計算機基礎(chǔ)-計算機硬件基礎(chǔ)

計算機基礎(chǔ)計算機硬件基礎(chǔ)由于使用最多的是微機（又稱個人計算機，也即是PC機），故除非特別指出，本書介紹的計算機都指微機。計算機的硬件組成可以分為以下幾個部分：CPU、內(nèi)存、外存和各種輸入輸出設(shè)備。一些常用的多媒體設(shè)備已經(jīng)成為計算機的基本配置。1.1CPUCPU是計算機硬件系統(tǒng)的核心，一般由高速電子線路組成。目前的CPU都集成在一塊芯片上，稱為微處理器。微處理器不等于微機，它只是組成計算機的一個核心器件。由于CPU在計算機中的關(guān)鍵作用，人們往往將CPU的型號作為衡量和購買機器的標準，如586、PH、PIILP4微處理器都成為計算機的代名詞。下面介紹一下與CPU性能相關(guān)的幾個問題。CPU的速度與主頻目前，個人計算機的運算速度已超過若干年前大型機的速度。例如，Intel公司的奔騰微處理器芯片的運算速度已達上億次每秒。CPU執(zhí)行指令的速度與系統(tǒng)時鐘有著密切的關(guān)系。系統(tǒng)時鐘是計算機的一個特殊器件，它周期性地發(fā)出脈沖式電信號，控制和同步各個器件的工作節(jié)拍。系統(tǒng)時鐘的頻率越高，整個機器的工作速度就越快。時鐘頻率的上限與器件的性能有關(guān)。所謂CPU的主頻即CPU能夠適應(yīng)的時鐘頻率，或者說是CPU產(chǎn)品的標準工作頻率,它等于CPU在1秒鐘內(nèi)能夠完成的工作周期數(shù)。CPU的主頻以MHz（兆赫）為單位。當然，主頻越高就表明CPU運算速度越快,如PW的主頻已達到3060MHz以上。我們以奔騰為例進行介紹（見表2.1）。CPU的字長字長是指CPU在一次操作中能處理的最大數(shù)據(jù)單位，它體現(xiàn)了一條指令所能處理數(shù)據(jù)的能力。例如，一個CPU的字長為16位，則每執(zhí)行一條指令可以處理16位二進制數(shù)據(jù)。如果要處理更多位的數(shù)據(jù)，則需要幾條指令才能完成。顯然,字長越長，CPU可同時處理的數(shù)據(jù)位數(shù)就越多，功能就越強，但CPU的結(jié)構(gòu)也就越復(fù)雜。CPU的字長與寄存器長度及主數(shù)據(jù)總線的寬度都有關(guān)系。早期的微處理器都是8位和16位，32位計算機的代表就是PC486,而目前的奔騰CPU已是64位。表2.1各種奔騰CPU的主頻奔騰級CPU的分類主頻（MHz）奔騰Pentium60,66,75,90,120,133,166MMXPentium166,200,233高能奔騰PentiumPro150,180,200奔騰二代PentiumII233,266,300,333,350,400Celeron（賽揚）266,300Xeon（至強）400,450奔騰三代PentiumIII450,500,550,…，1000,1130Celeron（賽揚II）533,566,600, 766,800,奔騰四代Pentium41300,1400, 1800,2000,30602.1.2存儲器存儲器的主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)。程序是計算機操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是計算機操作的對象。為了實現(xiàn)自動計算，各種信息必須預(yù)先存放在存儲器中。我們首先從存儲器的系統(tǒng)介紹。存儲器系統(tǒng)計算機的存儲器系統(tǒng)是由主存儲器（內(nèi)存）、高速緩沖存儲器（Cache）、輔助存儲器（外存）及管理這些存儲器的軟件組成。內(nèi)存用于存放執(zhí)行的程序和待處理的數(shù)據(jù)，它直接（或通過緩存）與CPU交換信息；而外存儲器是長期保存程序和數(shù)據(jù)的介質(zhì)。目前，內(nèi)存采用隨機存取存儲器（RAM,RandomAccessMemory）,它是可讀寫的易失性存儲器（斷電后信息不能保存），它允許以任意順序訪問其存儲單元。而ROM（Read-OnlyMemory）是只讀存儲器的英文縮寫。各種類型的只讀存儲器也具有隨機訪問的能力，只是不能寫入數(shù)據(jù)。ROM一般在計算機中用來保存某些專用的程序（如BIOS基本輸入輸出系統(tǒng)）。在計算機的發(fā)展過程中，內(nèi)存速度的提高趕不上邏輯電路速度的提高，CPU執(zhí)行指令的速度遠遠高于內(nèi)存的讀寫速度。由于CPU每執(zhí)行一條指令都要訪問內(nèi)存一次乃至幾次，所以內(nèi)存制約了CPU執(zhí)行指令的效率。為了解決這個矛盾，在計算機中引入了高速緩存技術(shù)。高速緩存介于內(nèi)存和CPU之間，它存取速度比內(nèi)存快，但容量不大，主要是用來存放當前內(nèi)存中使用最多的程序塊和數(shù)據(jù)塊，并以接近CPU的速度向CPU提供程序指令和數(shù)據(jù)。一般來說，程序的執(zhí)行在一段時間內(nèi)總是集中于程序代碼的一個小范圍內(nèi)。如果一次性地將這段代碼從內(nèi)存調(diào)入緩存，

緩存便可以滿足CPU執(zhí)行若干條指令的要求。只要程序執(zhí)行不出這段代碼，CPU對內(nèi)存的訪問就演變成對高速緩存的訪問。所以，緩存可以進一步加快CPU訪問內(nèi)存的速度，從而也就加快了指令的執(zhí)行速度。在我們購買的計算機中，一般都帶有高速緩存（例如帶有512KB緩存）。當然緩存愈大愈好，但價格也隨之上升，且它們大都與CPU封裝在一塊芯片上，不能隨意選擇。一些低檔的機器就是因為沒有緩存或緩存較小而價格便宜。我們知道，任何一個程序都要調(diào)入內(nèi)存才能執(zhí)行。為了能夠運行更大的程序，為了同時運行多道程序，就需要配置較大容量的內(nèi)存，或?qū)σ延械臋C器擴充內(nèi)存。隨著存儲器芯片集成度的不斷提高和價格的下降，今天計算機的內(nèi)存容量不但超過了前些年大型機的內(nèi)存容量，而且還超過了一些小型機的外存容量。例如，當前計算機的內(nèi)存配置已在百兆數(shù)量級上。當然，內(nèi)存的擴充終歸有限，有沒有可能讓較小的內(nèi)存運行更大的程序呢？目前廣泛采用的“虛擬存儲技術(shù)”可以通過軟件方法，將主存和一部分外存空間構(gòu)成一個整體，為用戶提供一個比實際物理存儲器大得多的存儲器，這稱之為“虛擬存儲器”。虛擬存儲器的原理同樣是基于這樣一個現(xiàn)實：即程序的運行在一段時間內(nèi)不會涉及到它的全部指令,而僅僅是局限在一段程序代碼之內(nèi)。當一個程序需要執(zhí)行時,只要將其調(diào)入虛擬存儲器就可以了，而不必全部調(diào)入內(nèi)存。程序進入虛存后，就完全由操作系統(tǒng)進行管理和調(diào)度。系統(tǒng)會根據(jù)一定的算法，將實際執(zhí)行到的那段程序代碼調(diào)入物理內(nèi)存（稱為頁進）。如果內(nèi)存已滿，系統(tǒng)會將目前暫不執(zhí)行的代碼送回作為虛存的外存區(qū)域（稱為頁出），再將當前要執(zhí)行的代碼調(diào)入內(nèi)存。這樣，操作系統(tǒng)會通過頁進、頁出，保證要執(zhí)行的程序段都在內(nèi)存。而一次頁進就可以解決若干條指令的執(zhí)行。虛擬存儲器技術(shù)有效地解決了物理存儲器不足的問題。但是，程序執(zhí)行過程中的頁進、頁出實際上是內(nèi)外存的交換，而訪問外存的時間比訪問內(nèi)存要慢得多。也就是說，從用戶的使用角度講，虛擬存儲器如同物理存儲器的作用，但比物理存儲器要慢一些。虛存技術(shù)實際上是用時間（變慢）換取了空間（增大）。圖2.1給出了存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。外存（輔助存儲器）可用來長期存放程序和數(shù)據(jù)。外存上的信息主要由操作系統(tǒng)進行管理，它一般只和內(nèi)存進行信息交換。1/0帶沖出）貝遺存 ,1/0帶沖出）貝遺存 ,儲頁出X將理綏柯, ?圖2.1存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)常見的外存儲器有磁盤、磁帶和光盤等，下面分別加以介紹。磁盤存儲器磁盤存儲器是當前各種機型的主要外存設(shè)備，它以鋁合金或塑料為基體，兩面涂有一層磁性膠體材料。通過電子方法可以控制磁盤表面的磁化，以達到記錄信息（0和1）的目的。磁盤的讀寫是通過磁盤驅(qū)動器完成的。磁盤驅(qū)動器是一個電子機械設(shè)備，它的主要部件包括：一個安裝磁盤片的轉(zhuǎn)軸，一個旋轉(zhuǎn)磁盤的驅(qū)動電機，一個或多個讀寫頭，一個定位讀寫頭在磁盤位置的電機，以及控制讀寫操作并與主機進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂齐娐?。常見的磁盤驅(qū)動器有兩種：硬盤驅(qū)動器和軟盤驅(qū)動器。軟盤驅(qū)動器設(shè)計能接收可移動式軟盤，目前常用的就是容量為L44MB的3.5英寸軟盤。軟盤存取速度慢，容量也小，但可裝可卸、攜帶方便。硬盤驅(qū)動器（包括硬盤片本身）完全密封在一個保護箱體內(nèi)。硬盤以其容量大、存取速度快而成為各種機型的主要外存設(shè)備。一般的計算機可配置不同數(shù)量的硬盤，且都有擴充硬盤的余地。目前一塊硬盤的容量已從過去的幾十MB、幾百MB,發(fā)展到目前的幾個GB（1GB=1024MB）到幾十個GB。磁盤存儲器有如下幾個常用術(shù)語：磁道：每個盤片的每一面都要劃分成若干形如同心圓的磁道，這些磁道就是磁頭讀寫數(shù)據(jù)的路徑。磁盤的最外層是第0道，最內(nèi)層是第n道。柱面：一個硬盤由幾個盤片組成，每個盤片又有兩個盤面，每個盤面都有相同數(shù)目的磁道。所有盤面上相同半徑的磁道組合在一起，叫做一個柱面。扇區(qū)：為了存取數(shù)據(jù)的方便，每個磁道又分為許多稱之為扇區(qū)的小區(qū)段。每個磁道（不管是里圈還是外圈）上的扇區(qū)數(shù)是一樣的，每個磁道記錄的數(shù)據(jù)也是一樣多。所以內(nèi)圈磁道上的記錄密度要大于外圈磁道上的記錄密度。例如，3.5英寸軟盤有80個磁道，每道分18個扇區(qū)，每扇區(qū)可存512個字節(jié)，且磁盤正反面都可以存儲數(shù)據(jù)。所以，軟盤的容量是512BX18X80X2=1.44MB。為了存取磁盤上的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)最終要給出如下的地址格式：驅(qū)動器號.盤面號.柱面號.扇區(qū)號3.磁帶存儲器3.磁帶存儲器磁帶的工作原理如同錄音帶、錄像帶一樣。磁帶存儲器由磁帶機和磁帶兩部分組成。磁帶分為開盤式磁帶和盒式磁帶兩種，前者多用于大中型機，后者多用于微型機。磁帶存儲容量大，裝卸方便。磁帶讀寫速度比磁盤慢得多，且是順序讀寫方式，故經(jīng)常用來作為磁盤上數(shù)據(jù)的后備介質(zhì)，或用來存放不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)。磁帶也可作為某些專用程序的數(shù)據(jù)帶（存放要處理的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)常是用其他設(shè)備記錄下來的）。光盤存儲器多媒體信息，尤其是圖形信息，其計算量是非常龐大的。以全活動視頻圖像來說，如放映一部電影，要求以每秒30幀以上的速度播放“膠片”，那么意味著計算機就要以每秒9MB的速率傳輸數(shù)據(jù)。其他聲音、圖形等信息雖然比圖像信息要少，但是也很龐大。例如播放1分鐘的立體聲數(shù)字音樂文件，其數(shù)據(jù)量需要占用10MB的磁盤空間。各種多媒體文件即使經(jīng)過壓縮也是非常龐大的，所以，一種新的大容量可裝卸存儲介質(zhì)——光盤應(yīng)運而生。CD是英文compactdisc的縮寫，意思是高密度盤，即光盤。它是通過光學方式讀取和記錄信息的，寫入和讀出都是使用激光束來實現(xiàn)的。光盤是在20世紀70年代末從膠木密紋唱片發(fā)展而來的。目前一張光盤的容量在500MB左右，光盤的存取速度要慢于硬盤。光盤存儲器有3種類型：只讀型、一次性寫入型和可擦寫型。只讀光盤（CD-ROM）CD-ROM中的內(nèi)容在光盤生產(chǎn)時就已經(jīng)確定，盤片一旦制成，其內(nèi)容不可改變，只能讀取。在計算機領(lǐng)域，CD-ROM主要用于視頻盤和數(shù)字化唱盤以及各種多媒體出版物。目前，各種軟件也都是以此種光盤為介質(zhì)來提供。一次寫入型光盤這種光盤買來時為空白盤，可以分一次或幾次對它寫入數(shù)據(jù)，但寫入的內(nèi)容不可以修改而只能讀，一般可用于資料的永久性保存，也可用于自制多媒體光盤或光盤復(fù)制?？刹翆懶凸獗P這種光盤允許重復(fù)讀寫，故兼有磁盤的大容量和軟盤的可裝卸等優(yōu)點，是一種新型的光盤。注意：一般機器上配置的光驅(qū)只能讀取光盤（只讀光驅(qū)）。而我們稱之為刻錄機的光盤驅(qū)動器才具有對光盤的寫入功能，但只能對特定光盤進行寫操作，而且一次性寫入和可擦寫光盤是兩種不同類型的盤片，后者的價格是前者的10倍。光盤上印有照片或文字的那一面事實上并沒有儲存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是存放在光滑明亮的另一面上。下面介紹數(shù)據(jù)是如何存放在這光滑的光盤表面上的。

圖2.2光盤數(shù)據(jù)存放方式圖2.2顯示了光盤的數(shù)據(jù)存放方式。光盤的中心是導(dǎo)入?yún)^(qū)(Leadin),顯示了數(shù)據(jù)開始記錄的位置。接下來是目錄表(TableofContents),它記載了文檔目錄以及結(jié)構(gòu)的信息。光盤的主體數(shù)據(jù)緊接著目錄表區(qū)域，由中心向外以螺旋狀方式放置。一旦數(shù)據(jù)記錄完畢，光盤壓制器就會在其數(shù)據(jù)圈外加上一個導(dǎo)出區(qū)(圖2.2光盤數(shù)據(jù)存放方式用山區(qū)曲掘區(qū)?導(dǎo)入?yún)^(qū)-目錄表當要讀取數(shù)據(jù)時，激光讀取頭會從中心往外移動。首先在目錄表TableofContents區(qū)域中找到文檔的位置，然后再以正確距離搜尋指定的文檔數(shù)據(jù)。在解釋光盤驅(qū)動器讀取數(shù)據(jù)之前，我們先來看看光盤上某個數(shù)據(jù)單元的特寫。光盤會反光的表面上涵蓋了許多凹凸不平的信號點，當激光束打到圓滑凸起的部分時，激光會散開來，以至于不會傳回激光讀取頭，這時光感測器就會記下一個OFF的記號。相反地，如果激光打到凹面的地方時，激光會反射回到激光讀取頭上面，光感測器便會記下一個0N信號。光盤驅(qū)動器不斷地把ON、OFF信號傳給解碼電路，由解碼電路將信號解釋為計算機可識別的0、1數(shù)字信號，這就是光盤驅(qū)動器讀取數(shù)據(jù)的過程。談及光盤，都要涉及到以下幾個重要概念:數(shù)據(jù)傳輸率它指的是光盤驅(qū)動器每秒鐘能夠讀取多少KB的數(shù)據(jù)量。比如，單速的光盤驅(qū)動器每秒鐘只能讀取150KB的數(shù)據(jù)量，而倍速光盤驅(qū)動器每秒鐘可以讀取300KB的數(shù)據(jù)量，也就是說讀取同一個文檔只需要單速光盤驅(qū)動器一半的時間。多媒體計算機的第一代標準只需要150KB單速光盤驅(qū)動器，第二代的標準就需要每秒鐘300KB的倍速光盤驅(qū)動器，到了1995年6月公布的第三代多媒體計算機標準則提高到每秒600KB的4倍速傳輸量的要求。就應(yīng)用而言，當用戶使用一些多媒體光盤的過程中應(yīng)用到大量的動畫影像數(shù)據(jù)時，光盤驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸率就成了影片是否會中斷、跳躍的重要影響因素。目前光盤的傳輸率已達50倍速。平均搜尋時間這是評判光盤驅(qū)動器好壞的另一個重要因素。它是指激光讀取頭移到指定的點并讀取該點數(shù)據(jù)的時間。首先是激光讀取頭移動到指定的數(shù)據(jù)軌的時間(LeaseAdPositioning)；當讀取頭已在正確的數(shù)據(jù)軌上時，要等待驅(qū)動器把正確的單位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到讀取頭上方，這段時間間隔就叫旋轉(zhuǎn)時間(RotationLatency)；當單位數(shù)據(jù)已到位后，還要花上一段起始時間(InitialDataTransfer)才能把數(shù)據(jù)從光盤上載入驅(qū)動器的內(nèi)緩沖區(qū)。上面3段時間加起來才是驅(qū)動器的搜尋時間。搜尋時間對于像百科全書那樣需要大量數(shù)據(jù)搜尋的應(yīng)用非常重要。當需要激光讀取頭經(jīng)常來回移動做全文檢索或?qū)ふ覕?shù)據(jù)庫中散置的數(shù)據(jù)時，快速的搜尋時間就是達成良好使用效果的關(guān)鍵因素。1995年公布的MPCHI標準規(guī)定光盤驅(qū)動器的平均搜尋時間不得大于0.25秒。2.1.3輸入/輸出設(shè)備本節(jié)就輸入、輸出設(shè)備的使用，有關(guān)參數(shù)及配置等進行介紹。眾所周知，目前計算機最常用的輸入設(shè)備就是鍵盤和鼠標。下面我們就來介紹它們的使用方法。鍵盤計算機最常用的輸入設(shè)備是鍵盤，幾乎所有的命令、漢字、各種語言程序、初始數(shù)據(jù)等都是從鍵盤輸入。對鍵盤的具體操作將會在第3章詳細介紹。鼠標Windows是按使用鼠標工作而設(shè)計的。鼠標通常是一種帶有按鍵的手持輸入設(shè)備。這種設(shè)備使用戶能夠通過其手的運動來操作屏幕上的對象。Windows圖形環(huán)境中的基本操作就是使用鼠標來選取、移動和激活顯示在屏幕上的元素。鼠標以其快捷、準確、直觀的屏幕定位和選擇能力而受到計算機用戶的喜愛，已成為各種檔次計算機的必備輸入設(shè)備。Windows是針對有兩個按鍵的鼠標而設(shè)計的，如果鼠標有3個鍵，則忽略中間的一個按鍵。初始狀態(tài)下鼠標左鍵設(shè)置為主鍵，而右鍵設(shè)置為副鍵（注：本書中凡是提到鼠標鍵都是指主鍵），主鍵用于大多數(shù)的鼠標操作。如果在桌面上移動鼠標，屏幕上的鼠標指針（箭頭或其他形狀）也會隨之而動，所有的鼠標操作都是表2.2所列幾種基本操作的組合。表2.2鼠標的基本操作鼠標動作名稱操作方法指向(point)移動鼠標，將鼠標指針移到屏幕的一個特定位置或指定對象上（為下一個動作做準備）單擊(click)雙擊(doubleclick)（將鼠標指向目標）快速地按一下鼠標按鍵（選取一個對象）（將鼠標指向H標）快速地連續(xù)按兩下鼠標按鍵（有啟動某項功能之意，命令計算機去做一件事情）拖動（drag）（鼠標指向目標后）按下鼠標按鍵不放，并移動鼠標（可拖動對象移到新位置，或選取一段文本等）鼠標指針的形狀取決于它所在的位置以及和其他屏幕元素的相互關(guān)系。鼠標指針形狀以一種喚醒的方式提醒你目前可以做些什么。例如，鼠標指針通常是一個指向左上方的箭頭，表示等待用戶的操作；當把它移近窗口邊緣時，會變成一個雙箭頭，表示現(xiàn)在可以拖動邊界、改變窗口尺寸；在字處理的文本區(qū)域，指針就像一個英文字母I;而當一個程序正在工作、需要用戶等待時，鼠標指針又會成為一個沙漏的形狀。顯示卡我們首先被多媒體計算機所吸引的還是屏幕上彩色斑斕的影像。那么數(shù)字信息究竟是怎樣被轉(zhuǎn)換成彩色影像的呢？在計算機的使用過程中，人們通過顯示器了解計算機輸入和輸出的內(nèi)容，而將需要顯示的內(nèi)容送到顯示器的是顯示卡（也稱圖形適配器），顯示卡和顯示器構(gòu)成了計算機的顯示系統(tǒng)。在Windows環(huán)境下，直接需要處理的影像數(shù)據(jù)會被顯示卡的驅(qū)動程序所攔截,比如畫線、畫圓、畫方框、多邊形以及顏色等基本繪圖功能，可直接由顯示卡的繪圖加速卡進行處理，不需要耗費CPU的寶貴運算時間。其實這些基本的繪圖功能就是構(gòu)成Windows人機界面的主要元素。幸虧有了Windows的繪圖加速卡的出現(xiàn)，讓圖形處理時間大大減少，也才使Windows的圖形界面使用較為順暢。談及顯示卡，最大的問題仍是如何正確選擇顯示模式。屏幕所能表現(xiàn)的分辨率或色彩數(shù)目主要是由顯示卡來控制的，你可以自己決定采用多高的分辨率。表2.3列出了幾種顯示模式。表2.3顯示模式色彩數(shù)目分辨率（像素X像素）16640X480256800X600655361024X76816M1280X1024彩色CRT顯示器盡管電視和計算機顯示器有著驚人的相似之處，但這二者是用不同的方法產(chǎn)生圖像的。電視是一個模擬設(shè)備，它是從連續(xù)變化的無線電波中獲取信息的；而計算機的顯示器雖然使用模擬電流來控制圖像，但顯示圖像的信息都是0和1的數(shù)字數(shù)據(jù)。?顯示器的工作原理首先，讓我們來談?wù)動嬎銠C上呈現(xiàn)圖形、影像的緣由。如果用放大鏡靠近屏幕瞧一瞧，就會發(fā)現(xiàn)屏幕上布滿了許多小點，這些小點稱之為像素（Pixel）。屏幕畫面就是由這些小點組成的。那么，屏幕是如何讓這些小點具有不同的顏色和亮度呢?把顯示器拆開來，就可以看到顯像管中的3個主要元件——電子槍、遮光罩和熒光屏。下面介紹幾個重要概念：?分辨率CRT分辨率是指顯示器所能顯示的像素個數(shù)，像素越密，分辨率越高，圖像越清晰。因為顯示器成像是通過電子束照射熒光屏上的磷質(zhì)發(fā)光體顆粒發(fā)光而形成的，為了保證圖像清晰，要求磷光體顆粒精細、間距小，所以分辨率取決于顯像管磷光體的粒度和電子束的聚焦能力。例如某顯示器的分辨率為1024X768像素，就表明該顯示器在水平方向能顯示1024像素，而在垂直方向能顯示768個像素，全屏能顯示1024X768像素。此外，一定的分辨率還需要相應(yīng)配置的顯示卡支持才能實現(xiàn)。?掃描頻率模擬信息由顯示卡送到顯示器，顯示器將這一信息轉(zhuǎn)換為特定強度的電壓，借助電壓將陰性電子通過電子槍發(fā)射出來，形成一道電子束，然后，電子束通過協(xié)助熒光屏聚焦的遮光罩打在熒光屏上的磷質(zhì)發(fā)光體上，形成一個發(fā)亮的圖點。電子束由左而右，由上至下不停地做周期性掃描，使得只有很短暫的發(fā)光時間的磷質(zhì)發(fā)光體不斷地重新亮起，這才能使我們感受到的是持續(xù)穩(wěn)定的畫面。這個過程稱為屏幕刷新(Refresh)。那么，一個畫面一秒鐘內(nèi)究竟要刷新多少次才算平穩(wěn)呢?這就是所謂的垂直掃描頻率(VerticalFrequency)。如果一秒鐘掃描60次，我們就稱該顯示器的掃描頻率為60Hz。根據(jù)國際視訊標準器材規(guī)范，對于分辨率為640X480像素的畫面，75Hz的掃描頻率是基本要求。而更高分辨率的畫面最好要用75Hz以上的掃描頻率才能保證不閃爍、不傷眼的畫面效果。另一個常會聽到的名詞是水平掃描頻率(HorizontalFrequency),這是指顯示器每秒鐘可以產(chǎn)生的水平線數(shù)目。例如，標準的VGA的標準水平掃描頻率為31.5KHz(=5251inesX60),而一般家庭用的電視，其水平掃描頻率為15.75KHz(=525linesX30),所以近看電視畫面時，會發(fā)現(xiàn)有嚴重的閃動。如今，顯示器都應(yīng)具備多頻掃描的能力(Multi-Scanning),以符合人們需要切換不同分辨率的需求。為了擁有穩(wěn)定的畫質(zhì)，選用有較大掃描頻率調(diào)整范圍的顯示器，可以具有較大的應(yīng)用彈性。?像素的色彩磷質(zhì)發(fā)光體的亮色使我們看到圖形、影像。那么，它的色彩又是怎樣出來的呢？仍回到顯示器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中去。在彩色顯示器中，電子槍是由紅、綠、藍3個槍所組成的，屏幕也相對涂上一層有紅、綠、藍三色組成的磷質(zhì)像素。事實上，我們在畫面上看到的一個點是由R、G、B(紅、綠、藍)3個小點所組成的。當其中某個點呈現(xiàn)的亮度較高時，我們就會感受到比較偏向那個顏色的混色效果。根據(jù)光的加色原理，顯示器可以顯示出無限多種色彩的組合可能性。舉例來說，當RGB電子槍都以最強電壓分別發(fā)出最強亮度的電子束時，這時，我們會從屏幕上看到純白色的像素點。?顯示器的選取顯示器從前端表面上可以分為球面、柱面、平面直角和完全平面等多種類型；從掃描方式可分為隔行和逐行兩種。顯示器的尺寸同電視屏幕的尺寸規(guī)格一樣，是用屏幕的對角線長度來表示的。常見的顯示器屏幕尺寸有14英寸、15英寸、17英寸、19英寸、21英寸等。點間距為0.39mm、0.33mm、0.31mm、0.28mm、0.26mm和0.25mm等。顯示分辨率表示的是在屏幕上共有多少行掃描線，每一行掃描線中共有多少個點，例如640X480像素表示的是有480行掃描線，一行有640個點。顯示屏的點距是電子束每掃描兩個點之間的距離。在顯示圖像時，點距越小，在有限的屏幕尺寸內(nèi)，就可以容納下更多的圖像點，從而更精確地描述其細節(jié)，顯示的圖像質(zhì)量也越高。以前只用于筆記本計算機的液晶顯示屏技術(shù)，也開始用于臺式計算機，從而產(chǎn)生了液晶顯示器。液晶顯示器有幾個非常顯著的特點：超薄、完全平面、無電磁輻射和功耗小等。5.聲卡1989年8月產(chǎn)生的聲卡讓計算機從此告別了寂靜時代，進入多姿多彩的多媒體世界。從對聲音信息的采集、編輯加工，直到聲音媒體文件的播放這一整個過程都離不開聲卡。聲卡的構(gòu)成聲卡在計算機中的主要作用是聲音文件的處理，此外還有音源的控制、語音處理和提供MIDI接口功能。我們先來看一看聲卡的構(gòu)成（見圖2.3）o圖2.3聲卡的構(gòu)成其中：Linein插口是用來連接錄音機或DAT等附有放大器的裝置Lineout插口是用來連接外接放大器或內(nèi)接放大器的音箱。Micin插口用來接麥克風，實現(xiàn)聲音的輸入。如果音箱本身沒有帶電源，就要通過聲卡內(nèi)置的功放來發(fā)音，這時就需要接到Speakout的位置。MIDI插口用于外接MIDI鍵盤或游戲操縱桿。仔細瀏覽聲卡內(nèi)部，你會發(fā)現(xiàn)它主要靠4個零組件來處理音源，它們分別是:CDAudioconnect：接收光盤機中的模擬信號。Synthesizer：電子合成器，負責MIDI的合成聲音信息，可及時創(chuàng)造聲音。AD/DA：模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器，負責錄音及播放。MIXER：混音器，負責控制聲音的混音效果以及個別聲音來源的音量、混音,并能調(diào)整錄、放音的大小。每一個聲卡都必須具備這4個組件，這樣才能提供多媒體CD節(jié)目所需要的多元音效的環(huán)境。聲音是怎樣被計算機接收、處理并播放出來的呢?實際上計算機是借助DAC和ADC這兩個聰明的設(shè)備來完成的。一般的聲音是模擬信息，而計算機只能識別“0”、“1”這樣的二進制數(shù)字信息。為了讓計算機能夠認識你的聲音，ADC（AnalogsDigitalConverter,模數(shù)轉(zhuǎn)換器）會把聲音的模擬信號轉(zhuǎn)換為計算機的數(shù)字信號，一旦你的聲音進入計算機，你就可以去編輯或增加一些特殊的效果。相反地,DAC（DigitalsAnalogConverter,數(shù)模轉(zhuǎn)換器）則把數(shù)字信號再還原成模擬信號，于是你就可以通過音箱聽到從計算機里傳出的你自己錄下的聲音。聲卡的選擇聲卡主要分為8位和16位兩大類。多數(shù)8位聲卡只有一個聲音通道（即單聲道），在進行聲音錄制時，采樣頻率為22KHz（即每秒采集22000個點左右），并且每個采樣點用8位二進制數(shù)表示。此類采集效果較差，在回放時失真度大。16位聲卡采用了雙聲道技術(shù)，最大采樣頻率為44.1KHz,每個采樣點用16位二進制數(shù)表示。它具有立體聲效果，基本上能滿足非專業(yè)音樂人士的需求，回放時可達到CD音質(zhì)，是目前多媒體計算機首選的聲音處理設(shè)備。

6.音箱6.音箱通過上述介紹，我們知道了計算機是如何接收聲音并進行編輯的?，F(xiàn)在我們來看看計算機是怎樣將聲音的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成確實可聽到的聲音，這就得請音箱登場了。音箱是將電信號轉(zhuǎn)換成機械信號的振動，再形成人耳可聽到的聲波。由于這些音箱內(nèi)有磁鐵，磁性很高，最好買防磁音箱以避免干擾屏幕的顯示。如果音箱有內(nèi)接的放大器，你應(yīng)將音箱接到聲卡的Lineout插口上；假設(shè)你用的是耳機或是沒有內(nèi)置放大器的音箱，則應(yīng)將其接到Speakout接口上。串行口與并行口如果計算機沒有串行口與并行口，計算機所完成的許多工作成果，除了坐在顯示器前面的人之外，無法為更多的人所共享。串行口又稱RS-232口（RS-232是電子產(chǎn)業(yè)協(xié)會的標準，用于規(guī)定串行口中各種連接器的用法，目前有9引腳和25引腳連接器）。其工作原理很簡單，一條線發(fā)送數(shù)據(jù)，另一條線接收數(shù)據(jù)，其他幾條線用來控制如何在上面兩條線上收發(fā)數(shù)據(jù)。因此串行口的數(shù)據(jù)傳送效率不高，一次只能傳送一位數(shù)據(jù)，通常用于連接鼠標或調(diào)制解調(diào)器。并行口通常又被稱為打印機口，其特點是數(shù)據(jù)傳送效率較高，在并行口上可以有8條數(shù)據(jù)線同時傳送數(shù)據(jù)，即一次可傳送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)量。并行口的缺點則是它的所有線路的電壓可能會引起串擾（一條線上的電壓泄漏到另一條線上的現(xiàn)象稱作串擾，就像在你的電話機上聽到其他人的對話一樣），這使得大多數(shù)并行連接的長度受到限制（一般限制在10英寸以內(nèi)）。打印機打印機是計算機常用的輸出設(shè)備。打印機通過接口與打印機控制器相連，CPU通過打印機控制器控制打印機的工作。目前常用的打印機有針打式點陣打印機、激光打印機和噴墨打印機。針打式點陣打印機已有很長的歷史，它具有寬行打印、連續(xù)打印的優(yōu)點，但打印速度慢，精度也不高，一般適合于打印報表、程序清單等。針打通過打印頭中的鋼針打擊色帶，在打印紙上以點陣形式構(gòu)成字符。激光打印機是激光技術(shù)與電子照相技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它類似復(fù)印機，但光源不是燈光，而是激光。激光打印機噪聲低、分辨率高（一般在600dpi以上）、打印速度快（它是頁式輸出設(shè)備，每次印刷一頁，每分鐘6頁以上），所以常用于文檔輸出，也可以產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像及復(fù)雜的圖形。目前，激光打印機廣泛用于辦公系統(tǒng)和桌上印刷系統(tǒng)。噴墨打印機是將墨水直接噴到紙上實現(xiàn)印刷，可輸出彩色圖案，常用于廣告和美術(shù)設(shè)計。掃描儀掃描儀是常用的圖像輸入設(shè)備。它一般通過RS-232或USB接口與主機相連。掃描儀的工作原理是這樣的：它把輸入的圖像劃分成若干個點，變成一個點陣圖形，通過對圖像的掃描，對這些點依次獲得它們的灰度值或色彩編碼值。這樣，通過光電部件，就將一幅圖轉(zhuǎn)換為一個數(shù)字信息的陣列，并存入計算機的文件中，然后就可以用相關(guān)的軟件進行顯示和處理。掃描儀是一種紙面輸入設(shè)備，它可以把一整幅圖形、圖片和文字材料等快速地輸入計算機。繪圖儀繪圖儀是一種常用的圖形輸出設(shè)備。通過專用的繪圖軟件，用戶的繪圖要求變?yōu)閷L圖儀的操作指令。常見的繪圖儀有平板型和滾筒型兩種類型。平板型的繪圖紙平鋪在繪圖板上，依靠筆架的二維運動來繪制圖形。滾筒型是靠筆架的左右移動和滾筒帶動繪圖紙前后滾動畫出圖形。繪圖儀常用在機械設(shè)計和建筑設(shè)計圖紙的繪制中。目前一些國際標準規(guī)定，不是計算機繪制的圖紙不予認可，可見計算機繪圖的重要性。2.1.4主板、總線與接口主板即Mainboard、Motherboard,簡稱M/B。主板上布滿了各種電子元件、插槽和接口等。它為CPU、內(nèi)存和各種功能(聲卡、顯卡、網(wǎng)卡、電視卡、SCSI卡等)卡提供安裝插座(槽)；為各種磁、光存儲設(shè)備、打印和掃描等I/O設(shè)備以及數(shù)碼相機、攝像頭、調(diào)制解調(diào)器(Modem)等多媒體和通訊設(shè)備提供接口，實際上計算機通過主板將CPU等各種器件和外部設(shè)備有機地結(jié)合起來形成一套完整的系統(tǒng)。計算機在正常運行時對系統(tǒng)內(nèi)存、存儲設(shè)備和其他I/O設(shè)備的操控都必須通過主板來完成，因此計算機的整體運行速度和穩(wěn)定性在相當程度上取決于主板的性能?？偩€是指計算機系統(tǒng)中能夠為多個部件共享的公共信息通道，是計算機系統(tǒng)的骨架。由于總線在某一時刻只能被某一部件獨占，所以存在總線爭用問題。計算機的總線結(jié)構(gòu)有：單總線結(jié)構(gòu)、雙總線結(jié)構(gòu)和三總線結(jié)構(gòu)。在三總線結(jié)構(gòu)的計算機中，計算機的系統(tǒng)總線按照其功能和傳輸信息的種類可以分為地址總線(AddressBUS,AB)、數(shù)據(jù)總線(DataBUS,DB)和控制總線(ControlBUS,CB),分別負責傳送地址、數(shù)據(jù)和控制信息。計算機中的總線用總線寬度和總線頻率來表征總線的性能?？偩€寬度定義為一次能并行傳輸?shù)亩M制位數(shù)。例如32位總線一次能傳送32位數(shù)據(jù)，64位總線一次能傳送64位數(shù)據(jù)。而總線頻率則用來表征總線的速度，目前常見的總線頻率有66MHz、100