大學計算機基礎課件完整

大學計算機基礎課件完整版演示文稿目前一頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點第一章計算機及信息技術概述本章主要介紹計算機的發(fā)展史和特點、類型及應用，以及計算機的未來發(fā)展趨勢；計算機系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)構(gòu)成；最后介紹信息技術的基本概念。目前二頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點1.1計算機基礎知識20世紀以來人類最重大的科技發(fā)明當數(shù)電子數(shù)字計算機，計算機改變了人們傳統(tǒng)的工作和生活方式。這是一幅很著名的人類進化幽默圖目前三頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點1.1計算機基礎知識1.1.1計算機發(fā)展歷史上的重要人物和思想人類從遠古時代就產(chǎn)生了計算的需要。鐘表業(yè)，特別是齒輪傳動裝置技術的發(fā)展，誕生了最早的機械式計算機。下面介紹幾位在電子計算機誕生前后對計算機發(fā)展有過突出貢獻的幾位早期歷史人物。

目前四頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點法國物理學家帕斯卡(1623-1662)：在1642年發(fā)明了第一臺機械式加法機。該機由齒輪組成，靠發(fā)條驅(qū)動，用專用的鐵筆來撥動轉(zhuǎn)輪以輸入數(shù)字。當時，19歲的帕斯卡為了幫助父親計算稅款，開始研究機械計算裝置，最后制成了手搖驅(qū)動的齒輪進位式計算器，可完成六位數(shù)字的加減法。1.1計算機基礎知識目前五頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點德國數(shù)學家萊布尼茨：在1673年發(fā)明了機械式乘除法器。基本原理繼承于帕斯卡的加法機，也是由一系列齒輪組成，但它能夠連續(xù)重復地做加減法，從而實現(xiàn)了乘除運算。據(jù)記載，萊布尼茲曾把自己的乘法機復制品送給康熙皇帝。

1.1計算機基礎知識目前六頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點1.1計算機基礎知識英國數(shù)學家巴貝奇：1822年，在歷經(jīng)10年努力終于發(fā)明了“差分機”。它有3個齒輪式寄存器，可以保存3個5位數(shù)字，計算精度可以達到6位小數(shù)。巴貝奇試圖發(fā)明功能更好的通用計算機

——分析機，但最終失敗。英國女數(shù)學家愛達(1815-1852)：巴貝奇的合作伙伴。她用穿孔卡片設計了世界上“第一件計算機程序”。她還建議分析機用二進制存儲。預言分析機能唱歌、繪畫。英國詩人拜倫的女兒目前七頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點圖靈機：這個在當時看來是紙上談兵的簡單機器，隱含了現(xiàn)代計算機中“存儲程序”的基本思想。半個世紀以來，數(shù)學家們提出的各種各樣的計算模型都被證明是和圖靈機等價的。英國科學家阿蘭圖靈(理論計算機的奠基人1912-1954)控制器（含運算功能）可在紙帶上左右移動的讀寫頭，用于讀寫數(shù)據(jù)(輸入輸出設備)可無限延伸的紙帶。用于存儲程序和數(shù)據(jù)（存儲器）1.1計算機基礎知識姚期智：2000年首位獲獎圖靈獎的華裔學者目前八頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點七十多年來，現(xiàn)代計算機基本結(jié)構(gòu)仍然是“馮·諾依曼計算機”。美籍匈牙利數(shù)學家

馮諾依曼(計算機鼻祖)計算機應由運算器、控制器、存儲器、

輸入設備和輸出設備五大部件組成；應采用二進制簡化機器的電路設計；采用“存儲程序”技術,以便計算機能保存和自動依次執(zhí)行指令。馮·諾依曼：“如果不考慮巴貝奇、愛達和其他人早先提出的有關思想，計算機基本概念只能屬于阿蘭·圖靈”1.1計算機基礎知識目前九頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點1.1計算機基礎知識1946年由美國賓夕法尼亞大學研制出世界上第一臺電子數(shù)字計算機，取名ENIAC。由此誕生了“第一個電子的大腦”ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator電子數(shù)字積分計算機重30噸，占地167m2，耗電150千瓦主要元件為電子管、繼電器，可保存80個字節(jié)，每秒鐘做5000次加減法或400次乘法運算。致命缺陷：沒有存儲程序。1.1.2電子計算機發(fā)展歷程目前十頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點第一代計算機1946－1958年以電子管為主要元件代表機型：ENIAC1.1計算機基礎知識第二代計算機1958－1964年以晶體管為主要元件采用晶體管的第二代電子計算機IBM7090型目前十一頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點第四代計算機1971年至今以大規(guī)模/超大集成電路為主要元件巨型機、大型機、小型機、微型機以及便攜機未來的第五代計算機是智能計算機1.1計算機基礎知識第三代計算機1964－1971年以集成電路為主要元件采用集成電路的第一臺電子計算機IBM360型電子技術的發(fā)展促進了電子計算機的更新?lián)Q代。目前十二頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點巨型機大型機小型機微型機工作站服務器嵌入式計算機按計算機規(guī)模分類1.1計算機基礎知識1.1.3計算機類型目前十三頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點1.1計算機基礎知識計算機是一種能按照事先存儲的程序，自動、高速地進行大量數(shù)值計算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設備。運算速度快計算精度高存儲容量大具有邏輯判斷能力按照程序自動運行計算機特點1.1.4計算機的特點及應用領域目前十四頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點1.1計算機基礎知識科學計算數(shù)據(jù)處理過程與實時控制人工智能計算機輔助設計與制造計算機應用領域遠程通信與網(wǎng)絡應用多媒體與虛擬現(xiàn)實目前十五頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點微機的發(fā)展(1975-1995)1975年第一臺個人電腦問世。1981年第一臺IBM-PC問世。1985年386；1989年486；1993年奔騰出現(xiàn)。CPU進入32位時代。1989年多媒體聲卡問世。1995年個人電腦出現(xiàn)CD-ROM光驅(qū)。1995年Win95問世，操作系統(tǒng)進入Windows時代。多媒體和圖形界面的出現(xiàn)使電腦真正進入家庭。目前十六頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點1995年以來，Intel的CPU頻率（2000年P4，2GHz；2004年P4，3.8GHz）。2001年WindowsXP，集成大量應用程序，例如IE、MediaPlayer、圖像瀏覽等。2005年4月，64位WindowsXP操作系統(tǒng)問世。2005年4月，CPU進入雙核和多核時代。2006年，WindowsVista32位/64位操作系統(tǒng)發(fā)布。2009年，Windows7操作系統(tǒng)發(fā)布。微機的發(fā)展(1995-)目前十七頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點①巨型化存儲容量大、運算速度達每秒百萬億、千萬億次的巨型機是衡量一個國家科技實力的指標之一。1.1.5計算機發(fā)展趨勢1.1計算機基礎知識計算機正向巨型化、微型化、網(wǎng)絡化和智能化方向發(fā)展。

2009年，我國成功研制出每秒1206萬億次的“天河一號”超級計算機，成為繼美國之后世界上第二個能夠研制千萬億次計算機的國家。美洲豹(美國)

走鵑(美國)

海妖(美國)

尤金(歐洲)

天河一號(中國)2009年全球超級計算機排行榜目前十八頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點1.1計算機基礎知識③網(wǎng)絡化通過計算機網(wǎng)絡可共享遠程資源，實現(xiàn)通信和合作。④智能化智能計算機將是一種具有類似于人的思維能力，能聽會說，能想會做，能代替人的體力勞動以及腦力勞動的智能機器人。②微型化計算機不再是單一的計算機器，而是個人的信息機器。目前十九頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點1.1計算機基礎知識DeepblueGarryKasparov

1996年2月10日，卡斯帕羅夫戰(zhàn)勝“深藍”1997年5月12日，卡斯帕羅夫負于“更深的藍”目前二十頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點計算機系統(tǒng)硬件軟件系統(tǒng)軟件應用軟件中央處理器運算器控制器存儲器內(nèi)存外存輸入/輸出設備1.2計算機系統(tǒng)構(gòu)成目前二十一頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點1.2.1計算機硬件系統(tǒng)1.2計算機系統(tǒng)構(gòu)成馮?諾依曼計算機結(jié)構(gòu)計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大部分組成。控制信號流數(shù)據(jù)流目前二十二頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點應用軟件其它系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)硬件應用軟件是指用戶為解決各種實際問題而編寫的程序。應用軟件可分為兩類：一類是針對某個應用領域的具體問題開發(fā)的程序；第二類是一些大型專業(yè)軟件公司開發(fā)的通用型應用軟件。系統(tǒng)軟件位于計算機系統(tǒng)最靠近硬件的一層，其他軟件一般都通過系統(tǒng)軟件發(fā)揮作用，系統(tǒng)軟件主要包括：(1)操作系統(tǒng)。(2)語言處理程序。(3)監(jiān)控管理程序、調(diào)試程序、故障檢查和診斷程序等。1.2.2計算機軟件系統(tǒng)1.2計算機系統(tǒng)構(gòu)成目前二十三頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點1.3.1信息技術概念1.3信息技術基礎知識

信息≠數(shù)據(jù)現(xiàn)代信息技術：計算機技術＋微電子技術＋通信技術信息、材料、能源是組成社會物質(zhì)文明的三大要素。信息是一種知識，是接受者事先不知道不了解的知識。數(shù)據(jù)是信息的載體。數(shù)值、文字、語言、圖形、圖像等都是不同形式的數(shù)據(jù)。目前二十四頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點計算機加工處理的對象是數(shù)據(jù)。除了數(shù)學上的數(shù)值以外，象字符、漢字、符號、聲音、圖形、圖像等在進行數(shù)字編碼后都可稱之為數(shù)據(jù)。不同類型的數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)部有著不同的存儲和處理方式。本章主要介紹計算機中采用的二進制及其運算規(guī)則，二進制與其它進制之間的轉(zhuǎn)換；計算機中度量信息的數(shù)據(jù)單位；不同類型的數(shù)據(jù)采用的信息編碼等。第二章計算機信息基礎目前二十五頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.1計算機所使用的數(shù)制2.1.1數(shù)制的概念基數(shù)：R進制的基數(shù)=R位權：是一個與數(shù)字位置有關的常數(shù)，位權=Rn其中n取值：以小數(shù)點為界，向左0，1，2，3……，

向右-1，-2，-3……例：(275.8)10=2×102＋7×101＋5×100＋8×10-1常用數(shù)制十進制二進制八進制十六進制數(shù)字符號0～90，10～70～9,A,B,C,D,E,F基數(shù)102816(1011.1)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1目前二十六頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.1計算機所使用的數(shù)制十進制二進制八進制十六進制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F16100002010常用數(shù)制的對應關系目前二十七頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.1計算機所使用的數(shù)制2.1.2二進制的運算二進制的算術運算加：0+0=00+1=11+0=11+1=10減：0-0=00-1=11-0=11-1=0乘：0×0=00×1=01×0=01×1=1除：0÷0=00÷1=01÷0(無意義)1÷1=1本位為0，

向高位進位1本位為1，

向高位借1當2目前二十八頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點二進制的邏輯運算與AND：0∧0=00∧1=01∧0=01∧1=1或OR：0∨0=00∨1=11∨0=11∨1=1非(取反)：

0=1

1=00表示“假、否”，1表示“真、是”2.1計算機所使用的數(shù)制∧表示串聯(lián)，∨表示并聯(lián)目前二十九頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點十進制數(shù)二、八、十六進制的轉(zhuǎn)換由一種數(shù)制轉(zhuǎn)換成另一種數(shù)制2.1計算機所使用的數(shù)制①②③目前三十頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.1.3二進制和其它進制的轉(zhuǎn)換十進制二進制、八進制、十六進制十進制轉(zhuǎn)二進制：整數(shù)部分除以2取余，直至商為0；小數(shù)部分乘以2取整，直至小數(shù)部分為0或達到所需精度為止。十進制轉(zhuǎn)八進制：方法同上。整數(shù)部分除以8，小數(shù)部分乘以8。十進制轉(zhuǎn)十六進制：方法同上。整數(shù)部分除以16，小數(shù)部分乘以16。2.1計算機所使用的數(shù)制目前三十一頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點十進制整數(shù)二進制整數(shù)2751237121802912402202110結(jié)果為：1001011十進制小數(shù)二進制小數(shù)0.6875×21………1.3750×20………0.7500×21………1.5000×21………1.0000結(jié)果為：0.1011(75.6875)10=(1001011.1011)22.1計算機所使用的數(shù)制目前三十二頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點十進制整數(shù)八進制整數(shù)結(jié)果為：113十進制整數(shù)十六進制整數(shù)結(jié)果為：4B

87538918110

1675B164402.1計算機所使用的數(shù)制目前三十三頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點例：(1011.1)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1=8+0+2+1+0.5 =(11.5)10二進制、八進制、十六進制十進制位權相加法：各位數(shù)碼乘位權，再相加。2.1計算機所使用的數(shù)制目前三十四頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點整數(shù)部分從右向左，小數(shù)部分從左向右，

每3位二進制一組，變?yōu)?位八進制。不足3位時分別在最左端和最右端補0湊夠3位。例：(1100101001011.1101)2=(14513.64)8

二進制數(shù)

八進制數(shù)每1位八進制，變?yōu)?位二進制。例：(16347.52)8=(001110011100111.101010)2

=(1110011100111.10101)2八進制數(shù)

二進制數(shù)2.1計算機所使用的數(shù)制目前三十五頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點二進制

十六進制整數(shù)部分從右向左，小數(shù)部分從左向右，

每4位二進制一組，變?yōu)?位十六進制。不足4位時分別在最左端和最右端補0湊夠4位。例：(11010111101.1010001)2=(6BD.A2)16

十六進制

二進制每1位十六進制，變?yōu)?位二進制。例：(4C2.F6)16=(010011000010.11110110)2

=(10011000010.1111011)22.1計算機所使用的數(shù)制目前三十六頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.2計算機中的數(shù)據(jù)單位位(bit)：計算機存儲數(shù)據(jù)的最小單元(0、1)字節(jié)(Byte)：處理數(shù)據(jù)的基本單位(8bit/Byte)……位（bit）字長字節(jié)（Byte）字長：CPU一次處理數(shù)據(jù)的二進制位數(shù)。常用的字節(jié)計數(shù)單位：1KB＝1024Byte(210B)1MB＝1024KB(220B)1GB＝1024MB(230B)1TB＝1024GB(240B)目前三十七頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.3信息表示與編碼所謂編碼，就是利用數(shù)字串來標識所處理對象的不同個體。計算機采用的是二進制，這就意味著所有需要計算機處理的信息，如數(shù)值、字母、漢字、符號、聲音、圖像等，都要用0和1組成的二進制編碼形式來表示。2.3.1整數(shù)的表示在數(shù)學中，數(shù)值是用“＋”和“－”表示正數(shù)和負數(shù)的，而在計算機中只有0和1，所以正負號也用0和1表示，即數(shù)值符號數(shù)字化。目前三十八頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.3信息表示與編碼符號位：在有符號的二進制數(shù)中，最高位用0表示“正”，1表示“負”。機器數(shù)：正負符號被數(shù)值化了的數(shù)。真值：該機器數(shù)所表達的數(shù)值。機器數(shù)00000101+5

符號位真值機器數(shù)10000101－5

真值符號位目前三十九頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.3信息表示與編碼原碼：正號為0，負號為1，數(shù)值部分為二進制絕對值。反碼：正數(shù)的反碼和原碼相同；負數(shù)的反碼是將其原碼除符號位外各位取反。補碼：正數(shù)的補碼和原碼相同；負數(shù)的補碼是將其反碼在末位加1。-510000101原碼11111010反碼11111011補碼+5的原碼、反碼和補碼都是00000101在有符號運算中，需要通過原碼、反碼、補碼轉(zhuǎn)換來完成運算。目前四十頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.3信息表示與編碼補碼的概念是怎么來的？“?！笔侵敢粋€系統(tǒng)所能表示的數(shù)據(jù)個數(shù)。按模運算是指運算結(jié)果超過模時，模（或模的整數(shù)倍）將溢出而只剩下余數(shù)。8位二進制的模為28=256假設M為模，若數(shù)a，b滿足a＋b＝M，則稱a，b互為補數(shù)。

在有模運算中，減去一個數(shù)等于加上這個數(shù)對模的補數(shù)。目前四十一頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.3.2實數(shù)的表示定點數(shù)小數(shù)點位置固定的數(shù)稱為定點數(shù)。定點整數(shù)：小數(shù)點隱含固定在數(shù)值部分最右端。定點整數(shù)是純整數(shù),其符號位右邊所有的位數(shù)表示的是一個整數(shù)。2.3信息表示與編碼定點整數(shù)：（-3）10000011隱含小數(shù)位符號位目前四十二頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點01000000定點小數(shù)：（+0.5）符號位隱含小數(shù)位2.3信息表示與編碼定點小數(shù)：小數(shù)點隱含固定在數(shù)值部分最左端。定點小數(shù)是純小數(shù)。目前四十三頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點浮點數(shù)小數(shù)點位置不固定的數(shù)稱為浮點數(shù)，它既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分，如123.55、33.789等。

在計算機中通常把浮點數(shù)分成階碼和尾數(shù)兩部分來表示，也就是平時所說的科學記數(shù)法。為保證不損失有效數(shù)字，對尾數(shù)進行規(guī)格化處理，即保證尾數(shù)的最高位為1，實際數(shù)值通過階碼進行調(diào)整。例如，二進制實數(shù)1010.1101可以用0.10101101×2100表示。(注:100等同于十進制的4)

2.3信息表示與編碼目前四十四頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點例：將十進制數(shù)+55以浮點數(shù)格式存放。(55)10=(110111)2=0.110111*26浮點數(shù)：字長4字節(jié)，則階碼部分為8位補碼定點整數(shù)，尾數(shù)部分為24位補碼定點小數(shù)。尾數(shù)最高位為131302524232270000001100100010100…階碼部分尾數(shù)部分階碼

符號位尾數(shù)

符號位2.3信息表示與編碼110(注:6等同于二進制的110)目前四十五頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點例：將十進制數(shù)-55以浮點數(shù)格式存放。（略）-(55)10=-(110111)2=-0.110111*26其中(-110111)的反碼為：1001000，補碼：1001001尾數(shù)格式：0.1001(小數(shù)點右移2位，指數(shù)變?yōu)?4)尾數(shù)最高位為131302524232270000001001100000100…階碼部分尾數(shù)部分階碼

符號位尾數(shù)

符號位2.3信息表示與編碼000隱含小數(shù)位(注:6等同于二進制的110)(注:6等同于二進制的100)目前四十六頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.3.3十進制數(shù)的編碼——BCD碼編碼和數(shù)值是完全不同的！BCD碼（8421碼）：二－十進制編碼，用4位二進制碼表示1位十進制數(shù)。（不能參與運算）

例：(13579)10=(00010011010101111001)BCD(011010000000.00100100)BCD=(680.24)10

2.3信息表示與編碼目前四十七頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.3.4西文字符的編碼——ASCII碼

ASCII碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)128個常用字符，用7位二進制編碼，占一個字節(jié)，最高位0。其中，控制字符：0～32，127；普通字符：94個。2.3信息表示與編碼b6b5b4b3b2b1b00000010100111001011101110000NULDLESP0@P`p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB‘7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;K[k{1100FFFS,<L\l|1101CRGS-=M]m}1110SORS.>N^n~1111SIUS/?O_oDEL目前四十八頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.3.5和漢字有關的編碼

漢字輸入碼：操作人員通過鍵盤輸入的漢字編碼。數(shù)字編碼：如區(qū)位碼；拼音編碼：如全拼、智能ABC、微軟拼音輸入法等；字形編碼：如五筆字型法等。2.3信息表示與編碼目前四十九頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點(2)國標碼和區(qū)位碼1980年頒布(GB2312-80)，是中文信息處理的國家標準，是大陸及海外使用簡體中文的地區(qū)使用的中文編碼。每個漢字占兩個字節(jié)的編碼，且每個字節(jié)最高位均為0。2.3信息表示與編碼該編碼共收錄6763個簡體漢字、682個符號，其中漢字部分：一級漢字：3755個，以拼音排序；二級漢字：3008個，以偏旁排序。所有漢字分94個區(qū)，每個區(qū)94個漢字。由此構(gòu)成區(qū)位碼。而區(qū)位碼的區(qū)碼和位碼各加32就得到國標碼。目前五十頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點(3)機內(nèi)碼計算機內(nèi)部存儲和加工漢字所用的編碼。不管用哪一種漢字輸入法輸入的漢字，在計算機內(nèi)部都是由國標碼轉(zhuǎn)換成機內(nèi)碼來表示的。每個漢字的機內(nèi)碼占兩個字節(jié)，每個字節(jié)最高位為1。漢字國標碼漢字機內(nèi)碼中8680(0101011001010000)2(1101011011010000)2

華5942(0011101100101010)2(1011101110101010)2

中5448(區(qū)位碼)華2710(區(qū)位碼)注:十進制表示的國標碼的每個字節(jié)減32即得區(qū)位碼。2.3信息表示與編碼目前五十一頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點點陣漢字：每一個漢字以點陣形式存儲，有點的地方為“1”，空白的地方為“0”。有16×16、24×24、48×48點陣等。點陣越大，字形分辨率越好，字形也越美觀，但漢字存儲的字節(jié)數(shù)就多，字庫也就越龐大。2.3信息表示與編碼(4)漢字字形碼漢字存儲在計算機內(nèi)采用機內(nèi)碼，但輸出時必須轉(zhuǎn)換成字形碼，再根據(jù)字形碼輸出漢字。字形碼又稱漢字字模，用于在顯示器或打印機上輸出各種文字和符號。通常有兩種：目前五十二頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.3.5和漢字有關的編碼矢量漢字:將漢字的筆畫輪廓用一組直線和曲線來勾畫，并記錄存儲每一直線和曲線的數(shù)字描述(端點及控制點的坐標)。在需要輸出時，根據(jù)字形輪廓的描述計算出漢字點陣。矢量產(chǎn)生的漢字即使放大仍能保持較好的質(zhì)量。2.3信息表示與編碼漢字字庫一般都存放在磁盤上，這種字庫稱為“軟字庫”，使用時根據(jù)漢字內(nèi)碼到字庫中找到相應的字形碼，然后調(diào)入內(nèi)存并顯示或打印。目前五十三頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點計算機處理漢字的基本過程用戶用鍵盤輸入漢字的外碼(輸入碼)，然后通過代碼轉(zhuǎn)換程序到碼表中去檢索機內(nèi)碼，漢字內(nèi)碼負責對漢字進行儲存、處理、加工。輸出時，利用字形檢索程序在漢字字模庫中查到表示這個漢字的字形碼，然后在顯示器或打印機上輸出。2.3信息表示與編碼目前五十四頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點(5)其它編碼GBK編碼：是對GB2312的擴充。仍采用雙字節(jié)編碼，在此基礎上對罕見漢字使用四字節(jié)編碼，共收錄了2.7萬個漢字，與國標碼兼容，同時收錄了藏、蒙、維吾爾等主要少數(shù)民族文字。

BIG5碼：臺灣、香港等地區(qū)使用的繁體漢字編碼標準。2.3信息表示與編碼目前五十五頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.3.6多媒體信息的數(shù)字化數(shù)字化就是對模擬世界的一種量化，表示信息的最小單位是位(bit)——“0”或“1”。多媒體信息在計算機中也要轉(zhuǎn)換為0和1，因此也需要進行編碼。也就是說無論是文字、圖像、聲音或視頻，數(shù)字化后都可分解為一系列0或1的排列組合。各種多媒體信息在進入到計算機中進行運算、存儲、傳輸?shù)冗^程中，需要進行數(shù)字化處理，輸出時再將其還原成各自本身的特性呈現(xiàn)在我們面前。2.3信息表示與編碼目前五十六頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點2.3信息表示與編碼數(shù)值西文漢字聲像十—二進制轉(zhuǎn)換ASCII碼輸入碼—機內(nèi)碼模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)值西文漢字聲像十—二進制轉(zhuǎn)換ASCII碼輸入碼—機內(nèi)碼模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)值西文漢字聲像二—十進制轉(zhuǎn)換西文形碼漢字字形碼數(shù)模轉(zhuǎn)換內(nèi)存各種多媒體信息的數(shù)字化處理過程示意圖目前五十七頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點本章主要介紹計算機硬件方面的有關內(nèi)容，包括計算機硬件系統(tǒng)的構(gòu)成；微機的結(jié)構(gòu)(CPU、主板、內(nèi)存、總線、接口等)；外部存儲器(軟盤、硬盤、光盤、U盤等)；常用外部設備(顯示器、打印機等)；計算機指令系統(tǒng)等。第三章計算機硬件體系結(jié)構(gòu)目前五十八頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.1計算機系統(tǒng)的構(gòu)成一個完整的計算機系統(tǒng)是由硬件和軟件組成。硬件是由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五部分組成。其中：中央處理器(簡稱CPU)=運算器+控制器主機=中央處理器+主存儲器軟件是指各類程序和數(shù)據(jù)，計算機軟件包括計算機本身運行所需要的系統(tǒng)軟件和用戶完成任務所需要的應用軟件。目前五十九頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.1計算機系統(tǒng)的構(gòu)成3.1.1計算機的硬件系統(tǒng)U盤目前六十頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.1計算機系統(tǒng)的構(gòu)成馮·諾依曼型計算機是將程序和數(shù)據(jù)事先存放在外存儲器中，在執(zhí)行時將程序和數(shù)據(jù)先從外存裝入內(nèi)存，然后讓計算機在工作時自動地從內(nèi)存取出指令并加以執(zhí)行，這就是存儲程序的基本原理。3.1.2馮·諾依曼型計算機的結(jié)構(gòu)

馮·諾依曼計算機體系結(jié)構(gòu)的主要特點是：(1)采用二進制形式表示程序和數(shù)據(jù)。(2)計算機硬件是由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部分組成。(3)程序和數(shù)據(jù)以二進制形式存放在存儲器中。(4)控制器根據(jù)存放在存儲器中的指令(程序)工作。

目前六十一頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.1計算機系統(tǒng)的構(gòu)成3.1.3微型計算機的誕生與發(fā)展微型機屬于第四代電子計算機產(chǎn)品，其核心部件是CPU，因此我們主要通過CPU的發(fā)展、演變來介紹微機系統(tǒng)的發(fā)展過程。

開始時間CPU芯片集成度主頻字長(b)最大內(nèi)存197140042300108KHz4640B19788086/80882.9萬4.77-10MHz161MB19828028614.3萬6-20MHz1616MB19858038627.5萬12.5-33MHz324GB198980486125萬33-133MHz324GB1993Pentium310萬60-233MHz324GB1997PentiumⅡ750萬233-450MHz324GB1999PentiumIII2800萬450-800MHz3264GB2000Pentium44200萬400M-3.2GHz32/6464GB目前六十二頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)微型機基本是由顯示器、鍵盤和主機箱構(gòu)成。在主機箱內(nèi)有CPU、主板、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)、電源等。3.2.1中央處理器CPUCPU從存儲器取出指令，放入CPU內(nèi)部的指令寄存器，并對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作，然后發(fā)出各種控制命令，執(zhí)行微操作系列，從而完成一條指令的執(zhí)行。

CPU的主要性能指標：(1)主頻/外頻（主頻=外頻×倍頻，即CPU工作頻率）(2)數(shù)據(jù)總線寬度（即字長，指CPU傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)）(3)地址總線寬度（決定了CPU可訪問的地址空間）(4)工作電壓（低電壓可減少CPU過熱，降低功耗）(5)高速緩存Cache（加速CPU與其它設備間數(shù)據(jù)交換）(6)運算速度（CPU每秒能處理的指令數(shù)）目前六十三頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)1.運算器

運算器是完成算術和邏輯運算的部件，又稱算術和邏輯運算單元。計算機所完成的全部運算都是在運算器中進行的。運算器的核心部件是:(1)運算邏輯部件(2)寄存器部件2.控制器

控制器負責從存儲器中取出指令，并對指令進行譯碼，并根據(jù)指令譯碼的結(jié)果，按指令先后順序，負責向其它各部件發(fā)出控制信號，保證各部件協(xié)調(diào)一致地完成各種操作。目前六十四頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)控制器主要由以下部件組成：①程序計數(shù)器。存放下一條將要執(zhí)行的指令在內(nèi)存中的地址；②指令寄存器。保存現(xiàn)在正在執(zhí)行的指令；③指令譯碼器。用來識別指令的功能，分析指令的操作要求；④時序部件。產(chǎn)生各種定時控制信號。簡單講就是為保證不出現(xiàn)任何動作差錯而對各種操作實施時間上的控制；⑤微操作控制電路。一條指令的執(zhí)行可以分解為一系列不可再分的微操作命令信號，這些信號通過微操作控制電路以一定的時間順序發(fā)往各部件，控制各部件動作。目前六十五頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)3.2.2高級CPU技術

雙核心CPU技術：組建雙CPU系統(tǒng)成本高且復雜，而采用“雙核”技術，就是在單個CPU中真正集成兩個物理的核心。在實際使用中，這種“雙核心處理器”和使用兩個獨立CPU的系統(tǒng)在工作原理和性能上基本沒有區(qū)別。目前，CPU已從雙核向4核、8核和多核方向發(fā)展。

64位簡介：(1)CPU、操作系統(tǒng)軟件是64位，且應用軟件用64編譯器重新編譯，效率最高(未來)。(2)CPU是64位，操作系統(tǒng)和應用軟件是32位(現(xiàn)狀)，64位的CPU未發(fā)揮很好的作用。(3)CPU、操作系統(tǒng)和應用軟件是32位(現(xiàn)狀)。目前六十六頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)3.2.3主板主板是電腦中各種設備的連接載體。它提供了CPU、各種接口卡、內(nèi)存條和硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)的插槽，其它的外部設備也會通過主板上的I/O接口連接到計算機上。目前六十七頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)CMOS與BIOSCMOS是主板上一塊可讀寫的RAM芯片，用于保存系統(tǒng)初始化時要用到的許多參數(shù)，如硬件配置、啟動盤順序、開機密碼、機器時間等?？梢栽陂_機時按下特定鍵(一般是Del鍵)進入CMOS參數(shù)設置程序，從而對CMOS參數(shù)進行設置。BIOS芯片是一塊特殊的ROM芯片，其中保存的最重要程序之一是基本輸入/輸出程序，另外還有CMOS參數(shù)設置程序、POST(加電自檢程序)等。BIOS在開機之后最先執(zhí)行，它首先檢測系統(tǒng)硬件有無故障，給出最低級的引導程序，然后調(diào)用操作系統(tǒng)。目前六十八頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)486到PentiumII期間，主板一般采用南北橋芯片結(jié)構(gòu)。PentiumII采用的南北橋芯片結(jié)構(gòu)主板早期的PC機主板是將快速的CPU、中速的內(nèi)存、慢速的外設都連接在一條總線上，使系統(tǒng)的總體性能得不到優(yōu)化。北橋：主板上離CPU最近的一塊芯片，負責與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存、緩存、顯卡數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部傳輸。南橋：主板上另一塊芯片，主要負責I/O接口以及IDE設備的控制等。目前六十九頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)PentiumIII以上的主板結(jié)構(gòu)(采用中心結(jié)構(gòu)的主板結(jié)構(gòu))。鍵盤鼠標串行口并行口處理器8XX系列存儲控制中心中心高速接口I/O控制中心固件中心PCI槽PCI總線IDE驅(qū)動器USB端口AC’97編碼SuperI/OLPCI/FAGP圖形控制器主存儲器處理器CPU總線LAN連接芯片組由3塊芯片構(gòu)成。跟南北橋架構(gòu)相差不大，它主要是把PCI系統(tǒng)總線控制部分從北橋轉(zhuǎn)到南橋。存儲控制中心：相當北橋芯片。I/O控制中心：相當南橋芯片。固件中心：相當BIOSROM。目前七十頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)采用中心結(jié)構(gòu)的主板結(jié)構(gòu)PCI-E:PCIExpress的簡稱，是用來代替PCI、AGP接口的一種新的總線和接口標準，其傳輸速度遠遠高于PCI和AGP總線。目前七十一頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)內(nèi)存儲器(簡稱內(nèi)存)，由半導體材料構(gòu)成。內(nèi)存分為只讀存儲器和隨機讀寫存儲器。內(nèi)存儲器分類

3.2.4內(nèi)存儲器目前七十二頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點存儲單元地址0000H0001H0002HFFFFH存儲體結(jié)構(gòu)圖示意存儲位存儲單元（字節(jié)）存儲體512MB2GB存儲單元特點：地址與存儲單元是一一對應的一個數(shù)據(jù)存放在一個或多個字節(jié)中CPU通過單元地址訪問存儲單元中的數(shù)據(jù)往存儲單元放新數(shù)據(jù)時原數(shù)據(jù)將被覆蓋目前七十三頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)1.只讀存儲器ROM

特點：存儲的信息只能讀出，不能隨機改寫或存入，斷電后信息不會丟失，可靠性高。ROM分類(1)掩膜式ROM(MaskROM)(2)可編程PROM(ProgrammableROM)(3)可擦除EPROM(ErasablePROM)(4)電可擦EEPROM(ElectricallyEPROM)(5)快擦寫ROM(FlashROM)目前七十四頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)2.隨機存儲器RAM

特點：用于存放原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、最終結(jié)果。開機前是空的，斷電后數(shù)據(jù)消失。RAM分類:(1)SRAM：靜態(tài)RAM。不需要充電來保持數(shù)據(jù)完整性，成本高且集成低，一般做高速緩沖存儲器。(2)DRAM：動態(tài)RAM。需要定時充電來保持數(shù)據(jù)的完整性，通常所說的“內(nèi)存”主要由它構(gòu)成。一般指以下兩種類型：①SDRAM---同步動態(tài)存儲器②DDR---雙倍速率內(nèi)存(DDR2\DDR3\DDR4\DDR5等)目前七十五頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)目前七十六頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)3.Cache(高速緩存)

Cache是一種高速緩沖存儲器，是為了解決CPU與主存之間速度不匹配而采用的一種重要技術。其中片內(nèi)Cache集成在CPU芯片中，片外Cache安插在主板上。高速緩存的存取速度比主存要快一個數(shù)量級，接近CPU的處理速度。目前七十七頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)4.多級緩存

最早的CPU緩存容量很低。當集成在CPU內(nèi)核中的緩存已不能滿足CPU的需求時，出現(xiàn)了集成在與CPU同一塊主板上的緩存，此時把CPU內(nèi)核集成的緩存稱為一級緩存，而外部的稱為二級緩存?，F(xiàn)在多數(shù)CPU內(nèi)部也有二級緩存，于是二級緩存又可分為內(nèi)部二級緩存和外部二級緩存。較高端的CPU中還會帶有三級緩存。

5.雙核心CPU的二級緩存(略)

目前七十八頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點6.存儲器的層次結(jié)構(gòu)

既要速度快，又要求容量大，同時價格又要求合理，在目前技術條件下這三項指標很難用單一種類的存儲器來實現(xiàn)。折衷的方法是采用層次結(jié)構(gòu)。3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)(通用寄存器)目前七十九頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)3.2.5總線總線：是一組連接各個部件的公共通信線路，是計算機內(nèi)部傳輸指令、數(shù)據(jù)和各種控制信息的高速通道，是計算機硬件的一個重要組成部分。目前八十頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)總線按所傳輸信號不同可分為：

數(shù)據(jù)總線

地址總線

控制總線。①地址總線。傳輸?shù)氖堑刂沸盘?，一般是單向傳輸。當CPU需要訪問某個外設時，它向地址總線發(fā)出相應外設的地址信號，以選擇某個外設。②數(shù)據(jù)總線。傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)，一般是雙向傳輸。CPU進行“讀”時，數(shù)據(jù)由外設流向CPU，當CPU進行“寫”時，數(shù)據(jù)由CPU流向外設。③控制總線。有的是CPU向內(nèi)存或外部設備發(fā)出的信號；有的是內(nèi)存或外部設備向CPU發(fā)出的信號。對每條控制線而言信號是單向傳送，但作為整體是雙向的。目前八十一頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)微機各級總線的簡易關系總線按處于計算機硬件系統(tǒng)中的位置來分：①片內(nèi)總線(又稱內(nèi)部總線)。是指CPU芯片內(nèi)部的總線。②片間總線(又稱局部總線)。是主板上各外圍芯片與CPU之間的總線，用于芯片一級互連。③系統(tǒng)總線(又稱輸入/輸出總線)。是微機中各插件板與系統(tǒng)主板之間的總線，用于插件板一級的互連。④外部總線(又稱通信總線)。是微機和中低速外部設備之間連接的總線。目前八十二頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)微機系統(tǒng)三層總線示意簡圖北橋CPU內(nèi)存Cache局部總線南橋PCI和PCIExpressX1接口（網(wǎng)卡、聲卡等）鍵盤、鼠標接口USB接口外部總線前端總線存儲器總線PCIExpressX16顯卡系統(tǒng)總線片內(nèi)總線PCI擴展總線中心快速通道BIOSROM硬盤、光驅(qū)、網(wǎng)絡、音頻接口目前八十三頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)①ISA總線。是最早的8位系統(tǒng)總線。后來擴展到16位。ISA是現(xiàn)代個人計算機的基礎。系統(tǒng)總線標準

系統(tǒng)總線標準大致可分為ISA總線、PCI總線、PCIExpress三個階段。

②PCI總線。主要特點是傳輸速度高，廣泛應用于現(xiàn)代微機中。③AGP總線。專為系統(tǒng)中一塊圖形顯示卡設計的總線。④PCIExpress總線。是新一代的總線接口。目前八十四頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)常見的I/O總線：①USB總線屬高速串行接口總線。該總線最多可連接127個設備，支持熱拔插，支持即插即用，該接口已經(jīng)成為許多外設的標準接口。USB有兩個規(guī)范，即USB1.1和USB2.0。②IEEE1394總線屬高速串行接口總線，主要用于連接DV產(chǎn)品。外部總線標準目前八十五頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)I/O接口是連接主機和外部設備之間的邏輯部件，由I/O接口電路、連接器(一般為連接電纜)和接口軟件(即設備驅(qū)動程序)組成。3.2.6接口目前八十六頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.2微型計算機主機結(jié)構(gòu)I/O接口分為內(nèi)置I/O接口和外置I/O接口兩類。(1)內(nèi)置I/O接口將I/O接口電路內(nèi)嵌在主板中，由主板提供外設接口電路插座，如鍵盤接口、鼠標接口、USB接口、串口、并口及軟硬盤接口等。(2)外置I/O接口將I/O接口集成到一塊獨立的電路板(接口卡)上，接口卡必須插在總線擴展插槽上(如PCI、PCIExpress插槽等)。目前八十七頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.3外部存儲器外部存儲器通常用來存放需要長期保存的各種程序和數(shù)據(jù)。當需要執(zhí)行或處理這些程序和數(shù)據(jù)時，必須將其先調(diào)入到內(nèi)存中然后再被CPU處理，所以外存實際上屬于輸入／輸出設備。目前微機常用的外存儲器主要有軟盤、硬盤、光盤、U盤等。目前八十八頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.3外部存儲器3.3.1軟盤

79目前八十九頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.3外部存儲器3.3.2硬盤

硬盤是微機最重要的外部存儲器，常用于安裝微機運行所需的系統(tǒng)軟件和應用軟件，以及存儲大量數(shù)據(jù)。柱面磁頭臂(1)硬盤存儲格式在對硬盤進行格式化時，將對盤片進行劃分磁道和扇區(qū)，對于大容量的硬盤還將多個扇區(qū)組織起來成為一個塊——“簇”，簇成為磁盤讀寫的基本單位。有的簇是一個扇區(qū)，有的有好幾個扇區(qū)，一般在格式化時根據(jù)硬盤大小確定。目前九十頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.3外部存儲器(2)硬盤性能指標①硬盤的容量?，F(xiàn)在微機配置的硬盤一般在200GB以上。②硬盤的轉(zhuǎn)速。硬盤的轉(zhuǎn)速越快，硬盤尋找文件的速度也就越快?，F(xiàn)在的主流硬盤轉(zhuǎn)速一般為7200rpm以上。③緩存。硬盤自帶的緩存能提高硬盤的訪問速度。(3)硬盤接口硬盤接口分為IDE、SATA、SCSI和光纖通道四種，IDE接口硬盤多用于家用產(chǎn)品中，SATA是種新生的硬盤接口類型。(4)硬盤格式化①硬盤低級格式化。主要是對一個新硬盤劃分磁道和扇區(qū)。②硬盤分區(qū)。把硬盤劃分為成若干個相對獨立的邏輯分區(qū)。③硬盤高級格式化。高級格式化主要是對指定的硬盤分區(qū)進行初始化，建立文件分配表以便系統(tǒng)按指定格式存儲文件。目前九十一頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.3.3光盤存儲器

光盤的分類:

1．只讀型光盤只讀光盤中的數(shù)據(jù)是在制作時寫入的，用戶只能讀數(shù)據(jù)，而不能寫入或修改光盤中的數(shù)據(jù)。音頻光盤CD-DA、數(shù)據(jù)光盤CD-ROM、VCD、DVD等都屬于只讀光盤。2．一次寫入光盤這種光盤允許一次寫入數(shù)據(jù)，但不能修改和擦除數(shù)據(jù)，如CD-R。3．可擦寫光盤這種光盤可多次寫入或修改數(shù)據(jù)，如CD-RW。3.3外部存儲器光盤簡稱CD(CompactDisc)是利用塑料盤片表面凹凸不平的特征，通過光的反射來記錄和識別二進制的0、1信息。目前九十二頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點光驅(qū)把經(jīng)過聚焦后的激光投射到光盤上，利用光盤的凹坑或非凹坑邊緣反射的激光強度不同而將其表示為不同的電信號。光驅(qū)倍數(shù)是指光盤的數(shù)據(jù)傳輸率（150KB/s為單倍，以此類推）。CD-ROM光驅(qū)能讀除DVD以外的所有光盤。而DVD光驅(qū)不僅兼容CD-ROM光驅(qū)，還可以讀DVD光盤。3.3外部存儲器目前九十三頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點

DVD光盤

DVD盤片的物理規(guī)格與CD盤片是一樣的，CD盤只使用一個面記錄一層的信息，而DVD盤可分為單面單層、單面雙層、雙面單層以及雙面雙層4種結(jié)構(gòu)。3.3外部存儲器DVD按用途可分為以下幾類：

應用最廣的是DVD-Video格式，用于存儲影音信息。此外還有DVD-ROM(只讀DVD)、DVD-Audio(音頻DVD)、DVD±R(可寫DVD)、DVD-RAM或DVD±RW(可擦寫DVD)。另外，還有藍光高清DVD光盤。目前九十四頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點光盤刻錄機包括CD和DVD兩種刻錄機。3.3外部存儲器

①CD刻錄機既有CD-ROM光驅(qū)的功能，也能夠向刻錄CD光盤。其傳輸速率一般標注為A/B/C的形式（如20/10/40），其中A表示寫CD-R盤的倍速，B表示寫CD-RW盤的倍速，C表示讀盤的倍速。②DVD刻錄機既具有DVD-ROM光驅(qū)的功能，也能夠刻錄DVD光盤和CD光盤。

3.3.4USB盤通過USB接口與電腦連接，無任何機械式裝置，抗震性能強。U盤中的存儲模塊其實就是Flash-ROM。移動硬盤一般由筆記本硬盤和硬盤盒組成。

目前九十五頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.４常用的外部設備3.4.1輸入設備(1)鍵盤(2)鼠標(3)掃描儀

……3.4.2輸出設備(1)顯示器(2)打印機

……目前九十六頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.４常用的外部設備(1)顯示器

CRT顯示器在工作時，電子槍發(fā)出電子束轟擊熒光粉層上的某一點，使該點發(fā)光，每個像素有紅、綠、藍三基色組成，通過對三基色的強度的控制就能合成各種不同顏色。

液晶顯示器LCD的優(yōu)點在于：①圖像穩(wěn)定。由于只有在畫面內(nèi)容發(fā)生變化時才需要刷新，因此沒有閃爍感；②液晶底板整體發(fā)光，真正的完全平面；③LCD顯示器基本上沒有輻射；④能耗低。約為CRT顯示器的三分之一。目前九十七頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.４常用的外部設備

(2)打印機常用的有針式打印機、噴墨打印機和激光打印機等。①針式打印機特點。利用鋼針擊打色帶把色帶上的墨打印在紙上形成文本或圖形。缺點是打印質(zhì)量差、速度慢、噪聲大；優(yōu)點是可以打多聯(lián)紙，耗材相對較便宜。②噴墨打印機特點。打印時，墨水經(jīng)噴頭以每秒近萬次的頻率噴射到紙上。其打印質(zhì)量、速度、噪聲及成本方面處于中等層次。③激光打印機特點。利用激光將碳粉固著在紙上，加熱后印出文字和圖片。優(yōu)點是打印速度快、噪音低、質(zhì)量好，缺點是價格及打印成本較高。對三種打印機的打印效果對比來說，激光最好，噴墨其次，而針式相對較差。目前九十八頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.４常用的外部設備

激光打印機工作原理簡介

硒鼓表面帶正電荷，被激光照射時照射點位置的正電荷減弱或消失，而未消失部分吸附帶負電荷的碳粉形成潛影。送紙機構(gòu)將打印紙送入，此時打印紙會帶上很強的正電荷。打印紙與硒鼓墨粉影像區(qū)接觸后，墨粉會在更強的靜電作用力下轉(zhuǎn)移到紙張上面，形成打印影像。加熱紙張，墨粉被熔化固定在紙上，完成一個掃描行的打印。硒鼓不斷轉(zhuǎn)動、墨粉連續(xù)被吸附、紙張持續(xù)被送入，最終完成整幅圖像的打印。

目前九十九頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.４常用的外部設備3.4.3其他外部設備

(1)多媒體設備（第七章）(2)調(diào)制解調(diào)器010011010011

目前一百頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.5計算機指令系統(tǒng)3.5.1計算機指令系統(tǒng)概述

指令：是指計算機執(zhí)行特定操作的命令，是程序設計的最小語言單位。指令構(gòu)成：操作碼+操作數(shù)例如：某單片機指令0010001100000010將2送累加器A，前8位是操作碼，后8位是操作數(shù)指令系統(tǒng)：是指一臺計算機所能執(zhí)行的全部指令的集合。不同型號的計算機有不同的指令系統(tǒng)，它反映了計算機的處理能力。目前一百零一頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.5計算機指令系統(tǒng)操作碼操作數(shù)數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)處理指令程序控制指令輸入輸出指令其它指令IfGoto……＋－×÷AndOr……CPU內(nèi)存I/O設備主機對計算機的硬件進行管理等指令結(jié)構(gòu)分類操作碼要完成的操作類型或性質(zhì)操作數(shù)操作的內(nèi)容或所在的地址目前一百零二頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.5計算機指令系統(tǒng)3.5.2指令的執(zhí)行過程

開始取一條指令執(zhí)行指令取數(shù)分析指令停止停機指令執(zhí)行指令目前一百零三頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.5計算機指令系統(tǒng)可分為以下四個步驟：首先，將被執(zhí)行程序第一條指令的首地址0100H寫入程序計數(shù)器PC。①取指令按計數(shù)器中的地址從內(nèi)存中取出指令(070270H)，并送往指令寄存器。然后計數(shù)器PC自動加1指向下一指令地址。②分析指令由譯碼器對操作碼(07H)進行譯碼，由地址碼(0270H)確定操作數(shù)地址。③執(zhí)行指令取出操作數(shù)，去完成該指令所要求的操作。例如，取內(nèi)存單元(0270H)的值和累加器的值相加，結(jié)果還是放在累加器。④一條指令執(zhí)行完成，再回到①取指令階段開始下一指令的執(zhí)行。目前一百零四頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點3.5計算機指令系統(tǒng)3.5.3計算機硬件系統(tǒng)的性能指標

(1)CPU的主頻。主頻越高，單位時間內(nèi)完成的指令數(shù)也越多，CPU工作的速度也就越快。(2)字長。字長越長，一次所能處理信息的位數(shù)就越多，計算機的運算速度越快。(3)運算速度。它是一項綜合性性能指標。指計算機每秒鐘執(zhí)行的指令數(shù)，即每秒百萬條指令(MIPS)。(4)內(nèi)存容量。容量越大，一次讀入的程序、數(shù)據(jù)就越多，計算機的運行速度也就越快。(5)內(nèi)存存取速度。內(nèi)存連續(xù)啟動兩次獨立的“讀”或“寫”操作所需的最短時間，稱為存取周期。(6)I/O速度。I/O的速度是指CPU與外部設備進行數(shù)據(jù)交換的速度。目前系統(tǒng)性能的瓶頸越來越多地體現(xiàn)在I/O速度上。目前一百零五頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點第四章計算機操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)是配置在計算機硬件上的第一層軟件，是控制計算機所有操作的軟件。本章主要講述操作系統(tǒng)概念及構(gòu)成；以點的方式重點講述操作系統(tǒng)中的幾個基本功能及相關概念，主要是：進程管理、內(nèi)存管理、文件管理、輸入/輸出系統(tǒng)管理；最后介紹幾個典型的操作系統(tǒng)產(chǎn)品。目前一百零六頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點4.1操作系統(tǒng)概念及構(gòu)成4.1.1操作系統(tǒng)的概念

操作系統(tǒng)：是管理計算機軟硬件資源的程序，同時它又是用戶與計算機硬件的接口。系統(tǒng)程序和應用程序操作系統(tǒng)硬件層用戶沒有操作系統(tǒng)，應用軟件如同空中樓閣，無法運行。

目前一百零七頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點4.1.2操作系統(tǒng)的構(gòu)成4.1操作系統(tǒng)概念及構(gòu)成操作系統(tǒng)①進程管理②內(nèi)存管理③文件管理④輸入/輸出系統(tǒng)管理⑤二級存儲管理用戶接口⑥

聯(lián)網(wǎng)、保護系統(tǒng)和命令解釋程序系統(tǒng)就是對CPU的管理。就是如何合理分配和使用內(nèi)存。就是對文件及文件夾進行管理。就是對外部各種輸入輸出設備進行管理。主要是指對硬盤進行管理。就是提供對網(wǎng)絡管理、對進程工作過程的保護及提供用戶與操作系統(tǒng)的接口程序。目前一百零八頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點4.2.1操作系統(tǒng)的類別4.2操作系統(tǒng)類別與計算環(huán)境批處理系統(tǒng)1多道程序系統(tǒng)2分時系統(tǒng)3實時系統(tǒng)4桌面系統(tǒng)5多處理機系統(tǒng)6網(wǎng)絡系統(tǒng)7分布式系統(tǒng)8嵌入式系統(tǒng)9經(jīng)過多年的發(fā)展，操作系統(tǒng)多種多樣。早期，操作系統(tǒng)從批處理，多道程序發(fā)展為分時操作系統(tǒng)；另外，為滿足計算機處理實時事件的需要，就有了實時操作系統(tǒng)；為適應個人計算機系統(tǒng)的需要又出現(xiàn)了桌面操作系統(tǒng)；為適應并行系統(tǒng)的需要，就有了多處理機操作系統(tǒng)；為滿足網(wǎng)絡和分布計算的需要，就有了網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)；此外，還有為支持嵌入式計算機的嵌入式操作系統(tǒng)。目前一百零九頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點4.2.2計算環(huán)境

操作系統(tǒng)總是在某種計算環(huán)境中設置和使用，就目前來看計算環(huán)境可分為以下幾類：4.2操作系統(tǒng)類別與計算環(huán)境

1.傳統(tǒng)計算環(huán)境指普通意義下的獨立或聯(lián)網(wǎng)工作下所形成的計算環(huán)境。

2.基于Web的計算環(huán)境互聯(lián)網(wǎng)的普及使得計算被延伸到Web環(huán)境。

3.嵌入式計算環(huán)境嵌入式計算機就是安裝在某些設備上的計算部件，其計算相對比較簡單。目前一百一十頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點4.3.1進程的概念4.3進程管理什么是進程？它與程序有什么區(qū)別？程序：用戶為完成某一個特定問題而編寫的操作步驟。進程：可簡單地看作是正在執(zhí)行的程序。但是進程需要一定的資源來完成它的任務(例如CPU時間、內(nèi)存、文件和I/O設備)。進程與程序的區(qū)別在于進程是動態(tài)的、有生命力的，而程序是靜態(tài)的。一個程序加載到內(nèi)存，系統(tǒng)就創(chuàng)建一個進程，程序執(zhí)行結(jié)束后，該進程也就消亡了。在計算機中，由于多個程序共享系統(tǒng)資源，就必然引發(fā)對CPU的爭奪。如何有效地利用CPU資源，如何在多個請求CPU的進程中選擇取舍，這就是進程管理要解決的問題。目前一百一十一頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點4.3.2進程的狀態(tài)轉(zhuǎn)移新的就緒運行終止等待允許中斷退出允許進程狀態(tài)及轉(zhuǎn)換圖4.3進程管理如CPU時間片被用完，迫使進程讓出CPU進程等待分配CPU進程已分配到CPU，正在被執(zhí)行。進程正在被創(chuàng)建進程已完成進程等待一些事件的出現(xiàn)如進程可能要使用某個I/O設備而進入等待狀態(tài)，等待使用相應的設備，當I/O完成后進程進入就緒隊列。目前一百一十二頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點4.3.3進程控制塊PCB(略)4.3進程管理為了控制進程，操作系統(tǒng)就必須知道進程存儲在哪里，以及進程的一些屬性。進程控制塊是進程實體的一部分，是操作系統(tǒng)中記錄進程的專用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一個新的進程創(chuàng)建時，操作系統(tǒng)就會為該進程建立一個進程控制塊。操作系統(tǒng)根據(jù)進程控制塊對并發(fā)進程進行控制。目前一百一十三頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點4.3.4進程調(diào)度及隊列圖4.3進程管理在某一時刻，計算機的CPU(單核)只能運行一個進程，如果存在多個進程，其它進程就需要等CPU空閑時才能被調(diào)度執(zhí)行。

當一個進程處于等待或CPU時間片用完時，操作系統(tǒng)就會從該進程中拿走CPU控制權，然后再交給其它進程使用，這就是進程的調(diào)度。

進程B進程A進程CCPU時間進程C進程B進程A目前一百一十四頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點4.3.5CPU調(diào)度及其準則4.3進程管理

在設計CPU調(diào)度程序時主要應該考慮的準則包括：

(1)CPU使用率。讓CPU盡可能地忙。(2)吞吐量。讓CPU在一定時間內(nèi)完成的進程數(shù)盡可能多。(3)周轉(zhuǎn)時間。讓進程從提交到運行完成的時間盡可能短。(4)等待時間。讓進程在就緒隊列中等待所花時間之和盡可能短。(5)響應時間。讓進程從提交請求到產(chǎn)生第一響應之間的時間盡可能短。目前一百一十五頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點4.3.7進程的同步與互斥4.3進程管理

進程的同步就是指相互協(xié)作的進程不斷調(diào)整它們之間的相對速度，以實現(xiàn)共同有序地推進。換句話說,在操作系統(tǒng)中，允許多個進程并發(fā)運行。然而，有些進程之間本身存在某種聯(lián)系，它們在系統(tǒng)中需要一種協(xié)作，以保證進程能正確有序地執(zhí)行并維護數(shù)據(jù)的一致性。把數(shù)據(jù)從鍵盤送入緩沖區(qū)給B發(fā)信號(緩沖區(qū)已滿)等待B發(fā)回信號(再送數(shù)據(jù)到緩沖區(qū))A進程B進程等待A信號(等待取數(shù)據(jù)并計算)取緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進行計算給A發(fā)信號(緩沖區(qū)數(shù)據(jù)已取走)例:A、B兩進程同步工作如下圖（A進程負責從鍵盤讀數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)，B進程從緩沖區(qū)取數(shù)據(jù)并計算。目前一百一十六頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點4.3進程管理

在操作系統(tǒng)中，可能存在著多個進程。而系統(tǒng)中一些資源一次只允許一個進程使用，這類資源被稱為臨界資源。在進程中訪問臨界資源的那段程序稱為臨界區(qū)。當一個進程進入臨界區(qū)執(zhí)行時，其它進程就不允許進入臨界區(qū)執(zhí)行，否則就會導致錯誤結(jié)果。例如：多個進程在競爭使用打印機時表現(xiàn)為互斥。一個文件可供多個進程共享，其中有一個進程在寫操作時，其它進程則不允許同時寫或讀，表現(xiàn)為互斥。由此得出:

多個進程并發(fā)執(zhí)行時，只允許一個進程進入臨界區(qū)運行，這就是進程的互斥。

目前一百一十七頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點在多道程序設計中，多個進程可能競爭一定數(shù)量的資源。一個進程在申請資源時，如果所申請資源不足，該進程就必須處于等待狀態(tài)。如果所申請的資源被其它進程占有，那么進程的等待狀態(tài)就可能無法改變，從而形成進程之間相互一直等待的局面，這就是死鎖。4.3.8進程的死鎖及處理方法4.3進程管理競爭資源引起死鎖

死鎖舉例：

四方街區(qū)的車輛阻塞。每個方向都希望其它方讓出通道，但誰也不能夠讓出。目前一百一十八頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點引起死鎖的四個必要條件：

(1)互斥：某一資源任一時刻只能有一個進程獨占，若另一進程申請該資源則需延遲到該資源釋放為止。(2)占有并等待：即該進程占有部分資源后還在等待其它資源，而該資源被其它進程占有。(3)非搶占：某進程已占用資源且不主動放棄它所占有的資源時，其它進程不能強占該資源，只有等其完成任務并釋放資源。(4)循環(huán)等待：在出現(xiàn)死鎖的系統(tǒng)中，一定存在這樣一個進程鏈，其中每個進程至少占有其它進程所必需的資源，從而形成一個等待鏈。4.3進程管理進程A進程B打印機CD-ROM

死鎖舉例：進程A：獲得CD-ROM使用權，申請打印機進程B：獲得打印機使用權，申請CD-ROM死鎖：此時進程A、B均被阻塞，無法運行目前一百一十九頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點處理死鎖問題的三種方式：(1)使用協(xié)議預防和避免死鎖，確保系統(tǒng)從不進入死鎖狀態(tài)。(2)允許系統(tǒng)進入死鎖狀態(tài)，然后檢測出死鎖，并加以恢復。(3)可忽略進程死鎖問題，并假裝系統(tǒng)中死鎖從來不會發(fā)生。即沒有必要把精力花在小概率事件上。4.3進程管理處理死鎖優(yōu)先考慮的順序：先預防和避免再檢測和恢復目前一百二十頁\總數(shù)一百九十二頁\編于二十一點4.4內(nèi)存管理內(nèi)存是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的核心，是可被CPU和I/O設備所共同訪問的數(shù)據(jù)倉庫。計算機的所有程序運行時都要調(diào)入內(nèi)存。內(nèi)存管理的主要工作是：為每個用戶進程合理地分