計(jì)算機(jī)與信息

計(jì)算機(jī)寫信良

處理技術(shù)基礎(chǔ)

石油工業(yè)出版社

2006.7

第一章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識

微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

DOS操作系統(tǒng)

1.1微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)

電子技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了電子管、晶體管、小規(guī)模集

成電路、大規(guī)模集成電路及超大規(guī)模集成電路等五

個(gè)階段。

為了滿足應(yīng)用的需要，電子元器件變得越來越小。

隨著電子元器件的微型化，便產(chǎn)生了微電子技術(shù)，

使得集成電路的發(fā)展成為必然。

微電子技術(shù)的發(fā)展是以電子元器件的發(fā)展為標(biāo)志，

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展是以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的。

1.1.1集成電路的發(fā)展

從20世紀(jì)初真空電子管發(fā)明后，電子元器

件至今已經(jīng)經(jīng)歷了五代的發(fā)展過程。

集成電路(IC)的誕生，使電子技術(shù)出現(xiàn)了

劃時(shí)代的革命，它是現(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算

機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是微電子技術(shù)發(fā)展的標(biāo)

志。

集成電路規(guī)模的劃分

目前在國際上尚無嚴(yán)格、確切的定義。

在集成電路的發(fā)展過程中，人們比較接受按照芯片上所含邏輯

門電路或晶體管的個(gè)數(shù)作為劃分標(biāo)志。

通常，人們將單塊芯片上包含100個(gè)元件或10個(gè)邏輯門以下的

集成電路稱為小規(guī)模集成電路;將元件數(shù)在100-1000個(gè)或邏輯

門數(shù)在10-100個(gè)的集成電路稱為中規(guī)模集成電路;邏輯門數(shù)在

100-5000個(gè)，或者元件數(shù)在1000-100,000個(gè)的集成電路稱為才

規(guī)模集成電路(LSI).門數(shù)超過5000個(gè)或元件數(shù)高于10萬個(gè)的

集成申路則稱超大賽模集成電掰

集成電路的產(chǎn)生

1952年，英國科學(xué)家達(dá)默設(shè)想按照電子線路的要求，將一個(gè)線路所包含的晶

體管和二極管，以及其它必要的元件統(tǒng)統(tǒng)集合在一塊半導(dǎo)體晶片上，從而構(gòu)

成一塊具有預(yù)定功能的電路。

1958年，美國德克薩斯儀器公司的工程師基爾比按照上述設(shè)想，制成了世界

上第一塊集成電路。同年，另一家美國著名的電子公司也宣稱研制成功集成

電路，并且將所發(fā)明的一整套制作微型晶體管的新工藝一“平面工藝”移

用到集成電路的制作中，使集成電路很快從實(shí)驗(yàn)室研制試驗(yàn)階段轉(zhuǎn)入工業(yè)化

生產(chǎn)階段。

1962年，世界上出現(xiàn)第一塊正式商品化集成電路，這預(yù)示著第三代電子器件

已正式登上電子學(xué)舞臺。

從此，在世界范圍內(nèi)掀起了集成電路的研制熱潮。早期的典型硅芯片為

1.25mmx1.25mmo

集成電路的發(fā)展過程

20世紀(jì)60年代初，每個(gè)硅片上的元件數(shù)在100個(gè)左右；

1967已達(dá)到1000個(gè)晶體管，這標(biāo)志著大規(guī)模集成階段的

開端。

1976年，每個(gè)芯片上可集成1萬多個(gè)晶體管；進(jìn)入20世紀(jì)

80年代，一塊硅芯片上有幾萬個(gè)晶體管的大規(guī)模集成電

路已經(jīng)很普遍了，并且正在向超大規(guī)模集成電路發(fā)展。

如今已經(jīng)出現(xiàn)屬于第五代的產(chǎn)品，在不到50平方毫米的

硅芯片上集成的晶體管數(shù)激增到200萬只以上。

1.1.2集成電路的設(shè)計(jì)和制造

集成電路的設(shè)計(jì)和制造已經(jīng)成為當(dāng)今世界第一大產(chǎn)業(yè)。

集成電路設(shè)計(jì)、芯片制造和封裝測試是集成電路產(chǎn)業(yè)中三個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，硬件部分大多采用集成電路。它將信息處理、存儲、傳輸集

中在一個(gè)個(gè)小小的硅芯片之中，這些硅芯片中充滿了微小的電路器件，如導(dǎo)線、

半導(dǎo)體、電容、電阻等。

嚴(yán)格地說，集成電路技術(shù)就是通過一系列特定的加工工藝，將晶體管、二極管

等有源器件和電阻、電容等無源器件，按照一定的電路互連，集成在一塊半導(dǎo)

體單晶片上，執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能。

我們通常所見到的芯片表面光潔整齊，上有商標(biāo)，下有若干排列整齊的引腳，

這是用陶瓷封裝起來已經(jīng)設(shè)計(jì)好的微型電路。通過引腳可以與系統(tǒng)總線相連，

以處理和傳輸信息。

LL3微電子技術(shù)的應(yīng)用和展望

微電子技術(shù)作為當(dāng)今世界新技術(shù)革命的基石，給各行各業(yè)帶來了革命

性的變化。

當(dāng)前微電子技術(shù)發(fā)展已進(jìn)入到系統(tǒng)集成芯片(systemonchip,SOC)時(shí)

代，即將整個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)集成在一個(gè)硅芯片上，而進(jìn)一步發(fā)展成為

將各種物理的、化學(xué)的和生物的敏感器(執(zhí)行信息獲取的功能)和執(zhí)行器

與信息處理系統(tǒng)集成在一起，從而完成從信息獲取、處理、存儲、傳

輸?shù)綀?zhí)行的系統(tǒng)功能。這是一個(gè)更為廣義上的系統(tǒng)集成芯片，是微電

子技術(shù)又一次革命性變革。

科學(xué)家預(yù)測，在未來10到20年間，繼續(xù)提高芯片的性能將面臨巨大的

挑戰(zhàn)，因?yàn)楣栊酒呀?jīng)不能被制造得更小了，必須尋找制造芯片的新

材料。而解決這個(gè)難題最有效的方法可能就是納米技術(shù)。

1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用

計(jì)算機(jī)的發(fā)明是人類文明發(fā)展史上最偉大的科學(xué)成就

之一，它的出現(xiàn)從根本上改變了人們的工作方式和生

活方式。

計(jì)算機(jī)在科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)和社會生

活等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，它必將在人類社

會發(fā)展的進(jìn)程中發(fā)揮越來越大的作用。

1.2.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展

在美國軍方的大力支持下，世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)ENIAC于1943年

開始研制，參加研制工作的是以賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電機(jī)工程學(xué)院的

莫西利和埃克特為首的研制小組。

在研制中期，當(dāng)時(shí)任美國陸軍軍械部彈道研究所顧問、正在參加美國

第一顆原子彈研制工作的美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮?諾依曼帶著原子彈研制

過程中遇到的大量計(jì)算問題加入了研制行列。

1945年春天，ENIAC首次試運(yùn)行成功。

1946年2月10日，美國陸軍軍械部和賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電機(jī)工程學(xué)

院聯(lián)合向世界宣布ENIAC的誕生，從此揭開了現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)發(fā)展和

應(yīng)用的序幕。

世界上的第一臺計(jì)算機(jī)

世界上第一臺計(jì)算機(jī)的主要特征：

■使用了1500個(gè)繼電器

■使用了18800個(gè)電子管

■占地170平方米

重量30多噸

■耗電140千瓦

■耗資48萬美元

■每秒能完成5000次加法運(yùn)算、300多次乘法運(yùn)算

■是當(dāng)時(shí)最快人工計(jì)算速度的一千倍

比當(dāng)時(shí)最快的計(jì)算工具快300倍。

計(jì)算機(jī)的五個(gè)發(fā)展階段

1?第一代計(jì)算機(jī)

■1946年至1957年，這一時(shí)代的計(jì)算機(jī)主要采用電子管，稱為電子管計(jì)算機(jī)。

■它的主要特征包括：

＞采用電子管作為計(jì)算機(jī)的主要邏輯部件，它體積大、耗電量大、壽命短、可靠

性差、成本高；

＞采用電子射線管、磁鼓存儲信息，存儲容量很?。?/p>

＞輸入輸出裝置落后，主要使用穿孔卡片，它速度慢、容易出錯(cuò)、使用不方便；

＞使用機(jī)器語言，幾乎沒有系統(tǒng)軟件。

第一代計(jì)算機(jī)的典型代表有ENIAC和UNIVAC。Univac首開用同一設(shè)計(jì)方案生

產(chǎn)多臺計(jì)算機(jī)的先河，并從一開始設(shè)計(jì)就充分考慮了企業(yè)應(yīng)用問題，它的研制

人仍然是ENIAC的兩位主要研制人一莫西利和?？颂亍?/p>

我國研制的第一臺計(jì)算機(jī)

1952年，中國科學(xué)院數(shù)學(xué)所開始計(jì)算機(jī)的研制工作。

1956年，在“十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃”中，計(jì)算機(jī)的發(fā)展是一項(xiàng)

重要的規(guī)劃項(xiàng)目。

1958年根據(jù)蘇聯(lián)提供的M-3小型機(jī)技術(shù)資料制成了“八一”型通用電

子管計(jì)算機(jī)（又稱103機(jī)），這是中國自己制造的第一臺電子計(jì)算機(jī)。

1959年9月14日又根據(jù)蘇聯(lián)提供的有關(guān)資料研制成104大型通用電子

計(jì)算機(jī)。

103、104機(jī)投入運(yùn)行后，解決了水壩應(yīng)力分析、天氣數(shù)值預(yù)報(bào)、大

地測量、石油勘探等與國家建設(shè)事業(yè)有密切關(guān)系的復(fù)雜計(jì)算問題。

2.第二代計(jì)算機(jī)

1958年至1964年。這一時(shí)代的計(jì)算機(jī)主要采用晶體管，稱為晶

體管計(jì)算機(jī)。

■它的主要特征包括：

＞采用晶體管作為計(jì)算機(jī)的主要邏輯部件，體積減小，重量減輕，

成本下降，能耗降低，可靠性得到了提高；

＞運(yùn)算速度加快，達(dá)到每秒幾萬到幾十萬次運(yùn)算；

＞采用磁芯作為主存儲器，磁盤、磁鼓作外存儲器；

＞提出了操作系統(tǒng)的概念，出現(xiàn)了高級程序設(shè)計(jì)語言(如

FORTRAN,ALGOL60等)和批處理系統(tǒng)。

擴(kuò)大了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，除了科學(xué)計(jì)算以外，還應(yīng)用于數(shù)據(jù)處

理和過程控制。

3.第三代計(jì)算機(jī)

1964年至1969年。這一時(shí)代的計(jì)算機(jī)主要采用集成電路，稱為集成電路計(jì)算機(jī)。

■它的主要特征包括：

>采用中、小規(guī)模集成電路作為主要邏輯部件，從而使計(jì)算機(jī)體積更小，重量更輕，耗電更省，壽命更

長，成本更低；

>運(yùn)算速度有了更大的提高，每秒可達(dá)幾百萬次運(yùn)算；

>采用半導(dǎo)體存儲器做主存儲器，存儲容量和存儲速度有了大幅度的提高，增加了系統(tǒng)的處理能力，而

且體積小，價(jià)格更低；

>高級程序設(shè)計(jì)語言進(jìn)一步發(fā)展；

>操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，使計(jì)算機(jī)的功能更強(qiáng)，使用更方便。出現(xiàn)的分時(shí)操作系統(tǒng)，能夠使多個(gè)用戶共享計(jì)

算機(jī)資源；

>在程序設(shè)計(jì)方法上，采用了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，為研制更加復(fù)雜的軟件提供了技術(shù)上的保證；

>計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍擴(kuò)大到企業(yè)管理和輔助設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。

4.第四代計(jì)算機(jī)

■1972年至今*這L時(shí)代的計(jì)算機(jī)采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。

■第四代計(jì)算機(jī)的主要特征包括：

>采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路作為基本邏輯部件，使計(jì)算機(jī)體積、重量和成本大幅度降低，可

靠性大幅度提高；

>運(yùn)算速度加快，每秒可達(dá)幾千萬次到幾十億次運(yùn)算；

>作為主存儲器的半導(dǎo)體存儲器，其集成度越來越高，容量越來越大。外存儲器除了廣泛地使用軟、

硬磁盤外，還引進(jìn)了光盤和閃存；

>各種使用方便的輸入輸出設(shè)備相繼出現(xiàn)，如大容量的磁盤、光盤、鼠標(biāo)器、圖像掃描儀、數(shù)字化

照相機(jī)、高分辨率彩色顯示器、激光打印機(jī)和繪圖儀等；

>軟件系統(tǒng)工程化、理論化，程序設(shè)計(jì)自動化；

>發(fā)展了并行計(jì)算和分布式計(jì)算技術(shù)；

>計(jì)算機(jī)在辦公自動化、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信、人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域得

到了廣泛應(yīng)用；

>各種實(shí)用軟件層出不窮，極大地方便了用戶使用計(jì)算機(jī)。

5.新一代計(jì)算機(jī)

進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，美國

和日本等發(fā)達(dá)國家不斷投入大量的人力物力研究和開發(fā)支持邏輯推理和知識庫

的智能計(jì)算機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、化學(xué)和生物計(jì)算機(jī)，以及光計(jì)算機(jī)和量子計(jì)

算機(jī)等新一代計(jì)算機(jī)。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷增加，現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將

無法滿足日益擴(kuò)大的多樣化應(yīng)用要求，因此，人們在不斷采用新方法、新技術(shù)

和新工藝的基礎(chǔ)上，使得計(jì)算機(jī)的功能更加完善、應(yīng)用范圍更加廣泛，同時(shí)使

計(jì)算機(jī)不僅可以重復(fù)執(zhí)行人事先安排好的指令，而且可以提供邏輯推理和知識

學(xué)習(xí)能力。

總之，新一代的計(jì)算機(jī)將向巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和多媒體化等方

向發(fā)展。

L2.2微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展

第四代計(jì)算機(jī)時(shí)代也是微型計(jì)算機(jī)誕生的時(shí)代。隨著集成電路技術(shù)的

發(fā)展，集成電路的集成度越來越高，計(jì)算機(jī)的體積也越來越微型化。

微型計(jì)算機(jī)簡稱微機(jī)，又稱微電腦。

微型計(jì)算機(jī)具有體積小、重量輕、功耗低、價(jià)格便宜、對環(huán)境要求不

高和易學(xué)易用等特點(diǎn)，而它的功能、速度、可靠性和適用性與傳統(tǒng)的

計(jì)算機(jī)相比毫不遜色。微型計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展，完全得益于微電子

學(xué)及大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展。

微電子技術(shù)可以把組成計(jì)算機(jī)的主要部件一中央處理器集成到一塊很

小的芯片上，這種芯片稱為微處理器。人們通常以微處理器為依據(jù)來

討論微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史。

微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段

1.第一代微型計(jì)算機(jī)(1971~1972年)

2.第二代微型計(jì)算機(jī)(1973~1977年)

3.第三代微型計(jì)算機(jī)(1978~1981年)

4.第四代微型計(jì)算機(jī)(1978年~)

隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，集成電路的集成度越來越高，計(jì)算機(jī)的體

積也越來越小。

1.2.3計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

1.運(yùn)算速度快,Mips廠小

2.計(jì)算精度高

3.存儲能力強(qiáng)

4.具有邏輯判斷能力

5.可靠性高、通用性強(qiáng)

1.2.4計(jì)算機(jī)的分類

1.按處理方式分類

2.按功能分類

3.按規(guī)模分類

4.按照其工作模式分類

1.2.5計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

1.科學(xué)計(jì)算

2.信息處理

3.工業(yè)控制和人工智能

4.輔助功能

5.網(wǎng)絡(luò)和通信

6.其他應(yīng)用

1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

本節(jié)主要介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、微機(jī)硬件系

統(tǒng)、微機(jī)軟件系統(tǒng)、微機(jī)基本工作原理和計(jì)

算機(jī)主要性能指標(biāo)等內(nèi)容。

1.3.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

中央處理器-□信囂

算機(jī)系統(tǒng)由硬

—主機(jī)部分一

—內(nèi)部存儲器七胃囂器

系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩r—鼠標(biāo)

輸入設(shè)備——鍵盤

1—其他

硬件系統(tǒng)一

大部分構(gòu)成。I—顯示器

一外部設(shè)備輸出設(shè)備—―打印機(jī)

他

盤

軟

盤

硬系硬

盤

一輔助存儲器一光

他

其

統(tǒng)互相依賴，不可統(tǒng)

[―操作系統(tǒng)

—語言處理系統(tǒng)

I—系統(tǒng)軟件—

—數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

分割。軟件系統(tǒng)一一其他

[―應(yīng)用程序

L—應(yīng)用軟件-4—工具軟件

L其他

132微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常由五大部件組成，各

部分之間的關(guān)系如圖所示。

Tg算器數(shù)據(jù)流

tII———?控制流

輸入設(shè)備A存儲器=>輸出設(shè)備

控制器

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.運(yùn)算器

2.控制器

3.存儲器

存儲器包括主存儲器和輔助存儲器：

'主存儲器也稱內(nèi)存儲器，屬于主機(jī)的一部分。它用于存放系

統(tǒng)當(dāng)前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序，屬于臨時(shí)存儲器。

■輔助存儲器也稱外存儲器，屬于外部設(shè)備。它用于存放暫時(shí)

不用的數(shù)據(jù)和程序，屬于永久存儲器。

存儲器與CPU之間的關(guān)系如圖所示。

CPU，.一內(nèi)存儲器，.?外存儲器，

圖1.3-3存儲器與CPU之間的關(guān)系“

存儲器與CPU之間的關(guān)系

⑴內(nèi)存儲器

為了能夠存取內(nèi)存指定位置的數(shù)據(jù)，通常對內(nèi)存中的每個(gè)存儲單

元進(jìn)行編號，這個(gè)號碼稱作內(nèi)存地址。

衡量內(nèi)存的主要性能指標(biāo)是存儲容量和存取時(shí)間。

存儲容量是指可以容納數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。存取時(shí)間是指按照有效地

址從內(nèi)存取出有效數(shù)據(jù)所耗費(fèi)的時(shí)間。通常存取時(shí)間以納秒

(ns,1ns=1/109s)為單位。存取時(shí)間越短，其性能越好。

內(nèi)存儲器按其工作方式可分為隨機(jī)存儲器RAM和只讀存儲器

ROMo

①RAM

當(dāng)計(jì)算機(jī)工作時(shí)，既可以從RAM中讀取數(shù)據(jù)，也可以向RAM中

寫入數(shù)據(jù)，因此，RAM是一種可以讀寫的存儲器。在隨機(jī)存儲

器中，從任何存儲單元讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間相同。目前絕大多數(shù)計(jì)算

機(jī)使用半導(dǎo)體隨機(jī)存儲器。

根據(jù)元器件結(jié)構(gòu)的不同，隨機(jī)存儲器又分為靜態(tài)隨機(jī)存儲器（簡

稱SRAM）和動態(tài)隨機(jī)存儲器（簡稱DRAM）。

靜態(tài)隨機(jī)存儲器集成度低、價(jià)格高，但存取速度快。

它通常用于高速緩沖存儲器（Cache）。

CPU，Cache，t內(nèi)存儲器.;外存儲器，

圖1.3-5Cache與CPU和存儲器的關(guān)系整

■Cache的存取速度比一般內(nèi)存快，通常與CPU的存取速度相當(dāng)，它位于CPU與

內(nèi)存之間，如圖所示。

■Cache中通常保存內(nèi)存中的部分?jǐn)?shù)據(jù)映像，CPU讀取數(shù)據(jù)時(shí)首先訪問Cache,

如果Cache中包含所需數(shù)據(jù)，就不需要訪問內(nèi)存；如果Cache中不包含所需數(shù)

據(jù)，CPU才去訪問內(nèi)存。

■設(shè)置Cache的目的就是為了提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。

■隨機(jī)存儲器存儲當(dāng)前使用的程序和數(shù)據(jù)。因?yàn)殡S機(jī)存儲器利用電容上有無電荷

來表示“0”和“1”，所以一旦計(jì)算機(jī)斷電，就會丟失數(shù)據(jù)，而且無法恢復(fù)。

■因此，用戶在操作計(jì)算機(jī)的過程中應(yīng)養(yǎng)成隨時(shí)存盤的良好習(xí)慣，以免斷電時(shí)丟

失數(shù)據(jù)。

②ROM

■只讀存儲器ROM是僅能進(jìn)行讀取操作的存儲器。只讀存儲器

中的信息是利用專用設(shè)備一次性寫入的，它用于存放固定不變、

重復(fù)執(zhí)行的程序。

■只讀存儲器的內(nèi)容固定不變，即使關(guān)機(jī)或斷電也不會丟失。

■只讀存儲器包括：

>PROM：可編程的只讀存儲器。

>EPROM：可擦除的可編程只讀存儲器。

>EEPROM：可用電擦除的可編程只讀存儲器。

⑵外存儲器

外存儲器大都采用磁性、半導(dǎo)體和光學(xué)材料制成。

與內(nèi)存儲器相比，外存儲器的特點(diǎn)是存儲容量大、價(jià)格較

低，而且在斷電的情況下也可以長期保存信息，所以稱為

永久性存儲器。缺點(diǎn)是存取速度比內(nèi)存儲器慢。

磁盤是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最重要的外部存儲器，同時(shí)它又是

重要的輸入輸出設(shè)備。

它一般包括軟磁盤存儲器、硬磁盤存儲器和移動閃存，磁

盤屬于磁表面存儲設(shè)備。

①軟盤

軟盤驅(qū)動器簡稱軟驅(qū)，是數(shù)據(jù)和程序進(jìn)入微型

計(jì)算機(jī)的門戶。

軟驅(qū)所用的軟盤直徑通常有3.5英寸和5.25英

寸兩種。

現(xiàn)在的微型計(jì)算機(jī)一般都配置3.5英寸驅(qū)動器

一個(gè)，其容量為1.44MB,盤符為“A：

②硬盤

硬盤分固定硬盤和移動硬盤。

硬盤的存儲容量、讀寫速度均

比軟盤高得多。

硬盤是按柱面號、磁頭號和扇

區(qū)存取信息的，如圖所示。

柱面由一組盤片的同一磁道在

縱向上所形成的同心扇柱面構(gòu)

成。

柱面從外向內(nèi)編號，同一柱面

上的各個(gè)磁道和扇區(qū)的劃分與

軟盤基本相同。

數(shù)據(jù)在硬盤上的位置通過柱面號，磁頭號和扇區(qū)

號三個(gè)參數(shù)來確定。

硬盤與硬盤驅(qū)動器固定在一起，硬盤格式化后，

其使用方式與軟盤一樣，也是通過驅(qū)動器標(biāo)識符

來確認(rèn)。

硬盤的盤符通常為“C：”，如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配

有多個(gè)硬盤或招一個(gè)物理硬盤劃分為多個(gè)邏輯分

區(qū)，則盤符可依次為“C:”、“D：”、“E:”

和“F：”等。

目前微型計(jì)算機(jī)中普遍使用了3英寸和5英寸硬盤,

由于多數(shù)采用溫切斯特技術(shù)制造，所以也稱溫盤。

固定硬盤的特點(diǎn)是可靠性高、存儲容量大、讀寫

速度快、對環(huán)境要求不高。缺點(diǎn)是不便于攜帶，

且工作時(shí)應(yīng)避免振動,如圖所示。

移動式硬盤分為并口和USB兩種，由于并口數(shù)據(jù)傳輸率低，目

前很少使用并口移動硬盤。

USB移動硬盤有兩種主流接口:USB1.1與USB2.0。

USB1.1的傳輸速度是12Mbps,而USB2.0可以達(dá)至l」480Mbps。

使用USB2.0移動硬盤時(shí)還要看主板能否支持USB2.0,如果不支

持,則等同于USB1.1。

USB2.0接口在各種移動設(shè)備、數(shù)碼設(shè)備上也越來越普及，各主

板廠商的新款主板產(chǎn)品已經(jīng)把USB2.0作為標(biāo)準(zhǔn)配置，USB1,1B

經(jīng)趨于淘汰。

③閃存

如圖所示，閃存又稱USB移動閃速存儲器，它采

用FlashRAM芯片，使用Flash存儲技術(shù)。

它的工作原理和軟盤完全不同，它是通過二氧化

硅形狀的變化來記憶數(shù)據(jù)的，這樣可靠性大大提

懸。

就目前技術(shù)的發(fā)展趨勢看，由于閃存具有可靠性

高、存儲容量大等特點(diǎn)，它必將取代軟盤而成為

移動存儲的基本形式。

④光盤

光盤采用光學(xué)方式制成。

光盤盤片上有一層可塑材料，寫入數(shù)據(jù)時(shí)用高

能激光束照射光盤盤片，可在可塑層上灼出極

小的坑，并以有無小坑表示數(shù)字“1”和“0”。

當(dāng)數(shù)據(jù)全部寫入光盤后，再在可塑層上噴涂一

層金屬材料，這樣光盤就不能再寫入數(shù)據(jù)。

在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，用低能激光束入射光盤，利用

光盤表面上的小坑和平面處的不同反射來區(qū)分

“1”和“0”。

目前微型計(jì)算機(jī)中大都配有只讀式光盤CD-ROM(COMPACT

DISKREADONLYMEMORY)或DVD-ROM(DigitalVideoDisk)o

CD-ROM容量650MB,單面單層DVD-ROM容量4.7G,單面雙

層DVD-ROM容量8.5G,雙面單層DVD-ROM容量9.7G,雙面雙

層DVD-ROM容量17G。它們都可以存放程序、文本、圖像、音

樂和電影等各種信息。

DVD與CD的尺寸相同，直徑分為12厘米和8厘米兩種。

光盤需要與光盤驅(qū)動器配合使用，光盤驅(qū)動器(簡稱光驅(qū))是多媒

體電腦的重要輸入設(shè)備。光驅(qū)的盤符一般用緊鄰著硬盤盤符后的

那一個(gè)英文字母來表示。

光盤的特點(diǎn)

存儲容量大，價(jià)格低;

不怕電磁干擾，存儲密度大，可靠性高;

存取速度在不斷增高。

4.輸入設(shè)備

輸入設(shè)備用于將程序和數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)的

內(nèi)存。

目前常用的輸入設(shè)備包括鍵盤、鼠標(biāo)、掃描

儀、磁帶輸入機(jī)、光筆、CD-ROM.DVD-

ROM.數(shù)字化儀、觸摸屏、數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼

攝像機(jī)等。

5.輸出設(shè)備

輸出設(shè)備用于將計(jì)算機(jī)處理后的結(jié)果信息，轉(zhuǎn)換

成外界能夠識別和使用的數(shù)字、字符、聲音、圖

像、圖形等信息形式。

常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音

響設(shè)備等。有些設(shè)備既可以作為輸入設(shè)備,也可

以作為輸出設(shè)備。

例如軟盤驅(qū)動器、硬盤、磁帶機(jī)等。

⑴顯示器

顯示器又稱監(jiān)視器，它是計(jì)算機(jī)最基本最重要的輸出設(shè)備之一。

顯示器的種類繁多。按其工作方式；它可以分為圖形方式顯示器和文

字方式顯示器；按顯示的顏色，它可以分為黑白顯示器和彩色顯示器;

按顯示設(shè)備所用的顯示器件，它可以分為陰極射線管顯示器、液晶顯

示器和等離子顯示器等：按其掃描方式，它可以分為光柵掃描和隨機(jī)

掃描顯示器；按分辨率，它可以分為高分辨率、低分辨率和中分辨率

顯示器。

分辨率是指顯示器能表示的像素個(gè)數(shù)，是顯示器性能的重要指標(biāo)。

顯示器的尺寸一般是指對角線的距離。

另外一個(gè)衡量顯示器性能的重要指標(biāo)是刷新率。

顯示器的性能優(yōu)勢主要取決于顯示卡，顯示卡可連接并驅(qū)動顯示器。

⑵打印機(jī)

打印機(jī)也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要輸出設(shè)備之一；

■目前常見的打印機(jī)有針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)等幾種。

>①針式打印機(jī)

針式打印機(jī)主要由打印頭、運(yùn)載打印頭的機(jī)械裝置、色帶機(jī)構(gòu)、輸紙機(jī)構(gòu)和控制電路等幾部分組成。

一般針式打印機(jī)價(jià)格便宜，對紙張要求低，噪聲大，字跡質(zhì)量不高，針頭易耗損。

>②噴墨打印機(jī)

噴墨打印機(jī)屬于非打擊式打印機(jī)，與針式打印機(jī)相比最大的優(yōu)點(diǎn)是噪音低。它是用極細(xì)的噴墨管將墨水噴

射到打印介質(zhì)上，在打印介質(zhì)上形成圖形和文字。

噴墨打印機(jī)具有價(jià)格低、體積小、重量輕、打印質(zhì)量高、顏色鮮艷逼真和無噪聲等優(yōu)點(diǎn)。

>③激光打印機(jī)

激光打印機(jī)的原理比較復(fù)雜，它綜合了計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)和激光技術(shù)于一體。激光打印機(jī)也是一種非

擊打式打印機(jī)，具有無擊打噪聲、分辨率高、打印速度快等優(yōu)點(diǎn)，每分鐘可打印幾十頁，是打印機(jī)

發(fā)展的主流方向。

6總線

計(jì)算機(jī)總線是一組連接各個(gè)部件的公共通信線，計(jì)算機(jī)中的各個(gè)部件通過總線連接在一起。根據(jù)傳送的信息，

總線可以分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線

①地址總線

地址總線傳送地址信息。地址是識別信息存放位置的編號，主存儲器的每個(gè)存儲單元以及I/O接口中不同的設(shè)

備都有各自不同的地址。地址總線是CPU向主存儲器和I/O接口傳送地址信息的通道，它是自CPU向外傳輸?shù)?/p>

單向總線。

②數(shù)據(jù)總線

數(shù)據(jù)總線傳送系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)或指令。數(shù)據(jù)總線是雙向總線，一方面作為CPU向主存儲器和I/O接口傳送數(shù)據(jù)的

通道，另一方面是主存儲器和I/O接口向CPU傳送數(shù)據(jù)的通道。

③控制總線

控制總線傳送控制信號?？刂瓶偩€是CPU向主存儲器和I/O接口發(fā)出命令信號的通道，又是外界向CPU傳送狀

態(tài)信息的通道。

總線的性能指標(biāo)包括總線寬度和總線頻率?？偩€寬度是指總線每次并行傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)，如32位總線一次能

傳送32位數(shù)據(jù)。總線頻率用于表示總線的速度，目前常見的總線頻率為100MHZ、133MHz或更高。

常見的總線標(biāo)準(zhǔn)

?總線在發(fā)展過程中已逐步形成標(biāo)準(zhǔn)化，常見的總線標(biāo)準(zhǔn)有ISA總線、PCI總線、

EISA總線和AGP總線等。

>ISA總線采用16位的總線結(jié)構(gòu)，適用范圍廣，因?yàn)楹芏嗟慕涌诳ǘ际歉鶕?jù)

ISA標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的。

>PCI總線采用32位的高性能總線結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展到64位，與ISA總線兼容。目

前，高性能微型機(jī)主板上都設(shè)有PCI總線。該總線標(biāo)準(zhǔn)性能先進(jìn)、成本較低、

可擴(kuò)充性好，現(xiàn)已成為奔騰級以上普遍采用的外設(shè)接插總線。

>AGP總線是隨著三維圖形的應(yīng)用而發(fā)展起來的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。三維圖形對計(jì)

算機(jī)速度提出了更高的要求，使得PCI總線的傳輸速度難以滿足要求，AGP

總線在圖形與內(nèi)存之間提供了一條直接的訪問途徑。

>EISA總線是對ISA總線的擴(kuò)展。

1.3.3微機(jī)軟件系統(tǒng)

■計(jì)算機(jī)軟件由程序和文檔兩部分組成。

程序是指令序列的符號表示，文檔是軟件開發(fā)過程中建立的技術(shù)資料。

計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)按用途可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。

A［系統(tǒng)軟件

系,家軟件是管理、控制和維護(hù)計(jì)算機(jī)資源，方便人們使用計(jì)算機(jī)的軟

件。系統(tǒng)軟件分為操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和軟件

工具。

>2.應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件是為了解決計(jì)算機(jī)應(yīng)用中的各類實(shí)際問題而編制的程序。它

亶括商品化的逋用軟件和實(shí)用軟件，也包括用戶自己編制和委托開發(fā)

函各種應(yīng)用系疏。

按照應(yīng)用軟件的應(yīng)用領(lǐng)域與開發(fā)方式，可以將應(yīng)用軟件主要分為用戶

軟件和應(yīng)用軟件包。

常用的操作系統(tǒng)

DOS操作系統(tǒng)

DOS是磁盤操作系統(tǒng)(DiskOperatingSystem)的簡稱，它是一種面向磁盤操作的單用戶、單任務(wù)、字符界面的16位操作系統(tǒng)，

它對于內(nèi)存的管理局限在640KB范圍之內(nèi)。它最初是為舊M-PC及其兼容機(jī)開發(fā)的操作系統(tǒng)，由于它對于硬件平臺的要求很低,

因此，它既適用于高檔計(jì)算機(jī)，也適用于低檔計(jì)算機(jī)。

Windows操作系統(tǒng)

Windows操作系統(tǒng)是Microsoft公國在1985年11月發(fā)布的第一代窗口式多任務(wù)系統(tǒng)，它使微型計(jì)算機(jī)進(jìn)入了圖形用戶界面時(shí)代。

它是一個(gè)單用戶多任務(wù)的新一代的操作系統(tǒng)。它以圖形化的用戶界面、一致性的操作方法、多任務(wù)的操作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)風(fēng)靡全

球，深受用戶喜愛。

UNIX

UNIX操作系統(tǒng)是一個(gè)相對復(fù)雜的多用戶、多任務(wù)的操作系統(tǒng)。UNIX操作系統(tǒng)在大型機(jī)、小型機(jī)以及工作站上形成了一種工

業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)。在微型機(jī)領(lǐng)域中，也正以多用戶分時(shí)、多任務(wù)處理等特點(diǎn)及強(qiáng)大的文字處理與網(wǎng)絡(luò)支持性能，逐步得到廣

泛的應(yīng)用。

Linux

Linux操作系統(tǒng)在1991年由一名芬蘭大學(xué)生LinusTorvalds開發(fā)，其原代碼在Internet上公開發(fā)布，由此引起全球計(jì)算機(jī)愛好者

的廣泛關(guān)注。許多人下載Linux原程序，并按照自己的意愿完善某一方面的功能再發(fā)回網(wǎng)上。Linux因此被雕琢成一個(gè)全球最

穩(wěn)定的、最具有發(fā)展前途的操作系統(tǒng)。

它是一個(gè)全免費(fèi)的、可以自由安裝并修改原代碼、幾乎支持所有硬件平臺和周邊設(shè)備的操作系統(tǒng)。

1.3.4微機(jī)基本工作原理

計(jì)算機(jī)的基本工作原理就是存儲程序和控制程序。

基本工作過程是預(yù)先將指揮計(jì)算機(jī)工作的指令序列（稱為程序）和原始數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算

機(jī)的內(nèi)存中，其中的每一條指令明確規(guī)定了計(jì)算機(jī)從哪個(gè)地址讀取數(shù)據(jù)，進(jìn)行哪些操

作，然后送到什么地方去等步驟。

計(jì)算機(jī)在運(yùn)行時(shí)首先從內(nèi)存中取出第一條指令，通過控制器的譯碼器接受指令要求，

從存儲器中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行指定的運(yùn)算和邏輯操作等，然后再按地址把結(jié)果送到內(nèi)存中

去，按照以上步驟取出第二條指令，在控制器指揮下完成規(guī)定的操作，直到遇到停止

指令為止。

計(jì)算機(jī)的這一工作原理最初是由美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮?諾依曼于1945年提出的，故稱

馮?諾依曼原理。

經(jīng)過將近六十年的發(fā)展，現(xiàn)在的計(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)域和價(jià)格等方面與當(dāng)初的計(jì)算機(jī)差別很大，但是，基本結(jié)構(gòu)沒有變化，都是屬于

馮?諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)。

馮?諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)

■馮?諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)必須具有的部件包括：

＞存1諸器用于存儲需要執(zhí)行的程序和程序執(zhí)行過程中需要的數(shù)據(jù)。

＞輸入設(shè)備用于輸入程序和數(shù)據(jù)。

＞運(yùn)算器完成程序中指定的各種算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等。

＞控制器根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果和程序的需要控制程序的走向，并根據(jù)指令

控制機(jī)器各部分的協(xié)調(diào)操作。

＞輸出設(shè)備按需要輸出處理結(jié)果

L3.5微機(jī)主要性能指標(biāo)

>1?字長字長是計(jì)算機(jī)運(yùn)算部件一次能處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。字長愈長，計(jì)算機(jī)的處理

能力就越強(qiáng)。

>2.速度微型計(jì)算機(jī)的速度指標(biāo)可以用主頻和運(yùn)算速度來評價(jià)。

>3.存儲容量計(jì)算機(jī)存儲系統(tǒng)主要包括主存儲器(也稱內(nèi)存)和輔助存儲器(也稱外

存)。存儲容量是指為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所配置存儲器的總字節(jié)數(shù)。

>4.系統(tǒng)可靠性計(jì)算機(jī)的可靠性以平均無故障時(shí)間(MTTF,MeanTimetoFailure)

表示，它主要用于評價(jià)在沒有故障的情況一個(gè)系統(tǒng)能工作多長時(shí)間。

>5.系統(tǒng)可維護(hù)性計(jì)算機(jī)的可維護(hù)性以平均修復(fù)時(shí)間(MTTR,MeanTimeto

Repair)表示，它主要用于評價(jià)修復(fù)系統(tǒng)和修復(fù)系統(tǒng)后將它恢復(fù)到工作狀態(tài)所用的平均

時(shí)間。

>6.系統(tǒng)可用性系統(tǒng)的可用性定義為：可用性=MTTF/(MTTF+MTTR)

提高系統(tǒng)的可用性基本上有兩種方法：增加MTTF或減少M(fèi)TTR。

>7.性價(jià)比性能價(jià)格比簡稱性價(jià)比，是用來衡量計(jì)算機(jī)產(chǎn)品優(yōu)劣的概括性指標(biāo)。

1.4DOS操作系統(tǒng)

隨著Windows操作系統(tǒng)的普及，人們對于DOS操作系統(tǒng)的了解

越來越少。

與Windows操作系統(tǒng)相比，DOS操作系統(tǒng)小巧精干，一張軟盤

就可以裝下它的基本系統(tǒng)，并能用于啟動計(jì)算機(jī)。

使用Windows9x/Me時(shí)，磁盤的分區(qū)和格式化等操作必須在

DOS環(huán)境下進(jìn)行。

學(xué)習(xí)DOS操作系統(tǒng)知識可以幫助我們更好地掌握計(jì)算機(jī)的基本

概念，為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)Windows、Linux和UNIX等操作系統(tǒng)

打下良好的基礎(chǔ)。

1.4.1DOS基礎(chǔ)知識

DOS(DiskOperatingSystem)是一個(gè)使用非常廣泛的磁盤操作系統(tǒng)，它是Windows9x/ME操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

常用的DOS操作系統(tǒng)包括舊M公司的PC-DOS和微軟公司的MS-DOS,它們完成的功能和命令格式完全相同。

1.DOS概況

DOS在1981年問世以來，版本不斷更新。它從最初的DOS1.0升級到了最新的DOS8.0(WindowsME系統(tǒng))，純DOS的最高版本為DOS6.22。以后的

DOS版本都是由Windows系統(tǒng)提供，它本身并不單獨(dú)存在。以下內(nèi)容概括介紹Windows98使用的DOS7.0操作系統(tǒng)。

2.DOS系統(tǒng)

在此概括地介紹DOS組成、DOS提示符、以及文件和目錄。

⑴DOS組成

DOS分為核心啟動程序和命令程序兩個(gè)部分。

DOS的核心啟動程序有Boot系統(tǒng)引導(dǎo)程序、IO.SYS、MSDOS.SYS和COMMAND.COM。它們是構(gòu)成DOS操作系統(tǒng)的基i出，使用它們可以啟動系統(tǒng)。

(2)D0S提示符

DOS啟動后，會顯示“C:>”以及一個(gè)閃動的光標(biāo)，這就是DOS的系統(tǒng)提示符。它表示當(dāng)前所在的盤符和目錄，可以通過輸入“［盤符］:"在各個(gè)可用的盤

符之間進(jìn)行切換。

⑶文件及目錄

文件是相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。每個(gè)文件都有文件名，文件名由主文件名、分隔符和擴(kuò)展名三部分組成。DOS6.22及其以前版本最多僅支持8個(gè)字符的主文

件名和3個(gè)字符的后綴名，而從Windows95的D0S7Q開始就可支持128個(gè)字符的主文件名和后綴名。字母、漢字、數(shù)字和一些特殊符號都可以作為文件

名,但不能使用?\\“|"、、"’等符號。

常用文件擴(kuò)展名

擴(kuò)展名文件類型

EXE可執(zhí)行程序文件

COM可執(zhí)行命令文件

BAT可執(zhí)行批處理文件

TXT文本文件

DAT數(shù)據(jù)文件

BAK備份文件

為了方便操作，DOS允許使用通配符。通配符包括“？”和“*”兩個(gè)符號?！?？”

代表一個(gè)合法的字符或空字符，而則代表若干個(gè)字符。

DOS以目錄樹形式管理磁盤，這里的目錄相當(dāng)于Windows文件系統(tǒng)的文件夾。在一個(gè)

盤符中最底層的目錄為根目錄，根目錄下的目錄都稱為它的子目錄，根目錄用“\”表

示，一個(gè)目錄的上一層目錄用來表示。

在同一個(gè)目錄下，不允許存在名字相同的文件或子目錄。

1.4.2DOS內(nèi)部命令