第3章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》之

第三章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器輸出設(shè)備輸入設(shè)備指揮程序運(yùn)行存放數(shù)據(jù)和程序?qū)⒔Y(jié)果轉(zhuǎn)換成人能識(shí)別的形式將信息轉(zhuǎn)換成機(jī)器能識(shí)別的形式馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)一、計(jì)算機(jī)的基本組成及工作原理運(yùn)算器存儲(chǔ)器控制器輸出設(shè)備輸入設(shè)備現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)一、計(jì)算機(jī)的基本組成及工作原理工作原理運(yùn)算器用來完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。存儲(chǔ)器用來存放數(shù)據(jù)和程序?？刂破饔脕砜刂朴?jì)算機(jī)各部分協(xié)調(diào)工作。輸入設(shè)備用來將數(shù)據(jù)和程序輸入計(jì)算機(jī)。輸出設(shè)備用來將運(yùn)算結(jié)果輸出。一、計(jì)算機(jī)的基本組成及工作原理二、計(jì)算機(jī)硬件子系統(tǒng)中央處理器基本組成運(yùn)算器控制器寄存器主要性能指標(biāo)兼容性字長主頻二、計(jì)算機(jī)硬件子系統(tǒng)內(nèi)存主要特點(diǎn)斷電后存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)丟失。用于存放要執(zhí)行的程序和相應(yīng)的數(shù)據(jù)。常用的內(nèi)存種類隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）只讀存儲(chǔ)器（ROM）高速緩存（Cache）存儲(chǔ)容量表示

1TB=1024GB，1GB=1024MB，1MB=1024KB，1KB=1024B。靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（StaticRAM，SRAM）動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DynamicRAM，DRAM）同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SynchronousDRAM，SDRAM）單倍數(shù)據(jù)速率SDRAM（SDR-SDRAM）雙倍數(shù)據(jù)速率SDRAM（DDR-SDRAM）四倍數(shù)據(jù)速率SDRAM（QDR-SDRAM）隨機(jī)存儲(chǔ)器可編程只讀存儲(chǔ)器

（ProgrammableROM，PROM）可擦可編程只讀存儲(chǔ)器

（ErasableProgrammableROM，EPROM）電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器

（ElectricallyErasableProgrammableROM，EEPROM）快閃存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量不大，存取速度很快。直接集成在CPU內(nèi)部用于存放部分正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)由靜態(tài)存儲(chǔ)器構(gòu)成。常用的容量為128KB/256KB/512KB。高速緩存二、計(jì)算機(jī)硬件子系統(tǒng)外存主要特點(diǎn)斷電后存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不丟失。作為內(nèi)存的后援設(shè)備，存放暫時(shí)不執(zhí)行而將來要執(zhí)行的程序和相應(yīng)的數(shù)據(jù)。常用的外存種類軟盤（FloppyDisk）硬盤（HardDisk）光盤（CompactDisc）U盤（USB接口盤）內(nèi)部是一種表面涂覆一層均勻磁性材料的軟質(zhì)圓形盤片。存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是按一系列同心圓記錄在其表面上的。軟盤的存儲(chǔ)容量計(jì)算公式

盤面數(shù)×每面磁道數(shù)×每磁道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)。軟盤的使用要有軟盤驅(qū)動(dòng)器的配合。

一個(gè)硬盤可以有多張硬質(zhì)鍍磁盤片。硬盤的存儲(chǔ)容量計(jì)算公式：

磁頭數(shù)×柱面數(shù)×每磁道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)。硬盤與硬盤驅(qū)動(dòng)器是封裝在一起的。巨磁阻效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)催生了大容量的小體積硬盤，巨磁阻效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)者榮獲2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。CD（CompactDisc）。

CD-ROM（CD-ReadOnlyMemory，只讀光盤）。CD-R（CD-Recordable，一次寫入型光盤）。CD-RW（CD-ReWriteable，可重復(fù)寫光盤）。VCD（VideoCD）：可存儲(chǔ)70分鐘的MPEG-1影視節(jié)目。DVD（DigitalVersatileDisk，數(shù)字通用光盤）。

DVD-Video：

用于觀看電影和其他可視娛樂節(jié)目。DVD-ROM：用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。DVD-R：可供用戶寫入一次數(shù)據(jù)。DVD-RAM：能隨機(jī)存取并可以重寫100000次。DVD-RW：能順序存取并可以重寫1000次。DVDAudio：用于存儲(chǔ)高質(zhì)量音質(zhì)的音頻數(shù)據(jù)。光盤的使用要有光盤驅(qū)動(dòng)器的配合通過USB接口與計(jì)算機(jī)相連，傳輸速度快/使用方便/支持熱插拔/連接靈活。是一種基于閃存技術(shù)的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，用FlashEPROM芯片來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。廣泛應(yīng)用于MP3/MP4/數(shù)碼相機(jī)/數(shù)碼攝像機(jī)/手機(jī)/個(gè)人數(shù)字助理的各種閃存卡都是基于閃存技術(shù)的存儲(chǔ)設(shè)備。二、計(jì)算機(jī)硬件子系統(tǒng)鍵盤（Keyboard）鼠標(biāo)（Mouse）

跟蹤球（TrackBall）觸摸屏（TouchScreen

）

掃描儀（Scanner）輸入設(shè)備輸出設(shè)備顯示器（DisplayDevice）打印機(jī)（DisplayDevice）繪圖儀（Plotter

）性能指標(biāo)

顯示色彩：分為單色顯示器和彩色顯示器。屏幕尺寸：顯示器對角線長度，常見的顯示器有15/17/19/21英寸等。點(diǎn)距：屏幕上的相鄰像素點(diǎn)之間的距離。分辨率：屏幕上可以容納的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，顏色深度：計(jì)算機(jī)中表示色彩的二進(jìn)制位數(shù)。刷新頻率：每秒鐘內(nèi)屏幕畫面刷新的次數(shù)。掃描方式：針式打印機(jī)激光打印機(jī)噴打印機(jī)用于將計(jì)算機(jī)運(yùn)行結(jié)果打印在紙上用于在紙張/薄膜/膠片上繪出圖形/圖像的設(shè)備。滾筒式繪圖儀。平臺(tái)式繪圖儀。提供插接各種功能卡的插槽各種常用外部設(shè)備提供通用接口主板內(nèi)存插槽AGP插槽PCIExpress插槽PCI插槽芯片組RAID控制芯片BIOS芯片CMOS芯片硬盤接口：連接硬盤，分為IDE接口和SATA接口。軟驅(qū)接口：連接軟盤驅(qū)動(dòng)器。COM接口（串口）：連接串口鼠標(biāo)和外置Modem等。PS/2接口：用于連接PS/2接口的鍵盤和鼠標(biāo)。USB接口：連接鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)等設(shè)備。LPT接口（并口）：連接打印機(jī)或掃描儀。MIDI接口：連接各種MIDI設(shè)備。

總線主要作用多個(gè)功能部件共享的信息傳輸線稱為總線。采用總線結(jié)構(gòu)便于部件和設(shè)備的擴(kuò)充，使用統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)，不同設(shè)備間互連將更容易實(shí)現(xiàn)?？偩€分類數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線典型總線標(biāo)準(zhǔn)三、計(jì)算機(jī)軟件子系統(tǒng)操作系統(tǒng)語言翻譯程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境三、計(jì)算機(jī)軟件子系統(tǒng)辦公軟件輔助設(shè)計(jì)軟件圖像處理軟件網(wǎng)頁制作軟件網(wǎng)絡(luò)通信軟件工具軟件實(shí)際應(yīng)用軟件四、數(shù)據(jù)表示不同數(shù)制的表示在計(jì)算機(jī)內(nèi)部用二進(jìn)制形式表示和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

人們習(xí)慣于用十進(jìn)制記數(shù)。為了書寫簡單方便也使用八進(jìn)制和十六進(jìn)制。用加后綴或角標(biāo)的形式區(qū)別不同進(jìn)制數(shù)據(jù)。B—表示二進(jìn)制數(shù)。O或Q—表示八進(jìn)制數(shù)。D—表示十進(jìn)制數(shù)（D可省略）。H—表示十六進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成其他進(jìn)制示例

(1011001.10111)2

=1×26+1×24+1×23+1×20+1×2-1+1×2-3+1×2-4+1×2-5=64+16+8+1+0.5+0.125+0.0625+0.03125+0.015625=(99.734375)10

(1011001.10111)2

=(001011001.101110)2=(131.56)8

(1011001.10111)2

=(01011001.10111000)2=(59.B8)16二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成其他進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，按權(quán)展開相加即可。二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)時(shí)，以小數(shù)點(diǎn)為界，分別向左向右分成3位一組，不夠3位補(bǔ)0，分完組后對應(yīng)成八進(jìn)制數(shù)即可。二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)時(shí)，以小數(shù)點(diǎn)為界，分別向左向右分成4位一組，不夠4位補(bǔ)0，分完組后對應(yīng)成十六進(jìn)制數(shù)即可。其他進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制示例

(98.75)10

=64+32+2+0.5+0.25=(1100010.11)2

(276.15)8=(010111110.001101)2=(10111110.001101)2

(3AC.1E)16

=(001110101100.00011110)2=(1110101100.0001111)2其他進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，先把十進(jìn)制數(shù)分解成若干個(gè)數(shù)相加,每個(gè)數(shù)都是2的若干次冪，然后對應(yīng)成二進(jìn)制數(shù)。八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)時(shí)，每一個(gè)八進(jìn)制位展開成3個(gè)二進(jìn)制位即可。十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)時(shí)，每一個(gè)十六進(jìn)制位展開成4個(gè)二進(jìn)制位即可。無符號數(shù)據(jù)的表示按一定規(guī)則把無符號整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式在計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示和存儲(chǔ)。帶符號數(shù)據(jù)的表示帶符號數(shù)中的正負(fù)號及小數(shù)中的小數(shù)點(diǎn)都以二進(jìn)制形式表示。需要考慮的因素機(jī)器數(shù)的范圍。機(jī)器數(shù)的符號。機(jī)器數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置。機(jī)器數(shù)的范圍機(jī)器數(shù)的表示范圍由CPU中的寄存器決定。對于無符號數(shù)，8位寄存器的表示范圍是0～255，16位寄存器的表示范圍是0～65535。對于帶符號數(shù)，8位寄存器的表示范圍是-128～+127，16位寄存器的表示范圍是-32768～+32767。機(jī)器數(shù)的符號在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，任何數(shù)據(jù)（符號）都只能用二進(jìn)制的兩個(gè)數(shù)碼0和1來表示。帶符號數(shù)的表示，除了用0和1的組合來表示數(shù)值的絕對值大小外，其正負(fù)號也必須用0和1來表示。最高位為符號位，并用0表示正，用1表示負(fù)。有原碼/反碼/補(bǔ)碼等表示形式。機(jī)器數(shù)示例無符號十進(jìn)制數(shù)57的機(jī)器數(shù)表示。57的二進(jìn)制形式為111001。

[+57]原

=00111001（正數(shù)的原碼最高位為0，數(shù)值位補(bǔ)足7位）

[-57]原=10111001（負(fù)數(shù)的原碼最高位為1，數(shù)值位補(bǔ)足7位）

[+57]反=00111001（正數(shù)的反碼與其原碼相同）

[-57]反=11000110（負(fù)數(shù)的反碼，符號位不變，數(shù)值位為原碼數(shù)值位取反）

[+57]補(bǔ)=00111001（正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同）

[-57]補(bǔ)=11000111（負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼在其反碼的末尾加1）機(jī)器數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置定點(diǎn)數(shù)（定點(diǎn)整數(shù)/定點(diǎn)小數(shù)）浮點(diǎn)數(shù)0000000110000011h數(shù)值部分符號位小數(shù)點(diǎn)位置11010000000000

00

h數(shù)值部分符號位小數(shù)點(diǎn)位置字符型數(shù)據(jù)的編碼表示基本含義對于字符型數(shù)據(jù)，沒有相應(yīng)的轉(zhuǎn)換規(guī)則可以使用。需要人們規(guī)定出每個(gè)字符對應(yīng)的二進(jìn)制編碼形式。常用的字符型數(shù)據(jù)編碼ASCII碼（美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼的簡稱）使用一個(gè)字節(jié)表示一個(gè)ASCII碼字符。主要用于小型機(jī)和微型機(jī)。EBCDIC碼（擴(kuò)展BCD碼）BCD碼又稱二—十進(jìn)制編碼，用二進(jìn)制編碼形式表示十進(jìn)制數(shù)。在BCD碼的基礎(chǔ)上，又增加了一些符號和英文字母的表示。主要用于超級計(jì)算機(jī)和大型計(jì)算機(jī)。漢字的編碼表示與漢字處理有關(guān)的幾種編碼漢字輸入碼數(shù)字碼：國標(biāo)區(qū)位碼。拼音碼：全拼輸入法/紫光輸入法/智能ABC輸入法。字形碼：五筆字型編碼。

漢字機(jī)內(nèi)碼（一個(gè)漢字占用2個(gè)字節(jié)）。漢字交換碼國標(biāo)碼。BIG5碼。漢字字形碼

（用于顯示和打?。┪?、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以文件形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件就是存放在計(jì)算機(jī)外存上的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。文件命名文件名格式：<主文件名>[.擴(kuò)展名]。主文件名由用戶根據(jù)文件內(nèi)容命名，應(yīng)做到見名知義。擴(kuò)展名代表文件屬于哪一類。

按層次組織文件逐層建立文件夾，并把不同文件放入不同的文件夾。提高文件管理效率和存儲(chǔ)空間利用率。五、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)按層次組織文件示例逐層建立文件夾，并把不同文件放入不同的文件夾。六、多媒體技術(shù)基礎(chǔ)多媒體概述多媒體領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)多媒體技術(shù)的應(yīng)用多媒體概念媒體是指信息的載體。多媒體技術(shù)就是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)綜合處理文本、圖形、動(dòng)畫、圖像、音頻和視頻等信息的技術(shù)。多媒體的種類文本和超文本：純文本文件/WORD文檔/HTML文件圖形：3DS格式/DXF格式圖像：BMP格式/JPG格式GIF/格式視頻：AVI格式/MPG格式/ASF格式/RMVB格式動(dòng)畫：FCL-FLC格式/MPG格式/AVI格式/GIF格式/RMVB格式音頻：WAV格式/MID格式/MP3格式/WMA格式

多媒體數(shù)據(jù)