第2章計(jì)算與計(jì)算機(jī)

大學(xué)計(jì)算機(jī)——計(jì)算思維的視角

主講：楊樹(shù)蓮計(jì)算機(jī)學(xué)院

電話Q:196352704320/用戶名2015jsj，不需要密碼2《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社

第1章緒論

第2章計(jì)算與計(jì)算機(jī)第3章問(wèn)題求解與算法第4章數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第5章計(jì)算機(jī)程序第6章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第7章計(jì)算科學(xué)前沿3《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社第2章計(jì)算與計(jì)算機(jī)2.1數(shù)與計(jì)算問(wèn)題

2.2計(jì)算的自動(dòng)化

2.3數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)編碼2.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理2.6計(jì)算機(jī)的運(yùn)行2.7計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí)要點(diǎn)數(shù)的記法，數(shù)的符號(hào)，阿拉伯?dāng)?shù)字，算籌，算盤(pán)，納皮爾籌，計(jì)算尺，計(jì)算器。4《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社U2.1數(shù)與計(jì)算問(wèn)題數(shù)的起源數(shù)的記法阿拉伯?dāng)?shù)字計(jì)算工具算籌算盤(pán)納皮爾籌計(jì)算尺計(jì)算器5《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社數(shù)的起源語(yǔ)言的產(chǎn)生，產(chǎn)生了數(shù)最早的數(shù)的概念是“有”和“無(wú)”，后來(lái)把“有”分成了“一”、“二”、“三”和“多”等不同情況數(shù)的記法考古發(fā)現(xiàn)中東地區(qū)，在樹(shù)木或者石頭上刻痕劃印來(lái)記錄流逝的日子大約在5000年以前，埃及的祭司在一種用蘆葦制成的草紙上書(shū)寫(xiě)數(shù)的符號(hào)公元前1500年，南美洲秘魯印加族，習(xí)慣于“結(jié)繩記數(shù)”中國(guó)先民也是“結(jié)繩而治”，后來(lái)又改為“書(shū)契”數(shù)字符號(hào)記數(shù)阿拉伯?dāng)?shù)字(印度人發(fā)明，經(jīng)阿拉伯人傳入歐洲)羅馬數(shù)字…6《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社計(jì)算工具--算籌算籌是我國(guó)古代發(fā)明的記數(shù)和計(jì)算工具。據(jù)史書(shū)記載和考古發(fā)現(xiàn)，古代的算籌是一根根同樣長(zhǎng)短和粗細(xì)的小棍子，長(zhǎng)約12厘米左右，徑粗2到3毫米，多用竹子制成，也有用木頭、獸骨、象牙、金屬等材料制成的，大約二百七十幾枚為一束，放在一個(gè)布袋里，系在腰部隨身攜帶。算籌最晚出現(xiàn)在春秋晚期戰(zhàn)國(guó)初年，即公元前722年～公元前221，算籌在中國(guó)使用了兩千多年，直到后來(lái)算盤(pán)被推廣以后，才逐漸被取代。算籌記數(shù)—布籌，十進(jìn)制思想算籌計(jì)算--籌算7《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社計(jì)算工具--算盤(pán)算盤(pán)用算珠代替了算籌，用木棒將算珠穿起來(lái)，固定在木框上,用手指撥動(dòng)算珠代替移動(dòng)算籌。這種美妙的設(shè)計(jì)是對(duì)算籌的絕好改進(jìn)。算盤(pán)是我國(guó)的偉大發(fā)明，人們往往把算盤(pán)的發(fā)明與中國(guó)古代四大發(fā)明相提并論。最早可以追溯到公元前700多年。珠算正式成為人類(lèi)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。這也是我國(guó)第30項(xiàng)被列為非遺的項(xiàng)目。8《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社計(jì)算工具--納皮爾籌1612年，英國(guó)數(shù)學(xué)家納皮爾（Napier，1550年～1617年，對(duì)數(shù)的創(chuàng)始人）發(fā)明了一種籌算工具，即納皮爾籌。用加法和一位數(shù)乘法代替多位數(shù)乘法，也可以用除法和減法代替多位數(shù)的除法，從而簡(jiǎn)化了計(jì)算。9《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社計(jì)算工具--計(jì)算尺計(jì)算尺發(fā)明于大約1620～1630年，在JohnNapier對(duì)數(shù)概念發(fā)表后不久。計(jì)算尺的數(shù)學(xué)原理10《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社計(jì)算工具—機(jī)械式計(jì)算機(jī)機(jī)械式計(jì)算機(jī)1642年法國(guó)數(shù)學(xué)家帕斯卡（Pascal）設(shè)計(jì)了第一臺(tái)能完成加、減運(yùn)算的機(jī)械計(jì)算器（齒輪式加減法器），計(jì)算稅收；1674年

德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨改進(jìn)了帕斯卡的設(shè)計(jì)，制成一臺(tái)能夠完成基本的四則運(yùn)算的機(jī)械式計(jì)算機(jī)。13《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社第2章計(jì)算與計(jì)算機(jī)2.1數(shù)與計(jì)算問(wèn)題2.2計(jì)算的自動(dòng)化

2.3數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)編碼2.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理2.6計(jì)算機(jī)的運(yùn)行2.7計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí)要點(diǎn)差分機(jī)，分析機(jī)，機(jī)電式計(jì)算機(jī)，二進(jìn)制，數(shù)理邏輯，布爾代數(shù)，算法可計(jì)算函數(shù)，圖靈機(jī)，判定問(wèn)題，停機(jī)問(wèn)題，ENIAC計(jì)算機(jī)，UNIVAC計(jì)算機(jī)，ABC計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的發(fā)展。14《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社U2.2計(jì)算的自動(dòng)化

計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的前夜計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)計(jì)算模型與圖靈機(jī)電子計(jì)算機(jī)的誕生計(jì)算機(jī)的發(fā)展15《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社計(jì)算機(jī)的誕生萊布尼茲計(jì)算機(jī)(德)帕斯卡加法器(法)計(jì)算尺(英)納皮爾籌手工時(shí)代機(jī)械時(shí)代電子時(shí)代唐朝1612163216421674183418881937算盤(pán)(唐朝)巴貝奇分析機(jī)制表機(jī)(美國(guó))ENIAC春秋1946.2十指計(jì)數(shù)結(jié)繩算籌機(jī)電式計(jì)算機(jī)16《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的前夜--11832年由英國(guó)數(shù)學(xué)家查爾思·巴貝奇（CharlesBabbage，1792-1871）首先提出了通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，并且于1834年設(shè)計(jì)制造出分析機(jī)。奧古斯塔·愛(ài)達(dá)·拜倫（AugustaAdaByron，1815～1852）世界上第一位軟件工程師。1981年ADA語(yǔ)言17《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的前夜--2制表機(jī)——現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的雛形1888年，美國(guó)著名統(tǒng)計(jì)學(xué)家赫爾曼·霍列瑞斯（HermanHollerith，1860～1929）發(fā)明了制表機(jī)根據(jù)織布機(jī)的原理，利用穿孔卡片輸入和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)了卡片制表系統(tǒng)，這一系統(tǒng)被認(rèn)為是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的雛形。1890年，制表系統(tǒng)在美國(guó)的人口普查中得到應(yīng)用1896年，Hollerith成立制表機(jī)器公司1911年，組成計(jì)算機(jī)制表公司1924年，公司更名為國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司（InternationalBusinessMachinesCorporation，IBM）1952年，轉(zhuǎn)型，進(jìn)軍計(jì)算機(jī)領(lǐng)域18《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的前夜--3機(jī)電式計(jì)算機(jī)1937年，艾肯正式提出一份題為《自動(dòng)計(jì)算機(jī)的設(shè)想》的論文，提出把各單元記錄機(jī)器連接在一起，并利用打孔紙予以控制的構(gòu)想。他還提出要采用機(jī)電方法而不是純機(jī)械的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)巴貝奇關(guān)于分析機(jī)的想法。通用機(jī)電式計(jì)算機(jī)Mark-1IBM資助100萬(wàn)其指令是用穿孔紙帶來(lái)輸入機(jī)器，指令在存儲(chǔ)器、運(yùn)算器和控制器中進(jìn)行處理，運(yùn)算的結(jié)果可以出現(xiàn)在穿孔卡片上并且指令可以更新。1944年8月，IBM將Mark-1贈(zèng)給哈佛大學(xué)，它在哈佛大學(xué)服役了15年，主要任務(wù)是為美國(guó)海軍進(jìn)行計(jì)算，包括后勤服務(wù)、射擊彈道以及極為保密的第一顆原子彈的數(shù)學(xué)模擬等，直到1959年才被淘汰。Mark-1在計(jì)算機(jī)發(fā)展史上占據(jù)重要地位，是電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生之前的最后一臺(tái)著名的計(jì)算機(jī)，許多現(xiàn)代計(jì)算機(jī)先驅(qū)者都在這臺(tái)機(jī)器上工作過(guò)。19《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)二進(jìn)制數(shù)理邏輯布爾代數(shù)1679年德國(guó)天才數(shù)學(xué)大師萊布尼茨發(fā)明一種計(jì)算法，用0和1兩個(gè)數(shù)代替原來(lái)的十位數(shù)。二進(jìn)制與十進(jìn)制相比，有二個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：物理上更容易記數(shù)，數(shù)的表示更容易計(jì)算簡(jiǎn)單數(shù)理邏輯又稱符號(hào)邏輯、理論邏輯。它既是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，也是邏輯學(xué)的一個(gè)分支，它并不屬于單純的邏輯學(xué)范疇。就是要用數(shù)學(xué)的方法研究關(guān)于推理、證明等邏輯或形式邏輯問(wèn)題，20《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社布爾代數(shù)1847年，英國(guó)人喬治·布爾（GeorgeBoole，1815～1864）發(fā)表《思維規(guī)律研究》創(chuàng)立邏輯代數(shù)學(xué)，成功地把形式邏輯歸結(jié)為一種代數(shù)，邏輯中的各種命題能夠使用數(shù)學(xué)符號(hào)來(lái)代表，并能依據(jù)規(guī)則推導(dǎo)出相應(yīng)于邏輯問(wèn)題的適當(dāng)結(jié)論。布爾代數(shù)四元組<B，×，+，->，三種邏輯關(guān)系：“與（And）”、“或（Or）”、“非（Not）”邏輯值：“真（True）”、“假（False）”布爾代數(shù)為自動(dòng)化技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)的邏輯設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)，為數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的二進(jìn)制、開(kāi)關(guān)邏輯元件和邏輯電路的設(shè)計(jì)輔平了道路。1938年，香農(nóng)(1916-2001)指出，能夠用二進(jìn)制系統(tǒng)表達(dá)布爾代數(shù)中的邏輯關(guān)系。1(True）、0（False），將布爾代數(shù)與二進(jìn)制聯(lián)系到一起。21《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社計(jì)算模型與圖靈機(jī)可計(jì)算性理論圖靈機(jī)判定問(wèn)題22《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社1936年，圖靈在可計(jì)算性理論的研究中，提出了一個(gè)通用的抽象計(jì)算模型。圖靈的基本思想是用機(jī)器來(lái)模擬人們用紙筆進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的過(guò)程，他把這樣的過(guò)程歸結(jié)為兩種簡(jiǎn)單的動(dòng)作：（1）在紙上寫(xiě)上或擦除某個(gè)符號(hào)；（2）把注意力從紙的一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置。為了模擬人的這種運(yùn)算過(guò)程，圖靈構(gòu)造了一臺(tái)抽象的機(jī)器，即圖靈機(jī)（TuringMachine）。在20世紀(jì)以前，人們普遍認(rèn)為，所有的問(wèn)題都是有算法的，人們的計(jì)算研究就是找出算法來(lái)?？捎?jì)算問(wèn)題即是存在算法的問(wèn)題。23《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社判定問(wèn)題“判定問(wèn)題”，指判定所謂“大量問(wèn)題”是否具有算法解，或者是否存在可行的方法使得對(duì)該問(wèn)題類(lèi)的每一個(gè)特例都能在有限步驟內(nèi)機(jī)械地判定它是否具有某種性質(zhì)（如是否真，是否可滿足或是否有解等，隨大量問(wèn)題本身的性質(zhì)而定）的問(wèn)題。圖靈證明了判定問(wèn)題可以歸結(jié)為停機(jī)問(wèn)題。停機(jī)，是指圖靈機(jī)內(nèi)部達(dá)到一個(gè)結(jié)果狀態(tài)、指令表上沒(méi)有的狀態(tài)或符號(hào)對(duì)偶，從而導(dǎo)致計(jì)算終止。停機(jī)問(wèn)題則是指是否存在一個(gè)算法，對(duì)于任意給定的圖靈機(jī)都能判定任意的初始格局是否會(huì)導(dǎo)致停機(jī)。24《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社電子計(jì)算機(jī)的誕生ENIAC計(jì)算機(jī)巨人計(jì)算機(jī)ABC計(jì)算機(jī)25《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社ENIAC計(jì)算機(jī)賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院約翰·莫齊利（JohnMauchly，1907年～1980年）布雷斯帕·?？颂兀≒resperEckert，1919－1995）研制方案：高速電子管計(jì)算裝置的使用（1943開(kāi)始）電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer）1944年，約翰·馮·諾伊曼（JohnVonNouma，1903年～1957年）加入1945年2月15日，美國(guó)宣布第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī)埃尼阿克（ENIAC）在賓夕法尼亞大學(xué)研制成功。

ENIAC（1946年，由賓夕法尼亞大學(xué)的工程師們開(kāi)發(fā)出了世界上第一臺(tái)多用途的計(jì)算機(jī)ENIAC，這是一臺(tái)真正現(xiàn)代意義上的計(jì)算機(jī)。）占地170平方米，有10個(gè)房間那么大小，重30噸，使用了17468只電子管，7200個(gè)二極管，70000多只電阻器，10000多只電容器，6000多只繼電器，只電路的焊接點(diǎn)就多達(dá)50萬(wàn)個(gè)，有30個(gè)操作臺(tái)。每一次運(yùn)算速度每秒5000次加法運(yùn)算，用它完成每一條彈道的計(jì)算只需幾分鐘，而過(guò)去即使一個(gè)熟練計(jì)算員，使用手搖計(jì)算器計(jì)算一條彈道也要花20個(gè)小時(shí)。它耗電150千瓦，由于耗電量巨大，當(dāng)打開(kāi)電源時(shí)，整個(gè)費(fèi)城的電燈都為之變暗。1947年莫奇利和埃克特離開(kāi)賓夕法尼亞大學(xué)，在費(fèi)城一個(gè)臨街的小樓里創(chuàng)立了“埃克特—莫契利計(jì)算機(jī)公司”1951年6月14日，莫奇利和?？颂卦俅温?lián)袂，在“ENIAC”基礎(chǔ)上生產(chǎn)了通用自動(dòng)計(jì)算機(jī)UNIVAC（UNIVersalAutomaticComputer），并交付美國(guó)人口統(tǒng)計(jì)局使用。計(jì)算機(jī)技術(shù)史研究中一般都認(rèn)為：1951年6月14日，標(biāo)志著人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入了計(jì)算機(jī)時(shí)代。26《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社巨人計(jì)算機(jī)圖靈在第二次世界大戰(zhàn)中從事密碼破譯工作，這其中涉及到電子計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和研制，他服務(wù)的機(jī)構(gòu)曾于1943年研制成CO-LOSSUS（巨人）計(jì)算機(jī)，這臺(tái)機(jī)器的設(shè)計(jì)采用了圖靈提出的某些概念巨人機(jī)共生產(chǎn)了10臺(tái)，用它們出色地完成了密碼破譯工作。27《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社ABC計(jì)算機(jī)阿塔納索夫（JohnVincentAtanasoft，1904－1995）和貝利（CliffordBerry，1918－1963）在1937年到1941年開(kāi)發(fā)的阿塔納索夫-貝瑞計(jì)算機(jī)（Atanasoff-BerryComputer，簡(jiǎn)稱ABC）。20世紀(jì)70年代，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)ENIAC和ABC誰(shuí)是世界上的第一臺(tái)計(jì)算機(jī)之爭(zhēng)，只不過(guò)打官司的不是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)者本人，而是Honeywell和SperryRand兩家計(jì)算機(jī)公司。28《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社計(jì)算機(jī)自從誕生之日到目前為止，按所采用的邏輯元件劃分它經(jīng)歷了四代：第一代計(jì)算機(jī)（1946年～1956年）第二代計(jì)算機(jī)（1957年～1964年）第三代計(jì)算機(jī)（1965年～1970年）第四代計(jì)算機(jī)（1971年～）計(jì)算機(jī)的發(fā)展29《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社第四代計(jì)算機(jī)（1970年～）發(fā)展第一階段（1971～1973年）1971，Intel4004在4.2mm×3.2mm的硅片上，集成了2250個(gè)晶體管，晶體管之間的距離是10微米，外層有16只針腳最高頻率有740kHz，能執(zhí)行4位運(yùn)算，支持8位指令集及12位地址集1972，Intel8008第二階段（1973～1977年）1973年，Intel80801975年，摩托羅拉公司的M68001976年，齊洛格（Zilog）公司Z80第三階段（1978～1983年）1978年，Intel8086，16位1981年，IBM－PC第四階段（1983～1992）第四代微處理器（32位）COMPAQ386、AST3861989年，英特爾推出80486芯片，集成了120萬(wàn)個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率從25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz。第五階段（1993～2005）1993年3月22日，Intel公司推出了Pentium或稱P5，具有64位的內(nèi)部數(shù)據(jù)通道，集成了310萬(wàn)個(gè)晶體管，工作電壓從5V降到3V第六階段（2006～）2006年7月27日，英特爾發(fā)布了Core2Duo（酷睿2）30《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社31《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社第2章計(jì)算與計(jì)算機(jī)2.1數(shù)與計(jì)算問(wèn)題2.2計(jì)算的自動(dòng)化2.3數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)編碼

2.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理2.6計(jì)算機(jī)的運(yùn)行2.7計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí)要點(diǎn)數(shù)與進(jìn)制

數(shù)的進(jìn)制二進(jìn)制及其意義

不同進(jìn)制間的轉(zhuǎn)化數(shù)的原碼、反碼與補(bǔ)碼表示定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)字符數(shù)據(jù)與字符編碼

ASCII碼漢字編碼Unicode編碼數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單位32《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社問(wèn)題導(dǎo)入豐富多彩的大千世界0/1代碼-77

6.6

0001100000110011100000000011001133《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社數(shù)據(jù)兩類(lèi)數(shù)值數(shù)據(jù)日常中最常用的：十進(jìn)制

計(jì)算機(jī)中用到的

二進(jìn)制

八進(jìn)制

十六進(jìn)制非數(shù)值數(shù)據(jù)（字符、圖形、圖像、聲音、視頻）計(jì)算機(jī)只能接收”0”和”1”的二進(jìn)制信號(hào)，如何表示和存放？就必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化和編碼。編碼：用“0”和“1”的二進(jìn)制組合表示數(shù)據(jù)。34《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社2.3.1數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制：按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡(jiǎn)稱“數(shù)制”。特點(diǎn)：逢N進(jìn)1

采用位權(quán)表示法35《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社N：是指數(shù)制中所需要的數(shù)字字符的總個(gè)數(shù)，稱為基數(shù)。逢N進(jìn)一例如：人們?nèi)粘Ｉ畛Ｓ?、1、2、3、4、5、6、7、8、9等10個(gè)不同的符號(hào)來(lái)表示十進(jìn)制數(shù)值，即數(shù)字字符的總個(gè)數(shù)有10個(gè)，它是十進(jìn)制的基數(shù)，表示逢十進(jìn)一。數(shù)制的表示方式36《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社位權(quán)：是指一個(gè)數(shù)字在某個(gè)固定位置上所代表的值，簡(jiǎn)稱權(quán)，處在不同位置上的數(shù)字所代表的值不同，每個(gè)數(shù)字的位置決定了它的值。位權(quán)表示法例如：十進(jìn)制數(shù)267.8可以用如下形式表示(267.8)10

=2×(10)2

＋6×(10)1

＋7×(10)0

＋8×(10)-1顯然：2在百位，表示200，即2×(10)2；6在十位，表示60，即6×(10)1；7在個(gè)位，表示7，即7×(10)0；8在小數(shù)點(diǎn)后第1位，表示0.8，即8×(10)-1。數(shù)制的表示方式37《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社數(shù)字的總個(gè)數(shù)等于基數(shù)；每個(gè)數(shù)字都要乘以基數(shù)的冪次，而該冪次由每個(gè)數(shù)所在的位置決定；排列方式是以小數(shù)點(diǎn)為界，整數(shù)自右向左0次冪、

1次冪、2次冪、…，小數(shù)自左向右負(fù)1次冪、負(fù)2

次冪、負(fù)3次冪、…。位權(quán)與基數(shù)的關(guān)系：各進(jìn)位制中位權(quán)的值是基數(shù)的若干次冪。因此，用任何一種數(shù)制表示的數(shù)都可以寫(xiě)成按位權(quán)展開(kāi)的多項(xiàng)式之和。位權(quán)表示法的特點(diǎn)數(shù)制的表示方式38《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、加工、傳輸都以電子元件的不同狀態(tài)來(lái)表示，即用電信號(hào)的高低表示。根據(jù)這一特點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制。采用二進(jìn)制的原因：電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、運(yùn)算簡(jiǎn)單、工作可靠和邏輯性強(qiáng)。

注意：由于23=8、24=16，所以在計(jì)算機(jī)應(yīng)用中通常使用八進(jìn)制、十六進(jìn)制來(lái)表示。十進(jìn)制（Decimal）、二進(jìn)制（Binary）、八進(jìn)制（Octal）、十六進(jìn)制（Hexadecimal）數(shù)制二進(jìn)制不同數(shù)制的數(shù)區(qū)別方法把數(shù)值用括號(hào)括起來(lái)，再加上該數(shù)制的下標(biāo)（十進(jìn)制可以省略），如:1234，

(10)16，

(10010)2，(120)82.在數(shù)值末尾用進(jìn)位制的字母符號(hào)B、O、D、H表示（十進(jìn)制可以省略），B----二進(jìn)制O----八進(jìn)制

D----十進(jìn)制可省略H----十六進(jìn)制如：10H，9D或者9，17O，1010B十、二、八、十六進(jìn)制間的對(duì)應(yīng)關(guān)系十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制000011112102231133410044510155611066711177十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F41《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社不同的進(jìn)位記數(shù)制間的轉(zhuǎn)換1）二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)對(duì)于任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)可以寫(xiě)出它的按權(quán)展開(kāi)式，再進(jìn)行計(jì)算即可?！凹訖?quán)求和”基數(shù)權(quán)數(shù)碼678.34=6×102+7×101+8×100+3×10-1+4×10-242《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社1）二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)例如：（1111.11）2=1×23+1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=15.75（A10B.8）16=10×163+1×162+0×161+11×160+8×16-1=41227.5注意：在不至于產(chǎn)生歧義時(shí)，可以不注明十進(jìn)制數(shù)的進(jìn)制，如上例。原

始

數(shù)相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)258.6D2×102+5×101+8×100+6×10-1258.6101.1B1×22+1×20+1×2-15.5612.2O6×82+1×81+2×80+2×8-1394.25ACF.EH10×162+12×161+15×160+14×16-12767.875按權(quán)展開(kāi)式43《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社將3位2進(jìn)制數(shù)編碼，即可轉(zhuǎn)換為1位8進(jìn)制數(shù)。不足三位時(shí)補(bǔ)零

例如，1101110.00101011=001101110.001010110

1561261101110.00101011B＝156.126Q將1位8進(jìn)制編碼，即可轉(zhuǎn)換3位2進(jìn)制數(shù)。例如，156.126＝156.126001101110.001010110156.126Q＝1101110.00101011B44《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社將4位2進(jìn)制數(shù)編碼，即可轉(zhuǎn)換為1位16進(jìn)制數(shù)。不足四位時(shí)補(bǔ)零

例如，10111010.10010010=10111010.10010010BA9210111010.1001001B＝BA.92H將1位16進(jìn)制數(shù)編碼，即可轉(zhuǎn)換為4位2進(jìn)制數(shù)。例如，CBA.98＝CBA.98110010111010.10011000CBA.98H＝110010111001.10011B45《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社2）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)

對(duì)于整數(shù)部分采用除2取余法，即逐次除以2，直至商為0，得出的余數(shù)倒排，即為二進(jìn)制各位的數(shù)碼。小數(shù)部分采用乘2取整法，即逐次乘以2，從每次乘積的整數(shù)部分得到二進(jìn)制數(shù)各位的數(shù)碼。（正排）乘基正向取整法除基逆向取余法十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分在轉(zhuǎn)換時(shí)需作不同的計(jì)算，分別求值后再組合。46《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社0.125D=0.001B所以，將整數(shù)部分和小數(shù)部分組合，得出：100.125D=1100100.001B１００２５０２００２５２１２２１６０２３２１０１２０１0.125×20.25……..0×20.5………0×21.0……..1例如：（100.125）10=(?)247《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社十進(jìn)制與其它進(jìn)制的轉(zhuǎn)化161257…….…13160……….7125=7DH0.8125

x16…D0.8125=0.DH13……D125.8125=7D.DH例如：125.8125=(?)16轉(zhuǎn)化有時(shí)是永無(wú)止境的，此時(shí)可根據(jù)題意取其精度48《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社2.3.2原碼、反碼與補(bǔ)碼為此，計(jì)算機(jī)中引入了反碼和補(bǔ)碼(1)保證計(jì)算正確(2)將減法變?yōu)榧臃?949《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社2.3.2原碼、反碼與補(bǔ)碼50《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社2.3.2原碼、反碼與補(bǔ)碼51《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社（-5）+41111101100000100+1111111111111111是-1的補(bǔ)碼已知補(bǔ)碼求真值：減1再求反。則有：11111111-1=11111110，取反后為：10000001即-1補(bǔ)碼解決了運(yùn)算的復(fù)雜性52《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社101100101100110110110011-77

原碼反碼補(bǔ)碼符號(hào)位求(-77)10

的補(bǔ)碼因?yàn)椋?77)10=(1001101)21個(gè)字節(jié)53《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社習(xí)題：寫(xiě)出-67的原、反、補(bǔ)碼。補(bǔ)碼的特點(diǎn)

(1)求和代替求差.(2)符號(hào)位參與運(yùn)算.(3)兩數(shù)的補(bǔ)碼之和等于和的補(bǔ)碼.67＝1000011B[-67]原＝11000011B[-67]反＝10111100B[-67]補(bǔ)＝10111101B在計(jì)算機(jī)中，用補(bǔ)碼存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，直接用補(bǔ)碼進(jìn)行運(yùn)算，減去一個(gè)數(shù)相當(dāng)于加上這個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼，輸?shù)梅?hào)位也作為數(shù)值一起參與運(yùn)算，允許產(chǎn)生進(jìn)位。2.3.2原碼、反碼與補(bǔ)碼54《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社1).原碼：最高位是符號(hào)位（0正1負(fù)）數(shù)值部分是原數(shù)的絕對(duì)值.2).反碼：正數(shù)的反碼和原碼相同,

負(fù)數(shù)的反碼是除符號(hào)位之外每位取反.3).補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼和原碼相同,

負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼=反碼+1.正數(shù)的原、反、補(bǔ)碼均相同2.3.2原碼、反碼與補(bǔ)碼已知補(bǔ)碼求真值：減1再求反。55《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社

（1）定點(diǎn)數(shù)

2.3.3定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)純整數(shù)定點(diǎn)純小數(shù)S小數(shù)點(diǎn)無(wú)符號(hào)位S小數(shù)點(diǎn)數(shù)值數(shù)據(jù)有定點(diǎn)表示和浮點(diǎn)表示法，定點(diǎn)數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置固定不變，分為定點(diǎn)整數(shù)和定點(diǎn)小數(shù)。56《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社特大、特小數(shù)的表示（2）浮點(diǎn)數(shù)引例：對(duì)實(shí)數(shù)用科學(xué)計(jì)數(shù)法形式表示-123.456＝-1.23456×102

＝-12345.6×10-2＝-0.123456×103階符階碼數(shù)符尾數(shù)031123456規(guī)格化的形式：尾數(shù)的絕對(duì)值大于等于0.1并且小于1,從而唯一地確定了小數(shù)點(diǎn)的位置尾數(shù)指數(shù)57《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)的表示110.011B＝1.10011×210＝0.110011×211階符階碼數(shù)符尾數(shù)0110110011規(guī)格化的形式N=數(shù)符尾數(shù)2階符階碼尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍

單精度浮點(diǎn)數(shù)(數(shù)符1位，階碼8位，尾數(shù)23位)雙精度浮點(diǎn)數(shù)(數(shù)符1位，階碼11位，尾數(shù)52位)58《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社ASCII碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)128個(gè)常用字符，用7位二進(jìn)制編碼，從0到127。為了使用方便，在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)中每個(gè)ASCII碼值用一個(gè)字節(jié)（8個(gè)二進(jìn)制位）表示。普通字符：94個(gè)控制字符：0~32例如：“a”的ASCII碼是1100001,對(duì)應(yīng)十進(jìn)制的97

換行0AH10

回車(chē)0DH13

空格 20H 32‘0’~‘9’30H~39H 48~57‘A’~‘Z’41H~5AH 65~90‘a(chǎn)’~‘z’61H~7AH 97~1222.3.4字符數(shù)據(jù)與字符編碼1.ASCII59《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社ASCII表60《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社漢字編碼是指將漢字轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼的過(guò)程編碼規(guī)則：國(guó)標(biāo)碼（交換碼）機(jī)外碼（輸入碼）機(jī)內(nèi)碼（內(nèi)碼）字型碼（文字輸出編碼）2.漢字編碼61《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社根據(jù)統(tǒng)計(jì)一般使用的漢字不超過(guò)1萬(wàn)個(gè)，編碼方法借鑒ASCII，采用標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為GB2312-1980的《信息交換用漢字編碼字符集》每個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)的7位編碼27×27=16384GB2312-1980編碼標(biāo)準(zhǔn)將收錄的漢字分為兩級(jí)：一級(jí)常用漢字：3755個(gè)二級(jí)次常用漢字：3008個(gè)還包括非漢字圖形字符682個(gè)整個(gè)字符集分94個(gè)區(qū)，每區(qū)有94個(gè)位，每個(gè)區(qū)位上有唯一一個(gè)字符，可用所在的區(qū)和位老對(duì)漢字進(jìn)行編碼，故又稱區(qū)位碼。第1個(gè)字節(jié)區(qū)號(hào)、第2個(gè)字節(jié)位號(hào)94×94＝8836個(gè)漢字。區(qū)號(hào)位號(hào)：區(qū)中的位置漢字國(guó)標(biāo)碼（GB2312-1980）62《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社漢字機(jī)內(nèi)碼國(guó)標(biāo)碼GB2312-1980不能直接在計(jì)算機(jī)中使用，因?yàn)樗鼪](méi)有考慮與基本的信息交換代碼ASCII碼的沖突。比如：“大”的國(guó)標(biāo)碼是3473H，與字符組合“4S”的ASCII相同。為了能區(qū)分漢字與ASCII碼，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示漢字時(shí)把交換碼（國(guó)標(biāo)碼）兩個(gè)字節(jié)最高位改為1，稱為“機(jī)內(nèi)碼”。比如“中”的區(qū)位碼54(區(qū))48(位),區(qū)碼和位碼的16進(jìn)制為3630H，其機(jī)內(nèi)碼為機(jī)內(nèi)碼=區(qū)位碼+A0A0H=3630H+A0A0H=D6D0H11010110

1101000063《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社漢字輸入碼將漢字通過(guò)鍵盤(pán)輸入到計(jì)算機(jī)采用的代碼稱為漢字輸入碼，也稱為漢字外部碼（外碼）。目前我國(guó)的漢字輸入碼編碼方案已有上千種，但是在計(jì)算機(jī)上常用的有幾種，根據(jù)編碼規(guī)則，這些漢字輸入碼可分為流水碼、音碼、形碼和音形結(jié)合碼四種。音碼：全拼、微軟拼音、搜狗、智能ABC等等。形碼：五筆、鄭碼、表形碼輸入法等等。注意：盡管漢字的輸入法不同，但機(jī)內(nèi)碼是一致的。漢字機(jī)內(nèi)碼是計(jì)算機(jī)內(nèi)用來(lái)存儲(chǔ)、加工處理、傳輸統(tǒng)一使用的代碼64《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社漢字字形碼所謂漢字字形碼實(shí)際上就是用來(lái)將漢字顯示到屏幕上或打印到紙上所需要的圖形數(shù)據(jù)。漢字字形碼記錄漢字的外形，是漢字的輸出形式。記錄漢字字形通常有兩種方法：點(diǎn)陣法和矢量法，分別對(duì)應(yīng)兩種字形編碼：點(diǎn)陣碼和矢量碼。

漢字字形碼點(diǎn)陣碼:

是一種用點(diǎn)陣表示漢字字形的編碼，它把漢字按字形排列成點(diǎn)陣，一個(gè)16×16點(diǎn)陣的漢字要占用2×16=32個(gè)字節(jié)，一個(gè)32×32點(diǎn)陣的漢字則要占用4×32=128字節(jié)，點(diǎn)陣越多，打印的字體越好看，但漢字占用的存儲(chǔ)空間也越大。65例：用16×16點(diǎn)陣表示一個(gè)漢字，就是將每個(gè)漢字用16行，每行16個(gè)點(diǎn)表示，一個(gè)點(diǎn)需要1位二進(jìn)制代碼，16個(gè)點(diǎn)需用16位二進(jìn)制代碼（即2個(gè)字節(jié)），共16行，所以需要16行×2字節(jié)/行=32字節(jié)，即16×16點(diǎn)陣表示一個(gè)漢字，字形碼需用32字節(jié)。

即：字節(jié)數(shù)=點(diǎn)陣行數(shù)×（點(diǎn)陣列數(shù)/8）16×16點(diǎn)陣的漢字示例6667漢字的點(diǎn)陣字型表示點(diǎn)陣類(lèi)型點(diǎn)陣字節(jié)數(shù)簡(jiǎn)易型16×1632普及型24×24提高型32×32精密型48×4812872一個(gè)點(diǎn)陣漢子占用字節(jié)數(shù)==點(diǎn)陣列數(shù)／8×行數(shù)28868《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社矢量碼矢量：存儲(chǔ)的是描述漢字字形的輪廓特征矢量方式特點(diǎn)：占有的空間少，放大縮小任意倍不失真，編碼、存儲(chǔ)比較復(fù)雜，一般通過(guò)專門(mén)的軟件轉(zhuǎn)換、生成。Windows中大部分都是以失量法存儲(chǔ)的。69《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社四種漢字編碼間的關(guān)系顯示漢字打印漢字各種輸入碼

交換碼(國(guó)標(biāo)碼)

內(nèi)碼 字形碼

即區(qū)位碼高位內(nèi)碼=區(qū)碼+A0H低位內(nèi)碼=位碼+A0H自動(dòng)轉(zhuǎn)換字節(jié)最高位置“1”轉(zhuǎn)換（調(diào)用漢字字庫(kù)）輸入碼交換碼機(jī)內(nèi)碼字形碼通過(guò)鍵盤(pán)輸入漢字需要使用英文字符組成的輸入碼輸入碼需要轉(zhuǎn)換為由數(shù)字組成的交換碼交換碼需要轉(zhuǎn)換為機(jī)內(nèi)碼才能存儲(chǔ)、處理而不會(huì)與西文編碼沖突輸出漢字時(shí)把機(jī)內(nèi)碼轉(zhuǎn)化為字形碼送到顯示器或打印機(jī)輸出自動(dòng)轉(zhuǎn)換字節(jié)最高位置“1”轉(zhuǎn)換（調(diào)用漢字字庫(kù)）計(jì)算機(jī)漢字處理原理圖7071《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社3.Unicode碼一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：采用雙字節(jié)編碼統(tǒng)一地表示世界上的主要文字。Unicode給每一個(gè)字符提供了一個(gè)唯一的編碼，無(wú)論是什么平臺(tái)，無(wú)論是什么程序，無(wú)論是什么語(yǔ)言。多語(yǔ)言軟件制造商組成的統(tǒng)一碼聯(lián)盟研究多語(yǔ)言的統(tǒng)一編碼問(wèn)題，這就是Unicode編碼。Unicode編碼系統(tǒng)可分為編碼方式和實(shí)現(xiàn)方式兩個(gè)層次。將字符的Unicode值（碼位）轉(zhuǎn)換成程序中的數(shù)據(jù)，這種轉(zhuǎn)換分成三種格式，包括：UTF-8、UTF-16、UTF-32。UTF是指Unicode字符集轉(zhuǎn)換格式（UCSTransformationFormat），即怎樣將Unicode定義的數(shù)字轉(zhuǎn)換成程序數(shù)據(jù)。例如：記事本保存內(nèi)容時(shí)，可以選擇編碼，默認(rèn)為ANSI（西文單字節(jié)），也可以選擇Unicode碼。72《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社2.3.5數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單位在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的最小單位為比特，1比特為1個(gè)二進(jìn)制位。由于1比特太小，無(wú)法用來(lái)表示出數(shù)據(jù)的信息含義，所以又引入了“字節(jié)”（Byte，B；注意：這里B作為數(shù)據(jù)量大小的單位，不要和數(shù)的表示中表示為二進(jìn)制數(shù)的‘B’混淆）作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基本單位。在計(jì)算機(jī)中規(guī)定，1個(gè)字節(jié)為8個(gè)二進(jìn)制位。除字節(jié)外，還有千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）、吉字節(jié)（GB）、太字節(jié)（TB）。它們的換算關(guān)系是：1KB=1024B=210B1MB=1024KB=1048576B=220?B1GB=1024MB=1048576KB=1073741824B=230B1TB=1024GB=240B73《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社第2章計(jì)算與計(jì)算機(jī)2.1數(shù)與計(jì)算問(wèn)題

2.2計(jì)算的自動(dòng)化

2.3數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)編碼2.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理2.6計(jì)算機(jī)的運(yùn)行2.7計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí)要點(diǎn)2.4.1計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)馮?諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，基于總線的微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，多處理器計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，2.4.2計(jì)算機(jī)組成中央處理器，存儲(chǔ)器，

內(nèi)存儲(chǔ)器

外存儲(chǔ)器機(jī)械硬盤(pán)，固態(tài)硬盤(pán)，硬盤(pán)分區(qū)，I/O系統(tǒng)，接口，指令系統(tǒng)，微機(jī)，主板

74《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社U2.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)基于總線的微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)多處理器計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)的組成中央處理器存儲(chǔ)器輸入輸出微型計(jì)算機(jī)舉例75《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社馮?諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)馮?諾依曼(JohnVonNeumann)(1903-12-28～1957-2-8

)2023/2/476存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)流控制流運(yùn)算器外存儲(chǔ)器輸出設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器輸入設(shè)備控制器

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

五個(gè)基本組成部分：

將內(nèi)部信息轉(zhuǎn)換為人們習(xí)慣接受的形式，并輸出用于存放程序和數(shù)據(jù)將原始數(shù)據(jù)和程序轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼，并輸入存儲(chǔ)器中負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和運(yùn)算控制中心，指揮各部分協(xié)調(diào)工作77《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社基于總線的微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)是以微處理器為基礎(chǔ)，配以內(nèi)存儲(chǔ)器及輸入輸出（I/0）接口電路和相應(yīng)的輔助電路而構(gòu)成的計(jì)算機(jī)。微處理器，就是用一片或少數(shù)幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器（CentralProcessingUnit，CPU）總線數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線78《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社多處理器計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)CPU的發(fā)展?jié)摿?9《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社2.4.2計(jì)算機(jī)的組成一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的硬件部分由中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備四部分組成。中央處理器中包含了運(yùn)算器和控制器；存儲(chǔ)器包含RAM和ROM；輸入、輸出設(shè)備的總稱為I/O外設(shè)及接口。各組成部分之間通過(guò)總線（地址總線AB、數(shù)據(jù)總線DB、控制總線CB）聯(lián)系在一起，通過(guò)主板固定在主機(jī)機(jī)箱中。80《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社中央處理器(CPU)功能根據(jù)計(jì)算機(jī)指令進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算組成運(yùn)算器、控制器和寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線構(gòu)成運(yùn)算器進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算控制器包括取指令、取數(shù)、運(yùn)算順序的控制內(nèi)部寄存器組

暫時(shí)存放中間的運(yùn)算結(jié)果（屬于一級(jí)高速緩存L1）

通用寄存器運(yùn)算器控制器專用寄存器內(nèi)部總線操作數(shù)結(jié)果81《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社典型的CPU結(jié)構(gòu)82《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社多核處理器多核（Multi-Core）多核是指在一個(gè)處理器芯片上有多個(gè)處理器核心，他們之間通過(guò)CPU內(nèi)部總線通信。多處理器指多個(gè)獨(dú)立的CPU工作在一個(gè)系統(tǒng)上，多個(gè)CPU之間通過(guò)主板上的系統(tǒng)總線通信。2023/2/4指令是指示計(jì)算機(jī)進(jìn)行某種操作的命令，由一串二進(jìn)制數(shù)碼組成操作碼

操作數(shù)

數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)處理指令程序控制指令輸入輸出指令

其它指令

IfGoto……＋－×÷AndOr……CPU內(nèi)存I/O設(shè)備主機(jī)對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行管理等指令

結(jié)構(gòu)分類(lèi)操作碼要完成的操作性質(zhì)或功能地址碼指定操作數(shù)或其地址

計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)MOVA,15ADDA,10HLT1011000000001111001011000000101011110100A=15+10PRINTAEND一臺(tái)計(jì)算機(jī)所有指令的集合，稱為該機(jī)的指令系統(tǒng)。地址碼

84《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社CPU的性能指標(biāo)主頻(時(shí)鐘頻率):是指計(jì)算機(jī)CPU在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)，它在很大程度上決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度(GHz）外頻:是CPU與主板之間同步運(yùn)行的速度總線頻率：CPU與內(nèi)存間數(shù)據(jù)交換速度緩存Cache：是CPU與內(nèi)存之間設(shè)立的一種高速緩沖器。由于和高速運(yùn)行的CPU數(shù)據(jù)處理速度相比，內(nèi)存的數(shù)據(jù)存取速度太慢，為此在內(nèi)存和CPU之間設(shè)置了高速緩存，用來(lái)保存下一步將要處理的指令和數(shù)據(jù)，以及在CPU運(yùn)行的過(guò)程中重復(fù)訪問(wèn)的數(shù)據(jù)和指令，從而減少CPU直接到速度較慢的內(nèi)存中訪問(wèn)。2023/2/485一級(jí)Cache、二級(jí)Cache、三級(jí)CacheCache一般由L1、L2和L3三級(jí)構(gòu)成。通常L1Cache的速度最快，使用頻率約占全部CPU緩存的80%，但容量較小。而L2Cache速度稍慢，但容量較大。一級(jí)Cache嵌在CPU芯片內(nèi)部，容量較小，一般在64KB~128KB之間；二級(jí)Cache有的嵌在CPU中，有的則設(shè)置在主板上，通過(guò)64位的高速總線與CUP連接，一般有1~3MB的大小。而目前流行的雙核CPU處理器中，每個(gè)核都有自己的L1Cache、L2Cache和L3cache，一般8~16MB。86《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社CPU指令集：CPU依靠指令來(lái)計(jì)算和控制系統(tǒng)，每款CPU在設(shè)計(jì)時(shí)就規(guī)定了一系列與其硬件電路相匹配的指令系統(tǒng)運(yùn)算速度：

運(yùn)算速度是一項(xiàng)綜合指標(biāo)，單位是MIPS(MillionInstructionsPerSecond)和BIPS(十億條指令/秒Billion

Instructions

Per

Second)。通常來(lái)說(shuō)：主頻越高、字長(zhǎng)越長(zhǎng)、內(nèi)存容量越大、存取周期越小，運(yùn)算速度越快。機(jī)器字長(zhǎng)：字長(zhǎng)是指計(jì)算機(jī)的運(yùn)算部件能同時(shí)處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，它與計(jì)算機(jī)的功能和用途有很大的關(guān)系。一般字長(zhǎng)都是字節(jié)的1，2，4，8倍，現(xiàn)在常用的一般都是32位，64位的。CPU的性能指標(biāo)87《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的記憶單元集合，每個(gè)記憶單元由8位二進(jìn)制位組成，CPU可讀寫(xiě)其中的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器通常分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器存放大量信息的外存儲(chǔ)器信息交流中心內(nèi)存儲(chǔ)器2023/2/488存儲(chǔ)器

是計(jì)算機(jī)中具有記憶功能的部件，它能根據(jù)地址接受和保存指令和數(shù)據(jù)，并能根據(jù)命令提供有關(guān)地址的指令和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器（內(nèi)存）：也稱主存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器（外存）：也稱輔助存儲(chǔ)器ROM（ReadOnlyMemory）RAM（RandomAccessMemory）Cache磁盤(pán)（硬盤(pán)、軟盤(pán)）光盤(pán)（CD-ROM、CD-RW、DVD、MO）閃存（U盤(pán)、CF卡、MMC卡、SD卡）磁帶容量較大可讀可寫(xiě)斷電后信息丟失存取速度<<內(nèi)存容量較大是主存的后備和補(bǔ)充，不能和CPU直接交換數(shù)據(jù)只能讀不能寫(xiě)斷電后仍能保存容量較小一般存放BIOS速度高，接近CPU容量小，一般以KB、MB為單位介于CPU和主存之間2023/2/489內(nèi)存：微機(jī)中的內(nèi)存一般指隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)。

內(nèi)存用以存放即將使用或正在使用的數(shù)據(jù)（包括原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終結(jié)果）和程序。機(jī)器啟動(dòng)后，操作系統(tǒng)、運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中。目前微型機(jī)的內(nèi)存都是采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。如果按內(nèi)存的位置分，又可分為系統(tǒng)內(nèi)存、顯示內(nèi)存等。這里所要討論的是指系統(tǒng)內(nèi)存，它被插在主板上的內(nèi)存插槽中。內(nèi)存和CPU之間通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線連接。RAM分類(lèi)DRAM數(shù)據(jù)需要不斷刷新，速度慢,但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單SRAM快，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，做Cache2023/2/490內(nèi)存操作CPU對(duì)內(nèi)存的操作有讀、寫(xiě)兩種。CPU讀內(nèi)存時(shí)，先將地址碼由CPU通過(guò)地址總線送入地址寄存器MAR，然后是控制總線中的讀信號(hào)READ線有效，MAR中地址碼經(jīng)過(guò)地址譯碼后選中該地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元，并通過(guò)讀寫(xiě)驅(qū)動(dòng)電路，將選中單元的數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)寄存器MDR，然后通過(guò)數(shù)據(jù)總線讀入CPU。而寫(xiě)操作是CPU將其內(nèi)部信息傳送到內(nèi)存單元保存起來(lái)。顯然，寫(xiě)操作的結(jié)果改變了被寫(xiě)單元的內(nèi)容，而讀操作則不改變被讀單元中原有內(nèi)容。2023/2/491

內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存中存放的數(shù)據(jù)和程序，從形式上看都是二進(jìn)制數(shù)，都以存儲(chǔ)字的形式保存在存儲(chǔ)體中。內(nèi)存是由一個(gè)個(gè)內(nèi)存單元組成的，每個(gè)內(nèi)存單元中一般存放一個(gè)字節(jié)（8位）的二進(jìn)制信息。內(nèi)存單元的總數(shù)目稱為內(nèi)存容量。這樣一個(gè)16位的存儲(chǔ)字就占兩個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)單元。例如將32位的存儲(chǔ)字12345678H存放在內(nèi)存中需要占用4個(gè)地址的存儲(chǔ)單元。其

中最低字節(jié)78H存放24300H中，則該32位存儲(chǔ)字的地址即24300H(對(duì)于Intelx86

系統(tǒng))

2023/2/492

內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容（續(xù)）

微型機(jī)通過(guò)給各個(gè)內(nèi)存單元規(guī)定不同地址來(lái)管理內(nèi)存。這樣，CPU便能識(shí)別不同的內(nèi)存單元，正確地對(duì)它們進(jìn)行讀寫(xiě)操作。注意，內(nèi)存單元的地址和內(nèi)存單元的內(nèi)容是兩個(gè)完全不同的概念。內(nèi)存容量也是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要性能指標(biāo)，目前流行的微型計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量一般在1~8GB之間。例如，地址總線為32位，則內(nèi)存允許的最大容量為232=4GB存儲(chǔ)地址決定了可訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元數(shù)量即存儲(chǔ)容量。存儲(chǔ)容量指存儲(chǔ)器可容納的二進(jìn)制信息量，如存儲(chǔ)器芯片的MAR為16位，存儲(chǔ)字長(zhǎng)為8位，則其存儲(chǔ)容量為216×8=64K×8。如存儲(chǔ)器芯片的MAR為20位，存儲(chǔ)字長(zhǎng)為8位，則其存儲(chǔ)容量為220×8=1024K×8=1M×8

外存：存儲(chǔ)容量大、可靠性較高、價(jià)格低、斷電后可永久保存信息。

外存分類(lèi)光盤(pán)存儲(chǔ)器：分為只讀型(CD-ROM、DVD)、追記型(CD-R、WORM)和可改寫(xiě)型(CD-RW、MO)光盤(pán)，價(jià)格低、保存久、容量大閃存：以U盤(pán)為代表。容量大、讀取快、重量輕、存取可靠性高。硬盤(pán)機(jī)械硬盤(pán)：由多個(gè)金屬盤(pán)片組成，每個(gè)盤(pán)片的每一面都有一個(gè)讀、寫(xiě)磁頭。93外存儲(chǔ)器固態(tài)硬盤(pán)：是由控制單元和固態(tài)存儲(chǔ)單元（DRAM或FLASH芯片）組成的硬盤(pán)。2023/2/494

分為固定式和可移動(dòng)式硬盤(pán)具有容量較大（200GB-4T）、速度較快（7200轉(zhuǎn)-15000rpm轉(zhuǎn)/分）及可靠性較好等優(yōu)點(diǎn)。主流的兩個(gè)品牌是希捷與西數(shù).微機(jī)使用的小型硬盤(pán)機(jī)從外觀上看是一個(gè)密封的金屬盒子，其中有若干片同樣大小、固定在同一個(gè)軸上、同時(shí)高速旋轉(zhuǎn)的金屬圓盤(pán)片。每個(gè)盤(pán)片的兩個(gè)表面都涂附了一層磁性材料，作為存儲(chǔ)信息的介質(zhì)?？拷總€(gè)盤(pán)片的兩個(gè)表面各有一個(gè)讀寫(xiě)磁頭。這些磁頭全部固定在一起，可同時(shí)移到磁盤(pán)的某個(gè)磁道位置。機(jī)械2023/2/495硬盤(pán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)硬盤(pán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)由磁頭、盤(pán)片、控制電路板及其他附件組成。其中磁頭和盤(pán)片組件是硬盤(pán)的核心。硬盤(pán)內(nèi)部是絕對(duì)無(wú)塵的，在普通環(huán)境下將硬盤(pán)拆開(kāi)，意味著你的硬盤(pán)將報(bào)廢，所以不要輕易嘗試。信號(hào)線磁盤(pán)軸磁頭組件是硬盤(pán)中最精密的部件，它由讀寫(xiě)磁頭、傳動(dòng)手臂、傳動(dòng)軸組成。加電后，磁性圓盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的托力使磁頭懸浮在盤(pán)面上而不接觸盤(pán)面，磁頭在高速旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)表面徑向移動(dòng)（尋道）2023/2/496硬盤(pán)的磁道、柱面、扇區(qū)柱面扇區(qū)磁道硬盤(pán)片一般由涂有磁性材料的鋁合金構(gòu)成，盤(pán)片的兩個(gè)面都可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，硬盤(pán)片表面分為一個(gè)個(gè)同心圓磁道，每個(gè)磁道又分為若干扇區(qū)，數(shù)據(jù)和信息是以扇區(qū)為單位存放在盤(pán)片上。硬盤(pán)資料:硬盤(pán)圖解2023/2/497磁道、柱面與扇區(qū)

磁道是磁盤(pán)表面上記錄數(shù)據(jù)的一個(gè)個(gè)同心圓，當(dāng)只有一個(gè)盤(pán)片時(shí)，我們將這些同心圓稱為“磁道”。由于硬盤(pán)往往由幾個(gè)盤(pán)片組成，各個(gè)盤(pán)片上處于同一個(gè)同心圓的磁道稱為“柱面”。由此可見(jiàn)，磁道是柱面的一種特殊情況。根據(jù)硬盤(pán)容量的不同，磁道數(shù)可以從幾百到數(shù)千不等。每一磁道又分成若干扇區(qū)2023/2/498扇區(qū)

扇區(qū)需要進(jìn)行編號(hào)，分別稱為1扇區(qū)，2扇區(qū)……n扇區(qū)。通常情況下，每扇區(qū)可存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)512B,新硬盤(pán)每扇區(qū)容量為4096B(4K)。2023/2/4991)記錄面=磁頭數(shù)(編號(hào))2)磁道:記錄面上的同心圓(編號(hào))

3)柱面：各個(gè)盤(pán)面上相同編號(hào)的磁道構(gòu)成一個(gè)柱面，可見(jiàn)柱面數(shù)等同于每個(gè)盤(pán)面上的磁道數(shù)。

4)扇區(qū)：每個(gè)磁道劃分為扇區(qū)(編號(hào))每個(gè)扇區(qū)容量:512字節(jié)，現(xiàn)在出現(xiàn)了4KB的。硬盤(pán)存儲(chǔ)容量：

＝扇區(qū)容量×扇區(qū)數(shù)×柱面數(shù)×磁頭數(shù)例：已知某硬盤(pán)磁頭數(shù)為16，柱面數(shù)為4096，扇區(qū)數(shù)為630硬盤(pán)容量=512×630×4096×16＝21GB硬盤(pán)容量2023/2/4100硬盤(pán)接口標(biāo)準(zhǔn)

IDE(IntegratedDriveElectronics)

EIDE

SCSI(SmallComputerSystemInterface)現(xiàn)在普遍使用EIDE

(增強(qiáng)型IDE)標(biāo)準(zhǔn)，它最多可支持4個(gè)設(shè)備，支持大容量的硬盤(pán)。SCSI接口的誕生比IDE晚，相應(yīng)SCSI硬盤(pán)有許多先進(jìn)的特性，比如支持的硬盤(pán)容量更大、傳輸速率更高、可管理的設(shè)備更多等等。2023/2/4第101頁(yè)

內(nèi)存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器

CUP直接訪問(wèn)；快CPU不能直接訪問(wèn)；慢用于執(zhí)行程序用于存放程序信息暫時(shí)存放信息永久保留價(jià)格貴價(jià)格便宜不便于交流便于交流1022023/2/4(SolidStateDrives)，簡(jiǎn)稱固盤(pán)，用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤(pán)，由控制單元和存儲(chǔ)單元(FLASH芯片、DRAM芯片)組成。固態(tài)硬盤(pán)在接口的規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤(pán)的完全相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤(pán)一致。1、讀寫(xiě)速度快最常見(jiàn)的7200轉(zhuǎn)機(jī)械硬盤(pán)的尋道時(shí)間一般為12-14毫秒，而固態(tài)硬盤(pán)可以輕易達(dá)到0.1毫秒甚至更低！2、物理特性，低功耗、無(wú)噪音、抗震動(dòng)、低熱量、體積小、工作溫度范圍大。固態(tài)硬盤(pán)103《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社輸入/輸出輸入輸出系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU與除主存之外的其它部件之間傳輸數(shù)據(jù)的軟硬件機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為輸入輸出系統(tǒng)（Input/Output，簡(jiǎn)稱I/O系統(tǒng)）輸入輸出設(shè)備（外圍設(shè)備）輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)器、掃描儀等。輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。磁帶、磁盤(pán)、光盤(pán)的驅(qū)動(dòng)器既是輸入設(shè)備，又是輸出設(shè)備。輸入輸出接口CPU與外圍設(shè)備間的連接與信息交換不能直接進(jìn)行，必須引入相應(yīng)的邏輯部件解決兩者之間的同步與協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等問(wèn)題，這就是輸入輸出接口（I/O接口）例如：鍵盤(pán)接口、顯卡、聲卡、網(wǎng)卡接口的分類(lèi)104《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社接口的分類(lèi)對(duì)應(yīng)于并行傳輸和串行傳輸通信方式并行接口串行接口USB接口UniversalSerialBus（通用串行總線）的縮寫(xiě)，是一個(gè)外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊。USB1.0（4針,1.5Mbps(192KB/s)低速(Low-Speed)500mA，1996年1月推出USB1.1（4針）,12Mbps(1.5MB/s)全速(Full-Speed)500mA，1998年9月；USB2.0（4針）,480Mbps(60MB/s)高速(High-Speed)500mA，2000年4月；USB3.0（9針）,5Gbps(640MB/s)超速(Super-Speed)900mA，2008年11月。105《大學(xué)計(jì)算機(jī)—計(jì)算思維的視角》（第3版），郝興偉編著.北京：高等教育出版社微型計(jì)算機(jī)舉例微型計(jì)算機(jī)以微處理器為基礎(chǔ)，配以內(nèi)存儲(chǔ)器及輸入輸出（I/0）接口電路和相應(yīng)的輔助電路而構(gòu)成的計(jì)算機(jī)主機(jī)和外圍設(shè)備兩個(gè)部分，主機(jī)是指安裝在機(jī)箱內(nèi)的計(jì)算機(jī)部件，而外圍設(shè)備則是指通過(guò)接口和主機(jī)相連的部件。輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀

輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)

外

存：軟、硬盤(pán)、光盤(pán)、閃存

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等

外部設(shè)備微機(jī)硬件運(yùn)算器寄存器控制器主機(jī)內(nèi)存CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)只讀存儲(chǔ)器(ROM)高速緩沖

cache2023/2/4106４主板（母板）主板就是把CPU、存儲(chǔ)設(shè)備、輸入輸出設(shè)備連接起來(lái)的紐帶，是計(jì)算機(jī)的大管家。如果把CPU比作人的大腦，主板就是人的身軀。主板結(jié)構(gòu)：有AT結(jié)構(gòu)和ATX結(jié)構(gòu)；

ATX是新型主板結(jié)構(gòu)規(guī)范；BTX是最新結(jié)構(gòu)。主流品牌有華碩、微星、技嘉、七彩虹啊、昂達(dá)等2023/2/41072023/2/4108主板組成這是一款與P4搭配使用的主板，我們看上面有些什么？CPU.PCI插槽AGP插槽內(nèi)存插槽這是南橋、北橋芯片，它決定了主板的結(jié)構(gòu)及CPU的使用。北橋負(fù)責(zé)與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存、AGP、PCI數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部傳輸。南橋主要負(fù)責(zé)I/O接口控制、IDE設(shè)備控制、電源管理等；南橋BIOSIDE設(shè)備接口串、并、USB接口2023/2/41095、輸入設(shè)備輸入設(shè)備鍵盤(pán)采用PS/2接口或USB接口鼠標(biāo)：分為機(jī)械式、光電式、無(wú)線遙控式三種，采用PS/2接口或USB接口掃描儀數(shù)碼相機(jī)：采用光電子技術(shù)攝取靜止圖像，攝取的光信號(hào)由電荷耦合器件CCD成像后變換成電信號(hào)存于CF卡或SM卡。分辨率（像素）是最重要的性能指標(biāo)。拍攝質(zhì)量主要取決于相機(jī)內(nèi)CCD芯片上光敏元件的數(shù)量，數(shù)量越多分辨率越高，質(zhì)量就越高。單反的2000萬(wàn)以上，普通的1000萬(wàn)左右。2023/2/41106、輸出設(shè)備常用的輸出設(shè)備有：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀和音箱等。顯示系統(tǒng)的主要特性有：顯示分辨率、顏色質(zhì)量、刷新速度等輸出設(shè)備顯示系統(tǒng)打印機(jī)聲音系統(tǒng)：聲卡象征著多媒體電腦的產(chǎn)生顯示器顯示適配器（顯示卡）陰極射線管（CRT）液晶顯示器（LCD）等離子顯示器(PDP)點(diǎn)陣打印機(jī)（針式打印機(jī)）噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)LED顯示器2023/2/4111LCD顯示器顯示器用分辨率來(lái)衡量其性能，即屏幕畫(huà)面的清晰度是由橫、豎交叉點(diǎn)（像素）的多少來(lái)衡量。顯然，像素點(diǎn)越密，圖像就越清晰。其尺寸以顯示屏的對(duì)角線長(zhǎng)度來(lái)衡量。由顯卡連接顯示器和計(jì)算機(jī)，顯卡現(xiàn)在很多是集成的。顯卡2023/2/4112顯示卡顯示卡的基本作用就是控制計(jì)算機(jī)的圖形輸出，由顯示卡連接顯示器，我們才能夠在顯示屏幕上看到圖象，顯示卡有顯示芯片、顯示內(nèi)存、RAMDAC(隨機(jī)數(shù)模轉(zhuǎn)換)等組成，這些組件決定了計(jì)算機(jī)屏幕上的輸出，包括屏幕畫(huà)面顯示的速度、顏色，以及顯示分辨率。顯示卡從早期的單色顯示卡、彩色顯示卡、加強(qiáng)型繪圖顯示卡，一直到VGA(VideoGraphicArray)顯示繪圖數(shù)組，都是由IBM主導(dǎo)顯示卡的規(guī)格。而后來(lái)各家顯示芯片廠商更致力將VGA的顯示能力再提升，而有SVGA（SuperVGA）、XGA（eXtendedGraphicArray）等名詞出現(xiàn)，近年來(lái)顯示芯片廠商更將3D功能與VGA整合在一起，即成為我們目前所貫稱的3D加速卡，3D繪圖顯示卡。顯示卡一般插在主板上的接口插槽上，合并到主板上的集成顯卡也已出現(xiàn)。2023/2/4113針式打印機(jī)噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)返回其打印速度慢、分辨率低、噪聲大；但是性能價(jià)格比高，可以打印蠟紙，可多層打印，目前仍有廣泛的市場(chǎng)。使用噴墨來(lái)代替撞針，它利用振動(dòng)或熱噴管使帶電墨水噴出，在打印紙上繪出文字或圖形。定期更換墨盒，成本較高激光打印機(jī)可以長(zhǎng)年保持良好的印刷效果。而且激光打印機(jī)無(wú)噪音、速度快、分辨率高。目前的激光打印機(jī)有黑白和彩色兩種類(lèi)型。硒鼓是一個(gè)金屬制作的圓柱體，上面有感光材料硒，它是復(fù)印機(jī)或者激光打印機(jī)里面的主要元件2023/2/4114打印機(jī)的主要性能指標(biāo)有打印精度、打印速度、色彩數(shù)目打印精度即分辨率通?？s寫(xiě)為Dpi即dotperinch是打印機(jī)的打印精度單位即每英寸打印介質(zhì)（紙張）上打?。c(diǎn)）的多少。大部分激光打印機(jī)都能在1平方英寸內(nèi)打印300×300（90000個(gè)點(diǎn)）打印機(jī)的速度指的是打印機(jī)馬達(dá)能處理紙張的最快速度PPM，也就是實(shí)際打印速度。2023/2/41153D打印，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。