第二章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

第2章信息處理機(jī)器：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要內(nèi)容：§2.1從歷史走向未來——計(jì)算機(jī)的發(fā)展史§2.2微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)§2.3外部存儲(chǔ)設(shè)備§2.4輸入/輸出子系統(tǒng)本章小結(jié)思考與練習(xí)§2.1從歷史走向未來——計(jì)算機(jī)的發(fā)展史一、思考題１.計(jì)算機(jī)發(fā)明的歷史進(jìn)程中發(fā)生了哪些重大事件，從中我們能得到哪些啟示？２.計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段？其劃分的依據(jù)是什么？現(xiàn)在普遍使用的臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本及平板電腦等屬于第幾代計(jì)算機(jī)？3.請(qǐng)簡(jiǎn)述馮·諾依曼所提出的現(xiàn)代存儲(chǔ)程序式計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。4.微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)包括哪幾個(gè)主要部分？5.CPU由哪幾部分組成，各部分的主要功能是什么？6.什么是多核心處理器？它是如何提高計(jì)算機(jī)處理器性能的？7.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)各總線的作用。8.為什么RAM中的數(shù)據(jù)具有易失性？９.非易失性存儲(chǔ)器是一個(gè)新概念，它與靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器有何區(qū)別？10.磁介質(zhì)為何能存儲(chǔ)信息？11.計(jì)算機(jī)主存儲(chǔ)器與硬盤相比，在存儲(chǔ)方面有什么特點(diǎn)？12.什么是RAID？RAIDLevel分為幾級(jí)？思考與練習(xí)13.為什么要對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)？14.光存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)信息的原理是什么？15.從光盤的存儲(chǔ)原理和結(jié)構(gòu)上分析，為何DVD比CD的存儲(chǔ)容量要大得多？16.計(jì)算機(jī)有哪些常用的輸入和輸出設(shè)備？17.電容式觸摸屏的工作原理是什么？18.計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備的接口及標(biāo)準(zhǔn)有哪些？它們的主要功能是什么？19.串行傳輸與并行傳輸?shù)母髯蕴攸c(diǎn)是什么？二、計(jì)算題1.某計(jì)算機(jī)地址總線寬度為32位，這臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠?qū)ぶ返膬?nèi)存單元是多少?2.某存儲(chǔ)芯片的地址線為24條，則該內(nèi)存條的容量是多少？3.某存儲(chǔ)器容量為10M，試計(jì)算能夠存儲(chǔ)多少中文字符（每個(gè)中文字符占2個(gè)字節(jié)）？4.內(nèi)存按字節(jié)編址，地址從A4000H到CBFFFH，共有多少個(gè)字節(jié)？若用存儲(chǔ)容量為32k的存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成內(nèi)存，至少需要多少片？思考與練習(xí)5.在主存儲(chǔ)器中，如果一個(gè)數(shù)據(jù)塊儲(chǔ)存在從地址BC到C2（包括C2）存儲(chǔ)單元里，這一數(shù)據(jù)塊占多少存儲(chǔ)器單元？試列出它們的地址。6.某RAM芯片有22條地址線、8條數(shù)據(jù)線，則該RAM芯片容量是多少？7.試采用奇校驗(yàn)法給下列字節(jié)添加校驗(yàn)位。8.設(shè)A、B兩個(gè)字節(jié)中的數(shù)據(jù)為：A=01111001、B=11100111，試計(jì)算A、B的值。9假設(shè)數(shù)據(jù)A1=00100101、A2=01000111、A3=0000000，分別存儲(chǔ)在不同的RAID磁盤中，奇偶校驗(yàn)Ap由A1、A2、A3異或運(yùn)算得到，試計(jì)算Ap的值。如果A2數(shù)據(jù)塊出錯(cuò)，如何通過計(jì)算重建原來的數(shù)據(jù)？思考與練習(xí)三、練習(xí)與實(shí)踐１.指出你所使用的計(jì)算機(jī)配置了哪些外部設(shè)備？它們的性能如何？如何操作與使用？２.觀察一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的外部接口，分別指出串行口、并行口、網(wǎng)卡接口、顯示器接口和USB接口的位置。３.打開一臺(tái)微機(jī)的機(jī)箱，分別指出CPU、主存儲(chǔ)器、主板、硬盤、光驅(qū)等部件的位置。思考與練習(xí)2.1.1現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的“史前”時(shí)代（—1946）中國(guó)古代普遍采用的一種計(jì)算工具——“算籌”。更為先進(jìn)的計(jì)算工具是兩千年前中華民族發(fā)明的算盤，這是人類借助于工具進(jìn)行數(shù)字計(jì)算的開端?！?.1從歷史走向未來——計(jì)算機(jī)的發(fā)展史圖2-1中國(guó)古老的計(jì)算工具：算籌（左）與算盤（右）19世紀(jì)和20世紀(jì)前半葉，是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上不尋常的時(shí)代。如果按時(shí)間序列劃分，在近代對(duì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展史做出貢獻(xiàn)的重要的人物和事件有：1.1642至1643年，巴斯卡(BlaisePascal)發(fā)明了一個(gè)用齒輪運(yùn)作的加法器。2.1674年，德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨改進(jìn)了帕斯卡的計(jì)算機(jī)，使之成為一種能夠進(jìn)行連續(xù)運(yùn)算的機(jī)器，并且提出了“二進(jìn)制”數(shù)的概念。3.1812年，為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)明做出過重要貢獻(xiàn)的英國(guó)數(shù)學(xué)家查爾斯·巴貝奇(CharlesBabbage，1792—1871)開始考慮設(shè)計(jì)機(jī)械操縱的計(jì)算機(jī)。§2.1從歷史走向未來——計(jì)算機(jī)的發(fā)展史4.1847年，英國(guó)科學(xué)家喬治·布爾(George·Boole)創(chuàng)立了邏輯代數(shù)，亦稱布爾代數(shù)。5.1925年左右，美國(guó)馬薩諸塞理工學(xué)院制成了一臺(tái)大型的模擬計(jì)算機(jī)，他們用齒輪的旋轉(zhuǎn)角度來表示所要計(jì)算的量。6.1936年，英國(guó)科學(xué)家圖靈(A1anM.Turing)，提出了可計(jì)算計(jì)算機(jī)的概念，后來人們稱他描述的計(jì)算機(jī)為“圖靈機(jī)”。7.1943年1月，霍華德·艾肯（HowardH.Aiken）在哈佛大學(xué)研制成功名為“ASCCMarkI”的世界上第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)。8.1943年，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的工程師普雷斯珀·?？颂?J.PrespcrEckert）博士和物理學(xué)家約翰·莫克利(JohnMauchly)博士開始著手研制“埃尼阿克”?！?.1從歷史走向未來——計(jì)算機(jī)的發(fā)展史2.1.2馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)馮·諾依曼提出計(jì)算機(jī)工作原理可概括為：“存儲(chǔ)程序，順序控制”。其基本思想是：(1)計(jì)算機(jī)可以使用二進(jìn)制；(2)計(jì)算機(jī)的指令和數(shù)據(jù)都可以存儲(chǔ)在機(jī)內(nèi)。馮·諾依曼提出的“存儲(chǔ)程序原理”，導(dǎo)致現(xiàn)代意義的計(jì)算機(jī)的誕生。主要由5部分組成：存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備?！?.1從歷史走向未來——計(jì)算機(jī)的發(fā)展史2.1.3第一臺(tái)現(xiàn)代電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的誕生1946年2月5日，是人類文明歷史上的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。世界上第一臺(tái)真正的現(xiàn)代電子數(shù)字計(jì)算機(jī)“ENIAC”研制成功了（圖2-4）?！?.1從歷史走向未來——計(jì)算機(jī)的發(fā)展史圖2-4工作人員在ENIAC計(jì)算機(jī)上編程（1946）ENIAC的計(jì)算速度比以前的計(jì)算工具有了顯著的提高，每秒鐘可作5000次加法或400次乘法。2.1.4現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段1.采用電子管計(jì)算機(jī)的第一代計(jì)算機(jī)（1946—1957）在20世紀(jì)50年代左右，第一代計(jì)算機(jī)都采用電子管(或稱為真空管)元件（圖2-5）。第一代計(jì)算機(jī)不具有現(xiàn)在所熟悉的操作系統(tǒng)。每個(gè)應(yīng)用程序的操作指令是為特定任務(wù)而編制的，要包含輸入、輸出和處理各個(gè)方面所必須的各種指令。另外，每種機(jī)器有各自不同的機(jī)器語言，功能受到限制，速度也慢。2.采用晶體管的第二代電子計(jì)算機(jī)（大約1958—1965）§2.1從歷史走向未來——計(jì)算機(jī)的發(fā)展史導(dǎo)電性能介乎于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，就叫半導(dǎo)體，這類物質(zhì)最常見的便是由硅（Silicon）（或鍺）材料制成(圖2-6、圖2-7)?！?.1從歷史走向未來——計(jì)算機(jī)的發(fā)展史圖2-51904年，世界上第一只電子管在英國(guó)物理學(xué)家弗萊明的手下誕生圖2-6電子芯片、晶體管和LED都是由半導(dǎo)體材料制成圖2-7硅和鍺

在元素周期表

中的表示2.采用晶體管的第二代電子計(jì)算機(jī)（1958—1964）在這一時(shí)期出現(xiàn)了更高級(jí)的COBOL和FORTRAN等語言，以單詞、語句和數(shù)學(xué)公式代替了晦澀難懂的二進(jìn)制機(jī)器碼，使計(jì)算機(jī)編程更容易?！?.1從歷史走向未來——計(jì)算機(jī)的發(fā)展史圖2-8IBM公司于1959年生產(chǎn)的IBM7090型是采用晶體管的第二代電子計(jì)算機(jī)3.采用集成電路的第三代計(jì)算機(jī)（1965—1970）1964年4月IBM360系統(tǒng)問世，使它成為使用集成電路的第三代電子計(jì)算機(jī)的里程碑式的產(chǎn)品（圖2-10）?！?.1從歷史走向未來——計(jì)算機(jī)的發(fā)展史圖2-10用于美國(guó)航空和航天局(NASA)的IBM360計(jì)算機(jī)（1964）4.使用超大規(guī)模集成電路的第四代計(jì)算機(jī)（1970年至今）目前超大規(guī)模集成電路(VLSI)可在硬幣大小的芯片上容納上千萬個(gè)乃至更多的元器件，如此高的集成度使得計(jì)算機(jī)的體積和價(jià)格不斷下降，而功能和可靠性不斷得到增強(qiáng)。在20世紀(jì)80年代發(fā)生的特別重要事件是個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）的問世與普及?！?.1從歷史走向未來——計(jì)算機(jī)的發(fā)展史圖2-11世界上第一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)IBMPC(1981)圖2-12Apple公司生產(chǎn)的iMac計(jì)算機(jī)2.1.5超級(jí)計(jì)算機(jī)超級(jí)計(jì)算機(jī)（Supercomputer）又稱高性能計(jì)算機(jī)，是指計(jì)算能力（尤其是計(jì)算速度）為世界頂尖的電子計(jì)算機(jī)。超級(jí)計(jì)算機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)在于把復(fù)雜的工作細(xì)分為可以同時(shí)處理的工作并分配于不同的處理器。超級(jí)計(jì)算機(jī)通常由數(shù)千個(gè)甚至更多的處理器（機(jī)）組成，能計(jì)算普通PC機(jī)和服務(wù)器不能完成的大型復(fù)雜任務(wù)?！?.1從歷史走向未來——計(jì)算機(jī)的發(fā)展史§2.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（微型機(jī)）是一種能自動(dòng)、高速、精確地處理信息的現(xiàn)代化電子設(shè)備。微型機(jī)具有算術(shù)運(yùn)算和邏輯判斷能力，并能通過預(yù)先編好的程序來自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的加工處理。微型機(jī)具有體積小、重量輕、維護(hù)簡(jiǎn)單方便、價(jià)格低廉、軟件豐富和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。微型機(jī)根據(jù)工藝結(jié)構(gòu)、外觀形式和應(yīng)用目的，可分為臺(tái)式機(jī)和便攜式兩類?！?.2微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)2.2.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，如圖2-13所示。硬件系統(tǒng)是指所有構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理實(shí)體，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中一切電子、機(jī)械、光電等設(shè)備。一般而言，微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由主機(jī)（包括中央處理器——CPU、主存儲(chǔ)器）和外部設(shè)備子系統(tǒng)組成。§2.2微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)則是指管理計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)資源，控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的程序、命令、指令、數(shù)據(jù)等?！?.2微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)2.2.2CPU——給你一顆奔騰的“芯”CPU（centralprocessingunit:中央處理單元)是微型計(jì)算機(jī)的最重要的一個(gè)子系統(tǒng)，在微型計(jì)算機(jī)中又常稱為微處理器(Microprocessor)或處理器(Processor)。CPU作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為控制器、運(yùn)算器和寄存器三個(gè)部分，如圖2-14所示。人們常常用二進(jìn)制位的位數(shù)(bit)來表示CPU的字長(zhǎng)。從信息傳送的角度來看，CPU為了進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和通信，設(shè)置了內(nèi)部總線，用于各部件之間以及外部的各系統(tǒng)之間建立信號(hào)聯(lián)系，以傳遞數(shù)據(jù)信息、地址信息和控制信息?！?.2微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)§2.2微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)圖2-14CPU主要由控制器、

運(yùn)算器和寄存器組成圖2-15計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線用來傳送數(shù)據(jù)信息，是雙向的。未來的微處理器性能的提高主要來自于芯片上處理器核數(shù)量的增加，而不僅是依賴于單處理器速度的提高。因?yàn)樘幚砥鞯膶?shí)際性能是處理器在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)所能處理指令數(shù)的總量，因此增加一個(gè)內(nèi)核，處理器每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可執(zhí)行的單元數(shù)將增加一倍?！?.2微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)圖2-16多核處理器的結(jié)構(gòu)2.2.3主存儲(chǔ)器1.基本概念主存儲(chǔ)器(mainmemory)是計(jì)算機(jī)內(nèi)部的主要存儲(chǔ)器，所以又簡(jiǎn)稱為主存或內(nèi)存，用于存放CPU正在處理、即將處理或處理完畢的數(shù)據(jù)，是CPU可以直接訪問的存儲(chǔ)器，如圖2-19所示。在計(jì)算機(jī)主存儲(chǔ)器中存放二進(jìn)制位的電路稱為存儲(chǔ)單元(cell)，是可管理的最小存儲(chǔ)單位。一個(gè)典型的存儲(chǔ)單元的容量是8位(8bit)，即一個(gè)字節(jié)(by-

te)?！?.2微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)當(dāng)數(shù)據(jù)塊、指令、程序和計(jì)算結(jié)果被存放到內(nèi)存時(shí)，它們會(huì)被存放到一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的地址中，這取決于數(shù)據(jù)的大小。§2.2微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)圖2-19CPU可直接訪問主存儲(chǔ)器圖2-20系統(tǒng)目錄表提供了內(nèi)存中每個(gè)

程序和數(shù)據(jù)塊的第一個(gè)數(shù)據(jù)的起始

地址和所占用的地址數(shù)目2.存儲(chǔ)器容量的標(biāo)識(shí)計(jì)算機(jī)主存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)單元的總數(shù)是2的方冪，主要原因是方便設(shè)計(jì)。存儲(chǔ)容量的大小通常以210（1024）個(gè)存儲(chǔ)單元為度量單位。常用的存儲(chǔ)容量標(biāo)識(shí)單位如表2-1所示?！?.2微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)3.主存儲(chǔ)器的分類主存儲(chǔ)器從存取功能上可分為只讀存儲(chǔ)器(ROM，即ReadOnlyMemory)和隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM，即RandomAccessMemory)兩大類。只讀存儲(chǔ)器（ROM）中的內(nèi)容在任何時(shí)候都可以讀取，但是不可擦寫和更改，數(shù)據(jù)和程序?qū)?huì)被永久地保存在其中，即使是關(guān)閉計(jì)算機(jī)，ROM的數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失，也就是說，它是非易失性的。隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）是可讀寫存儲(chǔ)器，即可對(duì)其中的任一存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀或?qū)懖僮?，?jì)算機(jī)關(guān)閉電源后其內(nèi)的信息將不再保存，再次開機(jī)需要重新裝入，也就是說，RAM中的數(shù)據(jù)是易失性的?！?.2微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)§2.3外部存儲(chǔ)設(shè)備2.3.1外部存儲(chǔ)系統(tǒng)的基本概念1.存儲(chǔ)系統(tǒng)的組成所有的存儲(chǔ)系統(tǒng)都包括兩個(gè)物理部分：一個(gè)是存儲(chǔ)設(shè)備，另一個(gè)是存儲(chǔ)介質(zhì)。2.固定存儲(chǔ)系統(tǒng)與移動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)可以分為固定存儲(chǔ)系統(tǒng)與移動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)，在固定存儲(chǔ)系統(tǒng)中，存儲(chǔ)設(shè)備通常安裝或配置在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部，相關(guān)的存儲(chǔ)介質(zhì)在計(jì)算機(jī)讀/寫之間必須插入存儲(chǔ)設(shè)備中，例如硬盤驅(qū)動(dòng)器與光盤驅(qū)動(dòng)器。外部存儲(chǔ)系統(tǒng)一般是獨(dú)立的、可移動(dòng)的，通過專用接口與計(jì)算機(jī)相連，典型的設(shè)備如U盤、光盤等。§2.3外部存儲(chǔ)設(shè)備3.易失性與非易失性存儲(chǔ)器易失存儲(chǔ)器就是指那些斷電后數(shù)據(jù)就會(huì)失去的存儲(chǔ)器，例如RAM。相對(duì)于非易失存儲(chǔ)器，非易失存儲(chǔ)器就是指那些斷電后數(shù)據(jù)仍然能保留的存儲(chǔ)器。2.3.2磁存儲(chǔ)系統(tǒng)1.硬盤存儲(chǔ)系統(tǒng)硬盤存儲(chǔ)系統(tǒng)是一種采用磁介質(zhì)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在密封于潔凈的硬盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)腔的若干個(gè)磁盤片上（圖2-22）?！?.3外部存儲(chǔ)設(shè)備§2.3外部存儲(chǔ)設(shè)備2.磁盤冗余陣列RAID獨(dú)立磁盤冗余陣列（RAID，RedundantArrayofIndependentDisks）簡(jiǎn)稱磁盤陣列，簡(jiǎn)單的說，RAID是一種把多塊獨(dú)立的硬盤（物理硬盤）按不同的方式組合起來形成一個(gè)硬盤組（邏輯硬盤），從而提供比單個(gè)硬盤更高的存儲(chǔ)性能和數(shù)據(jù)備份技術(shù)。磁盤陣列中針對(duì)不同的應(yīng)用使用的不同技術(shù)，稱為RAIDLevel，而每一level代表一種技術(shù)，目前業(yè)界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)是RAID0~RAID5。RAID系統(tǒng)常被用在服務(wù)器電腦上，并且常使用完全相同的硬盤作為組合。§2.3外部存儲(chǔ)設(shè)備§2.3外部存儲(chǔ)設(shè)備§2.3外部存儲(chǔ)設(shè)備2.3.3光盤存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)光存儲(chǔ)介質(zhì)最基本的要求，就是存儲(chǔ)單元的某種性質(zhì)可以用某種方法改變以代表被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，同時(shí)這種性質(zhì)可用光的方法檢測(cè)出來。光盤存儲(chǔ)介質(zhì)具有存儲(chǔ)容量大、保存時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。藍(lán)光光盤（Blu-rayDisc，簡(jiǎn)稱BD）是DVD之后的下一代光盤格式之一，用以儲(chǔ)存高品質(zhì)的影音以及高容量的資料儲(chǔ)存?！?.3外部存儲(chǔ)設(shè)備2.3.4非易失性存儲(chǔ)器非易失性存儲(chǔ)器中，依內(nèi)存內(nèi)的資料是否能在使用電腦時(shí)隨時(shí)改寫為標(biāo)準(zhǔn)，可分為兩大類產(chǎn)品，即ROM和Flashmemory。CD光盤的表面的存儲(chǔ)位（凹痕）DVD光盤的表面的存儲(chǔ)位（凹痕）圖2-26光盤表面上的物理凹痕用來存儲(chǔ)和表示0和1信號(hào)§2.3外部存儲(chǔ)設(shè)備2.3.5存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)校驗(yàn)方法1.“奇偶校驗(yàn)”法這種方法是在每一字節(jié)中加上一個(gè)奇偶校驗(yàn)位，用來指示之前的數(shù)據(jù)中包含奇數(shù)個(gè)1還是偶數(shù)個(gè)1的檢驗(yàn)方式，即每個(gè)字節(jié)發(fā)送９位數(shù)據(jù)。奇校驗(yàn)時(shí)，校驗(yàn)位按如下規(guī)則設(shè)定：假如每字節(jié)的數(shù)據(jù)位中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則校驗(yàn)位為“0”，若為偶數(shù)，則校驗(yàn)位為“1”，即使得包括校驗(yàn)位“1”的總數(shù)為奇數(shù)，其計(jì)算過程如表22所示。而偶校驗(yàn)是在每個(gè)字節(jié)后增加一個(gè)附加位，使得“1”的總數(shù)為偶數(shù)。2.奇偶校驗(yàn)在RAID中的應(yīng)用一些冗余磁盤陣列（RAID）使用奇偶校驗(yàn)塊實(shí)現(xiàn)冗余。如果陣列中的一塊磁盤出現(xiàn)故障，工作磁盤中的數(shù)據(jù)塊與奇偶校驗(yàn)塊一起來重建丟失的數(shù)據(jù)。如圖2-27所示?！?.3外部存儲(chǔ)設(shè)備§2.3外部存儲(chǔ)設(shè)備如果第2塊磁盤出現(xiàn)故障，A2將不能被訪問，但是可以通過A1、A3與Ap數(shù)據(jù)的異或進(jìn)行重建，其過程如表2-3所示：§2.3外部存儲(chǔ)設(shè)備§2.4輸入/輸出子系統(tǒng)2.4.1計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備輸入設(shè)備可以將外部信息（如文字、數(shù)字、聲音、圖像、程序、指令等）轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中，以便加工、處理。1.鍵盤通過鍵盤可以將信息轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，輸入計(jì)算機(jī)中。2.鼠標(biāo)3.掃描儀掃描儀是繼鍵盤和鼠標(biāo)之后的又一個(gè)重要的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備?！?.4輸入/輸出子系統(tǒng)三維掃描儀(3Dscanner)是一種用來偵測(cè)并分析現(xiàn)實(shí)世界中物體或環(huán)境的形狀（幾何構(gòu)造）與外觀數(shù)據(jù)（如顏色、表面反照率等性質(zhì)）的新型輸入設(shè)備。4.觸摸屏觸摸屏是一種附加在顯示器上的輔助輸入設(shè)備。5.手寫輸入設(shè)備手寫輸入系統(tǒng)由書寫板和輸入筆組成，系統(tǒng)先讀取書寫板上的筆跡信息，分析筆畫特征，在識(shí)別字庫(kù)中找到這個(gè)字，再把識(shí)別的漢字顯示在編輯區(qū)中。6.圖像與視頻輸入設(shè)備§2.4輸入/輸出子系統(tǒng)2.4.2計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備1.顯示器2.打印機(jī)打印機(jī)是將計(jì)算機(jī)處理結(jié)果輸出為可見的字符和圖像。按打印方式分，主要有針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)等。按用途分，有通用打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)和專用打印機(jī)。按色彩分，有單色打印機(jī)和彩色打印機(jī)。按打印維度分，有二維平面打印機(jī)和三維物體打印機(jī)?！?.4輸入/輸出子系統(tǒng)3.繪圖儀繪圖儀也是比較常用的一種圖形輸出設(shè)備，它可以在紙上或其他材料上畫出圖形。繪圖儀在繪圖時(shí)接受主機(jī)發(fā)來的命令，這些命令放在一個(gè)存儲(chǔ)器中，由控制器根據(jù)命令發(fā)出水平方向、垂直方向、抬筆或者落筆等動(dòng)作命令。2.4.3外部設(shè)備接口微型計(jì)算機(jī)的CPU為了和外部設(shè)備進(jìn)行信息交換，必須和種類千差萬別的外圍設(shè)備達(dá)到速度匹配。接口是設(shè)備與計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備連接的端口，是一組電氣連接和信號(hào)交換標(biāo)準(zhǔn)?！?.4輸入/輸出子系統(tǒng)接口主要用來傳送電氣信號(hào)，在信號(hào)中，有一部分是數(shù)據(jù)信號(hào)，其余是控制信號(hào)或狀態(tài)信號(hào)，它們都是為傳輸數(shù)據(jù)服務(wù)的。數(shù)據(jù)的傳輸方式基本分為兩種，一種是用一條線（或一對(duì)線）用來傳送數(shù)據(jù)，這種叫串行傳輸接口。在計(jì)算機(jī)行業(yè)中最早出現(xiàn)的串行接口標(biāo)準(zhǔn)是RS232標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)直到現(xiàn)在還在計(jì)算機(jī)上使用，如COM1，COM2接口。如果用幾條線來同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，這就叫作并行接口（ParallelPort）(圖2-33)?！?.4輸入/輸出子系統(tǒng)USB(UniversalSerialBus)是一種通用串行總線接口，USB2.0接口標(biāo)準(zhǔn)被稱為高速USB，其理論傳輸速度為480Mbps?！?.4輸入/輸出子系統(tǒng)計(jì)算機(jī)是信息處理的主要工具。從世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問世至今，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，計(jì)算機(jī)成為人類走向信息時(shí)代的最銳利的武器。本章力圖能夠反映出這些變化和進(jìn)展。計(jì)算機(jī)是今天社會(huì)生活中的一個(gè)標(biāo)志性的科學(xué)工具。它的發(fā)展歷史也是半個(gè)多世紀(jì)人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)具有典型意義的縮影。在認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中也能夠認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)的組成及其原理。把計(jì)算機(jī)的程序存放在主存儲(chǔ)器里的思想稱為存儲(chǔ)程序概念，它已經(jīng)成為今天所使用的標(biāo)準(zhǔn)方法。如果今天人們?nèi)圆恢肋@個(gè)概念的話，那么計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展可能還在原地踏步。盡管幾十年來，從計(jì)算機(jī)原理的角度看，計(jì)算機(jī)并沒有特別大的變化，但實(shí)現(xiàn)這個(gè)原理的技術(shù)卻飛速發(fā)展。本章小結(jié)通常所說的計(jì)算機(jī)，實(shí)際上是指一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所謂計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是指由計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成的一個(gè)完整的系統(tǒng)。硬件和軟件是相輔相成的，缺一不可，它們共同構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是主機(jī)、存儲(chǔ)器、輸入、輸出等物理設(shè)備的集成，這些設(shè)備完成輸入、處理、存儲(chǔ)和輸出數(shù)據(jù)和信息的功能。本章小結(jié)一、思考題１.計(jì)算機(jī)發(fā)明的歷史進(jìn)程中發(fā)生了哪些重大事件，從中我們能得到哪些啟示？1.1642至1643年，巴斯卡(BlaisePascal)發(fā)明了一個(gè)用齒輪運(yùn)作的加法器。2.1674年，德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨改進(jìn)了帕斯卡的計(jì)算機(jī)，使之成為一種能夠進(jìn)行連續(xù)運(yùn)算的機(jī)器，并且提出了“二進(jìn)制”數(shù)的概念。3.1812年，為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)明做出過重要貢獻(xiàn)的英國(guó)數(shù)學(xué)家查爾斯·巴貝奇(CharlesBabbage，1792—1871)開始考慮設(shè)計(jì)機(jī)械操縱的計(jì)算機(jī)。4.1847年，英國(guó)科學(xué)家喬治·布爾(George·Boole)創(chuàng)立了邏輯代數(shù)，亦稱布爾代數(shù)。5.1925年左右，美國(guó)馬薩諸塞理工學(xué)院制成了一臺(tái)大型的模擬計(jì)算機(jī)，他們用齒輪的旋轉(zhuǎn)角度來表示所要計(jì)算的量。6.1936年，英國(guó)科學(xué)家圖靈(A1anM.Turing)，提出了可計(jì)算計(jì)算機(jī)的概念，后來人們稱他描述的計(jì)算機(jī)為“圖靈機(jī)”。7.1943年1月，霍華德·艾肯（HowardH.Aiken）在哈佛大學(xué)研制成功名為“ASCCMarkI”的世界上第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)。8.1943年，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的工程師普雷斯珀·?？颂?J.PrespcrEckert）博士和物理學(xué)家約翰·莫克利(JohnMauchly)博士開始著手研制“埃尼阿克”。面向未來，不懼怕未來思考與練習(xí)一、思考題２.計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段？其劃分的依據(jù)是什么？現(xiàn)在普遍使用的臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本及平板電腦等屬于第幾代計(jì)算機(jī)？電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)歷了四代，正向第五代智能化的計(jì)算機(jī)發(fā)展。

前四代計(jì)算機(jī)是：第一代為電子管計(jì)算機(jī);第二代機(jī)是晶體管計(jì)算機(jī);第三代機(jī)是由中小規(guī)模集成電路組成的計(jì)算機(jī);第四代機(jī)是由大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路組成的計(jì)算機(jī).各代電子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是:(1)電子管計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是：體積龐大，運(yùn)算速度低，成本高。(2)晶體管計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是：體積小，壽命長(zhǎng)，速度快，能耗少，可靠性高。(3)中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是：體積更小、速度更快、能耗更小、可靠性更高。(4)大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)普及與應(yīng)用3.請(qǐng)簡(jiǎn)述馮·諾依曼所提出的現(xiàn)代存儲(chǔ)程序式計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理?；窘Y(jié)構(gòu)由5部分組成：存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。工作原理可概括為：“存儲(chǔ)程序，順序控制”。其基本思想是：(1)計(jì)算機(jī)可以使用二進(jìn)制；(2)計(jì)算機(jī)的指令和數(shù)據(jù)都可以存儲(chǔ)在機(jī)內(nèi)。思考與練習(xí)一、思考題4.微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)包括哪幾個(gè)主要部分？一般而言，微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由主機(jī)（包括中央處理器——CPU、主存儲(chǔ)器）和外部設(shè)備子系統(tǒng)組成，即微處理器（控制器、運(yùn)算器和寄存器），主存儲(chǔ)器，輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。5.CPU由哪幾部分組成，各部分的主要功能是什么？可以分為控制器、運(yùn)算器和寄存器三個(gè)部分6.什么是多核心處理器？它是如何提高計(jì)算機(jī)處理器性能的？多核處理器是指在一枚處理器中集成兩個(gè)或多個(gè)完整的計(jì)算引擎(內(nèi)核CPU)處理器的實(shí)際性能是處理器在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)所能處理指令數(shù)的總量，因此增加一個(gè)內(nèi)核，處理器每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可執(zhí)行的單元數(shù)將增加一倍。7.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)各總線的作用。7.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)各總線的作用。從信息傳送的角度來看，CPU為了進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和通信，設(shè)置了內(nèi)部總線，用于各部件之間以及外部的各系統(tǒng)之間建立信號(hào)聯(lián)系，以傳遞數(shù)據(jù)信息、地址信息和控制信息。計(jì)算機(jī)總線分為內(nèi)部總線,外部總線和系統(tǒng)總線.內(nèi)部總線是計(jì)算機(jī)內(nèi)部各外圍芯片與CPU之間的總線,用于芯片一級(jí)的互連;系統(tǒng)總線是計(jì)算機(jī)中各插隊(duì)件板與系統(tǒng)板之間的總線,用于插件板一級(jí)的互連;外部總線則是計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備之間的總線,計(jì)算機(jī)作為一種設(shè)備,通過該總線和其他設(shè)備進(jìn)行信息與數(shù)據(jù)交換,思考與練習(xí)一、思考題8.為什么RAM中的數(shù)據(jù)具有易失性？隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）是可讀寫存儲(chǔ)器，即可對(duì)其中的任一存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀或?qū)懖僮?，?jì)算機(jī)關(guān)閉電源后其內(nèi)的信息將不再保存，再次開機(jī)需要重新裝入，也就是說，RAM中的數(shù)據(jù)是易失性的。９.非易失性存儲(chǔ)器是一個(gè)新概念，它與靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器有何區(qū)別？非易失性存儲(chǔ)器中，依內(nèi)存內(nèi)的資料是否能在使用電腦時(shí)隨時(shí)改寫為標(biāo)準(zhǔn)，可分為兩大類產(chǎn)品，即ROM和Flashmemory。非易失性讀寫存儲(chǔ)器(Nonvolatile

Read-Write

Memory)的結(jié)構(gòu)實(shí)際上與ROM一樣。它的存儲(chǔ)內(nèi)核是由一個(gè)放在字線/位線網(wǎng)格上的晶體管陣列構(gòu)成的。存儲(chǔ)器通過有選擇地使其中某些器件有效或無效來進(jìn)行編程；在ROM中，這是通過掩模層的變化來完成的；而在非易失性讀寫存儲(chǔ)器(NVRW)中則用結(jié)構(gòu)經(jīng)過修改的晶體管（浮柵晶體管）來代替。Flash

EEPROM

的概念在1984年由Masuoka等提出，并很快發(fā)展成為應(yīng)用最普遍的非易性存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。Flash

EEPROM

是EPROM

和EEPROM

方法的結(jié)合，大多數(shù)Flash

EEPROM器件采用雪崩熱電子注入的方法來編程器件；擦除則和EEPROM單元一樣，采用FN隧穿(Fowler-Nordheim)來完成的。它集中了兩者的優(yōu)點(diǎn)，既具有像EPROM一樣的單管結(jié)構(gòu)，又沿用了傳統(tǒng)EPROM熱電子隧道效應(yīng)的編寫機(jī)制，并具有EEPROM在線、冷電子隧道效應(yīng)的擦除機(jī)制。思考與練習(xí)一、思考題10.磁介質(zhì)為何能存儲(chǔ)信息？磁介質(zhì)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在密封于潔凈的硬盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)腔的若干個(gè)磁盤片上。這些盤片一般是在以鋁為主要成分的片基表面涂上磁性介質(zhì)所形成，在磁盤片的每一面上，以轉(zhuǎn)動(dòng)軸為軸心、以一定的磁密度為間隔的若干個(gè)同心圓就被劃分成磁道（track），每個(gè)磁道又被劃分為若干個(gè)扇區(qū)（sector），數(shù)據(jù)就按扇區(qū)存放在硬盤上。在每一面上都相應(yīng)地有一個(gè)讀寫磁頭（head），所以不同磁頭的所有相同位置的磁道就構(gòu)成了所謂的柱面（cylinder）。傳統(tǒng)的硬盤讀寫都是以柱面、磁頭、扇區(qū)為尋址方式的（CHS尋址）。硬盤在上電后保持高速旋轉(zhuǎn)，位于磁頭臂上的磁頭懸浮在磁盤表面，可以通過步進(jìn)電機(jī)在不同柱面之間移動(dòng)，對(duì)不同的柱面進(jìn)行讀寫。磁表面存儲(chǔ)器，磁表面存儲(chǔ)器是在金屬或塑料基體上涂敷一層磁性材料，利用磁層在不同方向的磁場(chǎng)作用下的兩種剩磁狀態(tài)表示0、1存貯信息，通過專門的讀寫信息的元件——磁頭來讀、寫信息。在磁表面存儲(chǔ)器中，磁盤的存取速度較快，具有較大的存貯容量。磁盤存儲(chǔ)器是目前應(yīng)用最廣泛的外部存儲(chǔ)器。

硬盤是73年發(fā)明的，軟盤是71年發(fā)明的，兩項(xiàng)榮譽(yù)都?xì)w于藍(lán)色巨人11.計(jì)算機(jī)主存儲(chǔ)器與硬盤相比，在存儲(chǔ)方面有什么特點(diǎn)？構(gòu)成主存儲(chǔ)器的單元部件是動(dòng)態(tài)RAM，容量小，速度快，即內(nèi)存，硬盤容量大，速度慢，屬于外存內(nèi)存是RAM,隨機(jī)存儲(chǔ)器，斷電無法保存數(shù)據(jù)，但是讀寫速度快。計(jì)算機(jī)讀寫數(shù)據(jù)的過程是需要不斷匹配的，從硬盤--內(nèi)存--CPU二級(jí)緩存--CPU一級(jí)緩存--CPU思考與練習(xí)一、思考題12.什么是RAID？RAIDLevel分為幾級(jí)？獨(dú)立磁盤冗余陣列（RAID，RedundantArrayofIndependentDisks）簡(jiǎn)稱磁盤陣列，簡(jiǎn)單的說，RAID是一種把多塊獨(dú)立的硬盤（物理硬盤）按不同的方式組合起來形成一個(gè)硬盤組（邏輯硬盤），從而提供比單個(gè)硬盤更高的存儲(chǔ)性能和數(shù)據(jù)備份技術(shù)。磁盤陣列中針對(duì)不同的應(yīng)用使用的不同技術(shù)，稱為RAIDLevel，而每一level代表一種技術(shù)，目前業(yè)界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)是RAID0~RAID5。RAID系統(tǒng)常被用在服務(wù)器電腦上，并且常使用完全相同的硬盤作為組合。13.為什么要對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)？不帶奇偶校驗(yàn)的內(nèi)存每個(gè)字節(jié)只有8位，如果其某一位存儲(chǔ)了錯(cuò)誤的值，就會(huì)導(dǎo)致其存儲(chǔ)的相應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致應(yīng)用程序發(fā)生錯(cuò)誤。而奇偶校驗(yàn)就是在每一字節(jié)（8位）之外又增加了一位作為錯(cuò)誤檢測(cè)位。在某字節(jié)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之后，在其8個(gè)位上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是固定的，因?yàn)槲恢荒苡袃煞N狀態(tài)1或0，假設(shè)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)用位標(biāo)示為1、1、1、0、0、1、0、1，那么把每個(gè)位相加（1＋1＋1＋0＋0＋1＋0＋1＝5），結(jié)果是奇數(shù)，那么在校驗(yàn)位定義為1，反之為0。當(dāng)CPU讀取存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)時(shí)，它會(huì)再次把前8位中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)相加，計(jì)算結(jié)果是否與校驗(yàn)位相一致。從而一定程度上能檢測(cè)出內(nèi)存錯(cuò)誤，奇偶校驗(yàn)只能檢測(cè)出錯(cuò)誤而無法對(duì)其進(jìn)行修正，同時(shí)雖然雙位同時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤的概率相當(dāng)?shù)?，但奇偶校?yàn)卻無法檢測(cè)出雙位錯(cuò)誤。思考與練習(xí)信息校驗(yàn)方法：MD5和CRCMD5的全稱是Message-DigestAlgorithm5，在90年代初由MIT的計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和RSADataSecurityInc發(fā)明，由MD2/MD3/MD4發(fā)展而來的。MD5的實(shí)際應(yīng)用是對(duì)一段Message(字節(jié)串)產(chǎn)生fingerprint(指紋)，可以防止被“篡改”。舉個(gè)例子，天天安全網(wǎng)提供下載的MD5校驗(yàn)值軟件WinMD5.zip，其MD5值是1e07ab3591d25583eff5129293dc98d2，但你下載該軟件后計(jì)算MD5發(fā)現(xiàn)其值卻是81395f50b94bb4891a4ce4ffb6ccf64b，那說明該ZIP已經(jīng)被他人修改過，那還用不用該軟件那你可自己琢磨著看啦。

MD5廣泛用于加密和解密技術(shù)上，在很多操作系統(tǒng)中，用戶的密碼是以MD5值（或類似的其它算法）的方式保存的，用戶Login的時(shí)候，系統(tǒng)是把用戶輸入的密碼計(jì)算成MD5值，然后再去和系統(tǒng)中保存的MD5值進(jìn)行比較，來驗(yàn)證該用戶的合法性。MD5的全稱是Message-DigestAlgorithm5，在90年代初由MIT的計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和RSADataSecurityInc發(fā)明，由MD2/MD3/MD4發(fā)展而來的。MD5的實(shí)際應(yīng)用是對(duì)一段Message(字節(jié)串)產(chǎn)生fingerprint(指紋)，可以防止被“篡改”。舉個(gè)例子，天天安全網(wǎng)提供下載的MD5校驗(yàn)值軟件WinMD5.zip，其MD5值是1e07ab3591d25583eff5129293dc98d2，但你下載該軟件后計(jì)算MD5發(fā)現(xiàn)其值卻是81395f50b94bb4891a4ce4ffb6ccf64b，那說明該ZIP已經(jīng)被他人修改過，那還用不用該軟件那你可自己琢磨著看啦。

MD5廣泛用于加密和解密技術(shù)上，在很多操作系統(tǒng)中，用戶的密碼是以MD5值（或類似的其它算法）的方式保存的，用戶Login的時(shí)候，系統(tǒng)是把用戶輸入的密碼計(jì)算成MD5值，然后再去和系統(tǒng)中保存的MD5值進(jìn)行比較，來驗(yàn)證該用戶的合法性。14.光存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)信息的原理是什么？光盤存儲(chǔ)技術(shù)是利用激光在介質(zhì)上寫入并讀出信息。這種存儲(chǔ)介質(zhì)最早是非磁性的，以后發(fā)展為磁性介質(zhì)。在光盤上寫入的信息不能抹掉，是不可逆的存儲(chǔ)介質(zhì)。用磁性介質(zhì)進(jìn)行光存儲(chǔ)記錄時(shí)，可以抹去原來寫入的信息，并能夠?qū)懭胄碌男畔?，可擦可寫反?fù)使用。工作時(shí)，將主機(jī)送來的數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后送入光調(diào)制器，調(diào)制激光源輸出光束的強(qiáng)弱，用以表示數(shù)據(jù)1和0；再將調(diào)制后的激光束通過光路寫入系統(tǒng)到物鏡聚焦，使光束成為1大小的光點(diǎn)射到記錄介質(zhì)上，用凹坑代表1，無坑代表0。讀取信息時(shí)，激光束的功率為寫入時(shí)功率的1/10即可。讀光束為未調(diào)制的連續(xù)波，經(jīng)光路系統(tǒng)后，也在記錄介質(zhì)上聚焦成小光點(diǎn)。無凹處，入射光大部分返回；在凹處，由于坑深使得反射光與入射光抵消而不返回。這樣，根據(jù)光束反射能力的差異將記錄在介質(zhì)上的“1”和“0”信息讀出。15.從光盤的存儲(chǔ)原理和結(jié)構(gòu)上分析，為何DVD比CD的存儲(chǔ)容量要大得多？通過激光束來讀取。隨著軌道密度的增加及使用的激光束波長(zhǎng)越來越短，光盤的存儲(chǔ)容量呈倍數(shù)增長(zhǎng)。以前的CD光盤及VCD光盤只能進(jìn)行單面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，而如今的DVD光盤不僅可以進(jìn)行單面存儲(chǔ)，而且可以進(jìn)行雙層儲(chǔ)存，最高版本的達(dá)到雙面雙層，共四層儲(chǔ)存空間。一張普通單面DVD光盤的存儲(chǔ)量為1.7GB，大約是一張普通VCD容量（640MB）的7倍，而四層DVD可以將存儲(chǔ)空間擴(kuò)大到8.5GB。

思考與練習(xí)多種DVD技術(shù)規(guī)格CD-ROM能存放650兆比特?cái)?shù)據(jù),也就是0.64千兆字節(jié)或6.8億字節(jié).在下面的列表里,SS/DS表示單面/雙面,SL/DL/ML表示單層/雙層/混合層(混合層是指盤片一個(gè)面有一層,另一個(gè)面有兩個(gè)層),gig就是千兆(2^30),BB表示十億字節(jié)(10^9).參閱giga和billion7.2.

DVD不同于CD，DVD是可以有多個(gè)層面的。DVD-5是指單面單層的DVD，也是最常見的DVD。它的容量大約是4.7GB，接近于5GB，所以就叫做DVD-5。

DVD-9是指單面雙層DVD，是指在一面DVD中包含兩個(gè)信息層，兩層的容量合計(jì)約8.5GB。DVD-9的好處就是可以用一張碟片存儲(chǔ)一部120分鐘的高質(zhì)量電影，而不需要中途手動(dòng)換碟。不過，有些早期的DVD播放器和光驅(qū)并不支持DVD-9。

DVD-10是一種雙面DVD，一般稱其為雙面單層，說得通俗一點(diǎn)，就是將兩片DVD-5背對(duì)背的粘在一起，實(shí)現(xiàn)了最大9.4GB的容量。不過DVD-10的缺點(diǎn)就是需要手動(dòng)換面，目前還沒有任何一種播放器支持自動(dòng)換面。

DVD-18是雙面雙層碟片的簡(jiǎn)稱，如同DVD-10是兩片DVD-5制成的一樣，DVD-18就是兩片DVD-9制成，最高容量17GB左右，是目前最大的DVD光盤，市面上極為少見。16.計(jì)算機(jī)有哪些常用的輸入和輸出設(shè)備？輸入設(shè)備：鍵盤，鼠標(biāo)，寫字板，掃描儀，三維掃描儀(3Dscanner)，觸摸屏，手寫輸入設(shè)備，圖像與視頻輸入設(shè)備，麥克風(fēng)，讀卡器等

輸出設(shè)備：顯示器，音響，打印機(jī)，投影儀，繪圖儀等17.電容式觸摸屏的工作原理是什么？觸摸屏是一種透明的絕對(duì)定位系統(tǒng)，首先它必須是透明的，透明問題是通過材料科技來解決的。其次是它能給出手指觸摸處的絕對(duì)坐標(biāo)，而鼠標(biāo)屬于相對(duì)定位系統(tǒng)。絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)的特點(diǎn)是每一次定位的坐標(biāo)與上一次定位的坐標(biāo)沒關(guān)系，觸摸屏在物理上是一套獨(dú)立的坐標(biāo)定位系統(tǒng)，每次觸摸的位置轉(zhuǎn)換為屏幕上的坐標(biāo)。

觸摸屏的基本原理如下：觸摸屏的本質(zhì)是傳感器，用戶用手指或其他物體觸摸安裝在顯示器上的觸摸屏?xí)r，被觸摸位置的坐標(biāo)被觸摸屏控制器檢測(cè)，并通過通信接口(例如S-232C或RS一485串行口)將觸摸信息傳送到PLC，從而得到輸入的信息。

觸摸屏系統(tǒng)一般包括兩個(gè)部分：觸摸檢測(cè)裝置和觸摸屏控制器。觸摸檢測(cè)裝置安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸位置，再將該處的信息傳送給觸摸屏控制器：觸摸屏控制器的主要作用是接收來自觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置的觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，判斷出觸摸的意義后送給PLC，它同時(shí)能接收PLC發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。例如動(dòng)態(tài)地顯示開關(guān)量和模擬量。思考與練習(xí)18.計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備的接口及標(biāo)準(zhǔn)有哪些？它們的主要功能是什么？接口是設(shè)備與計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備連接的端口，是一組電氣連接和信號(hào)交換標(biāo)準(zhǔn)。接口主要用來傳送電氣信號(hào)，在信號(hào)中，有一部分是數(shù)據(jù)信號(hào)，其余是控制信號(hào)或狀態(tài)信號(hào)，它們都是為傳輸數(shù)據(jù)服務(wù)的。數(shù)據(jù)的傳輸方式基本分為兩種，一種是用一條線（或一對(duì)線）用來傳送數(shù)據(jù)，這種叫串行傳輸接口。在計(jì)算機(jī)行業(yè)中最早出現(xiàn)的串行接口標(biāo)準(zhǔn)是RS232標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)直到現(xiàn)在還在計(jì)算機(jī)上使用，如COM1，COM2接口。如果用幾條線來同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，這就叫作并行接口（ParallelPort）USB(UniversalSerialBus)是一種通用串行總線接口，USB2.0接口標(biāo)準(zhǔn)被稱為高速USB，其理論傳輸速度為480Mbps。微機(jī)中一般提供的接口有標(biāo)準(zhǔn)接口和擴(kuò)展槽接口。標(biāo)準(zhǔn)接口操作系統(tǒng)一般都認(rèn)識(shí)，插上有關(guān)的外部設(shè)備，馬上可以使用，真正做到“即插即用”。在微機(jī)中標(biāo)準(zhǔn)接口一般有：鍵盤與顯示器接口，并行接口，兩個(gè)串行COM1、COM2端口，TS/2接口和USB接口等。19.串行傳輸與并行傳輸?shù)母髯蕴攸c(diǎn)是什么？并行數(shù)據(jù)傳輸:是在傳輸中有多個(gè)數(shù)據(jù)位同時(shí)在設(shè)備之間進(jìn)行的傳輸.一個(gè)編了碼的字符通常是由若干位二進(jìn)制數(shù)表示,如用ASCII碼編碼的符號(hào)是由8位二進(jìn)制數(shù)表示的,則并行傳輸ASCII編碼符號(hào)就需要8個(gè)傳輸信道,使表示一個(gè)符號(hào)的所有數(shù)據(jù)位能同時(shí)沿著各自的信道并排的傳輸.串行數(shù)據(jù)傳輸:是在傳輸中只有1個(gè)數(shù)據(jù)位在設(shè)備之間進(jìn)行的傳輸.對(duì)任何一個(gè)由若干位二進(jìn)制表示的字符,串行傳輸都是用一個(gè)傳輸信道,按位有序的對(duì)字符進(jìn)行傳輸.區(qū)別:串行傳輸?shù)乃俣缺炔⑿袀鬏數(shù)乃俣纫枚?但費(fèi)用低.并行傳輸適用距離短,而串行傳輸適用遠(yuǎn)距離傳輸.思考與練習(xí)二、計(jì)算題1.某計(jì)算機(jī)地址總線寬度為32位，這臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠?qū)ぶ返膬?nèi)存單元是多少?2^10.2^10.

2^10.

2^2=4G（個(gè)）2.某存儲(chǔ)芯片的地址線為24條，則該內(nèi)存條的容量是多少？2^10.2^10.2^4*8=128M3.某存儲(chǔ)器容量為10M，試計(jì)算能夠存儲(chǔ)多少中文字符（每個(gè)中文字符占2個(gè)字節(jié)）？2^10.2^10.10/(2*8)=2^6.2^10.10=320K=327680(個(gè))4.內(nèi)存按字節(jié)編址，地址從A4000H到CBFFFH，共有多少個(gè)字節(jié)？若用存儲(chǔ)容量為32k的存儲(chǔ)器芯片構(gòu)