第二章 计算机系统及计算原理

1、大学计算机基础1第二章第二章计算机系统及计算原理计算机系统及计算原理 大学计算机基础2p 计算机系统组成计算机系统组成 p 微型计算机的结构微型计算机的结构 p 计算原理计算原理 p 信息表示与处理信息表示与处理 大学计算机基础3p 计算机系统组成计算机系统组成 p 微型计算机的结构微型计算机的结构 p 计算原理计算原理 p 信息表示与处理信息表示与处理 大学计算机基础4大学计算机基础5-硬件系统硬件系统p计算机硬件系统计算机硬件系统是构成计算机的物理装置，是看是构成计算机的物理装置，是看得见、摸得着的一些实实在在的有形实体。得见、摸得着的一些实实在在的有形实体。p目前的计算机硬件系统采用的仍

2、是计算机的经典目前的计算机硬件系统采用的仍是计算机的经典结构结构冯冯诺依曼结构，即采用总线结构将运诺依曼结构，即采用总线结构将运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5 5大大部件连接起来。部件连接起来。p其中，运算器和控制器构成了计算机的核心部其中，运算器和控制器构成了计算机的核心部件件中央处理器（中央处理器（Center Process UnitCenter Process Unit，简称，简称CPUCPU）。）。大学计算机基础6-硬件系统硬件系统大学计算机基础7-硬件各部份功能硬件各部份功能p 运算器：运算器：算术运算或逻辑运算算术运算或逻辑运算

3、p 控制器：控制器：取指令、译码、执行指令取指令、译码、执行指令p 存储器：存储器：保存信息保存信息n内存：内存：ROM(ROM(只读存储器只读存储器) ) n RAM(RAM(随机存储器，随机存储器，断电后信息全部丢失断电后信息全部丢失) )n外存：外存：磁盘磁盘( (软盘、硬盘软盘、硬盘) )、光盘、磁带、光盘、磁带p 输入设备：输入设备：输入数据输入数据( (键盘、鼠标、光笔等键盘、鼠标、光笔等) )p 输出设备：输出设备：输出数据输出数据( (显示器、打印机、绘图仪等显示器、打印机、绘图仪等) )大学计算机基础8-计算机软件系统计算机软件系统p软件系统软件系统由计算机程序、数据和有关的

4、技术资料组由计算机程序、数据和有关的技术资料组成。程序是指挥计算机工作的步骤；技术资料包括成。程序是指挥计算机工作的步骤；技术资料包括软件和硬件的技术说明、使用方法和操作手册等文软件和硬件的技术说明、使用方法和操作手册等文档。软件是计算机的档。软件是计算机的“灵魂灵魂”。p“裸机裸机”是只有硬件而没有任何软件支持的计算机是只有硬件而没有任何软件支持的计算机称为，裸机几乎是不能工作的。称为，裸机几乎是不能工作的。 系统软件：系统软件：操作系统操作系统语言处理程序语言处理程序数据库管理系统数据库管理系统支持软件支持软件应用软件：应用软件：程序库程序库软件包软件包套装软件套装软件用户开发的系统用户开

5、发的系统软件系统软件系统系统软件系统软件应用软件应用软件大学计算机基础9-计算机操作系统计算机操作系统p操作系统操作系统是系统软件中最重要的部分，功能是对是系统软件中最重要的部分，功能是对计算机系统的全部硬件和软件资源进行统一管理、计算机系统的全部硬件和软件资源进行统一管理、统一调度、统一分配。统一调度、统一分配。p操作系统操作系统为用户提供了一个操作方便的环境，是为用户提供了一个操作方便的环境，是用户与计算机的接口，同时又是用户进行软件开用户与计算机的接口，同时又是用户进行软件开发的基础，其他的系统软件和应用软件必须在操发的基础，其他的系统软件和应用软件必须在操作系统的支持下才能合理调度工作

6、流程，正常的作系统的支持下才能合理调度工作流程，正常的工作。工作。大学计算机基础101计算思维是运用计算机科学的_进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。 A思维方式 B程序设计原理 C基础概念 D操作系统原理2计算思维最根本的内容，即其本质是_和自动化。 A计算机技术 B递归 C并行处理 D抽象3科学思维概括起来又可分为：_。 A理论思维 B实验思维 C计算思维 D抽象思维4 计算思维是人类求解问题的一条途径，但决非要使人类像_那样地思考。5.计算是我们的抽象方法的自动化处理过程，而计算思维活动则是：先进行正确的_，再选择正确的“计算机”去完成任务。大

7、学计算机基础11-指令和程序指令和程序n指令指令是能被计算机识别和执行的二进制代码，它规定是能被计算机识别和执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种操作。指令告诉计算机进行了计算机能完成的某一种操作。指令告诉计算机进行什么操作，从什么地址取得操作数，运算结果送到什什么操作，从什么地址取得操作数，运算结果送到什么地址等信息。一台计算机能够识别的所有指令的集么地址等信息。一台计算机能够识别的所有指令的集合称为该计算机的指令系统。合称为该计算机的指令系统。n当人们需要计算机完成某项任务的时候，首先要将任当人们需要计算机完成某项任务的时候，首先要将任务分解为若干个基本操作，并将每一种操作转换为相

8、务分解为若干个基本操作，并将每一种操作转换为相应的指令，按照一定的顺序组织起来，这种组织起来应的指令，按照一定的顺序组织起来，这种组织起来的指令集合就是的指令集合就是程序程序。计算机完成的任何任务都是通。计算机完成的任何任务都是通过执行程序完成的。过执行程序完成的。大学计算机基础12-指令和程序指令和程序n指令指令通常由两部份组成，即操作码和操作数。操作码通常由两部份组成，即操作码和操作数。操作码规定指令应进行的操作，而操作数指明欲处理的数据规定指令应进行的操作，而操作数指明欲处理的数据从什么地址获取。从什么地址获取。n不同不同类型的计算机，其指令系统是不同的，但都应具类型的计算机，其指令系统

9、是不同的，但都应具有以下基本功能：有以下基本功能： 数据传送指令数据传送指令 数据处理指令数据处理指令 控制指令控制指令 输入输入/输出指令输出指令指令格式指令格式 操作码操作码 操作数操作数 执行什么操作执行什么操作欲处理的数据或数据地址欲处理的数据或数据地址大学计算机基础13-计算机工作原理计算机工作原理n 存储程序工作原理存储程序工作原理( (存储程序、程序控制存储程序、程序控制) ) 计算机系统由运算器、控制器、存储器、输入设计算机系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成备、输出设备组成 程序和数据在计算机中用二进制数表示程序和数据在计算机中用二进制数表示 计算机工作时逐条

10、从内存取出指令加以分析执行计算机工作时逐条从内存取出指令加以分析执行 计算机的工作过程是由存储程序控制的计算机的工作过程是由存储程序控制的19491949 John von Neumann冯冯 诺依曼诺依曼美籍匈牙利数学家美籍匈牙利数学家大学计算机基础14-计算机的工作过程计算机的工作过程输入设备输入设备内存储器内存储器输出设备输出设备微处理器微处理器程序程序控制指令控制指令控制指令控制指令结果结果p按照存储程序和程序控制原理，计算机工作过程如按照存储程序和程序控制原理，计算机工作过程如下图所示：下图所示：大学计算机基础15-计算机的计算机的工作过程工作过程p 计算机的工作过程计算机的工作过程

11、就是执行程序的过程。就是执行程序的过程。n 通过输入设备将程序和原始数据输送到计算机内通过输入设备将程序和原始数据输送到计算机内存储器中，然后按照指令的顺序，依次执行指令。存储器中，然后按照指令的顺序，依次执行指令。p 执行一条指令的过程是：执行一条指令的过程是：n 读取指令：从内存储器中取出要执行的指令送到读取指令：从内存储器中取出要执行的指令送到 CPU CPU 内部的指令寄存器暂存内部的指令寄存器暂存n 分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令对应的操作令译码器，译出该指令对应的操作 n 执行指令：执行指令：CPUCPU向各

12、个部件发出相应控制信号，向各个部件发出相应控制信号，完成指令规定的操作完成指令规定的操作 大学计算机基础16-计算机的工作过程计算机的工作过程p早期的计算机系统，指令的执行是以线性顺序方式早期的计算机系统，指令的执行是以线性顺序方式进行的，其过程如图所示。进行的，其过程如图所示。取指令取指令1 分析指令分析指令1 执行指令执行指令1取指令取指令n 分析指令分析指令n 执行指令执行指令np线性顺序的处理方式优点是控制逻辑简单，设计和线性顺序的处理方式优点是控制逻辑简单，设计和实现容易，缺点是处理器执行的效率不高，因为取实现容易，缺点是处理器执行的效率不高，因为取指令、分析指令、执行指令都是由不同

13、的功能部件指令、分析指令、执行指令都是由不同的功能部件完成的，按照线性顺序操作流程，容易造成某功能完成的，按照线性顺序操作流程，容易造成某功能部件的空闲，所以各功能部件不能充分发挥其作用。部件的空闲，所以各功能部件不能充分发挥其作用。图图 指令顺序执行方式指令顺序执行方式大学计算机基础17-计算机的工作过程计算机的工作过程p为了提高计算机的运行速度和执行效率，在现代计为了提高计算机的运行速度和执行效率，在现代计算机系统中，引入了流水线控制技术，使负责取指算机系统中，引入了流水线控制技术，使负责取指令、分析指令、执行指令的部件并行工作，其执行令、分析指令、执行指令的部件并行工作，其执行过程如图所

14、示过程如图所示取指令取指令2取指令取指令3取指令取指令n取指令取指令1分析指令分析指令1 分析指令分析指令2分析指令分析指令n-1分析指令分析指令n执行指令执行指令1执行指令执行指令n-2执行指令执行指令n-1执行指令执行指令n图图 指令流水执行方式指令流水执行方式大学计算机基础18操作系统是对计算机硬件和软件资源进行统一管理、统一调度、统一分配的系统软件 A对 B错2.下列四种软件中，属于系统软件的是_。 A. WPS B. Word C. Windows D. Excel3. 计算机指令一般包括_。 A.数据与指令B.操作码与操作数 C.区位码与国际码D.编译码与操作码4. 内存储器的每一

15、个存储单元都被赋予唯一的一个序号，作为它的_。 A.地址B.标号 C.容量 D.内容5.什么叫存储程序和程序控制？大学计算机基础19p 计算机系统组成计算机系统组成 p 微型计算机的结构微型计算机的结构 p 计算机中数的表示计算机中数的表示 p 数据表示数据表示 大学计算机基础20-主机的逻辑构成主机的逻辑构成大学计算机基础21-主机的逻辑构成主机的逻辑构成p 微处理器：是计算机硬件系统的核心部件，负责微处理器：是计算机硬件系统的核心部件，负责控制和协调整个计算机系统的工作，也称为控制和协调整个计算机系统的工作，也称为CPUCPU，由三部件组成：由三部件组成：n 控制器：微机控制指挥中心，主要

16、功能是识别控制器：微机控制指挥中心，主要功能是识别和翻译指令代码，产生控制信号，保证微机协和翻译指令代码，产生控制信号，保证微机协调一致地工作。调一致地工作。n 运算器：对数据进行加工、运算的部件。运算器：对数据进行加工、运算的部件。n 内部寄存器和高速缓存：暂存数据、指令和地内部寄存器和高速缓存：暂存数据、指令和地址的部件和解决址的部件和解决cpucpu速度匹配。速度匹配。大学计算机基础22p 内存储器：内存储器：又称主存，是微型机主机的组成部分，又称主存，是微型机主机的组成部分，存放当前正在使用或随时要使用的程序和数据，存放当前正在使用或随时要使用的程序和数据，是是CPU可以直接访问的存储

17、器。可以直接访问的存储器。n 只读存储器只读存储器(ROM)：只能读出而不能写入，存：只能读出而不能写入，存放固定不变、重复使用的程序和数据。放固定不变、重复使用的程序和数据。n 随机存储器随机存储器(RAM)：能读出和写入数据，分为：能读出和写入数据，分为静态存储器静态存储器(SRAM)和动态存储器和动态存储器(DRAM)-主机的逻辑构成主机的逻辑构成大学计算机基础23-输入输出接口输入输出接口p 主机与外设之间不能直接进行信息交换，必须通主机与外设之间不能直接进行信息交换，必须通过过I/O接口才能完成信息传送。接口才能完成信息传送。p I/O接口所起的作用是：接口所起的作用是：n 数据缓冲

18、。解决高速主机与低速外设间的矛盾数据缓冲。解决高速主机与低速外设间的矛盾n 信号格式配合。处理外设与信号格式配合。处理外设与CPU之间不同的信之间不同的信息格式，如息格式，如A/D、D/A转换，串转换，串/并、并并、并/串转换串转换n 电平和驱动能力配合。使外设和主机的信号电电平和驱动能力配合。使外设和主机的信号电平一致，并提高平一致，并提高CPU信号的驱动能力信号的驱动能力n 时序配合。使主机与外设协调工作时序配合。使主机与外设协调工作n 设备选择。每台外设都有设备地址设备选择。每台外设都有设备地址大学计算机基础24-输入输出接口输入输出接口大学计算机基础25-计算机总线计算机总线p计算机系

19、统结构复杂，各部件之间信息交流频繁，计算机系统结构复杂，各部件之间信息交流频繁，需要有一个能够有效高速度传输各种数据的通道，需要有一个能够有效高速度传输各种数据的通道，这就是这就是总线总线。总线由一组导线和相关的控制、驱动。总线由一组导线和相关的控制、驱动电路组成，在微机中被作为一个独立部件来看待。电路组成，在微机中被作为一个独立部件来看待。p按照传送信息的类型总线分为：按照传送信息的类型总线分为：数据总线数据总线( (用于传送用于传送数据数据, ,位数等于机器字长位数等于机器字长) )、地址总线地址总线( (用来传送存储单元或用来传送存储单元或输入输出接口的地址信号，位数决定存储器的最大容量

20、输入输出接口的地址信号，位数决定存储器的最大容量) )、控制总线控制总线( (传送控制器的各种控制信号传送控制器的各种控制信号 ) )。例例:猜姓名猜姓名5：姜戚谢邹喻柏水窦章云苏潘葛奚范彭郎鲁韦昌马苗凤花方俞任袁柳都鲍史4：杨朱秦龙许何吕施张孔曾严华金魏陶郎鲁韦昌马苗凤花方俞任袁柳都鲍史3：王冯陈褚卫蒋沈韩张孔曹严华金魏陶章云苏潘葛奚范彭方俞任袁柳都鲍史 2：李周吴郑卫蒋沈韩许何吕施华金魏陶喻柏水窦葛奚范彭马苗凤花柳为鲍史1：钱孙吴和陈褚沈韩秦尤吕施曹严魏陶谢邹水窦苏潘范彭韦昌凤花任袁鲍史0：赵孙周陈冯褚蒋韩朱尤何施孔严金陶戚邹柏窦云潘奚彭鲁昌苗花合袁都史告诉我：你的姓落在哪些框里？告诉我：

21、你的姓落在哪些框里？大学计算机基础27-计算机总线计算机总线p微型计算机总线一般分为三个层次，第一层次是微微型计算机总线一般分为三个层次，第一层次是微处理器级总线，也叫处理器级总线，也叫CPU总线，由总线，由CPU引角上引出，引角上引出，实现实现CPU与内存及外围控制芯片的连接。第二层是与内存及外围控制芯片的连接。第二层是系统级总线，也称系统级总线，也称I/O通道总线，用于通道总线，用于CPU与各种接与各种接口卡的连接。第三个层次的总线是外设总线，是计口卡的连接。第三个层次的总线是外设总线，是计算机与外部设备接口的总线。算机与外部设备接口的总线。p常见的系统级总线标准有：常见的系统级总线标准有

22、：ISA、EISA、VESA、PCI、AGP总线。常用的外设总线有：总线。常用的外设总线有：IDE、SCSI、USB和和IEEE1394。大学计算机基础28-计算机总线计算机总线p ISA ISA总线：总线：工业标准总线，工业标准总线，1616位，位，8MHz8MHz，数据传输，数据传输率率8Mb/s8Mb/s，寻址空间，寻址空间1MB1MBp EISA EISA总线：总线：19881988年推出的总线标准。它是在年推出的总线标准。它是在ISAISA总总线的基础上使用双层插座，在原来线的基础上使用双层插座，在原来ISAISA总线的总线的9898条信条信号线上又增加了号线上又增加了9898条信号

23、线。条信号线。 p VESAVESA总线：总线：19921992年推出的一种局部总线。它定义年推出的一种局部总线。它定义了了3232位数据线，可通过扩展槽扩展到位数据线，可通过扩展槽扩展到64 64 位，使用位，使用33MHz33MHz时钟频率，最大传输率达时钟频率，最大传输率达132MB/s132MB/s，可与，可与CPUCPU同同步工作。步工作。大学计算机基础29-计算机总线计算机总线p PCI PCI总线：总线：外部设备互联总线，外部设备互联总线，19911991年推出，年推出，3232或或6464位，位，33MHz33MHz，数据传输率，数据传输率133Mb/s.133Mb/s.p A

24、GP AGP是图形显示卡专用总线，大幅提高了电脑对是图形显示卡专用总线，大幅提高了电脑对3D3D图形的显示能力，图形的显示能力，3232位，位，66.6MHz66.6MHz，其视频信号的传，其视频信号的传送速率可以从送速率可以从PCIPCI总线的总线的133MB/s133MB/s提高到提高到266 MB/s266 MB/s、 533MB/s533MB/s、1.064 GB/s1.064 GB/s和和2.128GB/s2.128GB/s。p IDEIDE、SCSISCSI、USBUSB总线：总线：这是三种外设总线，这是三种外设总线，IDEIDE和和SCSISCSI一般只用于硬盘，一般只用于硬盘，

25、IDEIDE造价便宜，造价便宜，SCSISCSI速度快。速度快。USBUSB可用于更多外设，而且速度更快。可用于更多外设，而且速度更快。大学计算机基础30-微机物理构成示意图微机物理构成示意图CPU北桥芯片北桥芯片AGP显卡显卡主存储器主存储器南桥芯片南桥芯片键盘、鼠标、串并接口键盘、鼠标、串并接口磁盘控制器磁盘控制器USBPCI总线总线ISA总线总线大学计算机基础31-微机主机板微机主机板微型计算机的主机板微型计算机的主机板CPUCPU插座插座内存条插槽内存条插槽串行接口串行接口AGPAGP扩展槽扩展槽PCIPCI扩展槽扩展槽北桥芯片北桥芯片南桥芯片南桥芯片大学计算机基础32-微机物理构成微

26、机物理构成p CPU及及CPU插座插座p 芯片组芯片组n 北桥芯片北桥芯片提供对提供对CPU、内存、内存、AGP显卡等高速显卡等高速部件的支持以及与部件的支持以及与PCI总线的桥接；总线的桥接；n 南桥芯片南桥芯片提供对键盘接口、鼠标接口、实时时提供对键盘接口、鼠标接口、实时时钟控制器、串行口、并行口、钟控制器、串行口、并行口、USB接口及磁盘接口及磁盘驱动器接口的支持，以及与驱动器接口的支持，以及与ISA总线的桥接。总线的桥接。大学计算机基础33-微机物理构成微机物理构成p 微机微机CPU的主要性能指标有主频、外频、前端总的主要性能指标有主频、外频、前端总线频率（线频率（FSB）、字长、核心

27、数量、制作工艺等。）、字长、核心数量、制作工艺等。n 主频。主频是指主频。主频是指CPU的时钟频率或工作频率的时钟频率或工作频率（单位（单位Hz）。一般来说，一个时钟周期内执行）。一般来说，一个时钟周期内执行的指令数是固定的，所以主频越高，运算处理的指令数是固定的，所以主频越高，运算处理速度也就越快。速度也就越快。n 外频。外频是指系统级总线的时钟频率或工作外频。外频是指系统级总线的时钟频率或工作频率，是频率，是CPU到芯片组之间的总线速度，目前到芯片组之间的总线速度，目前CPU外频可达外频可达400MHz左右。左右。大学计算机基础34-微机物理构成微机物理构成p CPU在工作时需要与芯片组相

28、互协调。在微机发在工作时需要与芯片组相互协调。在微机发展的早期阶段，主频和外频差别不大，但随着展的早期阶段，主频和外频差别不大，但随着CPU集成工艺和技术的快速发展，集成工艺和技术的快速发展，CPU的工作频的工作频率远远超过了系统总线的工作频率，为了解决各率远远超过了系统总线的工作频率，为了解决各部件协同工作问题，部件协同工作问题，Intel提出了倍频技术，即允提出了倍频技术，即允许主频是外频的倍数（倍频），主频与外频的关许主频是外频的倍数（倍频），主频与外频的关系是：系是：主频主频=外频外频 倍频倍频大学计算机基础35-微机物理构成微机物理构成p 前端总线。前端总线（前端总线。前端总线（Fr

29、ont Side Bus，FSB）是是CPU与北桥芯片之间的连接总线，是与北桥芯片之间的连接总线，是CPU与外与外界交换数据的唯一通道。前端总线的数据传输能界交换数据的唯一通道。前端总线的数据传输能力对计算机的性能影响很大。力对计算机的性能影响很大。p 字长和位数。计算机的字长和位数是指作为一个字长和位数。计算机的字长和位数是指作为一个整体参加运算、处理与传输的二进制位串的最大整体参加运算、处理与传输的二进制位串的最大长度。计算机的字长越长，其处理能力也就越强。长度。计算机的字长越长，其处理能力也就越强。大学计算机基础36-微机物理构成微机物理构成p 核心数量。核心数量。CPU提高性能有两种途

30、径，通过不断提高性能有两种途径，通过不断提高主频来获得高性能，然而主频越高，提高主频来获得高性能，然而主频越高，CPU发发热越多，会造成工作不稳定等种种问题。第二种热越多，会造成工作不稳定等种种问题。第二种是采用多核芯片，即在一个芯片上集成多个功能是采用多核芯片，即在一个芯片上集成多个功能相同的处理器核心，从而提高性能。相同的处理器核心，从而提高性能。p 制造工艺指的指的是制造制造工艺指的指的是制造CPU的大规模集成电路的大规模集成电路的工艺，目前主流工艺是的工艺，目前主流工艺是45nm和和32nm。CPU集集成度越高，则体积越小、功耗越低、性能越高。成度越高，则体积越小、功耗越低、性能越高。

31、大学计算机基础37-微机物理构成微机物理构成p内存储器插槽内存储器插槽p高速缓冲存储器高速缓冲存储器 一级缓存，在一级缓存，在CPU内部；二级缓存，独立芯片内部；二级缓存，独立芯片大学计算机基础38-微机物理构成微机物理构成pCMOS存储器存储器pBIOS BIOS是一组有关微机系统最重要的基本输入输出是一组有关微机系统最重要的基本输入输出程序，固化在微机主板上的一个程序，固化在微机主板上的一个ROM芯片中芯片中大学计算机基础39-微机物理构成微机物理构成p总线扩展槽总线扩展槽大学计算机基础40-微机物理构成微机物理构成p接口接口大学计算机基础41-外部设备的使用外部设备的使用p输入输入/ /

32、输出系统输出系统: :提供了处理器和外部设备进行信息提供了处理器和外部设备进行信息交换的各种手段交换的各种手段p输入输入/ /输出系统由三个部分构成：输入输出系统由三个部分构成：输入/ /输出接口、输出接口、输入输入/ /输出软件、输入输出软件、输入/ /输出设备。输出设备。pCPUCPU与外围设备传送信息的控制方式与外围设备传送信息的控制方式 ：n程序查询方式。程序查询方式。n中断控制方式。中断控制方式。n直接存储器存取直接存储器存取(DMA)(DMA)方式方式 。DMADMA控制器从控制器从CPUCPU完完全接管对总线的控制，数据交换不经过全接管对总线的控制，数据交换不经过CPUCPU，直

33、，直接在内存和外设之间进行高速数据传送接在内存和外设之间进行高速数据传送 大学计算机基础42-输入设备输入设备p 键盘：键盘：微机用户普遍采用的是微机用户普遍采用的是104104键的键盘，接键的键盘，接口主要有口主要有PS/2PS/2和和USBUSBp 鼠标：鼠标：通过移动鼠标快速定位屏幕上的对象。通过移动鼠标快速定位屏幕上的对象。n 分为机械式、光机式和光电式三大类分为机械式、光机式和光电式三大类p 扫描仪：扫描仪：将静态图像输入计算机的图像采集设备将静态图像输入计算机的图像采集设备p 触摸屏：触摸屏：是点式输入设备是点式输入设备p 光笔：光笔：一种图像输入设备一种图像输入设备p 游戏操作杆

34、：游戏操作杆：控制游戏程序运行的输入设备控制游戏程序运行的输入设备大学计算机基础43-输出设备输出设备p显示器，显示器，是用户对计算机进行监控的主要设备。是用户对计算机进行监控的主要设备。n分阴极射线管显示器分阴极射线管显示器CRTCRT和液晶显示器和液晶显示器LCDLCDn显示屏幕有显示屏幕有1414英寸、英寸、1515英寸、英寸、1717英寸和英寸和2020英寸等英寸等n显示卡有显示卡有MDAMDA、CGACGA、EGAEGA、VGAVGA、SVGASVGAp显示器主要指标显示器主要指标n像素和分辨率像素和分辨率大学计算机基础44-输出设备输出设备p 打印机：打印各种文档、程序、图形、图像

35、等打印机：打印各种文档、程序、图形、图像等 n 通常通过并行接口与主机相联通常通过并行接口与主机相联n常用的有针式机、喷墨和激光打印机等常用的有针式机、喷墨和激光打印机等p 打印机的主要指标打印机的主要指标n 分辩率分辩率(dpi)n 打印速度打印速度(页页/分分)n 打印幅面打印幅面大学计算机基础45-其它外部设备其它外部设备n 声音卡，声音卡，是多媒体计算机中处理声音的接口卡，是多媒体计算机中处理声音的接口卡，可可把声音变成数字信号并以文件形式存盘，还可以把把声音变成数字信号并以文件形式存盘，还可以把数字信号还原成为真实的声音输出。数字信号还原成为真实的声音输出。 n 视频卡，视频卡，是多

36、媒体计算机中处理活动图像的适配器，是多媒体计算机中处理活动图像的适配器，其功能是将视频信号数字化。其功能是将视频信号数字化。 n 网络接口卡，网络接口卡，简称网卡。为计算机之间相互通信提简称网卡。为计算机之间相互通信提供一条物理通道供一条物理通道n 调制解调器调制解调器（ModemModem）是拨号上网必不可少的外部）是拨号上网必不可少的外部设备。可实现数字信号与模拟信号的转换。设备。可实现数字信号与模拟信号的转换。 大学计算机基础46n设备驱动程序，设备驱动程序，是对连接到计算机系统的设备进是对连接到计算机系统的设备进行控制驱动，使操作系统能更好的管理和使用计行控制驱动，使操作系统能更好的管

37、理和使用计算机硬件的程序。算机硬件的程序。n即插即用即插即用(Plug and Play) ，是一项用于自动处是一项用于自动处理理PC机硬件设备安装的工业标准。机硬件设备安装的工业标准。 PnP系统包含：系统包含：PnP的的BIOS 、PnP操作系统、操作系统、PnP硬件、硬件、PnP设设备驱动程序。备驱动程序。 n设备驱动程序的安装顺序是：设备驱动程序的安装顺序是：主板驱动程序主板驱动程序显显卡驱动程序卡驱动程序声卡驱动程序声卡驱动程序其他设备驱动程序其他设备驱动程序 -其它外部设备其它外部设备大学计算机基础47-存储器存储器外部存储器外部存储器访问速度慢访问速度慢容量很大容量很大永久性永久

38、性价格低价格低我记住了我记住了内部存储器内部存储器访问速度快访问速度快容量较小容量较小暂时性暂时性价格高价格高主存或内存主存或内存辅存或外存辅存或外存可直接与可直接与CPUCPU交换交换信息信息p 外部存储器：主机之外的辅助存储器外部存储器：主机之外的辅助存储器大学计算机基础48-软盘存储器软盘存储器p软盘是在聚酯塑料软盘是在聚酯塑料盘片上涂一层很薄盘片上涂一层很薄的磁性材料，通过的磁性材料，通过磁性材料的磁化方磁性材料的磁化方向来存储数据向来存储数据1 1和和0 0。常用的软盘都是常用的软盘都是3.53.5英寸的，简称英寸的，简称3 3寸盘。寸盘。标签标签3.53.5英寸英寸写保护写保护读写

39、口读写口磁道与扇区的划分磁道与扇区的划分磁道磁道磁道磁道：以轴孔为中心的同心圆。以轴孔为中心的同心圆。磁道中存有引导记录和文件分配磁道中存有引导记录和文件分配表表(FAT)(FAT)等信息等信息扇区扇区扇区扇区：每一扇区规定存储：每一扇区规定存储512512字节字节磁盘容量磁盘容量面数面数 磁道数磁道数/ /面面 扇区数扇区数/ /磁道磁道 字节数字节数/ /扇区扇区 2 2 80 80 18 18 512 512（字节）（字节） 1474560(Bytes)1474560(Bytes) 1024 1024 1440(KB)1440(KB) 1.44(MB)1.44(MB)软盘驱动器软盘驱动器

40、转速为转速为300rpm300rpm360rpm360rpm大学计算机基础49-软盘格式化软盘格式化软盘在使用之前必须要先格式化软盘在使用之前必须要先格式化 软盘格式化后将软盘分为四个区域：软盘格式化后将软盘分为四个区域：引导扇区：引导扇区：用于存放系统的自引导程序，为系统启用于存放系统的自引导程序，为系统启动和存放磁盘参数而设置。动和存放磁盘参数而设置。文件分配表：文件分配表：用于描述文件在磁盘上的存放位置及用于描述文件在磁盘上的存放位置及整个磁盘扇区的使用情况。整个磁盘扇区的使用情况。 文件目录表：文件目录表：存放软盘根目录下所有文件名和子目存放软盘根目录下所有文件名和子目录名、文件属性、

41、文件在磁盘上存放的起始位置、录名、文件属性、文件在磁盘上存放的起始位置、文件长度、文件建立或修改的日期和时间等信息。文件长度、文件建立或修改的日期和时间等信息。数据区：数据区：用于存放用户文件。用于存放用户文件。n软盘格式化后将在盘上建立四软盘格式化后将在盘上建立四个区域：个区域：引导记录、文件分配引导记录、文件分配表、文件目录表、数据区表、文件目录表、数据区文件分配表两份文件分配表两份文件目录表文件目录表0面面0道道1扇扇大学计算机基础50-硬盘存储器硬盘存储器大学计算机基础51-硬盘存储器硬盘存储器n 硬盘硬盘是在非磁性的合金材料基片上涂上一层很薄的是在非磁性的合金材料基片上涂上一层很薄的

42、磁性材料，通过磁性材料来存储信息磁性材料，通过磁性材料来存储信息n 硬盘存储器硬盘存储器:分固定式和可移动式两种分固定式和可移动式两种n 硬盘的存储容量硬盘的存储容量: :一般在一般在40GB40GB2000GB2000GB之间。之间。n 存取速度高存取速度高: :一般有一般有5400rpm5400rpm、7200rpm7200rpmn 硬盘容量硬盘容量磁头数磁头数柱面数柱面数扇区数扇区数字节数字节数/ /扇区扇区n 柱面柱面: :大学计算机基础52-光盘存储器光盘存储器n 包括光盘驱动器、光盘控制器和光盘。包括光盘驱动器、光盘控制器和光盘。n 光盘驱动器是一个结合光学、机械及电子技术的光盘驱

43、动器是一个结合光学、机械及电子技术的产品。产品。 n 制定制定CD-ROMCD-ROM标准时，把标准时，把150KB/s150KB/s定为标准传输定为标准传输率率,32,32倍速光驱的传输率为倍速光驱的传输率为15015032= 4,800KB/s32= 4,800KB/sn 光盘是按轨道的方式存储光盘是按轨道的方式存储, ,光盘轨道则是一条从中光盘轨道则是一条从中心开始的渐开线心开始的渐开线n 光盘通常分为只读光盘、一次性刻录光盘、可擦光盘通常分为只读光盘、一次性刻录光盘、可擦写光盘、写光盘、DVDDVD四种四种 大学计算机基础53-移动存储器移动存储器n 优盘又称闪存盘优盘又称闪存盘( (

44、Flash DiskFlash Disk) )，通过通用串，通过通用串行总线接口行总线接口( (USBUSB) )与主机相连，可热插拔。与主机相连，可热插拔。存储容量一般在存储容量一般在16MB-32GB16MB-32GB之间。之间。 n 可移动硬盘与主机内的硬盘相比具有较强可移动硬盘与主机内的硬盘相比具有较强的抗震性，目前的抗震性，目前USBUSB硬盘容量一般在硬盘容量一般在10GB-10GB-500GB500GB之间。可移动硬盘的使用方法与优盘之间。可移动硬盘的使用方法与优盘一样。一样。n MP3MP3播放器也具有优盘的功能播放器也具有优盘的功能大学计算机基础54-微型计算机选配微型计算机

45、选配n 微型计算机主要有笔记本电脑和台式机两种。台微型计算机主要有笔记本电脑和台式机两种。台式机有品牌机和兼容机两种，所谓品牌机是指生式机有品牌机和兼容机两种，所谓品牌机是指生产厂商完成整机配置，用户可直接使用；兼容机产厂商完成整机配置，用户可直接使用；兼容机也叫也叫DIY（Do It Yourself）机，即自己根据需要）机，即自己根据需要选择各个部件，配置出自己的计算机。选择各个部件，配置出自己的计算机。n 选配计算机之前，需要了解计算机的主要性能指选配计算机之前，需要了解计算机的主要性能指标，并根据购买计算机的用途选择相应配置。计标，并根据购买计算机的用途选择相应配置。计算机的主要性能指

46、标有：主频、核心数量、字长、算机的主要性能指标有：主频、核心数量、字长、内存容量、外存容量等，如果是内存容量、外存容量等，如果是DIY，这些配件，这些配件都要自己选配。都要自己选配。大学计算机基础55-微型计算机选配微型计算机选配p 结合计算机的用途，一般要注意以下几个原则：结合计算机的用途，一般要注意以下几个原则：n 计算类用途的计算机要选择牌子做工好的主流计算类用途的计算机要选择牌子做工好的主流主板，稳定性好。台式机主板，稳定性好。台式机CPU主频要高，笔记主频要高，笔记本最好是多核低功耗的本最好是多核低功耗的CPU，主板芯片组要和，主板芯片组要和CPU相配。其它可作较低要求。相配。其它可

47、作较低要求。n 多媒体和设计类用途的计算机对图形图像处理多媒体和设计类用途的计算机对图形图像处理能力和声音处理能力要求较高，需要配备比较能力和声音处理能力要求较高，需要配备比较好的独立显示卡和声卡，对显示器，要求高分好的独立显示卡和声卡，对显示器，要求高分辨率，色彩丰富。图形图像数据量庞大，一定辨率，色彩丰富。图形图像数据量庞大，一定要配备足够大的硬盘。要配备足够大的硬盘。大学计算机基础56-微型计算机选配微型计算机选配n 如果计算机用做服务器，则需要注意的第一条是如果计算机用做服务器，则需要注意的第一条是稳定性，服务器一般是连续工作数月甚至数年，稳定性，服务器一般是连续工作数月甚至数年，所以

48、工作稳定性是基本保证，主板要选择最好的，所以工作稳定性是基本保证，主板要选择最好的，一定要有很好的散热性。一定要有很好的散热性。CPU主频不一定高，但主频不一定高，但一定要选多核服务器专用一定要选多核服务器专用CPU，保证处理能力，保证处理能力，发热量少，稳定性好。另外，服务器内存容量尽发热量少，稳定性好。另外，服务器内存容量尽可能大，一般可能大，一般8G以上，选择存取速度快的内存条。以上，选择存取速度快的内存条。硬盘容量也是尽可能大，选择高转速高传输率的硬盘容量也是尽可能大，选择高转速高传输率的硬盘及高传输率的接口。服务器靠网络与客户机硬盘及高传输率的接口。服务器靠网络与客户机相连，网卡传输

49、速率要高，应选择质量稳定的高相连，网卡传输速率要高，应选择质量稳定的高速网卡。速网卡。大学计算机基础571ISA、PCI、AGP、IDE等是一些不同的总线标准，它们不会应用在同一台计算机中。 A对 B错2CMOS用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定，是微机主板上的一块可读写的RAM芯片。 A对 B错5有关存储器读写速度的顺序为：CacheRAM硬盘软盘。 A对 B错6主频是指CPU和芯片组的时钟频率或工作频率。 A对 B错大学计算机基础581在微机系统中基本输入输出系统BIOS存放在_中。 A.RAM B.ROM C.硬盘 D.寄存器2微型机中专为提高视频带宽而设计的总线规范是_总

50、线。A.USB B.ISA C.PCI D.AGP3.计算机显示器参数中，参数640480，1024768等表示_。 A.显示器屏幕的大小 B.显示器显示字符的最大列数和行数 C.显示器的分辨率 D.显示器的颜色指标4.一台微机若字长为8个字节，则在CPU中作为个整体加以传送处理的二进制数码为_。A.8位 B.64位 C.16位 D.32位大学计算机基础59p 计算机系统组成计算机系统组成 p 微型计算机的结构微型计算机的结构 p 计算原理计算原理p 信息的表示和处理信息的表示和处理大学计算机基础60-进位计数制进位计数制p 计算机最基本的功能是对数据进行计算和加工处计算机最基本的功能是对数据

51、进行计算和加工处理，一个问题要用计算机来求解理，一个问题要用计算机来求解,包含五个递进层包含五个递进层次的研究内容：次的研究内容：可计算、复杂度、算法、软、硬可计算、复杂度、算法、软、硬件实现件实现。现代计算机是基于二进制来进行运算的。现代计算机是基于二进制来进行运算的，二进制是计算机计算功能的基础。，二进制是计算机计算功能的基础。p 二进制这个特殊的计数方法，虽然看起来与我们二进制这个特殊的计数方法，虽然看起来与我们日常生活没有太直接的关系，实际上其发展演变日常生活没有太直接的关系，实际上其发展演变与我们的生活有着密切的联系和深厚的渊源。与我们的生活有着密切的联系和深厚的渊源。大学计算机基础

52、61-进位计数制进位计数制p 二进制有二个基数：二进制有二个基数：0和和1 。p 易经易经。易经以阴（。易经以阴（-）和阳（）和阳（-）作为天地之）作为天地之根基，通过阴、阳的位置及组合，表达万事万物根基，通过阴、阳的位置及组合，表达万事万物，通过组合的变化，表达万事万物的发展变化。，通过组合的变化，表达万事万物的发展变化。 p 从计算机科学的角度看，易经是一种由两种状态从计算机科学的角度看，易经是一种由两种状态（阴和阳，即（阴和阳，即0和和1）组成的一种人工编码系统。）组成的一种人工编码系统。p 德国数学家莱布尼茨正是在易经的启发下，创立德国数学家莱布尼茨正是在易经的启发下，创立了二进制。了

53、二进制。-进位计数制进位计数制大学计算机基础63-进位计数制进位计数制p 什么是进位计数制？什么是进位计数制？p 有哪些常用的进位计数制？有哪些常用的进位计数制？p 每种进位计数制有什么规律？每种进位计数制有什么规律？计数及运算的方法计数及运算的方法十进制，十二进制，六十进制，八进制，十六进制十进制，十二进制，六十进制，八进制，十六进制N进制，有进制，有0-N-1个基数，逢个基数，逢N进一，借一当进一，借一当N大学计算机基础64-进位计数制进位计数制进制进制 数数 符符 个数个数 进位值进位值十进制十进制 0 09, 9, 1010个个 1010二进制二进制 0 0和和1, 21, 2个个 2

54、 2八进制八进制 0 07, 87, 8个个 8 8十六进制十六进制 0 09 9及及A AF, 16F, 16个个 1616 N N进制进制 N N个个 N N大学计算机基础65十进制计数：十进制计数： 十个数符、位权十个数符、位权1010i i 逢十进一、借一当十逢十进一、借一当十二进制计数：二进制计数： 二个数符、位权二个数符、位权2 2i i 逢二进一、借一当二逢二进一、借一当二128128瓦瓦3232瓦瓦6464瓦瓦1616瓦瓦8 8瓦瓦4 4瓦瓦1 1瓦瓦2 2瓦瓦11111000n一位二进制数只需一个具一位二进制数只需一个具有两个稳定状态的器件有两个稳定状态的器件n四则运算简单，

55、运算电路四则运算简单，运算电路也简单；也简单；n运行可靠运行可靠-计算机为何使用二进制计算机为何使用二进制大学计算机基础66-位权值位权值W21202223 Q818082 H161160162 D101100102103.()W = R n-1W = R -m任意相邻两位的比值为任意相邻两位的比值为一个数的每个位置都有一个位权值，如：一个数的每个位置都有一个位权值，如：大学计算机基础67-进位计数制转换进位计数制转换十进制十进制 99 = 999 = 910101 1 + 9+ 910100 0二进制二进制 01100011= 001100011= 02 27 7+1+12 26 6+1+1

56、2 25 5 +0+02 24 4+0+02 23 3+0+02 22 2 +1+12 21 1+1+12 20 0 = 99= 99八进制八进制 143=1143=18 82 2+4+48 81 1+3+38 80 0 = 99= 99十六进制十六进制 63 = 663 = 616161 1+3+316160 0 = 99 = 9901100011B = 143Q = 63H = 99D大学计算机基础683 53 52 21 71 71 18 81 14 40 02 20 01 10 01 1 0 0最高位最高位最低位最低位(35)(35)1010=(100011)=(100011)2 2整

57、数部分转换整数部分转换例：例：将十进制数将十进制数35.62535.625转换为二进制数转换为二进制数2 22 22 22 22 2余数余数(.625)10=(.101)2(.625)10=(.101)20. 6250. 625 2 21 1. . 250250 2 20 0. . 500500 2 21 1. . 000000小数部分转换小数部分转换整数整数除除2 2取余取余乘乘2 2取整取整-进位计数制转换进位计数制转换大学计算机基础69-进位计数制转换进位计数制转换 B 2 Q 二进制二进制1 1位扩位扩3 3位位八进制八进制3 3位并位并1 1位位1 1位扩位扩4 4位位十六进制十六进

58、制4 4位并位并1 1位位 B H 大学计算机基础70-二进制数的运算二进制数的运算减法：减法：00=010=111=0101=1乘法：乘法：00=001=010=011=1除法除法：01 =011=1加法：加法：0 + 0=00 + 1=11 + 0=11 + 1=10“与与”运算运算 （AND）A B A and B0 0 00 1 01 0 01 1 1ABA and B|开关合上为开关合上为1 1，断开为，断开为0 0|当当A A、B B开关都合上时灯才亮开关都合上时灯才亮“或或”运算运算 （OROR）A B A or B0 0 00 1 11 0 11 1 1|开关合上为开关合上为1

59、 1，断开为，断开为0 0。当。当A A、B B开开关都断开时关都断开时灯才灭灯才灭ABA or B“非非”运算运算 （NOTNOT）A not A 0 11 0A not A|开关合上为开关合上为1 1，断开为，断开为0 0|当当A A开关断开时开关断开时“非非”A A为合上为合上( (灯亮灯亮) )|当当A A开关合上时开关合上时“非非”A A为断开为断开( (灯灭灯灭) )大学计算机基础71-图灵机图灵机p 计算机的计算原理是什么？计算机的计算原理是什么？20世纪世纪30年代，英国年代，英国数学家图灵通过对人的计算过程的哲学分析，提数学家图灵通过对人的计算过程的哲学分析，提出一个理论模型

60、，这个模型从过程的角度来刻画出一个理论模型，这个模型从过程的角度来刻画计算的本质，这个理论模型叫计算的本质，这个理论模型叫“图灵机图灵机”。p 正是有了这个理论模型，人类才发明了有史以来正是有了这个理论模型，人类才发明了有史以来最伟大的科学工具最伟大的科学工具-计算机。计算机。大学计算机基础72-图灵机图灵机p 图灵机由一条两端可无限延长的带子，一个读写图灵机由一条两端可无限延长的带子，一个读写头以及一组控制读写头工作的命令组成。如图所头以及一组控制读写头工作的命令组成。如图所示。示。大学计算机基础73-图灵机图灵机p 图灵机模型：图灵机是一个四元组图灵机模型：图灵机是一个四元组T=(I，O，