001.01001010)2

即(011010101001.0100101)23、二進制、八進制和十六進制之間的轉換十六進制數碼01234567二進制數00000001001000110100010101100111十六進制數碼89ABCDEF二進制數10001001101010111100110111101111（3） 二進制數轉換為八進制數以小數點為界，整數部分從小數點向左每3位一組，不足3位時在高位補0湊滿3位；小數部分從小數點向右每3位一組，不足3位時在低位補0湊滿3位；每3位二進制數用等值的八進制數碼替代；保持高低位的次序不變。例5.將二進制數(11010101001.0100101)2轉換為八進制數。解：(11010101001.0100101)2

=(011010101001.010010100)2

=(3251.224)83、二進制、八進制和十六進制之間的轉換（4） 二進制數轉換為十六進制數以小數點為界，整數部分從小數點向左每4位一組，不足4位時在高位補0湊滿4位；小數部分從小數點向右每4位一組，不足4位時在低位補0湊滿4位；每4位二進制數用等值的十六進制數碼替代；保持高低位的次序不變。例6.將二進制數(11010101001.0100101)2

轉換為十六進制數。解：(11010101001.0100101)2

=(011010101001.01001010)2

=(6A9.4A)163、二進制、八進制和十六進制之間的轉換1.3.3二進制數的基本運算規(guī)則進位和借位的規(guī)則是“逢2進1、借1當2”兩個多位二進制數的加減運算必須要考慮進位、借位問題：1、二進制數的算術運算基本的邏輯運算有邏輯與、邏輯或、邏輯非運算。邏輯與運算：符號“AND”或“∧”表示；邏輯或運算：符號“OR”或“∨”表示；邏輯非運算：稱為取反運算，用符號“NOT”或“～”表示。邏輯與：邏輯或：邏輯非：

～1=0，～0=12、二進制數的邏輯運算按位邏輯運算：按位邏輯與（∧）按位邏輯或（∨）按位邏輯非（～）運算3、二進制數的按位邏輯運算1.3.4信息存儲的基本單位比特（bit）：計算機和其他所有數字系統(tǒng)處理、存儲和傳輸信息的最小單位；比特也稱為位，用小寫字母b表示。例如，每個西文字符需要用8比特存儲，每個漢字至少需要16比特存儲。1、比特字節(jié)：8個二進制位，簡寫為B，1B=8b。字節(jié)作為計算機系統(tǒng)中處理、存儲和傳輸信息的基本單位。常用單位有：1KB（千字節(jié)）=210B=1024B1MB（兆字節(jié)）=220B=1024KB1GB（吉字節(jié)）=230B=1024MB1TB（太字節(jié)）=240B=1024GB1PB（拍字節(jié)）=250B=1024TB1EB（艾字節(jié)）=260B=1024PB1ZB（澤它字節(jié)）=270B=1024EB1YB（堯它字節(jié)）=280B=1024ZB2、字節(jié)字：由指令集體系結構定義的信息單位。不同的計算機，字的長度不完全相同。例如，Intel的IA-32（IntelArchitecture32-bit，英特爾32位體系架構）屬于X86體系結構的32位版本。從1985年面世的80386直到Pentium4，都是使用IA-32體系結構的處理器。IA-32架構中定義1個字為16位，32位就是雙字(doubleword)。3、字整數又分為兩大類：無符號整數和帶符號整數。無符號整數：正整數，帶符號整數：正整數，或負整數。1.4計算機內部數據的表示1.4.1數值數據的表示1、整數（1）無符號整數：編碼中的所有二進制位都用來表示數值。1、整數無符號整數8位二進制16位二進制32位二進制000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100000001000000000000000100000000000000000000000000000001200000010000000000000001000000000000000000000000000000010┇┇┇┇127011111110000000001111111000000000000000000000000011111111281000000000000000100000000000000000000000000000001000000012910000001000000001000000100000000000000000000000010000001┇┇┇┇25511111111000000001111111100000000000000000000000011111111256無法表示000000010000000000000000000000000000000100000000┇┇┇6553511111111111111110000000000000000111111111111111165536無法表示00000000000000010000000000000000┇┇429496729511111111111111111111111111111111（2）帶符號整數：帶符號整數是需要表示正負的整數，它必須使用一個二進位來表示符號。編碼格式：現代計算機使用補碼來表示帶符號整數：1、整數帶符號整數8位補碼帶符號整數16位補碼000000000000000000000000001000000011000000000000000120000001020000000000000010┇┇

┇1260111111065534011111111111111012701111111655350111111111111111-12810000000-655361000000000000000-12710000001-655351000000010000001┇┇┇┇-211111110-21111111111111110-111111111-11111111111111111（2）帶符號整數：對于n位的補碼，能表示的數據范圍為-2n-1～2n-1-1

補碼整數0：0000……0最大正整數2n-1-1：0111……1最小負整數-2n-1：1000……0整數-1：1111……11、整數（2）帶符號整數：例7.求整數126的8位補碼表示。解：126是正數，故其補碼的符號位為0。數值位用8-1=7位表示，126=(1111110)2。所以，整數126用8位補碼表示為01111110B。即[126]補=01111110B。例8：求整數-126的8位補碼表示。解：-126是負數，故其補碼的符號位為1。數值位用8-1=7位表示，126=(1111110)2，1111110B的按位取反是0000001B，0000001B的末位加1是0000010B。所以，-126用8位補碼表示為10000010B，即[-126]補=10000010B。1、整數（2）帶符號整數：真值是指一個數的實際值；真值可以用二進制、十進制或十六進制表示，例如，126、111110B都表示的是一個真值機器數是指一個數在計算機中的編碼表示。

機器數習慣用二進制或十六進制表示，用[x]補表示真值x的補碼。例9.求整數111011B和-111011B的8位補碼表示。解：111011B是正數，補碼的符號位為0；數值位有8-1=7位，111011B不足7位，高位補0，所以數值位為0011011B。即[111011B]補=00111011B。

-111011B是負數，補碼的符號位為1；數值位有8-1=7位，111011B不足7位，高位補0，0011011B的按位取反是1100100B，1100100B的末位加1是1100101B。即[-111011B]補=11100101B。1、整數數學上，實數與數軸上的點一一對應，整數是實數的特例。浮點數：在計算機中的表示的實數；2、浮點數實數可以用科學計數法表示：34.926=102×0.34926-0.0006148=-10-3×0.6148基數：10-1101.1101B=-24×0.11011101B0.0000011101B=2-5×0.11101B基數：2浮點數：在計算機中的表示的實數；現代計算機都采用IEEE754標準表示浮點數。兩種基本浮點格式：32位單精度格式和64位雙精度格式，2、浮點數IEEE754標準中，將實數按值的大小分為5類：零、非規(guī)格化數、規(guī)格化數、無窮大數和無定義數2、浮點數值的類型編碼值符號s階碼e尾數f零00001-0非規(guī)格化數00f≠02-126×(0.f)1-2-126×(0.f)規(guī)格化數00<e<255f2e-127×(1.f)1-2e-127×(1.f)無窮大數02550∞1-∞無定義數0或1255≠0NaN例10．已知32位單精度浮點格式的編碼為0x7F800000，其表示的值是多少？解：①將0x7F800000展開為二進制形式：01111111100000000000000000000000B。②根據圖1-5（a），將二進制形式按照32位單精度浮點格式劃分出符號s、階碼e和尾數f的編碼：01111111100000000000000000000000B，該數據編碼的符號s=0、階碼e=11111111B=255、尾數f=0。③根據表1-6的單精度浮點數編碼解釋，該數據為正無窮大數，即其值為∞。2、浮點數例11．已知32位單精度浮點格式的編碼為0x41050000，其表示的值是多少？解：①將0x41050000展開為二進制形式：01000001000001010000000000000000B。②根據圖1-5（a），將二進制形式按照32位單精度浮點格式劃分出符號s、階碼e和尾數f的編碼：01000001000001010000000000000000B，該數據編碼的符號s=0、階碼e=10000010B=130、尾數f=00001010000000000000000B。③根據表1-6的單精度浮點數編碼解釋，該數據為正規(guī)格化數，其值為2e-127×(1.f)=2130-127×(1.00001010000000000000000B)=23×(1.0000101B)=1000.0101B，用十進制表示為8.3125。2、浮點數例12．將二進制數1001.101B轉換為IEEE754的32位單精度浮點格式的規(guī)格化數編碼。解：①根據表1-6，將1001.101B轉換為規(guī)格化數值的形式：1001.101B=23×(1.001101)=2e-127×(1.f)。②根據①中式子推出：s=0，e=3+127=130=10000010B，f=0011010000000000000B（不足23位，低位補0）。③根據圖1-5（a），將s、e、f拼成IEEE754的32位單精度浮點格式編碼：0100000100011010000000000000B，用十六進制表示為0x411A0000。2、浮點數1.4.2西文字符的編碼西文字符集由拉丁字母、數字、標點符號和一些特殊符號組成；廣泛使用的西文字符集是ASCII字符集，其編碼稱為ASCII碼，即美國標準信息交換碼。ASCII字符集有128個字符，包括95個可打印字符和33個控制字符?？纱蛴∽址且恍┏Ｓ玫淖帜浮底?、標點符號等，例如A、a、3、*等。每個字符用7個二進制位進行編碼，稱為ASCII碼。1.4.2西文字符的編碼b6b5b4b3b2b2b00000010100111001011101110000NULDELSP0@P`p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2"2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB′7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*：JZjz1011VTESC+；K[k{1100FFFS,<

L\l|1101CRGS-=M]m}1110SORS.>

N^n~1111SIUS/?O_oDEL1.4.2西文字符的編碼每個字符都由7個二進制位b6b5b4b3b2b1b0表示，其中b6b5b4是高位部分，b3b2b1b0是低位部分。7個二進制位b6b5b4b3b2b1b0共有128個編碼，可用來表示128個字符。

數字0的ASCII碼為0110000B,即30H。

字母a的ASCII碼為1100001B，即61H。1.4.3漢字字符集與漢字編碼1、輸入碼漢字系統(tǒng)必須有三類漢字代碼：輸入碼、內碼和字形碼。漢字輸入方法自然輸入：手寫輸入、語音輸入鍵盤編碼輸入漢字輸入碼：音碼、形碼和音形碼（形音碼）等漢字的內碼：GB2312國標碼、GBK漢字編碼、UCS/Unicode編碼、GB18030國標碼等；（1）GB2312國標碼和機內碼區(qū)位碼：GB2312國標字符集漢字與符號組成一個94×94的矩陣。

一個漢字所在的區(qū)號和位號組合在一起就構成了該漢字的區(qū)位碼漢字的國標碼：GB2312國標字符集的區(qū)位碼→GB2312國標碼

每一個漢字的區(qū)號和位號各用一個字節(jié)的二進制位表示，把區(qū)號和位號各加32（即十六進制的20H）后就是漢字的國標碼。漢字的機內碼：GB2312國標碼→漢字的機內碼

將國標碼中每一字節(jié)的最高位置1，相應的編碼就是2個字節(jié)的GB2312機內碼。換算關系：國標碼=區(qū)位碼+2020H機內碼=國標碼+8080H2、漢字內碼例10.以“大”字為例，它在GB2312國標字符集中的區(qū)號是20，位號是83，求“大”字的國標碼和機內碼。解：（1）20和83轉換為十六進制數分別為14H和53H，所以“大”字的區(qū)位碼用十六進制表示為1453H；（2）1453H+2020H3473H

所以，“大”字的國標碼用十六進制表示為3473H；（3）3473H+8080HB4F3H所以，“大”字的機內碼用十六進制表示為B4F3H；2、漢字內碼（2）GBK漢字編碼在1995年，發(fā)布了《漢字內碼擴充規(guī)范》，代號為GBK。它一共包含21003個漢字和883個圖形符號，除了包含GB2312中的全部漢字和符號之外，還收錄了繁體字。GBK漢字編碼與GB2312國標碼向下兼容，即所有與GB2312相同的字符，其編碼也相同。GBK漢字編碼中每個漢字由2個字節(jié)構成，第一個字節(jié)的最高位必須是1，第二個字節(jié)的最高位可以是0，也可以是1。2、漢字內碼（3）UCS/Unicode編碼UCS標準：國際化組織（ISO）統(tǒng)一編碼的國際標準Unicode：Unicode協(xié)會統(tǒng)一編碼的編碼標準，計算機科學領域的業(yè)界標準。到unicode2.0時，Unicode的編碼和UCS的編碼基本一致。2、漢字內碼（4）GB18030漢字編碼2000年，我國頒布了《信息技術中文編碼字符集》，代號為GB18030；對GB2312和GBK保持向下兼容，并支持Unicode的所有碼位；目前漢字的國家標準編碼主要有GB2312、GBK、GB18030三種。2、漢字內碼漢字字形碼：記錄漢字的外形輪廓，是漢字的輸出編碼。漢字的字形的兩種描述方式：點陣字模描述和輪廓描述。字庫：字符集中所有漢字和字符的形狀描述數據集合。輸出漢字時，先到字庫中去找到它的字形碼，再把字形碼轉換為字形輸出。3、字形碼（1）點陣字模描述把漢字的形狀放在一個16×16、24×24、32×32等的矩陣中，漢字或字符中有黑點的地方用1表示，空白處用0表示，則漢字或字符的字形可以用0和1組成的方陣來表示。占用16×16b=256b=32B（2）輪廓描述

把漢字的筆畫輪廓用一組直線和曲線來勾畫，記下每一條直線或曲線的數學公式中的參數，這種用來描述漢字或字符形狀的數據稱為漢字的輪廓碼。

用輪廓描述字形的方法精度高，字形可以任意放大或縮小，同時還節(jié)省空間。3、字形碼1.4.4Unicode字符集與UTF編碼1、Unicode簡介Unicode是國際標準字符集，它為世界各種語言的每個字符定義一個唯一的編碼，編碼范圍是0x0000-0x10FFFF，可以容納一百多萬個字符。UUTF-8、UTF-16、UTF-32是Unicode的三種存儲方式，它們分別用不同的二進制格式來存儲Unicode字符?！癠TF”是“UnicodeTransformationFormat”的縮寫，意思是Unicode轉換格式，后面的數字表明至少使用多少個比特位來存儲字符。

例如，UTF-8表示最少需要8個比特位，即至少用一個字節(jié)來存儲。UTF-16和UTF-32分別表示最少2個字節(jié)和4個字節(jié)來存儲。UTF-8和UTF-16被廣泛使用。UTF-8是一種變長字符編碼，將Unicode字符編碼為1至4個字節(jié)，具體取決于Unicode字符集的編碼范圍：2、UTF-8編碼Unicode編碼范圍UTF-8編碼字節(jié)數UTF-8編碼格式（二進制）0x0000-0x007F單字節(jié)0xxxxxxx0x0080-0x07FF2字節(jié)110xxxxx10xxxxxx0x0800-0xFFFF3字節(jié)1110xxxx10xxxxxx10xxxxxx0x10000-0x10FFFF4字節(jié)11110xxx10xxxxxx10xxxxxx10xxxxxx例14．字母“a”的Unicode編碼為0x0061，其UTF-8編碼是多少？解：根據表1-8，0x0061在0x0000-0x007F范圍內，故“a”的UTF-8編碼采用單字節(jié)數，UTF-8編碼格式為0xxxxxxx，其中xxxxxxx填充Unicode編碼，故字母“a”的UTF-8編碼為0x61。2、UTF-8編碼例15．漢字“大”的Unicode編碼為0x5927，其UTF-8編碼是多少？解：根據表1-8，0x5927在0x0800-0xFFFF范圍內，漢字“大”的UTF-8編碼采用3字節(jié)數，編碼格式為1110xxxx10xxxxxx10xxxxxx，其中xxxxxxx填充為Unicode編碼?！按蟆钡腢TF-8編碼轉換過程如圖1-8所示，其UTF-8編碼的十六進制表示為0xE5A4A7。2、UTF-8編碼UTF-16也是一種變長字符編碼，它將字符編碼成2字節(jié)或者4字節(jié)。具體的編碼規(guī)則如下:（1）對于Unicode編碼小于0x10000的字符，使用2個字節(jié)存儲，并且是直接存儲Unicode碼，不用進行編碼轉換。（2）對于Unicode編碼在0x10000和0x10FFFF之間的字符，使用4個字節(jié)存儲，這4個字節(jié)分成前后兩部分，每個部分各兩個字節(jié)。其中，前面兩個字節(jié)的前6位二進制固定為110110，后面兩個字節(jié)的前6位二進制固定為110111，前后部分各剩余10位二進制填充該字符的Unicode編碼減去0x10000的結果。3、UTF-16編碼例16．字母“a”的Unicode編碼為0x0061，其UTF-16編碼是多少？解：0x0061小于0x10000，使用2個字節(jié)存儲，并且是直接存儲Unicode碼。故字母“a”的UTF-16編碼為0x0061。例17．漢字“大”的Unicode編碼為0x5927，其UTF-16編碼是多少？解：0x5927小于0x10000，使用2個字節(jié)存儲，并且是直接存儲Unicode碼。故漢字“大”的UTF-16編碼為0x5927。3、UTF-16編碼UTF-32是固定長度的編碼，每個字符占用4個字節(jié)，足以容納所有的Unicode字符，所以直接存儲Unicode編碼即可，不需要任何編碼轉換。4、UTF-32編碼ThankYou!第二章計算機組成原理2.1計算機硬件的基本組成中央處理器2.2存儲器系統(tǒng)2.32.4CPU、主存與外設的互連2.5常用的輸入/輸出設備本章內容導讀計算機硬件是指計算機的物理裝置的總稱，看到的各種芯片、板卡、外設、電纜等都是計算機硬件。通過學習本章，讀者應掌握以下內容：掌握計算機硬件的工作原理、基本組成；了解指令的格式、指令系統(tǒng)的基本功能；掌握CPU的基本功能、組成和性能指標。掌握計算機中層次結構的存儲器系統(tǒng)。掌握CPU、主存儲器與外設之間的互連。掌握計算機常規(guī)的硬件設備和設備接口。2.1.1馮?諾依曼計算機的結構框圖計算機系統(tǒng)：計算機硬件+計算機軟件計算機硬件：構成計算機的物理裝置的總稱，看到的各種芯片、板卡、外設、電纜等都是計算機硬件。計算機軟件：計算機系統(tǒng)中的程序、數據以及開發(fā)、使用、維護程序所需的各種文檔的集合。計算機硬件和計算機軟件相輔相成，缺一不可。計算機硬件是計算機系統(tǒng)的物理基礎，為軟件的運行提供平臺和環(huán)境。計算機硬件必須配備完善的軟件，才能正常工作，充分發(fā)揮硬件的各種功能。

2.1計算機硬件的基本組成計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備組成。存儲器不僅能存放數據、也能存放指令，形式上指令與數據沒有區(qū)別，但計算機應能區(qū)分它們。計算機內部以二進制形式表示指令和數據。采用“存儲程序”的工作原理。早期的馮·諾依曼計算機的結構框圖：2.1.1馮?諾依曼計算機的結構框圖運算器：計算機中對數據進行加工處理的部件。完成數據的算術運算和邏輯運算?？刂破鳎嚎刂朴嬎銠C各部件協(xié)調地工作。存儲器：用于存儲程序和各種數據，并能在計算機運行過程中高速、自動地完成程序或數據的存取。輸入設備：向計算機輸入數據和程序。輸出設備：用于把計算機中存儲、處理或傳送來的信息以人們熟悉的形式表示出來。2.1.1馮?諾依曼計算機的結構框圖IntelPentium系統(tǒng)的模型2.1.2現代計算機系統(tǒng)的典型硬件組成中央處理器（CPU）：運行系統(tǒng)軟件和應用軟件任務的處理器，是計算機最核心的部件。IntelPentium系統(tǒng)的模型2.1.2現代計算機系統(tǒng)的典型硬件組成存儲器：種類繁多主存儲器用來存放CPU正在執(zhí)行的程序和程序處理的數據。硬盤能長久存儲程序和數據。IntelPentium系統(tǒng)的模型2.1.2現代計算機系統(tǒng)的典型硬件組成總線：提供計算機部件之間規(guī)范化交換數據的方式，包括一組共享的信息傳輸線和控制邏輯。IntelPentium系統(tǒng)的模型2.1.2現代計算機系統(tǒng)的典型硬件組成輸入輸出設備：外圍設備或外部設備（簡稱外設）是計算機系統(tǒng)與人或其他機器之間進行信息交換的裝置。IntelPentium系統(tǒng)的模型2.1.2現代計算機系統(tǒng)的典型硬件組成I/O控制器：I/O總線和外設之間傳遞信息，并做成標準化的部件。2.2.1指令和指令系統(tǒng)機器指令是指示計算機執(zhí)行某種操作、完成某種功能的命令。機器指令：操作碼和地址操作碼：指明指令所要完成的操作，例如加法、減法、傳送、移位等。地址碼：指出該指令的操作數地址、結果的地址或者下一條指令的地址等。2.2中央處理器1、指令1、指令機器指令：二進制代碼組成例如：“00000001111100000111000000000000”是某計算機的一條加法指令。0和1，太難理解了?。?！匯編指令：為便于閱讀和理解，用助記符來表示機器指令中的操作碼和地址碼。例如，“ADDA，B，C”是上述機器指令的符號化表示；“ADD”是操作碼，表示需要執(zhí)行加法運算；“A”、“B”和“C”是三個地址碼，“A”表示加法結果的存放位置，“B”和“C”表示兩個加數存放的位置。指令的功能可描述為（B）+（C）→A機器指令與匯編指令一一對應，都屬于機器級指令，習慣上使用匯編指令來描述機器指令。2、指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)：一臺計算機能執(zhí)行的所有機器指令的集合。不同的計算機都有各自的指令系統(tǒng)，指令系統(tǒng)是計算機硬件的語言系統(tǒng)，也叫機器語言。指令系統(tǒng)提供了軟件和硬件之間的界面，一方面計算機硬件的功能通過指令系統(tǒng)展現出來，另一方面，軟件通過指令系統(tǒng)中的指令去使用硬件功能。3、指令系統(tǒng)的設計風格復雜指令系統(tǒng)：指令系統(tǒng)復雜，指令數多、指令格式多、尋址方式多（尋找操作數的方法）、指令執(zhí)行所需時鐘周期數也不一樣CISC：復雜指令集計算機精簡指令系統(tǒng)：指令功能簡單、能在一個時鐘周期內執(zhí)行完成。RISC：精簡指令集計算機簡化指令使計算機結構簡單合理，從而提高機器的性能。4、主流的指令系統(tǒng)X86：Intel公司通用計算機系列的標準編號縮寫，CISC架構，臺式機、筆記本和服務器的主流市場ARM：低功耗的微處理器，RISC架構，移動設備市場RISC-V：開源指令集架構，RISC架構，滿足各種應用，如服務器CPU、家用電器CPU、工控CPU、傳感器中的CPU等“存儲程序”的工作原理要求程序和數據存放在計算機的存儲器中，執(zhí)行程序時，CPU從內存中逐條取出指令和相應的數據，按指令操作碼的規(guī)定，對數據進行運算處理，直至程序執(zhí)行結束。程序在計算機中的執(zhí)行過程：2.2.2CPU的基本功能與基本組成1.寄存器：用于存放臨時數據、狀態(tài)信號等。寄存器分為：通用寄存器、狀態(tài)寄存器、指令寄存器和程序計數器等。2.2.2CPU的基本功能與基本組成通用寄存器：臨時存放參與運算的數據或運算得到的結果。指令寄存器：存放CPU正在執(zhí)行的指令。程序計數器：存放CPU將要執(zhí)行的下一條指令的地址。2.算術邏輯單元：是CPU的執(zhí)行單元，也是CPU的核心組成部分，用來對二進制數據進行加、減法基本算術運算或者與、或、非基本邏輯運算的部件。ALU的基本邏輯結構是加法器。2.2.2CPU的基本功能與基本組成加法指令“ADDA，B，C”的功能：

（B）+（C）->A通用寄存器B：3通用寄存器C：4將3、4送至ALU的輸入端，控制ALU執(zhí)行加法運算，即3+4ALU的輸出結果為“7”，把結果“7”送入寄存器A。3.控制器：CPU中的每一個操作步驟都有先后順序，CPU是一個時序部件?？刂菩盘柹刹考χ噶罴拇嫫髦兄噶畈僮鞔a的分析，按序生成每條指令的控制信號。2.2.2CPU的基本功能與基本組成對指令“ADDA，B，C”操作碼的分析，有序地發(fā)出C0、C1、“+”和C2控制信號：首先同時發(fā)出C0、C1控制信號，將B和C通用寄存器中的內容送至ALU輸入端；接著發(fā)出“+”控制信號，控制ALU執(zhí)行加法運算，并輸出結果；最后發(fā)出C2控制型號，將結果送至通用寄存器A。計算機系統(tǒng)的性能評價主要考慮的是CPU性能，系統(tǒng)性能與CPU性能是有區(qū)別的。系統(tǒng)性能：系統(tǒng)響應時間，是計算機完成某一任務所需的總時間，包括硬盤訪問、內存訪問、I/O操作、操作系統(tǒng)開銷和CPU執(zhí)行時間等。CPU性能：CPU運行用戶程序代碼的時間。用戶程序執(zhí)行的時間與CPU相關的因素很多，列舉如下的重要概念和指標。2.2.3CPU的性能指標（1）機器字長：CPU一次能處理整型數據的位數，通常是CPU中通用寄存器和ALU的寬度，即一次二進制整數運算的寬度。例如，“某計算機的字長為32位”表示了該計算機中CPU內部用于整數運算的ALU和通用寄存器的寬度為32位，即一次整數加法運算可實現兩個32位二進制數的相加，結果保存為32位。（2）主頻與時鐘周期。主頻是CPU內核工作的時鐘頻率，單位是Hz，表示在CPU內數字脈沖信號震蕩的速度。時鐘周期是主頻的倒數，表示數字脈沖信號震蕩一次的時間間隔，是CPU中操作的最基本時間單位。例如，某數字脈沖信號震蕩的情況，若1秒鐘內震蕩8次，則該脈沖信號的頻率f=8Hz，數字脈沖信號震蕩一次的時間間隔為1/8秒=0.125s，時鐘周期T=0.125s。2.2.3CPU的性能指標（3）CPU總線速度。CPU總線的工作頻率和數據線寬度決定CPU與內存之間傳輸數據的速度，總線速度越快，CPU的性能發(fā)揮的越充分。（4）處理器的微架構。簡單地說CPU微架構就是指CPU內部結構。通過對CPU內部各運算部件的合理安排和構造，可提高指令執(zhí)行效率。例如，流水線技術使得多條指令的執(zhí)行在時間上重疊起來，實現指令級執(zhí)行的并行，提高CPU執(zhí)行指令的效率。（5）處理器芯片的集成度。摩爾定律：集成在芯片中的晶體管數量大約每18-24個月可以翻一番，其性能隨著增加一倍。集成度的大幅提高也導致功耗的快速增長，導致處理器散熱問題。（6）內核數量。在單個芯片上設計多個簡單的處理器核，以多核并行計算來提升性能。2.2.3CPU的性能指標2.3.1存儲器的分類和特性目前使用的存儲介質主要有：半導體器件、磁性材料和光介質。半導體存儲器：用半導體器件構成的存儲器，例如，主存儲器、固態(tài)硬盤、U盤。磁表面存儲器：在金屬或塑料基體的表面涂一層磁性材料作為記錄介質的存儲器，例如，磁盤存儲器、磁帶存儲器。光盤存儲器：使用激光在記錄介質（磁光材料）上進行讀/寫的存儲器。2.3存儲器系統(tǒng)1、存儲器的存儲介質2、存儲器的存取方式存儲器的存取方式：隨機存取方式、順序存取方式和直接存取方式。隨機存取方式的特點是存儲器中任何一個單元的內容可以隨機存取，且存取時間是一個常數，與存取單元的物理位置無關。

例如，主存儲器。順序存取方式的特點是對存儲單元讀/寫操作時，需按其物理位置的線性順序訪問，存取時間取決于信息存放的位置。

例如，磁帶存儲器。直接存取方式兼有隨機訪問和順序訪問的特點，首先直接選取信息所在區(qū)域，然后按順序存取。

例如，磁盤存儲器。3、斷電后信息的可保存性按斷電后信息是否會丟失的特性，存儲器可分為易失性存儲器和非易失性存儲器。易失性存儲器：斷電后信息即消失的存儲器，例如，RAM芯片構成的存儲器。非易失性存儲器：斷電后仍能保存信息的存儲器，例如，優(yōu)盤、磁盤和光盤。4、在計算機中的作用多種存儲器構成了存儲器的層次結構：寄存器：在CPU內部，保存著最常用的數據。主存儲器：保存著當前CPU正在運行的程序和處理的數據。高速緩沖存儲器：用來存放當前CPU經常訪問的指令和數據，高速緩沖存儲器的存取速度較快，接近于CPU的工作速度。輔助存儲器和后備存儲器：主存儲器的后援存儲器，用來長期存放程序和數據。5、CPU的可訪問性按CPU的可訪問性，計算機中的存儲器可分為內存和外存。內存與CPU高速相連，保存CPU正在執(zhí)行的程序和處理的數據，容量相對較小，速度較快，高速緩沖存儲器和主存儲器都屬于內存。外存與CPU不直接相連，外存的內容需要先調入到主存儲器，才能被CPU訪問。外存容量大，成本便宜，可以大量、長久存放各種程序和數據，磁盤、光盤、U盤均屬于外存。主存儲器：半導體集成電路芯片組成，包括RAM（RandomAccessMemory）和ROM（Read-OnlyMemory）兩部分。RAM：半導體讀寫存儲器的簡稱，用戶程序和數據都放在RAM中，斷電時信息會丟失。ROM：半導體只讀存儲器的簡稱，主要用于存放一些固定的系統(tǒng)程序等，斷電后信息不會丟失。例如，PC機的ROM區(qū)用閃存芯片構成，存放系統(tǒng)的基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS），閃存芯片插在PC機的主板上。2.3.2主存儲器內存條

內存條插槽將多個DRAM芯片擴展后做在一個內存條上；內存條插在主板上的內存條插槽中。主存儲器的容量是所有存儲單元能存儲的信息總位數：主存儲器容量=地址數×每個存儲單元的位數例如，6位地址能夠編碼的地址數為26=64個，每個存儲單元存放8位二進制，所以該存儲器容量為：26×8b=64字節(jié)。在PC機中，每個主存儲器單元存放一個字節(jié)信息，存儲容量單位用MB（220字節(jié)）、GB（230字節(jié)）或TB（240字節(jié)）表示。2.3.2主存儲器常用的外存儲器：硬盤、磁盤陣列、磁帶、光盤、U盤和存儲卡。硬盤、磁帶、磁盤陣列、光盤提供了大容量的信息存儲，光盤、U盤和存儲卡均屬于便攜式存儲設備。2.3.3常用的外存儲器1、硬盤硬盤主要有3類：機械式硬盤、固態(tài)硬盤和混合硬盤?；旌嫌脖P采用雙硬盤的方式：一塊小容量的固態(tài)硬盤+一塊大容量的機械式硬盤機械式硬盤又稱為硬磁盤，組成：磁盤片：用來保存信息硬磁盤驅動器：用于對磁盤片的訪問操作磁盤控制器：提供主機和硬磁盤驅動器之間的接口（1）機械式硬盤1、硬盤磁道：磁表面由外向內分成許多的同心圓，每個同心圓為一個磁道扇區(qū)：每條磁道被等分成的幾百個弧段，每個弧段稱為一個扇區(qū)磁頭：硬磁盤通常由多個盤片組成，每個盤片包含兩個面，每個盤面都對應地有一個讀/寫磁頭。定位硬磁盤上數據地址的三個參數：磁頭號（盤面號）、磁道號和扇區(qū)號。（1）機械式硬盤1、硬盤硬磁盤上定位數據的三個參數：磁頭號（盤面號）、磁道號和扇區(qū)號。硬磁盤格式化操作：在盤面上劃分磁道和扇區(qū)，并在扇區(qū)中填寫扇區(qū)號等信息的過程。硬磁盤容量=2×盤片數×每盤磁道數×每磁道扇區(qū)數×每扇區(qū)字節(jié)數（1）機械式硬盤1、硬盤硬磁盤的數據訪問：尋道：移動臂控制所有磁頭同步徑向移動到指定的磁道號；

根據磁頭號選擇盤面；旋轉等待：電機帶動盤片高速旋轉，扇區(qū)號指定的扇區(qū)旋轉到被選中的磁頭下方；數據讀寫：磁頭讀寫該扇區(qū)中的數據；（1）機械式硬盤1、硬盤固態(tài)硬盤：一種主要由控制單元和基于固態(tài)存儲單元組成的硬盤。固態(tài)硬盤的存儲介質：閃爍存儲器（FlashMemory，簡稱閃存）閃存：半導體集成電路存儲器。（2）固態(tài)硬盤SSD：閃存芯片和閃存轉換層。閃存芯片：相當于磁盤片，存放數據。閃存轉換層：相當于磁盤控制器，負責控制如何訪問這些閃存芯片，以及與外部總線的交互。1、硬盤FTL主要的功能：FTL位于操作系統(tǒng)與閃存之間，為操作系統(tǒng)提供了虛擬的磁盤，使得操作系統(tǒng)就像訪問磁盤一樣訪問SSD。磨損平衡（WearLeveling）處理：實現對存儲單元的均衡使用，提高固態(tài)硬盤的使用壽命。（2）固態(tài)硬盤與磁盤相比，固態(tài)硬盤特點：隨機訪問時間比旋轉的磁盤要快；低噪音、低能耗、防震抗摔、啟動速度快、尺寸小、重量輕和工作溫度范圍大；使用壽命有限、價格貴；出現數據損壞，想恢復數據是困難的。2、光盤存儲器光盤存儲器：光盤盤片和光盤驅動器組成光盤盤片：壓制凹坑，以凹凸不平的坑代表“0”或“1”來記錄數據光盤驅動器：實現對光盤數據的讀寫，讀寫頭是用半導體激光器和光路系統(tǒng)組成的激光頭。光盤

光驅

激光頭讀信息2、光盤存儲器光盤分類按激光類型：使用紅光的CD盤、DVD盤；使用藍光的BD盤按讀寫的次數：只讀型（ROM）、一次寫入型（R）和可擦寫型（RW）

激光類型讀寫次數CDDVDBDROMCD-ROMDVD-ROMBD-ROMRCD-RDVD-R、DVD+RBD-RRWCD-RWDVD-RW、DVD+RWBD-RW多種類型的光盤2、光盤存儲器光盤驅動器分類按位置：內置驅動器和外接驅動器。按讀寫能力：只讀光驅和光盤刻錄機；按可處理的光盤片類型：CD類、DVD類、BD類和組合式的。光盤驅動器的接口：內置用SATA接口。外接驅動器使用USB接口多種類型的光盤驅動器

光盤片類型讀寫能力CDDVDBD只讀光驅CD只讀光驅

DVD只讀光驅藍光只讀光驅光盤刻錄機CD刻錄機DVD刻錄機藍光刻錄機3、便攜式存儲器移動存儲器：移動硬盤、U盤和各種存儲卡（1）移動硬盤硬盤為存儲介質，可以隨時拔插、小巧而便于攜帶的存儲器。移動硬盤接口：有線接口：采用USB、Type-C等接口無線接口：使用WIFI連接方式

3、便攜式存儲器移動存儲器：移動硬盤、U盤和各種存儲卡（2）U盤是一種使用USB接口連接計算機、并使用閃存來存儲數據的小型便攜存儲設備。特點：即插即用、體積小、重量輕、存儲容量大、抗震能力強、速度較快3、便攜式存儲器移動存儲器：移動硬盤、U盤和各種存儲卡（3）存儲卡用于手機、數碼相機、便攜式電腦、MP3和其他數碼產品上的獨立存儲介質，一般是卡片的形態(tài)。特點：體積小巧、攜帶方便、使用簡單，良好的兼容性，能使用于多種類型的數碼產品。種類：SD卡、TF卡、CF卡、NM卡、XQD卡等讀卡器：將存儲卡作為移動存儲設備進行讀寫的接口設備。2.4.1基于總線的互連結構總線是連接多個功能部件的共享的信息傳輸介質，提供了部件之間規(guī)范化的交換數據的方式。2.4CPU、主存與外設的互連系統(tǒng)總線：在PC機中，把連接CPU、存儲器和I/O模塊之間的總線處理器總線存儲器總線I/O總線總線之間通過I/O橋連接2.4.1基于總線的互連結構主板：PC機中的矩形印刷電路板，電路板表面分布有電阻、電容、總線、芯片組、各種插座、插槽和接口。PC機的各種部件通過主板提供的插槽、插座、接口和總線相連CPU芯片：通過CPU插座連接到處理器總線上內存條：通過內存條插槽連到存儲器總線上。輸入輸出設備控制器：有的集成在主板上，有的以插卡形式接插在I/O總線插槽上。I/O設備接口：SATA接口、USB接口、PS/2接口、網絡接口等2.4.2總線標準目前，微機中常用的I/O總線標準有PCI總線、AGP總線、PCI-Express總線等PCIExpress，簡稱PCI-E，PC機中一種全新的I/O總線標準，全面取代PCI總線和AGP總線，實現I/O總線標準的統(tǒng)一。PCI-E總線的特點：采用點對點串行連接；多種規(guī)格：PCI-Ex1、PCI-Ex4、PCI-Ex8、PCI-Ex16；數據傳輸速率高：每個設備都有自己的專用連接；較短的PCI-E卡可以插在較長的PCI-E插槽中使用。2.4.3I/O控制器I/O控制器（適配卡）：CPU和I/O設備之間的接口，它接收從CPU發(fā)出的命令，并控制I/O設備工作。實現CPU與I/O控制器之間、I/O控制器與設備之間的數據交換。獨立顯卡的連接示意圖：有2個接口，一頭插在PCI-Ex16總線插槽中，另一頭有插座，通過電纜連接顯示器，2.4.4I/O設備接口I/O設備接口：用于連接I/O設備的連接器插座以及相應的通信規(guī)程及電氣特性。常用I/O設備接口：PS/2接口、USB接口、DVI接口、HDMI接口、VGA接口、網線接口等。1、PS/2接口PS/2接口：早期用來連接鍵盤和鼠標，紫色的用于連接鍵盤，綠色的用于連接鼠標。2、視頻輸出接口顯示器的接口：VGA、DVI、HDMI和DP（DisplayPort）等；VGA：采用模擬信號傳輸。DVI：DVI-A、DVI-D和DVI-I三種不同類型的接口，基本都是DVI-D。HDMI：全數字化視頻和音頻發(fā)送接口，支持電視與計算機視頻格式。DP：高清數字顯示接口，同時傳送數字化音頻和視頻信號VGADVIHDMIDP3、USB接口USB：通用串行總線，是一個外部總線標準，規(guī)范電腦與外部設備的連接和通訊。USB接口的特點：即插即用、熱插拔。USB接口可以為連接的設備提供電源：+5V，100mA～500mA。借助USB集線器，一個USB接口理論上可以連接127個設備。USB接口類型：Type-A、Type-B、Micro-B、Type-C等。USB標識的符號USB3.0TypeC4、網絡接口RJ45RJ45網絡接口：用于將計算機網卡與局域網或通過ADSL調制解調器與互聯網相連的接口。RJ45型網線插頭又名水晶頭。5、音頻接口計算機有很多種音頻接口；機箱背后粉色、綠色、藍色插孔，是音頻輸入輸出接口。紅色的插孔：用于連接麥克風；綠色的插孔：立體聲音頻輸出，用于連接耳機或音箱；藍色的插孔：音頻輸入2.5.1常用的輸入設備輸入設備分兩類：媒體輸入設備和交互輸入設備。媒體輸入設備：成批輸入方式，輸入過程不需要用戶干預。例如，掃描儀屬于媒體輸入設備。交互輸入設備：由用戶通過操作直接輸入信息。例如