計(jì)算機(jī)導(dǎo)論第二版第二版ppt課件(完整版)

1、 普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 21世紀(jì)高職高專新概念教材計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(第二版) 內(nèi)容提要 本書旨在突破以往僅介紹計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)的框架模式，在對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件作基本的介紹之后，按照高職高專學(xué)生的能力培養(yǎng)方向進(jìn)行指導(dǎo)性論述。本書的目標(biāo)是：學(xué)生通過學(xué)習(xí)，一方面能掌握一定的計(jì)算機(jī)軟、硬件知識(shí)，另一方面也知道計(jì)算機(jī)的能力培養(yǎng)有哪些方向，在某一特定方向應(yīng)該學(xué)習(xí)什么課程、掌握哪些軟件的應(yīng)用，為后續(xù)學(xué)習(xí)作一次全面、提綱式的介紹，特別是為自學(xué)提供理論指導(dǎo)。 內(nèi)容提要 本書將能力培養(yǎng)大致分為八個(gè)方向：計(jì)算機(jī)硬件能力、計(jì)算機(jī)操作能力、用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行軟件開發(fā)能力、信息系統(tǒng)開發(fā)能力、多媒體應(yīng)用能力、計(jì)

2、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能力、Web應(yīng)用程序開發(fā)能力和游戲程序開發(fā)能力培養(yǎng)。 本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 計(jì)算機(jī)發(fā)展階段的劃分標(biāo)志計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)馮諾依曼原理和馮諾依曼結(jié)構(gòu)圖計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換方法計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示方法ASCII碼和漢字編碼計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)方向1.1 概述 電子計(jì)算機(jī)分為兩大類： 模擬電子計(jì)算機(jī)（工作電信號(hào)：模擬量） 數(shù)字電子計(jì)算機(jī)（工作電信號(hào)：數(shù)字量）通常所說計(jì)算機(jī)指： 數(shù)字電子計(jì)算機(jī) 1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史 第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)： 1946年 美國(guó)賓夕法尼大學(xué)研制 ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Compute

3、r，電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)） 計(jì)算機(jī)發(fā)展階段的劃分標(biāo)志： 計(jì)算機(jī)所采用的主要元器件1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)發(fā)展四個(gè)主要階段：1第一代計(jì)算機(jī)（19461958年） 主要元器件： 電子管2第二代計(jì)算機(jī)（19581964年） 主要元器件： 晶體管 3第三代計(jì)算機(jī)（19641974年） 主要元器件：中小規(guī)模集成電路 4第四代計(jì)算機(jī)（1974年至今） 主要元器件：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路 1.1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 1運(yùn)算速度快、精度高2具有邏輯判斷和記憶能力3高度的自動(dòng)化和靈活性1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由兩大部分組成:計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)： 電子元器件按照一定邏輯關(guān)系聯(lián)接而成 計(jì)算機(jī)軟件系

4、統(tǒng)： 包括：操作系統(tǒng)、語(yǔ)言處理系統(tǒng)、軟件工具、應(yīng)用軟件 功能：指揮及控制計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)按照預(yù)定的程序運(yùn)行和工作 1.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)五大組成部分： 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 存儲(chǔ)器 運(yùn)算器 控制器 五部分之間連接結(jié)構(gòu)圖稱為馮諾依曼結(jié)構(gòu)圖，以運(yùn)算器和控制器為中心。 1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 -計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 馮諾依曼原理： 程序存儲(chǔ)和程序控制由匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾依曼于1945年提出 以運(yùn)算器和控制器為中心 輸入設(shè)備程序和原始數(shù)據(jù)運(yùn)算器存儲(chǔ)器控制器輸出設(shè)備計(jì)算結(jié)果1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 -計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)： 字長(zhǎng) 時(shí)鐘周期和主頻 運(yùn)算速度 內(nèi)存容量 數(shù)據(jù)輸入輸出最高速率 1.1.3

5、 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 -計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)軟件 系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件操作系統(tǒng) 語(yǔ)言處理 數(shù)據(jù)庫(kù)管理 軟件工具 應(yīng)用軟件包 用戶程序 軟件分類圖 1.2 數(shù)制與編碼 計(jì)算機(jī)的硬件基礎(chǔ)： 數(shù)字電路 計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中，所有器件只有兩種狀態(tài)：“0”和“1”。計(jì)算機(jī)也只能識(shí)別這兩種信號(hào)，并對(duì)它們進(jìn)行處理。 計(jì)算機(jī)處理的所有問題，都必須轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的“0”、“1”狀態(tài)的組合以便與機(jī)器的電子元件狀態(tài)相適應(yīng)。 總之，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)是二進(jìn)制。 1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制 在日常生活中，人們廣泛使用的是十進(jìn)制數(shù)，有時(shí)也會(huì)遇到其他進(jìn)制的數(shù)。例如，鐘表用的是六十進(jìn)制，六十秒鐘為一分鐘，六十分鐘為一小時(shí)。

6、在計(jì)算機(jī)中，最常使用的是：十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)。 1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制1十進(jìn)制 十進(jìn)制計(jì)數(shù)法有兩個(gè)特點(diǎn)： （1）它有十個(gè)不同的計(jì)數(shù)符號(hào)：0，1，2，、9。每一位數(shù)只能用這十個(gè)計(jì)數(shù)符號(hào)之一來表示，這些計(jì)數(shù)符號(hào)稱為數(shù)碼。 （2）采用逢十進(jìn)一的原則計(jì)數(shù)。小數(shù)點(diǎn)前面自右向左，分別為個(gè)位、十位、百位、千位等，相應(yīng)地，小數(shù)點(diǎn)后面自左向右，分別為十分位、百分位、千分位等。各個(gè)數(shù)碼所在的位置稱為數(shù)位。1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制例如，666.66這個(gè)十進(jìn)制數(shù) 個(gè)位的6：本身的數(shù)值 十位的6：本身數(shù)值的10倍，即610 百位的6：本身數(shù)值的100倍，即6100 小數(shù)

7、點(diǎn)右邊第一位小數(shù)位的6：60.1 第二位小數(shù)位的6：60.01因此這個(gè)十進(jìn)制數(shù)可以用多項(xiàng)式展開寫成： 666.66 610 2+610 1+610 0+ 6101 +61021.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制 如果用ai表示某一位的不同數(shù)碼，對(duì)任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)A，可用多項(xiàng)式表示為：Aan110 n1+a1101+a 0100+ a1101+am10m 在正常書寫時(shí)，各數(shù)碼的“權(quán)”隱含在數(shù)位之中，即： A an1an2 a1 a0 .a 1 am 1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制2二進(jìn)制 （1）它有兩不同的計(jì)數(shù)符號(hào)，即數(shù)碼：0和1。 （2）它采用逢二進(jìn)一的原則計(jì)數(shù)。也就是說，進(jìn)位基

8、數(shù)是2。數(shù)碼在不同的數(shù)位所代表的值也是不相同的，各數(shù)位的“權(quán)”是以2為底的冪。 1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制例如： (10110.1)2 12 4 +02 3 +122 +12 1 +02 0 +121 (22.5)10 與十進(jìn)制數(shù)類似，任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)B，可以展開成多項(xiàng)式之和： Bbn12n1 +b n22n2 +b121+b020+b121 +bm 2m 1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制 一般書寫時(shí)，各數(shù)碼的“權(quán)”隱含在數(shù)位之中，即： B bn1 bn2 b1 b0 .b1 bm 1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制3八進(jìn)制 （1）采用八個(gè)不同的計(jì)數(shù)符號(hào)，即數(shù)碼：0

9、7。 （2）采用逢八進(jìn)一的進(jìn)位原則。在不同的數(shù)位，數(shù)碼所表示的值等于數(shù)碼的值乘上相應(yīng)數(shù)位的“權(quán)”。 1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制例如： (456.45)8 48 2+58 1+ 680+481 +582 (302.578125)101.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制一般地，任意一個(gè)八進(jìn)制數(shù)可以表示為： C cn18n1 +cn28 n2 +c181 +c080+c181 +cm 8m 在上式中，Ci 只能取07之一的值；八進(jìn)制的基數(shù)是8。1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制4十六進(jìn)制 （1）采用十六個(gè)不同的計(jì)數(shù)符號(hào)，即數(shù)碼09及A、B、C、D、E、F。其中A表示十進(jìn)制數(shù)1

10、0，B表示11，C表示12，D表示13，E表示14，F(xiàn)表示15。用這種表示以示和十進(jìn)制計(jì)數(shù)法的區(qū)別。 （2）采用逢十六進(jìn)一的進(jìn)位原則，各位數(shù)的“權(quán)”是以16為底數(shù)的冪。 1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制例如： (2AF)16216 2+A16 1+F16 0 216 2+1016 +151 (687)101.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制一個(gè)任意的十六進(jìn)制數(shù)可以表示為： D dn116n1 +dn216n2 +d1161+ d0160 +d1 161 +dm 16m 在上式中，di 可以取0F之一的值；十六進(jìn)制的基數(shù)是16。1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制 表1.1 常用

11、的幾種進(jìn)位計(jì)數(shù)制表十進(jìn)制01234567二進(jìn)制00000001001000110100010101100111八進(jìn)制01234567十六進(jìn)制012345671.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-進(jìn)位計(jì)數(shù)制 表1.1 常用的幾種進(jìn)位計(jì)數(shù)制表十進(jìn)制89101112131415二進(jìn)制10001001101010111100110111101111八進(jìn)制1011121314151617十六進(jìn)制89ABCDEF1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-十進(jìn)制與二進(jìn)制 1二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 將待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)按各數(shù)位的權(quán)展開成一個(gè)多項(xiàng)式，求出該多項(xiàng)式的和。例如： (1101.01)2 123+122+02 1+ 120+

12、021 +122 (13.25)101.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-十進(jìn)制與二進(jìn)制2十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù)逐次除2取余法： 用2逐次去除待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制整數(shù)，直至商為0時(shí)停止。每次所得的余數(shù)即為二進(jìn)制數(shù)碼，先得到的余數(shù)在低位，后得到的余數(shù)排在高位。 1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-十進(jìn)制與二進(jìn)制例如，將83轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，逐次除2取余： 2 83 1 2 41 1 2 20 0 2 10 0 2 5 1 2 2 0 2 1 1 0 得到的余數(shù)從先至后依次為：1、1、0、0、1、0、1 可得到：(83)10(1010011)21.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-十進(jìn)制與二進(jìn)制3十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)

13、乘2取整法： 逐次用2去乘待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制小數(shù)，將每次得到的整數(shù)部分（0或1）依次記為二進(jìn)制小數(shù)b-1，b-2，b-m。1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-十進(jìn)制與二進(jìn)制例如，將0.8125轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)，逐次乘2取整： 0.8125 2 1 .625 2 1 .25 2 0 .5 2 1 .0可得： (0.8125)10 (0.1101)21.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-十進(jìn)制與二進(jìn)制 值得注意的是: 并非每一個(gè)十進(jìn)制小數(shù)都能轉(zhuǎn)換為有限位的二進(jìn)制小數(shù)，此時(shí)可以采用0舍1入的方法進(jìn)行處理（類似于十進(jìn)制中的四舍五入的方法）。1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-十進(jìn)制與二進(jìn)制例如，將0.335轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)，

14、精確到0.001。 0.335 2 0 .67 2 1 .34 2 0 .68 2 1 .36可得： (0.335)10 (0.0101)2 (0.011)21.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-十進(jìn)制與二進(jìn)制4任意十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 對(duì)于任意一個(gè)既有整數(shù)部分，又有小數(shù)部分的十進(jìn)制數(shù)，在轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)時(shí)，只要將其整數(shù)部分和小數(shù)部分分別按除2取余和乘2取整的法則轉(zhuǎn)換，最后把所得的結(jié)果用小數(shù)點(diǎn)連接起來即可。1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-十進(jìn)制與二進(jìn)制必須注意: 逐次除2取余的余數(shù)是按從低位到高位的排列順序與二進(jìn)制整數(shù)數(shù)位相對(duì)應(yīng)的；逐次乘2取整的整數(shù)是按從高位向低位的排列順序與二進(jìn)制小數(shù)數(shù)位相對(duì)應(yīng)的。其

15、共同特點(diǎn)是以小數(shù)點(diǎn)為中心，逐次向左、右兩邊排列。1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-十、八、十六進(jìn)制互轉(zhuǎn)1八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 同二進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換，分別套用公式 1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-十、八、十六進(jìn)制互轉(zhuǎn)2十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù) 與十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)相似，分別采用除8取余法（對(duì)小數(shù)部分為乘8取整法）、除16取余法（對(duì)小數(shù)部分為乘16取整法）。1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-十、八、十六進(jìn)制互轉(zhuǎn)注意: 在進(jìn)行十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)的過程中，對(duì)于采用除16取余法得到的余數(shù)和采用乘16取整法得到的整數(shù)，若為1015之間的數(shù)值，最后要分別用字符A，B，C，D，E，F(xiàn)

16、代替。1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-二、八、十六進(jìn)制互轉(zhuǎn)1二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù) 238，三位二進(jìn)制數(shù)位相當(dāng)一個(gè)八進(jìn)制數(shù)位三位一并法： 從待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)的小數(shù)點(diǎn)開始，分別向左、右兩個(gè)方向進(jìn)行，將每三位合并為一組，不足三位的以0補(bǔ)齊（注意：整數(shù)部分在前面補(bǔ)0，小數(shù)部分在末尾補(bǔ)0）。然后每三位二進(jìn)制數(shù)用相應(yīng)的八進(jìn)制碼（07）表示，即完成了轉(zhuǎn)換工作。1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-二、八、十六進(jìn)制互轉(zhuǎn)【例1】 將(101010001.001)2轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制 首先以小數(shù)點(diǎn)為中心，分別向左右兩個(gè)方向每三位劃分成一組（以逗號(hào)分界） 101，010，001.001， 然后，每三位用一個(gè)相應(yīng)八進(jìn)制數(shù)碼代替，即

17、得： (101010001.001)2 (521.1)81.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-二、八、十六進(jìn)制互轉(zhuǎn)【例2】 將(10010001.0011)2轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。 以小數(shù)點(diǎn)為中心，向左右兩個(gè)方向每三位劃分成一組： 10，010，001.001，1 小數(shù)點(diǎn)的左邊，有一組“10”不足三位，應(yīng)該補(bǔ)一位0，注意補(bǔ)0的位置應(yīng)在最左邊，即應(yīng)補(bǔ)為“010”；小數(shù)點(diǎn)的右邊，有一組“1”不足三位，應(yīng)該補(bǔ)兩位0，注意補(bǔ)0的位置應(yīng)在最右邊，即應(yīng)補(bǔ)為“100”。 補(bǔ)0后的分組情況為： 010，010，001.001，100然后，每三位用一個(gè)相應(yīng)八進(jìn)制數(shù)碼代替，即得： (10010001.0011)2 (221.1

18、4)81.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-二、八、十六進(jìn)制互轉(zhuǎn)2八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 此為上述轉(zhuǎn)換的逆過程。將每一位八進(jìn)制數(shù)碼用三位二進(jìn)制數(shù)碼代替，即“一分為三”法?！纠?】 將(576.35)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 將八進(jìn)制數(shù)的每位數(shù)碼依次用三位二進(jìn)制數(shù)代替，即得： (576.35)8 (101111110.011101)21.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-二、八、十六進(jìn)制互轉(zhuǎn)3二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù) 2 416，四位二進(jìn)制數(shù)與一位十六進(jìn)制數(shù)完全對(duì)應(yīng)四位一并法： 從待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)的小數(shù)點(diǎn)開始，分別向左、右兩個(gè)方向進(jìn)行，將每四位合并為一組，不足四位的以0補(bǔ)齊。然后每四位二進(jìn)制數(shù)用一個(gè)相應(yīng)的十六進(jìn)制碼（

19、0F）表示，即完成轉(zhuǎn)換工作。1.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-二、八、十六進(jìn)制互轉(zhuǎn)【例4】 將(10110001.0011)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。 以小數(shù)點(diǎn)為中心，分別向左右兩個(gè)方向每四位劃分成一組（以逗號(hào)分界）： 1011，0001.0011 然后，每四位用一個(gè)相應(yīng)十六進(jìn)制數(shù)碼代替，即得： (10110001.0011)2 (B1.3)161.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-二、八、十六進(jìn)制互轉(zhuǎn)【例5】 將(1001001.001)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。 以小數(shù)點(diǎn)為中心，分別向左右兩個(gè)方向每四位劃分成一組（以逗號(hào)分界）： 100，1001.001 小數(shù)點(diǎn)的左邊，有一組“100”不足四位，應(yīng)該補(bǔ)一位0，注意

20、補(bǔ)0的位置應(yīng)在最左邊，即應(yīng)補(bǔ)為“0100”；小數(shù)點(diǎn)的右邊，有一組“001”不足四位，應(yīng)該補(bǔ)一位0，注意補(bǔ)0的位置應(yīng)在最右邊，即應(yīng)補(bǔ)為“0010”。 補(bǔ)0后的分組情況為： 0100，1001.0010然后，每四位用一個(gè)相應(yīng)十六進(jìn)制數(shù)碼代替，即得： (1001001.001)2 (49.2)161.2.1 進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換-二、八、十六進(jìn)制互轉(zhuǎn)4十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 采用“一分為四”的方法，把每個(gè)十六進(jìn)制數(shù)碼用四位二進(jìn)制數(shù)代替就完成了轉(zhuǎn)換工作?！纠?】 將(576.35)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 將十六進(jìn)制數(shù)的每位數(shù)碼依次用四位二進(jìn)制數(shù)代替，即得：(576.35)16 (010101110110.

21、00110101)21.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-正數(shù)與負(fù)數(shù) 在計(jì)算機(jī)中數(shù)的符號(hào)也是用數(shù)碼來表示的，一般用“0”表示正數(shù)的符號(hào)，“1”表示負(fù)數(shù)的符號(hào)，并放在數(shù)的最高位。例如： (01011)2 (+11)10 (11011)2 (11)101.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-原碼、補(bǔ)碼與反碼 在計(jì)算機(jī)中一個(gè)數(shù)可以采用原碼、補(bǔ)碼或反碼表示，上面講到的正數(shù)與負(fù)數(shù)表示法即為原碼表示法。 一個(gè)正數(shù)的原碼、補(bǔ)碼與反碼是相同的，而負(fù)數(shù)就不同了。 1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-原碼、補(bǔ)碼與反碼 假設(shè)x為n位小數(shù)，用小數(shù)點(diǎn)左面一位表示數(shù)的符號(hào)，則：（1）X原= X （0X1） 1-X （-1X0） 數(shù)的范圍為：(1

22、-2n)-(1-2n) 零有兩種表示：正零為0.00 負(fù)零為1.001.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-原碼、補(bǔ)碼與反碼 原碼表示法的優(yōu)點(diǎn)：比較直觀 缺點(diǎn)：加減運(yùn)算復(fù)雜 當(dāng)兩個(gè)數(shù)求和時(shí)，如果符號(hào)相同，則數(shù)值部分相加；如果符號(hào)相異，則數(shù)值部分相減。相減時(shí)，要先比較兩個(gè)運(yùn)算數(shù)絕對(duì)值的大小，然后做減法，最后給結(jié)果確定適當(dāng)?shù)姆?hào)。顯然，利用原碼作加減法運(yùn)算是不太方便的。1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-原碼、補(bǔ)碼與反碼(2) X補(bǔ)= X （0X1） 2+X （-1X0） 數(shù)的范圍為： (1-2n)-1 零的表示是惟一的，即 0.001.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-原碼、補(bǔ)碼與反碼 采用補(bǔ)碼表示法做減法比原碼方便得

23、多，不論參加運(yùn)算的數(shù)是正還是負(fù)，都可以利用加法實(shí)現(xiàn)。 但是，根據(jù)補(bǔ)碼的定義，求負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，要從模中減去負(fù)數(shù)的絕對(duì)值，這就需要做一次減法運(yùn)算，顯然，這樣做是不方便的。但可以從反碼的表示法中，獲得求負(fù)數(shù)補(bǔ)碼的簡(jiǎn)便方法。1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-原碼、補(bǔ)碼與反碼（3） X反= X （0X1） (2-2-n)+X （-1X0） 數(shù)的范圍: (1-2n)-(1-2n) 零的表示有兩種：正零為0.00 負(fù)零為 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-原碼、補(bǔ)碼與反碼下面舉例說明X的原碼、補(bǔ)碼及反碼表示【例1】 設(shè)X +0.1011 X 原 = 0.1011 X 補(bǔ) = 0.1011 X 反 = 0.10111.2.2 計(jì)算

24、機(jī)中數(shù)的表示-原碼、補(bǔ)碼與反碼【例2】 設(shè)X -0.1011則: X 原 = 1-X 1.1011 X 補(bǔ) = 2+X (2)10+(-0.1011)2 1.0101 X 反 = (22n)+X 2+X-2n = (2)10+(-0.1011)2(24)10 1.0100 從本例可見，將 X 原的符號(hào)位保持不變，數(shù)值部分按位取反（即01，10），即可得 X 反 ；而 X 反的最低位+1，即可得 X 補(bǔ)。1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-原碼、補(bǔ)碼與反碼 對(duì)補(bǔ)碼進(jìn)行運(yùn)算，可將加、減運(yùn)算統(tǒng)一成加法運(yùn)算，降低了對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)算器的要求，因此得到廣泛的應(yīng)用。 補(bǔ)碼的運(yùn)算結(jié)果仍為補(bǔ)碼。 1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的

25、表示-原碼、補(bǔ)碼與反碼【例3】 設(shè) X +0.1011 Y 0.0110， 求 X-Y解：X-Y X+(-Y) X 補(bǔ) 0.1011 -Y 補(bǔ) 1.1010 X -Y 補(bǔ) X 補(bǔ)+-Y 補(bǔ) 0.1011+1.1010 1 0 .01010.0101運(yùn)算結(jié)果按模2（mod 2）處理，最高位舍去。1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-原碼、補(bǔ)碼與反碼【例4】 設(shè) X 0.0110 Y 0.1011 求 X-Y解：X-Y X+（-Y） X 補(bǔ) 0.0110 -Y 補(bǔ) 1.0101 X -Y 補(bǔ) X 補(bǔ)+Y 補(bǔ) 0.0110+1.0101 1.1011 其結(jié)果即為 -0.0101 的補(bǔ)碼。1.2.2 計(jì)算機(jī)中

26、數(shù)的表示-定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù) 1定點(diǎn)數(shù)表示法 在機(jī)器中，小數(shù)點(diǎn)位置固定的數(shù)稱為定點(diǎn)數(shù)，一般采用定點(diǎn)小數(shù)表示法，即小數(shù)點(diǎn)固定在符號(hào)位與最高位之間。 有時(shí)也采用定點(diǎn)整數(shù)表示法，此時(shí)將小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最低位的后面。定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算規(guī)則比較簡(jiǎn)單，但不適宜對(duì)數(shù)值范圍變化比較大的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)2浮點(diǎn)數(shù)表示法 浮點(diǎn)數(shù)可以擴(kuò)大數(shù)的表示范圍。 浮點(diǎn)數(shù)由兩部分組成，一部分用以表示數(shù)據(jù)的有效位，稱為尾數(shù)；一部分用于表示該數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置，稱為階碼。1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù) 一般階碼用整數(shù)表示，尾數(shù)大多用小數(shù)表示。一個(gè)數(shù)N用浮點(diǎn)數(shù)表示可以寫成： N MRe M表示

27、尾數(shù)，e表示指數(shù)，R表示基數(shù)。基數(shù)一般取2，8，16。一旦機(jī)器定義好了基數(shù)值，就不能再改變了。因此，在浮點(diǎn)數(shù)表示中基數(shù)不出現(xiàn)，是隱含的。 階碼和尾數(shù)可以采用不同的碼制表示法。一般尾數(shù)常采用原碼或補(bǔ)碼表示法，階碼用補(bǔ)碼或移碼表示法。移碼表示法也叫增碼表示法。1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù) 任意一個(gè)整數(shù)X若用n位二進(jìn)制數(shù)來表示（含符號(hào)位），則其移碼為真值X加2n1，即: X 移 2n1 + X （-2 n1X2n1） 當(dāng)X0時(shí)， X 移 只要將X的最高位加1，符號(hào)位為1。 當(dāng)X0時(shí)， X 移 將2n1減去X的絕對(duì)值，符號(hào)位為0。1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)【例5】 已

28、知X +6，求 X 移。解： X (+6)10 +(0110)2 X 移 23+ (0110)2 (1110)2 (即最高位加1）1.2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示-定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)【例6】 已知 X -6，求 X 移。解：X (-6)10 -(0110)2 X 移 23 (0110)2 (0010)2 當(dāng) X 0時(shí)， X 移 10000 （ 表示是惟一的）1.2.3 計(jì)算機(jī)中的編碼 計(jì)算機(jī)只能識(shí)別1和0，因此在計(jì)算機(jī)內(nèi)表示的數(shù)字、字母及符號(hào)等都要以二進(jìn)制數(shù)碼的組合來代表，這就是二進(jìn)制編碼。 根據(jù)不同的用途，有各種各樣的編碼方案，較常用的有ASCII碼、BCD8421碼、漢字編碼等。1.2.3 計(jì)算機(jī)

29、中的編碼1ASCII碼 American Standard Code for Information Interchange，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼 在計(jì)算機(jī)界，尤其是在微型計(jì)算機(jī)中得到了廣泛使用 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）確定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)字符編碼。為了和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)兼容，我國(guó)根據(jù)它制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，即GB1988。其中除了將貨幣符號(hào)轉(zhuǎn)換為人民幣符號(hào)外，其他相同。1.2.3 計(jì)算機(jī)中的編碼 ASCII碼采用7位二進(jìn)制位編碼，共可表示2 7128個(gè)字符 計(jì)算機(jī)中常以8位二進(jìn)制，即一個(gè)字節(jié)為單位表示信息，因此將ASCII碼的最高位取0。一般用作校驗(yàn)位。當(dāng)ASCII碼的最高位取1時(shí)，又可表示128個(gè)字符，這種編碼稱

30、為擴(kuò)展ASCII碼，主要是表示一些制表符。1.2.3 計(jì)算機(jī)中的編碼2BCD碼 由于人們?nèi)粘Ｊ褂玫氖鞘M(jìn)制，而機(jī)器內(nèi)使用的是二進(jìn)制，所以，需要把十制數(shù)表示成二進(jìn)制碼。 一位十進(jìn)制數(shù)字，用4位二進(jìn)制編碼來表示可以有多種方法，但常用的是BCD碼。4位二進(jìn)制數(shù)表示24即16種狀態(tài)。只取前10種狀態(tài)來表示09，從左到右每位二進(jìn)制數(shù)的權(quán)分別為8，4，2，1，因此又叫8421碼。1.2.3 計(jì)算機(jī)中的編碼 BCD碼有十個(gè)不同的碼，0000，0001，0010，0011，0100，0101，0110，0111，1000，1001，且它是逢“十”進(jìn)位的，所以是十進(jìn)制數(shù)，但它的每位是用二進(jìn)制編碼來表示的，因此稱

31、為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制（Binary Coded Decimel，BCD）。 BCD碼十分直觀，可以很容易實(shí)現(xiàn)與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換。1.2.3 計(jì)算機(jī)中的編碼 例如，(0010 1000 0101 1001.0111 0010)BCD可以方便地認(rèn)出2859.72是其代表的十進(jìn)制數(shù)。 通常，先用十進(jìn)制輸入數(shù)，通過鍵盤變成BCD碼，再由程序變成真正的二進(jìn)制參與運(yùn)算。因此，BCD碼是一種過渡碼。1.2.3 計(jì)算機(jī)中的編碼3漢字編碼 漢字是世界上最龐大的字符集。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-80提供了中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼，簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)碼。 該字符集把常用漢字分成兩個(gè)字庫(kù)。一級(jí)字庫(kù)有3755個(gè)漢字，通常

32、占常用漢字的90左右，按拼音字母順序排列。二級(jí)字庫(kù)不太常用，有3008個(gè)漢字，按部首順序排列。另外還收錄了一些圖形符號(hào)，漢字和圖形符號(hào)合計(jì)7445個(gè)。1.2.3 計(jì)算機(jī)中的編碼 國(guó)標(biāo)碼用兩個(gè)字節(jié)（2816位）來表示一個(gè)漢字。兩個(gè)字節(jié)的最高位均不用，置0。故漢字編碼采用雙七位方案，大約可以表示128128種狀態(tài)。 由于每個(gè)字節(jié)的低七位中不能再用控制字符位，因而雙七位能表示94948836種可見字符編碼。 采用行、列形式，第一字節(jié)為行號(hào)，其行號(hào)叫區(qū)號(hào)；第二個(gè)字節(jié)為列號(hào)，其列號(hào)叫位號(hào)。01區(qū)至09區(qū)為各種符號(hào)，16區(qū)到55區(qū)為一級(jí)字庫(kù)，56區(qū)到87區(qū)為二級(jí)字庫(kù)，88區(qū)到94區(qū)為空。國(guó)標(biāo)碼有時(shí)又稱為區(qū)

33、位碼。1.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1信息系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理2過程控制3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)4科學(xué)計(jì)算5其他1.4 計(jì)算機(jī)能力培養(yǎng)方向 結(jié)合計(jì)算機(jī)在當(dāng)前社會(huì)中的應(yīng)用狀況和發(fā)展方向，將計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)分為如下八個(gè)方向：（1）計(jì)算機(jī)硬件能力培養(yǎng)方向。（2）計(jì)算機(jī)操作能力培養(yǎng)方向。（3）高級(jí)語(yǔ)言軟件開發(fā)能力培養(yǎng)方向。（4）信息系統(tǒng)開發(fā)能力培養(yǎng)方向。（5）多媒體應(yīng)用能力培養(yǎng)方向。（6）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能力培養(yǎng)方向。（7）Web應(yīng)用程序開發(fā)能力培養(yǎng)方向。（8）游戲程序開發(fā)能力培養(yǎng)方向。 本章小結(jié) 本章主要講解了計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、數(shù)制與編碼、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和能力培養(yǎng)方向等幾個(gè)方面的知識(shí)。 關(guān)于計(jì)算機(jī)的發(fā)

34、展簡(jiǎn)史，主要應(yīng)該知道計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段是以計(jì)算機(jī)元器件的變革作為劃分的標(biāo)志，并知道四代計(jì)算機(jī)采用的元器件分別是什么。理解掌握計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)。 本章小結(jié) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)部分應(yīng)掌握計(jì)算機(jī)硬件的五大組成部分、馮諾依曼結(jié)構(gòu)圖和主要技術(shù)指標(biāo)。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)應(yīng)知道軟件的分類，以及各類軟件的作用。 本章小結(jié) 數(shù)制與編碼部分應(yīng)掌握進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換、數(shù)的表示和編碼三個(gè)方面的知識(shí)。 數(shù)制相互轉(zhuǎn)換方面主要掌握：二、八、十六進(jìn)制采用公式轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的方法，十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二、八、十進(jìn)制整數(shù)的方法（除n取余法），十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二、八、十進(jìn)制小數(shù)的方法（乘n取整法），二

35、進(jìn)制數(shù)與八、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法（三位一并法、四位一并法、一分為三法、一分為四法）。 習(xí)題一 1-1 計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)有哪些？計(jì)算機(jī)的發(fā)展主要?jiǎng)澐譃樗膫€(gè)階段，劃分的依據(jù)是什么？ 1-2 馮諾依曼原理是當(dāng)今計(jì)算機(jī)工作的基本原理，采用馮諾依曼原理的計(jì)算機(jī)也叫馮諾依曼計(jì)算機(jī)，請(qǐng)問馮諾依曼計(jì)算機(jī)的基本特點(diǎn)是什么？ 1-3 畫出馮諾依曼結(jié)構(gòu)圖，并簡(jiǎn)要說明其工作原理。 1-4 衡量計(jì)算機(jī)性能的主要技術(shù)指標(biāo)是什么？習(xí)題一 1-5 操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位如何，具有什么特點(diǎn)？ 1-6 設(shè)X=(0.0110)2，Y=(0.1011)2，求X-Y、X+Y。 1-7 計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)是人類歷史上的一次技術(shù)革命，計(jì)算

36、機(jī)在我們的生活中的各個(gè)方面也應(yīng)用得非常廣泛。它具體表現(xiàn)在哪些方面？從學(xué)習(xí)的方面看，計(jì)算機(jī)主要有哪些能力培養(yǎng)方向？ 習(xí)題一1-8 完成下列數(shù)制轉(zhuǎn)換： (121)10 = ( )2 = ( )8 = ( )16 (0.3175)10 = ( )2 = ( )8 = ( )16 (63.49)10 = ( )2 = ( )8 = ( )16 (FF)16 = ( )8 =( )2 (B9)16 = ( )8 = ( )2 習(xí)題一1-9 完成下列數(shù)制轉(zhuǎn)換： (111001111.110110)2 = ( )8 =( )16 (11111100.11)2 = ( )8 =( )16 (111001111

37、.110110)2 = ( )8 =( )16 (BA.FE)16 = ( )8 =( )2 習(xí)題一 1-10 已知二進(jìn)制數(shù)x1= +0.101011， x2 = -0.101011，x3= +1010111， x4 = -1010111， 求x1，x2，x3，x4的原碼、補(bǔ)碼和反碼。 本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解計(jì)算機(jī)主要器件、外部設(shè)備的種類和市場(chǎng)情況 掌握計(jì)算機(jī)主要器件、外部設(shè)備的主要性能指標(biāo)知道如何選購(gòu)計(jì)算機(jī)的主要器件和外部設(shè)備會(huì)組裝一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)方法 本章目錄2.1 中央處理器2.2 存儲(chǔ)設(shè)備2.3 輸入設(shè)備2.4 輸出設(shè)備2.5 調(diào)制解調(diào)器2.6 系統(tǒng)總線2.7如

38、何組裝一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 2.1 中央處理器 CPU，即中央處理器，其英文全稱： Central Processing Unit CPU擔(dān)負(fù)著執(zhí)行各種命令、完成各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算的任務(wù)，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的核心部件。 計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展過程，實(shí)質(zhì)上就是CPU從低級(jí)向高級(jí)、從簡(jiǎn)單向復(fù)雜的發(fā)展過程。 2.1.1 CPU的性能指標(biāo) 1.主頻 ：CPU工作的時(shí)鐘頻率 2.外頻 ： CPU工作時(shí)的外部時(shí)鐘，即系統(tǒng)總線的工作頻率 遠(yuǎn)低于主頻3.倍頻 ： CPU工作頻率倍頻外頻 4.地址總線寬度 5.數(shù)據(jù)總線寬度2.1.1 CPU的性能指標(biāo)6.高速緩存 ：分L1、L2兩級(jí) L1：片內(nèi)緩存 ，容量不大，速度高 L2

39、：主板片內(nèi),比L1容量大,速度稍低7.工作電壓 ：工作電壓低，CPU功耗小 8.支持的擴(kuò)展指令集 ：x86及擴(kuò)展指令 Intel：MMX（多媒體擴(kuò)展指令集）和SSE（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流單指令擴(kuò)展） AMD：3D Now!和增強(qiáng)版3D Now! 2.1.2 CPU的封裝方式 兩大類型： 1Socket與Super 7 2Slot 1，Slot 2與Slot A1Socket與Super 7 圖2.1 采用Socket結(jié)構(gòu)封裝的CPU與Socket插座1Socket與Super 7 PC機(jī)從386時(shí)代普遍使用Socket插座安裝CPU，從Socket4，Socket 5，Socket 7，Socket

40、370到現(xiàn)在的Socket 423，Socket 478。 這種結(jié)構(gòu)的插座是方形多針角零插入力插座。插座上有一根拉桿，在安裝和更換CPU時(shí)只要將拉桿向上拉出，就可以輕易地插進(jìn)或取出CPU芯片了。 1Socket與Super 7Socket 7插座適用范圍很廣，可以安裝Intel Pentium、Intel Pentium MMX，AMD K5，K6，K6-2，K6-，Cyrix M等處理器。Pentium 4處理器是采用的Socket 423和Socket 478插座。 Super 7標(biāo)準(zhǔn)在Socket 7基礎(chǔ)上發(fā)展而來，增加了對(duì)處理器100MHz外頻、AGP的支持，主要支持AMD K6-2、

41、K6-處理器。2Slot 1，Slot 2與Slot A 圖2.2 采用Slot結(jié)構(gòu)封裝的CPU與Slot插座2Slot 1，Slot 2與Slot ASlot 1：由Intel提出，一個(gè)狹長(zhǎng)的242引腳的插槽，支持采用SEC（單邊接觸）封裝技術(shù)的Pentium ，Pentium 和Celeron處理器。除了接囗方式不同外，Slot 1所支持的特性與Super 7系統(tǒng)沒有什么太大的區(qū)別。Slot 2：與Slot 1類似，面向高端服務(wù)器市場(chǎng)，與Xeon（至強(qiáng)）CPU配合使用。Slot A：由AMD提出，支持AMD K7處理器。從外觀上看Slot A與Slot 1十分相似，但是電氣性能不同，并不兼

42、容。2.1.3 CPU兩大陣營(yíng)主流產(chǎn)品 1Inte1公司產(chǎn)品 2AMD公司產(chǎn)品2.1.4 CPU多媒體指令集1MMX指令集 MMX（Multi Media eXtension）指令集是Intel開發(fā)的多媒體延伸指令集，共57條指令，負(fù)責(zé)音效、影像、動(dòng)畫等處理，玩多媒體或?yàn)g覽多媒體網(wǎng)頁(yè)時(shí)有較佳的效果。2Enhanced 3D NOW！指令集 AMD于1998年發(fā)布了3D NOW！指令集。它內(nèi)含21條指令，負(fù)責(zé)3D圖形繪制，并運(yùn)用在AMD K6-2及K6-處理器中。后來AMD推出Athlon及Duron時(shí)再增加Enhanced 3D NOW！，其指令增加到45條。其中增加的部分主要用于處理視頻資料

43、、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、整數(shù)運(yùn)算、數(shù)碼信號(hào)處理、MP3等方面。2.1.4 CPU多媒體指令集3SSE指令集 SSE：（Streaming SIMD Extension，資料流SIMD延伸指令集），在Pentium 中加入全新70條指令 在互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用的多媒體和圖形程序有更好的效果。4SSE2指令集 為了改良SSE指令集而產(chǎn)生的新技術(shù)，應(yīng)用于Pentium 4的CPU中。內(nèi)含144條全新的指令，并包括有SIMD倍精確浮點(diǎn)、SIMD128bit整數(shù)運(yùn)算以及全新的Cache和內(nèi)存管理指令集。 SSE2指令集可加快互聯(lián)網(wǎng)程序運(yùn)算，并使視頻、語(yǔ)音、加密、影像及非線程工作站的運(yùn)用提高速度。2.2 存儲(chǔ)設(shè)備 2.2

44、.1 存儲(chǔ)設(shè)備概述 2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 2.2.3 磁記錄存儲(chǔ)器 2.2.4 光盤存儲(chǔ)器 2.2.1 存儲(chǔ)設(shè)備概述-基本概念 存儲(chǔ)器是由一些能表示二進(jìn)制數(shù)0和1的物理器件組成的，這種器件稱為記憶元件或存儲(chǔ)介質(zhì)。常用的存儲(chǔ)介質(zhì)有半導(dǎo)體器件和磁性材料。例如，一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)半導(dǎo)體電路、磁性材料中的存儲(chǔ)元等都可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制代碼信息。 位是存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)信息的最小單位，稱為存儲(chǔ)位。由若干個(gè)存儲(chǔ)位組成一個(gè)存儲(chǔ)單元。 一個(gè)存儲(chǔ)單元可以存放一個(gè)字，稱為字存儲(chǔ)單元；也可以存放一個(gè)字節(jié)，稱為字節(jié)存儲(chǔ)單元。許多存儲(chǔ)單元的集合形成一個(gè)存儲(chǔ)體。 2.2.1 存儲(chǔ)設(shè)備概述-基本概念 如何區(qū)分、識(shí)別存儲(chǔ)體中各個(gè)存儲(chǔ)單元

45、？ 方法：給每個(gè)存儲(chǔ)單元編上號(hào)，這個(gè)編號(hào)就稱為該單元的地址。若一個(gè)單元存放一個(gè)字節(jié)，則相應(yīng)的地址稱為字節(jié)地址；若一個(gè)單元存放一個(gè)機(jī)器字，那么，相應(yīng)的地址稱為字地址。 有的計(jì)算機(jī)可編址的最小單位是字節(jié)，這種計(jì)算機(jī)稱為按字節(jié)編址的計(jì)算機(jī)；有的計(jì)算機(jī)可編址的最小單位是字；還有的計(jì)算機(jī)既可按字編址，又可按字節(jié)編址，如PDP-11系列計(jì)算機(jī)。 2.2.1 存儲(chǔ)設(shè)備概述-基本概念字地址高字節(jié)低字節(jié)字地址010013222字節(jié)地址544按字編址 低字節(jié)用偶地址高字節(jié)用奇地址 2.2.1 存儲(chǔ)設(shè)備概述-基本概念 按字編址，每個(gè)存儲(chǔ)單元存放一個(gè)字。字長(zhǎng)視計(jì)算機(jī)不同而異。有的字長(zhǎng)為16bit或32bit，而有的字

46、長(zhǎng)只有8bit。當(dāng)字長(zhǎng)為8bit時(shí)，按字編址，實(shí)際上也就是按字節(jié)編址。 存儲(chǔ)單元的總數(shù)稱為該存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。 表示存儲(chǔ)容量的單位一般用字或字節(jié)。如，32KB表示32K字節(jié)，128KW表示128K字，其中1K1024。 目前，一般PC機(jī)的主存儲(chǔ)器容量在128MB1GB之間或更大。 2.2.1 存儲(chǔ)設(shè)備概述-基本概念 存儲(chǔ)器的兩個(gè)基本操作：寫入、讀出 讀出時(shí)間（亦稱取數(shù)時(shí)間）：存儲(chǔ)器從接到讀出命令，到指定地址的信息被讀出，并穩(wěn)定在存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器或數(shù)據(jù)總線上為止的時(shí)間。 寫入時(shí)間：將數(shù)據(jù)寄存器或數(shù)據(jù)總線上的信息寫入存儲(chǔ)器的時(shí)間。 存儲(chǔ)周期：在連續(xù)兩次訪問存儲(chǔ)器時(shí)，從第一次開始訪問到下一次開始訪問

47、所需的最短時(shí)間，它表示存儲(chǔ)器的工作速度。 存儲(chǔ)周期和取數(shù)時(shí)間有所不同，即存儲(chǔ)周期略大于取數(shù)時(shí)間。其差別與存儲(chǔ)器所采用的物理器件有關(guān)。2.2.1 存儲(chǔ)設(shè)備概述-存儲(chǔ)器分類按存取方式分類1.隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM ）和順序存儲(chǔ)器（SAM） 隨機(jī)存儲(chǔ)器：通過指令可以隨機(jī)地存取任一單元的內(nèi)容，且存取時(shí)間基本固定，即與存儲(chǔ)信息的地址無關(guān)的存儲(chǔ)器。 順序存儲(chǔ)器：只能按某種順序來存取信息，也就是說存取時(shí)間與存儲(chǔ)單元的物理位置有關(guān)，如磁帶存儲(chǔ)器和磁盤存儲(chǔ)器。2.讀寫存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器（ROM） 讀寫存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器中的內(nèi)容既能讀出，又能改寫。 只讀存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器中的內(nèi)容只能讀出，不能改寫2.2.1 存儲(chǔ)設(shè)備概述-存

48、儲(chǔ)器分類按存儲(chǔ)介質(zhì)分類1.磁性材料存儲(chǔ)器 以磁性材料作為存儲(chǔ)介質(zhì)，如磁芯存儲(chǔ)器、磁盤存儲(chǔ)器、磁帶存儲(chǔ)器等。 缺點(diǎn)：存儲(chǔ)器體積大、存取速度不高等，現(xiàn)已基本上被半導(dǎo)體存儲(chǔ)器所取代。2.半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 以半導(dǎo)體器件作為存儲(chǔ)介質(zhì)3.激光存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)方式：信息以刻痕的形式保存在盤面上，用激光束照射盤面，靠盤面的不同反射來讀出信息。 人們常稱這類存儲(chǔ)器為光盤。光盤可分為只讀型光盤（CD-ROM）、追記型光盤（WORM）和可改寫型光盤（MOD）3種。2.2.1 存儲(chǔ)設(shè)備概述-存儲(chǔ)器分類按功能和存取速度分類1.寄存器型存儲(chǔ)器。 由多個(gè)寄存器組成，如CPU內(nèi)部的寄存器組。 主要用來存放地址、數(shù)據(jù)及運(yùn)算的中間結(jié)果，

49、速度可與CPU匹配，但容量很小。2.高速緩沖存儲(chǔ)器。 高速小容量存儲(chǔ)器，存放CPU近期要執(zhí)行的指令和數(shù)據(jù)。 一般采用雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為高速緩沖存儲(chǔ)器。存取速度高，用來提高系統(tǒng)的處理速度。2.2.1 存儲(chǔ)設(shè)備概述-存儲(chǔ)器分類3.主存儲(chǔ)器 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的主要存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱主存、內(nèi)存。主存一般由半導(dǎo)體MOS存儲(chǔ)器組成。 用來存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)運(yùn)行期間較常用的大量的程序和數(shù)據(jù)。4.外存儲(chǔ)器 主機(jī)外部的存儲(chǔ)器，也叫輔助存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱外存、輔存。 容量很大，存取速度較低，主要由磁表面存儲(chǔ)器組成，目前廣泛使用磁盤存儲(chǔ)器和光盤存儲(chǔ)器。 2.2.1 存儲(chǔ)設(shè)備概述-存儲(chǔ)器分類 圖2.4 各類存儲(chǔ)器之間的關(guān)系 高速緩沖存儲(chǔ)

50、器CPUCache主機(jī)寄存器組主 存外存2.2.1 存儲(chǔ)設(shè)備概述-存儲(chǔ)器分類 計(jì)算機(jī)主要包括CPU、主存和高速緩存。 高速緩存處于CPU和主存之間，主存介于高速緩存和外存之間。越靠近CPU的存儲(chǔ)器，其存取速度越快，容量相對(duì)就越小。 沒有高速緩存時(shí)，CPU直接訪問主存。有高速緩存時(shí)，CPU當(dāng)前要使用的指令和數(shù)據(jù)都是先通過訪問高速緩存獲取，如果緩存中沒有，才會(huì)訪問內(nèi)存。 CPU不能直接訪問外存，當(dāng)需要用到外存上的程序和數(shù)據(jù)時(shí)，先要將它們從外存調(diào)入主存，再?gòu)闹鞔嬲{(diào)入高速緩存后為CPU所利用。2.2.1 存儲(chǔ)設(shè)備概述-存儲(chǔ)器的性能指標(biāo) 1存儲(chǔ)容量（capacity）2存取速度（access time）

51、3數(shù)據(jù)傳輸率（data transfer rate）4位存儲(chǔ)價(jià)格（cost per bit）2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器一般可分為三大類： 隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM） 只讀存儲(chǔ)器（ROM） 特殊存儲(chǔ)器。 本課著重介紹前兩類 2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-隨機(jī)存儲(chǔ)器 1RAM 讀寫隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 Read Write Random Access MemoryRAM通常有三個(gè)特點(diǎn)：（1）可以讀出、寫入。讀出時(shí)不損壞所存儲(chǔ)的內(nèi)容，寫入時(shí)修改原來所存儲(chǔ)的內(nèi)容（2）所謂隨機(jī)存取，意味著存取任一單元所需的時(shí)間相同。通過行地址和列地址來存取一個(gè)單元。（3）當(dāng)斷電后，存儲(chǔ)內(nèi)容立即消失，稱為易失性。 也有非易失性RAM，稱為

52、NOVRAM或NVRAM。2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-隨機(jī)存儲(chǔ)器2DRAM與SRAM RAM分為兩大類：動(dòng)態(tài)（Dynamic RAM） 靜態(tài)（Static RAM） DRAM：用MOS電路和電容作存儲(chǔ)元件的，因電容會(huì)放電，需要定時(shí)充電以維持存儲(chǔ)內(nèi)容的正確，稱為“刷新” 。特點(diǎn)：高密度 SRAM：用雙極型電路或MOS電路的觸發(fā)器作存儲(chǔ)元件。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)。 特點(diǎn)：高速度2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-隨機(jī)存儲(chǔ)器3NVRAM 是一種非易失性的隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器。 既能快速存取，而系統(tǒng)斷電時(shí)又不丟失數(shù)據(jù)。 如Intel 2004 NVRAM芯片。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)： SRAM陣列 + 與

53、它逐位對(duì)應(yīng)的非易失E2PROM備份陣列 正常工作時(shí)，CPU訪問SRAM完成快速讀寫。斷電時(shí)，數(shù)據(jù)保護(hù)電路測(cè)出電源降至4V時(shí)能立即關(guān)閉寫入電路，且迅速把SRAM的內(nèi)容并行地轉(zhuǎn)儲(chǔ)到E2PROM。電源恢復(fù)后，E2PROM中的內(nèi)容又自動(dòng)放入SRAM陣列中。 轉(zhuǎn)儲(chǔ)操作能可靠地進(jìn)行1萬(wàn)次，非易失能力保證能存儲(chǔ)10年以上。2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-內(nèi)存規(guī)范 為了保證產(chǎn)品能可靠、穩(wěn)定地工作，內(nèi)存生產(chǎn)廠商推出了內(nèi)存兼容性規(guī)范 。典型規(guī)范有： 1SDRAM規(guī)范 2DDR SDRAM規(guī)范 3RDRAM規(guī)范2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-內(nèi)存規(guī)范1SDRAM規(guī)范（1）PC1OO SDRAM規(guī)范 Intel公司推出。要求主機(jī)

54、板外部時(shí)鐘頻率為100 MHz，且在BIOS選項(xiàng)中，CAS Latency設(shè)置為2時(shí)，PC 100 SDRAM能穩(wěn)定地與主板同頻工作。 該規(guī)范包括： 內(nèi)存條各部分線長(zhǎng)最大值與最小值，線寬與間距的精確規(guī)格，6層PCB 板，具有完整的電源層和地線層，每一電路層之間距離的詳細(xì)規(guī)格，符合精確發(fā)送、載入、終止等請(qǐng)求的時(shí)間，詳細(xì)的SDRAM組成規(guī)格，詳細(xì)的EEPROM編程規(guī)格，特殊的標(biāo)記要求，電磁干擾標(biāo)記要求，可選鍍金印刷電路板等。 2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-內(nèi)存規(guī)范（2）PC 133 SDRAM規(guī)范 由威盛和現(xiàn)代、NEC等六大內(nèi)存廠家提出。 對(duì)比 PC 100， PC 133規(guī)范對(duì)內(nèi)存提出更高的要求：

55、CAS Latency= 3時(shí)，內(nèi)存穩(wěn)定工作在133 MHz的外頻下。 隨后Intel也提出了自己的PC 133規(guī)范，與威盛的最大區(qū)別就在于：要求將CAS Latency的參數(shù)設(shè)置成2時(shí)，內(nèi)存穩(wěn)定工作在133 MHz的外頻下。 威盛和Intel的PC 133規(guī)范都明確規(guī)定：所有符合PC 133規(guī)范的內(nèi)存都必須采用6層PCB板。 2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-內(nèi)存規(guī)范（3）PC 150 SDRAM規(guī)范 這種內(nèi)存并非正式發(fā)布的一個(gè)版本，它實(shí)際上就是一個(gè)超頻版的內(nèi)存。 通常這種內(nèi)存可以運(yùn)行在150 MHz頻率CAS 3模式，或者是133 MHz頻率CAS Latency 2模式下。2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)

56、器-內(nèi)存規(guī)范2DDR SDRAM規(guī)范 DDR內(nèi)存按照速度有兩種方法來進(jìn)行分類： 以DDRxxx這種方式命名，后邊的 “xxx”表示該內(nèi)存以xxx的速度運(yùn)行； 以PCxxxx進(jìn)行命名，后邊的“xxxx”表示內(nèi)存的帶寬。 目前常用的DDR標(biāo)準(zhǔn)有4個(gè)。2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-內(nèi)存規(guī)范（1）DDR200/PC1600 最早的一代DDR內(nèi)存。它的工作頻率為200 MHz（由于是DDR內(nèi)存， 所以頻率增加一倍，即100 MHz 2，所以，這類內(nèi)存是工作在200 MHz的頻率下的），而工作模式為CAS 2.5。（2）DDR266/PC2100 目前普遍見到的DDR內(nèi)存，工作頻率為266 MHz，工作模式為

57、CAS 2.5。 2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-內(nèi)存規(guī)范（3）DDR333/PC2700 正式發(fā)布的一個(gè)DDR內(nèi)存版本，內(nèi)存頻率增加到166MHz DDR（實(shí)際工作中雙倍變?yōu)?33 MHz），CAS 2.5模式。（4）DDR400/PC3200 工作的頻率200 MHz的DDR（實(shí)際工作頻率為400 MHz）。 2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-內(nèi)存規(guī)范3RDRAM規(guī)范 命名方式和DDR內(nèi)存相似，采用PCxxx的格式， “xxx”接近于內(nèi)存實(shí)際工作頻率。（1）PC600 第一代RDRAM。工作頻率為300MHz DDR，即實(shí)際工作頻率為600 MHz。（2）PC700 第一代RDRAM內(nèi)存。工作頻率為35

58、6MHz DDR，實(shí)際工作頻率為712 MHz。2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-內(nèi)存規(guī)范（3）PC800 第一代RDRAM。工作頻率為400MHz DDR，實(shí)際工作頻率為800 MHz。（4）PC1066 RDRAM中新的一代內(nèi)存，運(yùn)行在533MHz DDR之下，實(shí)際工作頻率達(dá)到1.66 MHz。（5）PC1200 運(yùn)行在600MHz DDR，實(shí)際工作頻率為1200 MHz。2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-內(nèi)存規(guī)范 對(duì)于32位RDRAM內(nèi)存，采用RIMMxxxx命名規(guī)范。 “xxxx”表示的是內(nèi)存的帶寬。 如：RIMM3200運(yùn)行在400MHz DDR頻率之下，實(shí)際工作頻率為800 MHz。 這個(gè)速度和P

59、C800的RDRAM正好一樣，但是實(shí)際上它們也有了質(zhì)的不同，因?yàn)樗?2 位的存儲(chǔ)器。2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-內(nèi)存規(guī)范 同理，RIMM4200的32位RDRAM內(nèi)存，運(yùn)行頻率為533MHz DDR，實(shí)際頻率為1066 MHz RIMM4800的32位RDRAM內(nèi)存，運(yùn)行頻率為600MHz DDR，實(shí)際頻率為1200 MHz。2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-只讀存儲(chǔ)器 1ROM Read Only Memory：只能讀出內(nèi)容，不能寫入新內(nèi)容 原有內(nèi)容由廠家一次性寫入，永久保存，非易失。ROM的用途很廣，僅舉數(shù)例：（1）與微程序設(shè)計(jì)相結(jié)合。把計(jì)算機(jī)指令的執(zhí)行用一段微程序來實(shí)現(xiàn)，這些微程序固化在ROM中

60、 產(chǎn)生新概念：固件。微程序固件為計(jì)算機(jī)的兼容性鋪平了道路。（2）與操作系統(tǒng)、高級(jí)語(yǔ)言相結(jié)合。把操作系統(tǒng)中的熱點(diǎn)（即最頻繁調(diào)用的功能）固化在ROM里；把BASIC語(yǔ)言固化在ROM里。（3）與應(yīng)用軟件相結(jié)合。如游戲卡，把游戲程序固化在ROM中。（4）無磁盤網(wǎng)絡(luò)工作站。 將系統(tǒng)引導(dǎo)程序?qū)懭隦OM中。2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-只讀存儲(chǔ)器2PROM與EPROMPROM：可編程只讀存儲(chǔ)器 Programmable Read Only Memory 它與ROM的性能一樣 區(qū)別：原始內(nèi)容第一次由用戶采用專用寫入器寫入。2.2.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-只讀存儲(chǔ)器EPROM：可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器 Erasable P