計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論(第2版)第2章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

2015/12/15 1 計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專業(yè)的第一門基礎(chǔ)課程 2015/12/15 2 第 2章 計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí) 內(nèi)容提要 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示與運(yùn)算 非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 微機(jī)系統(tǒng)組成 多媒體技術(shù) 2015/12/15 3 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制 日常生活： 十六進(jìn)制 ， 十進(jìn)制 ， 八進(jìn)制 ， 二進(jìn)制 。 計(jì)算機(jī)： 二進(jìn)制 。 2015/12/15 4 進(jìn)位計(jì)數(shù)制（位置計(jì)數(shù)法） i=-m N）x= i： 數(shù)碼（數(shù)字符號(hào)） X： 基數(shù) ,簡(jiǎn)稱 “ 基 ” 或 “ 底 ” （ 數(shù)碼的個(gè)數(shù) ） 權(quán) （ 數(shù)值中每一固定位置對(duì)應(yīng)的單位 ） 計(jì)數(shù)規(guī)則：逢基數(shù)進(jìn)一 例： （ 10=1 102+2 101+3 100+4 10 10=1 22+0 21+1 20+0 2 22015/12/15 5 數(shù)制的表示 下標(biāo)法： 用小括號(hào)將所表示的數(shù)括起來，然后在右括號(hào)右下角寫上數(shù)制的基 R。 字母法： 在所表示的數(shù)的末尾寫上相應(yīng)數(shù)制字母。 2015/12/15 6 進(jìn)制的簡(jiǎn)化符號(hào) 進(jìn) 制 符 號(hào) 數(shù) 碼 二 進(jìn) 制 B( 01 八 進(jìn) 制 ( 07 十 進(jìn) 制 09 十六進(jìn)制 H(09,AF 2015/12/15 7 三種數(shù)制的對(duì)應(yīng)關(guān)系 十 進(jìn) 制 十六進(jìn)制 二進(jìn)制 0 0 0000 1 1 0001 2 2 0010 3 3 0011 4 4 0100 5 5 0101 6 6 0110 7 7 0111 8 8 1000 9 9 1001 10 A 1010 11 B 1011 12 C 1100 13 D 1101 14 E 1110 15 F 1111 2015/12/15 8 幾種常用的進(jìn)位計(jì)數(shù)制比較 十進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù) 八進(jìn)制數(shù) 符號(hào)組成 0 9 0和 1 09， AF 07 基數(shù) 10 2 16 8 第 10K 2K 16K 8 加減運(yùn)算法則 逢十進(jìn)一 借一當(dāng)十 逢二進(jìn)一， 借一當(dāng)二 逢 16進(jìn)一 ， 借一當(dāng) 16 逢八進(jìn)一 借一當(dāng)八 2015/12/15 9 數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 其它進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 二進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為其它進(jìn)制數(shù) 2015/12/15 10 其它進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 方法： 按進(jìn)位計(jì)數(shù)制 （ 位置計(jì)數(shù)法 ） 展開計(jì)算后得到十進(jìn)制 例 1：將二進(jìn)制數(shù) 解： （ 2 =1 23+0 22+1 21+1 20+1 2 2 28+0+2+1+015/12/15 11 其它進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 例 2：將十六進(jìn)制數(shù) 解： 162+10 161+14 160+4 16512+160+14+2015/12/15 12 二進(jìn)制與十六進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換 方法： 四位二進(jìn)制對(duì)應(yīng)一位十六進(jìn)制 （ 整數(shù)部分從右到左 ，小數(shù)部分從左到右 ） 例 1：將 解： 整數(shù)部分： 0010 1110 1001 2 E 9 小數(shù)部分： 1101 0100 D 4 故 2015/12/15 13 二進(jìn)制與十六進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換 例 2：將 解： 5 A . 3 B 101 1010. 0011 1011 故 2015/12/15 14 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)或十六進(jìn)制數(shù) 方法： 整數(shù)部分除基數(shù)取余 ， 小數(shù)部分乘基數(shù)取整 。 例 1：將十進(jìn)制整數(shù) （ 105） 10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù) 。 解： 2 105 2 52 余數(shù)為 1 2 26 余數(shù)為 0 2 13 余數(shù)為 0 2 6 余數(shù)為 1 2 3 余數(shù)為 0 2 1 余數(shù)為 1 0 余數(shù)為 1 所以，（ 105） 10（ 1101001） 2 2015/12/15 15 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)或十六進(jìn)制數(shù) 例 2、將十進(jìn)制小數(shù)（ 10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)，采用“乘 2順取整”的方法，過程如下： 2 取整數(shù)位 1 2 取整數(shù)位 1 2 取整數(shù)位 0 2 取整數(shù)位 1 所以 ， （ 10 （ 2 注意：如果出現(xiàn)乘積的小數(shù)部分一直不為 “ 0”， 則可以根據(jù)精度的要求截取一定的位數(shù)即可 。 思考： 1、將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制？ 2、既有整數(shù)，又有小數(shù)部分的情況？ 2015/12/15 16 練 習(xí) 將（ 10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 將十進(jìn)制數(shù) 將 3將 10001110010001010 2015/12/15 17 計(jì)算機(jī)中為什么采用二進(jìn)制？ 計(jì)算機(jī)中 ， 數(shù)是用物理器件的狀態(tài)表示的 ， 二進(jìn)制只有兩種狀態(tài) （ 0， 1） ， 容易用電路表示 。 電位的高低 ， 脈沖的有無 ， 電路的通斷等都可表示 。 二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單 ， 容易用數(shù)字邏輯電路實(shí)現(xiàn) 。 二進(jìn)制可方便的表示邏輯值，進(jìn)行邏輯運(yùn)算。 2015/12/15 18 計(jì)算機(jī)中的數(shù)的表示 機(jī)器數(shù)： 一個(gè)帶符號(hào)數(shù)在機(jī)器中的表示形式 。 最高位定義為符號(hào)位 ， “ 0”表示正數(shù) ， “ 1”表示負(fù)數(shù) 。如： 01100000B， 10110000 2015/12/15 19 真 值 真值：機(jī)器數(shù)的數(shù)值 例： X原 =01011100 機(jī)器數(shù) +01011100 真值 2015/12/15 20 機(jī)器數(shù)的表示法 原碼： 一個(gè)二進(jìn)制數(shù) ， 最高位表示數(shù)的符號(hào) （ 0正 ， 1負(fù) ） ， 其余各位表示數(shù)值本身 。 整數(shù)的原碼公式 : X 0 X 2n X原 = 22n X - 2n X 0 小數(shù)的原碼公式 : X 0 X 2n X原 = 1 X 1 X - 1 X 0 一般方法： 對(duì)于最左邊的符號(hào) ， 如果是正數(shù) ， 則原碼的符號(hào)位為 0， 如果是負(fù)數(shù) ， 則原碼的符號(hào)位為 1， 然后其余數(shù)值位不變寫到符號(hào)右邊 。 例：求 1011， 1011， 原碼的特點(diǎn)： 數(shù)的原碼與真值之間的關(guān)系較簡(jiǎn)單 ， 與真值的轉(zhuǎn)換方便 適于作乘除運(yùn)算 在機(jī)器中進(jìn)行加減法運(yùn)算時(shí)比較復(fù)雜 2015/12/15 21 機(jī)器數(shù)的表示法 反碼： 一個(gè)二進(jìn)制數(shù) ， 若以 2 它的補(bǔ)碼稱為反碼 （ 1補(bǔ)碼 ） 。 整數(shù)的反碼公式 : X 0 X 2n X反 = （ 2n 1 X 2n X 0 小數(shù)的原碼公式 : X 0 X 1 X反 = （ 2 2 X - 1 X 0 一般方法： 對(duì)于最左邊的符號(hào) ， 如果是正數(shù) ， 則反碼的符號(hào)位為 0， 其余數(shù)值位不變 ;如果是負(fù)數(shù) ， 則反碼的符號(hào)位為 1， 然后其余數(shù)值位按位取反 。 例：求 1011， 1011， 反碼的特點(diǎn)： 進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí) ， 若在最高位有進(jìn)位 ， 則要在最低位 1， 此時(shí)要多進(jìn)行一次加法運(yùn)算 ， 增加了復(fù)雜性 ， 又影響了速度 ， 因此很少使用 。 2015/12/15 22 機(jī)器數(shù)的表示法 補(bǔ)碼： 一個(gè)二進(jìn)制數(shù) ， 若以 2 它的補(bǔ)碼稱為補(bǔ)碼 （ 2補(bǔ)碼 ） 。 整數(shù)的補(bǔ)碼公式 : X 0 X 2n X反 = 2n 1 X 2n X 0 小數(shù)的補(bǔ)碼公式 : X 0 X 1 X反 = 2 X 2 X - 1 X 0 一般方法： 對(duì)于最左邊的符號(hào) ， 如果是正數(shù) ， 補(bǔ)碼的符號(hào)位為 0， 其余數(shù)值位不變 ;如果是負(fù)數(shù) ， 則補(bǔ)碼的符號(hào)位為 1， 然后其余數(shù)值位按位取反后加 1。 例：求 1011， 1011， 補(bǔ)碼的特點(diǎn)： 無溢出的情況下 ， 補(bǔ)碼的運(yùn)算簡(jiǎn)單 ， 能獲得正確結(jié)果 。 與原碼相比較 ， 補(bǔ)碼在正數(shù)軸方向上表示數(shù)的范圍與原碼相同 ， 但在負(fù)數(shù)軸方向上補(bǔ)碼表示范圍比原碼增大了一個(gè)單位 。 2015/12/15 23 三種碼制的比較 相同點(diǎn)： 解決數(shù)值數(shù)據(jù)的符號(hào)在機(jī)器中的表示。 最高位都表示符號(hào)位。 不同點(diǎn)： 原碼的符號(hào)位和數(shù)值位必須分開進(jìn)行運(yùn)算。 原碼和反碼的零各自都有兩種表示方法。 當(dāng)需要擴(kuò)展代碼字長(zhǎng)時(shí)，采用的處理方法各不相同。 原碼和反碼能表示的正數(shù)和負(fù)數(shù)的范圍相對(duì)于零是對(duì)稱的，而補(bǔ)碼的負(fù)數(shù)表示范圍比正數(shù)表示范圍要寬。 2015/12/15 24 機(jī)器數(shù)的表示法 正 數(shù) 負(fù) 數(shù) 范圍 （ 正 0 負(fù) 0 原碼 0數(shù)值 1絕對(duì)值 -（ ） +（ ） 00000000 10000000 反碼 0數(shù)值 1按位取反 -（ ） +（ ） 00000000 11111111 補(bǔ)碼 0數(shù)值 1按位取反+1 - （ +（ ） 00000000 00000000 2015/12/15 25 關(guān)于 0的問題 0補(bǔ) =10000000B 0補(bǔ) =00000000B 128補(bǔ) =10000000B 2015/12/15 26 關(guān)于 0的問題 例： 64 1100 0000 + 64 +1100 0000 128 11000 0000= 128補(bǔ) 符號(hào)位進(jìn)位丟掉 128 1000 0000 + 127 +0111 1111 1 1111 1111= 1補(bǔ)碼 2015/12/15 27 關(guān)于 0的問題 若誤認(rèn)為 0補(bǔ) =1000 0000 0 1000 0000 + 1 + 0000 0001 + 1 1000 0001= 127補(bǔ) +1 可將 0補(bǔ) = 0反 +1=1111 1111+1=00000000 2015/12/15 28 定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù) 2015/12/15 29 定點(diǎn)數(shù) 定點(diǎn)數(shù)： 計(jì)算機(jī)在運(yùn)算過程中，數(shù)據(jù)中小數(shù)點(diǎn)的位置固定不變，其中小數(shù)點(diǎn)的位置由計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者在機(jī)器的結(jié)構(gòu)中指定一個(gè)不變的位置。 常用的定點(diǎn)數(shù)： 定點(diǎn)整數(shù)和定點(diǎn)小數(shù) 2015/12/15 30 定點(diǎn)整數(shù) 定點(diǎn)整數(shù)表示的數(shù)都是整數(shù)，而小數(shù)點(diǎn)則固定在數(shù)值位最低位之后。其格式為： 符號(hào)位 數(shù)值位 . 假想小數(shù)點(diǎn) 如果參加運(yùn)算的數(shù)是小數(shù)，在送入計(jì)算機(jī)以前，乘以一個(gè)比例因子，將其放大為整數(shù)。 2015/12/15 31 定點(diǎn)小數(shù) 定點(diǎn)小數(shù)表示的數(shù)都是小數(shù)，而小數(shù)點(diǎn)在最左邊符號(hào)位與數(shù)值位之間。其格式為： 符號(hào)位 數(shù)值位 . 假想小數(shù)點(diǎn) 如果參加運(yùn)算的數(shù)是大于等于 1的數(shù)，在送入計(jì)算機(jī)以前，除以一個(gè)比例因子，將其縮小為小于 1的數(shù)。 定點(diǎn)數(shù)的優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算簡(jiǎn)單方便，但需要對(duì)參加運(yùn)算的數(shù)進(jìn)行比例因子的計(jì)算，增加了額外的計(jì)算量。 2015/12/15 32 浮點(diǎn)數(shù)基本概念 浮點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)一格式： N= M：指數(shù) ， 階碼 M：有效數(shù)字或尾數(shù) R:基數(shù) 1011010101 2 2 2 2 26 2015/12/15 33 尾數(shù)是純小數(shù) ， 且小數(shù)點(diǎn)后面是 1不是 0； 階碼為整數(shù)（正整數(shù)或負(fù)整數(shù)） 2015/12/15 34 存儲(chǔ)格式： 階符 階碼 尾符 尾數(shù) 浮點(diǎn)機(jī)器數(shù)有兩種： 階碼和尾數(shù)采用相同的碼制 。 階碼和尾數(shù)采用不同的碼制。 2015/12/15 35 例 1、 設(shè)字長(zhǎng)為 16位 ， 其中階符 1位 ， 階碼 4位 ， 尾符 1位 ，尾數(shù) 10位 ， 要求將 X= 階碼和尾數(shù)均用補(bǔ)碼表示 。 X= 26 0 0110 1 0100101011 階符 階碼 尾符 尾數(shù) 2015/12/15 36 例 2、設(shè)階碼用原碼表示，尾數(shù)用補(bǔ)碼表示，求下列機(jī)器數(shù)的真值。 0 0010 1 0010011001 階符 階碼 尾符 尾數(shù) 解 :真值 22 2015/12/15 37 十進(jìn)制數(shù)的編碼 常用的十進(jìn)制數(shù)的編碼方法有 3碼、格雷碼等。 非壓縮 壓縮 2015/12/15 38 二 ( 特點(diǎn) : 二 位二進(jìn)制碼表示 1位十進(jìn)制數(shù) 421編碼，其方法是用 4位二進(jìn)制數(shù)表示 1位十進(jìn)制數(shù) ,自左至右每一位對(duì)應(yīng)的位權(quán)是 8、 4、 2、 1。 壓縮 每一位十進(jìn)制數(shù)用 4位二進(jìn)制數(shù)來表示，即一個(gè)字節(jié)表示 2位十進(jìn)制數(shù)。 例 :壓縮 10001001)示十進(jìn)制數(shù) 89。 非壓縮 每一位十進(jìn)制數(shù)用 8位二進(jìn)制數(shù)來表示，即一個(gè)字節(jié)表示 1位十進(jìn)制數(shù)。且只用每個(gè)字節(jié)的低 4位來表示 0 9，高 4位為 0 例：十進(jìn)制數(shù) 89，用非壓縮 (00001000 00001001)015/12/15 39 非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 文字處理： 語言文字信息的輸入 語言文字信息的傳輸 語言文字的信息加工 語言文字的輸出 2015/12/15 40 計(jì)算機(jī)中英文字符的表示 （ :美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼 ，是微機(jī)中表示字符的常用碼制 。 最多可表示 128種字符 ， 其中包括 10個(gè)數(shù)字 ， 26個(gè)小寫字母 ， 26個(gè)大寫字母 ， 以及各種運(yùn)算符號(hào)和標(biāo)點(diǎn)符號(hào) 。 編碼位 0 31和127， 是不可顯示和打印的字符 ， 稱為控制碼 。 占 7位，可擴(kuò)充為 8位，當(dāng) ，稱為基本 當(dāng) ，稱為擴(kuò)充 多用于輸入 /輸出設(shè)備上。見下表 2015/12/15 41 標(biāo)準(zhǔn) 2015/12/15 42 表中各個(gè)標(biāo)識(shí)含義 據(jù)鍵換碼 題開始 備控制 1 文開始 備控制 2 文結(jié)束 備控制 3 輸結(jié)束 備控制 4 問 定 可 步字符 警 （ 可聽見聲音 ） 息組傳送結(jié)束 一格 廢 向制表 盡 行 向制表 碼 紙控制 字分隔符 車 分隔符 位輸出 錄分隔符 位輸入 元分隔符 格 除 2015/12/15 43 漢字字符的編碼 漢字編碼分為機(jī)內(nèi)碼和機(jī)外碼 機(jī)內(nèi)碼是在計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用的用二進(jìn)制代碼表示的漢字編碼，用于在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)、交換、處理加工漢字信息； 機(jī)外碼是不在計(jì)算機(jī)內(nèi)使用的漢字編碼，主要是指漢字輸入碼。此外還有供輸出的漢字字形點(diǎn)陣碼。 2015/12/15 44 漢字字符的編碼 漢字機(jī)內(nèi)碼 漢字輸入碼 漢字的輸出 2015/12/15 45 聲音的編碼 復(fù)雜的聲波由許許多具有不同振幅和頻率的正弦波組成 。 波形相對(duì)基線的最大位移稱為振幅A， 反映音量；波形中兩個(gè)相鄰的波峰 （ 或波谷 ） 之間的距離稱為振動(dòng)周期 T， 周期的倒數(shù) 1/以赫茲 （ 為單位 。 正常人所能聽到的聲音頻率范圍為 20 20 振幅 頻率 2015/12/15 46 模擬音頻的數(shù)字化 用計(jì)算機(jī)對(duì)音頻信息處理 ， 就要將模擬信號(hào) （ 如語音 、音樂等 ） 轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào) 。 采樣 每隔一定時(shí)間間隔對(duì)模擬波形上取一個(gè)幅度值 。 量化 將每個(gè)采樣點(diǎn)得到的幅度值以數(shù)字存儲(chǔ) 。 編碼 將采樣和量化后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以一定的格式記錄下來 。 模擬信號(hào) 采樣 量化 編碼 數(shù)字信號(hào) 振幅 頻率 1/T 采樣點(diǎn) T 振幅 1/T T 2015/12/15 47 數(shù)字音頻的文件格式 . 記錄了真實(shí)聲音的二進(jìn)制采樣數(shù)據(jù)，通常文件較大。 數(shù)字音樂的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) . 記錄的是音符數(shù)字，文件小。 采用 2015/12/15 48 圖形和圖像 圖形和圖像 圖形：由點(diǎn)、線等組成的有邊界畫面，文件中存放描述圖形的指令。 圖像：由圖像設(shè)備輸入的無邊界畫面，數(shù)字化后以位圖形式存儲(chǔ)。 圖形編碼方法：矢量編碼和位圖編碼 圖形存儲(chǔ)方式 :點(diǎn)陣式方式 2015/12/15 49 常用圖像文件格式 與設(shè)備無關(guān)的位圖格式文件， 大不超過 64 256色以內(nèi) ， 壓縮比較高，與設(shè)備無關(guān)。 利用 適用于處理 256色以上、大幅面圖像。 位圖與矢量圖的混合體 , 是以該格式存儲(chǔ)的。 廣泛應(yīng)用于桌面出版印刷領(lǐng)域。 2015/12/15 50 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 硬件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng) 2015/12/15 51 微型計(jì)算機(jī)硬件組成 體系結(jié)構(gòu) 指的是 ,構(gòu)成系統(tǒng)主要部件的總體布局、部件的主要性能以及這些部件之間的連接方式。 馮 諾依曼體系結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)： 計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備 5大部分組成。 控制器和運(yùn)算器是其核心，稱為 按存儲(chǔ)程序原理進(jìn)行工作 數(shù)據(jù)和程序以二進(jìn)制代碼形式不加區(qū)別地存放在存儲(chǔ)器中，存放的位置由地址確定 控制器是根據(jù)存放在存儲(chǔ)器中的指令序列（程序）進(jìn)行工作，并由一個(gè)程序計(jì)數(shù)器控制指令的執(zhí)行。 2015/12/15 52 馮 諾依曼體系結(jié)構(gòu) 控制器 輸入設(shè)備 運(yùn)算器 （ 輸出設(shè)備 存儲(chǔ)器 硬件 外設(shè) 主機(jī) 入設(shè)備 輸出設(shè)備 內(nèi)存 外存 磁盤 硬盤 光盤 軟盤 打印機(jī) 音箱 顯示器 閃存 掃描儀 鍵盤 鼠標(biāo) 攝像頭 數(shù)碼相機(jī) 主板 微型計(jì)算機(jī)硬件組成 2015/12/15 54 微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 微型計(jì)算機(jī)硬件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與馮 諾依曼結(jié)構(gòu)無本質(zhì)上的差異，不過 為 此外，微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的連接方式都是采用總線結(jié)構(gòu)。 系統(tǒng)總線： 把 儲(chǔ)器和輸入輸出設(shè)備連接起來，用來傳送各部分之間的信息。 系統(tǒng)總線包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線三組。 處理器 存儲(chǔ)子 系統(tǒng) I/系統(tǒng) 2015/12/15 55 數(shù)據(jù)總線 ( 數(shù)據(jù)總線是傳送數(shù)據(jù)和指令代碼的信號(hào)線,它是雙向總線。 8088 6位，但 。 80286 內(nèi) /外數(shù)據(jù)線都是 16位寬 ， 是 16位的微處理器 。 80486 有 32位數(shù)據(jù)線 ， 一次可傳輸 4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) 。 信息流向是雙向流動(dòng) 。 數(shù)據(jù)總線 2015/12/15 56 控制總線 控制總線是管理總線上活動(dòng)的信號(hào)線 ?？刂瓶偩€中的信號(hào)是用來實(shí)現(xiàn) 狀態(tài)等信息的傳送以及中斷信號(hào)的傳送等 。 不同的 其條數(shù)不同 。 信息流向大部分是單向的： 或者是 者是其他部件向 少數(shù)控制線是雙向控制線 。 控制總線 2015/12/15 57 地址總線 送 是單向總線。 傳輸?shù)刂沸畔?，用來尋址存?chǔ)單元和 I/“寬度”決定了內(nèi)存的最大容量： 8088/8086有 20根地址線 ， 能尋址 1兆內(nèi)存； 80286 有 24根地址線 ， 能尋址 16兆內(nèi)存； 80486 有 32根地址線 ， 能尋址 4 地址總線 硬件 外設(shè) 主機(jī) 入設(shè)備 輸出設(shè)備 內(nèi)存 外存 磁盤 硬盤 光盤 軟盤 打印機(jī) 音箱 顯示器 閃存 掃描儀 鍵盤 鼠標(biāo) 攝像頭 數(shù)碼相機(jī) 主板 計(jì)算機(jī)的硬件組成 2015/12/15 59 主板 內(nèi)存 總線插槽 接口卡 行接口 芯片組 主板 又叫系統(tǒng)板或是母板 主板是整個(gè)電腦的基板，是 內(nèi)存、顯卡及各種擴(kuò)展卡的載體 主板是否穩(wěn)定關(guān)系著整個(gè)電腦是否 穩(wěn)定，主板的速度在一定程度上也 制約著整機(jī)的速度 是計(jì)算機(jī)各部件的連接工具 英文名稱是 主要包括運(yùn)算器和控制器兩部分 是電腦的核心部件，決定計(jì)算機(jī) 的性能 主要由 發(fā)展： 286、 386、 486、奔騰、 P 、 P 、 P 2015/12/15 62 存儲(chǔ)器 通用寄存器堆 指令和數(shù)據(jù)緩沖棧 脫機(jī)外部存儲(chǔ)器（磁帶、光盤等） 聯(lián)機(jī)外部存儲(chǔ)器（磁盤等） 主存儲(chǔ)器（ 存儲(chǔ)容量越來越大 速度越來越快 存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu) 2015/12/15 63 存儲(chǔ)器容量 存儲(chǔ)器的容量是衡量存儲(chǔ)器性能的重要指標(biāo)之一 ， 以字或字節(jié)為單位來表示存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的總數(shù) ， 就得到了存儲(chǔ)器的容量 。 1024字節(jié) 。 1024 1024字節(jié) 。 1024 1024 1024字節(jié) 。 1024 1024 1024 1024字節(jié) 。 2015/12/15 64 存儲(chǔ)器的分類 存儲(chǔ)器 內(nèi)存（主存）： 存放將執(zhí)行的程序（指令）和程序執(zhí)行所需的數(shù)據(jù)。目前內(nèi)存主要由半導(dǎo)體器件構(gòu)成。相對(duì)外存來說，價(jià)格貴、容量小。 外存（輔存）： 存放備用數(shù)據(jù)或程序。如軟盤、硬盤、 于外部設(shè)備。相對(duì)價(jià)格低，容量大。 一般概念上說存儲(chǔ)器往往指的是內(nèi)存。 2015/12/15 65 主存儲(chǔ)器 主存儲(chǔ)器又稱為內(nèi)存儲(chǔ)器或內(nèi)存，是指能夠通過指令中的地址直接訪問的存儲(chǔ)器，它被用來存儲(chǔ)正在被 隨機(jī)存儲(chǔ)器（ 動(dòng)態(tài) 靜態(tài) 只讀存儲(chǔ)器（ 可編程只讀存儲(chǔ)器 ( 可刪除編程只讀存儲(chǔ)器 ( 電可刪除編程存儲(chǔ)器 ( 2015/12/15 66 隨機(jī)存儲(chǔ)器 可以讀出 、 也可以寫入 。 所謂隨機(jī)存取 ， 意味著存取任一單元所需的時(shí)間相同 。 當(dāng)斷電后 ， 存儲(chǔ)內(nèi)容立即消失 ， 稱為易失性 （ 。 通常內(nèi)存容量為 32、 64、 128、 2562015/12/15 67 隨機(jī)存儲(chǔ)器的分類 和靜態(tài) （ 兩大類 。 動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 由于電容會(huì)放電 ， 所以需要定時(shí)充電以維持存儲(chǔ)內(nèi)容的正確 。 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 沒有電容造成的刷新問題 。 只要有電源正常供電 ， 觸發(fā)器就能穩(wěn)定地存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 。 低成本 ， 高耗電量； 低密度 ， 高成本 。 2015/12/15 68 只讀存儲(chǔ)器 1 的縮寫 。 它只能讀出原有的內(nèi)容 ， 而不能寫入新內(nèi)容 ， 原有內(nèi)容由廠家一次性寫入 ， 并永久保存下來 ， 當(dāng)然是非易失的 。 （ 1） 與微程序設(shè)計(jì)相結(jié)合 。 （ 2） 與操作系統(tǒng) 、 高級(jí)語言相結(jié)合 。 （ 3） 與應(yīng)用軟件相結(jié)合 。 （ 4） 無磁盤網(wǎng)絡(luò)工作站 。 2015/12/15 69 只讀存儲(chǔ)器 2 的縮寫 。 它與 存儲(chǔ)的程序在處理過程中不會(huì)丟失 、 也不會(huì)被替換 。 區(qū)別僅是廠家能針對(duì)用戶對(duì)軟件的專門需求來燒制其中的內(nèi)容 。 因此 ， 從結(jié)構(gòu)上說它是根本無法擦除的 。 3. 能通過可編程設(shè)備寫入程序等信息 ， 并可通過紫外線刪除所存儲(chǔ)的信息 。 2015/12/15 70 只讀存儲(chǔ)器 4 的縮寫 ， 它包含了 而在擦除與編程方面更加方便 。這就使 2015/12/15 71 只讀存儲(chǔ)器 5 但它也有自己的特點(diǎn) 。 它是設(shè)計(jì)在系統(tǒng)內(nèi)部用于更新 而且無需使用燒錄器 。 用戶將可以很容易地更新 而勿需打開電腦機(jī)箱 。 例如 8 一次清除及寫入 8這一點(diǎn)它和 2015/12/15 72 外存 是一個(gè)外部的，永久的存儲(chǔ)區(qū)域，當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)，其存儲(chǔ)的信息不會(huì)丟失。 軟盤 硬盤 光盤 磁帶 軟 盤 可以移動(dòng)的存儲(chǔ)介質(zhì)，但容量很小，44前使用的軟盤都是 通過軟盤驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行讀寫操作 讀：從磁盤里讀取數(shù)據(jù)；寫：向磁盤里寫入數(shù)據(jù) 2015/12/15 74 軟盤的結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)原理 軟盤片是軟盤的核心，是記錄數(shù)據(jù)的載體，它由一種塑料物構(gòu)成，表面涂著一層由鐵氧化物構(gòu)成的磁性材料。這與錄音機(jī)中使用的磁帶有點(diǎn)相似，盤片在軟盤驅(qū)動(dòng)器中水平旋轉(zhuǎn)并通過磁頭來讀寫盤片上的信息，寫的過程是以電脈沖將磁頭下方磁道上那一點(diǎn)磁化，而讀的過程則將磁頭下方磁道上那一點(diǎn)的磁化信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并通過電信號(hào)的強(qiáng)弱來判斷為 “ 0” 還是 “ 1” 。 2015/12/15 75 軟盤格式化 軟盤格式： 軟盤的平面圓片在邏輯上進(jìn)一步劃分為面，磁道和扇區(qū)。 格式化 未格式化 2015/12/15 76 軟盤格式化的原理 軟盤只有經(jīng)過格式化后才可以使用 。 格式化是為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備 ， 在此過程中 ， 軟盤被劃分為若干個(gè)磁道 ， 磁道又被劃分為若干個(gè)扇區(qū) 。 例如 ， 0個(gè)磁道 ，18個(gè)扇區(qū) ， 每個(gè)扇區(qū)的容量均為 512個(gè)字節(jié) ， 兩面的總?cè)萘考s為 軟盤的容量可以用下列公式計(jì)算 。 軟盤的容量 =記錄面數(shù) 磁道數(shù) /面 扇區(qū)數(shù) /道 字節(jié) /扇區(qū) 2015/12/15 77 兩種密度的軟盤格式 2015/12/15 78 使用軟盤的注意事項(xiàng) 不要彎曲或放置重物在磁盤上。 不要觸摸磁盤保護(hù)套內(nèi)可見的東西。 保存時(shí)應(yīng)避免強(qiáng)磁場(chǎng)，高熱和化學(xué)物品。 將磁盤放置在硬塑料盒內(nèi)。 硬 盤 程序、各種數(shù)據(jù)和結(jié)果的存放處 ，里面存儲(chǔ)的信息不會(huì)由于斷電 而丟失 通過硬盤驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行讀寫操作， 制作時(shí)將驅(qū)動(dòng)器與硬盤本身二合 為一 存儲(chǔ)容量大，硬盤為 10、 20、 30 、 40、 60硬盤片 讀寫磁頭 2015/12/15 80 硬盤的分類 從外形磁盤直徑尺寸分有 從存儲(chǔ)容量上分有 102030 從接口分有 其中 其傳輸速度有了大幅度的提高 。 2015/12/15 81 硬盤的結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)原理 硬盤與軟盤的工作原理相同 。 硬盤一般由多個(gè)盤片固定在一個(gè)公共的轉(zhuǎn)軸上 ， 構(gòu)成盤片組 。 微機(jī)上用的硬盤采用了溫徹斯特技術(shù) ， 它把硬盤 、 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 、 讀寫磁頭等組裝并封裝在一起 ， 成為曼徹斯特驅(qū)動(dòng)器 。 硬盤工作時(shí) ， 固定同一個(gè)轉(zhuǎn)軸上的多張盤片以每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)甚至更高的速度旋轉(zhuǎn) ，磁頭在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的帶動(dòng)下在磁介質(zhì)盤做徑向移動(dòng) ， 尋找定位 ， 完成寫入或讀出數(shù)據(jù)工作 。 硬盤經(jīng)過低級(jí)格式化 、 分區(qū)及高級(jí)格式化后即可使用 。 2015/12/15 82 硬盤盤片圖 2015/12/15 83 硬盤分區(qū) 物理磁盤 :磁盤實(shí)體 邏輯磁盤 :經(jīng)過分割所建立的磁盤區(qū) 磁盤分區(qū)命令 :015/12/15 84 硬盤的磁道、扇區(qū)、柱面 面柱 扇區(qū) 磁道 硬盤的存儲(chǔ)容量 硬盤片以硬質(zhì)的鋁合金片為片基 ， 并涂上精細(xì)磁性材料制作而成 。 磁盤表面也以轉(zhuǎn)軸中心為圓點(diǎn) ，被均勻地劃分為若干個(gè)半徑不等的同心圓 ， 稱為磁道 。 不同記錄面上相同直徑的磁道在垂直方向構(gòu)成同心圓柱 ， 稱為柱面 ， 柱面數(shù)等于磁道數(shù) 。 每個(gè)磁道同樣被劃分為若干個(gè)扇區(qū) ， 每個(gè)扇區(qū)的容量均為512字節(jié) 。 硬盤的容量可用下式計(jì)算： 硬盤容量 =記錄面數(shù)柱面數(shù)扇區(qū)數(shù) /磁道字節(jié) /扇區(qū) 2015/12/15 85 常見硬盤 內(nèi)置硬盤： 簡(jiǎn)稱硬盤 ， 安裝在系統(tǒng)單元的內(nèi)部 。 盒式硬盤： 與錄音機(jī)的磁帶一樣 ， 可以方便的移動(dòng) ， 用于作為內(nèi)置硬盤的補(bǔ)充 。 硬盤組： 存儲(chǔ)大容量信息可移動(dòng)的存儲(chǔ)設(shè)備 ， 其容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上述兩種硬盤 。 支持即插即用 。 光盤 可以移動(dòng)的存儲(chǔ)介質(zhì)，光盤的容量 比軟盤大多了 通過光盤驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行讀寫操作 普通光盤 600都是只能讀不能寫的 有一種特殊的光盤 需要使用“光盤刻錄機(jī)”才能把 數(shù)據(jù)寫到 ，寫一次，讀多次 數(shù)字化視頻光盤，存（優(yōu)盤） 閃存不僅具有 可編程的優(yōu)點(diǎn) ,而且還具有 與計(jì)算機(jī)的理論傳輸速率可達(dá) 12MB/s， 具有易擴(kuò)展 、即插即用的優(yōu)點(diǎn) 。 是美國(guó) 994年推出的 ， 它廣泛應(yīng)用于筆記本計(jì)算機(jī)和數(shù)字產(chǎn)品中 。 是東芝和 995年 11月發(fā)布的 。 是索尼公司獨(dú)立推出的 ， 它的體積非常小 ， 廣泛用于索尼公司的電子產(chǎn)品上 。 可移動(dòng)存儲(chǔ)時(shí)髦美觀小巧 ， 容量常見 163264128 即插即用 。 2015/12/15 88 顯示卡 簡(jiǎn)稱顯卡，是主機(jī)與顯示器之間的接口電路，其功能是將主機(jī)輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成顯示器能接受的信息。 2015/12/15 89 聲卡 又稱聲效卡，聲卡又稱音頻卡，是處理音頻信號(hào)的硬件，大多數(shù)主板集成了聲卡，也可安裝聲卡。 2015/12/15 90 網(wǎng)卡 用來連接一臺(tái)計(jì)算機(jī)到其他計(jì)算機(jī) ， 或通過網(wǎng)絡(luò)總線連接多臺(tái)計(jì)算機(jī) 、 打印機(jī) 、 服務(wù)器等設(shè)備 。 目前配置有 100000M。 2015/12/15 91 輸入設(shè)備 鍵盤 鼠標(biāo) 光筆 數(shù)字相機(jī) 數(shù)字?jǐn)z像機(jī) 掃描儀 鍵盤 基本的輸入設(shè)備 常見的為 104鍵位的鍵盤 鍵盤是最常用的輸入設(shè)備，可以輸入字符、數(shù)字和特殊符號(hào)，并需要顯示器的配合。 用鍵盤所輸入的符號(hào)都要被轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼，如 。 2015/12/15 93 鍵盤分區(qū) 整個(gè)鍵盤大致分為4個(gè)區(qū)： 功能鍵區(qū) 、 打字鍵區(qū) 、 數(shù)字小鍵盤區(qū) 、屏幕編輯鍵和光標(biāo)移動(dòng)鍵區(qū) 。 2015/12/15 94 打字練習(xí) 指法： 關(guān)鍵是把雙手的拇指放在空格鍵上，其他八個(gè)手指分別放在基本行上，即兩食指放在 F、 手在各自的范圍內(nèi)上下移動(dòng)。按鍵時(shí)要彈擊，不要狠敲硬打。 2015/12/15 95 鍵盤的清洗 關(guān)閉電源 ,拔下鍵盤與主機(jī)的連接線 使用吸塵器清除鍵盤中的灰塵與垃圾 用軟性的布料粘上 90%的異丙基酒精 ,輕輕清洗鍵盤表面 ,然后使用干凈的軟布擦干 當(dāng)鍵盤徹底干了以后 ,重新連接鍵盤和主機(jī) 鼠標(biāo) 計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備 使用鼠標(biāo)使計(jì)算機(jī)的某些操作更容易、更方便、更有趣，對(duì)計(jì)算機(jī)的普及具有偉大的貢獻(xiàn) 2015/12/15 97 鼠標(biāo)的清洗 關(guān)閉電源 ,拔下鼠標(biāo)與主機(jī)的連接線 將鼠標(biāo)翻轉(zhuǎn) ,打開底蓋 ,取出滾動(dòng)球 用清潔劑或酒精和軟布清潔滾動(dòng)球 ,然后擦干 吹出放置滾動(dòng)球隔艙中的灰塵 ,用棉花球擦凈滾輪上的油膩和垃圾 將滾動(dòng)球重新放入隔艙中并安裝好底蓋 2015/12/15 98 光筆 與計(jì)算機(jī)連接并放置在顯示屏旁的特殊輸入筆 內(nèi)部有光電感應(yīng)器，可檢測(cè)顯示屏上的光柵掃描光束，然后通過相應(yīng)電路定位光筆所在屏幕的位置 使用了藍(lán)牙協(xié)議作為無線傳輸 發(fā)射端接受端都 相當(dāng)細(xì)小，其中接受端使用了 輸距離并沒有受到影響，達(dá)到了 9m，分辨率依然相當(dāng)高，達(dá)到 800攝像頭 數(shù)碼相機(jī) 都不是計(jì)算機(jī)的常規(guī)外設(shè)，但可以拓展計(jì)算機(jī)的使用功能。你可以根據(jù)需要選擇是否配置。 2015/12/15 100 數(shù)字?jǐn)z像機(jī) 將場(chǎng)景以數(shù)字形式記錄在磁盤或攝像機(jī)的內(nèi)存中 質(zhì)量?jī)?yōu)于傳統(tǒng)攝像機(jī) 可捕獲靜態(tài)數(shù)字圖像，故可作為數(shù)字相機(jī)使用 掃描儀 輸入設(shè)備，但不是常規(guī)，可以根 據(jù)需要選擇是否配置 常用掃描圖片、像片、文本，有 的掃描儀來可以掃描立體實(shí)物 顯示器 計(jì)算機(jī)工作狀態(tài)的反應(yīng)、信息處 理結(jié)果的輸出 基本的計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備 打印機(jī) 輸出設(shè)備 通過并口與主機(jī)相連 分非接觸式打印機(jī)和接觸式打印機(jī) 2015/12/15 104 打印機(jī) 通過打印機(jī)或繪圖儀將信息輸出到紙上稱為硬拷貝 （ 顯示器輸出稱為軟拷貝 ） 非接觸式打印機(jī) 噴墨打印機(jī)： 噴墨打印機(jī)以非常高的速度噴射微滴墨水到打印紙的表面 ， 不僅產(chǎn)生字符質(zhì)量的圖像 ， 也能打印彩色的圖像 激光打印機(jī)： 激光打印機(jī)使用與復(fù)印機(jī)相似的技術(shù) ， 即利用激光束產(chǎn)生很高質(zhì)量的字符和圖像 熱學(xué)打印機(jī)： 熱學(xué)打印機(jī)使用熱元素在熱敏感打印紙上產(chǎn)生字符和圖像 2015/12/15 105 打印機(jī)（續(xù)） 接觸式打印機(jī)： 使用 “ 錘子 ” 敲擊字符形體， 字符形體進(jìn)一步敲擊色帶 ， 引起色帶上的字符圖像印刷在打印紙上 點(diǎn)針打印機(jī)： 它通過打印頭上的細(xì)小針?biāo)纬傻哪Ｐ痛蛴∽址蛨D形 菊花輪打印機(jī)： 使用一個(gè)塑料或金屬打印元素 ， 其形狀相似于菊花上的花瓣 行式打印機(jī)： 利用一個(gè)打印輪或一個(gè)運(yùn)動(dòng)的鏈 ， 一次能夠打印整個(gè)一行 2015/12/15 106 繪圖儀 繪圖儀是用于產(chǎn)生直方圖 、 地圖 、 建筑圖紙以及三維圖表的專用輸出設(shè)備 筆式繪圖儀： 通過在設(shè)計(jì)圖紙上移動(dòng)一個(gè)水筆或鉛筆創(chuàng)建線圖 噴墨繪圖儀： 通過噴射墨水微滴創(chuàng)建線圖和彩色立體圖像 靜電繪圖儀： 使用靜電電荷在特殊處理的紙張上創(chuàng)建高分辨率的 “ 圖像點(diǎn) ” 直接成像繪圖儀： 使用熱感應(yīng)紙和電加熱針創(chuàng)建圖像 2015/12/15 107 軟 件 軟件可分為兩大類 系統(tǒng)軟件 (應(yīng)用軟件 (2015/12/15 108 應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、硬件之間的層次關(guān)系 計(jì)算機(jī)硬件 系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件 用戶按下 P 鍵 發(fā)生了 一個(gè)事件： P 鍵 被按下了！ 務(wù)系統(tǒng)，鍵盤輸入的是 P，看著辦吧！ 打印我 送到你那里的工資 報(bào)表文件 ！ 光打印機(jī)， 把我送給你的數(shù)據(jù) 打印出來 ！ 激光打印機(jī) 開始打印 09:22 2015/12/15 109 系統(tǒng)軟件 2015/12/15 110 管理和控制計(jì)算機(jī)的要求 計(jì)算機(jī)有許多部件，需要對(duì)它們進(jìn)行統(tǒng)一管理，包括： 內(nèi)存和外存； 各個(gè)部件之間的通信與協(xié)調(diào)運(yùn)行。 還有許多與硬件有關(guān)的、公共的事情： 接受輸入設(shè)備（例如鍵盤）送來的數(shù)據(jù)； 把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到外存，或者從外存讀取所需要的數(shù)據(jù)； 把數(shù)據(jù)送給輸出設(shè)備（例如顯示器、打印機(jī)等）。 這些事情： 完全可以用程序來做。因?yàn)橛?jì)算機(jī)不僅可以為用戶計(jì)算，還可以為