專轉(zhuǎn)本計算機基礎(chǔ)

第一章信息技術(shù)概述

一.信息與信息技術(shù)

（一）信息：

1.客觀事物立場：事物運動的狀態(tài)及狀態(tài)變化的方式

2.認識主體立場：認識主體所感知或所表述的事物運動

及其變化方式的形式、內(nèi)容和效用

3.信息是人們認識世界和改造世界的一種基本資源。

（二）信息處理的行為和活動：信息收集、信息加工、信息存儲、

信息傳遞、信息施用。

（三）信息技術(shù)IT：用來擴展人的信息器官功能、協(xié)助人們進

行信息處理的一類技術(shù)。

1.擴展人類感覺器官功能的感測（獲取）技術(shù)與識別技

術(shù)-雷達

2.擴展神經(jīng)系統(tǒng)功能的通信技術(shù)

3.擴展大腦功能的計算（處理）與存儲技術(shù)——信息系

統(tǒng)

4.擴展效應器官功能的控制與顯示技術(shù)

（四）常見信息處理系統(tǒng)

1.電視/廣播系統(tǒng)：單向的、點到多點（面）的以信息

傳遞為主要目的的系統(tǒng)。

2.電話：雙向的、點到點的以信息交互為主要目的的系

統(tǒng)

3.Internet是一種跨越全球的多功能信息處理系統(tǒng)

（五）現(xiàn)代信息技術(shù)

1.特點：以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)、以計算機為核心、采用電

/光子技術(shù)。

2,涉及領(lǐng)域：通信、廣播、計算機、微電子、遙感遙測、

自動控制、機器人等。

3.核心技術(shù)：微電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)

二.微電子技術(shù)簡介

（一）微電子技術(shù)以集成電路為核心;集成電路芯片是信息產(chǎn)業(yè)

的基礎(chǔ)

（二）集成電路IC：

1.定義：以半導體單晶片作為材料，經(jīng)平面工藝加工制

造，將大量晶體管、電阻等元器件及互連線構(gòu)成的電

子線路集成在基片上，構(gòu)成?個微型化的電路或系

統(tǒng)。

2.特點：體積小、重量輕、可靠性高、功耗小

3.現(xiàn)代集成電路使用的半導體材料：硅（Si）、碑化錢

（GaAs）等

4.制造:

1）工序：從原料熔煉開始到最終產(chǎn)品包裝大約需要

400多道工序。

2）條件：必須在恒溫、恒濕、超潔凈的無塵廠房內(nèi)

完成。

3）工藝技術(shù)名稱：硅平面工藝

4）技術(shù)指標：線寬（主流技術(shù)線寬為45納米或65

納米）

5.集成電路的工作速度主要取決于組成邏輯門電路的

晶體管的尺寸，晶體管的尺寸越小，其極限工作頻率

越高，門電路的開關(guān)速度就越快。

（三）集成電路分類

1.按所包含的電子元件數(shù)目分：

1）中小規(guī)模集成電路集成對象：門電路或單級放大

器；

2）大規(guī)模集成電路集成對象：功能部件、子系統(tǒng)；

3）PC機使用的微處理器、芯片組、圖形加速芯片都

是超大規(guī)模（VLSI）和極大規(guī)模集成電路。

2.按功能分：數(shù)字集成電路（如邏輯電路、存儲器、微

處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器等）、模擬集

成電路（又稱為線性電路，如信號放大器、功率放大

器等）

3.按用途分：通用集成電路（如微處理器和存儲器芯片

等、專用集成電路（ASIC、FPGA）

（四）Moore定律：（在未來的十多年里）單塊集成電路的集成

度平均每18?24個月翻番

（五）集成電路卡=1C卡

1.又稱為ChipCard或SmartCard

2.IC卡分類：

1）存儲器卡、CPU卡（如手機SIM卡——不僅可以

存儲數(shù)據(jù)，還可以通過加密邏輯對數(shù)據(jù)進行加密）

2）接觸式（插入讀卡機卡U中，通過會屈觸點傳輸

據(jù)）、非接觸式（卡中無電源；利用電磁感應無

線傳輸數(shù)據(jù)）

A.我國第二代居民身份證為非接觸式IC卡

三.通信技術(shù)入門

（一）現(xiàn)代通信：

1.定義：使用電波或光波雙向傳遞信息的技術(shù)（電信）。

2.注意：利用書、報、雜志、磁帶、光盤等傳遞信息均

不屬于現(xiàn)代通信的范圍

（二）通信基本原理：

1.通信三要素：信源（信息發(fā)送者）、信道（信息載體

與傳播媒介）、信宿（信息接收者）

2.信號兩種形式：模擬信號、數(shù)字信號

（三）調(diào)制解調(diào)

1.（狹義說）調(diào)制即數(shù)字信號轉(zhuǎn)為模擬信號的過程、解

調(diào)即模擬信號還原數(shù)字信號的過程

2.調(diào)制所用的設(shè)備稱為“調(diào)制器”、解調(diào)所使用的設(shè)備

叫“解調(diào)器”

3.由于通信大多數(shù)情況下都是雙向的，因此把實現(xiàn)調(diào)制

和解調(diào)功能的設(shè)備放在一起，稱之為“調(diào)制解調(diào)器”

（MODEM）

I）調(diào)制解調(diào)器具有將傳輸信號轉(zhuǎn)換成適合遠距離傳

輸?shù)恼{(diào)制信號及對接收到的調(diào)制信號轉(zhuǎn)換為傳輸

的原始信號的功能

2）外置式調(diào)制解調(diào)器，應該接在計算機的串口或

USB接口上

（四）多路復用技術(shù)：

1.定義：讓多路信號同時共用一條傳輸線路，提高傳輸

線路利用率的技術(shù)。

2.分類：頻分多路復用、時分多路復用、碼分多路復用、

波分多路復用技術(shù)。

1）頻分多路復用（FDM）——模擬傳輸采用（收斤

機收聽多個不同的電臺節(jié)目）

2）時分多路復用（TDM）——數(shù)字傳輸采用

（五）模擬通信VS數(shù)字通信

模擬通信數(shù)字通信

抗干擾弱強（差錯可以控制）

能力

傳輸質(zhì)不穩(wěn)定高（支持長距離）

量

通信安一般有保證（可以加密）

全性

靈活性一般好（能適應各種應用

的要求）

其他歷史悠久、技術(shù)成熟、通信設(shè)備小型化、微

結(jié)構(gòu)簡單、成本低型化、低功耗

（六）數(shù)字通信：

1.數(shù)字傳輸技術(shù)：基帶傳輸（直接用數(shù)字信號傳輸信

息）、頻帶傳輸（用數(shù)字信號對載波進行調(diào)制傳輸信

息）

1）載波通信可傳輸電報、電話、傳真和數(shù)據(jù)（如圖

像）

2）頻帶傳輸技術(shù)：數(shù)字信號的遠距離傳輸需要使用

頻帶傳輸技術(shù)，如家庭撥號上網(wǎng)的MODEM,就

是把計算機輸出的數(shù)字信號（只有“1”和“0”）

調(diào)制成頻帶信號然后送到電話線上去

3）數(shù)字信號調(diào)制方法：幅移鍵控法（調(diào)幅）、頻移鍵

控法（調(diào)頻）、相移鍵控法（調(diào)相）

2.應用：全面采用數(shù)字技術(shù)的系統(tǒng)就分別稱為“數(shù)字廣

播”和“數(shù)字電視”

3.性能指標：

1）信道帶寬：

A.模擬通信系統(tǒng)中：稱頻寬，以赫茲（Hz）為

單位；指可以幾乎無失真地傳輸?shù)哪M信號

的頻率變化范圍（帶寬=最高頻率-最低頻率）

B.數(shù)字通信系統(tǒng)中：粽宿道容量,一般以波特

率（bps）或符號率描述；指一個信道單位時

間內(nèi)允許的最大數(shù)據(jù)傳輸速率——例如“我

用的是10Mbps寬帶上網(wǎng)”

2）數(shù)據(jù)傳輸速率（數(shù)據(jù)率）：

A.實際進行數(shù)據(jù)傳輸時單位時間內(nèi)傳送的二進

位數(shù)目

B.單位有Kbps、Mbps、Gbps

3）誤碼率：

A.定義：數(shù)據(jù)傳輸中出錯數(shù)據(jù)占被傳輸數(shù)據(jù)總

數(shù)的比例

B.意義：數(shù)據(jù)傳輸可靠性指標

C.原因：噪聲（信息傳輸時不同信道之間信號

的串擾對信道上傳輸信號所產(chǎn)生的影響）

4）端一端延遲：數(shù)據(jù)從信源傳送到信宿所花費的時

間。

（七）傳輸介質(zhì)：金屬導體（雙絞線和同軸電纜）、光纖、電磁

波。

1.雙絞線

1）雙絞的目的：降低各線對之間的電磁串擾

2）優(yōu)點：數(shù)字信號、模擬信號均可傳輸；各線對采

用雙絞線，減少了各線對之間的串擾；頻帶較電

話線寬，每對線可傳輸60路電話信號，多線對能

提供上千個話路，適用于干線通信。

3）缺點：容易受到外部高頻電磁波干擾，且線路本

身會產(chǎn)生一定噪聲，誤碼率較高；如用作數(shù)據(jù)通

信網(wǎng)絡的傳輸介質(zhì)，每隔一定距離需要使用中繼

器或放大器。

4）常見應用：電話系統(tǒng)（模擬信號）、局域網(wǎng)（數(shù)字

信號）。

5）目前，大多數(shù)10/100Mbps傳輸速率的以太網(wǎng)采

用的傳輸介質(zhì)是5類雙絞線。

2.同軸電纜

1）優(yōu)點：良好的傳輸特性和屏蔽特性；

2）缺點：傳輸速率取決于電纜長度

3）定位：用于主要傳輸干線可以構(gòu)成大容量的載波

通信系統(tǒng)

4）分或；基帶（50歐，數(shù)字信號）、寬帶（75歐，

模擬信號）

5）常見應用：有線電視系統(tǒng)（模擬信號）、局域網(wǎng)（數(shù)

字信號）

3,光纖（光導纖維）：

1）物理原理：全反射（光纖彎曲也能傳導光信號）

光波在纖芯中的傳輸原理：當光線的入射角足

夠大時，就會出現(xiàn)全反射.，重復此過程，光就

沿著光纖傳播下去。

2）優(yōu)點：通信容量大，數(shù)據(jù)傳輸速率高、絕緣體不

受高壓線和宙電的電磁干擾、抗核輻射能力強、

保密性最強，不易被竊聽截取數(shù)據(jù)、重量輕，便

于運輸和鋪設(shè)、傳輸損耗小，無中繼通信距離長

（可達幾千公里）、原材料SiO2資源豐富，節(jié)約

有色金屬。

3）缺點：精確連接兩根光纖比較困難

4）分類：單模光纖（遠距離通信）、多模光纖（近距

離通信，如局域網(wǎng)）。

5）光纖中采用的多路復用技術(shù)：波分多路復用

6）全光網(wǎng)：為了克服遠距離傳輸?shù)男盘査p，光信

息在傳輸及交換時始終以光的形式進行，不需要

經(jīng)過光/電、電/光轉(zhuǎn)換和光的中繼，這樣就可以

大大節(jié)省成本。

4.無線通信（微波、衛(wèi)星、紅外線、激光等）

1）微波通信

A.微波：極I'.'.'J頻率（300MHz?300GHz范圍內(nèi)）

的電磁波，波長很知，按直線傳播但很容易

被地面吸收（繞射能力差），不能延地球表面

傳播

B.方式：地面微波接力通信、衛(wèi)星通信、對流

層散射通信。

C.優(yōu)點：容量大、可靠性高、建設(shè)費用低、

抗災能力強、”用「模擬或數(shù)字通信、安全

性好（可將信息進行定向傳輸，防止信號被

截?。?/p>

2）衛(wèi)星通信

A.微波接力通信技術(shù)與空間技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物

——特殊的無線電波中繼系統(tǒng)

B.優(yōu)點：通信距離遠、頻帶寬、容量大、抗干

擾強、通信穩(wěn)定。

C.缺點：AD皆可、造價高、技術(shù)復雜、有較大

延時、同步軌道衛(wèi)星數(shù)目有限。

3）紅外線通信：局限于很小一個范圍

4）無線電波可以按頻率分成中波、短波、超短波和

微波

A.無線電波可用于廣播、電視，也可以用于傳

輸數(shù)字信號

B.短波：具有較強的電離層反射能力，適用于

環(huán)球通信

（八）移動通信

1.第一階段：20世紀20年代?50年代末

2.第二階段：20世紀50年代?60年代

3.第二階段：20世紀70年代?至今——個人移動通信

1）第一代：蜂窩式模擬移動通信系統(tǒng)

2）第二代：數(shù)字傳輸信號，增加了接受數(shù)據(jù)的功能，

如GSMo

A.GSM提供了分組交換和分組傳輸方式的數(shù)

據(jù)業(yè)務GPRS

B.時分多址、碼分多址CDMA

C.移動通信系統(tǒng)由移動臺、基站、移動電話交

冊中心'等組成（都不可省略）

a）移動臺：移動的通信終端（收發(fā)無線信

號），包括手機、無繩電話等

b）每個莘立盧的仃效區(qū)域既相互分割，又彼此

有所交疊，整個移動通信網(wǎng)如“蜂窩”。

0若空曠區(qū)域內(nèi)無法使用手機通信,其原因

最有可能是該區(qū)域沒有建立基站

3）第三代：移動通信3G（3rdGeneration）

四.數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)

（一）信息的基本單位——比特bit

1.比特只有兩種狀態(tài)：“0”和“1”

1）沒有數(shù)量的概念

2）使用二進制原因：制造雙穩(wěn)態(tài)電路比制造多穩(wěn)態(tài)

電路容易

2.每個西文用8個比特表示，稱為“字節(jié)”（Byte）用。

即lByte=8bito

1）大寫字母“B”表示字節(jié)2）小寫字母“b”表示比特

（二）邏輯運算：

1.分類：

1）邏輯乘（'與"、“and”、叭"、“?”）?全為

2）邏輯加（"或、“or"、V”）?有說

3）取反（非”、“not"、J"）?顛倒是非

2.多位邏輯運算按位獨立運

被加數(shù)加數(shù)和進位被減數(shù)減數(shù)Xi進位

算。

3.邏輯運算結(jié)果不可能產(chǎn)生00000000

溢出01100111

10101010

（三）算術(shù)運算：11011100

1.分類：算術(shù)加、算術(shù)減

2.多位算術(shù)運算需進/借位運算

3.算術(shù)運算結(jié)果可能產(chǎn)生溢出

（四）比特存儲單位：

1.“千字節(jié)”（KB）,1KB=2，°字節(jié)=1024B

2.“兆字節(jié)”（MB）,1MB=2?°字節(jié)=1024KB

3.“吉字節(jié)”（GB）,1GB=23°字節(jié)=1024MB(千兆字節(jié))

4.“太字節(jié)”（TB）,]TB=24。字節(jié)=1024GB(兆兆字節(jié))

（五）比特的傳輸單位:

1.“比特/秒”(b/s),也稱“bps”。如：9600bps(9600b/s)

2,“千比特/亦(kb/s),lkb/s=8比特/秒=1000b/s

3.“兆比特/秒”(Mb/s),lMb/s=106比特/秒=1000kb/s

4.“吉比特/秒”(Gb/s),lGb/s=比特/秒=1000Mb/s

5.“太比特/秒”(Tb/s),ITb/s=1012比特/秒=1000Gb/s

（六）進制

1.二進制B（計算機中使用）3.十進制D

（七）整數(shù)（定點數(shù)）的表示

1.整數(shù)（定點數(shù)）的類型：

1）無符看整數(shù)（用8位二進制數(shù)表示的不帶符號整數(shù)的值范圍：0?255）

2）帶符號整數(shù)（用n位二進制數(shù)表示的帶符號整數(shù)，最高位為符號位，“0”表

示正數(shù)，“1”表示負數(shù)）

2.整數(shù)（定點數(shù)）的編碼方法：原碼、補碼、反碼；

1）對于正數(shù)X：補碼、原碼、反碼相同。

2）對■于負數(shù)X：X的原碼除符號外逐位取反，得到X的反碼；X的反碼加

得到X補碼。

3）N位原碼表示整數(shù)0有“+0”（000000）與“-0”（100000）之分

4）N位補碼中，”100000”表示整數(shù)-2%“000000”表示整數(shù)0

A.11位補碼可表示的整數(shù)取值范圍是-1024?1023

3.BCD碼（二-十進制）84-2-1碼：使用4個二進位表示1個十進制數(shù)字

（八）實數(shù)（浮點數(shù)）的表示：小數(shù)點位置

可表示的可表示的

浮動。（相同長度）

1.浮點數(shù)=尾數(shù)+指數(shù)數(shù)的范圍數(shù)的精度

1）尾數(shù):由純小數(shù)組成（表數(shù)精浮點數(shù)大差

度）定點數(shù)小好

2）指數(shù)：由整數(shù)組成（表數(shù)范圍）

2.同一個數(shù)的浮點數(shù)表示形式并不惟一

第二章計算機組成原理

計算機的發(fā)展（4代）

代

年代使用的元器件使用的軟件類型主要應用領(lǐng)域

別

第11940's中期CPU：電子管使用機器語言和匯編語言

科學和工程計算

代T950，s末期內(nèi)存：磁鼓編寫程序

1950's中、后

第2CPU：晶體管使用FORTRAN等高級開始廣泛應用于數(shù)據(jù)

期

代內(nèi)存：磁芯程序設(shè)計語言處理領(lǐng)域

-1960's中期

CPU：SSI,MSI在科學計算、數(shù)據(jù)處

第3I960、中期操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系

內(nèi)存：SSLMSI的半導體理、工業(yè)控制等領(lǐng)域

代?1970's初期統(tǒng)等開始使用

存儲器得到廣泛應用

CPU：LSI、VLSI軟件開發(fā)工具和平臺、分各行各業(yè)，家庭和個

第4197（Ts中期以

內(nèi)存：LSI、VLSI的半導布式計算、網(wǎng)絡軟件等開人開始使用計算機

代來

體存儲器始廣泛使用（如PC機）

（-）“代”的，劃分是以計算機的主機所使用的元器件為依據(jù)

（二）1946年，世界上第一臺電子數(shù)字計算機——“埃尼阿克”（ENIAC）

（三）計算機能力：處理數(shù)值、圖像和聲音等數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)的計算、分析和推理；極大的信息

存儲能力；與其它計算機方便迅速交換信息；

（四）計算機應用模式發(fā)展階段:集中計算模式、分散計算模式、網(wǎng)絡計算模式（目前）

（五）計算機積極作用：增強能力、提高生產(chǎn)率.、推動社會進步

（六）計算機信息處理優(yōu)點：

1.能夠儲存大量信息，可按照程序自動高速進行計算

2.能處理數(shù)值數(shù)據(jù)以及圖像和聲音等非數(shù)值數(shù)據(jù)

3.數(shù)據(jù)計算（處理）、分析推理

4.極大的信息存儲能力

5.方便迅速與其它計算機交換信息

二.計算機的組成

（一）組成：硬件（物理裝置的總稱）與軟件（程序+數(shù)據(jù)+文檔）

（二）硬件有：

1.五大部件：中央處理器CPU、內(nèi)存儲器、外存儲器、I/O設(shè)備、總線

1）輸入設(shè)備（Input）：

A.將信息送入計算機的設(shè)備

B.例如：鍵盤、鼠標、掃描儀等

2）中央處理器CPU：

A.組成：運算器、控制器、寄存器

B.計算機中有多個處理器，其中用于承擔系統(tǒng)軟件和應用軟件運行的處理

器稱為CPU

C.意義：CPU是計算機必不可少的核心組成部件

D.大多數(shù)計算機只包含一個CPU

E.多處理器系統(tǒng)：包含了多個中央處理器的計算機系統(tǒng)

F.并行處理：使用多個（22）CPU實現(xiàn)超高速計算機的技術(shù)

3）存儲器=內(nèi)存+外存（內(nèi)、外存儲器劃分：是否I'L接。CPU相連，是否可以

長期存放信息。詳見下表）

外存儲器內(nèi)存儲器

簡稱外存或輔存內(nèi)存或主存

存取速度慢快

成本低高

存儲容量很大相對較小

性質(zhì)斷電后信息保持斷電后信息消失

與CPU直接連

否是

接

計算機運行程序時，外存中的程序CPU（指令）對內(nèi)存中

工作方式及相關(guān)數(shù)據(jù)必須先傳送到內(nèi)存，然的指令及數(shù)據(jù)進行

后才能被CPU使用讀、寫操作

揮發(fā)性存儲器

存儲器類型不揮發(fā)性存儲器（Nonvolatile）

（volatile）

臨時存放正在運行的

信息存放時間長久存放系統(tǒng)中幾乎所有的信息

程序和數(shù)據(jù)

4）輸出設(shè)備（Output）：

A.定義：把計算機中的二進位信息轉(zhuǎn)換成人可感知的形式；

B.例如：顯示器、打印機、繪圖儀

5）系統(tǒng)總線與I/O端口

A.BUS

a）功能：硬件各部分的公共信息通道

b）組成：控制器+公共傳輸線

c）代表：CPU總線、I/O總線

B.1/0端口

a）作用：海納百川各種I/O設(shè)備；信息的緩沖處理等。

b）類型：并、串、視頻、USB等（不同設(shè)備，不同規(guī)則）

2.主機：中央處理器CPU、內(nèi)存儲器、總線等

3.外圍設(shè)備（外設(shè)）：I/O設(shè)備和外存儲器等

三.計算機分類：

（一）按內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)分類：單處理機；多處理機；16位,32位…

（二）按計算機整體性能分類：巨型機、大型機、小型計算機、PC機

1.II型計算機采用大規(guī)模并行處理（為提高計算機處理能力配置:多個CPU）的體系

結(jié)構(gòu)，速度達到每秒數(shù)萬億次以上

2.PC機

A.分類：臺式機、便攜機

B.工作站：一種具有高速的運算能力和強大的圖形處理功能，通常運行UNIX

操作系統(tǒng)，特別適合于工程與產(chǎn)品設(shè)計使用的特殊的高檔PC

（三）單片計算機（嵌入式計算機）：

I.定義：運算器、控制器、存儲器、I/O控制與接口電路等集成在同一塊芯片的超

大規(guī)模集成電路

2.應用：數(shù)碼相機、手機和MP3等

3.大部分嵌入式計算機把軟件固化在芯片上，功能和用途一般不能再改變。

（四）處理器W微處理器WCPU一'、

1.微處理器：把CPU和一組寄存器（Registers）集成在一片大/微處理器、

規(guī)模集成電路或超大規(guī)模集成電路封裝之中的器件，是各種

類型計算機的核心組成部分\）

2.目前幾乎所有計算機的CPU使用的都是微處理器

3.除了用作CPU的通用微處理器之外，還有許多專用的微處理器產(chǎn)品：繪圖處理

器、通信處理器等

四.CPU的結(jié)構(gòu)與原理

（一）馮諾依曼計算機基本原理：存儲程序和程序控制（存儲程序控制）

1.程序是一個指令序列。

2.指令與數(shù)據(jù)都用二進制表示，預先存放在存儲器內(nèi)。

3.計算機工作時，CPU從內(nèi)存取出指令和數(shù)據(jù)，按指令的規(guī)定，對數(shù)據(jù)進行運算處

理，直到程序完成為止。

（-）CPU的結(jié)構(gòu)：

1.寄存器組：十幾個甚至幾十個寄存器組成，臨時存放參加運算的數(shù)據(jù)和得到的中

間結(jié)果

2.運算器：算術(shù)邏輯部件ALU

3.控制器：解釋指令的含義、控制運算器的操作、記錄內(nèi)部狀態(tài)的部件

,指令計數(shù)器：用來存放CPU正在執(zhí)行的指令的地址，CPU將按照該地址從內(nèi)

存讀取所要執(zhí)行的指令。

（三）指令

1.定義：用來規(guī)定計算機執(zhí)行的操作和操作對象所在存儲位置的一個二進制位串。

2.組成：操作碼（計算機執(zhí)行何種操作的一個二進制代碼）+操作數(shù)地址（操作的

內(nèi)容或所在的地址）

3.指令執(zhí)行過程：取指令、指令譯碼、執(zhí)行指令、保存結(jié)果。（注意順序）

（四）指令系統(tǒng)（指令組）

1.定義：一個CPU所能執(zhí)行的全部指令

2.每一種CPU都有自己獨特的一組指令，計算機所能執(zhí)行的指令集由該機所安裝

的CPU決定

3.同一公司的CPU產(chǎn)品通?！跋蛳录嫒荨?/p>

1）新型號的處理器在舊型號處理器指令系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行擴充。

2）8088（8086）-*80286-*80386—80486-Pentium->PentiumPRO-PentiumII--

PentiumHI—Pentium4（主頻t、晶體管數(shù)目t、性價比t）

PS:Intel公司是國際上研制和生產(chǎn)微處理器最大的專業(yè)公司

4.不同公司生產(chǎn)的CPU各有自己的指令系統(tǒng)，它們壟思互相兼容

1）不兼容：Power微處理器指令系統(tǒng)與IntelPentium的指令系統(tǒng)差別很大

2）相互兼容：AMD微處理器與IntelPentium的指令系統(tǒng)一致

（五）與CPU速度相關(guān)的性能參數(shù)——衡量計算機優(yōu)劣的主要技術(shù)指標

1.字長（位數(shù)）

1）定義:CPU中定點運算器的寬度（即一次能同時進行二進制整數(shù)運算的位數(shù)）。

2)意義：

例：地址線數(shù)目

為36位，則CPU

可訪問的最大內(nèi)

存空間為64GB

2.主頻（CPU時種頻率、內(nèi)部頻率）

1）定義：CPU中電子線路的工作頻率

2）意義：決定了CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸與指令執(zhí)行的快慢。主頻越高，速度越快。

3）奔騰4系列主頻范圍：1500MHz~3800MHz

4）注意：主頻提高一倍，PC機速度未必提高一倍

3.CPU總線速度

1）CPU總線（前端總線）：用于連接CPU和內(nèi)存的總線

2）CPU總線的工作頻率和數(shù)據(jù)線寬度決定著CPU與內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)的速度

快慢

4.高速緩沖存儲器（cache）的容量與結(jié)構(gòu)

1）Cache容量越大、級數(shù)越多，訪問Cache的命中率就越高，CPU的速度就越

快。

A.CACHE的命中率：CPU需要的指令或數(shù)據(jù)能在CACHE中能直接取到的

概率

2）關(guān)于CACHE（緩存/快存）

A.定義：使用SRAM芯片組成的?種高速緩沖存儲器

B.速度：CPU>CACHE>內(nèi)存

C.容量：比主存小

D.作用：彌補CPU與內(nèi)存的速度差異，相當于主存的延伸

a）不與主存統(tǒng)一編址，但可接受CPU的訪問

CPU局部訪問原理:CPU所執(zhí)行的指令和處理的數(shù)據(jù)往往集中于

存儲器的局部范圍內(nèi)

b）CPU的Cache中的數(shù)據(jù)是主存中部分內(nèi)容的映射

5.指令系統(tǒng)

6.邏輯結(jié)構(gòu)——奔騰4有多個運算器

7.CPU運算速度的傳統(tǒng)衡量方法：

1）每秒鐘能執(zhí)行的指令數(shù)目

2）例如：MIPS.單字氏定點指令百萬條數(shù)/杪；MFLOPS,單字長浮點指令百萬

條數(shù)/秒。

五.PC機的主機

（一）主板

1.又稱母板，通常安裝有CPU插座、CPU調(diào)壓器、芯片組、第2級高速緩存（有

的已做在CPU中）、存儲器插座（SIMM或DIMM）、總線插槽（如PCI、AGP、

IDE）、ROMBIOS、時鐘/CMOS、電池、超級I/O芯片等。

2.意義：PC機中所有部件和設(shè)備都以主板為基礎(chǔ)進行安裝和互相連接，主板的穩(wěn)

定性影響著整個計算機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.擴充卡及接口

1）擴展板卡或擴充卡：

A.定義：插在PC機主板總線插槽中的電路板

B.包括：顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、視頻卡等

2）擴充?通過k上的印刷插頭插在上板k的PCI（或ISA、PCIE）總線插槽中。

3）許多擴充k的功能可以部分或全部集成企主板上（例如，軟盤、硬盤、串行

口、并行口、聲音、圖形顯示、得瞬接等控制電路都可以集成在主板上）,

因此不再需要插接相應的適配卡。

4）主板的物理尺寸已經(jīng)標準化；ATX規(guī)格主板正向BTX規(guī)格轉(zhuǎn)換

4.BIOS與CMOS

1）BIOS（BasicI/OSystem,戰(zhàn)木輸入/輸出系統(tǒng)）

A.定義：最基本I/O機器語言程序；它控制著系統(tǒng)全部硬件的運行，又為高

層軟件提供底層調(diào)用。

B.地位：PC機軟件最基礎(chǔ)的部分

C.BIOS存放在ROM中，是非易失性的

D.組成（四個部分）：①POST（PowerOnSelfTest,力II電門檢——測試PC

機各部件的工作狀態(tài)是否正常）程序：②系統(tǒng)Load（自舉裝入）程序；

③CMOS設(shè)置程序；④基本外設(shè)驅(qū)動程序

特別說明：①基本外設(shè)（鍵盤、顯示器、軟驅(qū)和硬盤等）的控制程序（即

“驅(qū)動程序”）必須預先存放在BIOSROM中，從BIOS中加載;②其他

外設(shè)在OS初步運行成功后再從硬盤加載；③有的外設(shè)驅(qū)動程序在適配卡

的Rom中,BIOS可以掃描端口。

2）CMOS：

A.CMOSRAM是主板上的一塊可讀寫的存儲芯片。

B.在CMOSRAM中存儲了用戶對計算機硬件所設(shè)置的參數(shù)配置信息，如當

前日期時間、硬盤數(shù)目與容量、開機密碼等。

C.CMOS芯片是易失性存儲器，需主板電池供電

D.在下列情況下需要啟CMOS設(shè)置程序?qū)ο到y(tǒng)進行設(shè)置：

a）PC機組裝好之后第一次加電

b）系統(tǒng)增加、減少或更換硬件或I/O設(shè)備

c）CMOS芯片因更換電池、病毒侵害、放電等原因造成其內(nèi)容丟失或被

錯誤修改

d）用戶希望更改或設(shè)置開機密碼

e）系統(tǒng)因某種需要而調(diào)整某些參數(shù)（改變啟動系統(tǒng)時訪問外存儲器的順

序）

3）BIOS與CMOS的區(qū)別

A.BIOS中存放的是系統(tǒng)設(shè)置程序，CMOSRAM中存放的是這個程序所設(shè)

置的數(shù)據(jù)；

B.BIOS是主板上一塊EPROM或EEPROM芯片，CMOS是主板上的一塊

可讀寫的RAM芯片，靠后備電池供電，即使系統(tǒng)掉電后信息也不會丟失。

C.因此我們說：“通過BIOS設(shè)置程序?qū)MOS參數(shù)進行設(shè)置?！?/p>

5.芯片組

4）定義：芯片組是PC機各組成部分的樞紐，主板上的所有存儲控制和I/O控制

功能大都集成在芯片組內(nèi)，它既實現(xiàn)了PC機系統(tǒng)總線的功能，又提供了各

種I/O接口及相關(guān)的控制。

5）組成：南橋（ICH,增強的I/O控制）、北橋（MCH,存儲控制）兩片VLSI

集成電路組成。

6）特別說明：①CPU類型或參數(shù)不同時需要配用不同的芯片組；②CPU的系統(tǒng)

時鐘及各種與其同步的時鐘均由芯片組提供；③芯片組（北橋芯片）決定r

主板上所能安裝的內(nèi)存最大容量、速度、可使用的內(nèi)存條類型。

（二）內(nèi)存儲器

M機化

1.內(nèi)存儲器和外存儲ik＜（

湍RAM

器組成一個層狀的

丁7f1.

塔式結(jié)構(gòu)<f儲戕

目的：優(yōu)化存儲乂讀

1）(twt明

器的性能/價格ROM

比

2）內(nèi)存儲器：寄存器、cache、主存儲器等

2.內(nèi)存儲器

1）由稱為存儲器芯片的半導體集成電路組成

2）分類：

A.RAM（隨機存取存儲器，RandomAccessMemory）

a）特點：易失性（斷電后信息一般會立即丟失）、可讀可寫。

b）動態(tài)隨機存取存儲器DRAM

i.特點：需要定時刷新、較慢、電路簡單，集成度高，成本較

低

ii.用途：內(nèi)存儲器的主體部分（主存）

c）靜態(tài)隨機存取存儲器SRAM

i.不需要刷新、較快

ii.用途：高速緩沖存儲器Cache

B.ROM（ReadOnlyMemory）即只讀存儲器

a）特點：非易失性（斷電后信息不會丟失）、可讀不可寫（一般情況下,

除FlashROM）

b）應用：存放內(nèi)容不變的信息

c）注意：FlashROM（快擦除ROM,或I訪）——新型的非易失性存儲器,

但又像RAM一樣能快速方便地寫入信息。主要用于數(shù)碼相機、優(yōu)盤

和存儲BIOS程序。

3.主存儲器

1）存儲單元:每個存儲單元的基本單位為IByte（8bit）

2）地址：每個存儲單元（一個字節(jié)）都有一個唯一編號的地址，主存儲器以字

節(jié)為單位進行連續(xù)編址，CPU按地址對存儲器進行訪問

3）存儲容量：主存儲器中所包含的存儲單元的總數(shù)（即內(nèi)存中可存儲信息的多

少）——單位：MB、GB

4）存取時間：從CPU送出內(nèi)存單元的地址碼開始，到主存讀出數(shù)據(jù)并送到CPU

（或者是把CPU數(shù)據(jù)寫入主存）所需要的時間—單位：ns（lns=10-9秒）

5）內(nèi)存條時把若干片DRAM芯片焊在一小條印制電路板上做成的部件。

6）DDR利用時鐘的上升沿與下降沿在同一個時鐘周期內(nèi)實現(xiàn)兩次數(shù)據(jù)傳送（即

DDRSDRAM的有效時鐘頻率是SDRAM的兩倍）

7）雙列直插式內(nèi)存條（DIMM內(nèi)存條）觸點分布在內(nèi)存條的兩面

（三）1/0總線與I/O接口

1.I/O操作（I/0=Input/Output=輸入/輸出）

1）任務：將輸入設(shè)備輸入的信息送入內(nèi)存的指定區(qū)域，或者將內(nèi)存指定的內(nèi)容

送出至U輸出設(shè)備。

2）特點：①1/0設(shè)備速度比CPU慢，為提高系統(tǒng)效率，I/O操作與CPU的數(shù)據(jù)

處理操作是并行的；②多個I/。設(shè)備能同時進行工作（例如一面鍵盤輸入，一

面屏幕顯示，同時進行打印輸出等）。③I/O設(shè)備的種類多，性能相關(guān)很大，

與計算機主機的連接方法也各不相同

3）注意:每個（類）1/0設(shè)備都仃各fl9用的控制器，它們的任務是接收CPU啟

動I/O操作的命令后，獨立地控制I/O操作的全過程

2.總線（bus）：

1）定義：計算機各部件之間傳輸信息的一組公用的信號線及相關(guān)控制電路。

2）I/O總線（主板總線）

A.定義：用于連接內(nèi)存和I/O設(shè)備（包括外存）的總線（I/O總線與主板上

擴充插槽中的擴充卡直接相連）

B.I/O總線：

C.I/O總線上有三種信號：數(shù)據(jù)信號、地址信號、控制信號。

D.總線數(shù)據(jù)傳輸速率（總線帶寬）

a）定義：單位時間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量。

b）總線帶寬（MB/s）=（數(shù)據(jù)線寬度/8）X總線工作頻率（MHz）X每

個總線周期的傳輸次數(shù)

E.典型：PCI總線（PCI-E總線）

a）PCI總線的時鐘與CPU時鐘無關(guān)

b）PCI可支持多個外圍設(shè)備

c）PCI能與其他1/0總線共存于PC系統(tǒng)中

d）PCI鮑據(jù)線寬度可為32位（數(shù)據(jù)傳輸速度133MB/S）,也可為64

位（數(shù)據(jù)傳輸速度266MB/S）

4.I/O設(shè)備接口：

1）定義：簡稱I/O接口或I/O端口，指計算機中用于連接I/O設(shè)備的各種插頭/

插座以及相應的通信規(guī)程及電器特性。（不包括電源插LI）

2）I/O設(shè)備接口分類：

A.從數(shù)據(jù)傳輸方式來分：

a）串行（一次只傳輸1位）——USB、IEEE1394>SATA

b）并行（8位或者16位、32位一起進行傳輸）——IDE

B.從是否能連接多個設(shè)備來分：

a）總線式（可連接多個設(shè)備，被多個設(shè)備共享）

b）獨占式（只能連接1個設(shè)備）

3）USB接口（通用串行總線式接口，UniversalSerialBus）

A.傳輸速率：USB1.1版：1.5MB/s>USB2.0：高達480Mb/s（60MB/s）

B.特點：4線接口（紅白綠黑）、支持熱插拔技術(shù)和即插即用功能、高速、

可連接多個設(shè)備（最多127個）、串行傳輸、可向外設(shè)供電（+5V,100?

500mA）。

C.廢用：鼠標、鍵盤、移動硬盤、數(shù)碼相機、U盤、打印機、掃描儀……

4）IEEE-1394接口：又稱為1394、FireWire,雙向串行傳輸、采用差分信號形

式傳輸時鐘及數(shù)據(jù)、連接高速設(shè)備（如音視頻設(shè)備）50MB/S?100MB/S、6

線接口、可連接多個設(shè)備（63個）

5）SCSI接口（smallcomputerinterface,小型計算機接口）：一種用于連接大容

量磁盤驅(qū)動器、掃描儀等外圍設(shè)備的專門的高速并行端口。

六.常用輸入設(shè)備

（一）鍵盤

1.計算機最常用、最主要的輸入設(shè)備，缺它不可

2.與主機接口：AT接口（早期）、PS/2接口、USB接口、無線接口（紅外——范圍

小、無線電）

3.電容式鍵盤：擊鍵聲音小、不存在磨損接觸不良等問題、壽命長、手感好

4.常用快捷鍵

控制鍵名稱主要功能

Shift換檔鍵

F1-F12共12個功能鍵，它們的功能由操作系統(tǒng)及運行的應用程序來決定

Home通常用于把光標移動到開始位置，如文檔的起始位置或行首

PrintScreen把當時的屏幕映象記錄下來

Alt+PrintScreen將桌面上當前窗口的圖像復制到剪貼板中

Capslock大小寫切換（燈亮時，輸入大寫字母）

Ctrl+Alt+Del重新啟動正在使用中的Windows系統(tǒng)

（二）鼠標器（Mouse）

1.上要指標：分辨率dpi

1）定義：鼠標每移動一英寸距離光標在屏幕上所通過的像素的數(shù)目

2）意義：分辨率越高，定位越準確

2.鼠標器分類：

1）機械式鼠標

2）光機式鼠標

3）光學（電）鼠標：工作速度快，準確性和靈敏度高，分辨率可達800dpi,沒

有機械磨損，很少需要維護，也不需要鼠標墊

3.鼠標器與主機的接口：EIA（RS）-232串行口、PS/2接口、USB接口、無線鼠

標。

4.某些鼠標器左右兩按鍵的中間有一個滾輪，它的作用通常是控制屏幕內(nèi)容進行上

下移動，與窗口右邊框滾動條的功能?樣（注意：按動鼠標按鍵后，計算機具體

做什么，由正在運行的軟件決定）

5.筆記本電腦使用軌跡球、指點桿和觸摸板等替代鼠標器的功能

6.其他指點設(shè)備：

1）觸摸屏：適用于服務性公共場所

2）操縱桿：經(jīng)常用于游戲控制

（三）掃描儀

1.作用：圖像輸入設(shè)備（未經(jīng)OCR