計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)第1章課件

1、第1章 計算機(jī)基礎(chǔ)知識電子計算機(jī)是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一。計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展加快了人類進(jìn)入信息時代的步伐，計算機(jī)的廣泛應(yīng)用改變了人類時代的面貌，特別是微型計算機(jī)的出現(xiàn)及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使計算機(jī)進(jìn)入了普通家庭，改變了人們的生活方式。計算機(jī)逐漸成為人們生活和工作中不可缺少的工具，掌握計算機(jī)的應(yīng)用也成為人們必不可少的技能。世界上第一臺電子數(shù)字式計算機(jī)于1946年2月15日在美國賓夕法尼亞大學(xué)正式投入運行，它的名稱叫ENIAC（埃尼阿克），是電子數(shù)值積分計算機(jī)（the electronic numberical intergrator and computer）的英文簡稱。它使用了17 46

2、8個真空電子管，耗電174 kW，占地170 m2，重達(dá)30噸，每秒鐘可進(jìn)行5 000次加法運算。雖然它的功能遠(yuǎn)比不上今天最普通的一臺微型計算機(jī)，但在當(dāng)時它已是運算速度的絕對冠軍，并且其運算的精確度和準(zhǔn)確度也是史無前例的。ENIAC奠定了電子計算機(jī)的發(fā)展基礎(chǔ)，開辟了一個計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元。有人將其稱為人類第三次產(chǎn)業(yè)革命開始的標(biāo)志。1.1 計算機(jī)的發(fā)展歷史ENIAC誕生后，數(shù)學(xué)家馮諾依曼提出了重大的改進(jìn)理論存儲程序原理，主要內(nèi)容有3點：其一是電子計算機(jī)應(yīng)該以二進(jìn)制為運算基礎(chǔ)；其二是電子計算機(jī)應(yīng)采用“存儲程序”方式工作；其三是進(jìn)一步明確指出了整個計算機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由5個部分組成：運算器、控制器、存

3、儲器、輸入裝置和輸出裝置。馮諾依曼存儲程序原理理論的提出，解決了計算機(jī)運算自動化和速度配合問題，對后來計算機(jī)的發(fā)展起到了決定性的作用。直至今天，絕大部分的計算機(jī)還是采用馮諾依曼的方式工作。早期按馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算機(jī)有如下一些：1.1 計算機(jī)的發(fā)展歷史（1）電子離散變量計算機(jī)（electronic discrete variable automatic computer，EDVAC）。它是第一個按照存儲程序原理設(shè)計的計算機(jī)，該機(jī)1952年投入運行，用于核武器理論計算。（2）電子延遲存儲自動計算機(jī)（electronic delay storage automatic calculator，

4、EDSAC）。它是第一次實現(xiàn)大型存儲程序的計算機(jī)，1949年投入運行。（3）通用自動計算機(jī)（universal automatic computer，UNIVAC）。1951年作為商品計算機(jī)投入使用，開創(chuàng)了用于數(shù)據(jù)處理的計算機(jī)新時代。1.1 計算機(jī)的發(fā)展歷史計算機(jī)的發(fā)展到目前為止共經(jīng)歷了如下4個時代。（1）從1946年到1959年，這段時期稱為“電子管計算機(jī)時代”。第一代計算機(jī)的內(nèi)部元件使用的是電子管。由于一部計算機(jī)需要幾千個電子管，每個電子管都會散發(fā)大量的熱量，因此，如何散熱是一個令人頭痛的問題。電子管的壽命最長只有3 000小時，計算機(jī)運行時常常發(fā)生由于電子管被燒壞而使計算機(jī)死機(jī)的現(xiàn)象。第

5、一代計算機(jī)主要用于科學(xué)研究和工程計算。（2）從1960年到1964年，由于在計算機(jī)中采用了比電子管更先進(jìn)的晶體管，所以將這段時期稱為“晶體管計算機(jī)時代”。晶體管比1.1 計算機(jī)的發(fā)展歷史電子管小得多，不需要暖機(jī)時間，消耗能量較少，處理更迅速、更可靠。第二代計算機(jī)的程序語言從機(jī)器語言發(fā)展到匯編語言。接著，高級語言FORTRAN和COBOL相繼被開發(fā)出來并被廣泛使用。這時，開始使用磁盤和磁帶作為輔助存儲器。第二代計算機(jī)的體積和價格都下降了，使用的人也多起來了，計算機(jī)工業(yè)迅速發(fā)展。第二代計算機(jī)主要用于商業(yè)、大學(xué)教學(xué)和政府機(jī)關(guān)。（3）從1965年到1970年，集成電路被應(yīng)用到計算機(jī)中，因此這段時期被稱

6、為“中小規(guī)模集成電路計算機(jī)時代”。集成電路（integrated circuit，IC）是集成在晶片上的一個完整的電子電路，1.1 計算機(jī)的發(fā)展歷史這個晶片比手指甲還小，卻包含了幾千個晶體管元件。第三代計算機(jī)的特點是體積更小、價格更低、可靠性更高、計算速度更快。第三代計算機(jī)的代表是IBM公司花了50億美元開發(fā)的IBM 360系列。這一階段最主要的是在第三代計算機(jī)中出現(xiàn)了操作系統(tǒng)，代表著計算機(jī)系統(tǒng)的形成和完善。（4）從1971年到現(xiàn)在，被稱為“大規(guī)模集成電路計算機(jī)時代”。第四代計算機(jī)使用的元件依然是集成電路，不過，這種集成電路已經(jīng)大大改善，它包含幾十萬到上百萬個晶體管，人們稱之為大規(guī)模集成電路（

7、large scale integrated circuit，LSI）和超大規(guī)模集成電路1.1 計算機(jī)的發(fā)展歷史（very large scale integrated circuit，VLSI）。1975年，美國1BM公司推出了個人計算機(jī)（personal computer，PC），從此，人們對計算機(jī)不再陌生，計算機(jī)開始深入人類生活的各個方面。在第四代出現(xiàn)了CPU，使得計算機(jī)普及成為現(xiàn)實，計算機(jī)開始在各個領(lǐng)域普及應(yīng)用。1.1 計算機(jī)的發(fā)展歷史（very large scale integrated circuit，VLSI）。1975年，美國1BM公司推出了個人計算機(jī)（personal co

8、mputer，PC），從此，人們對計算機(jī)不再陌生，計算機(jī)開始深入人類生活的各個方面。在第四代出現(xiàn)了CPU，使得計算機(jī)普及成為現(xiàn)實，計算機(jī)開始在各個領(lǐng)域普及應(yīng)用。1.1 計算機(jī)的發(fā)展歷史正因為計算機(jī)具有諸如運算速度快、精度高、能記憶存儲文件等特點，人類才越來越廣泛地使用計算機(jī)，也更加依賴于計算機(jī)。借助于計算機(jī)，人們的工作和學(xué)習(xí)效率有了飛速的提高。針對計算機(jī)的眾多特點，人們設(shè)計了不同種類的計算機(jī)，各取所需，以滿足人們不同的要求。1.2計算機(jī)的特點、分類與應(yīng)用計算機(jī)的特點可以歸納為以下7點，其中前5點為信息技術(shù)界共識，屬于計算機(jī)的基本特點，后兩點尚有學(xué)者未將其歸納進(jìn)來。1.支持人機(jī)交互計算機(jī)具有多種

9、輸入輸出設(shè)備，配上適當(dāng)?shù)能浖螅芍С钟脩舴奖愕剡M(jìn)行人機(jī)交互。以廣泛使用的鼠標(biāo)為例，當(dāng)用戶手握鼠標(biāo)，只需將手指輕輕一點，計算機(jī)便可完成某種操作功能，真可謂“得心應(yīng)手，心想事成”。當(dāng)這種交互性與聲像技術(shù)結(jié)合形成多媒體用戶界面時，更可使用戶的操作自然、方便、豐富多彩。2.數(shù)據(jù)處理速度快1.2.1 計算機(jī)的特點計算機(jī)由電子器件構(gòu)成，具有很高的處理速度。目前世界上最快的計算機(jī)每秒可運算萬億次，普通PC每秒也可處理上百萬條指令。這不僅極大地提高了工作效率，而且使時限性強(qiáng)的復(fù)雜處理可在限定的時間內(nèi)完成。3.數(shù)據(jù)“記憶”能力強(qiáng)計算機(jī)的存儲器類似于人的大腦，可以記憶大量的數(shù)據(jù)和計算機(jī)程序，隨時提供信息查詢、處

10、理等服務(wù)。早期的計算機(jī)，由于存儲容量小，存儲器常常成為限制計算機(jī)應(yīng)用的“瓶頸”。今天，一臺普通的PC內(nèi)存可達(dá)4 GB以上，能支持運行大多數(shù)窗口應(yīng)用程序。當(dāng)然，1.2.1 計算機(jī)的特點有些數(shù)據(jù)量特別大的應(yīng)用，如大型情報檢索、衛(wèi)星圖像處理等，仍需要使用具有更大存儲容量的計算機(jī)，如大型計算機(jī)或巨型計算機(jī)。4.具有邏輯判斷能力邏輯判斷是計算機(jī)的又一重要特點，是計算機(jī)能實現(xiàn)信息處理自動化的重要原因。馮諾依曼型計算機(jī)的基本思想，就是將程序預(yù)先存儲在計算機(jī)中。在程序執(zhí)行過程中，計算機(jī)根據(jù)上一步的處理結(jié)果，能運用邏輯判斷能力自動決定下一步應(yīng)該執(zhí)行哪一條指令。這樣，計算機(jī)的計算能力、邏輯判斷能力和記憶能力三者相

11、結(jié)合，使得計算機(jī)的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了任何一種工具而成為人類腦力延伸的有力助手。1.2.1 計算機(jī)的特點5.很高的計算精度由于計算機(jī)采用二進(jìn)制數(shù)字進(jìn)行計算，因此可以用增加表示數(shù)字的設(shè)備和運用計算技巧等手段，使數(shù)值計算的精度越來越高，可根據(jù)需要獲得千分之一到幾百萬分之一的計算精度。6.具有自動控制能力計算機(jī)是由程序控制其操作過程的。只要根據(jù)應(yīng)用的需要，事先編制好程序并輸入計算機(jī)，計算機(jī)就能自動、連續(xù)地工作，完成預(yù)定的處理任務(wù)。計算機(jī)中可以存儲大量的程序和數(shù)據(jù)。存儲程序是計算機(jī)工作的一個重要原則，這是計算機(jī)能自動處理的基礎(chǔ)。1.2.1 計算機(jī)的特點7.通用性強(qiáng)計算機(jī)能夠在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，原因之一

12、就是其具有很強(qiáng)的通用性。計算機(jī)可以將任何復(fù)雜的信息處理任務(wù)分解成一系列的基本算術(shù)運算和邏輯運算，反映在計算機(jī)的指令操作中。按照各種規(guī)律要求的先后次序把它們組織成各種不同的程序，存入存儲器中。在計算機(jī)的工作過程中，這種存儲指揮和控制計算機(jī)進(jìn)行自動、快速的信息處理，并且十分靈活、方便、易于變更，這就使計算機(jī)具有極大的通用性。1.2.1 計算機(jī)的特點計算機(jī)的分類方法很多，可從不同角度對其進(jìn)行分類，如可以按照計算機(jī)的體積、速度、處理能力等特性分類，也可根據(jù)使用范圍、使用方式分類。通常情況下，計算機(jī)采用如下3種分類標(biāo)準(zhǔn)：1.按計算機(jī)處理對象分類計算機(jī)按處理的對象不同可分為電子模擬計算機(jī)、電子數(shù)字計算機(jī)和

13、混合計算機(jī)。（1）電子模擬計算機(jī)所處理的電信號在時間上是連續(xù)的（模擬量），采用的是模擬技術(shù)。（2）電子數(shù)字計算機(jī)所處理的電信號在時間上是離散的（數(shù)字1.2.2 計算機(jī)的分類量），采用的是數(shù)字技術(shù)。數(shù)字化之后的信息具有易保存、易表示、易計算、方便硬件實現(xiàn)等優(yōu)點，所以數(shù)字計算機(jī)已成為信息處理的主流。通常所說的計算機(jī)都是指電子數(shù)字計算機(jī)。（3）混合計算機(jī)是將數(shù)字技術(shù)和模擬技術(shù)相結(jié)合的計算機(jī)。2.按計算機(jī)性能規(guī)模分類計算機(jī)性能規(guī)模主要指計算機(jī)的體積、速度、處理能力等特性。按性能規(guī)模的不同,計算機(jī)可分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)和工作站。（1）巨型機(jī)。巨型機(jī)的特點是運算速度快、存儲容量大，每

14、秒可1.2.2 計算機(jī)的分類執(zhí)行幾十億條指令，可容納上百個用戶同時使用，可同時完成多項任務(wù)。研究巨型機(jī)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，尤其是國防尖端技術(shù)發(fā)展的需要。目前世界上只有少數(shù)幾個國家能生產(chǎn)巨型機(jī)。我國自主研發(fā)的“銀河-”型億次機(jī)、“銀河-”型十億次機(jī)和“銀河-”型百億次機(jī)都是巨型機(jī)，主要用于核技術(shù)、空間技術(shù)、大范圍天氣預(yù)報、石油勘探等領(lǐng)域。（2）大型機(jī)。大型機(jī)的特點表現(xiàn)在通用性強(qiáng)、具有很強(qiáng)的綜合處理能力、性能覆蓋面廣等方面，每秒可執(zhí)行幾億條指令，主要應(yīng)用在公司、銀行、政府部門、社會管理機(jī)構(gòu)和制造廠家等，通常稱大型機(jī)1.2.2 計算機(jī)的分類為企業(yè)計算機(jī)。大型機(jī)在未來將被賦予更多的使命，如大型事務(wù)處理、企

15、業(yè)內(nèi)部的信息管理與安全保護(hù)、科學(xué)計算等。（3）中小型機(jī)。中小型機(jī)是介于大型機(jī)和微型機(jī)之間的一種機(jī)型，每秒可執(zhí)行千萬條指令。中小型機(jī)規(guī)模小、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計周期短，便于及時采用先進(jìn)工藝。這類機(jī)器可靠性高，對運行環(huán)境要求低，易于操作且便于維護(hù)。中小型機(jī)符合部門性的要求，為中小型企事業(yè)單位所常用。（4）微型機(jī)。微型機(jī)又稱為個人計算機(jī)，它是日常生活中使用最多、最普遍的計算機(jī)，具有價格低廉、性能強(qiáng)、體積小、功耗低等1.2.2 計算機(jī)的分類特點，每秒可執(zhí)行百萬條指令?，F(xiàn)在微型計算機(jī)已進(jìn)入了千家萬戶，成為人們工作、生活的重要工具。微型機(jī)可分為臺式機(jī)和便攜機(jī)兩類，便攜機(jī)又分為筆記本電腦和個人數(shù)字助理（俗稱掌上電

16、腦）兩種。（5）工作站。工作站是一種高檔的微機(jī)系統(tǒng)，它具有較高的運算速度，具有多任務(wù)、多用戶功能，且兼具微型機(jī)的操作便利性和良好的人機(jī)界面，可以連接到多種輸入/輸出設(shè)備，具有易于聯(lián)網(wǎng)、處理功能強(qiáng)等特點。工作站的應(yīng)用領(lǐng)域已從最初的計算機(jī)輔助設(shè)計擴(kuò)展到商業(yè)、金融、辦公領(lǐng)域，并充當(dāng)著網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的角色。1.2.2 計算機(jī)的分類3.按功能和用途分類計算機(jī)按功能和用途可分為通用計算機(jī)和專用計算機(jī)。通用計算機(jī)具有功能強(qiáng)、兼容性強(qiáng)、應(yīng)用面廣、操作方便等優(yōu)點，通常使用的計算機(jī)都是通用計算機(jī)。專用計算機(jī)一般功能單一、操作復(fù)雜，用于完成特定的工作任務(wù)。1.2.2 計算機(jī)的分類計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已滲透到社會的各行各業(yè)，

17、正在改變著傳統(tǒng)的工作、學(xué)習(xí)和生活方式，推動著社會的發(fā)展。從應(yīng)用領(lǐng)域角度分析，大多數(shù)教科書上的說法都不完全一致，主要是對領(lǐng)域的劃分不一致，但一致認(rèn)可的是數(shù)值計算或科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理、輔助設(shè)計、實時控制、人工智能等方面?；诠沧R，計算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域如下。1.科學(xué)計算（或數(shù)值計算）科學(xué)計算是指利用計算機(jī)來完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數(shù)學(xué)問題的計算。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)工作中，科學(xué)計算問題是大量和復(fù)雜的。利用計算機(jī)的高速計算、大存儲容量和連續(xù)運算的能力，可以1.2.3 計算機(jī)的應(yīng)用實現(xiàn)人工無法解決的各種科學(xué)計算問題。這是計算機(jī)應(yīng)用最早，也是最成熟的領(lǐng)域。2.數(shù)據(jù)處理（或信息處理）數(shù)據(jù)處理是指對各種數(shù)據(jù)進(jìn)

18、行收集、存儲、整理、分類、統(tǒng)計、加工、利用、傳播等一系列活動的統(tǒng)稱。據(jù)統(tǒng)計，80以上的計算機(jī)主要用于數(shù)據(jù)處理，這類工作量大、應(yīng)用面寬，決定了計算機(jī)應(yīng)用的主導(dǎo)方向。數(shù)據(jù)處理從簡單到復(fù)雜已經(jīng)歷了如下3個發(fā)展階段。（1）電子數(shù)據(jù)處理（electronic data processing，EDP），它1.2.3 計算機(jī)的應(yīng)用是以文件系統(tǒng)為手段，實現(xiàn)一個部門內(nèi)的單項管理。（2）管理信息系統(tǒng)（management information system，MIS），它是以數(shù)據(jù)庫技術(shù)為工具，實現(xiàn)一個部門的全面管理，以提高工作效率。（3）決策支持系統(tǒng)（decision support system，DSS），它是

19、以數(shù)據(jù)庫、模型庫和方法庫為基礎(chǔ)，幫助管理決策者提高決策水平，改善運營策略的正確性與有效性。目前，數(shù)據(jù)處理已廣泛應(yīng)用于辦公自動化、企事業(yè)計算機(jī)輔助管理與決策、情報檢索、圖書管理、電影電視動畫設(shè)計、會計電算化等1.2.3 計算機(jī)的應(yīng)用各行各業(yè)。信息正在形成獨立的產(chǎn)業(yè)，多媒體技術(shù)使信息展現(xiàn)在人們面前的不僅是數(shù)字和文字，也有聲情并茂的聲音和圖像信息。3.輔助技術(shù)（或計算機(jī)輔助設(shè)計與制造）計算機(jī)輔助技術(shù)包括CAD、CAM和CAI等。（1）計算機(jī)輔助設(shè)計（computer aided design，CAD）。（2）計算機(jī)輔助制造（computer aided manufacturing，CAM）。（3）計

20、算機(jī)輔助教學(xué)（computer aided instruction，CAI）。（4）計算機(jī)輔助測試（computer aided testing，CAT）。1.2.3 計算機(jī)的應(yīng)用（5）計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（computer integreted manufacturing system，CIMS）。4.過程控制（或?qū)崟r控制）過程控制是利用計算機(jī)及時采集檢測數(shù)據(jù)，按最優(yōu)值迅速地對控制對象進(jìn)行自動調(diào)節(jié)或自動控制。采用計算機(jī)進(jìn)行過程控制，不僅可以大大提高控制的自動化水平，而且可以提高控制的及時性和準(zhǔn)確性，從而改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量及合格率。因此，計算機(jī)過程控制已在機(jī)械、冶金、石油、化工、紡織、水

21、電、航天等部門得到廣泛的應(yīng)用。1.2.3 計算機(jī)的應(yīng)用5.人工智能（或智能模擬）人工智能（artificial intelligence，AI）是計算機(jī)模擬人類的智能活動，諸如感知、判斷、理解、學(xué)習(xí)、問題求解和圖像識別等?，F(xiàn)在人工智能的研究已取得了不少成果，有些已開始走向?qū)嵱秒A段。例如，能模擬高水平醫(yī)學(xué)專家進(jìn)行疾病診療的專家系統(tǒng)和具有一定思維能力的智能機(jī)器人等。6.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)的結(jié)合構(gòu)成了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建立，不僅解決了一個單位、一個地區(qū)、一個國家中計算機(jī)與計算機(jī)之間的通信，各種軟、硬件資源的共享，也大大促進(jìn)了國際間的文字、圖像、視頻和聲音等各類數(shù)據(jù)的傳輸與處理。1

22、.2.3 計算機(jī)的應(yīng)用在介紹了計算機(jī)的誕生、發(fā)展及特點之后，相信讀者已經(jīng)對計算機(jī)有了一個初步和感性的認(rèn)識。計算機(jī)系統(tǒng)是一個龐大且紛繁復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)，但也有其規(guī)律可循，下面逐一詳細(xì)介紹，以使讀者對計算機(jī)有一個全面和深入的認(rèn)識。1.3 計算機(jī)的系統(tǒng)組成如今的計算機(jī)已發(fā)展成為一個龐大的家族，其中的每個成員，盡管在規(guī)模、性能、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等方面存在著很大的差別，但它們的基本結(jié)構(gòu)是相同的。計算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分：硬件系統(tǒng)由中央處理器、內(nèi)存儲器、外存儲器和輸入/輸出設(shè)備等組成；軟件系統(tǒng)分為兩大類，即計算機(jī)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計算機(jī)通過執(zhí)行程序而運行，在其運行時軟硬件協(xié)同工作，二者缺一不可。

23、計算機(jī)系統(tǒng)的組成框架如圖1-1所示。如果將計算機(jī)看作一個人，那么硬件系統(tǒng)就是其物質(zhì)組成，軟件系統(tǒng)則是其靈魂，二者有機(jī)結(jié)合，使計算機(jī)穩(wěn)定地發(fā)揮其功能，幫助人們解決各種難題。下面按照圖1-1所示的計算機(jī)系統(tǒng)組成分類進(jìn)行介紹。1.3.1 計算機(jī)系統(tǒng)概述如今的計算機(jī)已發(fā)展成為一個龐大的家族，其中的每個成員，盡管在規(guī)模、性能、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等方面存在著很大的差別，但它們的基本結(jié)構(gòu)是相同的。計算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分：硬件系統(tǒng)由中央處理器、內(nèi)存儲器、外存儲器和輸入/輸出設(shè)備等組成；軟件系統(tǒng)分為兩大類，即計算機(jī)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計算機(jī)通過執(zhí)行程序而運行，在其運行時軟硬件協(xié)同工作，二者缺一不可。計

24、算機(jī)系統(tǒng)的組成框架如圖1-1所示。如果將計算機(jī)看作一個人，那么硬件系統(tǒng)就是其物質(zhì)組成，軟件系統(tǒng)則是其靈魂，二者有機(jī)結(jié)合，使計算機(jī)穩(wěn)定地發(fā)揮其功能，幫助人們解決各種難題。下面按照圖1-1所示的計算機(jī)系統(tǒng)組成分類進(jìn)行介紹。1.3.1 計算機(jī)系統(tǒng)概述1.計算機(jī)硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)是構(gòu)成計算機(jī)的物理裝置，是指在計算機(jī)中看得見、摸得著的有形實體。1945年，在計算機(jī)的發(fā)展史上做出杰出貢獻(xiàn)的著名應(yīng)用數(shù)學(xué)家馮諾依曼與其他專家為改進(jìn)ENIAC，提出了一個全新的存儲程序的通用電子計算機(jī)方案，規(guī)定了新機(jī)器由5個部分組成：運算器、邏輯控制裝置、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，并描述了這5個部分的職能和相互關(guān)系。新的計算機(jī)與

25、ENIAC相比有兩個重大改進(jìn)：一是采用二進(jìn)制；二是提出了“存儲程序”的設(shè)計思想，即用存儲數(shù)據(jù)的同一裝置存儲執(zhí)行運算的命令，使程序的執(zhí)行可自動地從一條指令進(jìn)入下一條指令。（1）計算機(jī)的指令系統(tǒng)。指令是能被計算機(jī)識別并執(zhí)行的二進(jìn)制1.計算機(jī)硬件系統(tǒng)，它規(guī)定了計算機(jī)能完成的某一種操作。一條指令通常由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。操作碼指明該指令要完成的操作，如存數(shù)、取數(shù)等。操作碼的位數(shù)決定了一個機(jī)器指令的條數(shù)。當(dāng)使用定長度操作碼格式時，若操作碼位數(shù)為n，則指令可有2n條。操作數(shù)是指操作對象的內(nèi)容或者所在的單元格地址。操作數(shù)在大多數(shù)情況下是03位的地址碼，從地址碼得到的僅是數(shù)據(jù)所在的地址，可以是源操作數(shù)的

26、存放地址，也可以是操作結(jié)果的存放地址。（2）計算機(jī)的工作原理。計算機(jī)的工作過程實際上是快速執(zhí)行指令的過程。在此過程中，有兩種信息在流動：一種是數(shù)據(jù)流，另一種1.計算機(jī)硬件系統(tǒng)是控制流。數(shù)據(jù)流指原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、結(jié)果數(shù)據(jù)、源程序等。控制流是由控制器對指令進(jìn)行分析、解釋后向各部件發(fā)出的控制命令，用于指揮各部件的協(xié)調(diào)工作。計算機(jī)的指令執(zhí)行過程分為如下幾個步驟：取指令。從內(nèi)存儲器中取出指令送到指令寄存器。分析指令。對指令寄存器中存放的指令進(jìn)行分析，由譯碼器對操作碼進(jìn)行譯碼，將指令的操作碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制電信號，并由地址碼確定操作數(shù)的地址。執(zhí)行指令。由操作控制線路發(fā)出完成該操作所需要的一系列控制信息，

27、以完成該指令規(guī)定的各種操作。1.計算機(jī)硬件系統(tǒng)下一步準(zhǔn)備。形成下一條指令的地址，指令計數(shù)器指向存放下一條指令的地址，最后控制單元將執(zhí)行結(jié)果寫入內(nèi)存，為執(zhí)行下一條指令做準(zhǔn)備。完成上述一條指令的執(zhí)行過程稱為一個“機(jī)器周期”，如圖1-2所示。1.計算機(jī)硬件系統(tǒng)計算機(jī)在運行時，CPU從內(nèi)存讀取一條指令到CPU內(nèi)執(zhí)行，執(zhí)行完畢后，再從內(nèi)存讀取下一條指令到CPU內(nèi)執(zhí)行。CPU就這樣不斷地取指令、分析指令、執(zhí)行指令及取下一條指令。計算機(jī)的工作就是執(zhí)行程序，即自動、連續(xù)地執(zhí)行一系列指令，而程序開發(fā)人員的工作就是編制程序，使計算機(jī)不斷地工作。2.計算機(jī)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)是計算機(jī)所運行的全部程序的總稱。軟件是計算機(jī)

28、的靈魂，是發(fā)揮計算機(jī)功能的關(guān)鍵。可以說軟件是用戶與計算機(jī)的接口，正是有了內(nèi)容豐富、種類繁多的軟件，人們才不必過多地了解機(jī)器本身的結(jié)構(gòu)與原理，才可以方便、靈活地使用計算機(jī)，從而使計算機(jī)有效地為人類服務(wù)。計算機(jī)系統(tǒng)的軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩類。系統(tǒng)軟件一般包括操作系統(tǒng)、語言編譯程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等；應(yīng)用軟件是為某一特定應(yīng)用而開發(fā)的軟件，如文字處理軟件、表格處理軟件、繪圖軟件、財務(wù)軟件、過程控制軟件等。硬件是計算機(jī)運行的物質(zhì)基礎(chǔ)，計算機(jī)的性能，如運算速度、存儲容量、計算精度和可靠性等，很大程度上取決于硬件的配置。在上一節(jié)概述中了解到計算機(jī)采用了存儲程序和程序控制原理馮諾依曼原理，這個概念被譽(yù)為

29、計算機(jī)史上的一個里程碑。按照馮諾依曼原理設(shè)計制造的計算機(jī)稱為馮諾依曼機(jī)。概括來講，馮諾依曼結(jié)構(gòu)有3條重要的設(shè)計思想：計算機(jī)應(yīng)由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成，每個部分均有一定的功能；以二進(jìn)制的形式表示數(shù)據(jù)和指令；程序預(yù)先存入存儲器中，使計算機(jī)在工作中能自動地從存儲器中取出程序指令并加以執(zhí)行?，F(xiàn)在使用的計算機(jī)的硬件系統(tǒng)一直沿用馮諾依曼結(jié)構(gòu)。各種信息通過1.3.2 計算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成輸入設(shè)備進(jìn)入計算機(jī)存儲器，再通過各種線路、電路傳送到運算器，運算器運算完畢后把結(jié)果送到存儲器存儲，最后信息通過輸出設(shè)備顯示出來，整個過程由控制器進(jìn)行全程控制。計算機(jī)的整個工作過程和基本硬件結(jié)構(gòu)

30、如圖1-3所示。計算機(jī)的硬件由主機(jī)和外部設(shè)備組成：主機(jī)由CPU、內(nèi)存儲器、總線系統(tǒng)構(gòu)成；外部設(shè)備由輸入設(shè)備、外存儲器、輸出設(shè)備組成。現(xiàn)今廣泛應(yīng)用的微型計算機(jī)把運算器和控制器集成在一片芯片上，稱為CPU。輸入/輸出設(shè)備簡稱I/O設(shè)備。1.3.2 計算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成1.3.2 計算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成1.CPUCPU是計算機(jī)的核心部件，它完成計算機(jī)的運算和控制功能，包括運算器和控制器兩個部分。運算器又稱算術(shù)邏輯單元（arithmetic and logic unit，ALU），其主要功能是完成對數(shù)據(jù)的算術(shù)運算、邏輯運算和邏輯判斷等操作?？刂茊卧╟ontrol unit，CU）是整個計算機(jī)的指揮中心

31、，其根據(jù)事先給定的命令，發(fā)出各種控制信號，指揮計算機(jī)各部分工作?？刂破鞯墓ぷ魇菑膬?nèi)存儲器中取出指令并進(jìn)行分析與判斷，根據(jù)指令發(fā)出控制信號，使計算機(jī)的有關(guān)設(shè)備有條不紊地協(xié)調(diào)工作，在程序的作用下，保證計算機(jī)能自動、連續(xù)地工作。圖1-4所示為一款CPU的外形。1.CPUCPU主要性能指標(biāo)如下：（1）主頻。主頻又稱時鐘頻率，用來表示CPU運算、處理數(shù)據(jù)的速度，單位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz）。如今CPU的主頻已經(jīng)達(dá)到4.0 GHz甚至更高。CPU的主頻外頻倍頻系數(shù)，主頻和實際的運算速度存在一定的關(guān)系，但并不是一個簡單的線性關(guān)系，所以CPU的主頻與CPU實際的運算能力是沒有直接關(guān)系的，主頻表示在C

32、PU內(nèi)數(shù)字脈沖信號振蕩的速度。CPU的運算速度還取決于CPU的流水線、總線等各方面的性能指標(biāo)，因此主頻只是CPU性能表現(xiàn)的一個方面，而不代表CPU的整體性能。（2）外頻。外頻是CPU的基準(zhǔn)頻率，單位是MHz。1.CPUCPU的外頻決定著整塊主板的運行速度。（3）前端總線頻率。前端總線（FSB）頻率（即總線頻率）直接影響CPU與內(nèi)存數(shù)據(jù)交換的速度。數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率，即數(shù)據(jù)帶寬(總線頻率數(shù)據(jù)位寬)8。例如，一款數(shù)據(jù)位寬為64位、前端總線頻率是800 MHz的CPU，按照公式，它的數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬是6.4 GB/s。（4）CPU的位和字長。位。在數(shù)字電路和計算

33、機(jī)技術(shù)中采用二進(jìn)制，代碼只有“0”和“1”，其中無論是“0”還是“1”，在CPU中都是 1“位”。字長。計算機(jī)技術(shù)中將CPU在單位時間內(nèi)(同一時間)能一次性1.CPU處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)稱為字長。例如，能處理字長為8位數(shù)據(jù)的CPU通常就稱為8位CPU，同理32位的CPU能在單位時間內(nèi)處理字長為32位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。（5）緩存。緩存是CPU的重要指標(biāo)之一，而且緩存的結(jié)構(gòu)和大小對CPU速度的影響非常大，CPU內(nèi)緩存的運行頻率極高，一般是和處理器同頻運作，工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)內(nèi)存和硬盤。實際工作時，CPU往往需要重復(fù)讀取同樣的數(shù)據(jù)塊，而緩存容量的增大，可以大幅度提升CPU內(nèi)部讀取數(shù)據(jù)的命中率，而不用再

34、到內(nèi)存或者硬盤上尋找，以此提高系統(tǒng)性能。但是由于考慮到CPU芯片面積和成本的因素，因此一般緩存都很小。CPU的緩存目前分為三級，分別是L1 cache(一級緩存)（即CPU）、L2 cache(二級緩存)和L3 cache(三級緩存)。2.存儲器存儲器（memory）是計算機(jī)存儲信息的“倉庫”，分為兩大類：內(nèi)存儲器和外存儲器。存儲器是具有記憶能力的部件，用來存儲程序和數(shù)據(jù)。（1）內(nèi)存儲器。計算機(jī)內(nèi)存儲器簡稱內(nèi)存，是直接與CPU相聯(lián)系的存儲設(shè)備，是微型計算機(jī)工作的基礎(chǔ)。為了便于對存儲器內(nèi)存放的信息進(jìn)行管理，整個內(nèi)存被劃分成許多存儲單元，每個存儲單元都有一個編號，此編號稱為地址（address）。

35、地址與存儲單元為一對一的關(guān)系，是存儲單元的唯一標(biāo)志。存儲單元的地址、存儲單元和存儲單元的內(nèi)容是3個不同的概念，地址相當(dāng)于旅館的房間編號，存儲單元相當(dāng)于旅館的房間，存儲單元的內(nèi)容相當(dāng)于房間中的旅客。在2.存儲器存儲器中，CPU對存儲器的讀寫操作都是通過地址來進(jìn)行的。通常內(nèi)存儲器分為只讀存儲器、隨機(jī)存儲器和高速緩沖存儲器3類，下面分別予以介紹。只讀存儲器。只讀存儲器（read only memory，ROM）是指只能從該設(shè)備中讀數(shù)據(jù)，而不能向里面寫數(shù)據(jù)的存儲器。ROM中的數(shù)據(jù)是由設(shè)計者和制造商事先編制好固化在里面的一些程序，使用者不能隨意更改。ROM主要用于檢查計算機(jī)系統(tǒng)的配置情況并提供最基本的輸

36、入/輸出（I/O）控制程序，如存儲BIOS參數(shù)的CMOS芯片。ROM的特點是計算機(jī)斷電后存儲器中的數(shù)據(jù)仍然存在。隨機(jī)存儲器。隨機(jī)存儲器（random access memory,RAM）2.存儲器允許按任意指定地址的存儲單元隨機(jī)地讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。一切要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)都要先裝入該存儲器內(nèi)。CPU在工作時直接從RAM中讀數(shù)據(jù)，而RAM中的數(shù)據(jù)來自外存，并隨著計算機(jī)的工作隨時變化。RAM主要有兩個特點：一是存儲器中的數(shù)據(jù)可以反復(fù)使用，只有向存儲器寫入新數(shù)據(jù)時其中的內(nèi)容才被更新；二是RAM中的信息隨著計算機(jī)的斷電而自然消失，所以RAM是計算機(jī)處理數(shù)據(jù)的臨時存儲區(qū)，要想使數(shù)據(jù)長期保存起來，必須將數(shù)據(jù)保

37、存在外存中。微型計算機(jī)中的RAM大多采用半導(dǎo)體存儲器，基本上是以內(nèi)存條的形式進(jìn)行組織，其優(yōu)點是擴(kuò)展方便，用戶可根據(jù)需要隨時增加內(nèi)存。2.存儲器目前常見的內(nèi)存條容量有2 GB、4 GB、8 GB等，外形如圖1-5所示。其按用途分為兩種，即分別用于筆記本式計算機(jī)和臺式機(jī)的內(nèi)存條，使用時只要將其插在主板的內(nèi)存插槽上即可。高速緩沖存儲器。隨著微型計算機(jī)CPU速度的不斷提高，RAM的速度越來越難以滿足高速CPU的要求，一般情況下，讀/寫系統(tǒng)內(nèi)存均要加入等待時間，這對高速CPU來講是一種極大的浪費，解決的辦法就是采用高速緩沖存儲器（cache）技術(shù)。2.存儲器cache是指在CPU與內(nèi)存之間設(shè)置的一級或兩

38、級高速、小容量存儲器，稱為高速緩沖存儲器，固化在主板上。在計算機(jī)工作時，系統(tǒng)先將數(shù)據(jù)由外存讀入RAM中，再由RAM讀入cache中，然后CPU直接從cache 中取數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。通常，cache的容量為32256 KB，存取速度為15 35 ns（納秒），而RAM的存取速度一般要大于80 ns。（2）外存儲器。外存儲器（簡稱外存）,又稱輔助存儲器，主要用于保存暫時不用但又需長期保留的程序或數(shù)據(jù)。存放在外存中的程序必須調(diào)入內(nèi)存才能運行，外存的存取速度相對來說較慢，但價格比較便宜，可保存的信息量大。常用的外存有硬盤、光盤、U盤等。硬盤。硬盤存儲器簡稱硬盤（hard disk），由電動機(jī)和硬盤2.存

39、儲器組成，一般置于主機(jī)箱內(nèi),其外形及結(jié)構(gòu)如圖1-6所示。硬盤具有磁盤容量大、存取速度快、可靠性高等優(yōu)點，是目前最重要的外存儲器。硬盤是由涂有磁性材料的磁盤片組成的，用于存放數(shù)據(jù)。硬盤是一個非常精密的機(jī)械裝置，磁道間只有百萬分之幾厘米的間隙，磁頭傳動裝置必須把磁頭快速而準(zhǔn)確地移到指定的磁道上。除了安裝在計算機(jī)內(nèi)的硬盤，現(xiàn)在也流行將硬盤封裝在硬盤盒內(nèi)，用USB接口與計算機(jī)連接，即插即用，稱為移動硬盤。2.存儲器硬盤的基本參數(shù)包括容量、轉(zhuǎn)速、尺寸、接口類型和傳輸速率等。容量是硬盤最主要的參數(shù)。硬盤的容量以兆字節(jié)（MB）或吉字節(jié)（GB）為單位，1 GB=1 024 MB。但硬盤廠商在標(biāo)稱硬盤容量時通常

40、取1 GB=1 000 MB，因此在BIOS中或在格式化硬盤時看到的容量會比廠家的標(biāo)稱值小。近兩年主流的硬盤容量是500 GB、1 TB和2 TB。轉(zhuǎn)速是硬盤內(nèi)電動機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)速度，也就是硬盤盤片在一分鐘內(nèi)所能完成的最大轉(zhuǎn)數(shù)。轉(zhuǎn)速是決定硬盤內(nèi)部傳輸率的關(guān)鍵因素之一，在很大程度上直接影響著硬盤的速度。硬盤的轉(zhuǎn)速越快，硬盤尋找文件的速度也就越快，相應(yīng)地硬盤的傳輸速度也就得到了提高。硬盤2.存儲器轉(zhuǎn)速以每分鐘多少轉(zhuǎn)（r/min）來表示。家用普通硬盤的轉(zhuǎn)速一般有5 400 r/min和7 200 r/min等；服務(wù)器用戶對硬盤性能要求最高，服務(wù)器中使用的SCSI硬盤轉(zhuǎn)速基本都采用10 000 r/mi

41、n，甚至還有15 000 r/min的，性能要超出家用產(chǎn)品很多。硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率是指硬盤讀寫數(shù)據(jù)的速度，單位為兆字節(jié)每秒（MB/s）。硬盤數(shù)據(jù)傳輸率又包括了內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率和外部數(shù)據(jù)傳輸率。內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率也稱持續(xù)傳輸率，它反映了硬盤緩沖區(qū)未用時的性能，主要依賴于硬盤的旋轉(zhuǎn)速度。外部數(shù)據(jù)傳輸率也稱接口傳輸率，它標(biāo)稱的是系統(tǒng)總線與硬盤緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸率，外部數(shù)據(jù)傳輸率與硬盤接口類型和硬盤緩存的大小有關(guān)。2.存儲器硬盤接口是指硬盤連接計算機(jī)設(shè)備的接口，從整體的角度上，硬盤接口分為IDE、SATA、SCSI和光纖通道4種。IDE接口硬盤多用于家用產(chǎn)品中，部分應(yīng)用于服務(wù)器，SCSI接口硬盤則主要應(yīng)用于

42、服務(wù)器市場，而光纖通道硬盤只用在高端服務(wù)器上，價格昂貴。使用SATA（serial ATA）口的硬盤又稱串口硬盤，是未來PC硬盤的趨勢。ATA采用串行連接方式，串行ATA總線使用嵌入式時鐘信號，具備了更強(qiáng)的糾錯能力，與以往相比，其最大的區(qū)別在于能對傳輸指令進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴４薪涌谶€具有結(jié)構(gòu)簡單、支持熱插拔的優(yōu)點。在IDE和SCSI的大類別下，又可以分出多種具體的接口類型，又各自擁有不同的技術(shù)規(guī)范，2.存儲器具備不同的傳輸速度。（2）光盤、光盤驅(qū)動器與刻錄機(jī)。光盤是以光信息作為存儲物的載體，用來存儲數(shù)據(jù)的一種外存類型，分為不可擦寫光盤（如C

43、DROM、DVDROM等）和可擦寫光盤（如CDRW、DVDRAM等）。不可擦寫光盤可以由用戶寫信息，但只能寫一次，之后將永久存在盤上不可修改?？刹翆懶凸獗P類似于磁盤，可以重復(fù)讀寫，它的材料是磁光材料，與只讀型光盤有很大不同。目前微型計算機(jī)中常用的是DVDROM。光盤的主要特點是存儲容量大、可靠性高。一張CDROM的容量可達(dá)600 MB，而DVDROM的容量可達(dá)4.7 GB。只要存儲介質(zhì)不發(fā)生問題，光盤上的信息就永遠(yuǎn)存在。2.存儲器光盤驅(qū)動器即光驅(qū)，是利用光學(xué)方式進(jìn)行讀寫信息的存儲設(shè)備，是臺式機(jī)里比較常見的大容量的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和高品質(zhì)的音源設(shè)備，分為內(nèi)置光驅(qū)和外置光驅(qū)兩種?？啼洐C(jī)則是可以對光盤進(jìn)

44、行寫入，將用戶希望保存的數(shù)據(jù)寫入光盤介質(zhì)的設(shè)備，分為內(nèi)置刻錄機(jī)和外置刻錄機(jī)兩種。早期的光驅(qū)只能讀取光盤的信息，隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在大部分光驅(qū)都已和刻錄機(jī)整合，具有了光盤讀寫功能，光驅(qū)在臺式機(jī)諸多配件中已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)配置。（3）U盤。U盤又稱優(yōu)盤，全稱“USB閃存盤”。它是一個USB接口的無需物理驅(qū)動器的微型高容量移動存儲產(chǎn)品，可以通過USB接口與計算機(jī)連接，實現(xiàn)即插即用。2.存儲器U盤的組成很簡單：外殼、機(jī)芯和閃存。U盤最大的優(yōu)點是：小巧便于攜帶、存儲容量大、價格便宜、性能可靠、讀寫時斷開而不會損壞硬件。U盤體積很小、重量極輕，特別適合隨身攜帶，可以把它掛在胸前、吊在鑰匙串上，甚至放進(jìn)錢包

45、里。另外，U盤還具有防潮防磁、耐高低溫等特性，安全可靠性很好。這些優(yōu)點使得U盤非常適合用來從某地把個人數(shù)據(jù)或是工作文件攜帶到另一地。3.主板計算機(jī)主板又稱主機(jī)板(mainboard)、系統(tǒng)板(system board)或母板(motherboard)，它安裝在機(jī)箱內(nèi)，是計算機(jī)最基本的也是最重要的部件之一。主板一般為矩形電路板，上面安裝了組成計算機(jī)的主要電路系統(tǒng)，一般有CPU插座、內(nèi)存插槽、總線擴(kuò)展槽、芯片組、I/O控制芯片、電源插槽和其他擴(kuò)展插槽等元件。圖17所示為主板的外形和其上相應(yīng)的硬件和插槽。3.主板3.主板主板采用開放式結(jié)構(gòu)，通過各種擴(kuò)展插槽可以更換其插卡，對計算機(jī)硬件進(jìn)行局部升級，使

46、廠家和用戶在配置機(jī)型方面有更大的靈活性?？傊?，主板在整個微機(jī)系統(tǒng)中扮演著舉足輕重的角色。可以說，主板的類型和檔次決定著整個微機(jī)系統(tǒng)的類型和檔次，主板的性能影響著整個微機(jī)系統(tǒng)的性能。主板上的元件大都采用表面安裝工藝（surface mounted technology，SMT）焊接，大大提高了主板的可靠性。下面主要介紹主板上較重要的幾個部分。（1）芯片組。主板上除了安裝CPU外還安裝有各種芯片，包括BIOS芯片、南北橋芯片和RAID控制芯片。BIOS芯片是可以寫入的，方便用戶更新BIOS的版本，以獲取更好的性能及對計算機(jī)最新硬件3.主板的支持。南北橋芯片則主要負(fù)責(zé)處理CPU、內(nèi)存、顯卡三者間的通

47、信和硬盤等存儲設(shè)備和PCI之間的數(shù)據(jù)流通。芯片組在很大程度上決定了主板的功能和性能。RAID控制芯片可支持由多個硬盤組成各種RAID模式。（2）總線。目前計算機(jī)系統(tǒng)普遍采用總線結(jié)構(gòu)作為計算機(jī)各部件之間的通信線。各類外部設(shè)備和存儲器都是通過各自的接口電路連接到計算機(jī)系統(tǒng)總線上的。計算機(jī)系統(tǒng)總線大致可分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線3種。地址總線是計算機(jī)用來傳送地址的信號線，其數(shù)目決定了計算機(jī)直接尋址的范圍。例如，16根地址線，可以構(gòu)成216=65 536個3.主板地址，可直接尋址64 KB地址空間。數(shù)據(jù)總線是計算機(jī)用來傳送數(shù)據(jù)和代碼的總線，一般為雙向信號線，可以進(jìn)行兩個方向的數(shù)據(jù)傳送。通常數(shù)據(jù)總

48、線的位數(shù)與微機(jī)的字長相等。如32位的CPU芯片其數(shù)據(jù)總線也是32位?？刂瓶偩€用來傳送控制器發(fā)出的各種控制信號和時序信號，其中控制信號包括用來實現(xiàn)命令、狀態(tài)傳送、中斷請求、直接對存儲器存取的控制，時序信號提供系統(tǒng)使用的時鐘和復(fù)位信號等。（3）擴(kuò)展槽部分。內(nèi)存插槽：內(nèi)存插槽一般位于CPU插座下方，用于安裝內(nèi)存條。IDE插槽：用于連接硬盤和光驅(qū)等數(shù)據(jù)設(shè)備。3.主板AGP插槽：顏色多為深棕色，位于北橋芯片和PCI插槽之間，主要用于安裝AGP顯卡。PCI插槽：多為乳白色，是現(xiàn)在主板必備的主流插槽，可以安裝modem、聲卡、網(wǎng)卡等設(shè)備。（4）主板接口。計算機(jī)主板除提供擴(kuò)展槽外，還提供其他接口，一般有串行接

49、口、并行接口、PS/2接口和USB接口等。串行接口：又稱COM接口，目前大多數(shù)主板都提供了兩個COM接口，分別為COM1和COM2，作用是連接串行鼠標(biāo)和外置modem等設(shè)備。并行接口：又稱LPT接口，一般用來連接打印機(jī)或掃描儀等外設(shè)。3.主板并行接口具有傳輸速度快、效率高等優(yōu)點，適合于對數(shù)據(jù)傳輸率要求較高而傳輸距離較近的場合。USB接口：又稱通用串行總線，是一種新型接口標(biāo)準(zhǔn)，是現(xiàn)在最為流行的接口。USB可以實現(xiàn)計算機(jī)只通過一個USB接口即可串接多種外設(shè)的作用，最多可以支持127個外設(shè)，并且可以獨立供電。一個USB接口可同時支持高速和低速USB外設(shè)的訪問，由一條四芯電纜連接，其中兩條是正負(fù)電源，

50、另外兩條是數(shù)據(jù)傳輸線。PS/2接口：PS/2接口的功能比較單一，僅能用于連接鍵盤和鼠標(biāo)。PS/2接口的傳輸速率比COM接口稍快一些，但目前逐漸被USB接口取代。3.主板并行接口具有傳輸速度快、效率高等優(yōu)點，適合于對數(shù)據(jù)傳輸率要求較高而傳輸距離較近的場合。USB接口：又稱通用串行總線，是一種新型接口標(biāo)準(zhǔn)，是現(xiàn)在最為流行的接口。USB可以實現(xiàn)計算機(jī)只通過一個USB接口即可串接多種外設(shè)的作用，最多可以支持127個外設(shè)，并且可以獨立供電。一個USB接口可同時支持高速和低速USB外設(shè)的訪問，由一條四芯電纜連接，其中兩條是正負(fù)電源，另外兩條是數(shù)據(jù)傳輸線。PS/2接口：PS/2接口的功能比較單一，僅能用于連

51、接鍵盤和鼠標(biāo)。PS/2接口的傳輸速率比COM接口稍快一些，但目前逐漸被USB接口取代。4.輸入設(shè)備輸入設(shè)備是將外界的各種信息（如程序、數(shù)據(jù)、命令等）送入計算機(jī)內(nèi)部的設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等，下面逐一介紹。（1）鍵盤。鍵盤是計算機(jī)最常用的輸入設(shè)備之一，其作用是向計算機(jī)輸入命令、數(shù)據(jù)和程序。它由一組按陣列方式排列在一起的按鍵開關(guān)組成，按下一個鍵，相當(dāng)于接通一個開關(guān)電路，鍵盤接口把該鍵的位置碼送入計算機(jī)，并將按鍵字符顯示在顯示器上。鍵盤根據(jù)按鍵的觸點結(jié)構(gòu)分為機(jī)械觸點式鍵盤和電容式鍵盤。機(jī)械觸點式鍵盤信號穩(wěn)定、不受干擾，但觸點容易磨損；電容式鍵盤觸感好、使用靈活、操作省力，目前較流行

52、。標(biāo)準(zhǔn)的計算機(jī)鍵盤分為44.輸入設(shè)備個區(qū)：功能鍵區(qū)、標(biāo)準(zhǔn)鍵區(qū)、數(shù)字鍵區(qū)和編輯鍵區(qū)，具體介紹如下。功能鍵區(qū)。F1F12一共12個鍵，在不同系統(tǒng)環(huán)境下定義的作用不同，用戶也可自行定義。標(biāo)準(zhǔn)鍵區(qū)。標(biāo)準(zhǔn)鍵區(qū)又稱字符鍵區(qū)，具有標(biāo)準(zhǔn)的英文打字機(jī)鍵盤格式，還包括數(shù)字、標(biāo)點、特定功能符號鍵等。大部分鍵面上均標(biāo)有上下兩個字符，這兩個字符分別稱為該鍵的上檔符和下檔符，由Shift鍵控制它們的輸入。數(shù)字鍵區(qū)。數(shù)字鍵區(qū)又稱副鍵盤區(qū)或者小鍵盤區(qū)，其中NumLock鍵為數(shù)字鎖定鍵，用于鎖定和釋放數(shù)字鍵的功能。如果4.輸入設(shè)備取消NumLock鍵（燈不亮），則無法使用小鍵盤上的數(shù)字；NumLock按鍵啟用（燈亮），可以使用

53、小鍵盤上的數(shù)字。編輯鍵區(qū)。編輯鍵區(qū)包括上、下、左、右4個鍵和其上方的9個鍵，用來控制光標(biāo)的移動、插入和刪除等操作，便于編輯操作。（2）鼠標(biāo)。鼠標(biāo)是另一種常用的輸入設(shè)備，由于其使用方便，幾乎取得了和鍵盤同等重要的地位。鼠標(biāo)的主要功能用于移動顯示器上的光標(biāo)并通過菜單或按鈕向主機(jī)發(fā)出各種操作命令，但不能輸入字符和數(shù)據(jù)。鼠標(biāo)按其工作原理的不同可以分為機(jī)械鼠標(biāo)、光電鼠標(biāo)、光學(xué)機(jī)械鼠標(biāo)、軌跡球和無線鼠標(biāo)等。光電式鼠標(biāo)的底部裝有光電管，當(dāng)手4.輸入設(shè)備持鼠標(biāo)在特定的反射板上移動時，光源發(fā)出的光經(jīng)反射板反射后被鼠標(biāo)接收為移動信號，并送入計算機(jī)，從而控制屏幕光標(biāo)的移動。（3）掃描儀。掃描儀是計算機(jī)的圖像輸入設(shè)備

54、。隨著性能的不斷提升和價格的大幅度降低，掃描儀越來越多地應(yīng)用于廣告設(shè)計、出版印刷、網(wǎng)頁設(shè)計等領(lǐng)域。掃描儀按感光模式可分為滾筒式掃描儀和平板掃描儀。掃描儀利用光學(xué)掃描原理從紙介質(zhì)上“讀出”照片、文字或圖形，把信息送入計算機(jī)進(jìn)行分析處理。平板掃描儀的工作原理是：將原圖放置在一塊干凈的有機(jī)玻璃平板上，原圖不動，而光源系統(tǒng)通過一個傳動機(jī)構(gòu)水平移動，發(fā)射出的光線照射在原圖上，經(jīng)反射或透射后，由接收系統(tǒng)接收并生成4.輸入設(shè)備模擬信號，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，直接傳送至計算機(jī)，由后者進(jìn)行相應(yīng)的處理，完成掃描過程。（4）其他數(shù)碼設(shè)備。數(shù)碼相機(jī)是一種能夠進(jìn)行拍攝，并通過內(nèi)部處理把拍攝到的光學(xué)影像轉(zhuǎn)換

55、成以數(shù)字格式存放的圖像的特殊照相機(jī)，可以直接連接到計算機(jī)、電視機(jī)或者打印機(jī)上。5.輸出設(shè)備輸出設(shè)備用于將計算機(jī)處理的結(jié)果、用戶文檔、程序及數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行輸出。這些信息可以通過打印機(jī)打印在紙上，或顯示在顯示器屏幕上，也可以輸出到磁盤上保存起來。輸出設(shè)備是將計算機(jī)處理后的信息以人們能夠識別的形式（如文字、圖形、數(shù)值、聲音等）進(jìn)行顯示和輸出的設(shè)備。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)等，如下逐一介紹。（1）顯示器。顯示器是計算機(jī)的主要輸出設(shè)備，用于將系統(tǒng)信息、計算機(jī)處理結(jié)果、用戶程序及文檔等信息顯示在屏幕上。顯示器與主機(jī)相連必須配置適當(dāng)?shù)娘@示適配器，即顯示卡，簡稱顯卡。顯卡的主要功能是主機(jī)與顯示器數(shù)據(jù)格式

56、的轉(zhuǎn)換，是體現(xiàn)計算機(jī)顯示效果的5.輸出設(shè)備必備設(shè)備，它不僅把顯示器與主機(jī)連接起來，而且還起到處理圖形數(shù)據(jù)、加速圖形顯示等作用。顯卡插在主板的擴(kuò)展槽上，為了適應(yīng)不同類型的顯示器，并使其顯示出各種效果，顯卡也有多種類型。顯示器的主要技術(shù)指標(biāo)包括屏幕尺寸、點距、可視角度、分辨率、刷新頻率及響應(yīng)時間等。屏幕尺寸，也稱可視面積，指顯示器實際可以使用的屏幕范圍，以in（英寸）為單位,一般有19 in、21 in、24 in等。點距用于衡量圖像的清晰程度，點距越小，單位面積容納的像素點越多，則圖像越清晰。分辨率是指單位面積顯示像素的數(shù)量，分辨率越高，屏幕上顯示5.輸出設(shè)備的像素越多，則圖像越細(xì)膩。刷新頻率是

57、指顯示器每秒刷新屏幕的次數(shù)，單位為Hz，刷新頻率的范圍越大越好，一般為6090 Hz。響應(yīng)時間是指液晶顯示器各像素點對輸入信號反應(yīng)的速度，該值越小越好。如果響應(yīng)時間太長，就有可能使液晶顯示器在顯示動態(tài)圖像時，有尾影拖曳的感覺。（2）打印機(jī)。打印機(jī)是各種計算機(jī)的主要輸出設(shè)備之一，可以使用戶保存計算機(jī)處理的結(jié)果。它能將計算機(jī)的信息以單色和彩色字符、漢字、表格、圖像等形式打印在紙上。按照打印機(jī)工作原理的不同，分為針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)3種類型。5.輸出設(shè)備針式打印機(jī)又稱點陣式打印機(jī)，打印的字符和圖形是以點陣的形式構(gòu)成的。針式打印機(jī)的主要特點是價格便宜、使用方便，但打印速度較慢、噪聲大,目

58、前多用于票據(jù)的打印。噴墨打印機(jī)通過向打印機(jī)的相應(yīng)位置噴射墨水點來實現(xiàn)圖像和文字的輸出，其特點是噪聲小、速度快、價格低廉、打印效果好，較受用戶歡迎，但噴墨式打印機(jī)使用的紙張要求較高，墨盒消耗較快。激光打印機(jī)是激光技術(shù)和電子照相技術(shù)的復(fù)合產(chǎn)物，利用電子成像技術(shù)進(jìn)行打印。激光打印機(jī)能輸出分辨率很高的、色彩好的圖形。它的特點是速度快、無噪聲、分辨率高，但價格稍高。6.其他多媒體設(shè)備（1）聲卡。聲卡是處理聲音信息的設(shè)備，也是多媒體計算機(jī)的核心設(shè)備。聲卡具有把聲音轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字信號，以及再將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成聲音的功能，可以把數(shù)字信號記錄到硬盤上及從硬盤上讀取重放。聲卡還具有用來增加播放復(fù)合音樂的合成器和外接

59、電子樂器的MIDI接口，這樣就使得多媒體計算機(jī)不僅能播放來自光盤的音樂，而且還具有編輯樂曲及混響的功能，并能提供優(yōu)質(zhì)的數(shù)字音響。（2）麥克風(fēng)。麥克風(fēng)，學(xué)名為傳聲器，由microphone翻譯而來，也稱話筒、微音器，是將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號的能量轉(zhuǎn)換器件。（3）網(wǎng)卡。計算機(jī)與外界局域網(wǎng)的連接是通過主機(jī)箱內(nèi)插入的一塊網(wǎng)絡(luò)接口板（或者是在筆記本電腦中插入一塊PCMCIA卡）來實現(xiàn)6.其他多媒體設(shè)備的。網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器、網(wǎng)絡(luò)適配器或網(wǎng)絡(luò)接口卡。網(wǎng)卡和局域網(wǎng)之間的通信是通過電纜或雙絞線以串行傳輸方式進(jìn)行的。而網(wǎng)卡和計算機(jī)之間的通信則是通過計算機(jī)主板上的I/O總線以并行傳輸方式進(jìn)行的。因此網(wǎng)卡的

60、一個重要功能就是進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。（4）調(diào)制解調(diào)器。調(diào)制解調(diào)器是調(diào)制器與解調(diào)器的簡稱，用于進(jìn)行數(shù)字信號與模擬信號間的轉(zhuǎn)換，有人根據(jù)modem的諧音親昵地稱其為“貓”。當(dāng)通過電話聯(lián)網(wǎng)時，在計算機(jī)和電話之間需要連接一臺調(diào)制解調(diào)器。通過調(diào)制解調(diào)器的數(shù)模轉(zhuǎn)換功能可以將計算機(jī)輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為適合電話線傳輸?shù)哪M信號，而在接收端再將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號由計算機(jī)進(jìn)行處理。計算機(jī)軟件由程序和有關(guān)的文檔組成：程序由一系列的指令按一定的結(jié)構(gòu)組成，文檔是軟件開發(fā)過程中建立的技術(shù)資料。程序是軟件的主體，一般保存在存儲介質(zhì)中，如硬盤或光盤中，以便在計算機(jī)上使用?，F(xiàn)在人們使用的計算機(jī)都配備了各式各樣的軟件