項(xiàng)目二：計(jì)算機(jī)基本概念

計(jì)算機(jī)基本概念

制作人:計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室

目錄

/電子計(jì)算機(jī)的誕生

2計(jì)算機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

3數(shù)的表示與符號編碼

4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

5計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、分類及應(yīng)用

電子計(jì)算機(jī)的誕生

算盤是人類最早的手動計(jì)算工具，機(jī)械式計(jì)算機(jī)

則是在此之后出現(xiàn)的一種用機(jī)械技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算

的計(jì)算工具。

電子計(jì)算機(jī)的誕生

在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)問世之前，計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了機(jī)

械計(jì)算機(jī)、機(jī)電計(jì)算機(jī)和萌芽期的電子計(jì)算機(jī)三個階

段。

從17世紀(jì)到19世紀(jì)中期長達(dá)200多年的時間里，

一批杰出的科學(xué)家相繼進(jìn)行了機(jī)械計(jì)算機(jī)的研制，其

中的代表人物有帕斯卡(BlaisePascal)＞萊布尼

茨(GottfriedLeibniz)和巴貝奇(CharIes

Babbage)。

電子計(jì)算機(jī)的誕生

1642年，法國數(shù)學(xué)家帕斯卡采用與鐘表類似的齒

輪傳動裝置，制成了最早的十進(jìn)制加法機(jī)。

德國著名的數(shù)學(xué)家萊布尼茲于1673年發(fā)明了乘法

機(jī)，這是第一臺可以運(yùn)行完整的四則運(yùn)算的計(jì)算機(jī)。

帕斯卡機(jī)7

電子計(jì)算機(jī)的誕生

英國數(shù)學(xué)家巴貝齊在1822年發(fā)明差分機(jī)，專門用于

航海和天文計(jì)算。這是最早采用寄存器（齒輪式裝置）

來存儲數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)，體現(xiàn)了早期程序設(shè)計(jì)思想的萌芽。

1834年，巴貝奇設(shè)計(jì)了一種程序控制的通用分析機(jī)。

巴貝奇和他發(fā)明的差分機(jī)

7

電子計(jì)算機(jī)的誕生

1888美霍勒瑞斯機(jī)電式穿孔卡

系統(tǒng)一制表機(jī)，將機(jī)械設(shè)計(jì)原理

與信息自動比較和分析方法結(jié)合

起來的統(tǒng)計(jì)分析機(jī)

1896創(chuàng)辦制表機(jī)公司

1911年組建計(jì)算機(jī)制表記錄公司

1924年改為國際商用機(jī)器公司IBM

7

電子計(jì)算機(jī)的誕生

1946年2月15日是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上值得紀(jì)念的一

個日子。這一天在美國賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院舉行

了人類歷史上第一臺通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的揭幕典禮。

這臺機(jī)器名為“電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)”(Electronic

NumericaIIintegratorandCalculator,ENIAC)是

世界上第一臺真正意義上的通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。它

的問世，標(biāo)志著人類計(jì)算工具發(fā)生了歷史性的變革，

人類從此進(jìn)入了電子計(jì)算機(jī)的新時代。

電子計(jì)算機(jī)的誕生

?ENIAC(EIectronicNumericaI

IintegratorAndCaIcuIator)

?電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)

電

子

管：18800只

電

阻

:70000個

電

容

:10000只

繼

電

器：1500個

耗

電

:140kW/h

占

地

:170m2

重

量

:30

速噸

度

:5000次/秒

電子計(jì)算機(jī)的誕生

存貯程序式計(jì)算機(jī)一馮?諾依曼機(jī)

(EDSACEIectronicDeIayStorageAutomatic

CaIcuIator)

美籍匈牙利人馮?偌依曼(JohnVonNeumann)教

授于1946年6月提出了“存貯程序”的設(shè)想：

將組成解題程序的一條條指令，象數(shù)據(jù)一樣采用二

進(jìn)制編碼方式事先存入計(jì)算機(jī)中,運(yùn)行時只須順序取出

這些指令，經(jīng)譯碼后執(zhí)行相應(yīng)的操作即可。從而可以實(shí)

現(xiàn)真正的全自動運(yùn)算。

1949.5第一臺EDVAC(EIectronicDiscrete

VariabIeAutomaticComputer離散變量自動電子計(jì)算

機(jī))誕生在英國劍橋大學(xué)。

電子計(jì)算機(jī)的誕生

馮?諾依曼(VonNeumann)與計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)理論

①1946年6月發(fā)表“電子計(jì)算機(jī)裝置邏輯

結(jié)構(gòu)初探”論文

②采用電子元件的計(jì)算機(jī)應(yīng)使用二進(jìn)制

③程序應(yīng)保存在存儲器中(存儲程序)

?EDVAC(離散變量自動電子計(jì)算機(jī))

圖靈(Turing)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想

①1936年提出“理想計(jì)算機(jī)”，論文題目是論可計(jì)

算數(shù)及其在判定問題的應(yīng)用

②加、減和比較運(yùn)算能完成許多數(shù)學(xué)計(jì)算

③通用圖靈機(jī)是現(xiàn)代通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型，

它把程序和數(shù)據(jù)都以數(shù)碼形式存儲，屬“存儲程序

”型計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)過了四代：

1、電子管計(jì)算機(jī)(1945?1958)

2、晶體管計(jì)算機(jī)(1958?1964)

3、中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(1964?1971)

4、大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(1971?)

計(jì)算機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

第一代第二代第三代第四代

代別

1946-19571958-19641965-19691970-現(xiàn)在

大規(guī)模和超大

電子器件電子管晶體管集成電路

規(guī)模集成電路

延遲線，磁鼓磁芯，磁鼓半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器

存儲器

磁帶，紙帶磁帶，磁盤磁帶，磁盤磁盤，光盤

5000-幾萬幾十萬一百萬百萬-幾百萬幾百萬-幾億

運(yùn)算速度

次/秒次/秒次/秒次/秒

機(jī)器語言監(jiān)控程序?qū)崟r處理分時處理

處理方式

匯編語言編譯語言操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算?數(shù)據(jù)處理?過程控制各行各業(yè)

ENIACIBM7090IBM360VAX-11

典型機(jī)種

EDVACCDC6600PDP-11IBM-PC

--------------------------------1計(jì)算機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢：

⑴巨型化（功能巨型化）

巨型化是指具有高速運(yùn)算、大存儲容量和功能強(qiáng)大的巨型

計(jì)算機(jī)系統(tǒng),百億次每秒。如ILLIAC-IV、銀河機(jī)。

⑵微型化（體積微型化）

包括臺式微機(jī)、筆記本電腦、掌上電腦。

（3）網(wǎng)絡(luò)化（資源網(wǎng)絡(luò)化）

網(wǎng)絡(luò)日是看M用遇言技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，把分散在不同地

點(diǎn)的計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，以使所有用戶

均可共享軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源的目的。如，Interneto

⑷智能化（處理智能化）

智能化就是要求計(jì)算機(jī)能模擬人的感覺和思維能力。如專

家系統(tǒng)和智能機(jī)器人，“深藍(lán)”戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫。

計(jì)算機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

未來第五代計(jì)算機(jī)的展望（基本元件創(chuàng)新）

⑴神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：神經(jīng)元

⑵生物計(jì)算機(jī)：生物芯片

⑶光子計(jì)算機(jī)：光子代替電子

⑷超導(dǎo)計(jì)算機(jī)：超導(dǎo)元件和電路組成

數(shù)的表示與編碼

日常生活中，人們往往習(xí)慣使用十進(jìn)制，而電子計(jì)算

機(jī)所采用的卻是二進(jìn)制，這是因?yàn)椋?/p>

1、電子計(jì)算機(jī)元器件限制。

2、二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則簡單。

3、物理上容易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲。

4、便于邏輯判斷。

數(shù)的表示與編碼

進(jìn)位計(jì)數(shù)制

凡是按進(jìn)位方式計(jì)數(shù)的數(shù)制，都稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡

稱進(jìn)位制。如十進(jìn)制的“逢十進(jìn)一”、自然，二進(jìn)制就是

“逢二進(jìn)一”。

⑴十進(jìn)制數(shù)

有0，1,2,……,9,共10個數(shù)碼,低位向高位進(jìn)位是

“逢十進(jìn)一”，基數(shù)為10。任何一個十進(jìn)制整數(shù)都可以用

一個多項(xiàng)式來展開。例如：

976=9X102+7X101+6X10°

I數(shù)的表示與編碼

（2）二進(jìn)制數(shù)

僅有0、1兩個數(shù)碼，低位向高位進(jìn)位是“逢二進(jìn)一”，基

數(shù)為2。任何一個二進(jìn)制數(shù)也可以用一個多項(xiàng)式展開。例

如：

1101=1X23+1X22+0X21+1X20=13

⑶八進(jìn)制數(shù)——有0,1,2,……,7共八個數(shù)碼，低位

向高位進(jìn)位是“逢八進(jìn)一”，基數(shù)為8。任何一個八進(jìn)制

整數(shù)可以用一個多項(xiàng)式展開。

1101=1X83+1X82+0X81+1X80=577

數(shù)的表示與編碼

(4)十六進(jìn)制數(shù)——有0,1,2,……,9,A,B,C,D,E,

F共16個數(shù)碼，低位向高位進(jìn)位是“逢十六進(jìn)一”，基數(shù)

為16。任何一個十六進(jìn)制整數(shù)可以用一個多項(xiàng)式展開。

3A4F=3X163+10X162+4X161+15X16°

這里為什么從10開始用字母表示呢？原因是鍵盤上

只有0,1,……，9這10個數(shù)碼，超過9以后就用A,

B,F表不了o

數(shù)的表示與編碼

數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

⑴二、八、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制：按多項(xiàng)式展開,

相乘相加。

321

(1101)2=1X2+1X2+0X2+1X20=(13)10

8=6X82+3X81+5X8°=

(635)(413)10

(9BF)1621

=9X16+11X16+15X16°=(2495)10

數(shù)的表示與編碼

⑵十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二、八、十六進(jìn)制——逐次相除取余數(shù)，余

數(shù)按逆序排列：

①十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)——逐次除以2取余數(shù)，余數(shù)按逆

序排列。

余數(shù)

2_83

241...1

2201

2100

250

221

2J—..........................0

0...........................1余數(shù)逆序排列

所以，(83)10=(1010011)2

-V數(shù)的表示與編碼

②十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)逐次除以8取余數(shù)，余數(shù)按逆

序排列。

余數(shù)

8_125

815?…,5

8J…,7

0…1余數(shù)逆序排列

所以，(125)10=(175)8

數(shù)的表示與編碼

③十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)逐次除以16取余數(shù)，余數(shù)

按逆序排列。

余數(shù)

16397

1624...........D

161..............8

0...........1余數(shù)逆序排列

所以，(397)10=(18D)16

數(shù)的表示與編碼

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)單位

(1)位(bit)

位簡記為b,也稱為比特，是計(jì)算機(jī)存儲數(shù)據(jù)的最小單位。

(2)字節(jié)(Byte)

字節(jié)來自英文Byte,簡記為B。通常規(guī)定1B=8b。字節(jié)是存

儲數(shù)據(jù)的基本單位。要想表示更大的數(shù)，還經(jīng)常使用其他

的度量單位，即KB、MB、GB和TB。

幾個計(jì)量單位：

bit(b)一位，Byte(B)一字節(jié)：1B=8b

KB一千字節(jié)，MB一兆字節(jié)，GB一千兆字

節(jié)：

1KB=210B,1MB=210KB,1GB=210MB

數(shù)的表示與編碼

字符編碼

由于計(jì)算機(jī)是以二進(jìn)制的形式進(jìn)行存儲、運(yùn)算、識別

和處理的，因此，字母和各種字符也必須按特定的規(guī)則轉(zhuǎn)

換為二進(jìn)制編碼才能進(jìn)入計(jì)算機(jī)。字符編碼實(shí)際上就是為

每一個字符確定一個對應(yīng)的整數(shù)值（以及它對應(yīng)的二進(jìn)制

編碼）。不同的字符對應(yīng)不同的整數(shù)值，反之亦然為了信

息交換中的統(tǒng)一性，人們已經(jīng)建立了一些字符編碼標(biāo)準(zhǔn)，

常用的有ASCII字符編碼標(biāo)準(zhǔn)及IBM公司提出的EBCDIC代碼

等。其中以ASCII（AmericanStandardCodeofInformation

Interchange美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼）編碼標(biāo)準(zhǔn)使用最廣泛。

數(shù)的表示與編碼

在ASCII碼中，采用七個二進(jìn)制位表示一個字符。為

什么采用七個二進(jìn)制位呢？因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)鍵盤有10個數(shù)字碼、

52個英文字母、32個通用符號和34個動作控制符共128個

字符。而27=128,因此七個二進(jìn)制位的不同組合，恰好可

以表示128個字符。七個二進(jìn)制位不夠一個字節(jié)，為了整

齊不跨字節(jié)，就在高位補(bǔ)0,即一個ASCII碼字符在計(jì)算機(jī)

中用一個字節(jié)表示。

數(shù)的表示與編碼

數(shù)字，字母的ASCII碼值按其自然順序排列,例如:

數(shù)字字符‘1’的ASCII碼為49,

數(shù)字字符數(shù)的ASCII碼為57,

字母字為65,字母匕'為97

字母舊為66,

空格''為32

就ASCII碼值而言，有：空格〈數(shù)字字符〈大寫字母〈小

寫字母例：匕:'A'>'0'

數(shù)的表示與編碼

輸入法

（1）可以使用<Ctrl>+<Shift>組合鍵進(jìn)行英文和各種漢

字輸入法之間的切換

（2）使用<Ctrl>+空格鍵進(jìn)行漢字輸入和英文之間的切

換

計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。

硬件是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物理實(shí)體，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中

實(shí)際裝置的總稱。如主機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器等，

都是所謂的硬件。僅僅具備硬件部分（單純的硬件系

統(tǒng)又稱為裸機(jī)），計(jì)算機(jī)是不能正常工作的，還必須

有軟件來安排計(jì)算機(jī)做什么工作、怎樣工作。軟件是

指計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的程序、數(shù)據(jù)及有關(guān)資料。

計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成

「運(yùn)算器

「中央處理器?

〔控制器

［主機(jī)Y

「隨機(jī)存儲器

I內(nèi)（主）存儲器Y

（硬件系統(tǒng)<〔只讀存儲器

「外（輔）存儲器-----軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū)等

l外部設(shè)備,輸入設(shè)備---------鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等

l輸出設(shè)備---------顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

［操作系統(tǒng)

語言處理程序

「系統(tǒng)軟件4

服務(wù)程序—診斷、排錯、編輯等

軟件系統(tǒng)Y〔數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

廠專用應(yīng)用軟件

［應(yīng)用軟件

通用應(yīng)用軟件

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)的工作原理

以美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮?諾依曼(JohnVonNeumann)

為首的研制小組提出了“存儲程序控制”的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。

存儲程序概念可以簡要地概括為以下三點(diǎn)：

1、采用二進(jìn)制的0、1代碼串表示數(shù)據(jù)和指令。

2、程序和數(shù)據(jù)存放在存儲器中，計(jì)算機(jī)工作時無需人工

干預(yù)，能自動逐條從存儲器中取出指令并執(zhí)行。

3、確定了計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、存儲器、控制器、輸入和輸

出設(shè)備五大基本部件組成以及它們之間的相互聯(lián)系。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)的工作原理

以美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮?諾依曼(JohnVonNeumann)

為首的研制小組提出了“存儲程序控制”的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。

存儲程序概念可以簡要地概括為以下三點(diǎn)：

1、采用二進(jìn)制的0、1代碼串表示數(shù)據(jù)和指令。

2、程序和數(shù)據(jù)存放在存儲器中，計(jì)算機(jī)工作時無需人工

干預(yù)，能自動逐條從存儲器中取出指令并執(zhí)行。

3、確定了計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、存儲器、控制器、輸入和輸

出設(shè)備五大基本部件組成以及它們之間的相互聯(lián)系。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)的基本組成

馮?諾依曼式計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)主要由運(yùn)算器、存儲器、控

制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)組成

通常將運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理器

（CentraIProcessUnit,CPU）,它是構(gòu)成硬件系統(tǒng)

的核心。中央處理器和主存儲器（內(nèi)存儲器）一起組

成了主機(jī)部分。除去主機(jī)以外的硬件裝置（如輸入設(shè)

備、輸出設(shè)備、輔助存儲器等）稱為外圍設(shè)備或外部

設(shè)備。

（1）運(yùn)算器

運(yùn)算器是對信息進(jìn)行處理和運(yùn)算的部件。

（2）控制器

控制矗整刀計(jì)算機(jī)的指揮中心，它的主要功能是按

照人們預(yù)先確定的操作步驟，控制整個計(jì)算機(jī)的各部

件有條不親地自動工作。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

（3）存儲器

存儲器是用來存放程序和數(shù)據(jù)的部件，它是一個記憶

裝置，也是計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)“存儲程序控制”的基礎(chǔ)。

（4）輸入設(shè)備

輸入設(shè)備的任務(wù)是把人們編好的程序和原始數(shù)據(jù)送到

計(jì)算機(jī)中去，并且將它們轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)內(nèi)部所能識別

和接受的信息方式。

（5）輸出設(shè)備

輸出設(shè)備的任務(wù)是將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果以人或其他設(shè)

備所能接受的形式送出計(jì)算機(jī)。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

CPU電源光驅(qū)硬盤

顯示卡網(wǎng)卡（多數(shù)集成）主板軟驅(qū)（已不使用）

（集成或獨(dú)立）

主機(jī)箱內(nèi)部硬件

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

中央處理器CPU

在微型計(jì)算機(jī)中，運(yùn)算器和空制器被制作在同一塊半導(dǎo)體芯片內(nèi)，

被稱為中央處理器，也稱微處理器，如下圖所示。CPU是整個微機(jī)硬

件系統(tǒng)的核心，是計(jì)算機(jī)的重要部件，負(fù)責(zé)對信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算

和處理，并實(shí)現(xiàn)本身運(yùn)行過程的自動化。其作用相當(dāng)于人的大腦，

控制著整臺電腦的運(yùn)行。

散熱頂層，

CPU的外觀和物理構(gòu)造

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

CPU的主要技術(shù)指標(biāo)

(1)字長

字長是指CPU可以同時處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，是最重要的一個技術(shù)性

能指標(biāo)。

(2)CPU外頻

外頻是CPU乃至整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基準(zhǔn)頻率，是主板為CPU提供的基準(zhǔn)時

鐘頻率，單位是MHz(兆赫茲)。

(3)CPU主頻

CPU主頻也稱工作頻率，是CPU內(nèi)核(整數(shù)和浮點(diǎn)運(yùn)算器)電路的實(shí)際運(yùn)行頻

率。CPU主頻越高，計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度就越快。

(4)CPU制造工藝

CPU制造工藝是指CPU核心中線路的寬度和制造晶體管圖形的尺寸，一般

用微米(pm)表示。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

CPU的主要生產(chǎn)廠家

目前微機(jī)中普遍使用的CPU主要有兩個美國生產(chǎn)商生產(chǎn)：Intel和AMD。

in妙A(yù)MD口

Intel和AMD公司的標(biāo)志

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

PC主板

主板也稱主機(jī)板(Main

Board)＞系統(tǒng)板

(SystemBoard)或

母板(MotherBoard),

是微機(jī)硬件系統(tǒng)中最大

的一塊電路版，如圖所

示。主板是整個微機(jī)內(nèi)

部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，為各種

磁和光存儲設(shè)備、打印

機(jī)和掃描儀數(shù)碼相機(jī)等

I/O設(shè)備提供接口；為

CPU、內(nèi)存、顯示卡和

其他各種功能卡提供安

裝插槽。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

主板的主要組成部分：

1.CPU插座

CPU插座是放置和固定CPU的地方，中間放置CPU,外圍的支架可固定

CPU的散熱風(fēng)扇，如圖所示。CPU的插座多為Socket架構(gòu)，呈白色，根

據(jù)支持的CPU不同，CPU的插座也不同，主要是針腳數(shù)不同。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

2.芯片組

芯片組是計(jì)算機(jī)主板上除了CPU以外最重要的部件之一，是區(qū)分主板的

一個重要標(biāo)志，如圖所示?？梢哉f，芯片組就是主板的大腦，人的大

腦分為左腦和右腦，而芯片組也是由北橋芯片與南橋芯片所組成的。其

中北橋芯片控制的是系統(tǒng)總線，南橋芯片則是負(fù)責(zé)大部分的I/O（輸入和

輸出）

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

3.內(nèi)存插槽

此插槽是主板上用來安裝內(nèi)存條的地方

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

4.PCI插槽

PCI擴(kuò)展槽的長度較短，呈白色，一般有2個至6個，通常用來安裝聲卡、

網(wǎng)卡、電視卡等等

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

5.IDE驅(qū)動器、軟驅(qū)接口和SATA硬盤數(shù)據(jù)線接口

硬盤、光驅(qū)、軟驅(qū)是微機(jī)中的重要存儲設(shè)備，它們必須通過數(shù)據(jù)線和主板

連接才能組成一個完整的系統(tǒng)。目前市場上的光驅(qū)和一部分硬盤大多數(shù)都

采用IDEPATA接口，隨著存儲技術(shù)的發(fā)展，市場上采用新型SATA串行

ATA接口的硬盤越來越多，因此，大部分主流主板為了支持SATA硬

盤，都設(shè)計(jì)了SATA硬盤數(shù)據(jù)線接口

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

7.外部輸入及輸出接口

線

線

麥

路

路

克

風(fēng)

輸

輸

入

出

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

PC內(nèi)存

微機(jī)內(nèi)存是計(jì)算機(jī)的重要部件之一。為了解決CPU的運(yùn)算速度與外部設(shè)備

傳輸速度不匹配的問題，在主板上設(shè)置了內(nèi)存，外部設(shè)備先將數(shù)據(jù)送給內(nèi)

存，然后內(nèi)存再將數(shù)據(jù)送給CPU,CPU再將運(yùn)算結(jié)果回送給內(nèi)存，內(nèi)存再

將數(shù)據(jù)送到外部設(shè)備存儲起來。

內(nèi)存泛指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存放數(shù)據(jù)與指令的半導(dǎo)體存儲單元，包括RAM、

ROM、CACHESo人們習(xí)慣將RAM直接稱為內(nèi)存，或稱為內(nèi)存條，如圖

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

隨機(jī)存取存儲器RAM(RandomAccessMemory)

隨機(jī)存取存儲器是計(jì)算機(jī)的主存，CPU對它們既可讀出數(shù)據(jù)

又可寫入數(shù)據(jù)。一旦關(guān)機(jī)斷電，RAM中的信息將全部消失。RAM

又分為靜態(tài)內(nèi)存SDRAM和動態(tài)內(nèi)存DRAM兩種。

只讀存儲器ROM(ReadonIyMemory)

CPU對ROM只取不存，它里面存儲的信息一般由主板制造商

寫入并固化處理，普通用戶是無法修改的，即使斷電，ROM中的

信息也不會丟失。ROM一般存儲主板的BIOS程序，BIOS(Basic

Input/OutputSystem,基本輸入輸出系統(tǒng))，是只讀存儲器基

本輸入/輸出系統(tǒng)的簡寫。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

CACHE（高速緩沖存儲器）

Cache的英文原意是“儲藏”，它一般使用SRAM（靜態(tài)內(nèi)存）

制造，它與CPU之間交換數(shù)據(jù)的速度高于DRAM,所以被稱作“高

速緩沖存儲器”，簡稱為“高速緩存”。

在操作系統(tǒng)啟動以后，CPU就把DRAM中經(jīng)常被調(diào)用的一些系統(tǒng)

信息暫時儲存在Cache里面，以后當(dāng)CPU需要調(diào)用這些信息時，

首先到Cache里去找，如果找到了，就直接從Cache里讀取，這

樣利用Cache的高速性能就可以節(jié)省很多時間。大多數(shù)CPU在自

身中集成了一定量的Cache,一般被稱作“一級緩存”或“內(nèi)置

Cache"o

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

USB總線

通用串行總線USB(UniversalSerialBus)是一種新型接口標(biāo)準(zhǔn)，如圖所示。

它基于通用連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外設(shè)的簡單快速連接，達(dá)到方便用戶、降低成本、

擴(kuò)展PC連接外設(shè)范圍的目的。它可以為外設(shè)提供電源，而不像普通的使用

串、并口的設(shè)備需要單獨(dú)的供電系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

PCIExpress串行總線

PCIExpress和PCI不同的是實(shí)現(xiàn)了傳輸方式從并行到串行的轉(zhuǎn)變，如圖示。

PCIExpress是采用點(diǎn)對點(diǎn)的串行連接方式，這個和以前的并行通道大為不

同，它允許和每個設(shè)備建立獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳輸通道，不用再向整個系統(tǒng)請求

帶寬，這樣也就輕松的到達(dá)了其他接口設(shè)備可望而不可及的高帶寬。現(xiàn)在

的顯示卡都采用這種總線結(jié)構(gòu)來達(dá)到快讀傳輸數(shù)據(jù)的目的。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

外部存儲器

從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看，存儲器可分內(nèi)存儲器和外存

儲器兩大類。內(nèi)存儲器

與CPU直接聯(lián)系，負(fù)責(zé)各種軟件的運(yùn)行；外存儲器包括軟

盤、硬盤、光盤、磁

帶機(jī)、優(yōu)（U）盤等。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

硬盤存儲器

硬盤存儲器是將硬盤盤片與驅(qū)動器裝在一起的，簡稱硬盤，如圖所示。

硬盤盤片由一個或者多個鋁制的碟片組成，這些碟片外覆蓋有鐵磁性材料。硬

盤是集精密機(jī)械、微電子電路、電磁轉(zhuǎn)換為一體的電腦存儲設(shè)備，它存儲著電

腦系統(tǒng)資源（如操作系統(tǒng)、各種程序、應(yīng)用軟件和工具軟件等）和重要的信息

及數(shù)據(jù)。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

硬盤的性能指標(biāo)

（1）容量

（2）轉(zhuǎn)速

（3）平均尋道時間

（4）單碟容量

（5）緩存

（6）數(shù)據(jù)傳輸率

硬盤使用注意事項(xiàng)

（1）正確地開、關(guān)主機(jī)電源

（2）硬盤在工作時一定要防震

（3）千萬不要擅自將硬盤拆開

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

光盤驅(qū)動器

光盤驅(qū)動器就是我們平常所說的光驅(qū)，是讀取光盤信息的設(shè)備,

是多媒體電腦不可缺少的硬件。光盤存儲容量大，價格便宜，保

存時間長，適宜保存大量的數(shù)據(jù)，如聲音、圖像、動畫、視頻信

息、電影等多媒體信息。

光盤存儲器是基于物理學(xué)的“光的反射”原理。當(dāng)我們把帶有

凹凸那一面向下對著激光頭，激光透過表面透明基片照射到凹凸

面上，然后聚焦在反射層的凹進(jìn)和凸起上。凸起面將激光按原路

程反射回去，同時不會減弱光的強(qiáng)度；凹進(jìn)面則將光線向四面發(fā)

射出去，光驅(qū)就是靠光的“反射和發(fā)散”來識別數(shù)據(jù)的。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

CD-ROM光驅(qū)

CD-ROM光驅(qū)又稱為只讀光盤驅(qū)動器，已經(jīng)成為個人電腦的基本配置。CD-

ROM容量大、兼容性強(qiáng)、速度快、盤體成本低、使用方便，是集光、電、

機(jī)和磁一體化產(chǎn)品，是計(jì)算機(jī)上很重要的輸入設(shè)備，安裝軟件、聽CD、看

電影等都要用到CD-ROM光驅(qū)，如圖所示。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

DVD-ROM馬區(qū)動器

DVD全稱是DigitalVertileDisk（數(shù)字通用光驅(qū)），光盤容量大，直徑為12

厘米的光盤其單面單層存儲容量就可達(dá)4.7GB,其雙面雙層的盤片存儲容量

可以達(dá)到17GB。所以DVD光驅(qū)也逐漸成為市場上的主流，如圖所示。

DVD-ROM除了具備CD-ROM的全部功能外，還可讀取DVD電影和數(shù)據(jù)光盤。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

移動存儲設(shè)備

1.移動硬盤

移動硬盤就是以硬盤為存儲介質(zhì)，屬于便攜式的存儲設(shè)備。目前市場上大多數(shù)的

移動硬盤所采用的是標(biāo)準(zhǔn)的2.5英寸筆記本硬盤，如圖所示。還有少數(shù)采用1.8英

寸超薄筆記本硬盤。它們的特性就是速度較快，容量較大，可以以較快的速度與

系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

2.優(yōu)盤

優(yōu)盤(OnlyDisk)又叫U盤，或者閃存(FlashMemory),是一種流行的移動

存儲產(chǎn)品，主要用于存儲較大的數(shù)據(jù)文件和在電腦之間方便地交換文件。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

3微硬盤

微硬盤蔚盤片面積只有1英寸，整體也不過電話卡1/3面積，主流容量卻達(dá)到了1-

15GB級水平，未來會有60GB的產(chǎn)品面世，可反復(fù)擦寫30萬次以上，通常能穩(wěn)

定工作五年

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

從圖中可以看出，在各種存儲設(shè)備中，存儲速度快慢分別是：CPU寄存器〉CACHE

（高速緩存）＞內(nèi)存（RAM）＞硬盤＞光驅(qū)〉軟驅(qū)

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

常用外部設(shè)備

輸入設(shè)備

調(diào)制解調(diào)器「鼠標(biāo)鍵盤條碼OCR

中央處理器

CPU

磁帶/磁鹿光盤光筆話筒

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輸出設(shè)備

1.顯示卡

顯示卡就是通常所說的圖形加速卡，如圖所示。顯示卡的基本作用就是控制

計(jì)算機(jī)的圖形輸出，是連接CPU和顯示器之間的紐帶。通常由顯示芯片、顯

示內(nèi)存、FlashROM.VGA插頭及其他外圍元件構(gòu)成。顯卡通常是以附加卡

的形式安裝在計(jì)算機(jī)主板的擴(kuò)展槽中，或集成在主板上。

固

片

山

第幣塊

加

顯存

——由芯片

及其景

「

耐

電

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

2.顯示器

顯示器又叫監(jiān)視器（Monitor）。顯示器是計(jì)算機(jī)最主要的輸出設(shè)備，是人與計(jì)

算機(jī)交流的主要渠道。目前微機(jī)中所使用的顯示器一般有兩種：CRT陰極射線管

顯示器和LCD液晶顯示器。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

3.打印機(jī)

打印機(jī)是微機(jī)的傳統(tǒng)的輸出設(shè)備。打印機(jī)的功能是將微機(jī)中的數(shù)字信息以打印的

方法轉(zhuǎn)換為書面信息。按照打印機(jī)的工作原理，打印機(jī)分為擊打式和非擊打式兩

大類，其中擊打式主要是針式打印機(jī)；非擊打式種類較多，如激光打印機(jī)、噴墨

打印機(jī)、熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)、熱敏式打印機(jī)等等，其中常見的打印機(jī)有針式打印機(jī)、

噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)三類。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

4.聲卡

在現(xiàn)代的個人計(jì)算機(jī)中，聲卡已經(jīng)成為必備部件之一，用它可以錄制、播放

和處理音頻信息?，F(xiàn)在由于計(jì)算機(jī)集成電路技術(shù)的發(fā)展，聲卡常常被集成在

主板中。

計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)軟件基本知識

(1)指令

計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)自動連續(xù)運(yùn)算，是由于采用了存儲程序并逐條執(zhí)行的原理。

指令：是計(jì)算機(jī)直接執(zhí)行，完成某種基本操作的命令。指令是二進(jìn)制代碼

的形式。一條指令就是機(jī)器語言的一個語句。

指令系統(tǒng)：某種類型的計(jì)算機(jī)能執(zhí)行的所有指令的集合。

不同類型的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，其指令系統(tǒng)和編碼規(guī)則是不盡相同的。但其

指令都由兩部分組成：

噪作碼操作數(shù)地址碼

操作碼——計(jì)算機(jī)所能進(jìn)行的各種操作的代碼，如加、減、乘、除、取數(shù)、

送數(shù)、顯示和打印等操作碼。

操作數(shù)地址碼——數(shù)據(jù)存放的地址。它分單地址碼、雙地址碼甚至三地址

寸0

計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

(2)程序

程序：用計(jì)算機(jī)語言編寫的計(jì)算機(jī)完成某項(xiàng)任務(wù)的工作步驟。對于機(jī)器語

言而言，程序是指令的有序集合；對于匯編語言和高級語言而言，程

序是語句的有序集合

程序設(shè)計(jì)語言：機(jī)器語言、匯編語言、高級語言

機(jī)器語言：以二進(jìn)制形式的代碼(基本指令)表示的機(jī)器指令的集合。特

點(diǎn)是可直接執(zhí)行，是面向機(jī)器的語言，不好閱讀理解。

匯編語言：以助記符形式表示代碼的一種程序設(shè)計(jì)語言。特點(diǎn)是不可直接

執(zhí)行；是面向機(jī)器的語言；閱讀性略有提高。

高級語言：是一種接近于人們自然語言的程序設(shè)計(jì)語言。特點(diǎn)是不可直接

執(zhí)行，是面向過程的語言，有很好的閱讀性。目前常用的高級語言：

DOS平臺：C、BASIC、PASCAL>FORTRAN.FOXBASE等；WINDOWS平臺：

VB、VC++、VFP、PB、JAVA等。

計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

匯編程序——把匯編語言源程序翻譯為目標(biāo)程序的翻譯程序。

編譯程序——