計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成與工作原理

第二章

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成與工作原理

何英華

hyh@tju.edu.cn

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

內(nèi)容

□馮?諾伊曼理論

□計(jì)算機(jī)的組成

□微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

□計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)與編碼

馮?諾伊曼理論

1.計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令

2.計(jì)算機(jī)硬件由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)

備、輸出設(shè)備五大部件組成

3.計(jì)算機(jī)能夠存儲(chǔ)程序并自動(dòng)執(zhí)行

內(nèi)存

存儲(chǔ)單元

（字節(jié)）

11001

11

FFFFH

y

1.計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令

□一條指令規(guī)定計(jì)算機(jī)執(zhí)行的一個(gè)基本操作。

□在微機(jī)的指令系統(tǒng)中，單地址指令由一個(gè)操作碼

和一個(gè)地址碼組成。

□程序是一個(gè)指令序列。一個(gè)程序規(guī)定計(jì)算機(jī)完成

的一項(xiàng)完整的任務(wù)。

2.計(jì)算機(jī)硬件由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸

入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成

輸入設(shè)備

打印機(jī)

程序個(gè)A運(yùn)算結(jié)果

原始數(shù)據(jù)?

--------指令數(shù)據(jù)線

CPU（由運(yùn)算器和控制器組成）

———控制信號(hào)線

3計(jì)算機(jī)能夠存儲(chǔ)程序并自動(dòng)執(zhí)行

□程序和相關(guān)數(shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)器中，計(jì)算的工作就是執(zhí)行存

放在存儲(chǔ)器中的程序。程序的執(zhí)行又自動(dòng)地控制著整個(gè)計(jì)

算機(jī)的全部操作。

執(zhí)行指令結(jié)束

內(nèi)容

□馮?諾伊曼理論

□計(jì)算機(jī)的組成

□微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

□計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)與編碼

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

□一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)

組成

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

□硬件是指組成計(jì)算機(jī)的所有的電子的、電磁的、

機(jī)械的、光的元件利裝置及部件

主機(jī)外部設(shè)備

計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

計(jì)算程序

匚二^輸入設(shè)備

原始數(shù)據(jù)1--------

外運(yùn)算器

部

設(shè)

備

輸出設(shè)備接

計(jì)算結(jié)果口

外存儲(chǔ)器控制器

=＞指令數(shù)據(jù)線-控制信號(hào)線

計(jì)算機(jī)工作過(guò)程

□計(jì)算機(jī)中有三種信息（數(shù)據(jù)信息、地址信息和控制信

息），它們分別在稱(chēng)為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線的

線路上流動(dòng)。

□原始數(shù)據(jù)和程序都要由輸入設(shè)備輸入到存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)。在

運(yùn)算過(guò)程中，根據(jù)存儲(chǔ)器中的程序，到指定地址取出所需

數(shù)據(jù)，送到運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果由輸出設(shè)備輸出或

再存放到存儲(chǔ)器中。

□整個(gè)過(guò)程是在控制器的控制下完成的。

各部件主要功能

□運(yùn)算器：是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的部件

□控制器：是整個(gè)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的指揮控制中

心，主要任務(wù)是不斷從存儲(chǔ)器取出指令、分析

指令并執(zhí)行指令

□運(yùn)算器和控制器合稱(chēng)中央處理器，簡(jiǎn)稱(chēng)CPU

各部件主要功能

□存儲(chǔ)器：是計(jì)算機(jī)中存放程序和數(shù)據(jù)的部件。通常分為

內(nèi)存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)存）和外存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱(chēng)外存或輔存）

□內(nèi)存又分為高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）、只讀存儲(chǔ)器

（ROM--ReadOnlyMemory）>隨機(jī)存儲(chǔ)器

（RAM--RandomAccessMemory）

□外存與內(nèi)存儲(chǔ)器相比，它的特點(diǎn)是存儲(chǔ)容量大、成本低，

可以永久脫機(jī)保存信息，但存取速度慢。常用的外存儲(chǔ)器

有磁帶、軟磁盤(pán)、硬磁盤(pán)、光盤(pán)等等

各部件主要功能

口輸入設(shè)備：其作用是將程序和數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，并轉(zhuǎn)

換成二進(jìn)制代碼，送入計(jì)算機(jī)主存（RAM）。常用的輸入

設(shè)備有：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)器、掃描儀、光筆等。

口輸出設(shè)備：其作用是將計(jì)算機(jī)的執(zhí)行結(jié)果輸出。輸出的形

式是人們?nèi)菀鬃R(shí)別的形式，可以是數(shù)字、字符、圖形、圖

像、聲音等。常用的輸出設(shè)備有：顯示器、打印機(jī)、繪圖

儀、語(yǔ)音輸出裝置等。

□輸入和輸出設(shè)備也統(tǒng)稱(chēng)為外部設(shè)備。外部存儲(chǔ)器既可作為

存儲(chǔ)設(shè)備，又可作為輸入輸出設(shè)備使用，所以一般也將外

部存儲(chǔ)器劃歸為外部設(shè)備。

計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

□軟件主要指支持計(jì)算機(jī)運(yùn)行的各種程序。更準(zhǔn)確地說(shuō)，軟

件由程序、數(shù)據(jù)和文檔三部分組成。

□計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)可以分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。

□系統(tǒng)軟件具有通用性和基礎(chǔ)性，主要作用是充分發(fā)揮硬件

的作用、簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)操作、支持應(yīng)用軟件運(yùn)行。系統(tǒng)軟件

包括操作系統(tǒng)、語(yǔ)言和語(yǔ)言處理程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)及

服務(wù)程序等。

□應(yīng)用軟件是為了解決某些具體問(wèn)題而編制的軟件。如圖書(shū)

館資料檢索軟件。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總體構(gòu)成

4機(jī)「中央處理器「溫,胃

rJ控制市

L內(nèi)存儲(chǔ)器

廠硬件系統(tǒng)「鍵盤(pán)

，輸入設(shè)備鼠標(biāo)

掃描儀

外存儲(chǔ)器〔髓（可作輸入、

輸出設(shè)備）

:外設(shè)”顯示器

輸出設(shè)備打印機(jī)

:繪圖儀

通信設(shè)備［解調(diào)器

操作系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件服務(wù)程序

、軟件系統(tǒng)語(yǔ)言處理程序

、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

專(zhuān)用軟件包

L應(yīng)用軟件I用戶(hù)應(yīng)用程序

內(nèi)容

□馮?諾伊曼理論

□計(jì)算機(jī)的組成

□微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

□計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)與編碼

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

1.微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況

2.微機(jī)的主要性能指標(biāo)

3.微型計(jì)算機(jī)的主要部件

1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況

□微機(jī)的硬件發(fā)展與微處理器的發(fā)展密切相關(guān)。

□在Intel公司不斷推出新的微處理器推動(dòng)下，微機(jī)系統(tǒng)也

在不斷快速發(fā)展，微處理器從早期的8088,歷經(jīng)16位的

8086,到引入保護(hù)模式的80286,再到32位的

80386,80486,一直不斷發(fā)展，Pentium（奔騰）、

Pentiumpro（高能奔騰）發(fā)展到PentiumMMX（多能奔

騰）、PentiumII>PentiumIII、PentiumIV、支持

超線程（HT）技術(shù)的PentiumIV、酷睿雙核處理器。

微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況

□隨著微機(jī)硬件的發(fā)展，微機(jī)軟件也不斷推陳出新

□微機(jī)操作系統(tǒng)從MS-DOS1.0到MS-DOS6.22十幾個(gè)版

本，其中MS-DOS5.0、MS-DOS6.20、MS-DOS

6.22應(yīng)用最為廣泛。1990年以后美國(guó)微軟公司又推出了具

有圖形界面的Windows操作系統(tǒng)。它比DOS操作系統(tǒng)功能

更強(qiáng)，使用更方便。其版本有indows3.l、Windows95>

Windows98、WindowsME、WindowsNT、

Windows2000>WindowsXP>WindowsServer

2003及WindowsVista等。

2微機(jī)的主要性能指標(biāo)

□字長(zhǎng)：在計(jì)算機(jī)中，作為一個(gè)整體參與運(yùn)算、處理和傳送

的一串二進(jìn)制數(shù)，稱(chēng)為一個(gè)，字”。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，數(shù)據(jù)處理的

精度越高。目前微機(jī)字長(zhǎng)一般為64位。

□內(nèi)存容量：存儲(chǔ)容量是指存儲(chǔ)器所能記憶信息的總量。常

用字節(jié)(Byte)表示。計(jì)算機(jī)在工作時(shí)，必須把要運(yùn)行的程

序和數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存，所以?xún)?nèi)存容量越大，存取速度越快，

微機(jī)的速度也就越高。因此，內(nèi)存容量的大小是計(jì)算機(jī)的

一項(xiàng)重要指標(biāo)。目前，微機(jī)的內(nèi)存容量一般在幾百兆字節(jié)

至幾千兆字節(jié)。

1KB=l,024B,1MB=1,024KB,1GB=1,024MB,

1TB=1,024GB,1PB=1,024TB

2微機(jī)的主要性能指標(biāo)

□運(yùn)算速度：是衡量計(jì)算機(jī)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，在CPU相

同的微機(jī)中，該項(xiàng)指標(biāo)主要取決于CPU的時(shí)鐘頻率（主

頻），時(shí)鐘頻率越高，計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度越快。時(shí)鐘頻率的

單位是Hz,目前主流CPU主頻在1GHz以上。也有以

MIPS（百萬(wàn)條指令每秒）為單位來(lái)表示運(yùn)算速度。

□軟件配置：能不能充分發(fā)揮硬件的功能取決于軟件的配

置，因此，只關(guān)注硬件的類(lèi)型和性能是很不全面的。通

常，應(yīng)該根據(jù)用戶(hù)的需求和經(jīng)濟(jì)能力具體確定系統(tǒng)軟件和

應(yīng)用軟件的配置。

□外部設(shè)備的配置：也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。

3微型計(jì)算機(jī)的主要部件

□微機(jī)硬件系統(tǒng)的具體部件，包括總線、主板、CPU、存儲(chǔ)

總線

□總線由一組導(dǎo)線和相關(guān)的控制、驅(qū)動(dòng)電路組成。在計(jì)算機(jī)

系統(tǒng)中，總線被視為一個(gè)獨(dú)立部件看待。

□在微機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)中，各部件之間需要有一個(gè)能夠有

效高速傳輸各種信息的通道，這就是總線。微機(jī)基本結(jié)構(gòu)

是由總線將CPU、主存儲(chǔ)器和輸入輸出接口電路連接起

來(lái)，并與外界實(shí)現(xiàn)信息傳送。

總線的結(jié)構(gòu)

□微機(jī)系統(tǒng)的總線由地址總線AB、數(shù)據(jù)總線DB及控制總線

CB組成。（地址總線是單向的）

地址總線A5

數(shù)據(jù)總線05

控制總線。5

777

CPU主存儲(chǔ)器接口：'〃。設(shè)備

總線的標(biāo)準(zhǔn)

□為了方便CPU與主存儲(chǔ)器和各種I/O接口的連接，總線設(shè)

計(jì)必須按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以便適應(yīng)按照這些標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)各類(lèi)

I/O接口。

□常用的微機(jī)總線有ISA總線、EISA總線、PCI總線、AGP

總線等。

□總線不同，最大數(shù)據(jù)位數(shù)、最高時(shí)鐘頻率、最大穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)

流量和最大負(fù)載能力不同。

主板

□主板是微機(jī)內(nèi)最大的一塊電路板。主板連接著主機(jī)箱內(nèi)的

其他硬件，是其他硬件的載體。

□主板上有CPU插槽、內(nèi)存槽、高速緩沖存儲(chǔ)器、控制芯片

組、總線擴(kuò)展（ISA、PCI、AGP）、外設(shè)接口（鍵盤(pán)接

口、鼠標(biāo)接口等）、晶振、CMOS、主板BIOS、鍵盤(pán)

BIOS等部件。

□芯片組是主板的核心組成部分，按照在主板上的排列位置

的不同，通常分為北橋芯片和南橋芯片。北橋芯片提供對(duì)

CPU的類(lèi)型和主頻、內(nèi)存的類(lèi)型和最大容量、

ISA/PCI/AGP插槽等的支持。南橋芯片則提供對(duì)鍵盤(pán)控

制器、時(shí)鐘控制器、USB和高級(jí)能源管理等的支持。

某型號(hào)的主板

外置I/O接口

網(wǎng)卡芯片ATX電源插座I

I?

四針專(zhuān)用

電源插座

PCI插槽?

AGP插槽一

北橋芯片組

CMOS電池-

聲卡芯片

BIOS芯片

南橋芯片組

軟嵬插槽IDE)1DE2

CPU

□CPU是，中央處理器，或，中央處理單元，的簡(jiǎn)稱(chēng)，對(duì)微型機(jī)

來(lái)說(shuō)也稱(chēng)為，微處理器”。由于它將運(yùn)算器和控制器集成在

一塊芯片中，所以又稱(chēng)為，運(yùn)算控制器”，CPU的性能在很

大程度上決定了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體性能。

CPU的組成

□控制部件：產(chǎn)生一系列的控制信號(hào)以控制計(jì)算機(jī)中的所有部

件按指令操作。

□算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU(ArithmeticLogicalUnit)：實(shí)現(xiàn)

指令所指定的各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算操作。

□各種寄存器：用于存放指令、指令地址、操作數(shù)及運(yùn)算結(jié)果

等。

□CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)通路：用以連接CPU內(nèi)部各部件，為信息傳送

提供通路。

□其中，ALU和通用寄存器組成了運(yùn)算器，控制部件和專(zhuān)用寄

存器組成了控制器。

CPU的性能指標(biāo)

□CPU字長(zhǎng)指CPU能一次同時(shí)處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。能處

理字長(zhǎng)為8位數(shù)據(jù)的CPU通常就稱(chēng)8位CPU。同樣32位的

CPU指能一次同時(shí)處理32位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。目前使用的

主流CPU是64位的。

□CPU外頻指CPU總線頻率，是由主板為CPU提供的基準(zhǔn)時(shí)

鐘頻率，是CPU與其他部件之間的工作頻率。

□CPU主頻指CPU的工作頻率，是CPU內(nèi)部電路的實(shí)際運(yùn)行

頻率，是分辨CPU快慢的最主要的性能指標(biāo)。目前使用的

微處理器，其主頻都在1GHz以上。

存儲(chǔ)器

□存儲(chǔ)器主要用于存放計(jì)算機(jī)的程序和數(shù)據(jù)，對(duì)存儲(chǔ)器的基

本要求是容量大、速度高、價(jià)格低。

□單一的存儲(chǔ)器硬件（主存儲(chǔ)器）難以滿(mǎn)足要求。所以就提

出了多層次的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)：Cache一主存一外存（軟

盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)、移動(dòng)存儲(chǔ)）。

內(nèi)存

□內(nèi)存儲(chǔ)器包括ROM（只讀存儲(chǔ)器）、RAM（隨機(jī)存儲(chǔ)器），但

人們通常所說(shuō)的內(nèi)存主要指主內(nèi)存（主存）RAM

(

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2一128MBPC133A

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□RAM指標(biāo)：

■容量：容量一般以Byte（字節(jié)）為單位，目前微機(jī)中RAM的容量有

128MB、256MB、512MB、1GB等。

■速度：速度又稱(chēng)存取時(shí)間或讀寫(xiě)時(shí)間、讀寫(xiě)周期，一般以ns（納秒）

為單位，它表示存儲(chǔ)芯片的最長(zhǎng)讀寫(xiě)時(shí)間。

□RAM可分為SRAM（StaticRAW-靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）和

DRAM（DynamicRA%-動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器），二者的最大

區(qū)別是，DRAM必須定時(shí)刷新，否則數(shù)據(jù)將丟失。

Cache

□由于內(nèi)存的處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于CPU,CPU在處理指令時(shí)往

往花費(fèi)很多時(shí)間在等待內(nèi)存。為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們使

用了比內(nèi)存快許多的Cache,也稱(chēng)高速緩存。

□但Cache的價(jià)格貴，為了解決存取速度、存儲(chǔ)容量和存儲(chǔ)

器件價(jià)格這三方面的矛盾，人們使用了容量較小的Cache,

并使Cache處于CPU與存儲(chǔ)器之間。當(dāng)存儲(chǔ)器接收到讀命

令后，先在Cache中查找此信息，若存在，貝從Cache中

取出，不存在才從主存中取出。

□Cache被分級(jí)管理，速度最高的為一級(jí)高速緩存，速度差

一點(diǎn)的為二級(jí)高速緩存，依此類(lèi)推等等。

CPU__＞一級(jí)Cache?二級(jí)Cachek主存儲(chǔ)器

軟盤(pán)存儲(chǔ)器

軟盤(pán)存儲(chǔ)器由軟盤(pán)片和軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器組成。容量可按以下公式計(jì)

算：軟盤(pán)容量=盤(pán)面數(shù)X每面磁道數(shù)X扇區(qū)數(shù)X每扇段字節(jié)數(shù)

目前常用的是雙面高密度3.5英寸軟盤(pán)，盤(pán)上每面有80個(gè)磁道，分

為18個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)的容量為512B。盤(pán)的容量為：

3.5英寸軟盤(pán)容量=2X80X18X512=1,474,560bit（即1.44MB）

硬盤(pán)

硬盤(pán)片

電磁線?電機(jī)磁頭飄動(dòng)小

博

就

頭

速算破頭

依置控制電路

硬盤(pán)將磁頭、盤(pán)片和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等裝配在一個(gè)封閉體內(nèi)，米用浮動(dòng)磁頭技術(shù)讀寫(xiě)

（讀寫(xiě)時(shí)磁頭與盤(pán)片不接觸）。硬盤(pán)的讀寫(xiě)速度比軟盤(pán)快得多，存儲(chǔ)容量也大。

硬盤(pán)容量=磁頭數(shù)X柱面數(shù)X每磁道扇區(qū)數(shù)X每扇區(qū)字節(jié)數(shù)

硬盤(pán)的初始化工作包括：低級(jí)格式化、分區(qū)和高級(jí)格式化三個(gè)步驟。目前微機(jī)

常用硬盤(pán)容量在幾十GB甚至幾百GB,普通硬盤(pán)轉(zhuǎn)速5400轉(zhuǎn)/min或7200轉(zhuǎn)

/min,甚至10,000轉(zhuǎn)/min。

光盤(pán)存儲(chǔ)器

□光盤(pán)存儲(chǔ)器是利用光學(xué)原理讀寫(xiě)信息的存儲(chǔ)器。光盤(pán)存儲(chǔ)器

包括：光盤(pán)盤(pán)片和光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。

□光盤(pán)包括CD和DVD兩大類(lèi)。

CD驅(qū)動(dòng)器與CD光盤(pán)

□CD-ROM光盤(pán)具有容量大（一般為640MB/張）、成本低、可靠性高、

易于長(zhǎng)期保存等優(yōu)點(diǎn)。讀取CD-ROM光盤(pán)必須要有專(zhuān)用設(shè)備，這個(gè)專(zhuān)用

設(shè)備就叫CD-ROM驅(qū)動(dòng)器，簡(jiǎn)稱(chēng)光驅(qū)。

□倍速與數(shù)據(jù)傳輸率：倍速是指光驅(qū)讀盤(pán)的最大速度，用多少

倍的方式來(lái)標(biāo)稱(chēng)。CD-ROM光驅(qū)倍速?gòu)脑缙诘膯伪端侔l(fā)展

到了今天的48倍速、52倍速（通常記作48X、52X）。光

驅(qū)倍速衡量的是光驅(qū)在1秒鐘時(shí)間內(nèi)所能讀取的最大數(shù)據(jù)

量，以150K字節(jié)為單位。

□CD-ROM是只讀光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。CD?R光盤(pán)刻錄機(jī)是一種可單

次寫(xiě)入，多次讀取的驅(qū)動(dòng)器。CD-RW刻錄機(jī)能夠反復(fù)地對(duì)CD-

RW光盤(pán)進(jìn)行刻寫(xiě)，可以把上面的信息抹掉后再次地寫(xiě)入新信

DVD驅(qū)動(dòng)器和DVD光盤(pán)

□一張DVD光盤(pán)的容量可達(dá)4.7GB甚至更高，DVD向下兼

容CD、VCD和CD-ROM等格式的光盤(pán)。

口DVD驅(qū)動(dòng)器的速度:是指DVD驅(qū)動(dòng)器的倍速，采取與CD?

ROM驅(qū)動(dòng)器倍速一樣的標(biāo)注方式，以多少倍來(lái)表示。

DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器的1倍速約等于CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的9倍

速。DVD光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)的傳輸速率單倍速時(shí)為

1.385MB/So目前普遍使用的DVD光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的傳輸速

率8倍速或16倍速。

□DVD驅(qū)動(dòng)器和DVD光盤(pán)也分成DVD±R和DVD±RW,其

中土是因廠商不同，Dell、HP生產(chǎn)DVD+RW,先鋒和

夏普公司生產(chǎn)DVD-RW

移動(dòng)存儲(chǔ)

□移動(dòng)存儲(chǔ)目前常用的有U盤(pán)和移動(dòng)硬盤(pán)

U盤(pán)

□u盤(pán)也稱(chēng)優(yōu)盤(pán)、閃存盤(pán)。它是一種可移動(dòng)的外存儲(chǔ)設(shè)備，

采用USB接口，不需要物理驅(qū)動(dòng)器，只要將之插入電腦上

的USB接口就可以獨(dú)立地存儲(chǔ)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)了。容量從幾百

MB到幾GB等。

□優(yōu)盤(pán)的核心部分是控制芯片和Flash芯片，是微型的大容

量移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備。優(yōu)盤(pán)不需要外接電源。目前微機(jī)多使用

USB2.0接口，其傳輸率可480Mbps。

□注意：使用優(yōu)盤(pán)后要想拔除優(yōu)盤(pán)，應(yīng)先卸載然后拔除，否

則可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的破壞或損傷優(yōu)盤(pán)。

移動(dòng)硬盤(pán)

?移動(dòng)硬盤(pán)也稱(chēng)外置硬盤(pán)、活動(dòng)硬盤(pán)。它是以硬盤(pán)為存儲(chǔ)介

質(zhì)，強(qiáng)調(diào)便攜性的外存儲(chǔ)設(shè)備。移動(dòng)硬盤(pán)在早期多以標(biāo)準(zhǔn)

硬盤(pán)為基礎(chǔ)，現(xiàn)在大多數(shù)采用2.5英寸超薄筆記本硬盤(pán)，

也有部分產(chǎn)品使用的是1.8英寸的微型硬盤(pán)。

顯示系統(tǒng)

□顯示系統(tǒng)主要是由顯示器、顯示適配器組成。

□顯示適配器：俗稱(chēng)顯示卡，是主機(jī)與顯示器間的連接部件，

通常插在主板的I/O擴(kuò)展槽上。目前顯示卡按與主板連接時(shí)所

采用的接口方式主要分為：PCI顯示卡和AGP顯示卡。

顯

示

器

AGP插槽

顯示卡

□顯示卡的主要性能指標(biāo)包括：顯示內(nèi)存的大小、支持分辨

率、產(chǎn)生色彩多少、刷新速率及圖形加速性能等。

□顯示卡支持分辨率要和相應(yīng)的顯示器配套，該指標(biāo)也稱(chēng)顯

示卡的類(lèi)型，主要有VGA（視頻圖形陣列顯可卡），標(biāo)準(zhǔn)

VGA支持640X480,16種顏色?，F(xiàn)在流行增強(qiáng)VGA,

如SVGA和TVGA等,它們支持分辨率可達(dá)1024X768,

甚至高達(dá)1280X1024、1600X1200等。

顯示器

顯示器也稱(chēng)監(jiān)視器，通常微機(jī)上的顯示器為陰極射線管顯示器(CRT)和液晶顯示器

(LCD)等，它能以字符、數(shù)字、圖形和圖像方式顯示各種信息。目前液晶顯示器

(LCD)是微機(jī)的主流產(chǎn)品，特點(diǎn)是輻射小、體積小、重量輕、耗電少。

顯示器的技術(shù)參數(shù)主要有：屏幕尺寸、可視尺寸、橫縱比、點(diǎn)距、像素?cái)?shù)、顯示分

辨率和刷新頻率等。點(diǎn)距越少，像素間隔越緊，圖像顯示的越細(xì)膩。顯示分辨率指

屏幕的水平點(diǎn)數(shù)X垂直點(diǎn)數(shù)，例如，640X480,800X600,1024X768等，它

與顯卡的類(lèi)型有關(guān)。屏幕的像素經(jīng)過(guò)一遍掃描(行掃描和場(chǎng)掃描)得到一幀畫(huà)面，

每秒屏幕畫(huà)面更新的次數(shù)，稱(chēng)為刷新頻率，刷新頻率越高，畫(huà)面閃爍越小，刷新頻

率一般為60Hz到70HZ。

m液

4晶

顯

顯

示^

示

器

器

鍵盤(pán)

□常見(jiàn)的微機(jī)鍵盤(pán)104鍵盤(pán)。鍵盤(pán)通過(guò)連線一般接至計(jì)算機(jī)

的PS/2接口或USB接口。

功

能

鍵

區(qū)

Windows^控制鍵區(qū)

□鼠標(biāo)分機(jī)械式和光電式兩種，目前較為流行的是光電鼠標(biāo)。

機(jī)械鼠標(biāo)注意防塵，并需要定期清潔內(nèi)部。光電鼠標(biāo)不要在

太光滑的桌面或玻璃板上使用，這樣會(huì)影響漫反射效果，使

光電鼠標(biāo)工作失靈。

□按鼠標(biāo)與計(jì)算機(jī)的連接形式，可分為有線鼠標(biāo)和無(wú)線鼠標(biāo)。

在有線鼠標(biāo)中，按鼠標(biāo)與計(jì)算機(jī)連接的端口又可把鼠標(biāo)分為

三種類(lèi)型：串行鼠標(biāo)，PS/2鼠標(biāo)，USB接口鼠標(biāo)。

接口

□接口指連接總線與外設(shè)的適配電路。

口接口電路有板卡形式，直接插在主板的擴(kuò)展槽上，如顯示

卡、聲卡、網(wǎng)卡等。

□微機(jī)同時(shí)提供了一些標(biāo)準(zhǔn)接口電路，主要有并行接口電路和

串行接口電路，以及硬盤(pán)接口電路、軟驅(qū)接口電路等。這些

標(biāo)準(zhǔn)接口電路用于與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的連接，如與打印機(jī)、鼠標(biāo)、

MODEM、硬盤(pán)、軟驅(qū)等的連接。

外部

設(shè)備

標(biāo)準(zhǔn)接口

微機(jī)主板常提供的接口：

打印機(jī)

□按工作方式分為：擊打式和非擊打式

□按打印顏色可分為:單色和彩色

□打印機(jī)技術(shù)指標(biāo)：

＞分辨率，DPI（每英寸點(diǎn)數(shù)）

＞打印速度

＞能否連續(xù)色調(diào)打印

□目前打印機(jī)支持的接口主要是：LPT和

USBo

一二接打印機(jī)

接PC機(jī)LPTI支『I置

常用的打印機(jī)類(lèi)型

針式打印機(jī)

針式打印機(jī)是通過(guò)打印針擊打色帶進(jìn)行工作。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗材

省，維護(hù)費(fèi)用低，可打印多層介質(zhì)；缺點(diǎn)是噪聲大，分辨率低，體積

較大，打印速度慢。

現(xiàn)代針打越來(lái)越趨向于被設(shè)計(jì)成各種各樣的專(zhuān)業(yè)類(lèi)型，用以打印各類(lèi)

專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)的小票、報(bào)表、存折、發(fā)票、車(chē)票、卡片等。

噴墨打印機(jī)

噴墨打印機(jī)的基本原理是利用電阻加熱噴墨（打印機(jī)的噴頭也稱(chēng)墨

頭），使其中的墨水汽化而產(chǎn)生氣泡，氣泡膨脹后將墨水噴出噴嘴并

印在紙上。

目前噴墨打印機(jī)主要用于家庭和打印較少的辦公場(chǎng)合。

激光打印機(jī)

激光打印機(jī)是利用類(lèi)似復(fù)印機(jī)的電子轉(zhuǎn)印成像技術(shù)進(jìn)行打印的。

目前激光打印機(jī)主要用于辦公場(chǎng)合。

基本輸入輸出程序

□BIOS（BasicInput/OutputSystem,基本輸入輸出系統(tǒng)）是一組

被固化到電腦中，為電腦提供最低級(jí)最直接的硬件控制的程序。

□BIOS中主要功能：

■CMOS設(shè)置程序，完成引導(dǎo)過(guò)程，定義特殊熱鍵，對(duì)CMOSRAM

的讀寫(xiě)；

■自診斷程序，通過(guò)讀取CMOSRAM中的內(nèi)容識(shí)別硬件配置，并對(duì)

其進(jìn)行自檢和初始化；

■系統(tǒng)自舉裝載程序，在自檢成功后將磁盤(pán)相對(duì)0道0扇區(qū)上的引導(dǎo)

程序裝入內(nèi)存，讓其運(yùn)行以裝入操作系統(tǒng)；

■主要I/O設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序和中斷服務(wù)。

□由于CMOS與BIOS都跟電腦系統(tǒng)設(shè)置密切相關(guān)，所以才有CMOS設(shè)

置和BIOS設(shè)置的說(shuō)法。也正因此，初學(xué)者常將二者混淆。CMOS

RAM是系統(tǒng)參數(shù)存放的地方，而B(niǎo)IOS中系統(tǒng)設(shè)置程序是完成參數(shù)設(shè)

置的手段。因此，準(zhǔn)確的說(shuō)法應(yīng)是通過(guò)BIOS設(shè)置程序?qū)MOS參數(shù)

進(jìn)行設(shè)置。

內(nèi)容

□馮?諾伊曼理論

□計(jì)算機(jī)的組成

□微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

□計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)與編碼

計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)與編碼

在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，任何信息都是以二進(jìn)制來(lái)

表示的，無(wú)論其外在形式是文字、數(shù)值、圖形圖

像、聲音，還是其他形式，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部都是以

0、1代碼的形式處理的。

1數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換

2字符編碼

3數(shù)的表示

1數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換

□數(shù)制

□數(shù)值轉(zhuǎn)換

□二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算

數(shù)制

□數(shù)制：稱(chēng)為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡(jiǎn)稱(chēng)“進(jìn)制”.

□計(jì)算機(jī)中幾種常用的進(jìn)制；

＞十進(jìn)制：“逢十進(jìn)一”

＞二進(jìn)制.,有兩個(gè)不同的數(shù)碼符號(hào)0和1,按“逢二進(jìn)一”

＞八進(jìn)制:有八個(gè)不同的數(shù)碼符號(hào)0?7,按“逢八進(jìn)一”

＞十六進(jìn)制：有16個(gè)不同的數(shù)碼符號(hào)0?9和A、B、C、D、

E、F,按“逢十六進(jìn)一”

數(shù)值轉(zhuǎn)換

□任意進(jìn)制數(shù)N可以表示為：

n1H12

N=an_1k-+an.2k-2+...+ajk+0++a_2k'+...

其中為表示各數(shù)位上的數(shù)碼，取值范圍為0?L1

r稱(chēng)為基數(shù)，

K，稱(chēng)為權(quán)。

□對(duì)各種非十進(jìn)制數(shù)，可利用此式轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制

數(shù)。

非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)

【例】

(1101.11)2

=1X23+1X22+0X21+1X2°+1X2-1+1X2-2

=8+4+0+1+0.5+0.25

(13.75)10

非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)

【例】

(456.124)8

=4X82+5X81+6X8°+1X8-1+2X8-2+4\8-3

=256+40+6+0.125+0.03125+0.0078125

=(302.1640625)10

非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)

【例】

(2A4E)16

=2X163+AX162+4XX61+EX16°

=8192+2560+64+14

=(10830)io

十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成r進(jìn)制數(shù)

□十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成r進(jìn)制數(shù)：（r可以是任意進(jìn)制）

十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成r進(jìn)制數(shù)，要對(duì)整數(shù)和小數(shù)部

分分別轉(zhuǎn)換，最后再將兩部分合成一個(gè)數(shù)。

□方法：

?整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換用除以r取余數(shù)的方法，直至商為

0,余數(shù)依從右到左排列即為所求；

?:?小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換用乘以r取整數(shù)，直至取走整數(shù)后

余下的數(shù)為。止（如若干次后，取走整數(shù)部分后余

下的數(shù)仍不為0,滿(mǎn)足精度要求停止計(jì)算），所取

整數(shù)從左至右排列即為所求。

【例】將(237.625)I。轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制

除2取余余明整數(shù)乘2取整

k

2123710.625

211180取X2

2I59111.250

2I291值0.25

2I140X2

2I71方00.50

2l_J_1X2

2l_J_1向11.0

0

轉(zhuǎn)換結(jié)果為：(237,625)10=(11101101.101)2

十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制

【例】將（237.625萬(wàn)。轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制：

除8取余余數(shù)整數(shù)乘8取整

812375八取0.625

81295值X8

8[3_3方55.000

向'

0

轉(zhuǎn)換結(jié)果:(237.625)1。=(355.5)8

十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制

【例】將（237.625｝。轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制;

整

數(shù)

除16取余余數(shù)乘16取整

取

161237D(13)0.625

值

16II4E(14)X16

方A

▼

0向10.000

轉(zhuǎn)換結(jié)果:(237.625)io=(ED.A)I6

將八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

方法：以小數(shù)點(diǎn)為界，向左和向右的每一位八進(jìn)制數(shù)用三位二

進(jìn)制數(shù)取代，不足三位補(bǔ)零。

【例】

(714.431)8=(111001100.100011001)2

714.431

111001100.100011001

將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)

方法：以小數(shù)點(diǎn)為界，向左和向右的每三位二進(jìn)制數(shù)劃

分，再用相應(yīng)的一位八進(jìn)制數(shù)表示出來(lái)。

【例】將(11101110.0010。11)2轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)：

011101110.001010110

356.126

轉(zhuǎn)換結(jié)果:(11101110.00101011)2=(356.126)8

十六進(jìn)制與二進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換

十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)方法：

以小數(shù)點(diǎn)為界，向左和向右的每一位十六進(jìn)制數(shù)

用相應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)取代，不足四位補(bǔ)零；

二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)方法：

以小數(shù)點(diǎn)為界，向左和向右的每四位二進(jìn)制數(shù)用

相應(yīng)的一位十六進(jìn)制數(shù)取代。

十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

【例】將(74C0.60%轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)：

1AC0.6D

V+***-

0001101011000000.01101101

轉(zhuǎn)換結(jié)果：

(1AC0.6D)16=(1101011000000.01101101)2

將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)

【例】將C10111100101.00011001101)2

轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)

010111100101.000110011010

5E5.19A

轉(zhuǎn)換結(jié)果：

C10111100101.00011001101)2=(5E5.19A)16

二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算

Q）二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算

①二進(jìn)制數(shù)加法的運(yùn)算規(guī)則為：

0+0=00+1=11+0=11+1=10

二進(jìn)制數(shù)的加法與【例】1001+101=1110

十進(jìn)制加法一樣，1001

可用豎式演算。+101

1110

二進(jìn)制減法運(yùn)算

②二進(jìn)制減法運(yùn)算運(yùn)算規(guī)則：

0-0=01-0=11->010->1

【例】1011-111=0100

1011

-111

0100

二進(jìn)制數(shù)乘法

③二進(jìn)制數(shù)乘法的運(yùn)算規(guī)則：

0x0=00x1=01x0=01

【例】計(jì)算1101X101=1000001

1101

X101

1101

0000

+1101

1000001

二進(jìn)制數(shù)除法

④二進(jìn)制數(shù)除法的運(yùn)算規(guī)則：

0+1=01+1=1

【例】計(jì)算nooio+ioi=1010

1010

101K^110010在計(jì)算機(jī)中，減法采用

,101補(bǔ)碼運(yùn)算，這樣便使減

10?法由加法和移位實(shí)現(xiàn)；

乘法也是由加法和移位

101

0來(lái)實(shí)現(xiàn)，而除法則由減

法和移位實(shí)現(xiàn)。

二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算

①邏輯“與”運(yùn)算(AND)運(yùn)算符用“.”或"A表示,

運(yùn)算規(guī)則為：

0-0=00-1=01-0=01-1=1

【例】計(jì)算nonooi.nnoooo=noioooo

11011001

.11110000

11010000

二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算

②邏輯“或”運(yùn)算（OR）的運(yùn)算符用“+”或者“V”表示

運(yùn)算規(guī)則為：

0+0=00+1=11+0=11+1=1

【例】計(jì)算iionooi+ooooini=nonin

11011001

+00001111

11011111

邏輯“非”運(yùn)算

③邏輯“非”運(yùn)算(NOT)(單目運(yùn)算，常用運(yùn)算符~或“一”表

示)

運(yùn)算規(guī)則為：__

-0=1~1=0或?qū)懗?=11=0

【例】計(jì)算~(1011)=0100

1011=0100

“異或”運(yùn)算

④“異或”運(yùn)算(XOR)的運(yùn)算符用“十”表示，

運(yùn)算規(guī)則為：

0十0=00十1=1—0=11十1=0

(即相同為0,不同為1)

【例】計(jì)算11011000十10001000=01010000

11011000

十10001000

01010000

2字符編碼

□為了對(duì)計(jì)算機(jī)中非數(shù)值的文字和符號(hào)進(jìn)行處理，

需用二進(jìn)制數(shù)表示這些文字和符號(hào)。字符編碼就

是規(guī)定用怎樣的二進(jìn)制數(shù)編碼來(lái)表示文字和符

號(hào)。

口王要包括：

BCD碼

ASC〃碼

漢字編碼

BCD碼

BCD碼又稱(chēng)二一十進(jìn)制編碼(BinaryCoded

Decimal)

這種編碼是把十進(jìn)制數(shù)的每一位分別表示成四位

二進(jìn)制數(shù)形式的編碼。

【例】

十進(jìn)制數(shù)12的BCD碼為：00010010

十進(jìn)缶I數(shù)825的BCD碼為：100000100101

在計(jì)算機(jī)中，用BCD碼，可以進(jìn)行十進(jìn)制運(yùn)算。

ASCII碼

□文本字符普遍采用ASCII碼(AmericanStandardCode

forInformationInterchange)即美國(guó)信息交換用標(biāo)準(zhǔn)

代碼。

>ASCII碼有7位版本和8位版本,國(guó)際上通用的是8位版

本。(教材第33頁(yè))

>7位版本的ASCII碼有128個(gè)元素，每個(gè)元素用7個(gè)二進(jìn)制

位。27=128。其中通用控制字符33個(gè)，阿拉伯?dāng)?shù)字10

個(gè)，大小寫(xiě)英文字母52個(gè)，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)和運(yùn)算符號(hào)33個(gè)

8位版本的ASCII碼

□每個(gè)字符使用8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼；

□當(dāng)最高位為0時(shí)，稱(chēng)為基本ASCII碼（編碼與7位

ASCII碼相同）；

□當(dāng)最高位為1時(shí)，形成擴(kuò)充ASCII碼，表示數(shù)的范圍

為128~255,也可表示128種字符。通常各個(gè)國(guó)家

都把擴(kuò)充的ASCH碼作為自己國(guó)家語(yǔ)言文字的代碼。

漢字編碼

□解決漢字的輸入、輸出、存儲(chǔ)以及漢字處理等所使用的編

碼。

□漢字編碼包括：

漢字輸入碼

漢字內(nèi)部碼

漢