第1講 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與數(shù)制

1、計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 1.1 1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及工作原理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及工作原理 1.2 1.2 微機(jī)硬件組成及主要技術(shù)指標(biāo)微機(jī)硬件組成及主要技術(shù)指標(biāo) 1.3 1.3 數(shù)制轉(zhuǎn)換及運(yùn)算數(shù)制轉(zhuǎn)換及運(yùn)算 1.4 1.4 計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成一個(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。如圖一個(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。如圖1.11.1所示。所示。圖1.

2、1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 硬件系統(tǒng)是組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種物理設(shè)備的總稱，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，如CPU 、存儲(chǔ)器、輸人設(shè)備、輸出設(shè)備等。硬件系統(tǒng)又稱為裸機(jī)，裸機(jī)只能識(shí)別由0 、1 組成的機(jī)器代碼，沒(méi)有軟件系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)幾乎是沒(méi)有用的。 軟件是由程序、程序運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)以及開(kāi)發(fā)、使用和維護(hù)這些程序所需的文檔3 部分組軟件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種軟件的總稱。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，對(duì)于軟件和硬件的功能沒(méi)有一個(gè)明確的分界線。軟件實(shí)現(xiàn)的功能可以用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，稱為硬化或固化，例如，微機(jī)的ROM 芯片中

3、就固化了系統(tǒng)的引導(dǎo)程序； 同樣，硬件實(shí)現(xiàn)的功能也可以用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，稱為硬件軟化，例如，在多媒體計(jì)算機(jī)中，視頻卡用于對(duì)視頻信息進(jìn)行處理（包括獲取、編碼、壓縮、存儲(chǔ)、解壓縮和回放等），而現(xiàn)在大多數(shù)計(jì)算機(jī)都通過(guò)軟件（如播放軟件）來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲1.1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 硬件系統(tǒng)是組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種物理設(shè)備的總稱，可以將其理解為我們所看到的實(shí)際物理設(shè)備。此部分將會(huì)以馮.若依曼思想為主線，對(duì)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)進(jìn)行論述，而各種具體的硬件信息，將會(huì)在下一節(jié)中進(jìn)行描述。 計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程就是執(zhí)行程序的過(guò)程。怎樣組織程序，涉及計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)問(wèn)題

4、。 對(duì)后來(lái)的計(jì)算機(jī)在體系結(jié)構(gòu)和工作原理上具有重大影響的是在同一時(shí)期由美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮 諾依曼和他的同事們研制的EDVAC 計(jì)算機(jī)。在EDVAC 中采用了“存儲(chǔ)程序”的概念。以此概念為基礎(chǔ)的各類計(jì)算機(jī)統(tǒng)稱為馮 諾依曼機(jī)。它的主要特點(diǎn)可以歸結(jié)為：計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 計(jì)算機(jī)應(yīng)由5 個(gè)基本部分組成：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸人設(shè)備和輸出設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖1.2，圖中實(shí)線為數(shù)據(jù)流，虛線為控制流。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 程序和數(shù)據(jù)以同等地位存放在存儲(chǔ)器中，并按地址訪問(wèn)。 程序和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制表示。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠

5、玲主講人：王翠玲 下面將分別介紹，馮 諾依曼提出的計(jì)算機(jī)5個(gè)基本部分的具體內(nèi)容。 1、運(yùn)算器、運(yùn)算器 運(yùn)算器的主要功能是算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。計(jì)算機(jī)中最主要的工作是運(yùn)算，大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算任務(wù)是在運(yùn)算器中進(jìn)行的。 運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元（Arithmetic and Logic Unit , ALU ）。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 在計(jì)算機(jī)中，算術(shù)運(yùn)算是指加、減、乘、除等基本運(yùn)算；邏輯運(yùn)算是指邏輯判斷、關(guān)系比較以及其他的基本邏輯運(yùn)算，如“與”、“或”、“非”等。但不管是算術(shù)運(yùn)算還是邏輯運(yùn)算，都是基本運(yùn)算。也就是說(shuō)，運(yùn)算器只能做這些最簡(jiǎn)單的運(yùn)算，復(fù)雜的運(yùn)算都要通過(guò)基本運(yùn)算

6、的組合來(lái)一步步地實(shí)現(xiàn)。然而，運(yùn)算器的速度卻快得驚人，因此計(jì)算機(jī)才有高速的信息處理功能。 運(yùn)算器中的數(shù)據(jù)取自內(nèi)存，運(yùn)算的結(jié)果又送回內(nèi)存。運(yùn)算器對(duì)內(nèi)存的讀寫(xiě)操作，是在控制器的控制下進(jìn)行的。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 2、控制器、控制器 控制器是計(jì)算機(jī)的“神經(jīng)中樞”和“指揮中心”，只有在它的控制之下整個(gè)計(jì)算機(jī)才能有條不紊地工作，自動(dòng)執(zhí)行程序?？刂破鞯墓δ苁且来螐拇鎯?chǔ)器取出指令、分析指令、向其他部件發(fā)出控制信號(hào)、指揮計(jì)算機(jī)各個(gè)部件協(xié)同工作。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 3、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)的部件，是計(jì)算機(jī)中各種信

7、息存儲(chǔ)和交流的中心。它的基本功能是能夠按照指定位置存入或取出信息。 存儲(chǔ)器通常分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 （1）內(nèi)存儲(chǔ)器 內(nèi)存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱內(nèi)存，又稱主存）被劃分為很多單元，每個(gè)單元稱為存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)一定數(shù)量的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，各種信息進(jìn)人計(jì)算機(jī)后，都要轉(zhuǎn)換成0 或1的二進(jìn)制形式；每個(gè)存儲(chǔ)單元都有惟一的編號(hào)，稱為存儲(chǔ)單元的地址。當(dāng)計(jì)算機(jī)要把一個(gè)數(shù)據(jù)存入某存儲(chǔ)單元或從某存儲(chǔ)單元取出時(shí)，首先要提供存儲(chǔ)單元的地址，然后查找相應(yīng)的存儲(chǔ)單元才能進(jìn)行信息的存取。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 內(nèi)存又分為以下兩類： 隨機(jī)存

8、儲(chǔ)器（Random Access Memory，RAM ） 通常RAM 指計(jì)算機(jī)的主存，CPU 既可從中讀出數(shù)據(jù)又可向它寫(xiě)入數(shù)據(jù)。但是，一旦關(guān)機(jī)斷電，RAM 中的信息將全部消失。 只讀存儲(chǔ)器（Read onlv Memory，ROM ) CPU 對(duì)它只取不存，它里面存放的信息一般由計(jì)算機(jī)制造廠寫(xiě)入并經(jīng)固化處理，用戶是無(wú)法修改的。即使斷電，ROM 中的信息也不會(huì)丟失。因此，ROM 中一般存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理程序，如基本榆人輸出系統(tǒng)B10S ( Basic Inpu /Output System ）。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 （2）外存儲(chǔ)器 外存儲(chǔ)器設(shè)置在主機(jī)外部，簡(jiǎn)

9、稱外存（又稱輔存），主要用來(lái)長(zhǎng)期存放“暫時(shí)不用”的程序和數(shù)據(jù)。通常外存不和計(jì)算機(jī)的其他部件直接交換數(shù)據(jù)，只和內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，而且不是按單個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存取，而是成批地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。常用的外存是磁盤、光盤、閃盤（優(yōu)盤）等。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 外存與內(nèi)存有許多不同之處，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： 外存不怕停電，如磁盤上的信息可以長(zhǎng)期保存；大部分內(nèi)存是不能長(zhǎng)期保存信息的隨機(jī)存儲(chǔ)器（斷電后信息丟失）。 外存的容量不像內(nèi)存那樣受多種限制，可以大得多，如目前硬盤的容量可達(dá)數(shù)百吉字節(jié)；而絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存是以半導(dǎo)體存儲(chǔ)器為主，由于價(jià)格和技術(shù)方面的原因，內(nèi)存的存儲(chǔ)容量受到限制。 外

10、存速度慢，內(nèi)存速度快。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 4、輸入設(shè)備、輸入設(shè)備 輸人設(shè)備用來(lái)接受用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，并將它們轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)可以識(shí)別的形式（二進(jìn)制）存放到內(nèi)存中。常用的輸人設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀、麥克風(fēng)等。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 5、輸出設(shè)備、輸出設(shè)備 輸出設(shè)備用于將存放在內(nèi)存中由計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯芙邮艿男问?。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音響等。 輸人設(shè)備和輸出設(shè)備簡(jiǎn)稱為I / O( Input/Output ）設(shè)備。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 1

11、.1.2 1.1.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，硬件是物質(zhì)基礎(chǔ)，軟件是指揮硬件工作的靈魂。軟件的功能與質(zhì)量在很大程度上決定了整個(gè)計(jì)算機(jī)的性能，故軟件和硬件一樣，是計(jì)算機(jī)工作必不可少的組成部分。 所謂軟件，是指程序、程序運(yùn)行所需要的數(shù)據(jù)以及開(kāi)發(fā)、使用和維護(hù)這些程序所需要的文檔的集合計(jì)算機(jī)軟件極為豐富，要對(duì)軟件進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆诸愂窍喈?dāng)困難的。一種通常的分類方法是將軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 1、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種獨(dú)立的硬件，使得它們可以協(xié)調(diào)工作的程序和相關(guān)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件使得計(jì)算機(jī)使用者

12、和其他軟件將計(jì)算機(jī)當(dāng)作一個(gè)整體而不需要顧及到底層每個(gè)硬件是如何工作的。一般來(lái)講，系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、語(yǔ)言處理程序和工具軟件等。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 2、應(yīng)用軟件、應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是針對(duì)某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的具體問(wèn)題而開(kāi)發(fā)和研制的程序。應(yīng)用軟件一般包括用戶程序及其說(shuō)明性文件資料。應(yīng)用軟件必須在系統(tǒng)軟件的支持下才能工作。它具有很強(qiáng)的實(shí)用性和專業(yè)性，正是由于應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)和使用，才使得計(jì)算機(jī)的應(yīng)用日益滲透到社會(huì)的各行各業(yè)。由于計(jì)算機(jī)軟件的迅速發(fā)展，軟件逐步標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，一般把解決各類特別問(wèn)題的應(yīng)用程序的組合稱為軟件包。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人

13、：王翠玲 1.1.3 計(jì)算機(jī)基本工作原理計(jì)算機(jī)基本工作原理 按照馮 諾依曼機(jī)“存儲(chǔ)程序”的概念，計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程就是執(zhí)行程序的過(guò)程。要了解計(jì)算機(jī)是如何工作的，首先要知道計(jì)算機(jī)指令和程序的概念。 1、計(jì)算機(jī)的指令和程序、計(jì)算機(jī)的指令和程序 指令是能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)能完成的某一種操作。計(jì)算機(jī)指令常用二進(jìn)制代碼表示，指令長(zhǎng)度是指組成二進(jìn)制代碼的位數(shù)。一條指令通常由兩個(gè)部分組成，如下所示：操作碼操作數(shù)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 程序是指能完成一定功能的指令序列，是計(jì)算機(jī)指令的有序集合。計(jì)算機(jī)按照程序設(shè)定的指令順序依次執(zhí)行，并完成對(duì)應(yīng)的一系列操

14、作，這就是程序執(zhí)行的過(guò)程。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 2、計(jì)算機(jī)的工作原理、計(jì)算機(jī)的工作原理 計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程實(shí)際上是快速地執(zhí)行指令的過(guò)程。用戶首先必須根據(jù)某任務(wù)要求編寫(xiě)相應(yīng)的程序，通過(guò)輸人設(shè)備將程序和數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中保存起來(lái)；程序運(yùn)行后，計(jì)算機(jī)從存儲(chǔ)器依次取出指令，送往控制器進(jìn)行分析，并根據(jù)指令的功能向各有關(guān)部件發(fā)出各種操作控制信號(hào)；最終的運(yùn)算結(jié)果要送到輸出設(shè)備輸出。 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲1.2 微機(jī)硬件組成及主要技術(shù)指標(biāo)微機(jī)硬件組成及主要技術(shù)指標(biāo) 1.2.1 1

15、.2.1 微機(jī)硬件組成微機(jī)硬件組成 微型計(jì)算機(jī)，又稱微機(jī)，是目前發(fā)展最快的一類計(jì)算機(jī)。它們的基本結(jié)構(gòu)都是由顯示器、鍵盤和主機(jī)構(gòu)成。臺(tái)式計(jì)算機(jī)的主機(jī)安裝在主機(jī)箱內(nèi)，在主機(jī)箱內(nèi)有系統(tǒng)主板（又稱主機(jī)板或母板）、硬盤驅(qū)動(dòng)器、CD-ROM 驅(qū)動(dòng)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器、電源、顯示器適配器（又稱顯示卡或圖形加速卡）等。 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 下圖為具有基本功能的多媒體計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 1、主板 ( l ) 主板架構(gòu) 系統(tǒng)主板是微型計(jì)算機(jī)中最大的一塊集成電路板，是微型計(jì)算機(jī)中各種設(shè)備的連接載體。主板采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，板上有CPU

16、 插座、控制芯片組、BIOS 芯片、內(nèi)存條插槽、AGP ( Accelerated Graphics Port ) 總線擴(kuò)展槽、PCI ( Peripheral Component Interconnect )局部總線擴(kuò)展槽和其他各種接口。 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 ( 2 ) 芯片組 芯片組是系統(tǒng)主板的“靈魂”，它決定了主板的結(jié)構(gòu)及CPU 的使用。芯片組就像人體的中樞神經(jīng)一樣，控制著整個(gè)主板的運(yùn)作。芯片組外觀就是集成塊。根據(jù)芯片的功能，有時(shí)把它們稱做南橋芯片和北橋芯片。南橋芯片主要負(fù)責(zé)1 / 0 接口控制

17、、IDE 設(shè)備（硬盤等）控制以及高級(jí)能源管理等；北橋芯片負(fù)責(zé)與CPU 的聯(lián)系并控制內(nèi)存、AGP 、PCI 數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部傳輸。由于北橋芯片的發(fā)熱量較高，所以芯片上通常裝有散熱片。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 ( 3 )板載功能 隨著主板技術(shù)的發(fā)展，主板早已經(jīng)不是原先單一的搭載CPU 、內(nèi)存、硬盤以及外設(shè)的平臺(tái)，而是可以附加許多原來(lái)由各種類型的卡所承擔(dān)的功能，這些功能稱為板載功能。隨著主板南、北橋芯片的功能日益豐富和板載芯片越來(lái)越多，主板的板載功能也越來(lái)越多?？梢哉f(shuō)只要用戶需要，幾乎所有能附加的功能都被加上了。目

18、前常用主板主要的板載功能有聲卡、顯示卡、網(wǎng)卡、IEEE 1394 卡等。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 2、CPU ( l ) CPU 分類 CPU 有通用CPU 和嵌人式CPU 兩種類型。通用和嵌人式的區(qū)別，主要在于應(yīng)用模式的不同。一般來(lái)說(shuō)，通用CPU 追求高性能，功能比較強(qiáng)，能運(yùn)行復(fù)雜的操作系統(tǒng)和大型應(yīng)用軟件。嵌人式CPU 則強(qiáng)調(diào)處理特定應(yīng)用問(wèn)題的高性能，主要用于運(yùn)行面向特定領(lǐng)域的專用程序，配備輕量級(jí)操作系統(tǒng)，在功能和性能上有很大的變化范圍，例如用于蜂窩電話、CD 播放機(jī)等消費(fèi)類家電。微型計(jì)算機(jī)一般采用通用CPU ，最具代表性的產(chǎn)品是美國(guó)Intel 公司的微處理器

19、系列， 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 CPU 的產(chǎn)品并非只由Intel 公司一家生產(chǎn)，IBM 、Apple 、Motorola 、AMD 、Cyrix 等也是著名的微處理器產(chǎn)品的生產(chǎn)公司。CPU 的功能是計(jì)算機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)之一，人們習(xí)慣用CPU 的檔次來(lái)大體表示微型計(jì)算機(jī)的規(guī)格。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 ( 4 ) 國(guó)產(chǎn)CPU龍芯 龍芯CPU 是中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研制的以通用CPU 為核心并兼顧嵌人式CPU 特點(diǎn)的新一代CPU 。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主

20、講人：王翠玲 3、存儲(chǔ)器 ( 1 ) 內(nèi)存儲(chǔ)器 目前在微型計(jì)算機(jī)上廣泛采用動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）作為主存。DRAM 的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)信息以電荷形式保存在小電容器內(nèi)，由于電容器的放電回路的存在，超過(guò)一定的時(shí)間后，存放在電容器內(nèi)的電荷就會(huì)消失，故必須對(duì)小電容器周期性刷新來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)。 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 DRAM 中的SDRAM ( Synchronous DRAM ，同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）是早些年計(jì)算機(jī)系統(tǒng)普遍使用的內(nèi)存形式，它的刷新周期與系統(tǒng)時(shí)鐘保持同步，使RAM 和CPU 以相同的速度同步工作，取消等待

21、周期，減少了數(shù)據(jù)存取時(shí)間。DDRRAM ( Double Data Rate RAM ）是雙倍速率的SDRAM ，它使用了更多、更先進(jìn)的同步電路，它的速度是標(biāo)準(zhǔn)SDRAM 的兩倍。目前在DDRRAM這個(gè)大家族中，已經(jīng)相繼出現(xiàn)了DDR2和DDR3。 微型計(jì)算機(jī)上使用的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器被制作成內(nèi)存條的形式，需要插在系統(tǒng)主板的內(nèi)存插槽上使用。目前常用的內(nèi)存條中，一個(gè)內(nèi)存條的容量有512MB、1G、2G 或4G 等不同的規(guī)格。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 ( 2 ) 外存儲(chǔ)器 為了能存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)，就需要配置磁盤、磁帶、光盤等外部存儲(chǔ)器。外存中的數(shù)據(jù)一般不能直接送到運(yùn)算器，只

22、能成批地將數(shù)據(jù)先送到內(nèi)存，再進(jìn)行處理。常用的外存儲(chǔ)器有： 硬盤 硬盤的盤片是由涂有磁性材料的鋁合金或玻璃材質(zhì)制成。硬盤及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.11所示。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 光介質(zhì)存儲(chǔ)器 光介質(zhì)存儲(chǔ)器也是微型計(jì)算機(jī)上使用較多的存儲(chǔ)設(shè)備。它利用激光在某種介質(zhì)上寫(xiě)人信息，然后再用激光讀出信息。 目前微型計(jì)算機(jī)上使用的光介質(zhì)主流產(chǎn)品是光盤。它需要通過(guò)專用的設(shè)備，如CD-ROM ( Compact Disk 一ROM ）等驅(qū)動(dòng)器讀取光盤上的信息。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)

23、計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 移動(dòng)硬盤 如圖所示為一移動(dòng)硬盤。移動(dòng)硬盤主要是由硬盤和硬盤盒兩部分組成。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 移動(dòng)硬盤中的硬盤一般是筆記本硬盤，有2.5 in 和l.8 in 兩種型號(hào)。臺(tái)式計(jì)算機(jī)也可使用移動(dòng)硬盤。 硬盤盒都帶有數(shù)據(jù)接口，一般都采用USB 接口（早期也有過(guò)IDE 接口的），有USB 1 . 1 和USB 2 . 0 兩種規(guī)格，后者的數(shù)據(jù)傳輸速度比前者要快幾百倍，基本上和計(jì)算機(jī)內(nèi)置硬盤交換數(shù)據(jù)的速度相同。也有一部分移動(dòng)硬盤采用IEEE 1394 接口。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 U盤 U

24、盤，全稱“USB閃存盤”，英文名“USB flash disk”。它是一個(gè)USB接口的無(wú)需物理驅(qū)動(dòng)器的微型高容量移動(dòng)存儲(chǔ)產(chǎn)品，可以通過(guò)USB接口與電腦連接，實(shí)現(xiàn)即插即用。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 4、輸入設(shè)備 輸人設(shè)備將數(shù)據(jù)、程序等轉(zhuǎn)換成計(jì)算扒能接受的二進(jìn)制碼，并將它們送人內(nèi)存。常用輸人設(shè)備是鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、觸摸屏、游戲手柄等，如圖所示。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 5、輸出設(shè)備 輸出設(shè)備將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們能夠識(shí)別的數(shù)字、字符、圖像、聲音等形式顯示、打印或播放出來(lái)。常用的輸出設(shè)備是顯示器、打印機(jī)等。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)

25、用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲( 2 ）打印機(jī)目前使用的打印機(jī)主要有3 類：針式打印機(jī) 噴墨打印機(jī) 激光打印機(jī)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 6、常用多媒體設(shè)備 常用的多媒體設(shè)備有顯卡、聲卡、IEEE 1394 卡、多媒體信息獲取設(shè)備等。 ( 1 ) 顯卡計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 ( 2 ) 聲卡 聲卡又稱音頻卡，是處理音頻信號(hào)的硬件，目前大都已作為微型計(jì)算機(jī)必備功能集成在主板上，但也有部分專業(yè)聲卡類似于顯卡一樣單獨(dú)存在，稱之為獨(dú)立聲卡 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 ( 3 ) IEEE 1394 卡 I

26、EEE 1394是一種連接外部設(shè)備的機(jī)外總線標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速度可達(dá)400Mbps 通過(guò)IEEE1394 接口可以將許多計(jì)算機(jī)外部設(shè)備（如硬盤、打印機(jī)、掃描儀）、各種家電（如數(shù)碼相機(jī)、DVD播放機(jī)、視頻電話等）非常簡(jiǎn)單地連接到計(jì)算機(jī)上。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 ( 4 ) 多媒體信息獲取設(shè)備 多媒體信息獲取，常用的設(shè)備有掃描儀、數(shù)碼照相機(jī)和攝像機(jī)等。 數(shù)碼照相機(jī)（DC）計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲數(shù)碼攝像機(jī)（DV）數(shù)碼攝像機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)拍攝效果好，電池容量大，DV 帶也可以支持長(zhǎng)時(shí)間拍攝，拍、采、編、播自成一體，相應(yīng)的軟、硬件支持也十分成熟

27、。目前數(shù)碼攝像機(jī)普遍都帶有存儲(chǔ)卡，一機(jī)兩用，切換起來(lái)也很方便。由于數(shù)碼攝像機(jī)使用的小尺寸電荷禍合器件與其鏡頭不匹配，在拍攝靜止圖像時(shí)的效果不如數(shù)碼照相機(jī)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 用于連接攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)的1394 數(shù)據(jù)傳輸電纜線稱為iLink 或Firewire 纜線，如圖fig 所示。一端連接計(jì)算機(jī)上的IEEE 1394 卡上的接口，另一端接在數(shù)碼攝像機(jī)的DV In / Out 接口，然后打開(kāi)DV 的電源并把DV調(diào)到VCR狀態(tài)，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別DV設(shè)備。這時(shí)就可以啟動(dòng)采集編輯軟件，將存儲(chǔ)在DV 磁帶上的數(shù)碼影像輸人到計(jì)算機(jī)。反之，使用此纜線也可將編輯好的文件

28、傳回?cái)z像機(jī)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 如果要將DV上的數(shù)碼影像輸出到電視機(jī)，需要使用RCA線纜，如圖fig所示。RCA線纜包含了3個(gè)接頭：紅色代表右聲道音頻線路，白色代表左聲道音頻線路，黃色代表視頻線路。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 1.2.2 1.2.2 微機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)微機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)1、總線任何一個(gè)微處理器都要與一定數(shù)量的部件和外圍設(shè)備連接，如果將各部件和每一種外圍設(shè)備都分別用一組線路與CPU 直接連接，那么連線將會(huì)錯(cuò)綜復(fù)雜，甚至難以實(shí)現(xiàn)。為了簡(jiǎn)化硬件電路設(shè)計(jì)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常用一組線路，配置以適當(dāng)?shù)慕涌陔娐罚c各部件和外圍設(shè)備連接

29、，這組共用的連接線路被稱為總線。英語(yǔ)名稱BUS， 很形象地表示了總線的特征?？偩€就像高速公路，總線上傳輸?shù)男盘?hào)則被視為高速公路上的車輛。顯而易見(jiàn)，在單位時(shí)間內(nèi)公路上通過(guò)的車輛數(shù)直接依賴于公路的寬度、質(zhì)量。因此，總線技術(shù)成為微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要方面。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 采用總線結(jié)構(gòu)便于部件和設(shè)備的擴(kuò)充，尤其制定了統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)，使不同設(shè)備間的互連實(shí)現(xiàn)起來(lái)更容易。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 2、計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備接口 外部總線通常以接口形式表現(xiàn)，是外部設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接的端口,計(jì)算機(jī)上常見(jiàn)的接口如圖所示。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)

30、用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 1.3.1 1.3.1 進(jìn)位記數(shù)制進(jìn)位記數(shù)制 在日常生活中，人們常會(huì)遇到不同進(jìn)制的數(shù)，如十進(jìn)制數(shù)，逢十進(jìn)一；一周有七天，逢七迸一。人們平時(shí)用得最多的是十進(jìn)制數(shù)；而計(jì)算機(jī)中存放的是二進(jìn)制數(shù)，為了書(shū)寫(xiě)和表示方便，還引人了八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)。無(wú)論哪種數(shù)制，其共同之處都是采用了進(jìn)位記數(shù)制。 在采用進(jìn)位記數(shù)的數(shù)字系統(tǒng)中，如果只用r個(gè)基本符號(hào)（例如0 , 1 , 2 ， ，r-l ）表示數(shù)值，則稱其為r 進(jìn)制數(shù)（Radix 一r Number System ) , r 稱為該數(shù)制的“基數(shù)”( Radix ) ，而數(shù)制中每一固定位置對(duì)應(yīng)的單位值稱為“權(quán)”。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)

31、計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲進(jìn)位制二進(jìn)制八進(jìn)制十進(jìn)制十六進(jìn)制規(guī)則逢二進(jìn)一逢八進(jìn)一逢十進(jìn)一逢十六進(jìn)一基數(shù)r=2r=8r=10r=16基本符號(hào)0,10,1,2,70,1,2,90,1,2,9,A,B,F權(quán)2i8i10i16i角標(biāo)表示B(Binary)O(Octal)D(Decimal)H(Hexadecimal)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 1.3.2 1.3.2 不同進(jìn)位計(jì)數(shù)間的轉(zhuǎn)換不同進(jìn)位計(jì)數(shù)間的轉(zhuǎn)換 1、r 進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 2、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成r 進(jìn)制數(shù) 3、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：

32、王翠玲1.4計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示 1.4.1 1.4.1 基本概念基本概念 ( 1 ) 編碼 計(jì)算機(jī)要處理的數(shù)據(jù)除了數(shù)值數(shù)據(jù)以外，還有各類符號(hào)、圖形、圖像和聲音等非數(shù)值數(shù)據(jù)。而計(jì)算機(jī)只能識(shí)別0和1兩個(gè)數(shù)碼。要使計(jì)算機(jī)能處理這些信息，首先必須將各類信息轉(zhuǎn)換成“0”和“1”表示的代碼，這一過(guò)程成為編碼。 ( 2 ) 數(shù)據(jù) 能被計(jì)算機(jī)接受和處理的符號(hào)的集合都稱為數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 ( 3 ) 比特 比特（Bit：Binary Digit 二進(jìn)制數(shù)位）是指1位二進(jìn)制的數(shù)碼（即0或1）。比特是計(jì)算機(jī)中表示信息的數(shù)據(jù)編碼中的最小單位。 ( 4 )

33、 字節(jié) 字節(jié)表示被處理的一組連續(xù)的二進(jìn)制數(shù)字。通常用8位二進(jìn)制數(shù)字表示一個(gè)字節(jié)，即一個(gè)字節(jié)由8個(gè)比特組成。字節(jié)是存儲(chǔ)器系統(tǒng)的最小存取單位。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 1.4.2 1.4.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 數(shù)值數(shù)據(jù)有大小和正負(fù)之分。通常在微型計(jì)算機(jī)中，用兩個(gè)字節(jié)表示一個(gè)整數(shù)，用四個(gè)字節(jié)表示一個(gè)實(shí)數(shù)。在二進(jìn)制數(shù)的最前面規(guī)定一個(gè)符號(hào)位：“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)。數(shù)據(jù)表示方法通常有定點(diǎn)數(shù)表示和浮點(diǎn)數(shù)表示兩種。 ( 1 ) 定點(diǎn)數(shù)的表示 定點(diǎn)純整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置在最低數(shù)值位的后面，用于表示整數(shù),如下所示。數(shù)符數(shù)值計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠

34、玲主講人：王翠玲 定點(diǎn)純小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置約定在最高數(shù)值位的前面，用于表示小于1的純小數(shù)，如下所示。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 ( 2 ) 浮點(diǎn)數(shù)的表示 浮點(diǎn)數(shù)的表示來(lái)源于數(shù)學(xué)中的指數(shù)形式： NMRc 式中R表示進(jìn)制數(shù)的基數(shù)。N可以用下面兩個(gè)部分表示。 尾數(shù)M。尾數(shù)為小于1的小數(shù)。尾數(shù)的長(zhǎng)度影響數(shù)據(jù)的精度。 階碼c。階碼相當(dāng)于數(shù)學(xué)中的指數(shù)。階碼的大小影響浮點(diǎn)數(shù)可以表示的數(shù)據(jù)的大小范圍。如下所示給出了浮點(diǎn)數(shù)的表示方法。階符階碼尾符尾數(shù)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 例1.9 設(shè)尾數(shù)為8位，階碼為6位，請(qǐng)將二進(jìn)制數(shù)-0100.100用浮點(diǎn)數(shù)的

35、表示方法表示。 解答：由于二進(jìn)制數(shù)-0100.100是負(fù)數(shù)，因此尾符應(yīng)該是“1”，尾數(shù)是10100100；-0100.100與-0.0100100相比，小數(shù)點(diǎn)向右移動(dòng)了4位，這個(gè)“4”就是階碼。由于“4”是正數(shù)，因此，階符是“0”，而十進(jìn)制的“4”在二進(jìn)制中是“100”，補(bǔ)齊稱六位二進(jìn)制數(shù)就是“000100”，所以階碼是“000100”。所以最后表示的結(jié)果應(yīng)該是：0000100110100100計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：王翠玲主講人：王翠玲 1.4.3 1.4.3 字符的表示字符的表示 1、西文字符的表示. 西文字符用ASCII碼表示。ASCII編碼是由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)制定的一種包括數(shù)字、字母、通用符號(hào)和控制符號(hào)在內(nèi)的字符編碼集，全稱叫美國(guó)國(guó)家信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼（American Standard Code for Info