計(jì)算機(jī)導(dǎo)論（高等院校）全套教學(xué)課件

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論第一章緒

論全套可編輯PPT課件共9章，內(nèi)容涵蓋計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、軟件工程和計(jì)算機(jī)新技術(shù)及應(yīng)用。計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)人類偉大的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一，它是一種能夠快速而高效地完成信息處理的數(shù)字化電子設(shè)備。目前，計(jì)算機(jī)已成為人們不可缺少的工具。我們可以輕松地利用計(jì)算機(jī)管理文件，制作電子文檔、電子表格和演示文稿，繪制圖形，處理圖像，制作平面及三維動(dòng)畫，以及進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信、網(wǎng)上購物、網(wǎng)上匯款等。本章導(dǎo)讀2了解計(jì)算思維基礎(chǔ)知識(shí)。了解計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展。了解計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類。了解計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。了解計(jì)算機(jī)中數(shù)值與字符的表示。學(xué)習(xí)目標(biāo)3典型案例——使用“計(jì)算器”進(jìn)行數(shù)制轉(zhuǎn)換信息在計(jì)算機(jī)中的表示形式計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展計(jì)算思維概述目錄1.11.21.31.41.51.6456例如，讓機(jī)器判斷方程是否有整數(shù)解。類似的上述問題促進(jìn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)和計(jì)算科學(xué)的誕生和發(fā)展。

計(jì)算是指通過數(shù)學(xué)方法，根據(jù)已知數(shù)求得未知數(shù)的過程。簡(jiǎn)單來說，計(jì)算是指“數(shù)據(jù)”在“運(yùn)算符”的操作下，按照“規(guī)則”進(jìn)行的數(shù)據(jù)變換。“規(guī)則”可以學(xué)習(xí)與掌握，但有時(shí)應(yīng)用“規(guī)則”進(jìn)行計(jì)算可能會(huì)超出人的計(jì)算能力，即人知道規(guī)則卻沒有辦法得到計(jì)算結(jié)果。

如何解決呢？一種辦法是研究復(fù)雜計(jì)算的各種簡(jiǎn)化的等效計(jì)算方法，從而可以使人計(jì)算；另一種辦法是設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的規(guī)則，讓機(jī)器來重復(fù)執(zhí)行以完成計(jì)算。7

“計(jì)算機(jī)科學(xué)”是研究計(jì)算機(jī)和可計(jì)算系統(tǒng)的理論方面的學(xué)科，包括軟件、硬件等計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造，發(fā)現(xiàn)并提出新的問題求解策略、新的問題求解算法，在硬件、軟件、互聯(lián)網(wǎng)方面發(fā)現(xiàn)并設(shè)計(jì)使用計(jì)算機(jī)的新方式和新方法等。簡(jiǎn)單而言，計(jì)算機(jī)科學(xué)圍繞著“構(gòu)造各種計(jì)算機(jī)器”和“應(yīng)用各種計(jì)算機(jī)器”進(jìn)行研究。8指以數(shù)學(xué)學(xué)科為代表，以推理和演繹為特征的手段，科學(xué)家通過構(gòu)建分析模型和理論推導(dǎo)進(jìn)行規(guī)律預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)。理論手段實(shí)驗(yàn)手段指以物理學(xué)科為代表，以實(shí)驗(yàn)、觀察和總結(jié)為特征的手段，科學(xué)家通過直接觀察獲取數(shù)據(jù)，然后通過分析數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)律預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)。計(jì)算手段指以計(jì)算機(jī)學(xué)科為代表，以設(shè)計(jì)和構(gòu)造為特征的手段，科學(xué)家通過建立仿真分析模型和有效的算法，利用計(jì)算工具來進(jìn)行規(guī)律預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)。當(dāng)前，計(jì)算手段已發(fā)展為與理論手段和實(shí)驗(yàn)手段并存的科學(xué)研究的第三種手段。9技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)使得現(xiàn)實(shí)世界的各種事物都可感知、可度量，進(jìn)而形成數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)群，使得基于龐大數(shù)據(jù)形成仿真系統(tǒng)成為可能，因此，依靠計(jì)算手段發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)規(guī)律成為不同學(xué)科的科學(xué)家進(jìn)行研究的重要手段。例如，生物學(xué)家利用計(jì)算手段研究生命體的特性；化學(xué)家利用計(jì)算手段研究化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理；建筑學(xué)家利用計(jì)算手段來研究建筑結(jié)構(gòu)的抗震性；經(jīng)濟(jì)學(xué)家、社會(huì)學(xué)家利用計(jì)算手段研究社會(huì)群體網(wǎng)絡(luò)的各種特性等。由此，計(jì)算手段與各學(xué)科結(jié)合形成了所謂的計(jì)算科學(xué)，如計(jì)算物理學(xué)、計(jì)算化學(xué)、計(jì)算生物學(xué)、計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)等。10

2006年3月，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真（JeannetteMWing）教授在美國計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊《CommunicationsoftheACM》雜志上提出并定義了計(jì)算思維（ComputationalThinking）。

周以真教授認(rèn)為：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及人類行為理解等的一系列思維活動(dòng)。11首先要正確地領(lǐng)悟問題及用戶需求，明確涉及的對(duì)象，然后對(duì)問題進(jìn)行形式化描述。根據(jù)問題定義建立形式化描述問題的求解模型，確立輸入輸出關(guān)系。設(shè)計(jì)處理輸入數(shù)據(jù)的算法。根據(jù)算法設(shè)計(jì)編寫程序代碼并進(jìn)行調(diào)試。運(yùn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并對(duì)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題或用戶的新需求進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)。問題定義及形式化利用計(jì)算的手段求解問題的基本過程可描述如下。建立問題的邏輯模型算法設(shè)計(jì)編程運(yùn)行和維護(hù)12構(gòu)成計(jì)算思維的基本方法，典型的方法有八類這是一個(gè)基本的計(jì)算機(jī)問題求解過程模型，其中包含了許多共性的方法。（1）抽象（2）分解（3）約簡(jiǎn)（4）遞歸（5）算法（6）程序（7）仿真（8）計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)13

（1）抽象

在科學(xué)研究中，抽象是從許多事物中，舍棄個(gè)別的、非本質(zhì)的屬性，抽取共同的、本質(zhì)的屬性的過程。共同屬性是指那些能把一類事物與他類事物區(qū)分開來的特征，這些具有區(qū)分作用的屬性又稱本質(zhì)屬性。抽象是計(jì)算思維的基本方法。在計(jì)算機(jī)問題求解過程中，問題抽象的基本方法是問題定義、數(shù)據(jù)定義及業(yè)務(wù)流程的形式化描述（IPO），其結(jié)果是系統(tǒng)需求報(bào)告。14

（2）分解當(dāng)面臨一個(gè)龐雜的任務(wù)或要設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)，采用任務(wù)分解和模塊化的思想，把一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)或系統(tǒng)拆分成相對(duì)簡(jiǎn)單的若干子系統(tǒng)。如果某個(gè)子系統(tǒng)還比較復(fù)雜，則需要進(jìn)一步細(xì)分，直到每個(gè)部分相對(duì)簡(jiǎn)單為止。

問題分解需遵循各子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的原則，即要保證高內(nèi)聚、低耦合。15

（3）約簡(jiǎn)

在一些自然或社會(huì)問題中，人們所面對(duì)的問題或數(shù)據(jù)有時(shí)候過于復(fù)雜，約簡(jiǎn)就是要在保證問題或數(shù)據(jù)特征能反映原問題或數(shù)據(jù)本質(zhì)特征的前提下，對(duì)問題或數(shù)據(jù)等進(jìn)行簡(jiǎn)化。

例如，高維數(shù)據(jù)的降維處理，從而把一個(gè)看起來困難的問題重新闡釋成一個(gè)人們知道怎樣解決的問題。16

（4）遞歸

遞歸就是用自身定義自身的方法。在復(fù)雜問題求解中，遞歸通?？梢园岩粋€(gè)復(fù)雜的問題通過層層轉(zhuǎn)化，變?yōu)橐粋€(gè)與原問題相似的規(guī)模較小的問題。

在計(jì)算機(jī)程序中，遞歸算法不僅能夠更好地證明算法的正確性，而且只需少量的程序代碼就可描述出解題過程所需要的多次重復(fù)計(jì)算，大大地減少了程序的代碼量。17

（5）算法

在人的一般思維中，做任何事情，首先要想的問題是如何做，然后再進(jìn)一步規(guī)劃做事的具體步驟，這就是算法的概念。算法是解決問題的方法和求解問題的步驟描述。

當(dāng)人們把一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)分解為一系列相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)或功能模塊時(shí)，接下來就是要完成每一個(gè)模塊的功能，如何把它的輸入變成輸出。這和人類的邏輯思維如出一轍，是一個(gè)概念、判斷和推理的思考過程。可以說，計(jì)算思維中的算法刻畫了人類一般的邏輯思維過程，是邏輯思維的形式化描述。18

（6）程序程序是為實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)或解決特定問題而用計(jì)算機(jī)語言編寫的命令序列的集合。程序是算法的物理實(shí)現(xiàn)。

（7）仿真仿真就是利用模型復(fù)現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)發(fā)生的本質(zhì)過程，并通過對(duì)系統(tǒng)模型的實(shí)驗(yàn)來研究存在的或設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)，又稱模擬。仿真模型是被仿真對(duì)象的相似物或其結(jié)構(gòu)形式，它可以是物理模型或數(shù)學(xué)模型。不過，不是所有對(duì)象都能建立物理模型，

例如，為了研究飛行器的動(dòng)力學(xué)特性，在地面上只能用計(jì)算機(jī)來仿真。為此，首先要建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，然后再將它轉(zhuǎn)換成適合計(jì)算機(jī)處理的形式，即仿真模型。19

（8）計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)求解問題，本質(zhì)上是使用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)解決實(shí)際問題。例如，人們利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行文字編輯、財(cái)務(wù)管理、上網(wǎng)瀏覽、網(wǎng)絡(luò)聊天等，人們打交道的是相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件，而不是直接使用計(jì)算機(jī)的計(jì)算和存儲(chǔ)部件。

計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)需要通過安裝在計(jì)算機(jī)硬件上的操作系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件來使用計(jì)算機(jī)的硬件資源。20計(jì)算思維是可實(shí)現(xiàn)的，計(jì)算機(jī)的引入使得計(jì)算思維的深度和廣度均發(fā)生了重大變化，不但極大地提高了計(jì)算思維實(shí)現(xiàn)的效率，而且將計(jì)算思維擴(kuò)展到前所未有的領(lǐng)域。1．簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)和問題的處理簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)和問題與人們的日常工作、生活息息相關(guān)。在計(jì)算機(jī)沒有產(chǎn)生之前，人們一直尋求好的解決方法，但未曾有質(zhì)的變化。計(jì)算機(jī)的誕生給人們解決問題提供了一種新型手段，人們發(fā)現(xiàn)從計(jì)算思維角度通過計(jì)算機(jī)解決問題變得簡(jiǎn)單而高效。圖1-1（下頁）描述了簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)和問題的計(jì)算機(jī)處理過程。21圖1-1簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)和問題的處理222．復(fù)雜問題的處理對(duì)于復(fù)雜問題而言，問題的規(guī)模和復(fù)雜程度明顯增加。此時(shí)，不僅要考慮問題的解決，而且必須是在當(dāng)前計(jì)算機(jī)軟件、硬件技術(shù)限制下能夠高效解決。這就需要使用更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法，以及先進(jìn)的程序設(shè)計(jì)思想來實(shí)現(xiàn)。圖1-2描述了復(fù)雜問題的計(jì)算機(jī)處理過程。圖1-2復(fù)雜問題的處理233．規(guī)模數(shù)據(jù)的高效管理除了復(fù)雜問題外，還有一類和日常工作、生活密切相關(guān)的問題，那就是大量數(shù)據(jù)的管理與利用，數(shù)據(jù)唯有被利用才會(huì)產(chǎn)生價(jià)值。但是，以傳統(tǒng)的復(fù)雜問題處理方式無法滿足規(guī)模數(shù)據(jù)的高效管理，必須找到新的技術(shù)解決方案。圖1-3描述了規(guī)模數(shù)據(jù)問題的計(jì)算機(jī)處理過程。圖1-3規(guī)模數(shù)據(jù)問題的處理2425世界公認(rèn)的第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī)，是于1946年2月由美國賓夕法尼亞大學(xué)的一批青年科技工作者研制成功的，它被命名為ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)），如圖1-4所示。ENIAC采用電子管作為計(jì)算機(jī)的基本元器件，全機(jī)共用電子管17468個(gè)，繼電器1500個(gè)，電容10000個(gè)，電阻70000個(gè)，占地面積約170平方米，重達(dá)30余噸，每小時(shí)耗電150千瓦，每秒能進(jìn)行5000次加法運(yùn)算或400次乘法運(yùn)算。圖1-4第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)（ENIAC）26自1946年世界上第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī)ENIAC誕生以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)獲得了迅猛發(fā)展。按照計(jì)算機(jī)采用的電子元器件的不同，可以將計(jì)算機(jī)劃分為電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路4代。第1代：電子管計(jì)算機(jī)（1946—1958年）01第2代：晶體管計(jì)算機(jī)（1958—1964年）02

硬件方面，采用電子管作為基本邏輯電路元件，主存儲(chǔ)器采用水銀延遲線存儲(chǔ)器、磁鼓和磁芯等，外存儲(chǔ)器則采用磁帶；軟件方面，只能使用機(jī)器語言和匯編語言；計(jì)算機(jī)體積龐大、速度慢、功耗大、可靠性差、價(jià)格昂貴；應(yīng)用以科學(xué)計(jì)算為主。

硬件方面，采用晶體管作為基本邏輯電路元件，主存儲(chǔ)器主要采用磁芯，外存儲(chǔ)器開始采用磁盤；軟件出現(xiàn)了各種各樣的高級(jí)語言及其編譯程序，及以批處理為主的操作系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)的體積縮小，耗電減少，重量減輕，可靠性提高，性能提高；應(yīng)用以科學(xué)計(jì)算和各種事務(wù)處理為主，并開始用于工業(yè)控制。27第3代：中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1964—1971年）03第4代：大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971年至今）04

硬件方面，計(jì)算機(jī)的主要邏輯部件采用中小規(guī)模集成電路，主存儲(chǔ)器開始采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器；軟件方面，對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，并提出了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想；計(jì)算機(jī)的體積進(jìn)一步減小，運(yùn)算速度、運(yùn)算精度、存儲(chǔ)容量及可靠性等主要性能指標(biāo)大為改善；計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域和普及程度有了迅速發(fā)展。

硬件方面，計(jì)算機(jī)的邏輯部件由大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路組成，主存儲(chǔ)器采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備多樣化、系列化；軟件方面，實(shí)現(xiàn)了軟件固化技術(shù)，出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)思想，并廣泛采用了數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在第4代計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程中，最重要的成就之一表現(xiàn)在微處理器的體積不斷減小、集成度不斷提高、運(yùn)算速度越來越快，從而使計(jì)算機(jī)逐漸向微型機(jī)（即日常使用的個(gè)人計(jì)算機(jī)）方向發(fā)展，使計(jì)算機(jī)逐漸走進(jìn)辦公室、學(xué)校和普通家庭。2829目前計(jì)算機(jī)的最高運(yùn)算速度已達(dá)到20億億次/秒，這使得在過去需要幾年甚至幾十年才能完成的任務(wù)，現(xiàn)在只需要幾分鐘，甚至在更短的時(shí)間內(nèi)就可以完成，從而極大地提高了工作效率。與此同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度還會(huì)進(jìn)一步提高。計(jì)算機(jī)的精度取決于機(jī)器的字長(zhǎng)，字長(zhǎng)越長(zhǎng)，精度越高。不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)不同，有8位、16位、32位、64位等，目前較流行的計(jì)算機(jī)大多為64位字長(zhǎng)。（2）精確度高（1）運(yùn)算速度快計(jì)算機(jī)的記憶能力是指其對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力，計(jì)算機(jī)可以存儲(chǔ)大量的信息；計(jì)算機(jī)還具有邏輯運(yùn)算的功能，能對(duì)信息進(jìn)行識(shí)別、比較、判斷等。（4）自動(dòng)化程度高（3）具有記憶能力和邏輯判斷能力計(jì)算機(jī)內(nèi)部的操作運(yùn)算都是在程序的控制之下自動(dòng)完成的。程序員根據(jù)用戶的要求編寫好程序并運(yùn)行，計(jì)算機(jī)就可以按照程序的指令要求，自動(dòng)完成指定的任務(wù)。計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)30計(jì)算機(jī)的分類方法較多，一般按照計(jì)算機(jī)的用途、計(jì)算機(jī)的功能和規(guī)模進(jìn)行分類。1．按照計(jì)算機(jī)的用途分類計(jì)算機(jī)的用途千差萬別，有的用途廣，有的用途單一。按照計(jì)算機(jī)的用途進(jìn)行劃分，可以將計(jì)算機(jī)分為通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)。指功能較多，應(yīng)用較廣，適合于各行各業(yè)應(yīng)用的計(jì)算機(jī)。目前應(yīng)用于學(xué)校機(jī)房、辦公室和家庭的計(jì)算機(jī)就都屬于通用計(jì)算機(jī)。（1）通用計(jì)算機(jī)指為完成某一特殊功能而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。專用計(jì)算機(jī)一般配有專門開發(fā)的軟件及與之相配套的接口設(shè)備，大多被應(yīng)用于工業(yè)控制、軍事等領(lǐng)域。（2）專用計(jì)算機(jī)312．按照計(jì)算機(jī)的用途分類按照計(jì)算機(jī)的功能強(qiáng)弱和規(guī)模大小進(jìn)行劃分，可以將計(jì)算機(jī)分為巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)和工作站等。

（1）巨型機(jī)

巨型機(jī)亦稱超級(jí)計(jì)算機(jī)，其具有極高的性能和極大的規(guī)模，價(jià)格昂貴，主要用于航天、氣象、地質(zhì)勘探等尖端科技領(lǐng)域。巨型機(jī)的研發(fā)和生產(chǎn)是一個(gè)國家科技實(shí)力的體現(xiàn)，我國是世界上能生產(chǎn)巨型機(jī)的少數(shù)國家之一，研制成功了“銀河”“曙光”“天河”“神威”等巨型機(jī)，如圖1-5所示。圖1-5巨型機(jī)32

（2）大型機(jī)

大型機(jī)（見圖1-6）雖然在量級(jí)上不及巨型機(jī)，但也有很高的運(yùn)算速度和很大的存儲(chǔ)量，一般用于為大中型企、事業(yè)單位（如銀行、機(jī)場(chǎng)等）的數(shù)據(jù)提供集中的存儲(chǔ)、管理和處理，承擔(dān)企業(yè)級(jí)服務(wù)器的功能。目前，生產(chǎn)大型機(jī)的廠商主要有美國的IBM公司、日本的富士通公司等。

（3）小型機(jī)

小型機(jī)是指性能和價(jià)格介于微型機(jī)服務(wù)器和大型機(jī)之間的一種高性能計(jì)算機(jī)。小型機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性和維護(hù)費(fèi)用低。目前，小型機(jī)已被微型機(jī)取代。圖1-6大型機(jī)33

（4）微型機(jī)

微型機(jī)又稱微機(jī)，是當(dāng)今使用最普及的一類計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是體積小、功耗低、功能多、性價(jià)比高。微型機(jī)按照結(jié)構(gòu)和性能的不同，又可分為單片機(jī)、單板機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）、工作站和服務(wù)器等幾種類型。其中，個(gè)人計(jì)算機(jī)包括臺(tái)式計(jì)算機(jī)（見圖1-7）、筆記本計(jì)算機(jī)（見圖1-8）、一體機(jī)和平板計(jì)算機(jī)等類型。圖1-7臺(tái)式計(jì)算機(jī)圖1-8筆記本計(jì)算機(jī)3435計(jì)算機(jī)因?yàn)榫哂袕?qiáng)大的功能和顯著的特點(diǎn)，被越來越廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)著社會(huì)向前發(fā)展。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域多媒體應(yīng)用自動(dòng)控制計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)科學(xué)運(yùn)算網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用信息處理人工智能361．科學(xué)運(yùn)算科學(xué)運(yùn)算是計(jì)算機(jī)最早、最成熟的應(yīng)用領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)具有非常高的計(jì)算速度和精度，因而使得人們能快速、準(zhǔn)確地完成各類復(fù)雜的運(yùn)算，從而大大地提高了工作效率。例如，在神舟飛船的軌道計(jì)算、三峽大壩的應(yīng)力計(jì)算等方面，計(jì)算機(jī)都發(fā)揮著不可替代的作用。2．信息處理信息處理又稱數(shù)據(jù)處理，是指對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、整理、分類、統(tǒng)計(jì)、加工、利用、傳播等一系列活動(dòng)的統(tǒng)稱。例如，企業(yè)的生產(chǎn)管理、財(cái)務(wù)管理、倉庫管理，學(xué)校的學(xué)生成績(jī)管理、學(xué)籍管理、試題庫管理，奧運(yùn)會(huì)上的成績(jī)統(tǒng)計(jì)、新聞采集與發(fā)布等。圖1-9（下頁）為某企業(yè)的信息管理系統(tǒng)。37圖1-9某企業(yè)的信息管理系統(tǒng)3．自動(dòng)控制計(jì)算機(jī)在自動(dòng)控制方面的應(yīng)用，大大地促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)的普及和提高。工業(yè)生產(chǎn)是一系列連續(xù)而重復(fù)的工作過程，利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，可以降低勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度，提高產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量。例如，紡織機(jī)械的織造過程控制、動(dòng)車組火車的自動(dòng)牽引控制、生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制等，都是計(jì)算機(jī)在自動(dòng)控制方面的典型應(yīng)用。384．計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)計(jì)算機(jī)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign，CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（ComputerAidedManufacturing，CAM）和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（ComputerAidedInstruction，CAI）等方面發(fā)揮著越來越大的作用。圖1-10利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的建筑效果圖例如，奧運(yùn)場(chǎng)館的設(shè)計(jì)、京滬高速鐵路的效果圖設(shè)計(jì)、紡織品花色設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)、三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)等，都能較好地利用計(jì)算機(jī)提高設(shè)計(jì)速度、縮短設(shè)計(jì)周期、保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而更好地節(jié)省人力、物力、財(cái)力。圖1-10為利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的建筑效果圖。395．多媒體應(yīng)用多媒體（Multimedia）是文本、圖形、圖像、音頻、動(dòng)畫和影片等各種媒體的組合物。近些年來，多媒體技術(shù)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、教育、商業(yè)、軍事、出版等領(lǐng)域。圖1-11為利用多媒體技術(shù)制作的香水廣告。圖1-11利用多媒體技術(shù)制作的香水廣告406．人工智能人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門學(xué)科，其目標(biāo)是生產(chǎn)出能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器。具體來說，人工智能就是讓機(jī)器像人類一樣具有感知能力、學(xué)習(xí)能力、思考能力、溝通能力、判斷能力等，從而更好地為人類服務(wù)。圖1-12為利用人工智能技術(shù)研制的機(jī)器人。圖1-12利用人工智能技術(shù)研制的機(jī)器人417．網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用隨著因特網(wǎng)的普及，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信和信息處理已經(jīng)越來越方便。例如，QQ聊天、電子郵件、音樂下載、電子政務(wù)、網(wǎng)上購物、網(wǎng)上銀行、網(wǎng)絡(luò)搜索等的應(yīng)用，推動(dòng)著信息社會(huì)更快地發(fā)展。圖1-13為某一購物網(wǎng)站。圖1-13某一購物網(wǎng)站4243十進(jìn)制二進(jìn)制是基礎(chǔ)。如果我們深入到計(jì)算機(jī)最底層，芯片中每個(gè)器件的狀態(tài)只有“開”和“關(guān)”。對(duì)應(yīng)地，分別用“0”和“1”表示，這便是二進(jìn)制的由來。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，用于表示數(shù)值的進(jìn)位計(jì)數(shù)制主要有4種：二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制至于其他進(jìn)制，主要是為了表示方便而采用的。數(shù)制也稱計(jì)數(shù)制，是用一組固定的符號(hào)和統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)值的方法。在日常生活中，我們通常以十進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)。除了十進(jìn)制計(jì)數(shù)，還有許多非十進(jìn)制的計(jì)數(shù)方法。例如，計(jì)時(shí)（60秒為1分，60分為1小時(shí)）用的是六十進(jìn)制計(jì)數(shù)。44無論使用哪一種進(jìn)位計(jì)數(shù)制，數(shù)值的表示都包含兩個(gè)基本要素：基數(shù)和各位的“位權(quán)”。基數(shù)“位權(quán)”基數(shù)是一種進(jìn)位計(jì)數(shù)制允許使用的基本數(shù)字符號(hào)的個(gè)數(shù)。一般而言，r進(jìn)制的基數(shù)為r，即可供使用的計(jì)數(shù)符號(hào)有r個(gè)，分別為0～r?1，每個(gè)數(shù)位計(jì)滿r就向其高位進(jìn)1，即“逢r

進(jìn)一”?！拔粰?quán)”簡(jiǎn)稱“權(quán)”，是指數(shù)制中每一固定位置對(duì)應(yīng)的單位值（常數(shù)），其值等于以基數(shù)為底，以數(shù)字符號(hào)所處位置的序號(hào)為指數(shù)的整數(shù)次冪。其中，各數(shù)字符號(hào)所處位置的序號(hào)計(jì)法為：以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分自右向左遞增，依次為0，1，2……，小數(shù)部分自左向右遞減，依次為?1，?2……。例如，在十進(jìn)制中，整數(shù)部分自右向左第3位的位權(quán)為102，即100。45在一個(gè)進(jìn)位計(jì)數(shù)制中，各位數(shù)字符號(hào)所表示的數(shù)值等于該數(shù)字符號(hào)值乘以當(dāng)前位置的位權(quán)。例如，在十進(jìn)制數(shù)123中，1代表的數(shù)值為100，2代表的數(shù)值為20。不同進(jìn)制數(shù)可以表示為(數(shù)值)計(jì)數(shù)制，也可以在數(shù)值的后面用特定的字母表示該數(shù)值的進(jìn)制，具體表示方法為：二進(jìn)制可用字母B表示，如1101.01B或(1101.01)2。十進(jìn)制可用字母D表示（D可省略）。八進(jìn)制可用字母O表示，如263.21O或(263.21)8。十六進(jìn)制可用字母H表示，如F4.C1H或(F4.C1)16。461．十進(jìn)制

十進(jìn)制數(shù)的特征為：（1）十進(jìn)制所采用的計(jì)數(shù)符號(hào)（或稱數(shù)碼）有10個(gè)，即0，1，2，……，9。（2）基數(shù)為10。（3）逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十。例如，十進(jìn)制數(shù)125.36按權(quán)展開為：125.36=1×102+2×101+5×100+3×10?1+6×10?2472．二進(jìn)制

二進(jìn)制數(shù)的特征為：（1）二進(jìn)制所采用的計(jì)數(shù)符號(hào)有兩個(gè)，即0和1。（2）基數(shù)為2。（3）逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二。例如，二進(jìn)制數(shù)1101按權(quán)展開為：(1101)2=1×23+1×22+0×21+1×20人們習(xí)慣用十進(jìn)制計(jì)數(shù)，而計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)，這是由于二進(jìn)制在計(jì)算機(jī)設(shè)備中易于實(shí)現(xiàn)，計(jì)算規(guī)則簡(jiǎn)單，且易應(yīng)用于邏輯代數(shù)（真和假）。483．八進(jìn)制

八進(jìn)制數(shù)的特征為：（1）八進(jìn)制所采用的計(jì)數(shù)符號(hào)有8個(gè)，即0，1，2，3，4，5，6和7。（2）基數(shù)為8。（3）逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八。例如，八進(jìn)制數(shù)7251按權(quán)展開為：(7251)8=7×83+2×82+5×81+1×804．十六進(jìn)制

十六進(jìn)制數(shù)的特征為：（1）十六進(jìn)制所采用的計(jì)數(shù)符號(hào)有16個(gè)，即0～9，A，B，C，D，E和F。（2）基數(shù)為16。（3）逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六。例如，十六進(jìn)制數(shù)D27A按權(quán)展開為：(D27A)16=13×163+2×162+7×161+10×160。49雖然不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換過程是計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的，但為了更好地理解和使用計(jì)算機(jī)，我們?nèi)杂斜匾私獠煌M(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換方法。1．其他進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制方法是，將其他進(jìn)制按權(quán)展開，然后各項(xiàng)相加，就得到相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)?！纠?-1】將二進(jìn)制數(shù)10110.101轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。按權(quán)展開(10110.101)2=1×24+0×23+1×22+1×21+0×20+1×2?1+0×2?2+1×2?3

=16+0+4+2+0+0.5+0+0.125

=(22.625)1050【例1-3】將十六進(jìn)制數(shù)3A6E.5轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。按權(quán)展開(3A6E.5)16=3×163+10×162+6×161+14×160+5×16?1=12288+2560+96+14+0.3125=(14958.3125)10【例1-2】將八進(jìn)制數(shù)654.23轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。按權(quán)展開(654.23)8=6×82+5×81+4×80+2×8?1+3×8?2

=384+40+4+0.25+0.046875

=(428.296875)10512．十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制

整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換采用“除2取余法”，即整數(shù)部分不斷除以2，并記下每次所得余數(shù)，然后將所有余數(shù)按倒序排列即為相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。

小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換則采用“乘2取整法”，即小數(shù)部分不斷乘以2，并記下每次所得整數(shù)，然后將所有整數(shù)按順序排列即為相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。52【例1-4】將十進(jìn)制數(shù)43.625轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。將43.625的整數(shù)部分和小數(shù)部分分開處理：4322222211052120整數(shù)部分取余數(shù)110101小數(shù)部分取整數(shù)0.625×2=1.2510.25×2=0.5 00.5×2=11結(jié)果：(43.625)10=(101011.101)2533．二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制000000091001119100011110101012A200102211101113B300113312110014C401004413110115D501015514111016E601106615111117F7011177161000020108100010817100012111由于二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制之間存在特殊的關(guān)系：81=23，161=24，即1位八進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于3位二進(jìn)制數(shù)，1位十六進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于4位二進(jìn)制數(shù)，因此轉(zhuǎn)換比較容易，對(duì)照表1-1進(jìn)行轉(zhuǎn)換即可。表1-1各種進(jìn)制數(shù)碼對(duì)照表54

（1）二進(jìn)制與八進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制時(shí)，以小數(shù)點(diǎn)為中心，整數(shù)部分自右向左，每3位為1組，最后1組不滿3位時(shí)高位補(bǔ)0；小數(shù)部分自左向右，每3位為1組，最后1組不滿3位時(shí)低位補(bǔ)0。八進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制時(shí)相反，將1位八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成3位二進(jìn)制數(shù)即可。【例1-5】將二進(jìn)制數(shù)10101011.110101轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。N=(010

101

011.110

101)2（整數(shù)高位補(bǔ)0）25365

所以，(010101011.110101)2=(253.65)855【例1-6】將八進(jìn)制數(shù)162.52轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。N=(162.52)8

001

110

010.101

010

所以，(162.52)8=(1110010.10101)2

（2）二進(jìn)制與十六進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制時(shí)，以小數(shù)點(diǎn)為中心，整數(shù)部分自右向左，每4位為1組，最后1組不滿4位時(shí)高位補(bǔ)0；小數(shù)部分自左向右，每4位為1組，最后1組不滿4位時(shí)低位補(bǔ)0。十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制時(shí)相反，將1位十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成4位二進(jìn)制數(shù)即可。56【例1-7】將二進(jìn)制數(shù)10101011.110101轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。N=(1010

1011.1101

0100)2（小數(shù)低位補(bǔ)0）

AB.D4所以，(10101011.110101)2=(AB.D4)16【例1-8】將十六進(jìn)制數(shù)A6.3C轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。N=(A6.3C)16

1010

0110.0011

1100

所以，(A6.3C)16=(10100110.001111)257由于計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)都是用二進(jìn)制表示的，因此，人們?cè)O(shè)計(jì)了多種編碼方法，以便用二進(jìn)制數(shù)表示各種字符。1．

ASCII碼計(jì)算機(jī)除了處理數(shù)值信息外，還要處理大量的字符信息（如英文字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、控制字符等）。目前，廣泛使用的字符編碼是ASCII編碼，即美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）。ASCII編碼集中的字符用8位二進(jìn)制數(shù)表示，共可表示256個(gè)字符。例如，字符A的編碼表示如下。01000001b7b6b5b4b3b2b1b0碼值為0～127的編碼稱為ASCII碼基本集，它只使用低7位二進(jìn)制數(shù)，其最高位（b7）用作奇偶校驗(yàn)位。碼值為128～255的編碼稱為ASCII碼擴(kuò)展集，留作他用。58b6-b4b3-b00000010100111001011101110000NULDLESP0@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_oDelASCII碼基本集如表1-2所示。其中，編碼0～31表示控制字符。表1-2ASCII字符編碼表592．漢字編碼從漢字編碼的角度看，計(jì)算機(jī)對(duì)漢字信息的處理過程實(shí)際上是各種漢字編碼間的轉(zhuǎn)換過程。這些編碼主要包括漢字外碼、漢字交換碼、漢字機(jī)內(nèi)碼和漢字字形碼等。

（1）漢字外碼（輸入碼）漢字外碼又稱漢字輸入碼，是用鍵盤將漢字輸入計(jì)算機(jī)中的編碼方式。目前常用的輸入碼有拼音碼、五筆字型碼、自然碼、表形碼、認(rèn)知碼、區(qū)位碼和電報(bào)碼等。一種好的輸入碼應(yīng)具有編碼規(guī)則簡(jiǎn)單、易學(xué)好記、操作方便、重碼率低、輸入速度快等優(yōu)點(diǎn)。60

（2）漢字交換碼（國標(biāo)碼）

漢字交換碼是漢字信息處理系統(tǒng)之間或者通信系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的漢字代碼，簡(jiǎn)稱交換碼，是為方便在各種系統(tǒng)、設(shè)備之間進(jìn)行信息交換而制定的。我國制定頒布了《國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼字符集（基本集）》（GB2312－1980），又稱國標(biāo)碼。

國標(biāo)碼中收集了682個(gè)常用圖形符號(hào)（如序號(hào)、數(shù)字、羅馬數(shù)字、英文字母、日文假名、俄文字母、漢語注音等）和6763個(gè)漢字。這些漢字分為兩級(jí)：第一級(jí)包括常用漢字3755個(gè)，按照拼音排序；第二級(jí)包括一般漢字3008個(gè)，按照部首排序。61

（3）漢字機(jī)內(nèi)碼機(jī)內(nèi)碼是在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)、處理漢字的代碼。漢字輸入計(jì)算機(jī)后就轉(zhuǎn)換為機(jī)內(nèi)碼，然后才能在計(jì)算機(jī)中處理和傳輸。

（4）漢字字形碼字形碼是漢字的輸出碼。輸出漢字時(shí)都采用圖形方式，無論漢字的筆畫有多少，每個(gè)漢字都可以寫在同樣大小的方塊中。通常用16×16點(diǎn)陣來顯示漢字。6263步驟1單擊“開始”按鈕，在打開的“開始”菜單中選擇“計(jì)算器”選項(xiàng)，打開“計(jì)算器”程序窗口。步驟2單擊“菜單”按鈕，在打開的菜單中選擇“程序員”選項(xiàng)，切換到“程序員”模式，如圖1-14所示。圖1-14選擇計(jì)算器類型

單擊某一進(jìn)制選項(xiàng)，即可切換到對(duì)應(yīng)的進(jìn)制操作界面圖1-15輸入二進(jìn)制數(shù)后自動(dòng)轉(zhuǎn)換為其他進(jìn)制數(shù)64步驟3選擇“BIN”（二進(jìn)制）選項(xiàng)，然后輸入二進(jìn)制數(shù)10100110，計(jì)算器會(huì)自動(dòng)將其轉(zhuǎn)換為HEX（十六進(jìn)制）、DEC（十進(jìn)制）、OCT（八進(jìn)制），如圖1-15（上頁）所示。提示W(wǎng)indows自帶的計(jì)算器目前只能進(jìn)行整數(shù)部分的數(shù)制轉(zhuǎn)換，不能進(jìn)行小數(shù)部分的數(shù)制轉(zhuǎn)換。將其他進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制時(shí)，對(duì)于小數(shù)部分，我們可以用計(jì)算器計(jì)算每一位數(shù)的位權(quán)并乘以該數(shù)，然后依次相加。例如，將八進(jìn)制數(shù)0.23轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制的操作如下：先將計(jì)算器切換為“科學(xué)”模式，輸入常數(shù)8（如果是十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，則為16），再依次按“xy”鍵、“1”鍵、“±”鍵、“×”鍵和“2”鍵（見下頁圖1-16），最后按“=”鍵，得出八進(jìn)制數(shù)0.2轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的結(jié)果0.25，如圖1-17（下頁）所示。65圖1-16輸入運(yùn)算公式用同樣的方法計(jì)算八進(jìn)制數(shù)0.03轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制的結(jié)果是0.046875，將其與0.25相加得出八進(jìn)制數(shù)0.23轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的結(jié)果0.296875。圖1-17得出運(yùn)算結(jié)果66計(jì)算機(jī)導(dǎo)論第二章

計(jì)算機(jī)硬件一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件是計(jì)算機(jī)的軀體，軟件是計(jì)算機(jī)的靈魂，二者缺一不可。本章先介紹計(jì)算機(jī)硬件。本章導(dǎo)讀68了解馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)及計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成。了解主板的板型與結(jié)構(gòu)。了解系統(tǒng)總線的工作原理及分類。了解CPU的產(chǎn)品系列與技術(shù)參數(shù)。了解常用的存儲(chǔ)設(shè)備、輸入和輸出設(shè)備的功能。學(xué)習(xí)目標(biāo)69典型案例輸入和輸出設(shè)備存儲(chǔ)器CPU主

板計(jì)算機(jī)硬件概述目錄2.12.22.32.42.52.6707172現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)的奠基人普遍認(rèn)為是著名美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾依曼教授。1946年6月，馮·諾依曼和高法斯坦等人發(fā)表了《電子計(jì)算機(jī)裝置邏輯結(jié)構(gòu)初探》論文，其中最重要的三點(diǎn)如下。新型電子計(jì)算機(jī)應(yīng)該以二進(jìn)制為基礎(chǔ)，而不是使用十進(jìn)制。“存儲(chǔ)程序、過程控制”設(shè)計(jì)思想。程序設(shè)計(jì)者按照計(jì)算要求編好程序，再把程序和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制的形式存放在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)執(zhí)行程序，從而完成預(yù)定工作。硬件體系結(jié)構(gòu)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成

運(yùn)算器是執(zhí)行指令進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算；控制器是控制和調(diào)整計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)地工作；存儲(chǔ)器是存放運(yùn)行中的程序和數(shù)據(jù)；輸入設(shè)備是將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)或由用戶對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作控制；輸出設(shè)備是將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成用戶熟悉的形式。73數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)、程序輸入運(yùn)算結(jié)果輸出數(shù)據(jù)信息流向控制信息流向運(yùn)行指令存數(shù)取數(shù)存數(shù)輸入指令輸出指令存儲(chǔ)指令程序指令中央處理器存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備運(yùn)算器控制器上述理論的提出，解決了計(jì)算機(jī)運(yùn)算自動(dòng)化的問題和各器件的配合問題，對(duì)后來的計(jì)算機(jī)發(fā)展起到了決定性的作用。根據(jù)這個(gè)方案研制的計(jì)算機(jī)稱為“馮·諾依曼”計(jì)算機(jī)，其硬件體系結(jié)構(gòu)及工作流程如圖2-1所示。圖2-1馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)硬件體系及工作流程74計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)主機(jī)外部設(shè)備CPU內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器輸入設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等）輸出設(shè)備（顯示器、打印機(jī)、音箱等）外存儲(chǔ)器（硬盤、光盤、U盤等）只讀存儲(chǔ)器（ROM）隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是指組成計(jì)算機(jī)的各種物理設(shè)備，簡(jiǎn)單地說，就是看得見，摸得著的東西，如主機(jī)（含CPU、內(nèi)存、硬盤、主板等）、顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤等，如圖2-2所示。計(jì)算機(jī)硬件是計(jì)算機(jī)工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。圖2-2計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成7576

ATX是一種結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，目前大部分主板都采用此結(jié)構(gòu)。ATX（標(biāo)準(zhǔn)型）主板俗稱“大板”，其特點(diǎn)是擴(kuò)展插槽多，擴(kuò)展性強(qiáng)。

Micro-ATX是ATX的簡(jiǎn)化版，俗稱“小板”，與ATX（標(biāo)準(zhǔn)型）主板相比，少了一些擴(kuò)展插槽，板型較小。（2）Micro-ATX（緊湊型）（1）ATX（標(biāo)準(zhǔn)型）用于小空間的、相對(duì)低成本的計(jì)算機(jī)。（4）E-ATX（3）Mini-ITX（迷你型）該類主板尺寸約為305×330mm，大多支持兩個(gè)以上CPU，多用于高性能的工作站或服務(wù)器。主板的板型77主板主要由芯片組、CPU插槽、內(nèi)存插槽、總線擴(kuò)展槽、SATA接口、各種I/O接口、BIOS芯片和CMOS電池等組成，如圖2-3所示。圖2-3主板的結(jié)構(gòu)CPU插槽內(nèi)存插槽芯片組PCI擴(kuò)展槽CMOS電池BIOS芯片PCI-E16x擴(kuò)展槽PCI-E1x擴(kuò)展槽各種I/O接口SATA接口781．芯片組芯片組是主板的靈魂與核心，是CPU與計(jì)算機(jī)中其他所有部件進(jìn)行通信及溝通的橋梁，負(fù)責(zé)在它們之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。主板支持的CPU類型、內(nèi)存規(guī)格和容量，以及擴(kuò)展槽、各種接口的類型和數(shù)量等，都是由芯片組決定的。

因此，芯片組的優(yōu)劣，在一定程度上決定了主板甚至整臺(tái)計(jì)算機(jī)的性能與級(jí)別的高低。792．CPU插槽

CPU插槽用于安裝CPU。目前CPU的接口大多是針腳或觸腳式，對(duì)應(yīng)到主板上就有相應(yīng)的插槽類型。CPU接口類型不同，其針腳（觸腳）數(shù)、體積、形狀都有變化，所以不能相互接插，如圖2-4所示。IntelLGA1150插槽AMDSocketAM3+插槽圖2-4CPU插槽803．內(nèi)存插槽內(nèi)存插槽用于插內(nèi)存條。主板所支持的內(nèi)存種類和容量都由內(nèi)存插槽來決定。內(nèi)存插槽通常最少有兩個(gè)，多的有4個(gè)、6個(gè)或8個(gè)。4．總線擴(kuò)展槽總線擴(kuò)展槽可以說是總線的延伸，用于擴(kuò)展計(jì)算機(jī)的功能。大部分主板都有多個(gè)總線擴(kuò)展槽，可以插入計(jì)算機(jī)的各種標(biāo)準(zhǔn)配件，如顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、視頻采集卡等。目前，常見的總線擴(kuò)展槽有PCI和PCIExpress（PCI-E）。815．

SATA接口

SATA即SerialATA（串行ATA），全稱是SerialAdvancedTechnologyAttachment，它是由Intel，IBM，Maxtor，Seagate等公司共同提出的硬盤接口規(guī)范，用于連接硬盤、光驅(qū)等設(shè)備，如圖2-5所示。圖2-5SATA接口主板一般有多個(gè)SATA接口SATA數(shù)據(jù)線SATA硬盤的數(shù)據(jù)線接口826．各種I/O接口

I/O接口（Input/OutputInterface，輸入/輸出接口）是指主板和外部設(shè)備之間連接的部位，不同的設(shè)備需要使用不同的接口，如圖2-6所示。圖2-6主板側(cè)面的各種接口USB接口VGA接口網(wǎng)絡(luò)接口光纖接口IEEE1394接口eSATA接口DVI接口HDMI接口PS/2接口音頻輸入/輸出接口DisplayPort接口83（1）（2）（3）USB接口VGA接口HDMI接口USB是UniversalSerialBus（通用串行總線）的縮寫。目前，大多數(shù)計(jì)算機(jī)外設(shè)都使用USB接口，如打印機(jī)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等。USB接口有USB1.0，USB2.0，USB3.0三種類型，傳輸速率分別為12MB/s，480MB/s，5GB/s。輸出模擬顯示信號(hào)，主要用于連接顯示器和投影儀等。HighDefinitionMultimediaInterface的縮寫，中文名稱是高清晰多媒體接口。HDMI接口能高品質(zhì)地傳輸高清視頻和多聲道音頻數(shù)據(jù)，最高數(shù)據(jù)傳輸速度為5GB/s，主要用于連接顯示器、液晶電視、藍(lán)光機(jī)、高清播放機(jī)等設(shè)備。（4）光纖接口用于連接光纖。84（5）（6）網(wǎng)絡(luò)接口音頻輸入/輸出接口用于連接網(wǎng)線。用于連接麥克風(fēng)、音箱、耳機(jī)等設(shè)備。（7）（8）PS/2接口DVI接口用于插入接口類型為PS/2的鼠標(biāo)或鍵盤，是6針圓形接口。此接口已趨于淘汰。

DigitalVisualInterface的縮寫，又稱數(shù)字視頻接口。DVI接口用于連接液晶顯示器或投影儀等，它直接輸出數(shù)字顯示信號(hào)，具有高工作頻率、高帶寬的特點(diǎn)，可以支持較高的顯示分辨率。85（9）DisplayPort接口一種高清數(shù)字顯示接口標(biāo)準(zhǔn)，用于連接顯示器、電視等設(shè)備，它提供的數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)10.8GB/s。（10）（11）eSATA接口IEEE1394接口全稱是ExternalSerialATA（外部串行ATA），它是SATA接口的外部擴(kuò)展規(guī)范。換言之，eSATA就是“外置”版的SATA，用于連接外部SATA設(shè)備。例如，可以將SATA硬盤與主板的eSATA接口連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取，而不必打開機(jī)箱安裝SATA硬盤。是為了增強(qiáng)外部多媒體設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接性能而設(shè)計(jì)的高速串行總線，傳輸速率可達(dá)到400MB/s。IEEE1394接口的特點(diǎn)是在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)不占用CPU資源，主要用于連接數(shù)碼攝像機(jī)，以及其他一些視頻采集設(shè)備。如果您的主板上沒有IEEE1394接口，可以購買IEEE1394卡來連接這些設(shè)備。86數(shù)據(jù)總線用于在各個(gè)部件之間傳輸數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)總線的寬度表示一次傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)。地址總線

用于在CPU與存儲(chǔ)器或I/O接口之間傳輸?shù)刂沸畔?，地址總線的寬度即地址總線的位數(shù)，反映了CPU的尋址范圍?？刂瓶偩€

用于在CPU與存儲(chǔ)器或I/O接口之間傳輸各種控制信息，包括讀命令、寫命令、中斷請(qǐng)求/響應(yīng)信號(hào)等。

按照計(jì)算機(jī)所傳輸信息的種類劃分，可以將系統(tǒng)總線分為三類

系統(tǒng)總線就是多個(gè)部件（CPU、內(nèi)存、主板控制芯片等）之間的公共連線，用于在各個(gè)部件之間傳輸信息。

決定系統(tǒng)總線性能的主要參數(shù)是總線傳輸速率，它由總線頻率和總線寬度決定?？偩€傳輸速率的計(jì)算公式為：總線傳輸速率=總線頻率×總線寬度/8。87一種高速串行計(jì)算機(jī)擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)，其屬于高速串行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)雙通道高帶寬傳輸，所連接的設(shè)備分配獨(dú)享通道帶寬，不共享總線帶寬。PCI-E總線有多種規(guī)格，主要包括1x，4x，8x（這三種規(guī)格主要用于插接網(wǎng)卡、聲卡等設(shè)備）及16x（主要用于插接顯卡）幾種。其中，1x的傳輸速度為500MB/s，而16x就等于16倍于1x的速度，即8GB/s。

目前，主流的PCI-E2.0/3.0/4.0標(biāo)準(zhǔn)的速度已提升至原來的2/4/8倍，可達(dá)到16/32/64GB/s。PCI-E總線即通用串行總線，它連接外設(shè)簡(jiǎn)單快捷，支持熱拔插，成本低、速度快、連接設(shè)備數(shù)量多，被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和手機(jī)等各種數(shù)碼設(shè)備上。

目前，USB3.0的數(shù)據(jù)傳輸率已達(dá)到500MB/s。USB總線一種串行接口標(biāo)準(zhǔn)，可方便地把計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)外設(shè)、家電等設(shè)備連接起來，能達(dá)到實(shí)時(shí)傳輸多媒體視頻流的高速、高帶寬數(shù)據(jù)傳輸效果。IEEE1394總線的傳輸速度非?？欤?394a最高的傳輸速率達(dá)400MB/s，而1394b的最高傳輸速率達(dá)到了800MB/s），并且支持帶電拔插。大部分?jǐn)?shù)碼攝像機(jī)都帶有IEEE1394接口。IEEE1394總線目前，微型計(jì)算機(jī)中的總線標(biāo)準(zhǔn)主要有PCI-E總線、USB總線和IEEE1394總線。8889生產(chǎn)計(jì)算機(jī)CPU的廠商主要有Intel和AMD兩家（見圖2-7），其中大部分市場(chǎng)被Intel占領(lǐng)。圖2-7Intel和AMDCPU目前Intel公司的CPU產(chǎn)品主要有酷睿（Core）、奔騰（Pentium）和賽揚(yáng)（Celeron）系列。

其中，酷睿系列為Intel公司的主打產(chǎn)品，性能最強(qiáng)，又分為i9、i7、i5和i3系列，其中，i9和i7對(duì)應(yīng)高端市場(chǎng)，i5和i3對(duì)應(yīng)中端和低端市場(chǎng)；奔騰系列面向入門級(jí)電腦；賽揚(yáng)系列已很少人使用。

AMD公司的CPU產(chǎn)品主要包括集成了顯示芯片的APU系列（中低端均有），面向高端市場(chǎng)的銳龍（RYZEN）和推土機(jī)（FX）系列，面向中低端市場(chǎng)的速龍（Athlon）系列。90主頻封裝和接口制造工藝核心緩存字長(zhǎng)060305010204CPU的技術(shù)參數(shù)911．主頻主頻是指CPU的時(shí)鐘頻率，單位是MHz或GHz，用于表示CPU運(yùn)算和處理數(shù)據(jù)的速度。在核心數(shù)相同的情況下，CPU主頻越高，其運(yùn)算和處理數(shù)據(jù)的速度就越快。與主頻密切相關(guān)的技術(shù)參數(shù)是外頻和倍頻。CPU的外頻是指CPU的基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率，它在一定程度上決定了CPU與周邊設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)的速度。CPU的主頻與外頻之間存在著一個(gè)比值關(guān)系，這個(gè)比值就是倍頻系數(shù)，簡(jiǎn)稱倍頻。CPU主頻、外頻和倍頻之間的關(guān)系是：主頻=外頻×倍頻。2．字長(zhǎng)字長(zhǎng)是指CPU在單位時(shí)間內(nèi)一次能處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。字長(zhǎng)越大，CPU的工作效率越高。目前主流CPU的字長(zhǎng)為64位，即CPU一次能處理8個(gè)字節(jié)（1字節(jié)等于8位）的數(shù)據(jù)。923．核心核心（Core）又稱內(nèi)核，是CPU最重要的組成部分。CPU所有的計(jì)算、控制/存儲(chǔ)命令、處理數(shù)據(jù)都由核心執(zhí)行。為了便于對(duì)CPU的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售進(jìn)行管理，CPU制造商會(huì)對(duì)不同的CPU核心給出相應(yīng)的代號(hào)，即CPU核心類型。

Intel和AMD每一代（或不同平臺(tái)）CPU都有其相應(yīng)的核心代號(hào)。目前，Intel臺(tái)式機(jī)CPU的主流核心代號(hào)有CoffeeLake（第八代），KabyLake（第七代），Skylake（第六代）等。一般而言，新類型的核心在制作技術(shù)上比舊類型的核心更先進(jìn)。目前，CPU普遍采用了多核心技術(shù)，即在一個(gè)CPU中集成多個(gè)核心，使其同時(shí)工作。在CPU性能的提升上，多核心技術(shù)雖然達(dá)不到1+1=2的效果，但隨著核心數(shù)的增加，CPU性能還是有極大的提高，尤其是在處理多任務(wù)時(shí)。目前CPU的核心數(shù)包括雙核心、四核心、六核心、八核心、十核心、十二核心、十六核心、十八核心等，其中以四核心和八核心居多。934．緩存緩存是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)器，它的容量比內(nèi)存小但數(shù)據(jù)交換速度極快。緩存的作用是暫時(shí)存儲(chǔ)CPU要處理的數(shù)據(jù)，解決CPU運(yùn)算速度與內(nèi)存存取速度不匹配的矛盾，因此，其對(duì)CPU性能的影響非常大。CPU的第一層緩存，對(duì)CPU性能的影響最大，但由于其制作成本和制作難度高，所以容量都很小，基本在16KB到128KB之間。CPU的第二層緩存，分內(nèi)部和外部?jī)煞N芯片。內(nèi)部芯片的二級(jí)緩存運(yùn)行速度與主頻相同，而外部芯片的二級(jí)緩存則只有主頻的一半。二級(jí)緩存容量越大越好。CPU的第三層緩存，用于降低內(nèi)存延遲，提升數(shù)據(jù)的處理能力。三級(jí)緩存（L3Cache）二級(jí)緩存（L2Cache）一級(jí)緩存（L1Cache）CPU的緩存主要分三級(jí)，CPU要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，按照從一級(jí)到三級(jí)順序依次查找。945．封裝和接口

CPU封裝技術(shù)是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術(shù)。封裝不僅起著固定、密封、保護(hù)CPU芯片的作用，而且還是溝通CPU芯片內(nèi)部與外部電路的橋梁，即將CPU芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，從而與其他器件建立連接。目前IntelCPU使用的封裝技術(shù)主要是LGA，使用觸點(diǎn)式引腳；AMDCPU主要使用針式引腳。

CPU接口用于將CPU安裝在主板上的CPU插槽中（見圖2-8），不同類型的CPU接口，其針腳（或觸腳）數(shù)也不相同。CPU接口的類型必須與主板上的CPU插槽相符，才能將CPU安裝在主板上。圖2-8CPU接口AMDCPU的接口采用針式引腳IntelCPU的接口采用觸點(diǎn)式引腳目前，Intel主流的CPU接口有LGA1150，LGA1151，LGA1155，LGA1170，LGA2011，LGA2066等；AMD主流的CPU接口有SocketFM2，SocketFM2+，SocketAM3，SocketAM3+，SocketAM4，SocketTR4等。956．制造工藝

CPU的制造工藝是指在生產(chǎn)CPU的過程中，加工各種電路、電子元件和導(dǎo)線所采用的技術(shù)。CPU的生產(chǎn)精度通常以納米（1納米等于1/1000微米，1微米等于1/1000毫米）來表示，精度越高，制造工藝越先進(jìn)，利用同樣的材料就可以制造更多的電子元件，連接線也越細(xì)。這就意味著CPU的集成度更高、功耗更小。9697內(nèi)存又稱內(nèi)存儲(chǔ)器，用于暫時(shí)存放需要CPU處理的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)在處理數(shù)據(jù)時(shí)，首先需要將數(shù)據(jù)從外存（如硬盤）中調(diào)入內(nèi)存，然后才能由CPU處理。1．內(nèi)存的分類內(nèi)存就其發(fā)展順序來看，可以分為EDORAM，SDRAM，DDR，DDR2，DDR3，DDR4等幾種類型。其中前四種內(nèi)存已經(jīng)被淘汰，DDR3內(nèi)存（見圖2-9）和DDR4內(nèi)存（見圖2-10）是目前市場(chǎng)上的主流內(nèi)存。圖2-9DDR3內(nèi)存圖2-10DDR4內(nèi)存提示內(nèi)存條上鍍金的針腳是內(nèi)存與主板的接口，俗稱“金手指”。DDR2和DDR3內(nèi)存的針腳數(shù)雖然都是240，但兩者中間缺口的位置不同；DDR4內(nèi)存的針腳數(shù)為288。982．內(nèi)存的技術(shù)參數(shù)內(nèi)存主頻和CPU主頻一樣，習(xí)慣上被用于表示內(nèi)存的速度，內(nèi)存主頻越高在一定程度上代表著內(nèi)存所能達(dá)到的速度越快。目前，DDR4內(nèi)存的主頻已達(dá)到3000MHz以上。主頻指內(nèi)存的存儲(chǔ)容量，這是內(nèi)存的關(guān)鍵參數(shù)。內(nèi)存容量越大，越有利于系統(tǒng)的運(yùn)行。目前，主流臺(tái)式機(jī)中采用的內(nèi)存容量都在8GB以上。系統(tǒng)中內(nèi)存的容量等于插在主板內(nèi)存插槽上所有內(nèi)存條容量的總和。容量當(dāng)CPU需要向內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)時(shí)，在實(shí)際讀取數(shù)據(jù)之前一般有一個(gè)“緩沖期”，其時(shí)間長(zhǎng)度就是CAS延遲時(shí)間。內(nèi)存的CAS延遲時(shí)間值越低越好，縮短它有助于加快內(nèi)存在同一頻率下的工作速度。CAS延遲時(shí)間（CL）內(nèi)存的技術(shù)參數(shù)991．硬盤硬盤是計(jì)算機(jī)中的重要存儲(chǔ)設(shè)備，主要用于存放計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需要的數(shù)據(jù)和用戶的各種資料。外存是指除計(jì)算機(jī)內(nèi)存及CPU緩存以外的存儲(chǔ)器，它不能與CPU直接交換數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)在外存中的數(shù)據(jù)斷電后仍然保留，因此，外存能永久保存數(shù)據(jù)。硬盤光盤優(yōu)盤常見的外存

（1）硬盤的分類按照硬盤提供的接口劃分，硬盤可以分為IDE，SATA，SCSI，SAS等類型。前兩種接口的硬盤主要用于個(gè)人計(jì)算機(jī)，其中IDE接口的硬盤已被淘汰；SCSI接口的硬盤主要用于服務(wù)器，具有多任務(wù)、帶寬大、CPU占用率低等優(yōu)點(diǎn)；SAS是新一代的SCSI技術(shù)，和現(xiàn)在流行的SATA硬盤相同，都是采用串行技術(shù)以獲得更高的傳輸速度。100按照硬盤使用的技術(shù)劃分，硬盤可以分為傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤（見圖2-11）和新型的固態(tài)硬盤（見圖2-12）。圖2-11機(jī)械硬盤圖2-12固態(tài)硬盤

①機(jī)械硬盤。機(jī)械硬盤的核心部分包括盤體、主軸電機(jī)、讀寫磁頭與尋道電機(jī)等部件，打開密封的外殼可看到機(jī)械硬盤的內(nèi)部構(gòu)造，如圖2-13所示。盤體驅(qū)動(dòng)臂主軸電機(jī)讀寫磁頭尋道電機(jī)圖2-13機(jī)械硬盤的內(nèi)部構(gòu)造

盤體：由單個(gè)或多個(gè)盤片重疊在一起組成，是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的載體，即保存文件的地方。這些盤片是一些表面極為平整光滑的金屬圓片，并涂有記錄數(shù)據(jù)的磁性物質(zhì)。101

主軸電機(jī)：是帶動(dòng)盤體做高速旋轉(zhuǎn)的裝置。主軸電機(jī)能夠達(dá)到的轉(zhuǎn)速是評(píng)測(cè)硬盤檔次的一個(gè)重要指標(biāo)。

讀寫磁頭與尋道電機(jī)：讀寫磁頭與盤片表面的磁性物質(zhì)發(fā)生作用，從而讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)；尋道電機(jī)負(fù)責(zé)帶動(dòng)讀寫磁頭尋道，兩者由驅(qū)動(dòng)臂連接在一起，構(gòu)成一個(gè)整體裝置。

②固態(tài)硬盤。固態(tài)硬盤是用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列制成的硬盤，它沒有機(jī)械部件，其內(nèi)部構(gòu)造如圖2-14所示。固態(tài)硬盤在接口的規(guī)范和定義、功能及使用方法上與機(jī)械硬盤完全相同。與機(jī)械硬盤相比，固態(tài)硬盤具有體積小、重量輕、速度快、發(fā)熱低、抗震性強(qiáng)、適應(yīng)溫度范圍廣、長(zhǎng)期使用性能衰減低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是容量小，單位容量?jī)r(jià)格高。圖2-14固態(tài)硬盤的內(nèi)部構(gòu)造102（2）硬盤的技術(shù)參數(shù)0304050102硬盤的技術(shù)參數(shù)容量數(shù)據(jù)接口和速率單碟容量轉(zhuǎn)速緩存

①容量：硬盤的容量一般以GB或TB為單位。目前，主流的機(jī)械硬盤容量為1TB，2TB，3TB，4TB，5TB等。專家點(diǎn)撥在購買硬盤后，細(xì)心的用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)，在操作系統(tǒng)中硬盤的容量與官方標(biāo)稱的容量不符，都要少于標(biāo)稱容量，容量越大這個(gè)差異越大。例如，標(biāo)稱1T的硬盤只有930GB。這是硬盤廠商和操作系統(tǒng)對(duì)硬盤容量的計(jì)算方法不同所造成的。計(jì)算機(jī)采用的計(jì)數(shù)方法為二進(jìn)制，1024字節(jié)為1KB，1024KB為1MB，1024MB為1GB，1024GB為1TB；而硬盤廠商在計(jì)算容量方面是以1000計(jì)數(shù)的，1000字節(jié)為1KB，1000KB為1MB，1000MB為1GB，1000GB為1TB。由于這二者計(jì)算方法上的差異，造成了硬盤容量的“縮水”。103②轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速（RotationalSpeed）是機(jī)械硬盤內(nèi)電機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)速度，即硬盤盤片在一分鐘內(nèi)所能完成的最大轉(zhuǎn)數(shù)。硬盤的轉(zhuǎn)速越快，硬盤尋找文件的速度就越快。硬盤轉(zhuǎn)速以每分鐘多少轉(zhuǎn)來表示，單位為rpm（RevolutionsPerMinute，轉(zhuǎn)/分鐘）。rpm值越大，硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)的傳輸率就越高。目前，用于臺(tái)式計(jì)算機(jī)的硬盤轉(zhuǎn)速通常為7200rpm或更高，用于筆記本計(jì)算機(jī)的硬盤轉(zhuǎn)速則以5400rpm為主。③緩存：由于硬盤的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速度和外部接口數(shù)據(jù)傳輸速度不同，硬盤緩存的基本作用是平衡硬盤內(nèi)部與外部的數(shù)據(jù)傳輸速率，通過預(yù)讀、寫緩存，來減少系統(tǒng)的等待時(shí)間，提高數(shù)據(jù)傳輸速度。一般來說，硬盤的緩存越大越好，目前大多數(shù)機(jī)械硬盤的緩存已經(jīng)達(dá)到64MB甚至更高。專家點(diǎn)撥根據(jù)數(shù)據(jù)交接方式不同，機(jī)械硬盤的數(shù)據(jù)傳輸速率分為內(nèi)部傳輸速率和外部傳輸速率，單位為MB/s。其中，硬盤內(nèi)部傳輸速率為磁頭將數(shù)據(jù)寫入緩存或從緩存中讀取數(shù)據(jù)的速度；硬盤外部傳輸速率是指計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)總線從硬盤緩存中讀寫數(shù)據(jù)的最高速度。104

④單碟容量：機(jī)械硬盤是由多個(gè)盤片組合而成的，而單碟容量就是一個(gè)盤片所能存儲(chǔ)的最大數(shù)據(jù)量。更高的單碟容量意味著更高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度，更大的總?cè)萘?，更高的性能，以及更低的成本?/p>

⑤數(shù)據(jù)接口和速率：硬盤數(shù)據(jù)接口是硬盤與主板連接的部件，其作用是在硬盤緩存和內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)。不同的硬盤接口具有不同的外部數(shù)據(jù)傳輸速度，進(jìn)而影響系統(tǒng)性能。目前主流的硬盤接口為SATARevision3.0。專家點(diǎn)撥固態(tài)硬盤的技術(shù)指標(biāo)有容量、接口類型（目前主流為SATARevision3.0）、緩存（越大越好）、主控芯片、讀取速度和寫入速度（越大越好）、電源功耗（越小越好）、平均無故障時(shí)間（越大越好）等。1052．光盤光盤是利用激光原理進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取、寫入的輔助存儲(chǔ)設(shè)備，如圖2-15所示。光盤需要光驅(qū)來讀取、寫入內(nèi)容。圖2-15光盤能讀各種CD和DVD光盤。除具備DVD光驅(qū)的功能外，還能刻錄各種CD和DVD刻錄盤。（2）DVD刻錄機(jī)（1）DVD光驅(qū)能讀CD，DVD和藍(lán)光光盤，還能刻錄各種CD和DVD刻錄盤。（4）藍(lán)光刻錄機(jī)（3）藍(lán)光COMBO除具備藍(lán)光COMBO的功能外，還能刻錄藍(lán)光刻錄盤。市場(chǎng)上的光驅(qū)產(chǎn)品其中，CD光盤的容量為650MB左右，DVD光盤的容量為4.7GB左右或更高，而藍(lán)光光盤的容量為25GB左右或更高。1063．優(yōu)盤優(yōu)盤又稱U盤，是目前應(yīng)用較廣泛的移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)，如圖2-16所示。優(yōu)盤比硬盤更便于攜帶，比光盤存取速度快。優(yōu)盤通過USB接口與計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)即插即用。一般的U盤容量有8G，16G，32G，64G，128G，256G，512G等。圖2-16優(yōu)盤107108輸入設(shè)備是用于向計(jì)算機(jī)輸入命令、程序、數(shù)據(jù)、文本、圖形、圖像、音頻和視頻等信息的設(shè)備。鼠標(biāo)是計(jì)算機(jī)必不可少的輸入設(shè)備之一，通過它可以便捷地選取需要的信息并執(zhí)行各種命令。鼠標(biāo)分為有線鼠標(biāo)和無線鼠標(biāo)兩類。一般無線鼠標(biāo)（或鍵盤）都會(huì)配置一個(gè)USB接收器。鼠標(biāo)的外形如圖2-18（下頁）所示。鍵盤鼠標(biāo)其他輸入設(shè)備常用的輸入設(shè)備1．鍵盤鍵盤是計(jì)算機(jī)最重要的輸入設(shè)備。用戶通過鍵盤向計(jì)算機(jī)輸入各種字符或發(fā)出指令，計(jì)算機(jī)根據(jù)指令進(jìn)行工作。鍵盤分為有線鍵盤和無線鍵盤兩類。鍵盤的外形如圖2-17所示。2．鼠標(biāo)圖2-17鍵盤109其他輸入設(shè)備主要包括掃描儀、觸摸屏、手寫板、語音輸入設(shè)備（麥克風(fēng)）、圖像輸入設(shè)備（數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)）、條形碼閱讀器等，部分輸入設(shè)備如圖2-19所示。圖2-18鼠標(biāo)3．其他輸入設(shè)備掃描儀手寫板數(shù)碼相機(jī)圖2-19部分輸入設(shè)備110輸出設(shè)備可以將計(jì)算機(jī)的處理過程或處理結(jié)果以人們熟悉的文字、圖形、圖像、聲音等形式展現(xiàn)出來。常用的輸出設(shè)備有顯卡、顯示器、音箱和打印機(jī)等。1．顯卡顯卡又稱顯示卡或顯示適配卡，它插在主板的PCI-E16x擴(kuò)展槽上，如圖2-20所示。顯卡的作用是將計(jì)算機(jī)處理過的信息轉(zhuǎn)換成字符、圖形和顏色等傳輸?shù)斤@示器上顯示。圖2-20顯卡指將顯示芯片（GPU）集成在CPU核心中，由主板提供VGA、DVI或HDMI接口，由內(nèi)存提供顯存，用戶不再另行購買顯卡。核心顯卡的優(yōu)點(diǎn)是功耗小，發(fā)熱量小，不用單獨(dú)花錢購買，降低了購機(jī)成本；缺點(diǎn)是圖形圖像處理功能弱，占用系統(tǒng)內(nèi)存。核心顯卡指插到主板專用擴(kuò)展插槽的獨(dú)立板卡，有獨(dú)立的GPU和顯存等。獨(dú)立顯卡的優(yōu)點(diǎn)是自帶顯存，一般不占用系統(tǒng)內(nèi)存，性能強(qiáng)勁，相比核心顯卡，獨(dú)立顯卡的顯示效果和性能更佳；缺點(diǎn)是系統(tǒng)功耗大，發(fā)熱量也較大，價(jià)格高。獨(dú)立顯卡111顯卡主要由圖形處理芯片、顯示內(nèi)存、BIOS等幾個(gè)重要部件組成。此外，顯卡還提供了一些接口，如輸出接口和總線接口。

（1）圖形處理芯片（GraphicProcessingUnit，GPU）

又稱顯示芯片（見圖2-21），是顯卡的“心臟”，相當(dāng)于CPU在計(jì)算機(jī)中的作用，它決定了顯卡的檔次和大部分性能。顯示芯片負(fù)責(zé)處理由計(jì)算機(jī)發(fā)來的圖形數(shù)據(jù)，最終將產(chǎn)生的結(jié)果顯示在顯示器上。決定顯示芯片性能的主要是其生產(chǎn)廠商和型號(hào)。目前市場(chǎng)上