微机原理第1章课件

1、明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行微机原理及接口技术微机原理及接口技术郑坤明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行 1. 课程性质及教学目的 微型计算机原理及接口技术是工科计算机及其相关专业的一门重要的专业技术基础课程。 本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成及使用；学会运用汇编语言进行程序设计；树立起计算机体系结构的基本概念；为后继的软、硬件课程做好铺垫。 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行 2. 课程教学安排教学参考学时：48学时其中实验学时：12学时考试形式：笔试3. 教材内容体系结构基本知识与基本概念 计算机的基本结构与工作原理 微处理器与微型计算机的概念 微型计算机系统组成及其

2、应用 计算机中的数据表示、数制与编码的应用明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行80X86微处理器 微处理器内部结构 存储器和I/O组织 总线周期与操作时序指令系统与汇编语言 指令的概念与寻址方式 8086指令系统介绍 汇编语言格式、基本表达、伪指令介绍 汇编语言源程序的建立、编辑、运行、调试明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行汇编语言程序设计及其应用 程序设计的方法和步骤 顺序程序、分支程序、循环程序、子程序的设计 中断调用程序设计 宏汇编与重复汇编接口技术及典型接口设计 外设接口的基本模型 程序控制的I/O方式 典型接口芯片明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行 本章主要教学内容本章主要

3、教学内容 l l 计算机的发展、分类、基本结构及工作原理计算机的发展、分类、基本结构及工作原理 l l 微处理器的产生和发展、微处理器系统微处理器的产生和发展、微处理器系统 l l 微型计算机的分类、性能指标微型计算机的分类、性能指标 l l 微型计算机系统的组成及微型计算机的应用微型计算机系统的组成及微型计算机的应用 第1章 微型计算机概述明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行本章教学目的及要求本章教学目的及要求 l l熟悉计算机的发展历史、发展前景、工作特点、熟悉计算机的发展历史、发展前景、工作特点、组成分类、应用领域等相关知识组成分类、应用领域等相关知识 l l掌握计算机的基本结构及工作

4、原理掌握计算机的基本结构及工作原理 l l熟悉熟悉微处理器的产生和发展，掌握微型计算机微处理器的产生和发展，掌握微型计算机的分类、性能指标的分类、性能指标 l l掌握微型计算机系统组成，软、硬件基本结构掌握微型计算机系统组成，软、硬件基本结构 l l熟悉微型计算机的特点及应用熟悉微型计算机的特点及应用明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行#includeint main() printf(hello,worldn);u0023u0069u006eu0063u006cu0075u0064u0065u003cu0073u0074u0064u0069u006fu002eu0068u003eu000a

5、u0069u006eu0074u0020u006du0061u0069u006eu0028u0029u000au007bu000au0020u0020u0070u0072u0069u006eu0074u0066u0028u0022u0068u0065u006cu006cu006fu002cu0077u006fu0072u006cu0064u005cu006eu0022u0029u003bu000au007d明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.1 计算机的发展与应用计算机的发展与应用1.1.1 计算机的发展历史 1第一台电子计算机第一台电子计算机 1946年2月，美国宾夕法尼亚大学诞生了世

6、界上第一台电子数字计算机：“埃尼阿克”（ENIAC，即Electronic Numerical Integrator and Calculator，电子数字积分计算机）。 重量30吨，占地170平方米，每小时耗电150千瓦，价值约40万美元。 采用18000只电子管，70000个电阻，10000支电容，研制时间近三年，运算速度为每秒5000次加减法运算。 ENIAC的不足：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差 。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行2 2冯冯诺依曼结构计算机诺依曼结构计算机 1946年6月，美籍匈牙利科学家冯诺依曼（Johe Von Ne

7、umman）提出了“存储程序”的计算机设计方案。 其特点是： 采用二进制数形式表示数据和计算机指令。 指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指令。 由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5大部分组成计算机硬件。 工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制”。 按照这一原理设计的计算机称为冯诺依曼型计算机。 冯诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3 3按逻辑部件化分的计算机发展阶段按逻辑部件化分的计算机发展阶段 按电子部件的演变经历了四代：（1）第一代（

8、1946年1958年）： 电子管计算机 特点：体积大、耗电多、运算速度慢，存储容量小。（2）第二代（1959年1964年）： 晶体管计算机 特点：体积减小，重量轻、省电、寿命长、可靠性提高，运算速度可达每秒百万次。（3）第三代（1965年1970年）：中小规模集成电路计算机 特点：存储容量14兆字节。运算速度每秒几百万至千万次，可靠性有较大提高，体积进一步缩小，成本进一步降低，出现了向大型化和小型化发展的趋势。 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行（4）第四代（1971年-）： 大规模和超大规模集成电路计算机 大规模集成电路使计算机发生了巨大的变化，半导体存储器的集成度越来越高。Intel公

9、司推出了微处理器，诞生了微型计算机，使计算机的存储容量、运算速度、可靠性、性能价格比等方面都比上一代计算机有较大突破。4 4按计算机应用划分的计算机发展阶段按计算机应用划分的计算机发展阶段（1）超、大、中、小型计算机阶段（1946年1980年） 采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作效率，能够解决较复杂的数学计算和数据处理。（2）微型计算机阶段（1981年1990年） 微型计算机大量普及，几乎应用于所有领域，对世界科技和经济的发展起到了重要的推动作用。（3）计算机网络阶段（1991年至今） 计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助，从而促进了信息化社会的到来，实现了遍及全球的信息资源共享

10、。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.1.2 计算机的发展趋势 1未来计算机的发展趋势未来计算机的发展趋势 朝着微型计算机和巨型计算机两级方向发展。 当前开发和研究的热点是多媒体计算机。 未来计算机发展的总趋势是智能化计算机。 今后计算机应用的主流是计算机与通信相结合的网络技术。 非冯诺依曼型体系结构的计算机是提高现代计算机性能的另一个研究焦点。 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行2 2新型计算机新型计算机 神经网络计算机：建立在人工神经网络研究的基础上，从内部基本结构来模拟人脑的神经系统。用简单的数据处理单元模拟人脑的神经元，并利用神经元节点的分布式存储和相互关联来模拟人脑的活动。

11、 生物计算机：使用由生物工程技术产生的蛋白分子为材料的“生物芯片”，不仅具有巨大的存储能力，而且能以波的形式传播信息。由于它具备生物体的某些机能，所以更易于模拟人脑的机制。 光子计算机：用光子代替电子，用光互连代替导线互连，用光硬件代替电子硬件，用光运算代替电子运算。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3 3计算机与信息化计算机与信息化 信息化就是全面发展和利用现代信息技术，借以提高人类社会的生产、工作、学习、生活等诸方面的效率和创造能力，使社会的物质财富和精神文明得到最大提高。 信息化特点 信息成为重要的战略资源 信息产业成为最大的产业 信息网络成为社会的基础信息 信息化三大技术支柱 计算

12、机技术 通信技术 网络技术明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.1.3 计算机的特点、分类及应用 1计算机的特点计算机的特点 运算速度快：PC机每秒种可以处理几百万条指令，巨型机的运算速度可以达到几亿次以上。 计算精度高：普通微型计算机的计算精度已达到3264位二进制数。 具有“记忆”和逻辑判断功能：“记忆”功能指的是计算机能够存储大量信息，供用户随时检索和查询。逻辑判断功能指的是计算机不仅能够进行算术运算，还能进行逻辑运算和实践推理。记忆功能、算术运算和逻辑运算相结合，使得计算机能够模仿人类的某些智能活动，成为人类脑力延伸的主要工具，所以计算机又称为“电脑”。明德明德 砺志砺志 博学博学

13、 笃行笃行 能自动运行并且具备人机交互功能：自动运行是把问题编成程序输入计算机中，发出运行指令后，计算机便在该程序控制下依次逐条执行，不再需要人工干预。人机交互则是在人想要干预时，采用人机对话形式，有针对性地解决问题。 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行2 2 计算机的分类计算机的分类 个人计算机：面向个人或家庭使用的低档微型计算机。 工作站：介于PC机和小型机之间的高档微型机。 小型计算机：结构简单、成本较低、易维护和使用。其规模和设置可以满足一个中小型部门的工作需要。 主机：具有大容量存储器，多种类型的I/O通道，能同时支持批处理和分时处理等多种工作方式。其规模和配置可以满足一个大中型

14、部门的工作需要。 小巨型计算机：也称为桌上型超级计算机。最大的特点是价格便宜，并且具有较好的性能价格比。 巨型计算机：也称为超级计算机。具有极高的性能和极大的规模，价格昂贵，多用于尖端科技领域。 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3 3计算机的应用计算机的应用 科学计算：也称为数值计算，是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所提出的复杂的数学及数值计算问题。 数据处理：数据处理也称为信息处理，是人们利用计算机对所获取的信息进行采集、记录、整理、加工、存储和传输，并进行综合分析等。 过程控制：过程控制是用传感器在现场采集受控对象的数据，通过比较器求出与设定数据的偏差，由计算机按控制模型进行计

15、算，产生相应的控制信号，驱动伺服装置对受控对象进行控制和调整。 计算机辅助系统：是采用计算机进行各种辅助功能的系统。例如，CAD、CAM、CAT、CAE和CAI等。 人工智能：是用计算机执行某些与人的智能活动有关的复杂功能，模拟人类的某些智力活动，如图形和声音的识别，推理和学习的过程。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.2 计算机的基本结构和工作原理计算机的基本结构和工作原理 1.2.1 计算机的基本结构计算机的基本结构运算器存储器输出设备输入设备控制器程序和原始数据计算结果明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行 各部分的主要功能：（1）输入设备：用于输入原始信息和处理信息的程序。如键盘

16、、鼠标器和扫描仪等。（2）输出设备：用来输出计算机的处理结果及程序清单。如显示器和打印机。（3）存储器：用来存放程序和数据。在控制器的控制下，可与输入设备、输出设备、运算器、控制器交换信息，是计算机中各种信息存储和交流的中心。（4）运算器：用来对信息及数据进行处理和计算。也称为算术逻辑部件ALU（Arithmetic and Logic Unit）。（5）控制器：是整个计算机的指挥中心，用来指挥计算机各部件的操作，使其协调一致地工作。 计算机中的两类信息：一类是采用双线表示的数据信息流，它包括原始数据、中间结果、计算结果和程序中的指令；另一类是采用单线表示的控制信息流，它是控制器发出的各种操作

17、命令。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.2.2 计算机的工作原理 1存储程序原理存储程序原理 把事先编制好的由计算机指令组成的程序存放到存储器内，计算机在运算时依次取出指令，根据指令的功能进行相应的运算，这就是存储程序原理。2程序的自动执行程序的自动执行 程序在执行前先装入内存储器，CPU负责从内存中逐条取出指令，分析识别指令，最后执行指令，从而完成一条指令的执行周期。 程序的执行流程： 取指令分析指令执行指令。 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.3 1.3 微型计算机的基本概念微型计算机的基本概念 1.3.1 1.3.1 微处理器的产生和发展微处理器的产生和发展 将传统计算机

18、的运算器和控制器集成在一块大规模集成电路 芯 片 上 作 为 中 央 处 理 部 件 ， 简 称 为 微 处 理 器（Microprocessor）。微型计算机是以微处理器为核心，再配上存储器、接口电路等芯片构成的。按照计算机CPU、字长和功能划分，经历了5代的演变: 第一代（1971年1973年）：4位和8位低档微处理器 第二代（1974年1978年）：8位中高档微处理器 第三代（1978年1980年）：16位微处理器 第四代（1981年1992年）：32位微处理器 第五代（1993年以后）：全新高性能奔腾系列微处理器 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.3.2 微型计算机的分类微型计

19、算机的分类 1按照按照CPU的字长来分类的字长来分类 有4位、8位、16位、32位、64位微型计算机等。2按照微处理器器件的工艺来分类按照微处理器器件的工艺来分类 可分成MOS工艺、双极型TTL工艺的微处理器。3按照微型计算机的利用形态来分类按照微型计算机的利用形态来分类 有单片机、单板机、位片机、微机系统等。 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.3.3 微型计算机的性能指标介绍微型计算机的性能指标介绍 位：位：这是计算机中所表示的最基本、最小的数据单元。 字长：字长：是计算机在交换、加工和存放信息时的最基本的长度。 字节（字节（ByteByte）：）：是计算机中通用的基本单元，由8个二

20、进制位组成。 字：字：是计算机内部进行数据处理的基本单位。 主频：主频：也称时钟频率，是指计算机中时钟脉冲发生器所产生的频率。 访存空间：访存空间：是该微处理器构成的系统所能访问的存储单元数。 指令数：指令数：构成微型计算机的操作命令数。 基本指令执行时间：基本指令执行时间：计算机执行程序所花的时间。 可靠性：可靠性：指计算机在规定时间和条件下正常工作不发生故障的概率。 兼容性：兼容性：指计算机硬件设备和软件程序可用于其他多种系统的性能。 性能价格比：性能价格比：是衡量计算机产品优劣的综合性指标。 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.4 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 1.4.

21、1 微型计算机系统的一般结构微型计算机系统的一般结构 微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成 ： 硬件微计算机外围设备微处理器内存储器I/O接口电路系统总线外部设备过程I/O通道明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行软件系统软件程序设计语言应用软件：软件包，数据库机器语言汇编语言高级语言监控程序操作系统编辑程序解释程序编译程序诊断程序明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行硬件系统是由电子部件和机电装置所组成的计算机实体。 硬件的基本功能是接受计算机程序，并在程序的控制下完成数据输入、数据处理和输出结果等任务。软件系统是指为计算机运行工作服务

22、的全部技术资料和各种程序。 软件系统基本功能保证计算机硬件的功能得以充分发挥，并为用户提供一个宽松的工作环境。 计算机的硬件和软件二者缺一不可，否则不能正常工作 。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.4.2 微型计算机的硬件结构微型计算机的硬件结构 微处理器CPU存储器RAM接口电路时钟外存I/O设备接口电路存储器ROM数据总线（双向）地址总线（单向）控制总线明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行各组成模块及其功能：各组成模块及其功能： 1中央处理单元中央处理单元 中央处理单元CPU（Control Processing Unit）是微型计算机的核心部件，是包含有运算器、控制器、寄存器组

23、以及总线接口等部件的一块大规模集成电路芯片，俗称微处理器。 2主存储器主存储器 主存储器是微型计算机中存储程序、原始数据、中间结果和最终结果等各种信息的部件。 按其功能和性能，可以分为： 随机存储器RAM（Random Access Memory） 只读存储器ROM（Read Only Memory） 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3系统总线系统总线 系统总线是CPU与其他部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。根据传送内容可分成以下3种：数据总线DB（Data Bus）：用于CPU与主存储器、CPU与I/O接口之间传送数据。地址总线AB（Address Bus）：用于CPU访问主

24、存储器和外部设备时，传送相关的地址。控制总线CB（Control Bus）：用于传送CPU对主存储器和外部设备的控制信号。4输入输出接口电路输入输出接口电路 输入/输出接口电路也称为I/O（Input /Output）电路，即通常所说的适配器、适配卡或接口卡。它是微型计算机外部设备交换信息的桥梁。 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行5主机板主机板 主机板也称为系统主板或简称主板。主机板上有CPU芯片、内存槽、扩展槽、各种跳线和一些辅助电路。 6外存储器外存储器 分为软磁盘、硬磁盘、光盘存储器。 磁盘存储器由磁盘、磁盘驱动器和驱动器接口电路组成，统称为磁盘机。 光盘存储器是由光盘、光盘驱动器

25、和接口电路组成。7输入输入/输入设备输入设备 计算机最常用的输入设备是键盘和鼠标。 计算机最常用的输出设备是显示器和打印机。 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.4.3 微型计算机的软件系统微型计算机的软件系统 计算机软件是指支持计算机运行的各种程序，以及开发、使用和维护这些程序的各种技术资料的总称。 软件系统由系统软件和应用软件组成，它们形成层次关系。处在内层的软件要向外层软件提供服务，外层软件必须在内层软件支持下才能运行。 系统软件的主要功能是简化计算机操作，充分发挥硬件功能，支持应用软件的运行并提供服务。 应用软件处于软件系统的最外层，直接面向用户，为用户服务。应用软件是为了解决各

26、类应用问题而编写的程序，包括用户编写的特定程序，以及商品化的应用软件和套装软件。 计算机语言也称为程序设计语言，是人机交流信息的一种特定语言。在编写程序时用指定的符号来表达语义。 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.4.4 微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程计算机在硬件和软件互相配合之下才能工作。微型计算机为完成某一任务，总是将任务分解成一系列的基本动作，然后再一个一个去完成每一个基本动作。当所有基本工作都完成时，整个任务也就完成了，这就是计算机工作的思路。基本动作：取数(读数)、运算、存放结果。基本动作以机器码形式(指令)事先存放在计算机内存之中即程序。计算机工作时，先顺序执行程

27、序。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.5 微型计算机的特点及应用微型计算机的特点及应用 1.5.1 1.5.1 微型计算机的特点微型计算机的特点 通常，微型计算机具备以下特点：功能强可靠性高价格低适应性强周期短，见效快体积小、重量轻、耗电省维护方便明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行 1.5.2 1.5.2 微型计算机的应用微型计算机的应用 微型计算机按其复杂程度的不同，可适用于各种行业，从仪器仪表和家电的智能化，到科学计算、自动控制、数据和事务处理、辅助设计、办公自动化、生产自动化、数据库应用、网络应用、人工智能、计算机模拟、计算机辅助教育等各个领域均得到了广泛的应用。 （1）办公

28、自动化：简称为OA（Office Automation）。它是计算机、通信与自动化技术相结合的产物，也是当前最为广泛的一类应用。 （2）生产自动化：包括计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机集成制造系统等，它们是计算机在现代生产领域特别是制造业中的典型应用，不仅提高了自动化水平，而且使传统的生产技术发生了革命性的变化。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行 （3）数据库应用：数据库是在计算机存储设备中按照某种关联方式存放的一批数据。借助数据库管理系统DBMS，可对其中的数据实施控制、管理和使用。 （4）网络应用：计算机网络就是利用通信设备和线路等与不同的计算机系统互连起来，并在网络软件支持下实

29、现资源共享和传递信息。通常有局域网（LAN）、广域网（WAN）、城市网（CAN）和因特网（Internet）。 （5）人工智能：人工智能研究方向中最具有代表性的两个领域是专家系统和机器人。 （6）计算机仿真：计算机仿真是使用仿真软件在计算机上进行必要的模拟试验，从而大大减少投资、避免风险。 （7）远程教育：远程教育是建立在互联网上的一种教学环境。它以现代化的信息技术为手段，以适合远程传输和交互式学习的教学资源为教材构成开放式教育网络。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.6微型计算机系统配置介绍微型计算机系统配置介绍 1.6.1 整机组成整机组成明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.

30、主板 主板布局主板布局明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1. 主板种类 按 处 理 器 分 类 ： X T 主 板 （ 使 用 8 0 8 8 C P U ） 、 2 8 6 主 板 、 3 8 6 主 板 、 4 8 6 主 板 、 奔 腾 主 板 、 高 能 奔 腾 主 板 、 奔 腾 I I 主 板 、 奔 腾 I I I 主 板 、 奔腾4主板。按计算机结构分，有AT主板、ATX主板和BTX主板 。 AT主板是IBM PC/AT机（286微机）使用的主板标准。AT主板尺寸大，板上能放置较多的元件和插槽。 ATX（Advanced Technol

31、ogy Extended）是Intel公司提出的扩展的AT标准。是考虑主板上CPU、RAM、扩展插槽和电源插头的大小和位置，配合ATX机箱和电源而设计出来的，解决机器散热、方便安装扩展。BTX（Balanced Technology Extended）是具有平衡技术的扩展主板标准，对ATX规范作了进一步改进，可显著提高系统的散热效能、降低噪音和电磁辐射，适应未来发展需要。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行2. 机箱和电源 机箱 机箱和电源组装成一个整体，有AT、ATX和BTX等多种机箱。比起AT机箱，ATX和BTX机箱结构简洁合理，散热性能好。机箱从形式上分为立式（又称塔式）和卧式机箱。常

32、见立式机箱前端上部有不超过3个5英寸驱动器口，箱内5英寸固定架可固定5.25英寸驱动器；5英寸驱动器口下面是约2个3英寸驱动器口，机内3英寸固定架可固定软驱、硬盘驱动器等。 电源电源是整机运行的动力之源，对系统运行的稳定性起着至关重要的作用。微机电源有AT、ATX、BTX等多种模式。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行2. 机箱和电源（续）明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行2. 机箱和电源（续） ATX电源适合ATX结构主板或有ATX电源接口的主板使用，比AT电源增加了电源管理功能（称为Stand-By），允许操作系统直接对电源进行管理，能实现软件关机、远程开机等智能化功能。 ATX电源

33、主要有ATX2.02和ATX2.03两种。ATX2.03电源支持P4主板，多出了一条12v的主板电源插头和提供AGP Pro的5V电源插头。 BTX系统可以使用当前最新版的ATX2规格电源，支持ATX12V、SFX12V、CFX12V和LFX12V。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行2. 机箱和电源（续） ATX12V是专门为全尺寸塔式机箱设计的电源供给标准，SFX12V是大多数桌面中型搭式机箱中使用的传统电源。在BTX主板上采用和ATX相同的电源接口，继续使用现有电源，降低了升级的成本。 CFX12V是仅使用在BTX主板上的电源模式，其接口形状不规则，可根据光驱和硬盘接口宽度而拉长。不规

34、则形状可使Intel最大限度控制台式机和中型塔式机箱的体积，使BTX在SFF PC市场上有所作为。BTX主板上用的CFX12V只要加上4针的电源线仍可以与一般的ATX电源供应器兼容。 LFX12V是BTX架构中体积最小的电源标准，应用于SFF PC那样的超小型系统中。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3. 显示器和显示卡 显示器显示器是最重要的输出设备。计算机通过显示屏幕向用户输出信息，用户通过显示屏幕看到计算机反馈给自己的输入信息，了解程序运行的结果，跟踪或监视程序运行过程。显示器屏幕是人机交互的主要窗口。显示器主要种类：传统的CRT显示器和LCD液晶显示器。 CRT显示器按显示屏幕大小

35、有15、17、19、21英寸或更大尺寸， 目前17英寸是主流； 按显示屏幕形状有球面、平面直角和纯平，目前纯平是主流。 显示器性能 ：分辨率整屏显示的像素的多少 光栅扫描方式逐行扫描和隔行扫描 垂直扫描时间 完成一帧(整屏)扫描所需的时间 带宽每秒钟电子枪扫描过的像素点个数，单位MHz 像素位宽表示该点像素的二进位数 CRT显示器的辐射相对较重，污染环境。其辐射环保标准有能源之星、 MPRII和CTO三种标准。能源之星要求最低，TCO比MPRII更严厉 。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3. 显示器和显示卡（续）LCD种类：无源阵列彩显（DSTN-LCD，俗称伪彩显） 薄膜晶体管有源阵列

36、彩显（TFT-LCD，又称真彩 显），TFT是当前主流。 LCD彩色： DSTN-LCD只有8位256种颜色 TFT显示器色彩鲜艳，通常有16位64K种颜色或 24位16M种颜色。 LCD分辨率：厂家设定为800点600行（SVGA显示模式）或 1024点768行（XGA显示模式），不能任意 调整 。 LCD环保性能：辐射低，屏幕视角广，防眩光、防反射表现 好。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3. 显示器和显示卡（续） 显示卡显示器由显示卡控制。显示控制卡的发展：MDACGAEGAVGA SVGA、TVGA AVGA、XVGA显卡类型（按总线分）：ISA显卡、VESA显卡、PCI显卡和A

37、GP显卡 现在微机上配置的多是AGP显卡 在最新的BTX架构中，PCI Express16 取代AGP8，并提供更高的带宽。显示卡组成：主要由图形处理芯片、视频存储器及BIOS芯片等。显示卡性能：主要取决于卡上使用的图形芯片。 显示卡上都设置具有图形处理功能的加速芯片，可处理象 Windows类型的图形任务而尽量减少CPU参与。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3. 显示器和显示卡（续）像素填充率：是显示卡上的显示芯片每秒钟能够填充的像素数， 它等于显示芯片的频率乘以渲染途径的数量。 如Geforce 3 Ti 500显示卡的显示频率为240MHz， 有4条渲染管道，每条渲染管道还包含2个

38、贴图单元， 其像素填充率就是240421920M像素/秒。显示内存VRAM：存储显示数据，其容量越大显示卡可支持的 分辨率越高、可显示的颜色数越多。 VRAM存取速度越快越好，如Geforce 3显卡 用3.8 nS的DDR做显存。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行4. 4. 鼠标和键盘鼠标和键盘鼠标 鼠标用来控制光标在显示屏上的位置，向主机输入用户所选中的操作命令或操作对象。鼠标价低低易用，是图形用户界面环境中必备的输入设备。鼠标分类 按内部结构分：主要有机械鼠标和光电鼠标。 按键数目分：单键、双键和三键鼠标。 苹果电脑通常使用单键鼠标 双键鼠标又叫做MS鼠标 三键鼠标又称PC鼠标。多数

39、三键鼠标下部有 切换按钮开关，在双键和三键状态之间切换 *鼠标使用在双键或三键状态主要取决于软件。像Windows操 作系统一般只用双键鼠标，有些软件支持第三键，比如Auto CAD等。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行4. 4. 鼠标和键盘（续）鼠标和键盘（续） 按维数分：3D鼠标和4D鼠标得到广泛应用，它们分别在 鼠标前端中间部位多了一个或两个小滚轮， 用于在浏览网页或文档时拖动垂直和水平滚动 条（3D鼠标只能拖动垂直滚动条）。 按接口类型分：串口、PS/2和USB鼠标。 按连接线分：有线鼠标和无线鼠标 无线鼠标有两种：红外和电波无线型鼠标 前者一定要对准红外线收发器才能活动自 如（否

40、则就没有反应） 后者则可以较随意地传送信息。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行4. 4. 鼠标和键盘（续）鼠标和键盘（续） 键盘 键盘是计算机必备的输入设备。人体工程学键盘遵照人体工程学原理，比普通键盘多了一个托盘，可减轻长时间键盘输入的疲惫。键盘分类 按键数分：83键101/102键104键、107键键盘。 107键比104键多出唤醒、休眠、电源开关三个键 （在键盘上端）。 随着网络应用的普及，又出现了一种网络键盘， 它在右端小数字键盘的左侧安排了一组用于上网 操作的附加键。 按物理结构分：机械式、薄膜式、电容式键盘 现在普遍使用无触点且操作灵活的电容式键盘 按接口类型分：AT键盘、PS

41、/2键盘、USB键盘等 台式机常用的是PS/2接口键盘。 按连线分：还有无线电键盘，用它可以远程操作微机。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.6.2 硬件配置硬件配置 1. CPU CPU是整个微型计算机的核心现代CPU芯片内部都集成了高速缓存Cache和其它一些控制电路。386之前CPU直接焊接在主板上，之后主板上只焊接CPU插座。CPU插座：插拔式ZIF(Zero Insert Force：零插拔力)插座。CPU插座典型结构：Socket xxx、 PII/P/部分新P的Slot1， AMD的Athlon等用的Slot A， P4处理器插座Socket 423和Socket 478

42、Socket-T则支持LGA封装的Pentium 4处理器。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行典型CPU芯片明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行典型CPU芯片（续）明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行2. 芯片组 芯片组（Chip Set）：主板的核心部分，是微处理器之外最重要 的系统控制逻辑电路。 如果把微处理器称作计算机的大脑， 则控制芯片组就是计算机的神经中枢。芯片组组成：北桥（North Bridge）和南桥（South Bridge）两片。 也有由一块芯片构成的，如SIS5598等 少数也有由3块或更多块芯片构成的。北桥芯片又称主桥（Host Bridge），在芯片组中起主导

43、作用。 北桥芯片负责与CPU联系，提供对CPU的类型和主频、系统前端总线 频率、内存类型和最大容量、ISA/PCI/AGP/PCI Express插槽、ECC 纠错等支持，控制内存、AGP、PCI、PCI Express等在北桥内部传输。 整合型芯片组还在北桥芯片中集成了显示核心。 北桥芯片与微处理器之间通信最为密切，为提高通信性能须缩短传输距离， 故其离CPU最近；北桥芯片的数据处理量非常大，因此块头也相对较大而且发 热厉害，故其上都覆盖有散热片，多数还配置风扇，加强芯片散热。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行2. 芯片组（续） 南桥芯片 南桥芯片：芯片组的重要组成部分 负责I/O总线通

44、道之间的通信，如PCI总线、USB、LAN、ATA、ISA、SATA、音频控制器、实时时钟和高级电源管理等，将PCI总线标准转换成外设的其它接口标准，负责微机中诸如中断请求管理、DMA传输控制、系统计数/定时等功能。 南桥芯片因为所连接的I/O总线较多，因此一般位于PCI插槽附近，离CPU相对较远，以有利于主板布线。南桥芯片处理的数据流量 没有北桥芯片那么大，所以个头相对小些，也没有覆盖散热片。 南桥芯片的发展趋势是集成更多的功能，如网卡、RAID、 IEEE1394、WIFI无线网络等。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3. 3. 存储器存储器存储器层次结构：顶层CPU内寄存器 高速缓存

45、L1 Cache和L2 Cache 主存储器（简称主存） 外存：硬盘、光驱以及U盘（即USB移动硬盘）、 软驱、磁带机等可装卸的存储设备。内存插槽及内存条内存插槽及内存条 内存条：焊接DRAM芯片的有存储控制的印刷电路板 内存槽：插入内存条的插槽 内存条插槽按结构分为：SIMM（单边接触式存储器模块） DIMM（双边接触式存储器模块） RIMM（Rambus专用存储器模块） FBDIMM（全缓冲双边接触式存储器模块）内存明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3. 3. 存储器（续）存储器（续） 内存条存储芯片：EDO DRAM、SDRAM、DDR SDRAM RDRAM SDRAM168针插条

46、 DDR SDRAM和RDRAM184针插条 DDR2240针插条 FBDIMM：串行传输，69个针脚 内存条数据传输率：1.2GB/s、2.1GB/s和3.2GB/s 内存条容量：128MB、256MB、512MB、1GB、2GB等。 内存插槽数：24个，不同内存条对应不同的内存插槽明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行 3. 3. 存储器（续）存储器（续） 硬盘 硬盘是必不可少的大容量外存储器 功能：保存操作系统、系统软件和应用软件 存储数据 硬盘转速RPM(每分钟转数)：54007200(主流)15000 硬盘尺寸：3.5英寸(台式机) 、2.5英寸和1.8英寸(笔记本电脑) 硬盘接口：

47、IDE接口、SCSI接口、SATA接口 IDE接口有40引脚， 通过40芯电缆可连接两台IDE设备。 IDE 接口也叫ATA接口，技术不断更新 ATA-1：支持最大硬盘容量为504MB，最高传输速率为3.3MB/s；ATA-2：即EIDE接口，支持硬盘最大容量为8.1GB，最高数据传输速率为16.7MB/s；ATA-3：引入S.M.A.R.T（自监测、分析和报告）技术，数据传输速率同ATA-2；明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3. 3. 存储器（续）存储器（续）ATA-4：即Ultra DMA/33和Ultra DMA/66， Pentium机常见硬盘接口， DMA后的数字大致相当于硬盘

48、的最高数据传输速率 IDE硬盘接线槽：40芯电缆插座、4脚电源插口、跳线槽口跳线短路设置选择该硬盘是主盘（Master Single Drive）还是副盘（Slave）或者由硬盘数据线来决定（Enable Cable select）。 SATA（Serial ATA：串行ATA）： ATA-100、ATA-133： 最大外部数据传输速率可达到100MB/s、133MB/s。 第三代SATA接口外部数据最大传输速率可达600MB/s。 SCSI接口：SCSI-1、SCSI-2用于硬盘、光驱、刻录机等设备。 SCSI接口连接的设备多（达15个）、CPU占用率少、传 输速度快。明德明德 砺志砺志 博

49、学博学 笃行笃行3. 3. 存储器（续）存储器（续） 光盘及光盘驱动器光盘驱动器集光学、机械及电子技术于一身，已成为微机的基本配置。光盘驱动器有CD-ROM、DVD-ROM、CD-RW、DVD-RW等多种，它们都是5英寸驱动器，外形相仿 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3. 3. 存储器（续）存储器（续）光盘驱动器数据传输参数：传输速率和平均查找时间。传输速率：传输速率：150KB/s(每秒钟传送15万个字节)为初定标准 ， “X速”即传输速率为X150KB/S。平均查找时间：平均查找时间：光束寻找轨道和扇区所需花费的平均时间。 CD-ROM尺寸（直径）：12cm和8cmDVD(Digi

50、tal Video Disc：数字视盘/ Digital Versatile Disc：数字多功能光碟) 光碟提供影院级声像，各种交互式画面引入独特的导航功能。 DVD技术核心是MPEG2标准，这是无明显失真的压缩技术。 DVD驱动器完全兼容现在流行的VCD、CD-ROM、CD-R、 CD-AUDIO，但是普通光驱不能读DVD光盘。 DVD光盘大小与普通CD-ROM一样，但它采用波长为635mm 650mm的红激光刻盘，使轨道间距减少，极大地增加了光盘 的存储量。DVD定义了4种格式光盘。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3. 3. 存储器（续）存储器（续）光盘刻录机CD-RW可对CD-R

51、W光盘进行读和写。 CD-RW外观与CD-ROM一样，但它里面激光器的功率比 CD-ROM的大。 CD-RW光盘可进行次数有限的写，读与CD-ROM相同。 常见的光盘刻录机速度分刻录速度、复写速度、读取速度。 如刻录机前端面板上写着201040，表明它的最大刻录 速度是20速、最大复写速度是10速、最大读取速度是40速。 刻录机都具有数据存储缓冲功能，缓冲区越大越有利于 刻盘，通常为512KB8MB。 光盘刻录机接口：SCSI口、IDE口和并行口。 家用的多为IDE接口， SCSI接口因较少占用CPU资源、刻录过程数据传输得更流畅 而使刻录工作稳定可靠。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3

52、. 3. 存储器（续）存储器（续） 软盘驱动器和闪存 3.5英寸的软盘驱动器现在仍是微机的基本配置。 软盘驱动器用于对软盘进行读写操作 由控制电路板、磁头定位器、磁头和马达组成。 磁头定位器有一个步进马达，负责把磁头移动到相应磁道； 马达带动磁盘旋转，每分钟300转； 磁头接触旋转的磁盘表面进行读写操作。 软盘驱动器的尾部有一个34针的数据接口和小4脚的电源插槽 34芯的数据电缆连接软驱和主板上的34针软驱接口。Zip驱动器的软盘容量100M，但不能读取1.44MB的3.5英寸软盘。LS-120驱动器能读写120MB的LS-120软盘和1.44MB普通软盘。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃

53、行3. 3. 存储器（续）存储器（续）闪存盘是Flash Memory芯片存储器，拇指大小 容量：128MB、256MB、512MB、1G 接口：USB移动硬盘：容量达20GB、40GB或者更高，USB口与主机连接。存储卡：规格多，主机上配置有X合一的读卡器， 方便移动数据的存储和传输。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行4. 其它配件 (1) 声卡 主板集成声卡：中高档主板多集成支持6声道输出的 CMI8738芯片，软声卡效果不如硬声卡。 声卡基本功能： n单/双声道或多声道录制声音，并能控制采样速率； n可把数字化的声音信号(经DAC芯片)转换成模拟

54、信号， 也可把模拟声音信号(经ADC芯片)转换成数字信号； n通过MIDI(音乐数字接口)能使用MIDI乐器演奏音乐； n具有混声功能，能控制声源和音频信号的大小； 有一或几个CD音频输入接口，可接收光驱的音频信号。 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行4. 其它配件（续）(1) 声卡（续）声卡的质量取决于它的采样频率、采样精度和回放能力。 采样频率：每秒钟采集信号的次数。采样频率越高，包含的 声源谐波越丰富，失真越少； 声卡一般采用11.025K、22.05K和44.1KHz的采 样频率。 采样精度：决定记录声音的动态范围和精准度 用有限的二进位(bit)来表示，通常是8位、12位 或16

55、位，位数越多，保真度越高。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行4. 其它配件（续）(2) Modem（调制解调器）Modem是Modulator（调制器）和demodulator（解调器）的缩写 Modem是家用微机通过拨号上网的基本硬件配置。 Modem有内置式和外置式两种。 新型USB Modem只有呼机大小，通过USB接口与主机相连。Modem性能：速度、稳定性、符合的协议标准。 速度：56Kbps（下行速率） 稳定性：不掉线、抗雷击、防震防水等 70协议标准：是V.92等明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行4. 其它配件（续）(3) 打印机 打印机是常用的输出设备，用来输出硬拷贝(

56、hard copy)。 微机配套使用最多的是针式打印机、喷墨印字机和激光印字机。 打印机接口：Centronics标准并行接口：与打印机端相连的 是36针的Amphenol57接头；而与微机相连的 是25针的DB-25接头； SCSI接口：用于一些高速激光印字机 USB接口：应用越来越多 打印机电源：自带，单独供电。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行4. 其它配件（续） (4) 扫描仪 扫描仪是获取图像、照片信息并将之数字化、以图片文件 的形式保存在计算机存储器中的输入设备。 扫描仪z种类：按扫描方式可分为三类： 手持式扫描仪手持式扫描仪 平板式扫描仪平板式扫描仪 滚筒式扫描仪滚筒式扫描仪

57、 扫描仪分辨率：用dpi(dot per inch：每英寸像素点)表示。 光学分辨率取决于CCD元件数量和透镜质量。 300dpi简单应用，有300600、6001200dpi等。 机械分辨率(厂商常提供) 总比光学分辨率高出许多。 借助OCR(Optical Character Recognition：光学字符识别) 软件，可将扫描仪输入的文字字符图形转换成对应的汉字 代码和ASCII码，减轻录入工作。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行4. 其它配件（续） (4) 扫描仪 扫描仪总线接口：SCSI USB(5) 绘图仪 绘图仪用来输出线划图形，在CAD和CAM中应用广泛。 线段描绘：控制

58、绘图仪画笔的落笔/抬笔和运动方向画出。 绘图仪种类：滚筒式和平台式绘图仪 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.7 数的表示与运算 1.7.1 数制与码制1. 数制及其相互转换 2. 有符号数的表示数的码制 1.7.2 计算机中数的表示1. 整数表示 2. 浮点表示 1.7.3 数的运算1. 整数运算2. 实数运算 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.7.1 数制与码制 1. 数制及其相互转换 (1) 进位计数制 r r进制进制r进制数数码有r个：0、1、2r-1； 计数或运算时逢r进1，借1当r； 各位的权为r的相应次幂； 左移i位相当于乘以r

59、i，右移i位相当于除以ri。n位整数、m位小数的r进制数X的数值按权(ri)展开：明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1. 数制及其相互转换（续） (1) 进位计数制（续） 十进制十进制 十进制数数码有10个：0、1、2、9； 计数或运算逢10进1，借1当10； 各位的权为10的相应次幂； 左移i位相当乘以10i，右移i位相当除以10i (即10-i) 。n位整数、m位小数的十进制数X的按权展开式为： 二进制二进制 二进制数数码有两个：0、1； 计数或运算时逢2进1，借1当2； 各位的权为2的相应次幂； 左移i位相当乘以2i，右移i位相当除以2i(即2-i)。 n位整数、m位小数的二进制数X

60、的按权展开式为： 明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1. 数制及其相互转换（续） (1) 进位计数制（续） 十六进制十六进制 十六进制数码有十六个：09、A、BF； 计数或运算时逢16进1，借1当16； 各位的权为16的相应次幂； 左移i位相当乘以16i，右移i位相当除以16i(即16-i)；n位整数、m位小数十六进制数X的按权展开式为： 八进制八进制 八进制数码有八个：0、1、2、3、4、5、6、7； 计数或运算时逢8进1，借1当8； 各位的权为8的相应次幂； 左移i位相当乘以8i，右移i位相当除以8i(即8-i)；n位整数、m位小数八进制数X的按权展开式为： 明德明德 砺志砺志 博学博