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1、PAGE 一級(jí)各章考點(diǎn)B5第一章信息技術(shù)概述 (一級(jí)第五版2011-9-10) 考點(diǎn)1:信息與信息技術(shù)信息處理P2信息處理是指信息的收集、加工、存儲(chǔ)、傳遞和施用。目的是獲取有用的信息。信息技術(shù)P2信息技術(shù)是用來擴(kuò)展人們信息器官功能、協(xié)助人們進(jìn)行信息處理的一類技術(shù)?;镜男畔⒓夹g(shù)包括:感測(cè)與識(shí)別技術(shù):用來擴(kuò)展人的感覺器官功能的感測(cè)(獲取)與識(shí)別技術(shù)(感覺器官)感測(cè)技術(shù):利用紅外線、紫外線、次聲波、超聲波、傳感器等手段及遙感、遙測(cè)等技術(shù)來獲取更多信息(如:雷達(dá))識(shí)別技術(shù):對(duì)所獲取的信息類別做出判斷感測(cè)與識(shí)別技術(shù):克服了人在感知與識(shí)別信息時(shí)具有的局限性,增強(qiáng)了信息感知的范圍 、精度和靈敏度,是人的感
2、覺器官功能的擴(kuò)展通信與存儲(chǔ)技術(shù):用來擴(kuò)展人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能的通信,主要解決信息的傳遞(如:電視/廣播)問題。 通信的實(shí)質(zhì)是將信息附著于一個(gè)事物(載體),并通過載體的運(yùn)動(dòng)將信息從空間上的一點(diǎn)傳送到另一點(diǎn)。現(xiàn)代通信技術(shù)使用的載體是電波或光波。通信只關(guān)心被傳送信息的形式而不關(guān)心其內(nèi)容和價(jià)值,著重考慮信息傳輸?shù)挠行?、可靠性和?shù)據(jù)的安全性。通信技術(shù)突破了人在交流信息時(shí)所受到的空間和時(shí)間上的限制,是人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。現(xiàn)代信息技術(shù)的三大領(lǐng)域:微電子技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)字技術(shù)(計(jì)算機(jī)技術(shù))主要特征:以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)、以計(jì)算機(jī)及其軟件為核心、采用電子技術(shù)(包括激光技術(shù))進(jìn)行信息的收集、加工、存儲(chǔ)、顯示和
3、控制。它包括通信、廣播、計(jì)算機(jī)、微電子、遙感遙測(cè)、自動(dòng)控制、機(jī)器人等諸多領(lǐng)域。當(dāng)代電子技術(shù)的基礎(chǔ)(兩項(xiàng)):微電子技術(shù)與光纖技術(shù)、數(shù)字技術(shù)計(jì)算處理技術(shù):用來擴(kuò)展人的思維器官功能的計(jì)算與處理與存儲(chǔ)技術(shù)(大腦功能)存儲(chǔ)技術(shù):主要解決大量信息的長(zhǎng)期、可靠存儲(chǔ)問題(如:圖書館)。是人的記憶器官(大腦)的擴(kuò)展。計(jì)算與處理技術(shù):主要解決信息的轉(zhuǎn)換加工處理問題,即對(duì)信息去粗取精、去偽存真,從初始信息中分析、推導(dǎo)、演算或抽象也可用信息。計(jì)算與處理技術(shù)克服了人在處理信息時(shí)具有的局限性,增強(qiáng)了信息加工處理和控制的能力,是人的思維器官(大腦)功能的擴(kuò)展。控制與顯示技術(shù):用來擴(kuò)展人的效應(yīng)器官功能的控制與顯示技術(shù)(效應(yīng)器
4、官)主要解決信息的施效問題??刂频谋举|(zhì)是根據(jù)輸入的指令信息(決策信息)改變外部事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方式??刂骑@示技術(shù)克服了人在改變事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及再現(xiàn)信息時(shí)的局限性,是人的效應(yīng)器官(手、腳、嘴等)功能的擴(kuò)展。考點(diǎn)2:微電子技術(shù)微電子技術(shù)P2是信息技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù),以集成電路(IC)為核心的電子技術(shù),它是在電子電路和系統(tǒng)的超小型化和微型化過程中逐漸形成和發(fā)展起來的。電子電路所使用的基礎(chǔ)元件的演變 :真空電子管、晶體管、中小規(guī)、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。P37 表2-1集成電路制造過程P1820世紀(jì)50年代出現(xiàn),單晶硅硅拋光片(將單晶硅錠經(jīng)切割、研磨和拋光制成的像鏡面一樣光滑的圓形薄片) 硅平面工藝
5、過程(制成集成電路所用的工藝技術(shù),包括:氧化、光刻、摻雜和互連等) 晶圓(每個(gè)硅拋光片上制出成百上千個(gè)獨(dú)立的集成電路) 芯片(檢測(cè)、分割成單獨(dú)的集成電路小片) 封裝 成品測(cè)試封裝形式:?jiǎn)瘟兄辈迨剑⊿IP)、雙列直插式(DIP)、陣列式(PGA)現(xiàn)代集成電路用的半導(dǎo)體材料通常是硅(Si),也可是化合物半導(dǎo)體如砷化鎵(GaAs)等集成電路的分類P4根據(jù)所包含的電子元件(如:晶體管、電阻、電容等)數(shù)目可以分為: 集成電路規(guī)模元器件數(shù)目小規(guī)模集成電路(SSI)100中規(guī)模集成電路(MSI)1003000大規(guī)模集成電路(LSI)300010萬超大規(guī)模集成電路(VLSI)10萬幾十萬極大規(guī)模集成電路(UL
6、SI)100萬集成電路應(yīng)用:中、小規(guī)模集成電路一般以簡(jiǎn)單門電路或單級(jí)放大器為集成對(duì)象大規(guī)模集成電路以功能功能部件、子系統(tǒng)為集成對(duì)象現(xiàn)在PC機(jī)使用的微處理器CPU、主板上使用各種芯片組(南橋、北橋芯片)、圖形加速器芯片、各種存儲(chǔ)器芯片(ROM、RAM、Cache、BIOS)等都是由超大規(guī)模和極大規(guī)模集成電路。()P19按晶體管結(jié)構(gòu)、電路和工藝分:雙極型(Bipolar)集成電路金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS) 集成電路雙極金屬氧化物半導(dǎo)體(Bi-MOS)集成電路按照功能分:P4數(shù)字集成電路(如:邏輯電路、存儲(chǔ)器、微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器等)模擬集成電路(又稱為線性電路,如:信號(hào)放大器、功率放
7、大器等)按照用途分:()通用集成電路 (如:微處理器和存儲(chǔ)器芯片等)專用集成電路(ASIC)(根據(jù)某種應(yīng)用的特定要求而專門設(shè)計(jì)、定制的集成電路)集成度含義:?jiǎn)蝹€(gè)集成電路所含電子元件的數(shù)目。()P19Intel 1988年推出的Intel80486微處理器中,含電子元器件數(shù)約為100萬Intel 2000年推出的Pentium 4微處理器中,含電子元器件數(shù)約為10 000萬(1億)Pentium 4的集成度要比Intel80486提高了約100倍目前,世界上集成電路生產(chǎn)的主流技術(shù)已經(jīng)達(dá)到1214英寸晶圓、65nm(納米)的工藝水平, 有些產(chǎn)品(Inter公司生產(chǎn)的微處理器CORE 2 Quad)
8、 已經(jīng)達(dá)到45nm的工藝水平。集成電路的發(fā)展P20集成電路的特點(diǎn)是體積小、重量輕、可靠性高。集成電路的工作速度主要取決于組成邏輯門電路的晶體管的尺寸,晶體管的越小,其極限工作頻率越高,門電路開關(guān)速度就越快。芯片上電路元件的線條越細(xì),相同面積的晶片可容納的晶體管就越多,功能就越強(qiáng),速度也越快。P4CPU(火柴盒大小)集成了成千上萬個(gè)晶體管,其電路元件線條可以達(dá)到45nm納米技術(shù):量子世界的新階段集成光路、光電子集成:光作為信息的載體Moore定律Moore定律:摩爾在1965年在電子學(xué)雜志上發(fā)表預(yù)測(cè),單塊集成電路的集成度,平均每18-24個(gè)月翻一番,這就是有名的Moore定律。()P20IC卡分
9、類和使用方式P21IC卡是“集成電路卡”簡(jiǎn)稱,它能可靠地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和讀取數(shù)據(jù)。按功能分類:存儲(chǔ)器卡:容量大約為幾千字節(jié)到幾十千字節(jié),信息可以長(zhǎng)期保存,可以通過讀卡器改寫(如:電話卡、飯卡、公交卡、醫(yī)療卡),有的還具有加密功能 智能卡(CPU卡):卡上集成了CPU、程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,還配有操作系統(tǒng),如手機(jī)中的SIM卡按使用方式分類接觸式IC卡:表面有一方型金屬接口,共有8個(gè)或6個(gè)金屬觸點(diǎn),使用時(shí)須將IC卡插入讀卡機(jī)卡口內(nèi),多用于存儲(chǔ)信息量大、讀寫操作比較負(fù)雜的場(chǎng)合。容易磨損,壽命不長(zhǎng)非接觸式IC卡(射程卡、感應(yīng)卡):采用電磁感應(yīng)方式無線傳輸數(shù)據(jù),解決了無源(卡中無電源)和免接觸這一難題,操作
10、方便、快捷。這種卡記錄的信息簡(jiǎn)單,數(shù)據(jù)不多,常用于身份驗(yàn)證場(chǎng)合(我國(guó)2代身份證)2代身份證:內(nèi)部嵌入了非接觸式集成電路(由四部分組成:射頻天線、存儲(chǔ)模塊、加密模塊、控制模塊),可以實(shí)現(xiàn)“電子防偽”、“數(shù)字管理”IC卡按應(yīng)用電子證件(身份證)、電子錢包(公交卡、電話卡)。考點(diǎn)3:二進(jìn)制及其特點(diǎn):整數(shù)和實(shí)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示方法P25計(jì)算機(jī)中信息的計(jì)量單位()位:一個(gè)0或1就是一位,英文名叫bit (比特)常簡(jiǎn)記作bn位的二進(jìn)制能表示2n個(gè)數(shù)比特是計(jì)算機(jī)中處理、存儲(chǔ)、傳輸信息的最小單位它是計(jì)算機(jī)信息處理的基本單位字節(jié):8位二進(jìn)制為一個(gè)字節(jié),英文名叫Byte 常簡(jiǎn)記作B內(nèi)存儲(chǔ)容量的基本單位(2的冪次作
11、單位)依次有B(字節(jié))、KB(千字節(jié))、MB(兆字節(jié))、GB(吉字節(jié))、TB(太字節(jié))它們之間的關(guān)系是:1KB=210B=1024B 1MB=220B=1024KB1GB=230B=1024MB 1TB=240B=1024GB外存儲(chǔ)以10的冪次來計(jì)算 距離、速率、頻率中是10的冪次來計(jì)算的傳輸速率的度量單位是每秒多少比特計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制的原因:二進(jìn)制中只有0和1兩個(gè)數(shù),運(yùn)算簡(jiǎn)單、快速:0和1 兩個(gè)數(shù)據(jù)在物理器件上容易實(shí)現(xiàn)。比如可以用電平的高、低來表示;用磁性材料的兩個(gè)極性來表示;也可用半導(dǎo)體導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)來表示。二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算()三種基本的邏輯運(yùn)算:與、或、非運(yùn)算規(guī)則例子與(邏輯乖) ,
12、用符號(hào)“AND”、“”、“”表示只有參加運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)同時(shí)1其結(jié)果才為1,否則為0(有0結(jié)果則為0,無進(jìn)位)1與0=0 0與0=01與1 =1 0與1=0或(邏輯加) ,用符號(hào)“OR”、“”、“”表示只有參加運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)中至少有1個(gè)是1其結(jié)果才為1,否則為0(有1結(jié)果則為1,無進(jìn)位)1或0=1 0或0=01或1 =1 0或1=1非(取反),用符號(hào)“NOT”、“”表示)對(duì)參加運(yùn)算的一個(gè)數(shù)取反,1變?yōu)?,0變?yōu)?非1=0非0=1二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算:是位與位之間獨(dú)立運(yùn)算的,不會(huì)產(chǎn)生進(jìn)位。二進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算()二進(jìn)制的加法:0+0=0,0+1=1, 1+1=10(兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相加,按“逢二進(jìn)一”向高位進(jìn)位1
13、)二進(jìn)制的減法:1-1=0, 1-0=1, 10-1=1 (兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相減,按“借一當(dāng)二”向高位借位1)。1與1進(jìn)行邏輯加和邏輯乘結(jié)果相同 (2010春)比特傳輸在數(shù)據(jù)通信中,信息是一位一位傳輸?shù)?,傳輸速率的基本單位是比?秒,另外,還有千比特/秒、兆比特/秒、吉比特/秒等。它們的進(jìn)位為10的3次方(1000)。()傳輸:基帶傳輸(近距離)、頻帶傳輸(遠(yuǎn)距離)不同進(jìn)制的轉(zhuǎn)換不同進(jìn)制的數(shù)是不能直接進(jìn)行運(yùn)算的,必須轉(zhuǎn)換成同一進(jìn)制下才能進(jìn)行運(yùn)算。二進(jìn)制轉(zhuǎn)為十進(jìn)制:將二進(jìn)制數(shù)的每一位數(shù)字乘以對(duì)應(yīng)的權(quán)值。累加即可。以小數(shù)點(diǎn)為界,左起第N位的權(quán)值為2的N-1次方,即2N-1。右起第N位的權(quán)值為2的-N次
14、方,即2-N。十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù):除以2取余法。十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù):乘以2取整法。不同進(jìn)制間轉(zhuǎn)換和比較大小。()考點(diǎn)4:整數(shù)和實(shí)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示方法P33()計(jì)算機(jī)中的數(shù)值信息分為整數(shù)和實(shí)數(shù)兩大類,它們?cè)谟?jì)算機(jī)中表示時(shí)分為定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)。定點(diǎn)數(shù)(小數(shù)點(diǎn)位置固定的數(shù))定點(diǎn)數(shù)分為:定點(diǎn)整數(shù)和定點(diǎn)小數(shù)(純小數(shù))。定點(diǎn)整數(shù)的小數(shù)點(diǎn)固定在二進(jìn)制數(shù)最后一位的后面。定點(diǎn)小數(shù)點(diǎn)的小數(shù)點(diǎn)固定在二進(jìn)制數(shù)最高一位的前面。定點(diǎn)整數(shù)分為:不帶符號(hào)的整數(shù)(正整數(shù)),所有的二進(jìn)制數(shù)都用來表示數(shù)值大小。帶符號(hào)的整數(shù),一般總是最高一位二進(jìn)位用表示符號(hào)(通常0表示正號(hào),1表示負(fù)號(hào))其余各位表示數(shù)值大小。定點(diǎn)整數(shù)
15、通常以原碼、反碼或補(bǔ)碼的形式存放在計(jì)算機(jī)中,如果X表示真值,它在計(jì)算機(jī)內(nèi)的各種編碼稱機(jī)器數(shù)。各種機(jī)器數(shù)表示形式為X原、X反、X補(bǔ)原碼: 正數(shù):最高位為0,其余各位表示其值??偟奈粩?shù)根據(jù)CPU的字長(zhǎng)而定 負(fù)數(shù):最高位為1,其余各位表示其值。不足字長(zhǎng)的位補(bǔ)0反碼 正數(shù):和原碼相同 負(fù)數(shù):在原碼的基礎(chǔ)上,符號(hào)位不變,其余各位按位取反補(bǔ)碼 正數(shù):和原碼相同 負(fù)數(shù):在原碼的基礎(chǔ)上,符號(hào)位不變,其余各位按位取反,末位加1X +Y補(bǔ) =X補(bǔ)+Y補(bǔ) X -Y補(bǔ) =X補(bǔ)+-Y補(bǔ)對(duì)于一個(gè)正整數(shù),它的原碼、反碼或補(bǔ)碼相同。注意:判斷一個(gè)機(jī)器數(shù)的真值,要把它轉(zhuǎn)換成原碼形式。如:已知一個(gè)負(fù)整數(shù)的補(bǔ)碼求原碼:符號(hào)位不變,
16、其余各位按位取反,末位加1(不是減1)。通常數(shù)值型數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中都以補(bǔ)碼形式存儲(chǔ),因?yàn)椴捎醚a(bǔ)碼形式便于把減法運(yùn)算轉(zhuǎn)變成加法運(yùn)算,這樣減少了計(jì)算機(jī)的物理器件,從而減少成本。也就是說計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器中沒有減法器而只有加法器。整數(shù)表示:整數(shù)分為不帶符號(hào)的整數(shù)和帶符號(hào)的整數(shù)。帶符號(hào)的整數(shù)一般用原碼或補(bǔ)碼來表示。機(jī)器字長(zhǎng)為8的無符號(hào)的整數(shù)能表示數(shù)的范圍:0255(00000000-11111111);機(jī)器字長(zhǎng)為16的無符號(hào)整數(shù)范圍為0-65535(0000000000000000-11111111111111111)機(jī)器字長(zhǎng)為n位無符號(hào)正整數(shù)表示的范圍: 0-(2n-1) 機(jī)器字長(zhǎng)為8的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示帶符
17、號(hào)整數(shù)范圍: -128至+127(10000000-01111111)機(jī)器字長(zhǎng)為16的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示帶符號(hào)整數(shù)范圍:-32768至+32768機(jī)器字長(zhǎng)為n的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示帶符號(hào)整數(shù)范圍: -2n-1+1至+(2n-1)負(fù)數(shù)要比正數(shù)多一個(gè)數(shù) 數(shù)0的原碼和反碼是不唯一的(0和-0),但是0的補(bǔ)碼表示是唯一的(0)。考點(diǎn)5:實(shí)數(shù)(浮點(diǎn)數(shù))信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示P35實(shí)數(shù)是既有整數(shù)部分也有小數(shù)部分的數(shù)。任意一個(gè)實(shí)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部都可用“指數(shù)”(也稱“階碼”),是一個(gè)整數(shù)和“尾數(shù)”(純小數(shù))來表示。這種用指數(shù)和尾數(shù)來表示實(shí)數(shù)的方法叫做“浮點(diǎn)表示法”。()浮點(diǎn)數(shù)(小數(shù)點(diǎn)位置不固定的數(shù)),浮點(diǎn)數(shù)由尾數(shù)和階碼組成
18、,如:-345.6=-0.345610 -3,其中0.3456稱尾數(shù),3稱為階碼,“-”稱尾符,“+”稱階符數(shù)據(jù)的溢出:一個(gè)數(shù)據(jù)的階碼超過計(jì)算機(jī)所能表示的最大階碼稱為上溢,要停止運(yùn)算一個(gè)數(shù)據(jù)的階碼小于計(jì)算機(jī)所能表示的最小階碼稱為下溢,計(jì)算機(jī)將把此數(shù)作為0處理,機(jī)器仍然可以運(yùn)行。在Pentium機(jī)中,浮點(diǎn)數(shù)長(zhǎng)度可以是32位、64位和80位實(shí)數(shù),位數(shù)越多,可表示數(shù)的范圍越大,精度也越高。二進(jìn)制實(shí)數(shù)的浮點(diǎn)表示P29與十進(jìn)制實(shí)數(shù)一樣,二進(jìn)制實(shí)數(shù)也可以用記階法表示 例如:+1001.011B = + 0.1001011B2 100 0.0010101B = 0.10101B210 可見,任一個(gè)二進(jìn)制實(shí)數(shù)
19、 N 均可表示為: N=S2P (其中, 是該數(shù)的符號(hào); S是N 的尾數(shù);P是N的階碼)因此,32位的單精度浮點(diǎn)數(shù)在計(jì)算機(jī)中可表示為:例一 (P29)32位浮點(diǎn)數(shù) 0 01111110 10110000000000000000000的十進(jìn)制數(shù)值是多少?先計(jì)算指數(shù)。因?yàn)?e=01111110=(126)10 故,指數(shù)1261271再計(jì)算尾數(shù)。因?yàn)橐?guī)格化的尾數(shù)是:1.1011 ,所以該浮點(diǎn)數(shù)的數(shù)值為:1.10112-1=0.11011(0.84375)10尾數(shù)共23位,使用原碼表示,絕對(duì)值在1與2之間,其中1和小數(shù)點(diǎn)都是隱含的,不直接表示出來 例二(P30)將十進(jìn)制數(shù)178.125表示成Penti
20、um 的32位浮點(diǎn)數(shù)首先將178.125表示成二進(jìn)制:(178.125)10=(10110010.001)2 再將該二進(jìn)制數(shù)表示成規(guī)格化形式: 10110011.001271.0110010001 27 (1.)0110010001因?yàn)橹笖?shù)等于7,加上偏移量127之后,e=7+127=134=(10000110)2所以,178.125的浮點(diǎn)數(shù)形式表示為:第二章計(jì)算機(jī)組成原理考點(diǎn)1:計(jì)算機(jī)的發(fā)展P37計(jì)算機(jī)主機(jī)所使用的元器件作為計(jì)算機(jī)劃代的主要標(biāo)志,計(jì)算機(jī)的發(fā)展分為四代。()目前用的計(jì)算機(jī)依舊是集成電路計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)的新的發(fā)展著眼于智能化,以知識(shí)處理為核心,稱為:新一代計(jì)算機(jī)??键c(diǎn)2:計(jì)算機(jī)的組
21、成P39組成:由硬件、軟件兩部分組成五大部件:運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備主機(jī):CPU、內(nèi)存儲(chǔ)器、總線外設(shè):外存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備考點(diǎn)3:微處理器和嵌入式計(jì)算機(jī)微處理器:將運(yùn)算器和控制器集成在一塊半導(dǎo)體芯片上的大規(guī)模集成電路,稱為微處理器。它作為微型計(jì)算機(jī)的核心部件。單片機(jī):將處理器、存儲(chǔ)器、輸人/輸出接口電路等集成在一塊芯片上的大規(guī)模集成電路稱為微控制器,也叫單片機(jī)。它常以嵌人方式使用在智能儀表外圍設(shè)備、數(shù)字家電和通信設(shè)備等產(chǎn)品中(數(shù)碼相機(jī)、MP3、手機(jī)等)。微型計(jì)算機(jī):以微處理器為中央處理器(CPU)的計(jì)算機(jī),稱為微型計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展是以微處理器的發(fā)展為標(biāo)志的。
22、考點(diǎn)4:計(jì)算機(jī)的分類P45按計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為:8位機(jī),16位機(jī),32位機(jī),64位機(jī)等。按計(jì)算機(jī)的性能和價(jià)格分為:巨型機(jī),小巨型機(jī),大型主機(jī),工作站,個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)。按計(jì)算機(jī)的用途分為:通用機(jī),專用機(jī)??键c(diǎn)5:CPU(中央處理器) 的結(jié)構(gòu)與原理計(jì)算機(jī)的基本工作原理:采用美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮.諾依曼提出的“存儲(chǔ)程序控制”原理。()程序:指的是一個(gè)可執(zhí)行的指令序列。存儲(chǔ)程序:指的是將可以由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的一個(gè)指令序列預(yù)先存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中??刂疲褐傅氖怯僧?dāng)前所執(zhí)行的指令來決定計(jì)算的各硬件如何動(dòng)作以完成特定的信息處理任CPU的任務(wù):是運(yùn)行系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序。P39CPU的結(jié)構(gòu): ()CPU
23、主要由寄存器組、運(yùn)算器、控制器等組成。P44是任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)必不可少的核心部件。P39并行處理:為了提高速度,計(jì)算機(jī)也可以包含2個(gè)、4個(gè)、8個(gè)甚至幾百個(gè)、幾千個(gè)CPU。使用多個(gè)CPU實(shí)現(xiàn)超高速計(jì)算的技術(shù)稱為“并行處理”。多核:集成有2個(gè)、4個(gè)甚至更多CPU在同一個(gè)芯片內(nèi)的所謂“多核”CPU,使PC性能得到了進(jìn)一步的提高 P39寄存器: 暫存數(shù)據(jù)。 P44運(yùn)算器:主要完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算??刂破鳎篊PU的指揮中心,協(xié)調(diào)和控制計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件統(tǒng)一工作。控制外部數(shù)據(jù)的輸入,計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)的交換與處理,結(jié)果的輸出與計(jì)算機(jī)各種突發(fā)事件的實(shí)時(shí)監(jiān)控。考點(diǎn)6:計(jì)算機(jī)的指令與指令系統(tǒng)P45()指令的含義,格式
24、及各組成部分的作用:指令:是可被CPU理解并執(zhí)行的二進(jìn)制編碼表示的基本操作命令,在計(jì)算機(jī)內(nèi)部,程序的基本單位是指令。指令的形式:二進(jìn)制。指令的格式:一條指令通常由操作碼和操作數(shù)地址兩部分組成。操作碼操作數(shù)地址操作碼: 代表指令的功能,即告訴計(jì)算機(jī)做何種操作(ADD、SUB、MOV、STR(存儲(chǔ))、LDA(讀數(shù))。操作數(shù)地址: 給出執(zhí)行指令時(shí)所需要的操作數(shù)或操作數(shù)的存儲(chǔ)位置信息。操作數(shù)地址可能是1個(gè),2個(gè)甚至更多。()如:OPD1D2 D3 , OPD1D2 , OPD指令系統(tǒng):一臺(tái)計(jì)算機(jī)的所有指令的集合。()指令系統(tǒng)兼容性()不同種類的計(jì)算機(jī)有不同的指令系統(tǒng)。因此,一臺(tái)計(jì)算機(jī)上可以執(zhí)行的程序,
25、在另一臺(tái)不同的計(jì)算機(jī)上可能無法執(zhí)行。為了克服這一問題,采用“兼容方式”:(1)在計(jì)算機(jī)系列開發(fā)中,新處理器保留老處理器的所有指令,同時(shí)擴(kuò)充功能更強(qiáng)的指令(升級(jí))。(2)有些不同廠家開發(fā)的計(jì)算機(jī)保持指令系統(tǒng)的相互兼容。這樣,軟件就在兼容的計(jì)算機(jī)上通用。 如:AMD和Cyrix公司微處理器,與Intel公司微處理器的指令系統(tǒng)兼容。 同一個(gè)公司生產(chǎn)的處理器采用“向下兼容方式”來開發(fā)新處理器。不同公司的處理器未必互相兼容。例如,Intel公司微處理器與IBM公司PowerPC微處理器的指令系統(tǒng)不兼容。指令的執(zhí)行過程一條指令在計(jì)算機(jī)中的執(zhí)行過程分為如下幾個(gè)步驟:取指令:CPU的控制單元從Cache或主存
26、儲(chǔ)器(RAM)中讀取一條指令并放入指令寄存器。指令譯碼:控制單元中的譯碼電路對(duì)指令寄存器中保存的指令的操作碼部分進(jìn)行解釋和翻譯并產(chǎn)生控制信號(hào)(ADD、SUB、MOV(傳送)、JMP(跳轉(zhuǎn))、STR(存儲(chǔ))、LDA(讀數(shù))等)。執(zhí)行指令:執(zhí)行單元取操作數(shù),完成指令所規(guī)定的運(yùn)算或操作。保存結(jié)果:執(zhí)行單元保存運(yùn)算結(jié)果到寄存器或內(nèi)存儲(chǔ)器,指令計(jì)數(shù)器自動(dòng)形成下一條將要執(zhí)行的指令所在的存儲(chǔ)單元地址。CPU的性能指標(biāo)(題型:影響CPU運(yùn)行程序速度的主要因素?)主要指標(biāo):字長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)、功能、晶體管數(shù)目、工作頻率運(yùn)算速度:一般用于說明具有并行處理能力的巨型機(jī)的預(yù)算速度的度量單位:次/秒、 MIPS(百萬條定點(diǎn)指令
27、/秒),MFLOPS(百萬條浮點(diǎn)指令/秒),TFLOPS(萬億條浮點(diǎn)指令/秒)。字長(zhǎng):中央處理器中運(yùn)算器和寄存器的寬度。即數(shù)據(jù)在運(yùn)算或存儲(chǔ)時(shí)的二進(jìn)制位數(shù)。字長(zhǎng)決定了計(jì)算機(jī)的精度,通常是2的整次冪CPU的工作主頻:提供給CPU工作的脈沖信號(hào)每秒出現(xiàn)的個(gè)數(shù)(CPU內(nèi)部的時(shí)鐘頻率)。決定了CPU內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸速率和執(zhí)行指令所占用的時(shí)間。主頻越高,CPU的速度就越快。CPU總線速度(前端總線):CPU總線的工作頻率和數(shù)據(jù)線寬度決定CPU與內(nèi)存間傳輸數(shù)據(jù)的速度快慢??偩€速度越快,CPU性能將發(fā)揮得越充分CPU總線頻率(也稱“CPU外頻”):決定了CPU和外部部件交換數(shù)據(jù)的工作頻率??偩€頻率越高,CPU的處
28、理速度就越快。Cache的存儲(chǔ)容量:決定了CPU訪問Cache時(shí)的命中率。Cache的容量越大CPU的處理速度就越快。通常Cache越大、級(jí)數(shù)越多,有利于減少CPU訪問內(nèi)存的次數(shù)。見考點(diǎn)10寄存器,運(yùn)算器的位數(shù)越多,CPU的運(yùn)算器速度就越快。指令系統(tǒng)、邏輯結(jié)構(gòu)Core i7 / i5 / i3處理器,它們是64位多內(nèi)核的CPU芯片。Core i7 有四個(gè)或六個(gè)內(nèi)核,主頻達(dá)到3GHz以上,還包含共享的L3 Cache。Core i5 是Inter Core i7衍生出來的中低檔產(chǎn)品,它有四個(gè)內(nèi)核Core i3 有兩個(gè)內(nèi)核Core 2:Inter公司的Core2系列的微處理器,大多采用雙核和四核結(jié)
29、構(gòu),每個(gè)內(nèi)核的結(jié)構(gòu)和功能都相同多核技術(shù):隨著集成電路制造及封裝技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)在已經(jīng)有能力把2個(gè)甚至多個(gè)處理器核心集成在一個(gè)晶片上或封裝在一個(gè)集成電路內(nèi),以進(jìn)一步提高CPU多線程并發(fā)執(zhí)行的性能,這就是多核技術(shù)。考點(diǎn)7:PC機(jī)的主板()P48主要部件:CPU插座、芯片組、第二級(jí)高速緩存(有些已經(jīng)做在CPU中)、內(nèi)存儲(chǔ)器插座(SIMM 或DIMM),I/O總線插槽(PCI插槽),硬盤插槽(IDE),顯卡插槽(AGP),BIOS ROM 芯片,CMOS RAM芯片等。主板的規(guī)格指的是各種部件在主板上的布局以及供電和散熱方案。若干年來大多主板的的板型為ATX,它有多種不同規(guī)格(如:micro ATX 、
30、 FlexATX 、miniITX等),不同規(guī)格的尺寸大小不同,因而可安裝的擴(kuò)充槽數(shù)目不等。主板尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,現(xiàn)在使用的主要是ATX和BTX。主板的兼容性和可擴(kuò)性既與選用的芯片組型號(hào)有關(guān),也與主板本身的規(guī)格有關(guān)考點(diǎn)8:芯片組 P49芯片組:是主板電路的核心,決定了CPU的類型和速度,總線速度,存儲(chǔ)器的速度,存儲(chǔ)器的容量及類型。CPU的系統(tǒng)時(shí)鐘及各種與其同步的時(shí)鐘均由芯片組提供。一般由2塊超大規(guī)模集成電路組成:北橋芯片和南橋芯片有什么樣的CPU,就需要什么樣的芯片組北橋芯片:存儲(chǔ)控制中心(MCH),用于高速與CPU的連接并控制內(nèi)存、顯卡的數(shù)據(jù)經(jīng)北橋芯片進(jìn)行傳輸,在主板上離CPU和內(nèi)存最近。南橋
31、芯片:I/O控制中心(ICH),主要負(fù)責(zé)外存儲(chǔ)器及各種I/O設(shè)備(顯示器除外)與CPU及內(nèi)存之間的通信,其數(shù)據(jù)傳輸都是通過I/O總線和I/O接口進(jìn)行的負(fù)責(zé)與PCI總線槽、USB接口、硬盤接口、音頻編碼解碼器、BIOS和CMOS存儲(chǔ)器等連接,并借助Super I/O芯片提供對(duì)鍵盤、鼠標(biāo)、串行口和并行口等控制。多數(shù)南橋芯片組還集成了以太網(wǎng)控制器和音頻控制器等不同芯片組的區(qū)別主要是北橋芯片,南橋芯片往往是一樣的一般位于主板離CPU插座較遠(yuǎn)的下方,在PCI插槽附近集成度的提高,為降低系統(tǒng)成本,不少芯片組已經(jīng)把網(wǎng)卡、聲卡甚至顯卡的功能都集成在芯片組中,因而芯片組也決定這計(jì)算機(jī)的音頻性能和顯示性能考點(diǎn)9:
32、BIOS、CMOS芯片主板上有兩塊特別有用的集成電路:BIOS、CMOS存儲(chǔ)器BIOS(基本輸入/輸出系統(tǒng)):它是一塊閃爍存儲(chǔ)器(Flash memory)中的一組機(jī)器語言程序,存放的是基本輸入/輸出系統(tǒng),它是PC機(jī)軟件中最基礎(chǔ)的部分,沒有它機(jī)器就無法啟動(dòng)。它具有啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作,診斷計(jì)算機(jī)故障及控制低級(jí)輸入輸出操作的功能。BIOS主要包含四個(gè)部分的程序:()加電自檢程序(POST):檢測(cè)計(jì)算機(jī)故障系統(tǒng)自舉(裝入)程序(BOOT):加載操作系統(tǒng)CMOS設(shè)置程序(在啟動(dòng)時(shí)按Del、F1、F2、F8、F10等鍵):在PC機(jī)進(jìn)行自舉前,就可以啟動(dòng)CMOS設(shè)置程序基本外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序CMOS RAM
33、芯片():它是一種可隨機(jī)讀寫的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片其中存儲(chǔ)的:是用戶對(duì)計(jì)算機(jī)硬件所設(shè)置的參數(shù),包括系統(tǒng)日期時(shí)間和密碼,顯卡類型,硬盤驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量、類型和參數(shù),啟動(dòng)程序訪問順序等。這些配置信息供操作系統(tǒng)自舉程序讀取。CMOS:是易失存儲(chǔ)器,當(dāng)機(jī)器電源關(guān)閉以后,由主板上“電池”供電,而保持其中存儲(chǔ)的信息不丟失。CMOS設(shè)置程序:允許用戶將系統(tǒng)的硬件配置信息進(jìn)行修改考點(diǎn)10:存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)()P51內(nèi)存容量速度價(jià)格/位寄存器最小最快(1ns)最高Cache存儲(chǔ)器(2ns)主存儲(chǔ)器(RAM和ROM)(10ns)外存外存儲(chǔ)器(10ms)后備存儲(chǔ)器最大最慢(10s)最低存儲(chǔ)器分類:內(nèi)存儲(chǔ)器(內(nèi)存、主存)、外
34、存儲(chǔ)器(外存、輔存)內(nèi)存儲(chǔ)器:由稱為存儲(chǔ)芯片的半導(dǎo)體集成電路組成。分為:隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)外存儲(chǔ)器:包括:軟盤、硬盤、光盤、磁帶等 是一種能永久或半永久地保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器,即使掉電(或關(guān)機(jī))后,數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失,非易失性存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM):屬于易失性存儲(chǔ)器分為SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)、DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)無論是DRAM(主存儲(chǔ)器)還是SRAM(Cache存儲(chǔ)器),斷電或關(guān)機(jī),其中的信息將隨之丟失(易失性),用于臨時(shí)存放CPU正在運(yùn)行的程序、正被處理的數(shù)據(jù)及產(chǎn)生的結(jié)果數(shù)據(jù)。直接與CPU相連接(CPU可直接訪問)目前,多采用CMOS型半導(dǎo)體集成電路制成,一般用
35、來存放用戶的程序和數(shù)據(jù)。SRAM:用于構(gòu)造高速Cache,它的速度幾乎與CPU一樣快 與DRAM相比,它的電路較復(fù)雜,集成度低功耗大,制造成本高,價(jià)格貴 功能:匹配CPU和內(nèi)存兩者的工作速度,發(fā)揮CPU的高速性能DRAM:適合使用于主存的主體部分,由若干片DRAM芯片。它的速度較慢,一般比CPU慢的多目前市場(chǎng)上有多個(gè)品種的DRAM。以前比較流行的:EDO DRAM、SDRAM(單速率同步DRAM)、雙通道RDRAM近幾年流行的是DDR SDRAM(雙通道同步DRAM)和性能優(yōu)越的DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM11春省二級(jí): DDR:有184個(gè)引腳DDR2:有240個(gè)引腳通常臺(tái)式機(jī)中
36、的內(nèi)存條與筆記本中的內(nèi)存條,不能互換Cache 存儲(chǔ)器/高速緩沖存儲(chǔ)器:是為了解決CPU與主存儲(chǔ)器速度不匹配而引入的它由SRAM芯片組成,一般封裝在CPU內(nèi)部,與CPU同速度Cache是主存儲(chǔ)器的延伸,其中的內(nèi)容是主存中部分內(nèi)容的拷貝,它與主存統(tǒng)一編址(按字節(jié))。一級(jí)緩存(L1 Cache)容量小 幾KB幾十KB,集成在CPU中二級(jí)緩存(L2 Cache)容量較大 128KB1MB,通常做在CPU外部,即主板上,P4以后已集成到CPU中。 現(xiàn)在一級(jí)緩存、二級(jí)緩存都被設(shè)計(jì)在CPU內(nèi)部 Cache容量:理論上越大越好,訪問Cache的命中率就越高,目前達(dá)8MB。過大的Cache會(huì)降低CPU在Cac
37、he中查找速度 ,另外因成本原因,Cache的容量并不大 見考點(diǎn)6ROM:存放固定的系統(tǒng)程序,按照是否在線改寫可分為:不可在線改寫ROM和可在線改寫Flash ROMFlash ROM:是一種新型的非易失性存儲(chǔ)器。低電壓下,存儲(chǔ)的信息可讀不可寫,這時(shí)像ROM;較高電壓下,所存儲(chǔ)的信息可以改寫和刪除,這時(shí)又類似RAM。在PC機(jī)中用于存儲(chǔ)BIOS程序,還可使用在數(shù)碼相機(jī)和U盤中Mask ROM:存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)由工廠在生產(chǎn)過程中一次形成,此后無法進(jìn)行修改P ROM:用戶可以使用專門裝置寫入,此后無法修改EP ROM:用戶可以使用專門裝置寫入,可以通過專門設(shè)備改寫其中的信息主存儲(chǔ)器:(主要DRAM芯片組成
38、)由若干內(nèi)存條組成,內(nèi)存條是把若干片DRAM芯片焊接在一小條印刷電路板上做成的部件。PC主板中一般配備2-4個(gè)DIMM插槽。DDR(有184個(gè)引腳)和DDR2(有240個(gè)引腳)均采用雙列直插式內(nèi)存條與CPU直接相連并交換信息,是CPU與硬盤之間交換數(shù)據(jù)的橋梁,與外存相比,主存儲(chǔ)器存取速度快,但容量小,價(jià)格高。主存儲(chǔ)器每個(gè)單元為一個(gè)字節(jié)B(8個(gè)二進(jìn)制位)。每個(gè)單元都有一個(gè)地址。CPU按地址對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問.如果:CPU的地址線寬為n ,B那么CPU的尋制大小為 2n B存儲(chǔ)單元內(nèi)容包括數(shù)據(jù)和指令。內(nèi)存儲(chǔ)器是由半導(dǎo)體集成電路芯片制成。DIMM插槽兩面觸點(diǎn)是相互獨(dú)立的,DDR2采用雙列直插式內(nèi)存條。
39、CPU工作是它所執(zhí)行的指令及處理的數(shù)據(jù)都是從內(nèi)存中取出的,產(chǎn)生的結(jié)果一般存放在內(nèi)存中。計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序時(shí),外存中的程序及數(shù)據(jù)必須先傳送到內(nèi)存,然后才能被CPU使用。 P40數(shù)據(jù)讀寫速率(存儲(chǔ)器的帶寬)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)通路寬度存儲(chǔ)器總線有效時(shí)鐘頻率 通道數(shù) P89存儲(chǔ)器時(shí)鐘頻率存儲(chǔ)器芯片名稱存儲(chǔ)器內(nèi)部頻率內(nèi)存條名 稱每秒傳輸次數(shù)最大傳輸速率100MHzDDR - 200100MHzPC-1600200M1.6 GB/sDDR2-400200MHzPC2-3200400M3.2 GB/sDDR3-800400MHzPC3-6400800M6.4 GB/s近幾年流行的是 P53、 P88DDR SDRAM(
40、 2倍數(shù)據(jù)速率的同步SDRAM) DDR2 SDRAM( 4倍數(shù)據(jù)速率的同步SDRAM) DDR3 SDRAM( 8倍數(shù)據(jù)速率的同步SDRAM)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)通路寬度 64位 6482100=1.6GB/s 6484100=3.2GB/s6488100=6.4GB/s 過去曾經(jīng)在PC機(jī)中廣泛使用的如EDO DRAM 和SDRAM、DDR SDRAM內(nèi)存條已經(jīng)無法滿足CPU對(duì)高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?考點(diǎn)11:I/O P53I/O設(shè)備:輸入/輸出設(shè)備,也稱外設(shè)。I/0操作:實(shí)現(xiàn)I/0設(shè)備與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。I/0操作與CPU的數(shù)據(jù)處理是并行處理的,多個(gè)I/0設(shè)備必須能同時(shí)進(jìn)行工作I/0控制器:負(fù)責(zé)對(duì)I
41、/0設(shè)備進(jìn)行全程控制。I/0設(shè)備的專用控制器,I/0設(shè)備通過I/0控制器與主機(jī)連接。I/0端口的分類從數(shù)據(jù)傳輸方式來分:串行端口:一次只傳輸一位并行端口:一次只傳輸8位或16位、32位I/0接口:主機(jī)箱上的各種插座和插頭,用于連接I/0設(shè)備。常用I/O端口鼠標(biāo):RS-232E、PS/2 、USB 、無線接口鍵盤:PS/2 、USB 、無線接口顯示器:VGA硬盤:SCSI(主要應(yīng)用于中、高端服務(wù)器和高檔工作站)、IDE(傳統(tǒng)常用) 傳統(tǒng)I/O端口的理想替代品:USB和IEEE1394 見考點(diǎn)13常用I/O接口(表)。()P56名 稱 數(shù)據(jù)傳輸方式 數(shù)據(jù)傳輸速率 標(biāo) 準(zhǔn) 插頭/插座形式 可連設(shè)備數(shù)
42、目 通常連接的設(shè)備 串行口 串行, 雙向 5019200 b/s EIA-232 /EIA-422 DB25F或DB9F 1 鼠標(biāo)器,MODEM 并行口 (增強(qiáng)式) 并行, 雙向 1.5MB/s IEEE 1284 DB25M 1 打印機(jī),掃描儀 USB(1.0) USB(1.1) 串行, 雙向 1.5Mb/s(慢速) 1.5MB/s(全速) USB-IFA型,B型 最多127 鍵盤,鼠標(biāo)器,數(shù)碼相機(jī),移動(dòng)盤等 USB(2.0) 串行, 雙向 60MB/s(高速) USB-IF A型,B型,Mini型最多127 外接硬盤,數(shù)字視頻設(shè)備,掃描儀等 IEEE 1394a IEEE 1394b 串行
43、, 雙向 50MB/s,100MB/s, 200MB/sFireWire(i.Link) 最多63 數(shù)字視頻設(shè)備 IDE 并行, 雙向 66MB/s 100MB/s 133MB/s Ultra ATA/66 Ultra ATA/100 Ultra ATA/133 (E-IDE) 14 硬盤,光驅(qū),軟驅(qū) SATA 串行, 雙向 150MB/s 300MB/s SATA1.0 SATA2.0 7針插頭/插座 1 硬盤 顯示器輸出接口 并行, 單向 200500MB/s VGA HDB15 1 顯示器 PS/2接口 串行, 雙向 低速 IBM 1 鍵盤或鼠標(biāo)器 紅外線接口(IrDA) 串行, 雙向
44、115,000 bps 或 4 Mbps 紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(huì) 不需要 1 鍵盤,鼠標(biāo)器,打印機(jī)等 為了解決I/O設(shè)備速度過慢、效率不高,設(shè)備管理程序中大多引入了緩沖技術(shù),以減少I/O的等待時(shí)間。雖然有些I/O設(shè)備或控制器內(nèi)部已有硬件緩沖(如:打印機(jī)和磁盤控制器內(nèi)部豆油緩沖存儲(chǔ)器),但操作系統(tǒng)仍然在內(nèi)存開設(shè)I/O緩沖區(qū)和文件系統(tǒng)緩沖區(qū) 在Windows操作系統(tǒng)中,設(shè)備管理程序還支持“即插即用”(PnP)功能,并按ACPI標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電源管理,設(shè)備休閑時(shí),把設(shè)備切換到低能耗考點(diǎn)12:總線P53 指的是計(jì)算機(jī)各部件之間傳輸信號(hào)的一組公用信號(hào)線從總線的層次角度劃分:CPU總線、存儲(chǔ)器總線、I/O總線處理器總線
45、(前端總線):用于CPU與北橋芯片相互連接的總線存儲(chǔ)器總線:I/O總線:用于I/O控制器與主機(jī)(CPU、存儲(chǔ)器)之間數(shù)據(jù)傳輸從總線傳輸?shù)男盘?hào)角度劃分:地址線(地址信號(hào))()數(shù)據(jù)線(數(shù)據(jù)信號(hào))()控制線(控制信號(hào))()從總線標(biāo)準(zhǔn)的角度劃分:常用的總線標(biāo)準(zhǔn)有:ISA(工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu))總線,也叫AT總線,是16位總線。ELSA(擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu))總線,和ISA總線兼容,是32位總線。PCI總線,是一種局部總線32位時(shí):最高的傳輸速率為133MB/S64位時(shí):最高的傳輸速率為266MB/S。()PCI-E 是PC機(jī)I/O總線的新標(biāo)準(zhǔn)它采用高速串行傳輸以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式與主機(jī)進(jìn)行通信目標(biāo)是全面取代現(xiàn)行的P
46、CI和AGP,實(shí)現(xiàn)總線接口的統(tǒng)一包括的類型:x1、x4、x8 及x16 分別包含1、4、8、16個(gè)傳輸通道傳輸速率高: x1每個(gè)通道的速率可達(dá)250MB/s, (2.0版速率提高為2倍 500MB/s,3.0版為4倍 1GB/s); x16速率可達(dá)5GB/s ,n個(gè)通道可使速率提高n倍PCI-E x1和PCI-E x16已經(jīng)成為PCI-E 的主流規(guī)格,大多數(shù)芯片組生產(chǎn)廠商在:北橋芯片組中添加了對(duì)PCI-E x16的支持,5GB/s 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過AGP 8X的接口速率2.1GB/s, PCI-E x16接口的顯卡已經(jīng)越來越多地取代AGP接口的顯卡南橋芯片組中添加了對(duì)PCI-E x1的支持,250MB
47、/s 已經(jīng)可以滿足聲卡、網(wǎng)卡和多數(shù)外存對(duì)數(shù)據(jù)傳輸帶寬的要求 P55總線組成: 各部件之間信息傳輸?shù)囊唤M共享信號(hào)線; 總線控制器:包含在主板的芯片組內(nèi)。總線性能:數(shù)據(jù)傳輸速率(總線帶寬) 總線帶寬(最高傳輸速率)(數(shù)據(jù)通路寬度/8) 總線工作頻率 傳輸次數(shù) 400MHz 8 B = 3.2GB/s133MHz 8 B = 1.064GB/s 考點(diǎn).13:USB接口P56()目前計(jì)算機(jī)各種外設(shè)的常用接口。總線式高速串行接口。傳輸速率:USB 1.1用于連接中低速設(shè)備,現(xiàn)在很少使用現(xiàn)廣泛適用的USB 2.0接口使用4線連接器(有A、B、Min型之分),最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)480Mb/s(60MB/s
48、), 用來連接硬盤等高速設(shè)備最新發(fā)布的USB 3.0最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)3.2Gbps(400MB/s)使用“總線集線器”,一個(gè)USB接口理論上最多能連接127個(gè)外設(shè)。可以由主機(jī)提供+5V電源。支持即插即用、熱插拔。IEEE-1394接口:主要用于鏈接需要高速傳輸大量數(shù)據(jù)的音頻和視頻設(shè)備。接口使用6線連接器速率可達(dá) 50MB/s100MB/s,支持熱插拔。采用級(jí)聯(lián)方式連接外設(shè),一個(gè)接口最多連接63個(gè)設(shè)備。 P57考點(diǎn)14:常用輸入設(shè)備鍵盤:臺(tái)式機(jī)普遍104鍵 Windows 98之后增加了一些功能鍵,產(chǎn)生了108鍵盤 筆記本通常八十幾個(gè)鍵鍵盤的按鍵大多是電容式的接口:AT接口、PS/2接口、U
49、SB接口鼠標(biāo)器: 分辨率(dpi):鼠標(biāo)每移動(dòng)一英寸距離可分辨的點(diǎn)的數(shù)目。分辨率高,定位精度高現(xiàn)在流行的是光電鼠標(biāo)接口:RS-232(9針 D型插座)、PS/2接口(6針 圓形插座)、USB接口、無線接口等。掃描儀:將原稿(如照片、圖片、書稿等)輸人計(jì)算機(jī)的一種圖像輸人設(shè)備。分為:手持式、平板式、膠片掃描儀和滾筒掃描儀 膠片掃描儀和滾筒掃描儀:都是高分辨率的專業(yè)掃描儀圖像傳感器:采用CCD(電荷耦合器)主要性能指標(biāo):P61() 分辨率:反映圖像的清晰程度,用每英寸的取樣點(diǎn)(像素)數(shù)目(dip)來表示色彩位數(shù)(色彩深度):所有顏色分量二進(jìn)位和、顏色數(shù)目:色彩數(shù):2n ,n:色彩深度接口:USE接
50、口或IEEE-1394接口數(shù)碼相機(jī):成像芯片采用(數(shù)碼相機(jī)的核心):CCD、CMOS存儲(chǔ)器:快擦除存儲(chǔ)器(閃爍存儲(chǔ)器、Flash ROM)。目前大多是CCD像素在200萬300萬以下的普及型相機(jī)大多使用CMOS成相芯片數(shù)碼相機(jī)的存儲(chǔ)器大多采用有閃爍存儲(chǔ)器組成的存儲(chǔ)卡,如MMC卡、SD卡、記憶棒等,關(guān)機(jī)不會(huì)丟失信息采用CCD成相芯片時(shí),若干CCD芯片縱橫排列寬高比為4:3或3:2的矩形成相區(qū)。圖像大小用(水平和垂直)分辨率來計(jì)算。()P62一臺(tái)200萬像素的數(shù)碼相機(jī)可以拍攝多高分辨率的照片?若存儲(chǔ)容量為128MB且不進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮,一次最多可以拍攝這樣的照片多少?gòu)垼繀⒁奝79-9習(xí)題 分辨率得 1
51、6001200照片的數(shù)據(jù)量與分辨率、顏色數(shù)目有關(guān),參見P237圖像大小 8位(256色) 16位(65536色) 24位(真彩色) 640480300 KB600 KB900 KB1024768768 KB1.5 MB2.25 MB128010241.25 MB2.5 MB3.75 MB顏色數(shù)目為8位一張照片的數(shù)據(jù)量為:16001200 88=1920000B1.83MB128M一次最多可拍:1281.83=69.95(張) 69張考點(diǎn)15:常用輸出設(shè)備()顯示器P64顯示器組成:顯示器和顯示控制器顯示器:是一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備顯示控制器:在PC機(jī)中多半做成擴(kuò)充卡的形式,所以也叫做顯卡、圖形卡、視頻
52、卡。有些PC機(jī)的芯片組已包含有顯卡功能(集成顯卡)顯示存儲(chǔ)器(顯存、VRAM):用于存儲(chǔ)顯示屏上所有像素的顏色信息。顯存的容量、速度和數(shù)據(jù)位寬直接影響顯卡性能的高低顯示器的種類:CRT和LCD(工作電壓低、無輻射危害、功耗小、不閃爍)顯示器的尺寸:以顯示屏的對(duì)角線長(zhǎng)度來度量。常有15、17、19英寸。傳統(tǒng)顯示器的寬高比4:3,現(xiàn)在多數(shù)液晶顯示器的寬高比為16:9或16:10顯示器的分辨率:整屏可顯示像素的多少,用水平分辨率X垂直分辨率表示。如800600,1024768等,數(shù)值越大,表示可顯示出信息越多。刷新速率是指所顯示的信息每秒鐘更新的次數(shù),它影響到顯示器顯示信息的穩(wěn)定性。PC機(jī)顯示器的畫
53、面刷新速率一般在60Hz以上色彩位數(shù)(色彩深度):同掃描儀色彩位數(shù):所有顏色分量二進(jìn)位和顏色數(shù)目:色彩數(shù):2n ,n:色彩深度顯卡組成:顯示控制電路、繪圖處理器、顯示存儲(chǔ)器、接口電路主機(jī)接口電路:負(fù)責(zé)顯卡與CPU和內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸?,F(xiàn)在還有許多顯卡使用AGP接口,但目前越來越多的顯卡開始使用性能更好的PCI-E x16接口 P65顯卡I/O端口:最常見的輸出接口主要由VGA接口、DVI接口和S端子,VGA最常用打印機(jī) P66針式打印機(jī):擊打式的,打印質(zhì)量差,噪音大,但可多層套打(票據(jù)),耗材成本便宜,在銀行、商業(yè)等領(lǐng)域有著優(yōu)勢(shì)。 耗材:色帶噴墨打印機(jī)非擊打式的,在彩色打印中有優(yōu)勢(shì)。經(jīng)濟(jì)、低噪音、
54、不產(chǎn)生臭氧使用技術(shù):壓電噴墨技術(shù)和熱點(diǎn)噴墨技術(shù)。耗材:墨水激光打印機(jī)非擊打式的,是激光技術(shù)與復(fù)印技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。高質(zhì)量、高速度、價(jià)格適中分類:黑白(已經(jīng)普及)、彩色(價(jià)高)耗材:碳粉 打印速度:針式:100 200字符/s激光、噴墨:頁式打印機(jī),頁數(shù)/分PPM(通常每分鐘310頁)家庭低速:約4PPM,辦公高速激光:10PPM以上打印精度:就是打印機(jī)的分辨率:用dpi(每英寸可打印的點(diǎn)數(shù))來表示色彩表現(xiàn)能力:指打印機(jī)可打印的不同顏色的總數(shù)對(duì)于噴墨打印機(jī),最初只有3種顏色,效果不佳。后來改用青、黃、洋紅、黑CMYK四色,雖有改善,與專業(yè)要求比還是不太理想。于是加上了淡青、淡洋紅 P68、P236
55、考點(diǎn)16常用外存儲(chǔ)器 P69軟盤存儲(chǔ)器:PC機(jī)主要使用3.5英寸軟盤,可存儲(chǔ)1.44MB信息。寫保護(hù)、IDE接口(34芯電纜)。由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)速度慢、容量小等原因,已經(jīng)逐漸被淘汰硬盤存儲(chǔ)器P69()由15張盤片組成(一張盤片也稱為1個(gè)單碟),所有盤片上相同半徑處的一組磁道稱為“柱面”。單碟容量約為100GB以上磁盤磁道表面有許多同心圓組成,每個(gè)圓稱為磁道(由外向里編號(hào),起始磁道編號(hào)為0)。每條磁道還分成幾千個(gè)扇區(qū)扇區(qū)(軟、硬磁盤的基本存儲(chǔ)單位,每個(gè)扇區(qū)容量為512字節(jié),用于存放一個(gè)數(shù)據(jù)塊)。磁盤讀寫數(shù)據(jù)的三個(gè)地址:硬盤上一塊數(shù)據(jù)要用三個(gè)參數(shù)來定位:柱面號(hào)、扇區(qū)號(hào)和磁頭號(hào)。讀寫數(shù)據(jù)的過程:1:磁頭
56、尋道(由柱面號(hào)控制)2:等待扇區(qū)到達(dá)磁頭下方(由扇區(qū)號(hào)控制)3:讀寫扇區(qū)數(shù)據(jù)(由磁頭號(hào)控制)1:平均尋道時(shí)間:移動(dòng)讀寫頭至指定磁道尋找數(shù)據(jù)所用時(shí)間,單位:毫秒2:平均等待時(shí)間:數(shù)據(jù)所在的扇區(qū)轉(zhuǎn)道磁頭下方的時(shí)間,它是盤片旋轉(zhuǎn)周期的1/2平均訪問時(shí)間=平均尋道時(shí)間+平均等待時(shí)間 (是硬盤找到數(shù)據(jù)的時(shí)間)存儲(chǔ)容量主要由記錄面數(shù)量、每記錄面的磁道數(shù)、每磁道的扇區(qū)數(shù)等決定的。硬盤容量=磁盤面數(shù)(磁盤數(shù))磁道數(shù)(柱面數(shù))扇區(qū)數(shù)512字節(jié)平均等待時(shí)間,這和磁盤的轉(zhuǎn)速有關(guān)。硬盤接口:IDE(并行的雙向接口)、SATA(串行)。磁盤盤片的直徑:3.5 、2.5 、1.8英寸,甚至更小3.5 、2.5:用于臺(tái)式機(jī)
57、微型硬盤用于筆記本電腦、數(shù)碼攝象機(jī)、MP3和MP4播放器等硬盤的高速緩沖區(qū):由DRAM組成,位于硬盤內(nèi)部,目前容量達(dá)8MB以上數(shù)據(jù)傳輸速率:外部傳輸速率指主機(jī)從(向)硬盤緩存讀出(寫入)數(shù)據(jù)的速度,與采用的接口類型有關(guān),現(xiàn)在采用SATA接口一般為150MB/s 300MB/s內(nèi)部傳輸速率指硬盤在盤片上讀寫數(shù)據(jù)的速度,轉(zhuǎn)速越高內(nèi)部傳輸速率越快,通常遠(yuǎn)小于外部傳輸速率,一般為100 MB/s當(dāng)單碟容量相同時(shí),轉(zhuǎn)速越高內(nèi)部傳輸速率也越快移動(dòng)存儲(chǔ)P71()流行的“移動(dòng)存儲(chǔ)”設(shè)備主要有兩種:一種是大容量(一般是以GB來計(jì)算)的移動(dòng)硬盤,主要采用火線IEEE1394接口和USB1.1、2.0接口;一種是采
58、用Flash內(nèi)存的小容量(一般以MB來計(jì)算)的移動(dòng)存儲(chǔ)器,接口大都采用USB1.1、2.0、3。0,又被稱為U盤。存儲(chǔ)卡:閃存做成的另一種存儲(chǔ)卡固態(tài)存儲(chǔ)卡SD、CF、MS、MMC等。只有配了讀卡器的PC機(jī)才能對(duì)這些存儲(chǔ)卡進(jìn)行讀寫操作固態(tài)硬盤SSD:是基于半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片(主要是NAND型閃存)做成的外存儲(chǔ)器。用途:在便攜式計(jì)算機(jī)中代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬盤。存儲(chǔ)容量:64GB128GB或更大。 P73光盤P74()光盤存儲(chǔ)器:一種采用聚焦激光束在盤形介質(zhì)上高密度地記錄信息的存儲(chǔ)裝置。信息存儲(chǔ)原理:在盤片上的信息記錄沿螺旋型軌道(關(guān)道)壓制出一系列凹坑,凹坑兩個(gè)邊沿處均表示數(shù)據(jù)“1”;其它平坦處表示數(shù)據(jù)“0”
59、驅(qū)動(dòng)器讀取數(shù)據(jù)速率:?jiǎn)嗡?50KB/s ; 如:4速(4X):4150KB/s產(chǎn)品類型:CD:固定型光盤:只讀光盤,如CD-ROM,DVD-ROM追記型光盤:寫人后的信息不可修改和刪除,在空白處可追加寫入,如CD-R,DVD-R??筛膶懶凸獗P:可讀可寫,如CD-RW,DVD-RAM。CD盤上記錄數(shù)據(jù)的是一條由里向外連續(xù)的螺旋道,存儲(chǔ)數(shù)據(jù)原理:在盤上壓制凹坑,凹坑的邊緣用來表示“1”,其它平坦部分表示“0”,使用激光讀出信息。光驅(qū)與主機(jī)的接口:IDE、E-IDE、SCSI。光盤速度慢于硬盤。CD-ROM光盤的容量約為650M左右,DVD盤可達(dá)到4.7G,DVD的道間距只有CD盤的一半,信息坑更加
60、密集,因而大大提高盤片的存儲(chǔ)容量。CD 數(shù)據(jù)傳輸(讀出)速率:以第一代CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的速率(150KB/s)為單位,目前主流產(chǎn)品的速率多在50倍速(7.50 MB/s)以上DVDDVD只讀光驅(qū)具有向下兼容性,它既能讀CD光盤又能讀DVD光盤,但不能在光盤上寫入信息組合光驅(qū)(康寶):它既有DVD只讀光驅(qū)的功能,可以讀出DVD盤片,又有CD光盤刻錄機(jī)的功能,可以刻錄CD-R和CD-RW藍(lán)光光驅(qū)(BD):波長(zhǎng)短。波長(zhǎng)越短的激光,能夠在單位面積上記錄或讀取更多的信息。藍(lán)光光驅(qū)也有只讀光驅(qū)和刻錄機(jī)之分。讀寫速度可達(dá)4.5MB/s9MB/s分代年代名稱激光類型存儲(chǔ)容量第1代1982CD光盤存儲(chǔ)器紅外光
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