第1章計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)

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1、第一章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)第1章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)學習任務(wù)任務(wù) 了解計算機發(fā)展歷史 了解計算機分類及應(yīng)用 掌握計算機結(jié)構(gòu)及基本工作原理 微型計算機采用什么結(jié)構(gòu)？什么是微型計算機硬件系統(tǒng)？它由哪些部件組成？什么是微型計算機軟件系統(tǒng)？它如何分類的？理解并掌握數(shù)據(jù)在計算機中的表示與存儲 1.1 計算機的發(fā)展歷史 計算機史前史 現(xiàn)代計算機的發(fā)展 微型計算機的發(fā)展 未來新型計算機 1.1 發(fā)展史計算機史前史 算盤時代巴貝奇發(fā)明的差分機巴貝奇發(fā)明的差分機(1822(1822年年)機械時代 機電時代1.1 計算機的發(fā)展歷史 計算機史前史 現(xiàn)代計算機的發(fā)展 微型計算機的發(fā)展 未來新型計算機 1.1 發(fā)展史現(xiàn)代計算機

2、的發(fā)展(1)1 1、19461946年年2 2月，美國賓夕法尼亞大學研制成功了世界月，美國賓夕法尼亞大學研制成功了世界上第一臺大型通用數(shù)字電子計算機上第一臺大型通用數(shù)字電子計算機ENIAC(ENIAC(愛尼亞克愛尼亞克)。1800018000個電子管個電子管15001500個繼電器個繼電器 重重3030噸噸占地面積約占地面積約170m170m2 2 第1代194619461957 1957 電子管電子管195819581964 1964 晶體管晶體管第2代1965196519711971中小規(guī)模集成電路中小規(guī)模集成電路第3代19721972超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路第4代2、計算機發(fā)展進

3、程中的四個時代1.1 發(fā)展史現(xiàn)代計算機的發(fā)展(2)1.1 計算機的發(fā)展歷史 計算機史前史 現(xiàn)代計算機的發(fā)展 微型計算機的發(fā)展 未來新型計算機 1.1 發(fā)展史微型計算機的發(fā)展1.1 計算機的發(fā)展歷史 計算機史前史 現(xiàn)代計算機的發(fā)展 微型計算機的發(fā)展 未來新型計算機 1.1 發(fā)展史未來的新型計算機量子計算機量子計算機光子計算機光子計算機超導計算機超導計算機神經(jīng)計算機神經(jīng)計算機新型計算機本節(jié)結(jié)束，請點擊 返回1.2 計算機的分類及應(yīng)用 計算機的特點 計算機的分類 計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域 1.2.1 計算機的特點處理速度高。計算機有哪些特點？所謂運算速度是指平均所謂運算速度是指平均每秒能執(zhí)行指令的條數(shù)。

4、每秒能執(zhí)行指令的條數(shù)。目前巨型機已達每秒鐘目前巨型機已達每秒鐘萬億次。許多以前用人萬億次。許多以前用人工無法完成的定量分析工無法完成的定量分析工作現(xiàn)在都能實現(xiàn)。工作現(xiàn)在都能實現(xiàn)。計算機采用二進制數(shù)字運算，計算機采用二進制數(shù)字運算，可得到很高的計算精度。例如可得到很高的計算精度。例如,圓周率的計算，經(jīng)過圓周率的計算，經(jīng)過15001500多多年許多科學家的人工計算達到年許多科學家的人工計算達到小數(shù)點后小數(shù)點后500500位，而第一臺計位，而第一臺計算機誕生后，利用計算機計算算機誕生后，利用計算機計算馬上達到馬上達到20002000位，目前已達到位，目前已達到小數(shù)點后上億位。小數(shù)點后上億位。計算機不

5、僅可以進行計算，計算機不僅可以進行計算，還能把數(shù)據(jù)、結(jié)果、計算機還能把數(shù)據(jù)、結(jié)果、計算機指令等信息存儲起來。通常指令等信息存儲起來。通常用容量來衡量計算機的存儲用容量來衡量計算機的存儲記憶能力。計算機中的存儲記憶能力。計算機中的存儲器容量可以很大。器容量可以很大。計算機不但具有計算能力，計算機不但具有計算能力，還具有邏輯判斷能力。由還具有邏輯判斷能力。由于能進行邏輯判斷，因而于能進行邏輯判斷，因而使得計算機能解決各種不使得計算機能解決各種不同的問題。同的問題。由于程序和數(shù)據(jù)存儲在計算機由于程序和數(shù)據(jù)存儲在計算機中，一旦向計算機發(fā)出指令，中，一旦向計算機發(fā)出指令，它就能自動按規(guī)定步驟完成一它就能

6、自動按規(guī)定步驟完成一系列的操作運算及輸出結(jié)果。系列的操作運算及輸出結(jié)果。運算精度高。記憶能力強。具有邏輯判斷能力。能進行自動控制。1.2 計算機的分類及應(yīng)用 計算機的特點 計算機的分類 計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域 1.2.2 計算機系統(tǒng)的分類(1)按計算能力進行分類，劃分為巨型計算機，大型機、中型機、小型機、微機。按目前計算機的市場分布情況，大致可以分為：高性能計算機、微型計算機、嵌入式系統(tǒng)和工作站。平平板板微微機機(20(200202年年)機柜式和刀片式機柜式和刀片式PCPC服務(wù)器服務(wù)器(2005(2005年年)1.2.2 計算機系統(tǒng)的分類(2)微型計算機的類型蘋果蘋果iMaciMac微機微機(2

7、005(2005年年)掌上微機掌上微機PDA(PDA(個人數(shù)字助理個人數(shù)字助理)1.2.2 計算機系統(tǒng)的分類(3)1.2 計算機的分類及應(yīng)用 計算機的特點 計算機的分類 計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域 1.2.3 計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域 科學計算數(shù)據(jù)處理自動控制計算機輔助設(shè)計/計算機輔助制造(CAD/CAM)人工智能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用本節(jié)結(jié)束，請點擊 返回1.3 計算機的基本工作原理及結(jié)構(gòu)計算機的基本結(jié)構(gòu) 計算機的基本工作原理 引入：人是如何處理事務(wù)的呢？接收信息接收信息完成結(jié)果完成結(jié)果計算計算控制眼睛、手控制眼睛、手記憶數(shù)據(jù)記憶數(shù)據(jù)計算機也是模仿人來處理事務(wù)的。計算機也是模仿人來處理事務(wù)的。1.3.1 計算機的基

8、本結(jié)構(gòu)1.3.1 計算機的基本結(jié)構(gòu)1馮諾伊曼計算機結(jié)構(gòu)模型2采用二進制采用二進制形式表示數(shù)形式表示數(shù)據(jù)和指令據(jù)和指令3存儲程序存儲程序1.3.1 計算機的基本結(jié)構(gòu) 馮諾伊曼計算機結(jié)構(gòu)模型 控制器運算器存儲器輸入設(shè)備輸出設(shè)備著重理解各部分的功能！運算器與控制器(1)運算器也稱算術(shù)邏輯單元也稱算術(shù)邏輯單元(ALU)(ALU)，是計算機進行算術(shù)運，是計算機進行算術(shù)運算和邏輯運算的部件。算和邏輯運算的部件?？刂破髦饕脕砜刂瞥绦蚝蛿?shù)據(jù)的輸入主要用來控制程序和數(shù)據(jù)的輸入/輸出，以及各輸出，以及各個部件之間的協(xié)調(diào)運行。個部件之間的協(xié)調(diào)運行。運算器與控制器(2)在現(xiàn)代計算機中，往往將運算器和控制器集成在一個

9、在現(xiàn)代計算機中，往往將運算器和控制器集成在一個集成電路芯片內(nèi)，這個芯片稱為集成電路芯片內(nèi)，這個芯片稱為CPU(CPU(中央控制單元中央控制單元)。CPUCPU性能的高低，往往決定了一臺計算機性能的高低。性能的高低，往往決定了一臺計算機性能的高低。控制器CPU 運算器 內(nèi)存地址存儲器存儲器主要功能是存放運行中的程序和數(shù)據(jù)。主要功能是存放運行中的程序和數(shù)據(jù)。注：在馮注：在馮 諾伊曼計算機模型中，存儲器是指內(nèi)存諾伊曼計算機模型中，存儲器是指內(nèi)存單元。對存儲器的基本操作是數(shù)據(jù)的寫入或讀出，單元。對存儲器的基本操作是數(shù)據(jù)的寫入或讀出，這個過程稱為這個過程稱為“內(nèi)存訪問內(nèi)存訪問”。CPU如何找到對應(yīng)的存儲

10、單元進行訪問呢？輸入和輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸入設(shè)備用來將現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)輸入到計算機，并且轉(zhuǎn)用來將現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)輸入到計算機，并且轉(zhuǎn)換成為計算機熟悉的二進制碼。換成為計算機熟悉的二進制碼。常見的輸入設(shè)備有：鍵盤、鼠標、數(shù)碼相機等設(shè)常見的輸入設(shè)備有：鍵盤、鼠標、數(shù)碼相機等設(shè)備。備。輸出設(shè)備輸出設(shè)備將計算機處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成為用戶熟悉的形式。將計算機處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成為用戶熟悉的形式。常見的輸出設(shè)備有：顯示器、打印機、硬盤、音常見的輸出設(shè)備有：顯示器、打印機、硬盤、音箱、網(wǎng)卡等。箱、網(wǎng)卡等。輸輸入入設(shè)設(shè)備備輸輸出出設(shè)設(shè)備備運算器運算器(內(nèi)內(nèi))存儲器存儲器控制器控制器程序程序+數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)反反饋饋信信號號響應(yīng)

11、響應(yīng)信號信號地地址址指指令令取數(shù)取數(shù)存存數(shù)數(shù)操操作作指指令令響應(yīng)響應(yīng)信號信號請求信號請求信號請求信號請求信號處理結(jié)果處理結(jié)果各部分的協(xié)作流程 在計算機中采用二進制，使信息數(shù)字化容易實現(xiàn)，并在計算機中采用二進制，使信息數(shù)字化容易實現(xiàn)，并可以用二值邏輯元件進行表示和處理?？梢杂枚颠壿嬙M行表示和處理。思考：我們?nèi)粘Ｉ钪械倪M制 最常用的十進制 星期：七進制 小時：24進制，分鐘：60進制，秒：60進制 1.3.1 計算機的基本結(jié)構(gòu) 采用二進制形式表示數(shù)據(jù)和指令 為什么要用二進制呢？為什么要用二進制呢？1.3.1 計算機的基本結(jié)構(gòu) 存儲程序 存儲程序意味著事先將編制好的程序存儲程序意味著事先將編

12、制好的程序(包含指令和數(shù)據(jù)包含指令和數(shù)據(jù))存入計算機存儲器中，計算機存入計算機存儲器中，計算機在運行程序時就能自動地、連續(xù)地從存儲器中依在運行程序時就能自動地、連續(xù)地從存儲器中依次取出指令并執(zhí)行。次取出指令并執(zhí)行?！爸噶钪噶睢笔鞘裁茨厥鞘裁茨?1.3 計算機的基本工作原理及結(jié)構(gòu)計算機的基本結(jié)構(gòu) 計算機的基本工作原理 1.3.2 計算機的基本工作原理 指令和程序 指令指令指令是能被計算機識別并執(zhí)行的二進制代碼，它指令是能被計算機識別并執(zhí)行的二進制代碼，它規(guī)定了計算機能完成的某一種操作。規(guī)定了計算機能完成的某一種操作。指令通常由兩個部分組成：操作碼 操作數(shù) 程序由一系列指令組成，這些指令在內(nèi)存中是

13、有序存放的，而指令號表明了它的執(zhí)行順序。程序、指令、指令號是什么呢是什么呢?1.3.2 計算機的基本工作原理 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指一臺計算機的所有指令的集合。指令系統(tǒng)都應(yīng)具有以下功能的指令：數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)處理指令數(shù)據(jù)處理指令程序控制指令程序控制指令輸入輸入/輸出指令輸出指令其他指令其他指令1.3.2 計算機的基本工作原理 計算機的工作原理(1)計算機中一條指令的執(zhí)行過程取指令取指令譯碼譯碼分析指令分析指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令1.3.2 計算機的基本工作原理 計算機的工作原理(2)計計算算機機系系統(tǒng)統(tǒng)硬件系統(tǒng)主機中央處理器(CPU)運算器控制器內(nèi)存儲器只讀存儲器(ROM)隨機存儲器(R

14、AM)外存儲器硬盤、軟盤、光盤外部設(shè)備輸入設(shè)備鍵盤、鼠標、光筆、掃描儀輸出設(shè)備顯示器、打印機、繪圖儀軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)語言處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)系統(tǒng)服務(wù)程序應(yīng)用軟件文字處理軟件信息管理軟件圖形軟件輔助設(shè)計軟件各種程序包1.4 計算機硬件系統(tǒng)組成1.4.1 計算機系統(tǒng)組成CPU系統(tǒng)存儲器系統(tǒng)微機接口輸入/輸出設(shè)備多媒體計算機系統(tǒng)組成 微機的主要技術(shù)指標主板系統(tǒng)計算機硬件系統(tǒng)1.4.2 CPU(1)中央處理器CPU：它執(zhí)行對信息的處理與控制，是整個微型機的核心，它是一個大規(guī)模集成電路芯片。CPU CPU包括運算器、控制器和寄存器3 3個主要部分。CPU有什么功能？由哪些部件組成？1.4.2

15、CPU(2)CPU技術(shù)性能指標CPUCPU處理字長指處理字長指CPUCPU內(nèi)部運算單元通用寄存器一次內(nèi)部運算單元通用寄存器一次處理二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。處理二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。CPUCPU工作頻率可提高工作頻率可提高CPUCPU性能。性能。Cache(Cache(高速緩存高速緩存)也可以極大地改善也可以極大地改善CPUCPU的性能。的性能。CPU系統(tǒng)存儲器系統(tǒng)微機總線和接口輸入/輸出設(shè)備微機的主要技術(shù)指標主板系統(tǒng)1.4 微型計算機硬件系統(tǒng)組成1.4.3 主板(1)主板由哪些部分組成？它有什么功能？-主板由集成電路芯片、電子元器件、電路系統(tǒng)、各種總線插座和接口組成。-傳輸各種電子信號，部分芯片也負責初

16、步處理一些外圍數(shù)據(jù)。1.4.3 主板(2)主板中最關(guān)鍵的部件：CPUCPU插座插座 采用采用SocketSocket插座，其中最常用的是插座，其中最常用的是 Socket 775Socket 775。芯片組芯片組 北橋芯片北橋芯片(MCH)(MCH)：負責內(nèi)存與：負責內(nèi)存與CPUCPU的數(shù)據(jù)交換。的數(shù)據(jù)交換。南橋芯片南橋芯片(ICH)(ICH)：負責數(shù)據(jù)的上傳與下送。：負責數(shù)據(jù)的上傳與下送。BIOSBIOS芯片芯片(FWH)(FWH)：關(guān)系到硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的兼容：關(guān)系到硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的兼容性。性。ATXATX主板組成圖主板組成圖1.4.3 主板(3)北橋芯片的好壞，決定了主板性能的高低

17、。南橋芯片連接著多種低速外部設(shè)備，它提供的接口越多，微機的功能擴展性越強。CPU系統(tǒng)存儲器系統(tǒng)微機總線和接口輸入/輸出設(shè)備微機的主要技術(shù)指標主板系統(tǒng)1.4 微型計算機硬件系統(tǒng)1.4.4 存儲器系統(tǒng)微型機的存儲器用來存放程序和數(shù)據(jù)。微型機的存儲器用來存放程序和數(shù)據(jù)。隨機存儲器 RAM只讀存儲器 ROM可編程只讀存儲器 PROM可改寫只讀存儲器 EPROM磁盤存儲器：、存儲器主存儲器（內(nèi) 存）軟磁盤軟磁盤硬磁盤硬磁盤 光盤存儲器外存儲器（輔助存儲器）存儲器有什么功能？它可以分成哪些類？1.4.4存儲器系統(tǒng)內(nèi)存(1)又稱為主存儲器，又稱為主存儲器，能夠直接與能夠直接與CPUCPUCPUCPU進行數(shù)據(jù)

18、交換進行數(shù)據(jù)交換 。主要技術(shù)指標主要技術(shù)指標內(nèi)存容量內(nèi)存容量：存儲單元中的字節(jié)數(shù)。：存儲單元中的字節(jié)數(shù)。1 1 1 1B B B B8bit,1KB8bit,1KB8bit,1KB8bit,1KB1024B,1024B,1024B,1024B,1MB1MB1MB1MB1024KB,1GB1024KB,1GB1024KB,1GB1024KB,1GB1024MB,1TB1024MB,1TB1024MB,1TB1024MB,1TB1024GB1024GB1024GB1024GB。內(nèi)存讀寫時間內(nèi)存讀寫時間：從內(nèi)存中讀一個字或向內(nèi)存寫入一個：從內(nèi)存中讀一個字或向內(nèi)存寫入一個字所需的時間。字所需的時間。存

19、取周期存取周期：兩次獨立的讀寫操作之間所需的最短時間：兩次獨立的讀寫操作之間所需的最短時間稱為存取周期。稱為存取周期。區(qū)別位、字節(jié)、字三個概念。1.4.4存儲器系統(tǒng)內(nèi)存(2)內(nèi)存的類型隨機存儲器(RAM)只讀存儲器(ROM)靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)以上不同類型的存儲器有什么特點？1.4.4存儲器系統(tǒng)硬盤(1)硬盤是如何工作的？硬盤相關(guān)概念硬盤相關(guān)概念磁道、柱面與扇區(qū)磁道、柱面與扇區(qū)1.4.4存儲器系統(tǒng)硬盤(2)1.4.4存儲器系統(tǒng)硬盤(3)磁盤冗余陣列(RAID)技術(shù)磁盤冗余陣列由許多臺硬盤按一定規(guī)則(如條帶化、映像等)組合在一起構(gòu)成。為什么要采用磁盤冗余陣

20、列技術(shù)？1.4.4存儲器系統(tǒng)硬盤(4)平均尋道時間平均尋道時間 內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率 外部數(shù)據(jù)傳輸速率外部數(shù)據(jù)傳輸速率 電機轉(zhuǎn)速電機轉(zhuǎn)速 高速緩存高速緩存(Cache)(Cache)硬盤容量硬盤容量如何判斷硬盤性能？1.4.4存儲器系統(tǒng)軟盤(1)當移動撥塊露出方孔時，軟盤處于寫保護狀態(tài)，當移動撥塊露出方孔時，軟盤處于寫保護狀態(tài)，此此時只能讀出盤上信息，不能寫入新信息。時只能讀出盤上信息，不能寫入新信息。1.4.4存儲器系統(tǒng)軟盤(2)軟盤的格式化軟盤的格式化 格式化是指對磁盤按標準格式劃分磁道、扇格式化是指對磁盤按標準格式劃分磁道、扇區(qū)，而且每個扇區(qū)按其格式填寫地址信息及定義區(qū)，而且

21、每個扇區(qū)按其格式填寫地址信息及定義其容納的字節(jié)數(shù)。其容納的字節(jié)數(shù)。每張盤格式化后的容量計算公式如下：每張盤格式化后的容量計算公式如下：磁盤容量磁盤面數(shù)磁盤容量磁盤面數(shù)磁道數(shù)磁道數(shù)/面面扇區(qū)數(shù)扇區(qū)數(shù)/磁磁道道字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)/扇區(qū)扇區(qū) 書柜都有層次便于存放書籍，那么軟盤存放數(shù)據(jù)是不是也有一定的規(guī)則呢？1.4.4存儲器系統(tǒng) 光盤和光盤驅(qū)動器(1)光盤是怎樣存儲數(shù)據(jù)的呢？它存儲數(shù)據(jù)有什么特點呢？光盤的特點是記錄數(shù)據(jù)密度高，存儲容量大，數(shù)據(jù)保存時間長。CD-ROMCD-ROM、DVD-ROMDVD-ROM：只讀型光盤。：只讀型光盤。CD-RCD-R、DVD-RDVD-R：是一次性刻錄光盤，可以利用光：是一

22、次性刻錄光盤，可以利用光刻錄機將數(shù)據(jù)寫入，數(shù)據(jù)寫入后不能修改?？啼洐C將數(shù)據(jù)寫入，數(shù)據(jù)寫入后不能修改。CD-RW CD-RW、DVD-RWDVD-RW：一種可擦寫光盤，可以反復讀：一種可擦寫光盤，可以反復讀寫，但需要專用軟件進行操作。寫，但需要專用軟件進行操作。1.4.4存儲器系統(tǒng) 光盤和光盤驅(qū)動器(2)目前，市面上的光盤種類很多，它們各自有什么樣的特點？1.4.4存儲器系統(tǒng)U盤 優(yōu)盤又名“閃存盤”，是一種采用快閃存儲器(Flash Memory)為存儲介質(zhì)，通過USB接口與計算機交換數(shù)據(jù)的可移動存儲設(shè)備。1.4.4存儲器系統(tǒng)移動硬盤容量大，單位儲存成本低。容量大，單位儲存成本低。速度快。速度快

23、。移動硬盤有什么特點？CPU存儲器系統(tǒng)微機總線和接口輸入/輸出設(shè)備微機的主要技術(shù)指標主板系統(tǒng)1.4 計算機硬件系統(tǒng)1.4.5 微型計算機的總線結(jié)構(gòu)(1)總線總線(Bus)Bus)是微型計算機中用于連接CPU、存儲器、輸入/輸出接口等部件的一組信號線和控制電路，是系統(tǒng)內(nèi)各種部件之間共享的一組公共數(shù)據(jù)傳輸線路。1.4.5 微型計算機的總線結(jié)構(gòu)(2)微型計算機中的總線一般分為：內(nèi)部總線內(nèi)部總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線外部總線外部總線 1.4.5微型計算機的總線結(jié)構(gòu)內(nèi)部總線內(nèi)部總線位于微處理器的內(nèi)部，也稱芯片內(nèi)部總線，用于在運算器(ALU)、控制器和各種寄存器之間的相互連接及信息傳送。1.4.5微型計算機的總

24、線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總線(1)系統(tǒng)總線是指主板上連接微系統(tǒng)總線是指主板上連接微型計算機中各功能部件之間型計算機中各功能部件之間的總線的總線 。系統(tǒng)總線分為系統(tǒng)總線分為3 3個功能組：個功能組：地址總線地址總線AB(Address AB(Address Bus)Bus)數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DB(Data Bus)DB(Data Bus)控制總線控制總線CB(Control CB(Control Bus)Bus)地址總線地址總線ABAB：用于傳送由用于傳送由CPUCPU發(fā)出的地址信息，地發(fā)出的地址信息，地址總線是單向總線，其位數(shù)決定了址總線是單向總線，其位數(shù)決定了CPUCPU可直接尋址可直接尋址的內(nèi)存空間大小的

25、內(nèi)存空間大小1616位微機的地址總線寬度位微機的地址總線寬度(位數(shù)位數(shù))為為2020bitbit，則其可尋址則其可尋址空間為空間為2202201 1MBMB。數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DBDB：用于傳送數(shù)據(jù)信息，是雙向總線。數(shù)用于傳送數(shù)據(jù)信息，是雙向總線。數(shù)據(jù)總線的位數(shù)通常與據(jù)總線的位數(shù)通常與CPUCPU的字長一致，是微型計算的字長一致，是微型計算機的一個重要的性能指標。機的一個重要的性能指標?？刂瓶偩€控制總線CBCB：用于傳送控制信息和時序信息。一般用于傳送控制信息和時序信息。一般是雙向的。是雙向的。這三種總線各自干什么呢？1.4.5微型計算機的總線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總線(2)1.4.5微型計算機的總線結(jié)構(gòu)外部

26、總線 外部總線是微型計算機和外部設(shè)備之間的總線，微型計算機作為一種設(shè)備，通過該總線和其它設(shè)備進行信息與數(shù)據(jù)交換。1)可減少信息傳送線路的數(shù)目?？蓽p少信息傳送線路的數(shù)目。2)容易地擴充內(nèi)存和添加外部設(shè)備。容易地擴充內(nèi)存和添加外部設(shè)備。3)統(tǒng)一的總線標準更容易使不同設(shè)備間實現(xiàn)互統(tǒng)一的總線標準更容易使不同設(shè)備間實現(xiàn)互連。連。4)提高了系統(tǒng)的靈活性。提高了系統(tǒng)的靈活性。為什么微型計算機要采用總線結(jié)構(gòu)？1.4.5微機總線和接口 接口是指計算機系統(tǒng)中，在兩個硬件設(shè)備之間起連接作用的邏輯電路。接口的功能是在各個組成部件之間進行數(shù)據(jù)交換。什么是接口？有什么功能？1.4.5微機接口I/O接口(1)主機與外部設(shè)備

27、之間的接口稱為主機與外部設(shè)備之間的接口稱為I/OI/O接口。接口。從數(shù)據(jù)傳送的方式看，接口可分為串行接口從數(shù)據(jù)傳送的方式看，接口可分為串行接口(簡稱串口簡稱串口)和并行接口和并行接口(簡稱并口簡稱并口)兩大類。兩大類。串行接口中，接口和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)按位進行傳送。例如：連接串行接口中，接口和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)按位進行傳送。例如：連接鼠標的鼠標的RS-232CRS-232CRS-232CRS-232C接口接口 在并行接口中，接口和外設(shè)之間的信息交換都是按字節(jié)或字進行在并行接口中，接口和外設(shè)之間的信息交換都是按字節(jié)或字進行傳送。例如：連接打印機的傳送。例如：連接打印機的LPTLPTLPTLPT接口接口

28、 什么是I/O接口？根據(jù)傳遞數(shù)據(jù)的方式不同，可分成哪幾類？鍵盤插座鍵盤插座 鼠標插座鼠標插座 打印機打印機 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 USBUSB通用串行接口通用串行接口 線性音頻輸出接口線性音頻輸出接口 線性音頻輸入接口線性音頻輸入接口 話筒信號輸入接口話筒信號輸入接口 1.4.5微機接口I/O接口(2)1.4.5微機接口I/O接口(3)USBUSB是英文Universal Serial BusUniversal Serial Bus的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。目前USBUSB已逐步成為PCPC機的標準接口，因為它可以熱插拔，攜帶方便并且標準統(tǒng)一。1.4.5微機接口微機線路連接 微機系統(tǒng)

29、的接線可以分為信號線與電源線，信號微機系統(tǒng)的接線可以分為信號線與電源線，信號線的布置應(yīng)當盡量避免干擾信號源，如電視機、線的布置應(yīng)當盡量避免干擾信號源，如電視機、音響設(shè)備，電源線應(yīng)當注意安全性。所有接線都音響設(shè)備，電源線應(yīng)當注意安全性。所有接線都應(yīng)當接觸良好，便于維護。應(yīng)當接觸良好，便于維護。微機設(shè)備的接線集中在主機后部，每個插座上都微機設(shè)備的接線集中在主機后部，每個插座上都標記了不同的色彩，將插頭對色入座就行。標記了不同的色彩，將插頭對色入座就行。微機系統(tǒng)連線適應(yīng)注意什么問題？CPU存儲器系統(tǒng)微機總線和接口輸入/輸出設(shè)備微機的主要技術(shù)指標主板系統(tǒng)1.4 計算機硬件系統(tǒng)1.4.6輸入/輸出設(shè)備(

30、1)1.鍵盤與鼠標1.4.6輸入/輸出設(shè)備(2)2.掃描儀掃描儀是一種光機電一體化的輸入設(shè)備，它可以將圖文形象轉(zhuǎn)換成可由計算機處理的數(shù)字數(shù)據(jù)。1.4.6 輸入/輸出設(shè)備(3)3.顯示器屏幕尺寸點距顯示分辨率顯示分辨率刷新頻率 如何評價顯示器的性能?4.打印機針式打印機擊打式非擊打式噴墨打印機激光打印機1.4.6 輸入/輸出設(shè)備(4)CPU存儲器系統(tǒng)微機總線和接口輸入/輸出設(shè)備微機的主要技術(shù)指標主板系統(tǒng)1.4 計算機硬件系統(tǒng)1.4.7微型計算機的主要性能指標技術(shù)指標的好壞由硬件和軟件兩方面因素決定。技術(shù)指標的好壞由硬件和軟件兩方面因素決定。性能指標性能指標CPUCPU字長：字長：CPUCPU能夠

31、同時處理二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。能夠同時處理二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。時鐘頻率：在單位時間內(nèi)時鐘頻率：在單位時間內(nèi)(s)(s)發(fā)出的脈沖數(shù)，通常以兆發(fā)出的脈沖數(shù)，通常以兆赫茲赫茲(MHz)(MHz)為單位。為單位。內(nèi)存容量內(nèi)存容量外部設(shè)備配置外部設(shè)備配置1.4.7 微型計算機的主要性能指標(1)功能指標功能指標可靠性指標可靠性指標兼容性指標兼容性指標 產(chǎn)品符合某一技術(shù)規(guī)范的特定要求，兩個不產(chǎn)品符合某一技術(shù)規(guī)范的特定要求，兩個不同廠商的產(chǎn)品，如果能夠在同一環(huán)境下應(yīng)用，通同廠商的產(chǎn)品，如果能夠在同一環(huán)境下應(yīng)用，通常說它們是兼容的。常說它們是兼容的。本節(jié)結(jié)束，請點擊 返回1.5 計算機軟件系統(tǒng) 計算機軟件包括程序

32、與程序運行時所需計算機軟件包括程序與程序運行時所需的數(shù)據(jù)，以及與這些程序和數(shù)據(jù)有關(guān)的文檔的數(shù)據(jù)，以及與這些程序和數(shù)據(jù)有關(guān)的文檔資料。資料。軟件可以分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。軟件可以分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。什么是計算機軟件？1.5.1系統(tǒng)軟件(1)系統(tǒng)軟件用于計算機管理、監(jiān)控、維護和運行的軟件。什么是系統(tǒng)軟件？1.5.1系統(tǒng)軟件(2)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是對計算機硬件資源和軟件資源進行操作系統(tǒng)是對計算機硬件資源和軟件資源進行控制和管理的大型程序?？刂坪凸芾淼拇笮统绦颉＞W(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供大型的網(wǎng)絡(luò)后臺服務(wù)提供大型的網(wǎng)絡(luò)后臺服務(wù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)DBS)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫(D

33、B)DB)和數(shù)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)DBMS)組成。組成。數(shù)據(jù)庫是按一定方式組織起來的相關(guān)數(shù)據(jù)的集數(shù)據(jù)庫是按一定方式組織起來的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是對數(shù)據(jù)庫進行有效管理和操數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是對數(shù)據(jù)庫進行有效管理和操作的軟件。作的軟件。1.5.1系統(tǒng)軟件(3)程序設(shè)計語言機器語言：是計算機唯一能直接識別和執(zhí)行的機器語言：是計算機唯一能直接識別和執(zhí)行的語言。語言。匯編語言：將機器語言用便于記憶的符號表示匯編語言：將機器語言用便于記憶的符號表示出來。出來。高級語言：便于閱讀、修改及調(diào)試，而且移植高級語言：便于閱讀、修改及調(diào)試，而且移植性強。性強。語言處理程序解釋方式解釋

34、方式編譯方式編譯方式 1.5.2應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件也可以分為兩類：第一類是針對某個應(yīng)用領(lǐng)域的具體問題而開發(fā)第一類是針對某個應(yīng)用領(lǐng)域的具體問題而開發(fā)程序，它具有很強的實用性、專業(yè)性。程序，它具有很強的實用性、專業(yè)性。第二類是一些大型專業(yè)軟件公司開發(fā)的通用型第二類是一些大型專業(yè)軟件公司開發(fā)的通用型應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件。1.6 數(shù)據(jù)在計算機中的表示與存儲數(shù)值數(shù)據(jù)的表示字符數(shù)據(jù)的表示多媒體數(shù)據(jù)的表示數(shù)據(jù)存儲1.6.1 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示二進制數(shù)二進制數(shù)在電子元件中容易實現(xiàn)、容易運算 計算機內(nèi)部使用的是什么數(shù)據(jù)?為什么?1.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(1)十進制；二進制；八進制；十六進制常用進制有哪些?

35、各種進制數(shù)如何區(qū)別？B B表示二進制數(shù)制；O O表示八進制數(shù)制；D D或不帶字母表示十進制數(shù)制；H H表示十六進制數(shù)制。1.6.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(2)r進制數(shù)的展開和式a an na a1 1a a0 0a a-1-1a a-m-m(r r)a an nr rn na a1 1r ra a0 0a a-1-1r r-1-1a a-m mr r-m-m其中其中r r r r為基數(shù)，整數(shù)為為基數(shù)，整數(shù)為n n n n1 1 1 1位，小數(shù)為位，小數(shù)為m m m m位位 1.6.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(3)二、八、十六進制轉(zhuǎn)換為十進制 展開和式！怎樣轉(zhuǎn)換？(1101.01)21

36、2312202112002-112-28410.2513.25(237.4)828238178048-11282470.5159.5(A05.C)16 10162 0161 5160 1216-1 2560 5 0.75 2 565.751.6.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(4)十進制轉(zhuǎn)換為二、八、十六進制怎樣轉(zhuǎn)換？十進制整數(shù) r r進制數(shù)：除以 r r取余數(shù)，直到商為0 0時結(jié)束。所得余數(shù)序列，先余為低位，后余為高位。十進制小數(shù) r r進制數(shù)：乘以 r r取整數(shù)，直到余數(shù)為0 0時結(jié)束。所得整數(shù)序列，先整為高位，后整為低位。1.6.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(5)實例：求(11.375

37、)(11.375)1010()2 2。整數(shù)轉(zhuǎn)換除2 2取余，小數(shù)轉(zhuǎn)換乘2 2取整。將轉(zhuǎn)換后的整數(shù)與小數(shù)相拼，有：(11.375)10(1011.011)2。1.6.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(6)實例：求(93.437 5)(93.437 5)1010()8 8 。將轉(zhuǎn)換后的整數(shù)與小數(shù)相拼，有：(93.4375)10(135.34)8。1.6.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(7)二進制與八、十六進制間的轉(zhuǎn)換二進制與八進制間的轉(zhuǎn)換二進制與八進制間的轉(zhuǎn)換 已小數(shù)點為中點，三位為一單位進行轉(zhuǎn)換。不足三已小數(shù)點為中點，三位為一單位進行轉(zhuǎn)換。不足三位補零。位補零。例例例例:(101101.01)(1

38、01101.01)2 2=(101,101.010)=(55.2)=(101,101.010)=(55.2)8 8二進制與十六進制間的轉(zhuǎn)換二進制與十六進制間的轉(zhuǎn)換 已小數(shù)點為中點，四位為一單位進行轉(zhuǎn)換。不足四已小數(shù)點為中點，四位為一單位進行轉(zhuǎn)換。不足四位補零。位補零。例例例例:(1111011011.100101011)(1111011011.100101011)2 2=(3=(3DB.958)DB.958)16161.6.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(1)計算機中數(shù)的相關(guān)概念數(shù)的長度:在計算機中，數(shù)的長度按“比特”(bitbit)來計算。但因存儲容量常以“字節(jié)”(bytebyte，等于8

39、 8bitbit)為計量單位，所以數(shù)據(jù)長度也常以字節(jié)為單位計算。數(shù)的符號:一般總是用數(shù)的最高位(左邊第一位)來表示數(shù)的正負號，并約定以“0 0”表示正，以“1 1”表示負 小數(shù)點的表示方法:在計算機中并不用某個二進制位來表示小數(shù)點，而是隱含規(guī)定小數(shù)點的位置 1.6.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(2)數(shù)的定點表示方法 定點整數(shù)：小數(shù)點的位置約定在最低數(shù)值位的后面，用于表示整數(shù) 定點小數(shù)：小數(shù)點的位置約定在數(shù)符位和數(shù)值部分的最高位之間，用以表示小于1的純小數(shù)。1.6.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(3)浮點數(shù)的表示（1）為什么使用浮點數(shù)表示？浮點格式如何？浮點數(shù)的組成？浮點數(shù)的思想來源于數(shù)學

40、中的指數(shù)表示形式：NMRC 1.6.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(4)浮點數(shù)的表示（2）-對于一個R進制數(shù)，只要確定M與C的值(|M|1)，就可以確定該數(shù)的值，即NMRC的值就惟一確定了 -實例：0.110112011在機內(nèi)的表示形式 1 0 0 0 0 0 1 11 0 0 0 0 0 1 11 1 1 0 1 1 0 01 1 1 0 1 1 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0階碼部分階碼部分 尾數(shù)部分尾數(shù)部分 1.6.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(5)BCD碼為什么使用BCD碼？有何優(yōu)點？

41、-可以快速進行十進制數(shù)據(jù)與二進制數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換-采用“逢十進組”的原則亦容易實現(xiàn) -以4 4位二進制數(shù)表示1 1位十進制數(shù)。例如：123100001 0010 0011BCD 1.6 數(shù)據(jù)在計算機中的表示和存儲數(shù)值數(shù)據(jù)的表示字符數(shù)據(jù)的表示多媒體數(shù)據(jù)的表示數(shù)據(jù)存儲1.6.2 字符數(shù)據(jù)的表示英文字符的表示ASCIIASCIIASCIIASCII碼、碼、EBCDICEBCDICEBCDICEBCDIC碼和碼和UnicodeUnicodeUnicodeUnicode碼碼 中文字符的表示GB2312-80GB2312-80GB2312-80GB2312-80，即即“國標碼國標碼”1.6 數(shù)據(jù)在計算機中的表示

42、和存儲數(shù)值數(shù)據(jù)的表示字符數(shù)據(jù)的表示多媒體數(shù)據(jù)的表示數(shù)據(jù)存儲聲音：用波形文件、MIDIMIDI音樂文件或壓縮音頻文件方式表示圖像：主要有位圖編碼和矢量編碼兩種方式；視頻：由一系列“幀”組成，1.6.3 多媒體數(shù)據(jù)的表示多媒體數(shù)據(jù)、字符數(shù)據(jù)、數(shù)值數(shù)據(jù)在計算機中用什么形式存儲和處理？1.6 數(shù)據(jù)在計算機中的表示和存儲數(shù)值數(shù)據(jù)的表示字符數(shù)據(jù)的表示多媒體數(shù)據(jù)的表示數(shù)據(jù)存儲 CPUCPU，基本運算單位是一個字節(jié)，但是它可以對，基本運算單位是一個字節(jié)，但是它可以對1 1位二進制數(shù)據(jù)進行操作。位二進制數(shù)據(jù)進行操作。內(nèi)存，基本存儲單位是一個字節(jié)，基本傳輸單位也是一個字節(jié)，但是可以多內(nèi)存，基本存儲單位是一個字節(jié)，

43、基本傳輸單位也是一個字節(jié)，但是可以多個字節(jié)一起傳輸。個字節(jié)一起傳輸。硬盤，基本存儲單位是一個扇區(qū)（硬盤，基本存儲單位是一個扇區(qū)（512512字節(jié)），基本傳輸單位也是一個扇區(qū)。字節(jié)），基本傳輸單位也是一個扇區(qū)。光盤，基本存儲單位是一個扇區(qū)（光盤，基本存儲單位是一個扇區(qū)（23522352字節(jié)），基本傳輸單位也是一個扇區(qū)。字節(jié)），基本傳輸單位也是一個扇區(qū)。操作系統(tǒng)，基本分配單位是一個簇，在操作系統(tǒng)，基本分配單位是一個簇，在Windows 2000/XP/2003Windows 2000/XP/2003中，一個簇為中，一個簇為4KB4KB。在計算機中，不同的硬件和軟件對二進制代碼的存儲格式是不一致的。在計算機中，不同的硬件和軟件對二進制代碼的存儲格式是不一致的。1.6.4 數(shù)據(jù)存儲本章小結(jié) 本章主要介紹計算機系統(tǒng)的基本知識，包括：計算機的發(fā)展與應(yīng)用、計算機系統(tǒng)的組成等內(nèi)容。