3.1 計算機(jī)的基本組成及工作原理

計算機(jī)基礎(chǔ)知識彳一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)由硬件子系統(tǒng)和軟件子系統(tǒng)兩大部分組成,硬件包括中央處理器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備,軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計算機(jī)能夠處理文本、圖形、圖像、視頻、動畫和音頻等多種媒體信息,但所有信息在計算機(jī)內(nèi)部都以二進(jìn)制數(shù)據(jù)存在,數(shù)據(jù)以文件的形式存儲,按層次組織文件以提高文件的管理效率和存儲空間的利用率。本章對這些計算機(jī)基礎(chǔ)知識作簡要介紹,更詳細(xì)的系統(tǒng)介紹在后續(xù)有關(guān)課程中進(jìn)行。3.1計算機(jī)的基本組成及工作原理計算機(jī)是一種能夠按照程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行自動處理的電子設(shè)備。這里所說的計算機(jī)是指存儲程序式電子數(shù)字計算機(jī),組成計算機(jī)硬件的主體是電子器件和電子線路,計算機(jī)存儲和處理的是數(shù)字信息,存儲在計算機(jī)中的程序通過控制器控制計算機(jī)的信息處理工作。按字面理解,計算機(jī)就是用于計算的機(jī)器,其實最初研制計算機(jī)的目的就是為了幫助人們完成復(fù)雜的計算任務(wù)，第一臺電子計算機(jī)ENIAC就是為了計算彈道曲線而設(shè)計的。當(dāng)然，現(xiàn)在計算機(jī)的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)計算的范疇,可以稱之為信息處理機(jī)。3.1.1計算機(jī)的基本組成一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)包括硬件子系統(tǒng)和軟件子系統(tǒng)兩大部分。組成一臺計算機(jī)的物理設(shè)備的總稱叫做計算機(jī)硬件子系統(tǒng),是看得見摸得著的實體,是計算機(jī)工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。驅(qū)動計算機(jī)工作的各種程序的集合稱為計算機(jī)軟件子系統(tǒng),是計算機(jī)的靈魂,是控制和操作計算機(jī)工作的邏輯基礎(chǔ)。計算機(jī)工作時軟硬件協(xié)同配合,缺一不可。沒有高性能的軟件,就不能充分發(fā)揮硬件的作用;沒有高性能的硬件環(huán)境支持,就編寫不出高性能的軟件,即使有高性能的軟件,也無法高效運(yùn)行甚至于根本無法運(yùn)行。從組成計算機(jī)系統(tǒng)的硬件部分來看，現(xiàn)在使用的計算機(jī)屬于馮?諾依曼型計算機(jī),其基本組成結(jié)構(gòu)由馮?諾依曼等人在1945年完成的“關(guān)于電子計算裝置邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計”研究報告中給出。計算機(jī)由控制器、運(yùn)算器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5個部分組成,如圖3.1所示。圖中實線為數(shù)據(jù)線,虛線為控制線和反饋線。 第3章計算機(jī)基礎(chǔ)知識計算機(jī)各組成部分的主要功能分別如下:?運(yùn)算器(arithmeticunit.)用來完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。?存儲器(memory)用來存放數(shù)據(jù)和程序。?控制器(controlunit.)用來協(xié)調(diào)與控制程序和數(shù)據(jù)的輸入、程序的執(zhí)行以及運(yùn)算結(jié)果的處理?？刂破鞴ぷ鞯囊罁?jù)是存儲在存儲器中的程序,即控制器是按程序的要求控制計算機(jī)各個部分協(xié)調(diào)一致地工作,完成程序規(guī)定的任務(wù)。?輸入設(shè)備(inputdevice)用于將數(shù)據(jù)與程序輸入計算機(jī)，常用輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)和掃描儀等。?輸出設(shè)備(outputdevice)用于將程序執(zhí)行結(jié)果輸出，常用輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)和繪圖儀等。3.1.2計算機(jī)的工作原理要讓計算機(jī)完成某一任務(wù)，大體上按如下步驟進(jìn)行。根據(jù)要完成任務(wù)的詳細(xì)工作步驟，編寫出相應(yīng)的程序，程序由若干條指令組成，每條指令完成一個特定的小功能，其實程序就是告訴計算機(jī)如何一步一步地完成所要完成的任務(wù)。通過鍵盤等輸入設(shè)備把編好的程序輸入到計算機(jī)的存儲器中，存儲器是由大量的存儲單元組成的，輸入的程序按順序存放在若干個存儲單元中，一條指令根據(jù)其功能的不同，可能占用一個單元，也可能占用若干個單元。程序輸入到存儲器后就可以執(zhí)行了，程序執(zhí)行時，控制器從存儲器中讀出程序的第一條指令，然后分析該指令的功能，即該指令要求計算機(jī)做什么，根據(jù)指令的功能要求，控制器指揮計算機(jī)的其他部分完成相應(yīng)的工作，如需要輸入數(shù)據(jù)，就讓鍵盤來做，如需要計算，就讓運(yùn)算器來做，如需要輸出數(shù)據(jù)，就通知輸出設(shè)備來完成。一條指令執(zhí)行完，控制器讀取下一條指令，按同樣的方式分析指令的功能，指揮其他部分完成指令的功能，一直到把所有的指令執(zhí)行完，讓計算機(jī)完成的任務(wù)也就完成了。以上只是對計算機(jī)工作原理和工作步驟的一個非常概括的描述，隨著本課程后面內(nèi)容及后續(xù)課程的介紹，對計算機(jī)的工作原理會有逐步深入的理解。3.2計算機(jī)硬件子系統(tǒng)計算機(jī)硬件(hardware)子系統(tǒng)主要包括運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。運(yùn)算器和控制器合稱中央處理器。存儲器又分為內(nèi)存儲器和外存儲器。輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和存儲器中的外存儲器合稱外部設(shè)備或外圍設(shè)備，簡稱外設(shè)。在微型計算機(jī)中，各個組成部分通過主板和總線組織在一起，形成一個有機(jī)整體。3.2.1中央處理器基本組成和功能中央處理器(centralprocessingunit,CPU),也稱中央處理機(jī)或中央處理單元。由運(yùn)算器和控制器組成，更微觀一點說，中央處理器的組成還包括寄存器(register)。運(yùn)算器負(fù)責(zé)完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算;寄存器臨時保存將要被運(yùn)算器處理的數(shù)據(jù)和處理后的結(jié)果;控制器負(fù)責(zé)從存儲器讀取指令,并對指令進(jìn)行分析,然后按照指令的要求指揮各部件工作。

中央處理器是計算機(jī)內(nèi)部對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并對處理過程進(jìn)行控制的部件,隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，芯片集成度越來越高，CPU可以集成在一個半導(dǎo)體芯片上，這種具有中央處理器功能的大規(guī)模集成電路芯片，稱為微處理器(microprocessor)，微處理器就是芯片化的CPU,所以在多數(shù)場合兩者具有相同的含義。微處理器不僅是微型計算機(jī)的核心部件，也廣泛應(yīng)用在錄像機(jī)、智能洗衣機(jī)、移動電話、汽車引擎控制、數(shù)控機(jī)床和導(dǎo)彈精確制導(dǎo)等數(shù)字化智能設(shè)備上。目前的超高速巨型計算機(jī)、大型計算機(jī)等高端計算系統(tǒng)也都采用大量的通用高性能微處理器建造。目前，微處理器的主要生產(chǎn)廠家有Intel公司、AMD公司、IBM公司等。圖3.2所示就是Intel公司的一款CPU。主要性能指標(biāo)評價CPU的性能要考慮多種指標(biāo)，而且不同用途的計算機(jī)，其側(cè)重面也不一樣。下面介紹針對通用計算機(jī)的主要性能指標(biāo)。兼容性每種微處理器都有特定的指令集，指令集就是某款CPU能夠識別的指令集合。適用于特定CPU的機(jī)器語言必須使用該CPU的指令集。由于各微處理器都有特定的指令集，為某款CPU的計算機(jī)設(shè)計的程序在另一款CPU的計算機(jī)上可能無法運(yùn)行。微處理器制造商在推出新產(chǎn)品時，必須認(rèn)真考慮兼容性問題。如果運(yùn)行在舊款CPU上的程序不用修改，就能直接在新款的CPU上運(yùn)行，就稱新款CPU向下兼容舊款CPU。向下兼容有利于新型CPU及相應(yīng)計算機(jī)的推廣，人們一般不會購買無法運(yùn)行已有程序的計算機(jī)。因此，如今的個人計算機(jī)所使用的CPU都是向下兼容的。字長字長是指CPU一次能夠處理的數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)，一個二進(jìn)制位稱為一個比特(bit,簡記b)數(shù)，字長的大小直接反映計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力，字長越長，一次可處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)位數(shù)越多，運(yùn)算速度就越快。例如，要完成兩個64位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的加法運(yùn)算，32位的CPU需要做兩次加法操作，而16位的CPU需要做4次加法，如果是64位的CPU,做一次加法就可以了。當(dāng)然了，字長越長，制作的技術(shù)難度就越大，成本也就越高。主頻主頻是指CPU的時鐘頻率(clockspeed),它決定了CPU每秒鐘可以有多少個指令周期，可以執(zhí)行多少條指令。主頻越高，CPU的運(yùn)算速度也就越快。需要說明的是，時鐘頻率并不等于處理器一秒鐘執(zhí)行的指令條數(shù),因為一條指令的執(zhí)行可能需要多個指令周期。對CPU的評價，在具有兼容性的前提下，主要是看其速度，而決定其速度的主要因素是字長和主頻，主頻越高、字長越長，速度就越快，成本也越高。當(dāng)然，CPU的速度還受地址總線寬度、數(shù)據(jù)總線寬度、外頻和內(nèi)部緩存等因素的影響。3.2.2內(nèi)存儲器存儲器分為主存儲器(mainmemory)和輔助存儲器(auxiliarymemory)，國內(nèi)更習(xí)慣于分別稱為內(nèi)存(內(nèi)存儲器)和外存(外存儲器)。內(nèi)存用于存放要執(zhí)行的程序和相應(yīng)的數(shù)據(jù),外存作為內(nèi)存的后援設(shè)備,存放暫時不需要執(zhí)行而將來要執(zhí)行的程序和相應(yīng)的數(shù)據(jù)。沒有內(nèi)存,程

序就不能輸入到計算機(jī)中,因而也就無法執(zhí)行;沒有外存,輸入的程序及相應(yīng)的數(shù)據(jù)及各種信息就不能長期保存（關(guān)機(jī)后內(nèi)存中的數(shù)據(jù)會丟失）,下次用到該程序還得重新輸入。構(gòu)成存儲器的存儲介質(zhì),目前主要采用半導(dǎo)體器件和磁性材料等,一個雙穩(wěn)態(tài)半導(dǎo)體電路或磁性材料的存儲元,都可以存儲一個二進(jìn)制位,稱為一個存儲位或一個存儲元,由若干個存儲元組成一個存儲單元,存儲器就是由很多個存儲單元組成的,每一個存儲單元有一個編號,稱為存儲單元的地址。一個存儲器中存儲單元的個數(shù)稱為該存儲器的存儲容量,存儲容量越大，存儲的信息就越多。存儲容量常用字節(jié)數(shù)來表示,個二進(jìn)制位（b）組成一個字節(jié)（Byte,簡記B）,常用的度量單位有千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）、吉字節(jié)（GB）、太字節(jié)（TB）、拍字節(jié)（PB）、艾字節(jié)（EB）、澤字節(jié)（ZB）等。其中，1ZB=1024EB,1EB=1024PB,1PB=1024TB,1TB=1024GB,1GB=1024MB,1MB=1024KB,1KB=1024B。作為計算機(jī)硬件子系統(tǒng)的重要組成部分,內(nèi)存的設(shè)備形態(tài)有一個發(fā)展變化過程。最早的內(nèi)存是以磁芯的形式排列在線路上,每個磁芯與晶體管組成一個雙穩(wěn)態(tài)電路可以存儲一個二進(jìn)制位的數(shù)據(jù),一位的存儲器體積有玉米粒大小,其整體存儲容量受到很大限制。隨著集成電路的出現(xiàn)和不斷發(fā)展,出現(xiàn)了能夠焊接在主板上的集成內(nèi)存芯片,提高了存儲容量。隨著CPU的發(fā)展和升級，對內(nèi)存的性能提出了更高的要求，出現(xiàn)了內(nèi)存條一-一將內(nèi)存芯片焊接到事先設(shè)計好的印刷線路板上,而在計算機(jī)主板上留有相應(yīng)的內(nèi)存插槽,內(nèi)存條可以方便地插拔和更換,為靈活配置和擴(kuò)充內(nèi)存容量帶來了方便。計算機(jī)中常見的內(nèi)存種類主要有隨機(jī)存取存儲器只讀存儲器和高速緩存,但說到內(nèi)存,更多的時候是指隨機(jī)存取存儲器。隨機(jī)存取存儲器隨機(jī)存取是相對于順序存取來說的,順序存取指一種只能按地址順序從存儲單元中讀取數(shù)據(jù)或存儲數(shù)據(jù)的訪問方式。例如,要想從5號單元中讀取數(shù)據(jù),得依次找到0~4號單元,才能讀取5號單元中的數(shù)據(jù)。很顯然,這種存取方式的存取速度很慢。隨機(jī)存取指可以根據(jù)地址直接存取任一單元中的數(shù)據(jù),這種存取方式的存取速度要快得多。隨機(jī)存取存儲器（randomaccessmemory,RAM）可分為靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器（staticRAM,SRAM）和動態(tài)隨機(jī)存取存儲器（dynamicRAM,DRAM）。在通電情況下，SRAM中存儲的數(shù)據(jù)不會丟失，所以不需定時刷新,存取速度快。其不足是集成度較低體積比較大成本比較高,主要用于要求速度快但容量較小的高速緩存。DRAM存儲單元需要定時刷新，否則存儲的數(shù)據(jù)就會丟失，存取速度比較慢，但集成度高、體積小、成本低，RAM內(nèi)存主要選用DRAM。圖3.3所示是一款RAM內(nèi)存條。隨著計算機(jī)系統(tǒng)不斷要求提高對內(nèi)存的存取速度,出現(xiàn)了同步動態(tài)隨機(jī)存取存儲器（synchronousDRAM,SDRAM）,SDRAM比標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)存儲器具有更快的數(shù)據(jù)存取速度。在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了單倍數(shù)據(jù)速率SDRAM（singledatarateSDRAM,SDR-SDRAM）,簡稱SDR;雙倍數(shù)據(jù)速率SDRAM（doubledatarateSDRAM,DDR-SDRAM）,簡稱DDR;4倍數(shù)據(jù)速率SDRAM（quaddatarateSDRAM,QDR-SDRAM）,簡稱QDR。SDR在一個時鐘周期內(nèi)只傳輸一次數(shù)據(jù)，它是在時鐘的上升期進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；DDR在一個時鐘周期內(nèi)傳輸兩次數(shù)據(jù)，它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數(shù)據(jù);QDR在一個時鐘周期內(nèi)傳輸4次數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在用得比較多的是DDR內(nèi)存。在通電的情況下，RAM中的數(shù)據(jù)能夠保持，關(guān)機(jī)或停電將導(dǎo)致RAM中的數(shù)據(jù)丟失。只讀存儲器與既可以向RAM中存入數(shù)據(jù)，也可以從中讀出數(shù)據(jù)不同，只讀存儲器(readonlymemory,ROM)中的數(shù)據(jù)一旦寫入，只能讀，不能改寫。ROM中的數(shù)據(jù)一般是在計算機(jī)出廠前由制造商寫入的，在停電或關(guān)機(jī)后數(shù)據(jù)也不會丟失。主要用于存放系統(tǒng)引導(dǎo)程序、開機(jī)自檢程序和系統(tǒng)參數(shù)等。隨著技術(shù)的進(jìn)步及為了滿足現(xiàn)實的需要，陸續(xù)出現(xiàn)了多種可由用戶寫入數(shù)據(jù)的ROM。向半導(dǎo)體只讀存儲器寫入數(shù)據(jù)的過程稱為對ROM編程，根據(jù)編程方式的不同，半導(dǎo)體ROM可以分為三類：可編程只讀存儲器(programmableROM,PROM),只允許寫入數(shù)據(jù)一次，之后只能讀，不能再寫，如果寫錯，該P(yáng)ROM報廢；可擦可編程只讀存儲器(erasableprogrammableROM,EPROM),通過紫外線照射可以多次擦除和重寫數(shù)據(jù)，但需用紫外光長時間照射才能擦除，使用很不方便；電可擦可編程只讀存儲器(electricallyerasableprogrammableROM,EEPROM)，通過高于普通電壓的作用來擦除和重寫數(shù)據(jù)，但集成度不高，價格較貴，于是人們又開發(fā)出一種新型的存儲單元結(jié)構(gòu)同EPROM相似的快閃存儲器(閃存)?？扉W存儲器集成度高、功耗低、體積小,又能在線快速擦除,因而很快發(fā)展起來,已經(jīng)取代了軟盤的使用。高速緩存隨著集成電路和芯片技術(shù)的不斷發(fā)展,微處理器的主頻不斷提高。內(nèi)存由于容量大、尋址系統(tǒng)和讀寫電路復(fù)雜等原因,工作速度大大低于微處理器的工作速度,很多時間耗費(fèi)在了對內(nèi)存單元的讀寫上，影響了CPU性能的充分發(fā)揮，因而影響了計算機(jī)的總體性能。為了解決內(nèi)存與微處理器工作速度上的矛盾,設(shè)計者們在微處理器和內(nèi)存之間增設(shè)了一級容量不大、但速度很快的高速緩沖存儲器，簡稱高速緩存(cache),現(xiàn)在一般都把高速緩存直接集成在CPU內(nèi)部。cache中存放部分正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，當(dāng)CPU訪問程序和數(shù)據(jù)時，首先從cache中查找，找到則直接執(zhí)行；如果所需程序和數(shù)據(jù)不在cache中，再到內(nèi)存中讀取，并同時寫入cache中。因此采用cache可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。cache一般由存取速度比較快的靜態(tài)存儲器(SRAM)構(gòu)成，常用的容量為128KB、56KB、12KB。在高檔微機(jī)中為了進(jìn)一步提高性能，還把cache設(shè)置成二級或三級。3.2.3外存儲器由于計算機(jī)的內(nèi)存(主要是指RAM)具有易失性，必須將數(shù)據(jù)由內(nèi)存?zhèn)鬟f給磁盤之類的永久性存儲設(shè)備才能長久保存。這類存儲器通常稱為輔助存儲器或外存儲器(外存),只要用戶需要，它們可以長期地保存大量的數(shù)據(jù)。外存主要包括軟盤、硬盤、固態(tài)硬盤、光盤和U盤等。1.軟盤1967年，IBM公司推出世界上第一張軟盤(floppydisk),直徑32英寸。4年后又推出一種直徑8英寸的軟盤,1976年8月,5.25英寸的軟盤問世,1979年索尼公司推出3.5英寸軟盤。曾得到廣泛應(yīng)用的軟盤,按盤片的直徑可以分為8英寸、5.25英寸和3.5英寸,分別稱為8寸盤、5寸盤和3寸盤;按存儲信息的面數(shù)可分為單面盤和雙面盤;按存儲密度可分為單密度盤、雙密度盤和高密度盤?，F(xiàn)在基本上已被容量更大、體積更小、攜帶更為方便的U盤取

代。圖3.4所示為3.5英寸軟盤的外觀。軟盤的結(jié)構(gòu)如圖3.5所示。軟盤內(nèi)部是一種表面涂覆一層均勻磁性材料的圓形盤片(圓形盤片由塑料等軟質(zhì)材料做成),用于存儲信息,它被封裝在一個方形的保護(hù)套中,構(gòu)成一個整體。當(dāng)軟盤驅(qū)動器從軟盤中讀寫數(shù)據(jù)時,軟盤保護(hù)套被固定在軟盤驅(qū)動器中,而封套內(nèi)的盤片在電機(jī)的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)以便磁頭進(jìn)行讀寫操作。軟盤上還有一個寫保護(hù)口,位于磁盤邊角的一個方孔處,當(dāng)撥動滑塊露出方孔時,磁盤處于寫保護(hù)狀態(tài),此時只能讀出數(shù)據(jù),不能寫入和刪除數(shù)據(jù),也不會遭受計算機(jī)病毒的侵襲。當(dāng)撥動滑塊遮住方孔時,磁盤處于非寫保護(hù)狀態(tài),此時既可讀出又可寫入數(shù)據(jù),當(dāng)然也可能傳染上計算機(jī)病毒。軟盤存儲的數(shù)據(jù)是按一系列同心圓記錄在其表面上的,每一個同心圓稱為一個磁道(rack)。磁道從外向內(nèi)依次編號為0道、道、2道 每個磁道又劃分為若干個弧段，稱為扇區(qū)，扇區(qū)是磁盤的基本存儲單位，每個扇區(qū)的存儲容量為512字節(jié)，扇區(qū)按1、2、3……的順序編號。軟盤的存儲容量=盤面數(shù)X每面磁道數(shù)X每磁道扇區(qū)數(shù)X每扇區(qū)字節(jié)數(shù)。3.5英寸雙面高密度軟盤，每面有80個磁道，每個磁道分為18個扇區(qū)，因此其存儲容量為2X80X18X512=1.44MB。使用軟盤時不要用手或物品接觸到盤片，以免盤片被劃傷或弄污;避免彎曲或擠壓軟盤，以防軟盤變形受損;軟盤要遠(yuǎn)離磁場;存有重要數(shù)據(jù)的軟盤要處于寫保護(hù)狀態(tài)，以防誤操作或感染病毒而造成數(shù)據(jù)的丟失;對外來的軟盤，一定要經(jīng)過檢查，確保沒有病毒后方可使用。軟盤的使用要有軟盤驅(qū)動器(floppydiskdriver,FDD)的配合，計算機(jī)需要通過軟盤驅(qū)動器才能夠讀寫軟盤上的數(shù)據(jù)，軟盤和軟盤驅(qū)動器是分離的，需要讀寫數(shù)據(jù)的時候，把軟盤插入軟盤驅(qū)動器，讀寫完畢，可以把軟盤取出帶走，軟盤是最早使用的移動存儲介質(zhì)。在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、移動硬盤和U盤沒有普及的年代，在不同的計算機(jī)之間復(fù)制程序和數(shù)據(jù)文件主要用的是軟盤。2.硬盤硬盤(harddisk)最早出現(xiàn)在1956年，由IBM公司研制，存儲容量只有5MB。1968年IBM公司推出溫徹斯特(Winchester)技術(shù)，其主要特點是密封、固定并高速旋轉(zhuǎn)的鍍磁盤片,磁頭沿盤片徑向移動，磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動的盤片上方，而不與盤片直接接觸。1973年IBM公司制造出第一臺采用溫徹斯特技術(shù)的硬盤，也稱溫盤，存儲容量達(dá)到60MB。法國科學(xué)家阿爾貝?費(fèi)爾(Albert.Fert,1938—)和德國科學(xué)家彼得?格林貝格爾(PeterA.Griinberg,1939—)因分別獨立發(fā)現(xiàn)巨磁阻效應(yīng)而共同榮獲2007年度諾貝爾物理學(xué)獎。現(xiàn)在的硬盤體積雖小,容量卻很大,完全得益于巨磁阻效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)。1988年,費(fèi)爾和格林貝格爾各自獨立發(fā)現(xiàn)了一個特殊現(xiàn)象:非常弱小的磁性變化就能導(dǎo)致磁性材料發(fā)生非常顯著的電阻變化。那時,法國的費(fèi)爾在鐵、鉻相間的多層膜電阻中發(fā)現(xiàn),微弱的磁場變化可以導(dǎo)致電阻大小的急劇變化,其變化的幅度比通常高十幾倍,他把這種效應(yīng)命名為巨磁阻(giantmagnetoresistive,GMR)效應(yīng)。就在此前三個月，德國的格林貝格爾教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在具有層間反平行磁化的鐵/鉻/鐵三層膜結(jié)構(gòu)中也發(fā)現(xiàn)了完全相同的現(xiàn)象。硬盤要向小體積高密度方向發(fā)展,勢必要求磁盤上每一個被劃分出來的獨立區(qū)域越來越小,這就導(dǎo)致了每個獨立區(qū)域所能記錄的磁信號也越來越弱。借助巨磁阻效應(yīng),人們能夠制造出更加靈敏的數(shù)據(jù)讀寫頭,將越來越弱的磁信號讀出后因為電阻的巨大變化而轉(zhuǎn)換成為明顯的電流變化，使得大容量的小硬盤成為可能。1991年IBM公司生產(chǎn)的使用了GMR磁頭的3.5英寸硬盤的存儲容量首次達(dá)到了1GB。2()0()年，還是IBM公司，使用玻璃取代傳統(tǒng)的鋁作為盤片材料,這為硬盤帶來更大的平滑性及更高的堅固性,玻璃材料在高轉(zhuǎn)速時具有更高的穩(wěn)定性，存儲容量達(dá)到75GB。與軟盤不同，硬盤與硬盤驅(qū)動器是封裝在一起的，所以硬盤和硬盤驅(qū)動器兩個詞有時具有相同的含義。硬盤的盤片是鋁、玻璃等硬質(zhì)材料。圖3.6所示為硬盤的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。一個硬盤可以有多張盤片，所有盤片按同心軸方式固定在同一軸上，每片磁盤都裝有讀寫磁頭，在控制器的統(tǒng)一控制下沿著磁盤表面徑向同步移動。每張盤片也與軟盤一樣按磁道、扇區(qū)來組織硬盤數(shù)據(jù)的存取。由于硬盤有多個記錄面，不同記錄面的同一磁道稱為柱面。硬盤的存儲容量=磁頭數(shù)X柱面數(shù)X每磁道扇區(qū)數(shù)X每扇區(qū)字節(jié)數(shù)。硬盤轉(zhuǎn)動時不要關(guān)閉電源;防止震動和碰撞;防止病毒對硬盤數(shù)據(jù)的破壞，應(yīng)注意對重要數(shù)據(jù)的備份;未經(jīng)允許嚴(yán)禁對硬盤進(jìn)行低級格式化、分區(qū)和高級格式化等操作。硬盤的發(fā)展過程中，體積越來越小、容量越來越大，并出現(xiàn)了移動硬盤，即不用固定在機(jī)箱內(nèi)部，可以通過USB等接口熱插拔的小型硬盤，主要有2.5英寸和3.5英寸兩種，存儲容量在幾十個GB到幾千個GB之間。固態(tài)硬盤固態(tài)硬盤(solidstatedisk,SSD)簡稱固盤，是用固態(tài)電子存儲芯片陣列制成的硬盤。固態(tài)硬盤的存儲介質(zhì)分為兩種，一種是采用閃存作為存儲介質(zhì)，另外一種是采用DRAM(動態(tài)隨機(jī)存取存儲器)作為存儲介質(zhì)?；陂W存的固態(tài)硬盤是目前的主流產(chǎn)品，其內(nèi)部主體是一塊印刷電路板(printedcircuitboard,PCB),PCB上最主要的部件是控制芯片、緩存芯片(部分低端固態(tài)硬盤沒有緩存芯片)和閃存芯片陣列。控制芯片的主要作用是合理調(diào)配數(shù)據(jù)在各個閃存 第3章計算機(jī)基礎(chǔ)知識A""?芯片上的存儲及對外接口,緩存芯片輔助控制芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,閃存芯片陣列用于存儲數(shù)據(jù)。固態(tài)硬盤的接口、功能及使用方法與普通硬盤相同,在產(chǎn)品外形和尺寸上也與普通硬盤一致。相對于普通硬盤,固態(tài)硬盤的優(yōu)點是讀寫速度快、防震動抗摔碰性能好、無噪音、更輕便,缺點是價格比較高、擦寫次數(shù)有限制、硬盤損壞后數(shù)據(jù)難以恢復(fù)。4.光盤光盤存儲信息的原理是很簡單的(但實現(xiàn)起來并不簡單),在其螺旋形的光道上,刻上能代表數(shù)字0或1的一些凹坑;讀取數(shù)據(jù)時,用激光去照射旋轉(zhuǎn)著的光盤片,從凹坑和非凹坑處得到的反射光,其強(qiáng)弱是不同的,根據(jù)這樣的差別就可以判斷出不同位置存儲的是0還是1,從而形成0、1數(shù)字串。常用光盤有CD、VCD和DVD等。CDCD(compactdisc)有三種格式：只讀光盤(CD-readonlymemory,CD-ROM)中的數(shù)據(jù)出廠前由生產(chǎn)廠家寫入，用戶只能讀出，不能改變其內(nèi)容；一次寫入型光盤(CD-recordable,CD-R)剛生產(chǎn)出來時是無內(nèi)容的，可供用戶寫入內(nèi)容一次；可重復(fù)寫光盤(CD-rewriteable,CD-RW)可供用戶多次寫入內(nèi)容，但不超過1000次。常用CD的存儲容量有650MB和700MB兩種。VCD光盤視頻CD(videoCD,VCD)可存儲約70分鐘的基于MPEG-標(biāo)準(zhǔn)的影視節(jié)目,CD只能播放音樂，不能播放視頻信息，VCD的存儲容量與CD相同。DVD光盤數(shù)字視頻光盤(digitalvideodisk,DVD),現(xiàn)在稱為數(shù)字通用光盤(digitalversatiledisk,DVD)隨著MPEG2的成熟，促使具有更高密度、更大容量的DVD光盤的產(chǎn)生，DVD大小和普通的CD-ROM完全一樣。它采用與普通CD相類似的制作方法，但具有更密的數(shù)據(jù)軌道、更小的凹坑和較短波長的紅激光激光器，大大增加了光盤的存儲容量。DVD定義了4種規(guī)格：單面單層、單面雙層、雙面單層和雙面雙層。容量分別是4.7GB、85GB、9.4GB和17GB。DVD有5種格式：DVD-Video用于存儲和播放電影和其他可視娛樂節(jié)目，DVD-ROM用于存儲數(shù)據(jù),DVD-R可供用戶寫入一次數(shù)據(jù),DVD-RAM能隨機(jī)存取并可以重寫100000次,DVD-RW采用順序存取方式并可以重寫1000次，DVDAudio用于存儲音頻數(shù)據(jù)并且比標(biāo)準(zhǔn)CD具有更好的音質(zhì)。光盤要有光盤驅(qū)動器(光驅(qū))與之配合,通過光盤驅(qū)動器來讀取和播放光盤中存儲的信息。光驅(qū)是一個結(jié)合光學(xué)、機(jī)械及電子技術(shù)的產(chǎn)品。在光學(xué)和電子結(jié)合方面,激光光源來自于一個激光二極管,光束首先打在光盤上,再由光盤反射回來,根據(jù)凹點和非凹點反射信號的不同識別出存儲的數(shù)據(jù)是0還是1,完成讀取數(shù)據(jù)操作。數(shù)據(jù)傳輸率是光驅(qū)的基本參數(shù),指光驅(qū)在1秒內(nèi)所能讀出的最大數(shù)據(jù)量。早期的光驅(qū)數(shù)據(jù)傳輸率為15()KB/s,稱為單倍速光驅(qū)，目前的光驅(qū)已超過了72倍速。DVD驅(qū)動器是用來讀取DVD盤上數(shù)據(jù)的設(shè)備，從外形上看和CD-ROM驅(qū)動器一樣，但DVD驅(qū)動器的讀盤速度更快。DVD的技術(shù)核心是MPEG2標(biāo)準(zhǔn)，MPEG2標(biāo)準(zhǔn)的圖像格式共有11種組合，DVD采用的是其中“主要等級”的圖像格式，使其圖像質(zhì)量達(dá)到廣播級水平(最高質(zhì)量水平)。DVD驅(qū)動器也完全兼容現(xiàn)在流行的VCD、CD-ROM和CD-R。但是普通的光驅(qū)卻不能讀DVD光盤。5.U盤U盤是USB盤的簡稱，通過USB接口與計算機(jī)相連。通用串行總線(universalserialbus,USB),是一個外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范個人計算機(jī)與外部設(shè)備的連接和通信，1994年底由Intel、康柏、IBM、微軟等多家公司聯(lián)合提出，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到3.0版本，成為目前個人計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展接口。USB具有傳輸速度快(USB3.0達(dá)到640MB每秒)、使用方便、支持熱插拔和連接靈活等優(yōu)點，可以連接鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)、掃描儀、攝像頭、U盤、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動硬盤、外置軟驅(qū)、外置光驅(qū)、USB網(wǎng)卡和ADSL調(diào)制解調(diào)器等幾乎所有的外部設(shè)備。U盤具有體積小、存儲容量大和價格便宜等優(yōu)點，是目前人們最常用的移動存儲設(shè)備，存儲容量從早期的16MB、64MB、128MB、256MB、512MB,發(fā)展到目前常用的4GB、8GB、16GB等，還會陸續(xù)推出容量更大的U盤。對于安裝有Windows2000以上版本的Windows操作系統(tǒng)或蘋果操作系統(tǒng)的計算機(jī)，將U盤直接插到機(jī)箱前面板或后面板的USB接口上，系統(tǒng)就會自動識別,使用很方便。U盤是一種基于閃存(flashmemory)技術(shù)的移動存儲設(shè)備，閃存用快可擦可編程只讀存儲器芯片(flasherasableprogrammablereadonlymemorychip,FlashEPROM芯片)來存儲數(shù)據(jù)。FlashEPROM芯片可分為主要用于程序存儲和執(zhí)行的NOR結(jié)構(gòu)和主要用于數(shù)據(jù)存儲的NAND結(jié)構(gòu)，NOR閃存適用于手機(jī)和個人數(shù)字助理等，NAND閃存適用于制作各種閃存卡(flashcard)和U盤等。與傳統(tǒng)的電磁存儲技術(shù)相比有許多優(yōu)點，閃存技術(shù)在存儲信息的過程中沒有機(jī)械運(yùn)動,使得它的運(yùn)行非常的穩(wěn)定,從而提高了它的抗震性能,使其成為目前所有存儲設(shè)備中最不怕震動的設(shè)備;不存在類似軟盤、硬盤和光盤等存儲設(shè)備中高速旋轉(zhuǎn)的盤片,所以它的體積往往可以做得很小。目前閃存技術(shù)廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、手機(jī)、個人數(shù)字助理的各種閃存卡，小型閃存(compactflash,CF)卡、智慧(smartmedia,SM)卡、記憶棒(memorystick,MS)、xD圖像卡(xD-Picturecard,xD卡)、多媒體卡(multiMediacard,MMC卡)和安全數(shù)字卡(securedigital,SD卡)都是基于閃存技術(shù)的存儲設(shè)備。MMC卡)和安全數(shù)字卡(securedigital,SD卡)都是基于閃存技術(shù)的存儲設(shè)備。衡量存儲器的指標(biāo)主要有存取速度、存儲容量和單位價格,為計算機(jī)配置存儲器就是在三者之間達(dá)到綜合最優(yōu)?？梢园凑請D3.7所示的結(jié)構(gòu)配置存儲系統(tǒng),即存取速度快、單位價格高的存儲器容量小一些,存取速度慢、單位價格低的存儲器容量大一些這樣,既能保證較好地完成程序執(zhí)行和數(shù)據(jù)存儲工作,又能有較低的價格。3.2.4輸入設(shè)備存取速度高速緩存內(nèi)存儲器外存儲器存儲容最圖3.7存儲器結(jié)構(gòu)單位價格給計算機(jī)輸入程序、數(shù)據(jù)和圖片等要用輸入設(shè)備,目前常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)和掃描儀等,比較常用的輸入設(shè)備有跟蹤球和觸摸屏等。1.鍵盤鍵盤(keyboard)是最常用也是最主要的輸入設(shè)備，通過鍵盤，可以將英文字母、數(shù)字和標(biāo)點符號等輸入到計算機(jī)中,也可以輸入漢字。通過鍵盤這種輸入設(shè)備,可以向計算機(jī)輸入數(shù)據(jù),也可以輸入命令控制計算機(jī)的運(yùn)行。在DOS作為主流操作系統(tǒng)的時代，83鍵的鍵盤為主流產(chǎn)品。隨著Windows取代DOS 第3章計算機(jī)基礎(chǔ)知識穢刈成為主流操作系統(tǒng),83鍵鍵盤被101鍵和104鍵鍵盤取代。在104鍵鍵盤之后出現(xiàn)的是新興多媒體鍵盤,在傳統(tǒng)的鍵盤基礎(chǔ)上又增加了不少常用快捷鍵或音量調(diào)節(jié)裝置,對于收發(fā)電子郵件、打開瀏覽器和啟動多媒體播放器等都只需要按一個特殊按鍵即可,使微型機(jī)的操作進(jìn)一步簡化。2.鼠標(biāo)隨著圖形界面的Windows成為主流操作系統(tǒng)，鼠標(biāo)(mouse,形狀像一只老鼠而得名)也成為了微型機(jī)常用的輸入設(shè)備,鼠標(biāo)的使用給人們操作各種圖形界面軟件帶來了極大的方便,省卻了記憶各種操作命令的煩擾。鼠標(biāo)的發(fā)明人是美國著名計算機(jī)科學(xué)家道格拉斯?恩格爾巴特(DouglasEngelbart,1925—2013),恩格爾巴特獲得1992年度的IEEE-CS計算機(jī)先驅(qū)獎和1997年度的ACM圖靈獎。常見的鼠標(biāo)類型有機(jī)械式、光電式和無線遙控式。機(jī)械式鼠標(biāo)內(nèi)有一個實心橡皮球,當(dāng)鼠標(biāo)移動時,橡皮球滾動,通過相應(yīng)裝置將移動的信號傳送給計算機(jī)。光電式鼠標(biāo)的內(nèi)部有紅外光發(fā)射和接收裝置,它利用光的反射來確定鼠標(biāo)的移動,是目前常用的一種鼠標(biāo)。無線遙控式鼠標(biāo)又可分為紅外無線型鼠標(biāo)和電波無線型鼠標(biāo)。鼠標(biāo)上一般有兩個按鍵,左鍵用作確定操作,右鍵用作彈出菜單等特殊功能?，F(xiàn)在人們使用的滾輪鼠標(biāo),是在原有兩鍵鼠標(biāo)的基礎(chǔ)上增加了一個滾輪鍵,它擁有特殊的滑動和放大功能,手指輕輕滑動滾輪就可以使頁面上下翻動,對于翻頁比較多的操作非常有效。常見的鼠標(biāo)接口有串口、PS/2接口和USB接口等，現(xiàn)在主要用的是USB接口的鼠標(biāo)。3.掃描儀掃描儀(scanner)是一種將圖像信息輸入計算機(jī)的輸入設(shè)備，它將大面積的圖像分割成條或塊,逐條或逐塊依次掃描,利用光電轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并輸入計算機(jī)。利用掃描儀可以輸入圖像和圖片,也可以輸入文字。例如,要輸入一本書的內(nèi)容,可以一頁一頁地掃描,形成圖像信息,再通過合適的軟件把每一個字切分識別出來進(jìn)行存儲,和用鍵盤輸入的效果是一樣的,但速度要快很多,錯誤率也很低。4.跟蹤球跟蹤球(trackball)看上去像一個倒置的鼠標(biāo)，功能類似于鼠標(biāo)。跟蹤球常被附加在或內(nèi)置于鍵盤上,特別是筆記本鍵盤上。其主要的優(yōu)點是它比鼠標(biāo)需要的桌面空間要小,用手指觸摸跟蹤球就可完成相應(yīng)的鼠標(biāo)操作。5.觸摸屏觸摸屏(touchscreen)是一種用手指或筆觸及屏幕上所顯示的選項來完成指定操作的人機(jī)交互式輸入設(shè)備。觸摸屏由三個部分組成,一是傳感器,把人手或筆觸及的地方檢測出來;二是控制卡,觸及信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器形成位置數(shù)據(jù),經(jīng)接口送入計算機(jī);三是驅(qū)動程序,即相應(yīng)的管理軟件。觸摸屏是平板電腦的主要輸入設(shè)備,觸摸屏還廣泛應(yīng)用于手機(jī)、自動售票、交通信息查詢、旅游景點介紹等設(shè)備上,極大地方便了用戶操作。此外,還有數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像頭、語音識別器、光筆和游戲操縱桿等輸入設(shè)備。3.2.5輸出設(shè)備計算機(jī)處理信息的結(jié)果要輸出，常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、3D打印機(jī)和繪圖儀等。1.顯示器顯示器(displaydevice)用來顯示字符與圖形圖像信息，是計算機(jī)必配的輸出設(shè)備。常用的顯示器有CRT顯示器和液晶顯示器，早期臺式計算機(jī)主要配置CRT顯示器，液晶顯示器剛出現(xiàn)時主要是供筆記本計算機(jī)使用，但近幾年臺式計算機(jī)使用液晶顯示器也越來越多，基本上取代了CRT顯示器。CRT顯示器是一種使用陰極射線管(cathoderaytube,CRT)的顯示器，其基本原理是使用電子槍發(fā)射高速電子，經(jīng)過垂直和水平的偏轉(zhuǎn)線圈控制高速電子的偏轉(zhuǎn)角度，最后高速電子擊打屏幕上的熒光物質(zhì)使其發(fā)光，通過電壓來調(diào)節(jié)電子束的功率，就會在屏幕上形成明暗不同的光點以顯示各種圖形和文字。彩色屏幕上的每一個像素點都由紅、綠、藍(lán)三種涂料組合而成，由三束電子束分別激活這三種顏色的熒光涂料，以不同強(qiáng)度的電子束調(diào)節(jié)三種顏色的明暗程度就可得到所需的顏色。液晶顯示器(liquidcrystaldisplay,LCD)是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來產(chǎn)生畫面。LCD顯示器具有體積小、重量輕、省電、無閃爍和不產(chǎn)生輻射等優(yōu)點。顯示器還有發(fā)光二極管顯示器(lightemittingdiode,LED)和等離子體顯示器(plasmadisplaypanel,PDP)等。顯示器要通過顯示適配器(videoadapter)才能與主機(jī)相連,顯示適配器是連接微處理器與顯示器的接口電路，一般做成插卡的形式，所以人們習(xí)慣于稱其為顯示卡或顯卡(videocard)。顯卡主要由顯示芯片、顯示內(nèi)存、RAMDAC芯片、顯卡BIOS和連接主板總線的接口組成。顯示芯片是顯卡的核心部件，現(xiàn)在常用的顯卡都具有圖像處理功能，3D圖形加速卡將圖像處理任務(wù)集中在顯卡內(nèi)，使CPU可以有更多時間完成其他工作，能夠提高整個計算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。顯示內(nèi)存用來存放顯示芯片處理后的數(shù)據(jù),其容量和存取速度影響著顯卡的整體性能,對顯示器的分辨率及色彩的位數(shù)也有影響。RAMDAC芯片將顯示內(nèi)存中的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成能在顯示器上顯示的模擬信號,其轉(zhuǎn)換速度影響著顯卡的刷新頻率和最大分辨率,DAC是數(shù)模轉(zhuǎn)換(digitaltoanalogconverter)的簡稱。顯卡BIOS中存放顯示芯片的控制程序，同時還存放有顯卡的名稱和型號等信息?？偩€接口是顯卡與總線的通信接口，實現(xiàn)顯示器與主機(jī)的連接與通信，近幾年使用較多的是外設(shè)部件互連(peripheralcomponentinterconnect,PCI)接口、PCIExpress(PCIE)接口和圖形加速端口(accelerategraphicalport.,AGP)接口。曾經(jīng)使用過的顯卡主要有如下幾種:MDA(monochromedisplayadapter)，單色字符顯示卡。CGA(colorgraphicsadapter)，彩色圖形顯示卡。EGA(enhancedgraphicsadapter),增強(qiáng)圖形顯示卡。VGA(videographicsarray)，視頻圖形陣列顯示卡。SVGA(superVGA)，超級視頻圖形陣列顯示卡。EGA(extendedgraphicsarray),增強(qiáng)圖形陣列顯示卡。2.打印機(jī)打印機(jī)(printer)也是一種常用的輸出設(shè)備，用于將計算機(jī)運(yùn)行結(jié)果打印在紙上。利用打印機(jī)不僅可以打印文字,也可以打印圖形和圖像。打印機(jī)按工作方式可分為擊打式打印機(jī)和非擊打式打印機(jī)。目前常用的打印機(jī)有針式打印機(jī)、激光打印機(jī)和噴墨打印機(jī),其中針式打印 第3章計算機(jī)基礎(chǔ)知識?機(jī)屬于擊打式打印機(jī),激光打印機(jī)和噴墨打印機(jī)屬于非擊打式打印機(jī)。針式打印機(jī)也稱點陣式打印機(jī),打印頭上有若干根打印針,打印時相應(yīng)的打印針撞擊色帶來完成打印工作,常用的是24針打印機(jī)。針式打印機(jī)的優(yōu)點是價格低,打印成本低;缺點是打印速度慢,打印質(zhì)量低,噪音大。曾經(jīng)在辦公領(lǐng)域流行過好長一段時間,隨著激光打印機(jī)價格的不斷降低,逐漸被淘汰。現(xiàn)在只有在銀行、超市和郵局等需要多聯(lián)票據(jù)打印的地方還在使用。噴墨打印機(jī)的打印頭上有許多小噴嘴,使用液體墨水,精細(xì)的小噴嘴將墨水噴到紙面上來產(chǎn)生字符或圖像等要打印的內(nèi)容。噴墨打印機(jī)的優(yōu)點是價格便宜,打印精度較高,噪音低;缺點是墨水消耗量大,打印速度慢。彩色噴墨打印機(jī)比較適合于打印量不大的家庭與辦公場所使用。激光打印機(jī)采用激光和電子放電技術(shù),通過靜電潛像,再用碳粉使?jié)撓褡兂煞巯?加熱后碳粉固定,最后印出內(nèi)容。激光打印機(jī)的優(yōu)點是打印精度高,噪音低,打印速度快;缺點是對打印紙的要求較高。隨著其價格的不斷降低,黑白激光打印機(jī)已成為辦公與家庭用的主流打印機(jī)。選用打印機(jī)可以從打印分辨率、打印速度和打印紙最大尺寸等方面綜合考慮。3D打印機(jī)3D打印(Dprinting)其實是一種快速成形技術(shù)，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀塑料、樹脂、陶瓷、金屬等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體。每一層的打印過程分為兩步，首先在需要成形的區(qū)域噴灑一層液態(tài)粘合劑，然后噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到粘合劑會迅速固化粘結(jié)，這樣在一層液態(tài)粘合劑一層粉末的交替下，實物被逐漸打印成形。也可以采用基于激光燒結(jié)技術(shù)的打印方式:按形狀先噴灑一層粉末，然后通過激光高溫?zé)Y(jié)后，再噴灑一層粉末，再通過激光高溫?zé)Y(jié)，層層累加，打印出實物?；?D打印技術(shù)，完成3D打印工作的設(shè)備稱為3D打印機(jī)(Dprinter)。最早的3D打印機(jī)出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代，近幾年得到廣泛關(guān)注和快速發(fā)展。從長遠(yuǎn)來看，3D打印將會沖擊基于車床、鉆頭、沖壓機(jī)、制模機(jī)等工具的傳統(tǒng)制造業(yè)，但從目前看，由于受到打印材料、打印性能、打印成本和打印速度等因素的制約，主要還是用于產(chǎn)品模型、設(shè)計樣品、玩具、裝飾品等的打印，還難以規(guī)?；蛴嵱卯a(chǎn)品。繪圖儀繪圖儀(plotter)是一種能在紙張、薄膜和膠片等記錄介質(zhì)上繪出計算機(jī)生成的各種圖形或圖像的設(shè)備。繪圖儀的種類很多，按結(jié)構(gòu)和工作原理可以分為滾筒式和平臺式兩大類。繪圖儀除了必要的硬件設(shè)備之外，還必須配備豐富的繪圖軟件。只有軟件與硬件結(jié)合起來，才能實現(xiàn)自動繪圖?，F(xiàn)代的繪圖儀已具有智能化的功能，它自身帶有微處理器，可以使用繪圖命令，具有直線和字符演算處理以及自檢測等功能。326'主板從前面的介紹可知，組成一臺微型機(jī)需要微處理器、內(nèi)存、硬盤、光盤驅(qū)動器、鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器和打印機(jī)等各種部件和設(shè)備，這些部件需要以適當(dāng)?shù)姆绞接袡C(jī)地連接起來，彼此之間相互通信、協(xié)調(diào)工作。微型機(jī)研制人員以主板和總線的方式把這些部件組織在一起，通過主板上的插槽和接口，將各種部件連接在一起，通過總線來實現(xiàn)各部件之間的相互通信。這種方式有利于計算機(jī)結(jié)構(gòu)和計算機(jī)組裝的標(biāo)準(zhǔn)化。主板(mainboard)也稱為系統(tǒng)板(systemboard)或母板(motherboard)，是微型機(jī)最基本的也是最重要的部件之一,是其他部件組裝和工作的基礎(chǔ)。主板的主要功能有兩個:一是提供插接微處理器、內(nèi)存條和各種功能卡的插槽,部分主板甚至將一些功能卡(如顯卡和聲卡等)集成在主板上；二是為各種常用外部設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)、掃描儀、硬盤和U盤等提供通用接口。主板采用了開放式結(jié)構(gòu),主板上大都有6~8個擴(kuò)展插槽,供外部設(shè)備的控制卡(適配器)插接。通過更換這些插卡,可以對微型機(jī)的相應(yīng)子系統(tǒng)進(jìn)行局部升級,使廠家和用戶在配置機(jī)型方面有更大的靈活性。主板的類型和檔次決定著整個微型機(jī)系統(tǒng)的類型和檔次,主板的性能影響著整個微型機(jī)系統(tǒng)的性能。主板由芯片、擴(kuò)展槽和對外接口三個主要部分組成。芯片部分芯片組：橫跨AGP插槽左右兩邊的兩塊芯片就是南北橋芯片。北橋芯片主要負(fù)責(zé)CPU、內(nèi)存和顯卡三者間的通信。南橋芯片則負(fù)責(zé)硬盤等存儲設(shè)備和PCI總線接口之間的通信。南北橋芯片合稱芯片組。RAID控制芯片：相當(dāng)于一塊RAID卡的作用，可支持多個硬盤組成各種RAID模式。RAID是redundantarrayofindependentdisk的縮寫,中文含義是獨立冗余磁盤陣列。使用冗余磁盤陣列技術(shù)的目的是為了把多臺小容量的硬盤組合成一臺大容量的硬盤，以降低大批量數(shù)據(jù)存儲的成本，同時也希望采用冗余信息的方式，使得磁盤失效時能夠有效保護(hù)數(shù)據(jù)不受損失，具有一定的數(shù)據(jù)保護(hù)功能，并且能適當(dāng)?shù)靥岣邤?shù)據(jù)傳輸速度。BIOS芯片：基本輸入輸出系統(tǒng)(basicinput./outputsystem,BIOS)芯片保存著計算機(jī)系統(tǒng)中的基本輸入輸出程序、系統(tǒng)設(shè)置信息、自檢程序和系統(tǒng)啟動自舉程序等?，F(xiàn)在主板的BIOS還具有電源管理、CPU參數(shù)調(diào)整、系統(tǒng)監(jiān)控和病毒防護(hù)等功能。BIOS為計算機(jī)提供最基本、最直接的硬件控制功能。早期的BIOS通常采用PROM芯片，用戶不能改寫其中的數(shù)據(jù)，即不能更新BIOS中的程序版本。目前主板上的BIOS芯片采用快閃只讀存儲器(lashROM)。由于快閃只讀存儲器可以電擦除，因此可以更新BIOS的內(nèi)容，升級比較方便，但也成為主板上唯一可被病毒攻擊的芯片，CIH病毒就是專門攻擊BIOS系統(tǒng)的,BIOS中的程序一旦被破壞,主板將不能工作,需要到原生產(chǎn)廠家重新寫入正確的BIOS程序。CMOS芯片：互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(complementarymetaloxidesemiconductor,CMOS)芯片用來存放系統(tǒng)硬件配置和一些用戶設(shè)定的參數(shù)，如計算機(jī)是從硬盤啟動還是從光盤啟動等。參數(shù)丟失,系統(tǒng)將不能正常啟動,必須對其重新設(shè)置。設(shè)置方法是系統(tǒng)啟動時按設(shè)置鍵(通常是Del鍵)進(jìn)入BIOS設(shè)置窗口，在窗口內(nèi)進(jìn)行CMOS的設(shè)置。CMOS開機(jī)時由系統(tǒng)電源供電，關(guān)機(jī)時靠主板上的電池供電。在電池正常工作的前提下，即使關(guān)機(jī),CMOS中的數(shù)據(jù)也不會丟失。擴(kuò)展槽部分內(nèi)存插槽：通過該插槽可以更換或加插內(nèi)存條,以擴(kuò)充內(nèi)存容量,但要注意內(nèi)存條與插槽的匹配。AGP插槽：位于北橋芯片和PCI插槽之間。AGP插槽主要針對圖形顯示進(jìn)行優(yōu)化，在PCIExpress出現(xiàn)之前，AGP顯卡較為流行，其傳輸速度最高可達(dá)到每秒2.1GB。PCI插槽：可以插接聲卡、網(wǎng)卡和多功能卡等設(shè)備。PCIExpress插槽：隨著3D性能要求的不斷提高，AGP已越來越不能滿足視頻處理帶寬 第3章計算機(jī)基礎(chǔ)知識吃坯的要求,目前主流主板上顯卡接口多轉(zhuǎn)向PCIExpress。對外接口部分硬盤接口：硬盤接口可分為IDE接口和SATA接口。在型號老些的主板上，一般集成2個集成設(shè)備電路(integrateddeviceelectronics,IDE)口，可以插接兩個IDE硬盤。而新型主板上，IDE接口代之以SATA接口。串行高級技術(shù)附件(serialadvancedtechnologyattachment,SATA)接口是一種基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行硬件驅(qū)動器接口，主要用作硬盤接口，提高了硬盤的讀寫速度。COM接口(串口)：大多數(shù)主板都提供兩個COM接口，分別為COM1和COM2,作用是連接串行接口鼠標(biāo)和外置modem等設(shè)備。早期臺式機(jī)多使用串行接口鼠標(biāo)。PS/2接口：用于連接PS/2接口的鍵盤和鼠標(biāo)。USB接口：USB接口是現(xiàn)在最為流行的接口，可以接鍵盤、鼠標(biāo)和打印機(jī)等設(shè)備，最大可以支持127個外設(shè)。USB接口支持熱拔插,真正做到了即插即用。LPT接口(并口)：一般用來連接打印機(jī)或掃描儀。MIDI接口：聲卡的MIDI接口和游戲桿接口是共用的。接口中的兩個針腳用來傳送MIDI信號，可連接各種MIDI設(shè)備等。3.2.7總線計算機(jī)系統(tǒng)中功能部件必須互連，但如果將各部件和每一種外部設(shè)備都分別用一組線路與微處理器直接連接，那么連線將會錯綜復(fù)雜，難以實現(xiàn)。為了簡化和標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常用一組線路，配以適當(dāng)?shù)慕涌陔娐罚c各部件和外圍設(shè)備連接，這組多個功能部件共享的信息傳輸線稱為總線。采用總線結(jié)構(gòu)便于部件和設(shè)備的擴(kuò)充，使用統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)，不同設(shè)備間互連將更容易實現(xiàn)。所謂總線(bus)，是指將信息從一個或多個源部件傳送到一個或多個目的部件的一組傳輸線，是計算機(jī)中傳輸數(shù)據(jù)的公共通道。微型機(jī)中總線一般有內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線之分。內(nèi)部總線指芯片內(nèi)部連接各元件的總線。系統(tǒng)總線指連接微處理器、存儲器和各種輸入輸出模塊等主要部件的總線。外部總線則是微型機(jī)和外部設(shè)備之間的總線。系統(tǒng)總線根據(jù)傳送信息內(nèi)容的不同，分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。數(shù)據(jù)總線(databus,DB)：用于微處理器與內(nèi)存、微處理器與輸入輸出接口之間傳送信息。數(shù)據(jù)總線的寬度(根數(shù))決定著每次能同時傳輸信息的位數(shù)。因此數(shù)據(jù)總線的寬度是決定計算機(jī)性能的一個重要指標(biāo)。目前，微型計算機(jī)的數(shù)據(jù)總線大多是32位或64位。地址總線(addressbus,AB)：從內(nèi)存單元或輸入輸出端口中讀出數(shù)據(jù)或?qū)懭霐?shù)據(jù)，首先要知道內(nèi)存單元或輸入輸出端口的地址，地址總線就是用來傳送這些地址信息的。地址總線的寬度決定了微處理器能訪問的內(nèi)存空間大小，若某款微處理器有32根地址線，則最多能訪問4GB(232B)的內(nèi)存空間?？刂瓶偩€(controlbus,CB):用于傳輸控制信息，進(jìn)而控制對內(nèi)存和輸入輸出設(shè)備的訪問。曾經(jīng)使用過和正在使用的總線標(biāo)準(zhǔn)有如下幾種：ISA總線ISA(industrialstandardarchitecture)總線是IBM公司在1984年為推出PC/AT機(jī)而建立的,所以也叫AT總線。數(shù)據(jù)總線的寬度為16位,地址總線的寬度為20位,最大傳輸速率為16MB每秒。EISA總線EISA(extendedindustrialstandardarchitecture)總線是1988年由康柏等9家公司聯(lián)合推出的，它是在ISA總線的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高性能總線。EISA總線完全兼容ISA總線信號，數(shù)據(jù)總線和地址總線都是32位，最大傳輸速率為33MB每秒。VESA總線VESA(videoelectronicsstandardassociation)總線定義了32位數(shù)據(jù)總線，且可擴(kuò)展到64位，最大傳輸速率達(dá)132MB每秒。VESA總線可與微處理器同步工作，是一種高速、高效的局部總線。PCI總線PCI(peripheralcomponentinterconnect.)總線是當(dāng)前流行的總線之一。它是由Intel公司推出的一種局部總線，它定義了32位數(shù)據(jù)總線，且可擴(kuò)展為64位，32位的傳輸速率可達(dá)132MB每秒，64位的傳輸速率為264MB每秒，可同時支持多組外部設(shè)備。PCI總線是面向奔騰等微處理器的總線。至此,對計算機(jī)硬件的各基本組成部分作了一個簡要介紹。對于選購臺式計算機(jī),可以直接購買品牌機(jī),或購買部件組裝。對于直接購買品牌機(jī),根據(jù)自己的需要,只要在品牌、性能和價格之間做出一個綜合比較就可以決定購買哪一款了。如果是組裝計算機(jī),就要認(rèn)真選擇主板、CPU、內(nèi)存條、硬盤、光驅(qū)、鍵盤、顯示器、鼠標(biāo)、電源和機(jī)箱等，如果需要還要選擇打印機(jī)、掃描儀等。要注意各部件在廠家、檔次和型號上的匹配,否則在使用時容易出現(xiàn)故障。當(dāng)然,初次購買計算機(jī)時,最好是在有經(jīng)驗人員的指導(dǎo)下進(jìn)行。實際上,作為計算機(jī)來說,只有硬件是不夠的,還需要有相應(yīng)的軟件,才能讓計算機(jī)運(yùn)行起來,才能充分發(fā)揮硬件的作用。一般我們在購買計算機(jī)時,商家會預(yù)裝一些常用的軟件,如操作系統(tǒng)(Windows)、字處理軟件(Word)、電子表格軟件(Excel)等，更多的軟件,則要根據(jù)使用計算機(jī)時的實際需要自行安裝。3.3計算機(jī)軟件子系統(tǒng)只有硬件的計算機(jī)是不能完成任何工作的，在硬件的基礎(chǔ)上，配置合適的軟件，才能充分發(fā)揮計算機(jī)的整體功能，硬件是計算機(jī)的軀體，軟件是計算機(jī)的靈魂。軟件(software)一詞源于程序，在計算機(jī)發(fā)展的初期，只有程序這個概念，程序是完成一定功能的指令或語句的集合。20世紀(jì)60年代初，隨著計算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展和計算機(jī)應(yīng)用的深入，需要計算機(jī)解決的問題越來越復(fù)雜，編寫的程序規(guī)模越來越大，傳統(tǒng)的強(qiáng)調(diào)依靠個人編程技巧的編程方式越來越難以保證較大規(guī)模程序的質(zhì)量，為解決這個問題，人們開始重視程序編寫的過程化管理，在編寫程序的同時，把編寫程序過程中的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)測試等文檔資料也規(guī)范化并保存下來，軟件就是程序及其相關(guān)的文檔，有了這些規(guī)范化的文檔資料，程序出現(xiàn)錯誤后，能夠比較快地發(fā)現(xiàn)和改正，從而在一定程度上保證了程序的質(zhì)量。在進(jìn)行較大規(guī)模的軟件開發(fā)時，區(qū)分軟件和程序的不同含義是必要的，一般情況下，軟件和程序兩個概念可以等同使用。軟件通常分為系統(tǒng)軟件(systemsoftware)和應(yīng)用軟件(applicationsoftware)。系統(tǒng)軟件 第3章計算機(jī)基礎(chǔ)知識也廈靠近硬件層,其功能主要是管理計算機(jī)軟硬件資源,與具體應(yīng)用領(lǐng)域無關(guān),為應(yīng)用軟件提供一些基本的、共同的功能支持。應(yīng)用軟件在系統(tǒng)軟件的支持下,用于解決特定領(lǐng)域的具體問題。例如,操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都是系統(tǒng)軟件,并不能解決什么具體應(yīng)用問題,學(xué)生成績管理系統(tǒng)是應(yīng)用軟件,能夠完成學(xué)生成績的輸入、修改、查詢和統(tǒng)計等功能,但學(xué)生管理系統(tǒng)這個應(yīng)用軟件要在操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的支持下才能運(yùn)行,才能完成相應(yīng)的功能。3.3.1系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)、語言翻譯程序和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是最靠近硬件的軟件,能否充分發(fā)揮計算機(jī)硬件的性能,操作系統(tǒng)起著非常重要的作用,使用者能否方便地操作使用計算機(jī),操作系統(tǒng)同樣發(fā)揮著重要作用。從微型機(jī)到超級計算機(jī)都必須在其硬件平臺上加載相應(yīng)的操作系統(tǒng)之后,才能構(gòu)成一個完整的、功能強(qiáng)大的計算機(jī)系統(tǒng)。只有在操作系統(tǒng)的指揮控制下,各種計算機(jī)資源才能得到合理分配與高效使用;也只有在操作系統(tǒng)的支持下,其他系統(tǒng)軟件和各種應(yīng)用軟件才能開發(fā)和運(yùn)行。如果沒有高性能的操作系統(tǒng)的支持,整個計算機(jī)系統(tǒng)的性能都會受到嚴(yán)重影響。操作系統(tǒng)（operatingsystem,OS）可定義為有效地組織和管理計算機(jī)系統(tǒng)中的硬件和軟件資源,合理地組織計算機(jī)工作流程,控制程序的執(zhí)行,并向用戶提供多種服務(wù)功能及友好界面,方便用戶使用計算機(jī)的系統(tǒng)軟件。簡單地說就是管理計算機(jī)資源、控制程序執(zhí)行、提供多種服務(wù)和方便用戶使用。操作系統(tǒng)具有處理器管理、存儲器管理、設(shè)備管理、文件管理和網(wǎng)絡(luò)與通信管理等功能。此外,為了方便用戶使用操作系統(tǒng),還需向用戶提供一個使用方便的用戶接口。目前,常用的操作系統(tǒng)是Windows、UNIX和Linux。語言翻譯程序編寫程序（軟件）需要合適的程序設(shè)計語言,從1946年現(xiàn)代計算機(jī)誕生到現(xiàn)在,程序設(shè)計語言大體經(jīng)歷了機(jī)器語言、匯編語言和高級語言三個階段。在機(jī)器語言中,用二進(jìn)制代碼表示指令和數(shù)據(jù),記憶指令困難,編寫程序困難,修改程序更困難,很難編寫出功能較為復(fù)雜的程序。用機(jī)器語言編寫程序的優(yōu)點是,程序能夠直接在計算機(jī)上執(zhí)行。為此,人們相繼發(fā)明了匯編語言和高級語言。匯編語言用類似于英文單詞的形式表示指令和數(shù)據(jù);高級語言用英文單詞表示語句,用類似數(shù)學(xué)公式方式表示運(yùn)算表達(dá)式,用十進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)。匯編語言和高級語言的出現(xiàn)（特別是高級語言的出現(xiàn)）,給語言學(xué)習(xí)和程序設(shè)計帶來了極大的方便。但是,用匯編語言或高級語言編寫出的源程序,計算機(jī)并不能直接執(zhí)行,需要翻譯成功能等價的機(jī)器語言程序才能執(zhí)行。這種翻譯工作如果手工完成,工作量非常大,也容易出錯,人們開發(fā)了相應(yīng)的翻譯程序,用于匯編語言源程序的翻譯程序叫匯編程序,用于高級語言源程序的翻譯程序叫編譯程序,各種匯編程序和編譯程序都屬于系統(tǒng)軟件,借助于這樣的系統(tǒng)軟件,才能使用匯編語言或高級語言編寫、執(zhí)行解決實際問題的應(yīng)用軟件。例如，安裝C語言編譯程序后，就能在其提供的環(huán)境下編寫和運(yùn)行C語言程序，完成所需要的功能。目前常用的高級語言有C、C++、C#和Java等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)計算機(jī)應(yīng)用面最廣的一個領(lǐng)域是信息管理,信息管理的關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)據(jù)庫技術(shù),把信息存入數(shù)據(jù)庫中并編寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序是開發(fā)信息管理系統(tǒng)的主要工作。如果沒有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供支持環(huán)境,數(shù)據(jù)庫的建立及數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的開發(fā)是很困難的,甚至無法實現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一個幫助人們建立數(shù)據(jù)庫和開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的系統(tǒng)軟件,有了這個系統(tǒng)軟件的支持,建立數(shù)據(jù)庫變得容易了,開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序也變得容易了。開發(fā)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序就是一個應(yīng)用軟件。目前常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有Oracle公司的Oracle、微軟公司的SQLServer和IBM公司的DB2等。3.3.2應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件用于解決實際問題,可以將應(yīng)用軟件分為通用應(yīng)用軟件和專用應(yīng)用軟件。通用軟件可以為多個行業(yè)和領(lǐng)域的人們使用，完成各自的任務(wù)，如辦公軟件中的Excel就是一個通用的應(yīng)用軟件。教師可以用Excel處理學(xué)生考試成績，財務(wù)人員可以用Excel處理賬目報表，銀行職員可以用Excel計算存款利息等。專用軟件只供某個行業(yè)或某些人使用，如火車票售票軟件只能用于火車站或售票點售賣火車票使用。具體來說,應(yīng)用軟件包括軟件開發(fā)環(huán)境、辦公軟件、輔助設(shè)計軟件、多媒體制作軟件、網(wǎng)頁制作軟件、網(wǎng)絡(luò)通信軟件、工具軟件和實際應(yīng)用軟件等,前7種屬于通用軟件,最后一種屬于專用軟件。軟件開發(fā)環(huán)境軟件開發(fā)環(huán)境(softwaredevelopmentenvironment.,SDE)指在基本硬件和基礎(chǔ)軟件的基礎(chǔ)上,為支持系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的工程化開發(fā)與維護(hù)而使用的一組軟件。它由軟件工具和環(huán)境集成機(jī)制構(gòu)成,前者用以支持軟件開發(fā)的相關(guān)過程、活動和任務(wù),后者為工具集成和軟件的開發(fā)、維護(hù)及管理提供統(tǒng)一的支持。在軟件開發(fā)環(huán)境的支持下,能夠有效地保證完成大型軟件的分析、設(shè)計、測試等工作,從而保證軟件開發(fā)的質(zhì)量和效率。Rational系列軟件是軟件開發(fā)環(huán)境的代表。辦公軟件用于人們?nèi)粘＾k公用的系列軟件,主要包括字處理軟件、電子表格軟件和演示文稿制作軟件等,對人們?nèi)粘＾k公起到了非常好的輔助作用。目前,比較常用的有MicrosoftOfice和WPSOffice,前者是微軟公司的產(chǎn)品，后者是金山公司的產(chǎn)品。輔助設(shè)計軟件計算機(jī)輔助設(shè)計是計算機(jī)的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域,計算機(jī)輔助設(shè)計已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子、建筑和服裝等行業(yè),對提高這些行業(yè)的工作效率起了非常重要的作用。常用的輔助設(shè)計軟件有AutoCAD和Potel等。AutoCAD用于機(jī)械、汽車、建筑和服裝等行業(yè)的輔助設(shè)計,提供了豐富的繪圖和圖形編輯功能，便于進(jìn)行二次開發(fā)。Potel是一個專門用于各種電子線路設(shè)計的軟件,具有原理圖設(shè)計、印刷電路板設(shè)計、層次原理圖設(shè)計、電路仿真及邏輯器件設(shè)計等功能。多媒體制作軟件目前,多媒體技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用,制作多媒體系統(tǒng)也是一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域,用于圖形、圖像、視頻、音頻、動畫及多媒體素材合成的軟件有Photoshop、VideoStudio.SoundForge、3DSMAX、Authware和Flash等。網(wǎng)頁制作軟件常見的網(wǎng)頁制作軟件有Front和Dreamweaver。Front是Microsott.Office中的一個軟件。Dreamweaver是Macromedia公司開發(fā)的一個專業(yè)的開發(fā)、編輯與維護(hù)Web網(wǎng)頁的工具;它是一個“所見即所得”式的網(wǎng)頁編輯器,不僅提供了可視化網(wǎng)頁開發(fā)工具,同時又不會降低對HTML源代碼的控制；它能讓用戶準(zhǔn)確無誤地切換于預(yù)覽模式與源代碼編輯器之間。Dreamweaver是一個針對專業(yè)網(wǎng)頁開發(fā)者的可視化網(wǎng)頁設(shè)計工具。網(wǎng)絡(luò)通信軟件網(wǎng)絡(luò)通信軟件的主要功能是瀏覽WWW、收發(fā)電子郵件(E-mail)和即時通信。常用的瀏覽器軟件有InternetExplorer(E)、Opera和Mozilla的Firefox等，常用的收發(fā)電子郵件軟件有Outlook、Foxmail等，常用的即時通信軟件有MSN、QQ等。工具軟件計算機(jī)中常用的工具軟件很多，主要有壓縮解壓縮軟件(WinRAR、WinZip等)；殺毒軟件(瑞星殺毒軟件、江民殺毒軟件和金山毒霸等);翻譯軟件(金山詞霸、東方快車等);多媒體播放軟件(金山影霸、暴風(fēng)影音等)；圖片瀏覽軟件(ACDSee)等。實際應(yīng)用軟件針對各行各業(yè)及大大小小的單位開發(fā)的滿足實際需要的軟件，如機(jī)場航空管制系統(tǒng)、教學(xué)管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)、稅務(wù)管理系統(tǒng)和保險管理系統(tǒng)等。這些軟件可以委托軟件公司開發(fā)，也可以由使用單位自行開發(fā)。3.4數(shù)據(jù)表示計算機(jī)的功能就是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理(信息處理)，目前的計算機(jī)，不僅能處理數(shù)值型數(shù)據(jù)，還能處理非數(shù)值型數(shù)據(jù)，包括英文字符、漢字、圖像、音頻和視頻等多種媒體數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的表示與存儲是數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)。3.4.1計算機(jī)中的數(shù)制基本概念按進(jìn)位的原則進(jìn)行計數(shù)稱為進(jìn)位計數(shù)制，簡稱“數(shù)制”日常生活中，人們習(xí)慣于用十進(jìn)制進(jìn)行計數(shù)。但在計算機(jī)內(nèi)部，為了便于數(shù)據(jù)的表示和計算，采用二進(jìn)制計數(shù)方法。二進(jìn)制數(shù)在計算機(jī)中易于表示(只有0和1兩種形式)、易于存儲，但二進(jìn)制數(shù)的一個很大缺點是表示一個數(shù)所需多位，人們閱讀、書寫、記憶等不太方便。例如十進(jìn)制數(shù)(1000)10，用二進(jìn)制數(shù)表示則需要10位二進(jìn)制數(shù)字(1111101000)2。為了便于人們閱讀和書寫，在編寫程序時，也經(jīng)常使用十進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)。不同數(shù)制有不同的基數(shù)和位權(quán)。基數(shù)每種數(shù)制中數(shù)碼的個數(shù)稱為該數(shù)制的基數(shù)。例如，二進(jìn)制中只有兩個數(shù)碼(0和1)，其基數(shù)為2，計算時逢2進(jìn)1;十進(jìn)制中有10個數(shù)碼(0~9)，其基數(shù)為10，計算時逢10進(jìn)1。位權(quán)在每種數(shù)制中，一個數(shù)碼所處位置的不同，代表的數(shù)值大小也不同，稱為具有不同的位權(quán)。例如，十進(jìn)制數(shù)9999，最左邊的9代表9千，最右邊的9代表9個。這就是說，該數(shù)從右向左的位權(quán)依次是個(100)、十(101)、百(102)和千(103)。在編寫程序時，根據(jù)需要，可以用二進(jìn)制、十進(jìn)制、八進(jìn)制或十六進(jìn)制來表示數(shù)據(jù)，但在計

算機(jī)內(nèi)部,只能以二進(jìn)制形式表示和存儲數(shù)據(jù)。所以計算機(jī)在運(yùn)行程序時,經(jīng)常需要先把其他進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制再進(jìn)行處理,處理結(jié)果(二進(jìn)制形式)在輸出前再轉(zhuǎn)換成其他進(jìn)制,以方便用戶閱讀和使用。表3.1給出了常用計數(shù)制的基數(shù)和所需要的數(shù)碼,表3.2給出了常用計數(shù)制的表示方法。表3.1常用數(shù)制的基數(shù)和數(shù)碼數(shù) 制基 數(shù)數(shù) 碼二進(jìn)制20八進(jìn)制80234567十進(jìn)制10023456789十六進(jìn)制16023456789ABCDEF表3.2常用數(shù)制的表示方法十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)000101121102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F16100002010書寫規(guī)則為了便于區(qū)分各種數(shù)制的數(shù)據(jù),常采用如下方法進(jìn)行書寫:(1)在數(shù)字后面加寫相應(yīng)的英文字母作為標(biāo)識,這種方式便于計算機(jī)識別。B(binay)表示二進(jìn)制數(shù)，二進(jìn)制數(shù)的101可寫成101B。O(octonary)表示八進(jìn)制數(shù)，八進(jìn)制數(shù)的101可寫成101O或101Q(由于字母O與數(shù)字0容易混淆，常用Q代替O)D(decimal)表示十進(jìn)制數(shù)，十進(jìn)制數(shù)的101可寫成101D(D可省略)。H(hexadecimal)表示十六進(jìn)制數(shù)，十六進(jìn)制數(shù)101可寫成101H。(2)在括號外面加數(shù)字下標(biāo)，這種方式便于人工閱讀。(101)2表示二進(jìn)制數(shù)的101。(101)8表示八進(jìn)制數(shù)的101。(101)10表示十進(jìn)制數(shù)的101,十進(jìn)制數(shù)可省略下標(biāo)。(101)16表示十六進(jìn)制數(shù)的101。各種數(shù)制相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù),按權(quán)展開相加即可。二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù),以小數(shù)點為界,分別向左向右分成3位一組,不夠3位補(bǔ)0,分完組后對應(yīng)成八進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù),以小數(shù)點為界,分別向左向右分成4位一組,不夠4位補(bǔ)0,對應(yīng)成十六進(jìn)制數(shù)?！纠?.1】把二進(jìn)制數(shù)(1011001.10111)2轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)。2=1X26+1X24+1X23+1X20+1X21+1X23+1X24+1X25=64+16+8+1+0.5+0.125+0.0625+0.03125=(89.71875)102=(001011001.101110)=(131.56)82=(01011001.10111000)2=(59.B8)16十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù),先把十進(jìn)制數(shù)分解成若干個數(shù)相加,每個數(shù)都是2的若干次冪,然后對應(yīng)成二進(jìn)制數(shù)。八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù),每一個八進(jìn)制位展開成3個二進(jìn)制位即可。十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù),每一個十六進(jìn)制位展開成4個二進(jìn)制位即可?！纠?.2】把十進(jìn)制數(shù)(98.75)0、八進(jìn)制數(shù)(276.15)和十六進(jìn)制數(shù)(3AC.1E)分別轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。(98.75)10=64+32+2+0.5+0.25=(1100010.11)2(276.15)8=(010111110.001101)2=(10111110.001101)2(3AC.1E)16=(001110101100.00011110)2=(1110101100.0001111)23.4.2數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示對于無符號的整型數(shù)值型數(shù)據(jù),無論用何種進(jìn)制書寫,都可以按一定規(guī)則轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式在計算機(jī)內(nèi)部表示和存儲。任何符號在計算機(jī)內(nèi)部都只能以二進(jìn)制形式表示,包括帶符號數(shù)中的正、負(fù)號及小數(shù)中的小數(shù)點都以二進(jìn)制形式表示。在計算機(jī)內(nèi)部將數(shù)值型數(shù)據(jù)全面、完整地表示成一個二進(jìn)制數(shù)(機(jī)器數(shù)),應(yīng)該考慮三個因素:機(jī)器數(shù)的范圍、機(jī)器數(shù)的符號和機(jī)器數(shù)中小數(shù)點的位置。機(jī)器數(shù)的范圍機(jī)器數(shù)的表示范圍由CPU中的寄存器決定。如果使用的是16位的寄存器，則字長為16位,一個無符號整數(shù)的最大值是(1111111111111111)2=(65535)10,機(jī)器數(shù)的范圍為0~65535。也就是說,對于16位寄存器,只能表示0~65535之間的無符號整數(shù),超過65535的數(shù)要用多個寄存器表示。對于帶符號數(shù),8位寄存器的表示范圍是-128~+127,16位寄存器的表示范圍是-32768~+32767。機(jī)器數(shù)的符號在計算機(jī)內(nèi)部,任何數(shù)據(jù)(符號)都只能用二進(jìn)制的兩個數(shù)碼0和1來表示。帶符號數(shù)的表示也是如此,除了用0和1組成的數(shù)字串來表示數(shù)值的絕對值大小外,其正負(fù)號也必須用0和1來表示。通常規(guī)定最高位為符號位,并用0表示正,用1表示負(fù)。在一個字長為8位的計算機(jī)中,數(shù)據(jù)的表示如圖3.8所示。最高位“7為符號位d6?do為數(shù)值位。這種把符號數(shù)字化，并和數(shù)值位一起編碼的方法,有效地解決了帶符號數(shù)的表示及計算問題,通常有原碼、反碼和補(bǔ)碼三種不同的具體表示形式,補(bǔ)碼比較容易實現(xiàn)帶符號數(shù)的算術(shù)運(yùn)算。【例3.3】°求十進(jìn)制數(shù)+57和-57的原碼、反碼和補(bǔ)碼。無符號十進(jìn)制數(shù)57的二進(jìn)制形式為111001。+57的原碼表示為00111001（正數(shù)的原碼最高位為0,數(shù)值位補(bǔ)足7位）。-57的原碼表示為10111001（負(fù)數(shù)的原碼最高位為1,數(shù)值位補(bǔ)足7位）。+57的反碼表示為00111001（正數(shù)的反碼與其原碼相同）。-57的反碼表示為11000110（負(fù)數(shù)的反碼,符號位不變,數(shù)值位為原碼數(shù)值位取反）。+57的補(bǔ)碼表示為00111001（正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同）。-57的補(bǔ)碼表示為11000111（負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼在其反碼的末位加1）。定點數(shù)和浮點數(shù)在計算機(jī)內(nèi)部表示小數(shù)點比較困難,人們把小數(shù)點的位置用隱含的方式表示。隱含的小數(shù)點位置可以是固定的,也可以是變動的,前者稱為定點數(shù),后者稱為浮點數(shù)。1）定點數(shù)在定點數(shù)中,小數(shù)點的位置一旦確定,就不再改變。定點數(shù)中又有定點整數(shù)和定點小數(shù)之分。小數(shù)點的位置約定在最低位的右邊,用來表示定點整數(shù)。小數(shù)點的位置約定在符號位之后,用來表示小于1的定點小數(shù)?！纠?.4】°設(shè)計算機(jī)的字長為16位,用定點整數(shù)表示387。因為387=（110000011）2,所以計算機(jī)內(nèi)表示形式如圖3.9所示。0000000110000011符號位 數(shù)值部分 小數(shù)點位置圖3.9°計算機(jī)內(nèi)的定點整數(shù)【例3.5】°用定點小數(shù)表示0.625。因為0.625=（0.101）2,其計算機(jī)內(nèi)表示形式如圖3.10所示。01010000000000001 V 符號位小數(shù)點位置 數(shù)值部分圖3.10°計算機(jī)內(nèi)的定點小數(shù)

2）浮點數(shù)如果要處理的數(shù)既有整數(shù),也有小數(shù),則難以用定點數(shù)表示。對此人們采用浮點數(shù)的表示方式,即小數(shù)點位置不固定。將十進(jìn)制數(shù)758.2、-75.82、0.07582、-0.007582用指數(shù)形式表示,它們分別可以表示為0.7582X1（0、一0.7582XI02、0.7582X101.-0.7582X102。可以看出,在原數(shù)據(jù)中無論小數(shù)點前后各有幾位數(shù),它們都可以用一個純小數(shù)（稱為尾數(shù),有正負(fù)之分）與10的整數(shù)次冪（稱為階碼,也有正負(fù)之分）的乘積形式來表示,這就是浮點數(shù)的表示法。同理，一個二進(jìn)制數(shù)N也可以表示為N=±SX2±P。其中的N、P、S均為二進(jìn)制數(shù)。S稱為N的尾數(shù)，即全部的有效數(shù)字（數(shù)值小于1）S前面的士是尾數(shù)的符號；P稱為N的階碼（通常是整數(shù)），即指明小數(shù)點的實際位置,P前面的士是階碼的符號。階符階碼尾符尾碼圖3.11圖3.11浮點數(shù)的表示形式所示。占一位,階碼是定點整數(shù),占一位,階碼是定點整數(shù),階碼的位數(shù)決定了所表示的浮點數(shù)的范圍,尾數(shù)是定點小數(shù),尾數(shù)的位數(shù)決定了浮點數(shù)的精度。階碼和尾數(shù)都可以用補(bǔ)碼表示。在字長有限的情況下,浮點數(shù)表示方法既能擴(kuò)大數(shù)的表示范圍