計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)第1章

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計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)

偉

同濟(jì)大學(xué)電氣工程系

Tel./p>

教材與主要參考書目

?1.教材

?張曉蕾等。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)。人民郵電出版

社，2005

?2.參考書目

許立梓等。微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用。機(jī)械工業(yè)出

版社，2006

Outline

1,微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論

2.微處理器及其管理

3.內(nèi)部存儲(chǔ)器

4.輸入/輸出技術(shù)

5.總線

6.常用外部設(shè)備

7.外部存儲(chǔ)器

8.多媒體技術(shù)

第1章微型計(jì)算機(jī)余線概論

0了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展、特點(diǎn)和應(yīng)用

0掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成

0掌握微型計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ)

一、計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用

什么是計(jì)算機(jī)?

:能夠自動(dòng)、高速和精確地進(jìn)

行計(jì)算與信息處理的電子設(shè)備

一般中文文獻(xiàn)中使用“計(jì)算機(jī)”作為正式名稱，但

更為形象的一個(gè)詞是“電腦”。

計(jì)算機(jī)基本工作原理

馮?諾依曼計(jì)算機(jī)模型:

計(jì)算機(jī)內(nèi)采用二進(jìn)制表示信息。

計(jì)算機(jī)包括運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器和輸入椅

出設(shè)備。

程序存儲(chǔ)：把計(jì)算步驟（程序）先存入內(nèi)存，

計(jì)算機(jī)不需要人的干預(yù)，會(huì)自動(dòng)執(zhí)行所存入的

程序。

1、計(jì)算機(jī)的分類

巨型機(jī)：銀河、曙光、神火、聯(lián)想深騰6800、

曙光4000A

-大型機(jī)：舊M4381

-小型機(jī)：舊MAS400

微型機(jī)：70年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)的第二次飛躍

-單片機(jī)或微控制器

2、計(jì)算機(jī)的發(fā)展

第一代（1945年?1958年）

電子管，幾千次/秒

第二代（1958年?1964年）

晶體管，幾十萬次/秒

第三代（1964年?70年代中期）

小規(guī)模集成電路，幾百萬次/秒

第四代（70年代中期以后）

大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，上億次/秒

計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

I⑴巨型化

I⑵微型化

I(3)網(wǎng)絡(luò)化

I⑷智能化

⑸多媒體化

3、微處理器(Microprocessor)

微處理器:由一片或幾片大規(guī)模集成電路芯片組成的中央處

理部件。(CentralProcessingUnit,俗稱CPU)

①基本組成：算術(shù)邏輯單元、控制器、寄存器組

②微處理器主要性能指標(biāo)：

主頻：微處理器的工作節(jié)拍2.5GHz

外頻：微處理器外部總線工作頻率133MHz

:集成的晶體管間距0.13pm

數(shù)據(jù)線寬度：微處理器連接數(shù)據(jù)總線的位數(shù)32

地址線寬度：決定微處理器可擁有的存儲(chǔ)容量

高速緩存(cache):如512K

微處理器的發(fā)展

由上個(gè)世紀(jì)70年代發(fā)展至今，經(jīng)歷了五代，它的劃

分是以其數(shù)據(jù)總線的寬度為標(biāo)志的。

①1971年，微處理器，典型產(chǎn)品是lntel4004；

1972年,微處理器，典型產(chǎn)品Mlntel8008；

時(shí)鐘頻率65?0.8Mhz,其集成度是30000個(gè)晶體管/片。

②1974年，微處理器，典型產(chǎn)品：

lntel8080/8085>MC6800、Z80；

時(shí)鐘頻率2?8MHz,其集成度是9000個(gè)晶體管/片。

微處理器的發(fā)展（接上頁）

③1978年，微處理器，典型產(chǎn)品：

lntel8086/8088,MC68000,Z8000；

1982年，lntel80286（13萬）。

時(shí)鐘頻率5?16Mhz,集成度為29000個(gè)晶體管/片。

④1985,微處理器，典型產(chǎn)品：

lntel80386,80486（120萬），Z80000,MC68020；

時(shí)鐘頻率16?33Mhz,集成度27?5萬個(gè)晶體管/片。

⑤1992年以來，微處理器，PentiumPro（高能奔

騰），PentiumIV；

時(shí)鐘頻率150?10OOMhz,集成度為2100萬個(gè)晶體管/片。

Intel微處理器的發(fā)展簡(jiǎn)況

發(fā)表字長(zhǎng)線寬晶體管數(shù)時(shí)鐘頻率

代型號(hào)

年份(bits)(萬個(gè))(■Hz)

197144004500.2<1

197280080.3

197488080200.52~4

1978168086/80882-32.94.77~10

198280286138-20

四198532803861-227.512-33

19898048612025-66

五199332PexitiuB0.6-0.833060-200

1995P/Pxo0.6550133-200

1996p/nx0.6450166-233

六199732PII0.35750233-450

1999PHI.25-.13850450-1200

2001P4.18-.133K-5.5K1300-3200

P4E0.0912.53200-4000

七200264ItaniuM0.08CPU：2.5K800(20條指

Cache：30K令/CLOCK)

4、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(MicrocomputerSystem)

?微型計(jì)算機(jī)余統(tǒng)：

指由微型計(jì)算機(jī)配以相應(yīng)的外部設(shè)備（如打印機(jī)、

顯示器、鍵盤，硬盤、光盤等）、一些專用電路、

電源和相關(guān)的軟件。

|微型計(jì)算機(jī)^Microcomputer）:

指以微處理器為基礎(chǔ)，配以內(nèi)存（內(nèi)存儲(chǔ)器）和輸

入/輸出接口電路。（裸機(jī)）

微型計(jì)算機(jī)的概念結(jié)構(gòu)

CPU（微處理器）通過三組總線將內(nèi)存儲(chǔ)器、I/O

接口連接起來

中

央地晚線

處

理蹄庖線

器

腑（榔物輸B------——

---------

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

ALU

「微處理器寄存器

微型存儲(chǔ)器控制器

計(jì)算機(jī)I/O接口

（主機(jī)）-總線

，便件系統(tǒng)《

型

微「鍵盤、鼠標(biāo)

機(jī)

計(jì)'夕卜設(shè)顯示器

統(tǒng)

系軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū)

I打印機(jī)、掃描儀

r系統(tǒng)軟件

I軟件系統(tǒng)V

i應(yīng)用軟件

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類型

①單片機(jī)---又稱“微控制器(Microcontiollei)”和“嵌

入式計(jì)算機(jī)”。它是把構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的所有部件集成在一

塊芯片上。其體積小，功耗低，在智能化儀表及控制領(lǐng)域應(yīng)

用極廣；

②單板機(jī)一這是將構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的一些功能部件安

裝在一塊印刷電路板上。用于生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)控制和教學(xué)實(shí)

驗(yàn)平臺(tái)；

③個(gè)人計(jì)算機(jī)^一這是一種通用的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，廣

泛應(yīng)用于商業(yè)、家庭、科學(xué)、工業(yè)和教學(xué)領(lǐng)域。

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)應(yīng)用程序用戶應(yīng)用程序應(yīng)用程序

操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)

機(jī)器指令

BIOS

微指令

硬件邏輯電路硬件邏輯電路

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)從程序員的觀點(diǎn)

軟件系統(tǒng)

r存儲(chǔ)器管理

進(jìn)程管理

操作系統(tǒng)設(shè)備管理

文件管理

用戶界面GIH

系統(tǒng)軟件＜

1網(wǎng)絡(luò)軟件

系統(tǒng)應(yīng)用軟件，編譯系統(tǒng)

系統(tǒng)維護(hù)程序

辦公工具軟件

據(jù)

數(shù)

庫(kù)系統(tǒng)增強(qiáng)軟件

圖

形

圖

、應(yīng)用軟件Y像

戲

游

樂

娛

5、微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

(D科學(xué)計(jì)算(數(shù)值計(jì)算)

(2)信息處理

(3)過程控制

(4)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)

(5)人工智能

(6)

(1)科學(xué)計(jì)算(數(shù)值計(jì)算)

科學(xué)研究和工程技術(shù)領(lǐng)域中有大量復(fù)雜的數(shù)

值運(yùn)算問題，是計(jì)算機(jī)應(yīng)用最早的領(lǐng)域。

如：①人造衛(wèi)星的軌跡計(jì)算；

②建筑設(shè)計(jì)中房屋抗震強(qiáng)度的計(jì)算；

③氣象預(yù)報(bào)中描述大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律的微分方程

的求解等。

特點(diǎn)：計(jì)算過程復(fù)雜，精度要求高。

圄

(2)信息處理

用計(jì)算機(jī)對(duì)信息及時(shí)地加以記錄、整理和計(jì)

算，并加工為人們所要求的形式。

如：數(shù)據(jù)處理、事務(wù)處理、企業(yè)管理和情報(bào)

檢索等都屬于信息處理的范疇。

特點(diǎn)：數(shù)據(jù)量很大，計(jì)算過程比較簡(jiǎn)單。

圖

(3)過程控制

過程控制是指將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)。

所謂自動(dòng)控制系統(tǒng)是一種不需要人工干預(yù)的過

程(包括機(jī)械加工過程、熱力學(xué)過程和化學(xué)過程

等)和對(duì)象進(jìn)行控制的系統(tǒng)。

特點(diǎn)：實(shí)時(shí)性—要求及時(shí)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)

算機(jī)計(jì)算后及時(shí)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)。

(4)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)

包括：

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD,ComputerAidedDesign);

計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM,ComputerAided

Manufacturing);

計(jì)算機(jī)輔助教育(CAI,ComputerAssisted

Instruction);

特點(diǎn)：綜合利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、邏輯判斷、信息處

理的功能，并具有很強(qiáng)的人機(jī)交互特性。

(5)人工智能

人工智能是研究如何制造出智能機(jī)器和智能系統(tǒng)

來模擬人類的智能活動(dòng)，以延伸人的智能的科學(xué)。

研究領(lǐng)域包括計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)證明、景物分

析、模擬人的思維過程、自然語言理解、自動(dòng)程序設(shè)

計(jì)、及機(jī)器人學(xué)等。

0

（6）計(jì)算機(jī)仿真

計(jì)算機(jī)仿真是一門建立仿真模型和進(jìn)行仿真實(shí)

驗(yàn)的技術(shù)。

科研人員根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)建立模型系統(tǒng)，并通過

對(duì)模型系統(tǒng)的研究實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到研制和開發(fā)實(shí)際系

統(tǒng)的目的。

應(yīng)用范圍包括航空、航天、核能及其他工業(yè)控

制等領(lǐng)域。

目前已推廣到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生物等領(lǐng)域。

利用計(jì)算機(jī)仿真可以方便、有效地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行

分析、設(shè)計(jì)、操作、預(yù)測(cè)和統(tǒng)籌等控制。

圄

小微型計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)

數(shù)

指二主存儲(chǔ)器

據(jù)

令,I

流

流

輸入設(shè)備一?控制器A輸出設(shè)備

程序或數(shù)據(jù)

CPU程序或結(jié)果

圖1-1計(jì)算帆硬件的組成

、微處理器

0微處理器簡(jiǎn)稱CPU,是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心。它由控制器、運(yùn)

算器、寄存器和輔助部件組成。

0控制器：指揮協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)整個(gè)工作過程

0運(yùn)算器：算術(shù)、邏輯運(yùn)算單元

。微型計(jì)算機(jī)中，將微處理器制作在一塊集成電路芯片上，

這種芯片也被稱為中央處理器(CPU)o

A

S

MS

LAE

AM

YB

ISL

AE

D

Z

pentium<sW

…PCpnline.

控制器的基本功能

1)取指令，指令譯碼，執(zhí)行

2)程序、數(shù)據(jù)的輸入和結(jié)果的輸出

3)異常情況和某些請(qǐng)求的處理(

程序的執(zhí)行過程

程序執(zhí)行

指令周期

&指令執(zhí)行過程

問題：

loCPU如何知道從哪里取出程序的第一條指令？——操作系統(tǒng)

2。CPU如何按程序控制流執(zhí)行指令？——程序計(jì)數(shù)器

3。CPU如何知道從哪里取操作數(shù)？——地址、尋址方式

程序計(jì)數(shù)器，指令寄存器，指令譯碼器,

時(shí)序部件，微操作控制信號(hào)形成部件，中斷機(jī)構(gòu)

指令執(zhí)行過程（取指/譯碼/執(zhí)行）

時(shí)序控制信號(hào)（控制命令）

2、存儲(chǔ)器

用來存儲(chǔ)的記憶裝置，是計(jì)算機(jī)中各

種信息的存儲(chǔ)和交流中心。

存儲(chǔ)器分類：內(nèi)存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱內(nèi)存或主存）和外

存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱外存或輔存）兩種。

常用術(shù)語

■Bit（位，比特）

■1個(gè)二進(jìn)制位

■Byte（字節(jié)）

.8個(gè):進(jìn)制位1Byte=8bit

?KB,MB,GB,TB1KB=1024Byte

■Word（字）1MB=1024KB

1GB=1024MB

-2個(gè)或多個(gè)字節(jié)1TB=1024GB

1)基本概念

存儲(chǔ)單元：采用字節(jié)(byte)作為計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的基

本計(jì)量單位(8位二進(jìn)制位)

-存儲(chǔ)單元地址

存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)設(shè)備上可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的最大數(shù)量，通常

用字節(jié)(Byte)、千字節(jié)(KB)、兆字節(jié)(MB)和千兆字節(jié)(GB)

來衡量。

存儲(chǔ)速度：數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器稱為，數(shù)據(jù)取出稱為

o單位時(shí)間內(nèi)傳送數(shù)據(jù)文件的多少衡量存取快慢。

2)內(nèi)存儲(chǔ)器

與CPU直接相連的存放數(shù)據(jù)的器件，以半導(dǎo)體為

器件，存取數(shù)據(jù)的速度很快，但價(jià)格昂貴，存儲(chǔ)

容量受到限制。

內(nèi)存儲(chǔ)器又分為隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器

(ROM)o

-隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM):可讀可寫

只讀存儲(chǔ)器(ROM):只讀不寫

RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）

主要用于保存計(jì)算機(jī)在運(yùn)行過程中使用的數(shù)據(jù)，

便于CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)處理。

-RAM可以反復(fù)擦寫。

RAM中數(shù)據(jù)無法長(zhǎng)期保存，若計(jì)算機(jī)掉電或關(guān)機(jī),

保存在RAM中的數(shù)據(jù)就立刻永久丟失。

輸入保存

信息---->RAM------->外存

I（長(zhǎng)久存放）

等待CPU處理

（臨時(shí)存放）

內(nèi)存條

SDRAM(SynchronousDynamicRAM)

DDR(DoubleDataRateSDRAM)

ROM（只讀存儲(chǔ)器）

計(jì)算機(jī)存放與系統(tǒng)啟動(dòng)及工作有關(guān)指令的存儲(chǔ)

器，它不依賴電源，即使關(guān)機(jī)ROM中存儲(chǔ)的信息

仍能保存，但使用時(shí)只能讀信息，不能寫入（存

入）信息。

ROM中保存的信息需要在特殊環(huán)境下才能寫入。

每一臺(tái)微機(jī)主板上都有一塊ROM芯片——BIOS

（BasicInputOutputSystem）

3）外存儲(chǔ)器

P用來存放“暫時(shí)不用”的數(shù)據(jù)或程序。它的

容量比內(nèi)存大得多，但存取信息的速度比內(nèi)

存慢。外存不怕停電，可長(zhǎng)期保存信息，價(jià)

^＜更宜。

P當(dāng)計(jì)算機(jī)內(nèi)存不夠用時(shí)，會(huì)借用硬盤的空間

作為計(jì)算機(jī)的虛擬存儲(chǔ)器。

P常用外存：軟盤、硬盤、光盤和優(yōu)盤。

1）軟盤存儲(chǔ)器

由軟盤驅(qū)動(dòng)器和軟盤構(gòu)成。軟盤是一種兩面涂有磁性物

質(zhì)聚脂薄膜圓形片，封裝在一個(gè)保護(hù)套內(nèi)。目前常見是

3.5寸1.44MB的軟盤。

軟盤總?cè)萘?磁道數(shù)X扇區(qū)數(shù)X磁道面數(shù)X扇區(qū)字節(jié)數(shù)

3.5英寸軟盤共有80個(gè)磁道，每道18扇區(qū)，每扇區(qū)512字

節(jié)，共有2面

軟盤總?cè)萘慷?0x18x2x512B=1474560B=l.44MB

軟盤存儲(chǔ)器(接上頁)

未用過的空白盤，有的在出廠時(shí)已經(jīng)格式化，有的需

要進(jìn)行格式化后才能使用。

格式化：對(duì)一個(gè)空白盤片進(jìn)行磁道和扇區(qū)的劃分并登

記上各扇區(qū)地址標(biāo)記工作。

經(jīng)格式化后，軟盤被分為：引導(dǎo)扇區(qū)(Boot)、文件分

配表(FAT)、文件目錄表(FDT)和數(shù)據(jù)區(qū)。

軟盤有一個(gè)寫保護(hù)口。在3.5英寸軟盤的一個(gè)角上有一

滑動(dòng)塊，保護(hù)口被滑塊遮住后，該盤既可以讀，也可

以寫。當(dāng)把滑塊移開，露出保護(hù)孔后，該盤只能讀不

能寫。

2)硬盤存儲(chǔ)器

最主要的外存儲(chǔ)器。

I硬盤使用厚的、剛性的金屬磁盤片。

硬盤的讀寫速度比軟盤快，容量比軟盤大得多，數(shù)據(jù)安全

性好，不易丟失。

I盤片與驅(qū)動(dòng)器密封在一起，不可調(diào)換。

I硬磁盤特征

大容量，通常可以存儲(chǔ)幾十個(gè)G(109)字節(jié)。

高速，硬盤的信息存取速度比較快，其盤片的轉(zhuǎn)速達(dá)

5400轉(zhuǎn)/分，高的達(dá)到7200轉(zhuǎn)/分,甚至10000轉(zhuǎn)/分。

硬盤的結(jié)構(gòu)

磁頭

馬達(dá)

硬盤的存儲(chǔ)容量:

存儲(chǔ)容量=磁頭

數(shù)X柱面數(shù)X扇

磁盤片

區(qū)數(shù)X每扇區(qū)字

輔助電路

節(jié)數(shù)磁頭驅(qū)動(dòng)

硬盤的接口模式

IDE接口：可以接兩個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器，使用標(biāo)準(zhǔn)的I/0端口

指令來傳送所有的命令、狀態(tài)、數(shù)據(jù)。一般主板上集成了

兩個(gè)40針的雙排針I(yè)DE接口插座，分別標(biāo)注為IDE1和

IDE2O

EIDE接口：較IDE接口有很大改進(jìn)，目前最流行?？梢灾?/p>

持4個(gè)硬盤，包括光盤驅(qū)動(dòng)器，較高的數(shù)據(jù)傳送速率。

SCSI接口：SCSI接口可同時(shí)連接7個(gè)外設(shè)；更高的數(shù)據(jù)傳

輸速率；但成本較高。一般用于工作站、服務(wù)器等高檔計(jì)

算機(jī)。

3)光盤存儲(chǔ)器

光盤存儲(chǔ)器由光盤、光盤驅(qū)動(dòng)器和光盤控制適配器組成。

光盤是利用激光進(jìn)行讀寫信息的圓盤。通過激光束改變塑

料或金屬盤片的表面來表示數(shù)據(jù)，即二進(jìn)制的1由盤片表

面的平坦區(qū)域表示，0由不平的區(qū)域表示。

光盤最重要指標(biāo)是旋轉(zhuǎn)速度，如24速、32速等。光驅(qū)的標(biāo)

準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸速度為150KB/秒。

光盤類型：1)CD-ROM(只讀光盤)

2)CD-R(CDRecordable)

3)CD-RW(CDRecordableandWitable)

4)DVD(數(shù)字視頻光盤)

數(shù)字化視頻光盤DVD

DVD盤片的容量是CD盤片的7?20倍。數(shù)據(jù)傳輸率大

致等同于9倍速CD-ROM光驅(qū)

DVD-ROM:只讀，能存放二小時(shí)高質(zhì)量視頻。

DVD-R:可記錄的DVD,可寫一次，讀多次。

DVD-RAM（DVD隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）和DVD.RWO

CD/DVD比較

格式英型典型容量描述

CDCD-ROM650MB存放數(shù)據(jù)庫(kù)、參考書和軟件等不變內(nèi)容

CAR650MB僅能寫一次，用于存放大量數(shù)據(jù)

CARW650MB可重復(fù)使用，用于創(chuàng)建和編輯大的多媒體圖像

DVDDVOROM4.7GB存放音頻和視頻的不變內(nèi)容

DVAR4.7GB僅能寫一次，用于存放大量的數(shù)據(jù)

DVEHRAM2.6到5.2GB可重復(fù)使用，用于創(chuàng)建和編輯大的多媒體圖像

(DVD-RW)

也稱閃存(FlashMemory)o

即插即用，不需要安裝驅(qū)動(dòng)程序，也不用驅(qū)動(dòng)器。

存儲(chǔ)芯片集成度高、耗電低，具有電擦除功能，數(shù)據(jù)保存10

年以上，存儲(chǔ)速度是軟盤的30倍。

讀寫速度快，體積小，存儲(chǔ)容量大，非常適合隨身攜帶。

U盤無機(jī)械裝置，因此不怕震動(dòng)。

3、I/O設(shè)備

計(jì)算機(jī)外設(shè)

-輸入設(shè)備

-輸出設(shè)備

輔助存儲(chǔ)設(shè)備

1）輸入設(shè)備

鍵盤：最常用的輸入設(shè)備，用戶的各種命令、程序和數(shù)據(jù)

都可以通過鍵盤輸入計(jì)算機(jī)。

鼠標(biāo)：分機(jī)械鼠標(biāo)、光電鼠標(biāo)和光電機(jī)械鼠標(biāo)。按鍵數(shù)分

兩鍵鼠標(biāo)、三鍵鼠標(biāo)。目前常用兩鍵鼠標(biāo)。

游戲桿：用于計(jì)算機(jī)動(dòng)感游戲的操縱。

觸摸屏：覆蓋一層塑料的特殊種類的顯示屏。

手寫筆：連接計(jì)算機(jī)并放置在顯示屏旁的特殊輸入筆。

數(shù)碼相機(jī)：照相機(jī)的磁盤或內(nèi)存中以數(shù)字形式記錄圖像。

攝像頭：將場(chǎng)景以數(shù)字形式記錄在磁盤或內(nèi)存中。

掃描儀：分平臺(tái)式和手持式掃描儀，分辨率單位為dpi。

條形碼閱讀器：閱讀條形碼的光電掃描儀。

2）輸出設(shè)備

?顯示器（監(jiān)視器）

顯示器顯示效果在很大程度上取決于顯卡。

顯示器分為兩種：以陰極射線管為核心的CRT顯示器和用液

晶顯示材料制成的LCD顯示器。

I常用顯示器的尺寸：21、19、17、15英寸。

顯示器的分辨率

像素：顯示器上的顯示亮點(diǎn)數(shù)，在同樣大小的顯示尺寸里，

亮點(diǎn)數(shù)越小，顯示越精細(xì)。

分辨率：顯示器每行像素點(diǎn)與每列像素點(diǎn)的乘積，乘積越

大，分辨率越高，圖像越清晰。

高級(jí)視頻圖形陣列（SVGA）:最小分辨率為800x600

像素，主要用在15英寸顯示器。

擴(kuò)展圖形陣列（XGA）:最大分辨率為1024X768像素，

主要用在17、19英寸顯示器。

高級(jí)擴(kuò)展圖形陣列（SXGA）:分辨率為1280x1024像

素，用足19、21英寸顯示器。

超高級(jí)圖形陣列（UXGA）:分辨率為1600x1200像素，

用于圖像要求較高領(lǐng)域和21英寸顯示器。

打印機(jī)

分為和兩大類。

常用的擊打式打印機(jī)是針式打印機(jī)，常用的非擊打式打印機(jī)

是噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)。

1）針式打印機(jī)：使用“錘子”敲擊字符形體，字符形體進(jìn)一

步敲擊色帶，引起色帶上的字符圖像印刷在打印紙上。

2）噴墨打印機(jī)：以非常高的速度噴射微滴墨水到打印紙表

面，產(chǎn)生字符質(zhì)量的圖像，也能打印彩色的圖像。

3）激光打印機(jī)：利用電子照相原理，與靜電復(fù)印機(jī)類似。

其它輸出設(shè)備

I繪圖儀、投影儀、音箱、VCD機(jī)等。

I繪圖儀：

用于產(chǎn)生直方圖、地圖、建筑圖紙以及三維圖表的專用輸

出設(shè)備。

筆式繪圖儀：通過在設(shè)計(jì)圖紙上移動(dòng)一個(gè)水筆或鉛筆創(chuàng)

建線圖。

噴墨繪圖儀：通過噴射墨水微滴創(chuàng)建線圖和彩色立體圖

像。

靜電繪圖儀：使用靜電電荷在特殊處理的紙張上創(chuàng)建高

分辨率的“圖像點(diǎn):

直接成像繪圖儀：使用熱感應(yīng)紙和電加熱針創(chuàng)建圖像。

?微機(jī)主板

微型機(jī)中有一塊最大的印刷電路板叫主板，它將微型機(jī)

的各功能部件合理有序的組織起來，使它們按照各自的

功能相互配合，協(xié)調(diào)工作。

主板的主要構(gòu)成(1)

I⑴CPU插座

I⑵內(nèi)存插槽

I(3)芯片組

芯片組是主板的關(guān)健部件，由一組超大規(guī)模集成電路芯

片構(gòu)成。負(fù)責(zé)指揮和調(diào)度主板上各元件協(xié)調(diào)工作。芯片

組對(duì)整個(gè)主板的性能和功能有很大影響。

I(4)擴(kuò)展槽

用戶可根據(jù)自己的需要在擴(kuò)展槽插入各種用途的插卡

I(5)總線結(jié)構(gòu)

微型計(jì)算機(jī)采用了總線結(jié)構(gòu)。

總線由數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線組成。

主板的主要構(gòu)成(2)

(6)高速緩存

I⑺各種接口

I(8)CMOS和BIOS

在主板上有一塊CMOS芯片，用來存放電腦運(yùn)行的重要參

數(shù),如：日期、硬盤、cache、鍵盤響應(yīng)、內(nèi)存速度、

顯示設(shè)置等。當(dāng)計(jì)算機(jī)斷電時(shí)，其內(nèi)容由一個(gè)電池供電

予以保存。

主板上還有一個(gè)小芯片，用來存放基本輸入/輸出系統(tǒng)

程序BIOS,是只讀存儲(chǔ)器。它存放的信息不會(huì)因斷電而

丟失。每次開機(jī)時(shí)，都要先執(zhí)行其中存入的BIOS程序并

由它引導(dǎo)整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)。

微機(jī)主板示意圖

AGP插槽

F

s電源插座

yCPU

T

B

PCI插槽N

e

igu插座

)Socket478

til

北橋芯片

南橋芯片也存插槽

：DTMM168Pin

IDE插槽

主機(jī)板

.CPU插座-----------------?

■芯片組

-內(nèi)存插槽

.高速緩存(Cache)

■CMOS一存放硬件系統(tǒng)參數(shù)

■系統(tǒng)BIOS

■POST,SysInit,Setup,系統(tǒng)服

-總線擴(kuò)展槽

-串/并行接口

端口和連接電纜

PS/2鼠標(biāo)接口麗口游戲桿插座

接口

線

線

麥

PS/2鍵盤接口C0I10012

路

路

克

風(fēng)

輸

L凹形槽輸

出

入

音效處理芯片接口

PS/2

盤融

三、計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)的表示

1、各種常用數(shù)制

(1)(Binary)：0、1逢二進(jìn)一

(2)(Decimal)：0、1……9逢十進(jìn)一

(3)(Octal)：0、1……7逢八進(jìn)一

(4)(Hexadecimal)：逢十六進(jìn)一

0、1??????9、A、B?????.F

常用數(shù)制關(guān)系表

:十進(jìn)制：二進(jìn)制：八進(jìn)制：十六進(jìn)制

DB0XDB0X

000081000108

100011191001119

200102210101012A

300113311101113B

401004412110014C

501015513110115D

601106614111016E

701117715111117F

2、數(shù)制的轉(zhuǎn)換

(1)求森相加法

3

(1011)2=2+21+2°=8+2+1=11

(1011.11)2=11+2」+2-2=n+o,5+0.25=11.75

數(shù)制的轉(zhuǎn)換

(2)十進(jìn)制一二進(jìn)制整數(shù)部分:

數(shù)余

22691

低

21340

2671

2331

(269)1O=(1OOOO11O1)2

2160

2|80

2I40

高

220

11

數(shù)制的轉(zhuǎn)換

小數(shù)部分：

數(shù)整

0.6875

5<2

.37501高(O.6875)io

5<2

=(0.1011)

.7500

數(shù)制的轉(zhuǎn)換

⑶

1位八進(jìn)制對(duì)應(yīng)3位二進(jìn)制

736.25

111011110.010101

11000101

001100010100

14.24

數(shù)制的轉(zhuǎn)換

(4)

1位十六進(jìn)制對(duì)應(yīng)4位二進(jìn)制

A3F.2B

101000111111.00101011

數(shù)制的轉(zhuǎn)換

⑸

十六進(jìn)制=二進(jìn)制=八進(jìn)制

1AF6->0001101011110110

001101011110110-->15366

數(shù)制的轉(zhuǎn)換

整數(shù)部分：除取余；

小數(shù)部分：乘取整

或：十進(jìn)制7二進(jìn)制7八進(jìn)制

整數(shù)部分：除取余；

小數(shù)部分：乘取整

或：十進(jìn)制7二進(jìn)制7十六進(jìn)制

數(shù)制的轉(zhuǎn)換

(8)八進(jìn)制一十進(jìn)制

求森相加法

3

(1011)8=8+V+8。=512+8+1=521

(9)十一進(jìn)制T十進(jìn)制

求森相加法

(1011)16:163+161+16°=4096+16+1=4113

(19BF.ABE)16二X+9x+11X+15x

+10x+11x+14x

數(shù)制的轉(zhuǎn)換

小結(jié)

（八進(jìn)制、十六進(jìn)制）7:求氟相加

法

—>（八進(jìn)制、十六進(jìn)制）

整數(shù)部分：除2（8、16）取余；

小數(shù)部分：乘2（8、16）取整

0:1位八進(jìn)制對(duì)應(yīng)3位二進(jìn)制

Q:1位十六進(jìn)制對(duì)應(yīng)4位二進(jìn)制

Q二進(jìn)制

3、計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示

?在計(jì)算機(jī)中是用二進(jìn)制數(shù)來表示

（高電平代表“1”，低電平代表“0”）

?機(jī)器數(shù)受到固定位數(shù)的限制，超過范圍產(chǎn)生“”

?機(jī)器數(shù)中可用定點(diǎn)或浮點(diǎn)方式表示

?機(jī)器數(shù)中通常用最高位來表示

（“”用“"表示，“"用"1”表示）

機(jī)器數(shù)與真值

例：有兩個(gè)數(shù):

N^+1101001

真值

N2=-1101001

在計(jì)算機(jī)中的表示形式:

N01101001]

1：機(jī)器數(shù)

N2：11101001J

帶符號(hào)數(shù)、無符號(hào)數(shù)

(1)帶符號(hào)數(shù)

用表示，用表示，這種表示數(shù)的方法，稱為

帶符號(hào)數(shù)的表示方法，所表示的數(shù)稱為帶符號(hào)數(shù)。

帶符號(hào)數(shù)的表示形式：

I①+22②—22

0010110□~6~011T~0

—

符數(shù)值部分?jǐn)?shù)值部分

號(hào)

位

(2)無符號(hào)數(shù)

如果把全部有效位都用來表示數(shù)的大小，即沒有

符號(hào)位，這種方法表示的數(shù)，叫無符號(hào)數(shù)。

無符號(hào)數(shù)表示形式:

I①22②150

||1問1函111I1I0I1I1I0

_________________________________________________________________________J

8位全部用來表示數(shù)值大小8位全部用來表示數(shù)值大小

原碼、反碼及補(bǔ)碼

(1)原碼

定義：一個(gè)數(shù)的原碼就是該數(shù)的機(jī)器數(shù)。

I①對(duì)正數(shù)

X=+X6X5X4X3X2X1X0（Xi二0或1）

I則:[X]原碼=X6X5X4X3X2X1X0

I②對(duì)負(fù)數(shù)

（Xj二0或1）

(2)反碼

定義：正數(shù)的反碼就等于它的原碼;

負(fù)數(shù)的反碼就是它的原碼除符號(hào)位外，各位

取反。

例:X1=+1001001x2=-1001001

則：

［XJ原=01001001爪2］原=1001001

因］反=01001001%］反=0110110

(3)補(bǔ)碼

定義：正數(shù)的補(bǔ)碼就等于它的原碼;

負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼就是它的反碼加1。

例：X1=+1001001X2=-1001001

則：

[XJ原=01001001[X/原=1001001

[XJ反=01001001[X/反=0110110

[XJ補(bǔ)=01001001區(qū)]補(bǔ)=+1

=1011011

補(bǔ)碼的運(yùn)算

補(bǔ)碼表示使符號(hào)位參加運(yùn)算，從而簡(jiǎn)化加減法的規(guī)

貝h使減法運(yùn)算轉(zhuǎn)化成加法運(yùn)算，從而簡(jiǎn)化機(jī)器的

運(yùn)算器電路。

I在計(jì)算機(jī)中廣泛采用補(bǔ)碼運(yùn)算。

I補(bǔ)碼的加減運(yùn)算公式：

I［乂+丫］補(bǔ)=［乂］補(bǔ)+［丫］補(bǔ)

I［乂-丫］補(bǔ)=［不補(bǔ)+［-丫］補(bǔ)

定點(diǎn)與浮點(diǎn)數(shù)

1)定點(diǎn)數(shù)

小數(shù)點(diǎn)的位置固定不變，又分為定點(diǎn)小數(shù)和定點(diǎn)整數(shù)。

(1)定點(diǎn)整數(shù)：將小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最低位之后

(2)定點(diǎn)小數(shù)：將小數(shù)點(diǎn)固定在符號(hào)位之后，最高數(shù)值位之前

dt7d6d5???dOftd7td6d5...dO

—

小

符

小

符數(shù)值部分?jǐn)?shù)值部分

數(shù)

號(hào)

數(shù)

號(hào)

點(diǎn)

位

點(diǎn)

位

定點(diǎn)整數(shù)格式定點(diǎn)小數(shù)格式

2）浮點(diǎn)數(shù)

浮點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置在數(shù)中不固定而是浮動(dòng)可變。

目的：克服定點(diǎn)數(shù)所能表示數(shù)范圍太小的缺陷。

I浮點(diǎn)數(shù)的表示形式：N-RExM

I其中：

M浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)，純小數(shù)；

E--階碼，純整數(shù)；

R--基數(shù)，R可取2、8或16,一般取2。

機(jī)器中表示一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，通常要將寄存器分成兩部分，一

部分存放階碼E,另一部分存放尾數(shù)Mo

JEm-1Em-2…EQSdn-1dn-2…d0

階

數(shù)尾數(shù)

符

符尾數(shù)小數(shù)點(diǎn)位置

浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)格式

例：試將十進(jìn)制數(shù)24,09375表示為二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)

(24,O9375)lo=llOOO.OOOHB

小數(shù)點(diǎn)左移5次尾數(shù)最高位=1

則：尾數(shù)=+0,1100000011B,階碼=+5=+101B

111110

00000010▲0000000000

階

數(shù)

符

符尾數(shù)高7位尾數(shù)低8位

字符與漢字的編碼

1）字符的編雞：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理信息時(shí)，都采用二進(jìn)制

數(shù)字形式，即計(jì)算機(jī)所處理的所有的數(shù)、字母、符號(hào)都要

用二進(jìn)制編碼來表示。

必須引入文字、字母、某些專用的符號(hào)，目前應(yīng)用最廣泛

的字符編碼系統(tǒng)是ASCII碼。

ASCII