《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和office高級應(yīng)用》-第1章

1.1計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言還處于最初階段，用以0和1表示的機(jī)器語言進(jìn)行編程，直到20世紀(jì)50年代才出現(xiàn)了匯編語言。由于尚無操作系統(tǒng)出現(xiàn)，操作機(jī)器困難。第一代計(jì)算機(jī)體積龐大，造價昂貴，速度低，存儲容量小，可靠性差，不易掌握，主要運(yùn)用于軍事領(lǐng)域和科學(xué)研究領(lǐng)域。

2.第二代計(jì)算機(jī)(1959-1964年)第二代計(jì)算機(jī)是晶體管計(jì)算機(jī)，其基本元件是晶體管。內(nèi)存儲器大量使用磁性材料制成的磁芯，每顆小米粒大小的磁芯可存一位二進(jìn)制代碼，外存儲器有磁盤和磁帶，外部設(shè)備種類增加。運(yùn)算速度從每秒幾萬次提高到幾十萬次，內(nèi)存儲器容量擴(kuò)大到幾十萬字節(jié)。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述與此同時，計(jì)算機(jī)軟件也有了重大發(fā)展，出現(xiàn)了監(jiān)控程序并發(fā)展成為后來的操作系統(tǒng)，高級程序設(shè)計(jì)語言BASIC,FORTRAN和COBOL的推出，使程序的編寫工作變得更為方便，并實(shí)現(xiàn)了程序兼容。因此，使用計(jì)算機(jī)的效率大大提高。

3.第三代計(jì)算機(jī)(1965-1970年)第三代計(jì)算機(jī)的主要元件是小規(guī)模集成電路(SmallScaleIntegratedcircuits,SSI)和中規(guī)模集成電路(MediumScaleIntegratedcircuits,MSI)。所謂集成電路，是用特殊的工藝將完整的電子線路集成到一個硅片上，通常只有郵票的四分之一大小。與晶體管電路相比，集成電路計(jì)算機(jī)的體積、重量、功耗都進(jìn)一步減小，運(yùn)算速度、邏輯運(yùn)算功能和可靠性都進(jìn)一步提高。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述此外，軟件在這個時期形成了產(chǎn)業(yè)。操作系統(tǒng)在規(guī)模和功能上發(fā)展很快，通過分時操作系統(tǒng)，用戶可以享受計(jì)算機(jī)上的資源。結(jié)構(gòu)化、模塊化的程序設(shè)計(jì)思想被提出，而且出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言Pascal。

4.第四代計(jì)算機(jī)(1971年至今)第四代計(jì)算機(jī)的主要元件是大規(guī)模集成電路(LargeScaleIntegratedcircuits,LSI)和超大規(guī)模集成電路(VaryLargeScaleIntegratedcircuits,VLSI)。集成度很高的半導(dǎo)體存儲器完全代替了磁芯存儲器，磁盤的存取速度和存儲容量大幅度上升，開始引入光盤，外部設(shè)備的種類和質(zhì)量都有很大的提高，計(jì)算機(jī)的速度可達(dá)每秒幾百萬次至上億次。計(jì)算機(jī)的體積、質(zhì)量和耗電量進(jìn)一步減小。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述操作系統(tǒng)向虛擬操作系統(tǒng)發(fā)展，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)不斷完善和提高，程序設(shè)計(jì)語言進(jìn)一步發(fā)展和改進(jìn)，軟件行業(yè)發(fā)展成為新興的高科技產(chǎn)業(yè)。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷向社會各個方面滲透。

5.微型計(jì)算機(jī)階段隨著集成度更高的超大規(guī)模集成電路(SuperLargeScaleIntegratedcircuits,SLSI)技術(shù)的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)正朝著微型化和巨型化兩個方向發(fā)展。尤其是微型計(jì)算機(jī)，自1971年世界上第一片4位微處理器Intel4004在Intel公司誕生以來，以迅猛的氣勢滲透工業(yè)、教育、生活等許多領(lǐng)域。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述微處理器是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的產(chǎn)物，通常人們以微處理器為標(biāo)志來劃分微型計(jì)算機(jī)，如286機(jī)、386機(jī)、486機(jī)、Pentium機(jī)、PII機(jī)、PⅢ機(jī)、P4機(jī)等。微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展史實(shí)際上就是微處理器的發(fā)展史，微處理器按照摩爾定律，其性能以平均18個月提高一倍的高速度發(fā)展著。展望未來，計(jì)算機(jī)將是半導(dǎo)體技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、納米技術(shù)和仿生技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物。從發(fā)展上看，計(jì)算機(jī)將向巨型化和微型化的方向發(fā)展;從應(yīng)用上看，它將向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1.處理速度快上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述2.計(jì)算精度高3.記憶能力強(qiáng)4.可靠性高5.工作全自動6.使用范圍廣，通用性強(qiáng)1.1.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

1.科學(xué)計(jì)算計(jì)算機(jī)是為了滿足科學(xué)計(jì)算的需要而發(fā)明的。科學(xué)計(jì)算所解決的大都是在科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題，計(jì)算量大而且精度要求高，只有運(yùn)算速度快和存儲量大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)才能完成。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述

2.信息處理信息處理是目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一。信息處理是指用計(jì)算機(jī)對各種形式的信息(如文字、圖像、聲音)收集、存儲、加工、分析和傳送的過程。

3.過程控制過程控制是指用計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)或者其他過程中所采集到的數(shù)據(jù)按照一定的算法進(jìn)行處理，然后反饋到執(zhí)行機(jī)構(gòu)去控制相應(yīng)過程，它是生產(chǎn)自動化的重要技術(shù)和手段。過程控制可以提高自動化程度，減輕勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省生產(chǎn)原料，降低生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述

4.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造分別簡稱為CAD(ComputerAidedDesign)和CAM(ComputerAidedManufacturing)。在CAD系統(tǒng)與設(shè)計(jì)人員的相互作用下，能自動將設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)圖紙。CAD技術(shù)提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和自動化程度，大大縮短了新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與試制周期，從而成為生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要手段。以飛機(jī)設(shè)計(jì)為例，過去從制訂方案到畫出全套圖紙，要花費(fèi)大量人力、物力，用兩到三年的時間才能完成，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以后，只需3個月就可完成。CAM是利用CAD的輸出信息控制、指揮生產(chǎn)和裝配產(chǎn)品。CAD/CAM使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造過程都能在高度自動化的環(huán)境中進(jìn)行，具有提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、縮短生產(chǎn)周期和減輕管理強(qiáng)度等特點(diǎn)。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述目前，無論是復(fù)雜的飛機(jī)，還是簡單的家電產(chǎn)品都廣泛使用了CAD/CAM技術(shù)。將CAD/CAM和數(shù)據(jù)庫技術(shù)集成在一起，形成CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造和管理完全自動化。5.現(xiàn)代教育近些年來，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，它對社會的影響已經(jīng)有了“文化”層次的含義。所以，在學(xué)校教學(xué)中，已把計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)本身作為“文化基礎(chǔ)”課程安排于教學(xué)計(jì)劃之中。此外，計(jì)算機(jī)在遠(yuǎn)程教育、模擬教學(xué)、媒體教學(xué)、數(shù)字圖書館、教育周邊服務(wù)等教育領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛、深入。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述6.家庭管理與娛樂越來越多的人已經(jīng)認(rèn)識到計(jì)算機(jī)是一個多才多藝的助手。對于家庭，計(jì)算機(jī)通過各種各樣的軟件可以從不同的方面為家庭生活和事務(wù)提供服務(wù)，如家庭理財(cái)、家庭教育、家庭娛樂、家庭信息管理等。對于在職的各類人員，也可以通過運(yùn)行專用軟件或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在家里力、公〕1.1.4計(jì)算機(jī)的分類1.按處理數(shù)據(jù)的形態(tài)分類計(jì)算機(jī)按處理數(shù)據(jù)的形態(tài)分類，可以分為數(shù)字計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī)和混合計(jì)算機(jī)。數(shù)字計(jì)算機(jī)所處理的數(shù)據(jù)都是以“0”和“1”表示的二進(jìn)制數(shù)字，是離散的數(shù)字量，如職工人數(shù)、工資數(shù)據(jù)等。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述數(shù)字計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是精確度高、存儲量大、通用性強(qiáng)。模擬計(jì)算機(jī)所處理的數(shù)據(jù)是連續(xù)的，稱為模擬量。模擬量以電信號的幅值來模擬數(shù)字或某物理量的大小，如電壓、電流等。一般來說，模擬計(jì)算機(jī)解題速度快，但不如數(shù)字計(jì)算機(jī)精確。混合計(jì)算機(jī)則是集數(shù)字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)于一身。2.按使用范圍分類計(jì)算機(jī)按其使用范圍分類，可以分為通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)。通用計(jì)算機(jī)適用于一般科技運(yùn)算、學(xué)術(shù)研究、工程設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理等，常說的計(jì)算機(jī)就是指通用數(shù)字計(jì)算機(jī)。專用計(jì)算機(jī)是為適應(yīng)某種特殊應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，如飛機(jī)的自動駕駛儀等。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述

3.按性能分類按性能分類是最常用的分類方法，所依據(jù)的性能指標(biāo)主要包括字長、存儲容量、運(yùn)算速度、外部設(shè)備、允許同時使用一臺計(jì)算機(jī)的用戶多少和價格高低等。根據(jù)這些性能指標(biāo)可將計(jì)算機(jī)分為超級計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)和工作站五類。1)超級計(jì)算機(jī)(Supercomputer)超級計(jì)算機(jī)又稱為巨型機(jī)。它是目前功能最強(qiáng)、速度最快、價格最貴的計(jì)算機(jī)，一般用于解決諸如氣象、太空、能源、醫(yī)藥等尖端科學(xué)研究和戰(zhàn)略武器研制中的復(fù)雜計(jì)算。它們安裝在國家級研究機(jī)關(guān)中，可供幾百個用戶同時使用。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述2)大型計(jì)算機(jī)(Mainframe)這種計(jì)算機(jī)也有很高的運(yùn)算速度和很大的存儲量，并允許相當(dāng)多的用戶同時使用。當(dāng)然，在量級上都不及超級計(jì)算機(jī)，價格也相對比巨型機(jī)便宜。這類機(jī)器通常用于大型企業(yè)的商業(yè)管理或大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，也可用作大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)。

3)小型計(jì)算機(jī)(Minicomputer)其規(guī)模比大型機(jī)要小，但仍能支持十幾個用戶同時使用。這類機(jī)器價格便宜，適合中小型企事業(yè)單位使用。像IBM公司生產(chǎn)的AS/400系列都是典型的小型機(jī)。4)微型計(jì)算機(jī)(Microcomputer)上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述其最主要的特點(diǎn)是小巧、靈活、便宜。

5)工作站(Workstation)其與功能較強(qiáng)的高檔微機(jī)之間的差別已不十分明顯。通常，它比微型機(jī)有較大的存儲容量和較快的運(yùn)算速度，而且配備大屏幕顯示器，主要應(yīng)用于圖像處理和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。4.未來計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)技術(shù)未來的計(jì)算機(jī)技術(shù)將向超高速、超小型、平行處理、智能化的方向發(fā)展。硅芯片技術(shù)高速發(fā)展的同時也意味著硅芯片技術(shù)越來越接近其物理極限，為此，世界各國的研究人員正在加緊研究開發(fā)新型計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)從體系結(jié)構(gòu)的變革，到器件與技術(shù)革命都要產(chǎn)生一次量的乃至質(zhì)的飛躍。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述新型的量子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)、納米計(jì)算機(jī)等將會走進(jìn)我們的生活，遍布各個領(lǐng)域。1)量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)是在量子效應(yīng)基礎(chǔ)上開發(fā)的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動，從而進(jìn)行運(yùn)算。量子計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)用量子位存儲。由于量子疊加效應(yīng)，一個量子位可以是0或1，也可以既存儲0又存儲1。因此一個量子位可以存儲兩個數(shù)據(jù)，同樣數(shù)量的存儲位，量子計(jì)算機(jī)的存儲量比普通計(jì)算機(jī)大許多。同時量子計(jì)算機(jī)能夠?qū)嵭辛孔硬⑿杏?jì)算，其運(yùn)算速度可能比目前個人計(jì)算機(jī)的Pentium晶片快10億倍。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述目前正在開發(fā)中的量子計(jì)算機(jī)有3種類型，即核磁共振(NMR)量子計(jì)算機(jī)、硅基半導(dǎo)體量子計(jì)算機(jī)和離子阱量子計(jì)算機(jī)。2)光子計(jì)算機(jī)光子計(jì)算機(jī)即全光數(shù)字計(jì)算機(jī)，以光子代替電子，光互連代替導(dǎo)線互連，光硬件代替計(jì)算機(jī)中的電子硬件，光運(yùn)算代替電運(yùn)算。與電子計(jì)算機(jī)相比，光子計(jì)算機(jī)的“無導(dǎo)線計(jì)算機(jī)”信息傳遞平行通道密度極大。一枚直徑為5分硬幣大小的棱鏡，它的通過能力超過全世界現(xiàn)有電話電纜的許多倍。光的并行、高速，天然地決定了光子計(jì)算機(jī)的并行處理能力很強(qiáng)，具有超高速運(yùn)算速度。超高速電子計(jì)算機(jī)只能在低溫下工作，而光子計(jì)算機(jī)在室溫下即可開展工作。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述光子計(jì)算機(jī)還具有與人腦相似的容錯性。系統(tǒng)中某一元件損壞或出錯時，并不影響最終的計(jì)算結(jié)果。3)生物計(jì)算機(jī)(分子計(jì)算機(jī))生物計(jì)算機(jī)的運(yùn)算過程就是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用過程。計(jì)算機(jī)的轉(zhuǎn)換開關(guān)由酶來充當(dāng)，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其明顯地表示出來。4)納米計(jì)算機(jī)“納米”是一個計(jì)量單位，1nm=10-9m，大約是氫原子直徑的10倍。現(xiàn)在納米技術(shù)正從MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))起步，把傳感器、電動機(jī)和各種處理器都放在一個硅芯片上而構(gòu)成一個系統(tǒng)。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述應(yīng)用納米技術(shù)研制的計(jì)算機(jī)內(nèi)存芯片，其體積不過數(shù)百個原子大小，相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計(jì)算機(jī)不僅不需要耗費(fèi)任何能源，而且其性能要比今天的計(jì)算機(jī)強(qiáng)大許多倍。目前，納米計(jì)算機(jī)的研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普實(shí)驗(yàn)室的科研人員已開始應(yīng)用納米技術(shù)研制芯片，一旦他們的研究獲得成功，將為其他納米計(jì)算機(jī)元件的研制和生產(chǎn)鋪平道路。1.1.5多媒體技術(shù)1.多謀體計(jì)算機(jī)早期的計(jì)算機(jī)，用于處理數(shù)據(jù)和文本信息。但現(xiàn)實(shí)生活中，信息的載體除文字外，還有能包含更大信息量的聲音、圖像等。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述為了使計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的處理能力，人們開始研究能處理更多種信息載體的計(jì)算機(jī)，稱為“多媒體計(jì)算機(jī)”。所以，“多媒體”是指計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的各種信息載體的綜合，它包括文字、聲音、圖形、圖像、視頻、動畫等。多媒體計(jì)算機(jī)是指能對多種媒體進(jìn)行綜合處理的計(jì)算機(jī)，它除了傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)配置之外，還必須增加大容量存儲器(如光盤或磁盤陣列)，聲音、圖像等媒體的輸入/輸出接口和設(shè)備，以及相應(yīng)的多媒體處理軟件。多媒體計(jì)算機(jī)是典型的多媒體系統(tǒng)。集成性是指可對文字、聲音、圖形、圖像、視頻、動畫等信息媒體進(jìn)行綜合處理，達(dá)到各種媒體的協(xié)調(diào)一致。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述交互性是指人能方便地與系統(tǒng)進(jìn)行交流，以便對系統(tǒng)的多媒體處理功能進(jìn)行控制。數(shù)字化特征是指各種媒體的信息，都是以“數(shù)字”的形式(即轉(zhuǎn)換為“0”和“1”的方式)進(jìn)行存儲和處理，而不是傳統(tǒng)的模擬信號方式。多媒體與純文字的情況完全不同，它有極大的數(shù)據(jù)量和要求媒體間的高度協(xié)調(diào)(例如聲、像完全同步)，因此，對多媒體的處理和在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸，技術(shù)上是比較復(fù)雜的。多媒體技術(shù)就是指研究多媒體信息的輸入、輸出，壓縮存儲和各種信息處理方法，多媒體數(shù)據(jù)庫管理，以及多媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)葘Χ嗝襟w進(jìn)行處理的技術(shù)。近年來，多媒體技術(shù)發(fā)展很快，越來越多的研究成果已達(dá)到了實(shí)用水平。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述

2.多謀體應(yīng)用多媒體的應(yīng)用十分廣泛，以下列舉其中的一部分。1)辦公與協(xié)同工作由于增加了圖、聲、像的處理能力，提高了辦公自動化程度，比起單純的文字處理更能增進(jìn)人們對工作的興趣，提高工作效率。社會發(fā)展到現(xiàn)在，已是世界范圍內(nèi)合作的階段。視頻會議是多媒體協(xié)同工作的重要手段，它提供了幾乎是面對面的圖文聲像的交流。

2)娛樂與家用娛樂與家用所涉及的消費(fèi)電子和消費(fèi)信息，始終是極大的國際市場。它不但提高了現(xiàn)代家庭的生活質(zhì)量，也大大促進(jìn)了多媒體消費(fèi)電子和消費(fèi)信息業(yè)的發(fā)展。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述包括多媒體游戲、可視電話、視頻點(diǎn)播和網(wǎng)上購物等。3)教育與培訓(xùn)多媒體在教育中的應(yīng)用，是多媒體最重要的應(yīng)用之一。多媒體教學(xué)主要包括多媒體計(jì)算機(jī)輔助的CAI課程教學(xué)和交互式遠(yuǎn)程視頻教學(xué)。它有效地提高了人們學(xué)習(xí)的主觀能動性，提高了教育質(zhì)量，使“虛擬學(xué)校”和“全球?qū)W校”的建立成為可能。

4)銷售與市場多媒體技術(shù)應(yīng)用于銷售與市場，使得客戶不僅能通過多媒體光盤，還可以通過網(wǎng)絡(luò)對公司的產(chǎn)品和服務(wù)信息、產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度、產(chǎn)品演示以及實(shí)時更新的多媒體目錄進(jìn)行交互式訪問。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述同時，它還允許公司通過聯(lián)機(jī)方式銷售自己的產(chǎn)品，以及提供相應(yīng)的服務(wù)。5)多媒體電子出版物多媒體技術(shù)的發(fā)展，給電子出版物注入了新的活力，使豐富多彩的電子出版物迅速發(fā)展起來。目前，以光盤為代表的電子出版物占出版物的比例已越來越高，內(nèi)容涉及教育、娛樂、文化、藝術(shù)各方面。隨著多媒體網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和普及，“電子網(wǎng)絡(luò)出版”也將迅速發(fā)展起來。多媒體技術(shù)集聲音、圖像、文字于一體，集電視錄像、光盤存儲、電子印刷和計(jì)算機(jī)通信技術(shù)之大成，將把人類引入更加直觀、更加自然、更加廣闊的信息領(lǐng)域。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述1.1.6計(jì)算機(jī)中的信息表示現(xiàn)代社會被稱為數(shù)字化的信息社會，數(shù)字化實(shí)際上就是將各種各樣的信息用計(jì)算機(jī)能夠識別、處理、保存和傳送的二進(jìn)制編碼來表示，簡單地說就是用“0”和“1”這兩個數(shù)字來表示，因此，數(shù)字化問題也就是計(jì)算機(jī)中的信息表示問題。1.字符的表示計(jì)算機(jī)中常用的字符編碼有EBCDIC(ExtendedBinaryCodedDecimalInterchangeCode)碼和ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)碼。IBM系列大型機(jī)采用EBCDIC碼，微型機(jī)采用ASCII碼。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述ASCII碼是美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼，被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)指定為國際標(biāo)準(zhǔn)。ASCII碼有7位碼和8位碼兩種版本。國際通用的7位ASCII碼稱為ISO646標(biāo)準(zhǔn)，用7位二進(jìn)制數(shù)。表示一個字符的編碼，其編碼范圍從0000000B~11111118，共有27=128個不同的編碼值，相應(yīng)可以表示128個不同字符的編碼。7位ASCII碼的表示如表1-1所示。

2.漢字的表示ASCII碼只給出了英文字母、數(shù)字和標(biāo)點(diǎn)符號的編碼。為了用計(jì)算機(jī)處理漢字，同樣也需要對漢字進(jìn)行編碼。從漢字編碼的角度看，計(jì)算機(jī)對漢字信息的處理過程實(shí)際上是各種漢字編碼間的轉(zhuǎn)換過程。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述這些編碼主要包括漢字信息交換碼、漢字輸入碼、漢字內(nèi)碼、漢字字形碼及漢字地址碼。

1)漢字信息交換碼漢字信息交換碼是用于漢字信息處理系統(tǒng)之間或者與通信系統(tǒng)進(jìn)行信息交換的漢字代碼，簡稱交換碼，也叫國標(biāo)碼。它是為使系統(tǒng)、設(shè)備之間交換信息時采用統(tǒng)一的形式而制定的。我國1980年頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)《信息交換用漢字編碼字符集—基本集》，代號為GB2312-1980，即國標(biāo)碼。

(1)常用漢字及其分級。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述國標(biāo)碼規(guī)定了進(jìn)行一般漢字信息處理時所用的7445個字符編碼。漢字代碼中又有一級常用字3755個，二級次常用字3008個。一級常用漢字按漢語拼音字母順序排列，二級次常用漢字按偏旁部首排列，部首順序依筆畫多少排序。(2)兩個字節(jié)存儲一個國標(biāo)碼。(3)國標(biāo)碼的編碼范圍。為了中英文兼容，國標(biāo)GB2312-1980中規(guī)定，國標(biāo)碼中的所有漢字和字符的每個字節(jié)的編碼范圍與ASCII碼表中的94個字符編碼相一致，所以其編碼范圍為2121H~7E7EH。(4)區(qū)位碼。類似西文的ASCII碼表，漢字也有一張國標(biāo)碼表。簡單說，把7445個國標(biāo)碼放置在一個94行x94列的陣列中。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述陣列的每一行稱為一個漢字的“區(qū)”，用區(qū)號表示;每一列稱為一個漢字的“位”，用位號表示。顯然，區(qū)號范圍是1~94，位號的范圍也是1~94。這樣，一個漢字在表中的位置可用它所在的區(qū)號與位號來確定。一個漢字的區(qū)號與位號的組合就是該漢字的“區(qū)位碼”。區(qū)位碼的形式是高兩位為區(qū)號，低兩位為位號。區(qū)位碼與每個漢字之間具有一一對應(yīng)的關(guān)系。國標(biāo)碼在區(qū)位碼表中的安排:1~15區(qū)是非漢字圖形符區(qū);16~55區(qū)是一級常用漢字區(qū);56~87區(qū)是二級次常用漢字區(qū);88~94區(qū)是保留區(qū)，可用來存儲自造字代碼。實(shí)際上，區(qū)位碼也是一種輸入法，其最大優(yōu)點(diǎn)是一字一碼的無重碼輸入法，最大的缺點(diǎn)是難以記憶。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述(5)區(qū)位碼與國標(biāo)碼之間的關(guān)系。漢字的輸入?yún)^(qū)位碼和其國標(biāo)碼之間的轉(zhuǎn)換很簡單。具體方法:將一個漢字的十進(jìn)制區(qū)號和十進(jìn)制位號分別轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，然后分別加上20H，就成為此漢字的國標(biāo)碼。

2)漢字輸入碼為將漢字輸入計(jì)算機(jī)而編制的代碼稱為漢字輸入碼，也叫外碼。漢字輸入碼是根據(jù)漢字的發(fā)音或字形結(jié)構(gòu)等多種屬性和漢語有關(guān)規(guī)則編制的，目前已有許多流行的漢字輸入碼的編碼方案，如全拼輸入法、自然碼輸入法、五筆字型輸入法、智能ABC輸入法、光速輸入法等。可以想象，對于同一個漢字，不同的輸入法有不同的輸入碼。3)漢字內(nèi)碼上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述漢字內(nèi)碼是在計(jì)算機(jī)內(nèi)部對漢字進(jìn)行存儲、處理和傳輸?shù)臐h字代碼，它應(yīng)能滿足存儲、處理和傳輸?shù)囊蟆．?dāng)一個漢字輸入計(jì)算機(jī)后就轉(zhuǎn)換為內(nèi)碼，然后才能在機(jī)器中流動、處理。一個漢字的內(nèi)碼也用2個字節(jié)存儲，并把每個字節(jié)的最高二進(jìn)制位置“1”作為漢字內(nèi)碼的標(biāo)識，以免與單字節(jié)的ASCII碼產(chǎn)生歧義。如果用十六進(jìn)制來表述，就是把漢字國標(biāo)碼的每個字節(jié)加一個80H。所以，漢字的國標(biāo)碼與其內(nèi)碼有下列關(guān)系:漢字的內(nèi)碼=漢字的國標(biāo)碼+8080H

4)漢字字形碼經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理的漢字信息，如果要將其顯示或打印出來，則必須將漢字內(nèi)碼轉(zhuǎn)換成人們可讀的方塊漢字。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述每個漢字的字形信息是預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)的，常稱漢字庫。漢字內(nèi)碼與漢字字形一一對應(yīng)。輸出時，根據(jù)內(nèi)碼在字庫中查到其字形描述信息，然后顯示或打印輸出。描述漢字字形的方法主要有點(diǎn)陣字形和輪廓字形兩種。點(diǎn)陣字形方法比較簡單，就是用一個排列成方陣的點(diǎn)的黑白來描述漢字。具體方法如下。漢字是方塊字，將方塊等分成有n行n列的格子，簡稱它為點(diǎn)陣。凡筆畫所經(jīng)過的格子點(diǎn)為黑點(diǎn)，用二進(jìn)制數(shù)“1”表示，否則為白點(diǎn)，用二進(jìn)制數(shù)“0”表示。這樣，一個漢字的字形就可用一串二進(jìn)制數(shù)表示了。如圖1-1所示是“中”字的16x16點(diǎn)陣字形示意圖。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述漢字的點(diǎn)陣字形的缺點(diǎn)是放大后會出現(xiàn)鋸齒現(xiàn)象，很不美觀。輪廓字形方法比前者復(fù)雜，一個漢字中筆畫的輪廓可用一組曲線來勾畫，它采用數(shù)學(xué)方法來描述每個漢字的輪廓曲線。中文Windows下廣泛采用的TrueType字形庫就是采用輪廓字形法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是字形精度高，且可以任意放大、縮小而不產(chǎn)生鋸齒現(xiàn)象;缺點(diǎn)是輸出之前必須經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算處理。

5)漢字地址碼漢字地址碼是指漢字庫(這里主要指整字形的點(diǎn)陣式字模庫)中存儲漢字字形信息的邏輯地址碼。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述漢字庫中，字形信息都是按一定順序(大多數(shù)按標(biāo)準(zhǔn)漢字交換碼中漢字的排列順序)連續(xù)存放在存儲介質(zhì)上，所以漢字地址碼大多也是連續(xù)有序的，而且與漢字內(nèi)碼間有著簡單的對應(yīng)關(guān)系，以簡化漢字內(nèi)碼與漢字地址碼之間的轉(zhuǎn)換。各種漢字代碼之間的關(guān)系:漢字的輸入、處理和輸出的過程，實(shí)際上是漢字的各種代碼之間的轉(zhuǎn)換過程，或者說漢字代碼在系統(tǒng)有關(guān)部件之間流動的過程。如圖1-2所示為這些代碼在漢字信息處理系統(tǒng)中的位置及它們之間的關(guān)系。漢字輸入碼向內(nèi)碼的轉(zhuǎn)換，是通過使用輸入字典(或稱索引表，即外碼與內(nèi)碼的對照表)實(shí)現(xiàn)的。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述在計(jì)算機(jī)的內(nèi)部處理過程中，漢字信息的存儲和各種必要的加工，都是以漢字內(nèi)碼形式進(jìn)行的。在漢字通信過程中，處理機(jī)將漢字內(nèi)碼轉(zhuǎn)換為適合于通信使用的交換碼，以實(shí)現(xiàn)通信處理。在漢字的顯示和打印輸出過程中，處理機(jī)根據(jù)漢字內(nèi)碼計(jì)算出地址碼。按地址碼從數(shù)據(jù)庫中取出漢字字形碼，實(shí)現(xiàn)漢字的顯示或打印輸出。1.1.7計(jì)算機(jī)中常用數(shù)制簡介數(shù)制，也叫做進(jìn)位計(jì)數(shù)制。日常生活中最常用的數(shù)制是十進(jìn)制。1年有12個月，是十二進(jìn)制。在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制，原因是電信號一般只有兩種狀態(tài)。由于二進(jìn)制不便于書寫，所以要將其轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制或是十六進(jìn)制表示。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述

1.常用數(shù)制1)十進(jìn)制數(shù)日常生活中人們最熟悉十進(jìn)制數(shù)，一個數(shù)用10個不同的符號表示，且采用“逢十進(jìn)”的進(jìn)位計(jì)數(shù)制，因此十進(jìn)制數(shù)中處于不同位置上的數(shù)字代表不同的值。

2)二進(jìn)制數(shù)在計(jì)算機(jī)中使用二進(jìn)制的原因是，計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)是數(shù)理邏輯，數(shù)理邏輯中的“真”和“假”可以分別用1和0來表示，這就把非數(shù)值信息的邏輯處理與數(shù)值信息的算術(shù)處理互相聯(lián)系了起來。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述另外，二進(jìn)制中只有0和1兩個符號，使用有兩個穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件就可以表示二進(jìn)制數(shù)的每一位，而制造有兩個穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件要比制造有多個穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件容易得多。二進(jìn)制采用“逢二進(jìn)一”的進(jìn)位計(jì)數(shù)制，運(yùn)算規(guī)則特別簡單。對二進(jìn)制數(shù)有兩種不同類型的基本運(yùn)算處理:邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算。邏輯運(yùn)算按位獨(dú)立進(jìn)行，位和位不發(fā)生關(guān)系。邏輯運(yùn)算有三種，即邏輯乘(與)、邏輯加(或)及取反(非);而算術(shù)運(yùn)算會發(fā)生進(jìn)位和錯位處理。

3)八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制是使用數(shù)字0,1,2,3,4,5,6,7來表示數(shù)值的，且采用“逢八進(jìn)一”的進(jìn)位計(jì)數(shù)制。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述八進(jìn)制數(shù)中處于不同位置上的數(shù)代表不同的值，每一個數(shù)字的權(quán)由8的冪次決定，八進(jìn)制的基數(shù)為8。4)十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)使用數(shù)字0,1、2,3,4,5,6,7,8,9和A,B,C,D,E,F符號來表示數(shù)值，其中A,B,C,D,E,F分別表示數(shù)字10,11,12,13,14,15，十六進(jìn)制數(shù)計(jì)數(shù)方法是“逢十六進(jìn)一”。十六進(jìn)制數(shù)中處于不同位置上的數(shù)代表不同的值，每一個數(shù)字的權(quán)由16的冪次決定，十六進(jìn)制的基數(shù)為16。以上介紹的四種常用的數(shù)制的基數(shù)和數(shù)字符號如表1-2所示。一般地，對于N進(jìn)制而言，其基數(shù)為N，使用N個數(shù)字表示，其中最大的數(shù)字為N-1。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述無論是哪一種數(shù)制，其計(jì)數(shù)和運(yùn)算都具有共同的規(guī)律與特點(diǎn)。采用位權(quán)表示法的數(shù)制具有以下三個特點(diǎn)。①數(shù)字的總個數(shù)等于基數(shù)，如十進(jìn)制使用10個數(shù)字(0~9)。②最大的數(shù)字比基數(shù)小1，如十進(jìn)制中最大的數(shù)字為9。③每個數(shù)字都要乘以基數(shù)的冪次，該冪次由每個數(shù)字所在的位置決定。2.不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換

1)非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)將非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)采用位權(quán)法，即把各非十進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開，然后求和，即可得到轉(zhuǎn)換結(jié)果。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述

2)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成非十進(jìn)制數(shù)將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制整數(shù)采用“除基取余法”，即將十進(jìn)制整數(shù)逐次除以需轉(zhuǎn)換為的數(shù)制的基數(shù)，直到商為“0”為止，然后將所得到的余數(shù)自下而上排列即可。簡言之，將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制的規(guī)則為除基取余，先余為低，后余為高。將十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制小數(shù)采用“乘基取整數(shù)法”，即將十進(jìn)制小數(shù)逐次乘以需轉(zhuǎn)換為的數(shù)制的基數(shù)，直到小數(shù)部分的當(dāng)前值等于“0”為止，然后將所得到的整數(shù)自上而下排列即可。簡言之，將十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制小數(shù)的規(guī)則為乘基取整，先整為高，后整為低。

3)二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)，只要以小數(shù)點(diǎn)為界將整數(shù)部分自右向左和小數(shù)部分自左向右分別按每3位為一組，不足3位用0補(bǔ)足，然后將各個3位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的1位八進(jìn)制數(shù)，即得到結(jié)果。反之，若把八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，只要把每1位八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的3位二進(jìn)制數(shù)即可。類似地，二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，只要以小數(shù)點(diǎn)為界，將整數(shù)部分自右向左和小數(shù)部分自左向右分別按每4位為一組，不足4位用0補(bǔ)足，然后將各個4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的1位十六進(jìn)制數(shù)，即得到轉(zhuǎn)換的結(jié)果。反之，若把十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，只要把每1位十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的4位二進(jìn)制數(shù)即可。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制之間的換算如表1-3所示。

3.小數(shù)點(diǎn)和符號的描述計(jì)算機(jī)的數(shù)采用二進(jìn)制表示，數(shù)的符號也采用二進(jìn)制描述，通常在數(shù)的最高位之前用一符號位，0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)。而對小數(shù)點(diǎn)的處理，則采用定點(diǎn)和浮點(diǎn)兩種表示方法。1)比特和字節(jié)比特(bit)是組成二進(jìn)制信息的最小單位，它有0和1兩個值。它是計(jì)算機(jī)中處理、存儲、傳輸信息的最小單位。由于比特太小，所以在計(jì)算機(jī)中常用字節(jié)作為計(jì)量單位，一個字節(jié)由8個比特組成如下。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述在計(jì)算機(jī)中描述二進(jìn)制信息的度量單位有許多種，表1-4列出了常用的計(jì)算機(jī)信息度量單位。

2)計(jì)算機(jī)數(shù)的符號通常在計(jì)算機(jī)中由字長來確定數(shù)的表示范圍，一般一個字長是字節(jié)的整數(shù)倍，用于表示多少位二進(jìn)制數(shù)來表示一個數(shù)，計(jì)算機(jī)的字長可以是8位、16位、32位和64位等。計(jì)算機(jī)中的字長是固定的，因此在表示帶符號數(shù)和無符號數(shù)時是有區(qū)別的。如果表示帶符號數(shù)，就需要留出機(jī)器字長的最高位作符號位，其他位表示數(shù)值;而對于無符號數(shù)，機(jī)器字長的所有位都參與表示數(shù)值。

3)定點(diǎn)表示法上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述定點(diǎn)表示法規(guī)定，在計(jì)算機(jī)中所有數(shù)的小數(shù)點(diǎn)的位置是固定不變的，因此小數(shù)點(diǎn)無須使用專門的記號表示出來。通常定點(diǎn)表示法有純小數(shù)格式和純整數(shù)格式兩種表示方法。純小數(shù)格式把小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)值的最高位左邊，字長為8位的純小數(shù)格式如圖1-5所示。字長為8位的純小數(shù)的表示范圍是純整數(shù)格式把小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)值部分的最低位的右邊，字長為8位的純整數(shù)格式如圖1-6表示。字長為8位的純整數(shù)的表示范圍是上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述定點(diǎn)表示法具有簡單、直觀的優(yōu)點(diǎn)，但表示數(shù)的范圍受到限制，缺乏靈活性，且為了防止“溢出”，需要選擇合適的“比例因子”，使用不便。4)浮點(diǎn)表示法浮點(diǎn)表示法規(guī)定，浮點(diǎn)數(shù)是指小數(shù)點(diǎn)的位置不固定的數(shù)，一個浮點(diǎn)數(shù)分為階碼和尾數(shù)兩部分，階碼用于表示小數(shù)點(diǎn)在該數(shù)中的位置，尾數(shù)表示數(shù)的有效數(shù)值。由于階碼表示小數(shù)點(diǎn)的位置，所以階碼總是一個整數(shù)，可以是正整數(shù)，也可以是負(fù)整數(shù);尾數(shù)可以采用整數(shù)或純小數(shù)兩種形式。對于任何一個帶符號的二進(jìn)制數(shù)N的普遍形式可以表示為上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述浮點(diǎn)數(shù)的基本格式如下:在計(jì)算機(jī)中的浮點(diǎn)數(shù)，一般將尾符前移作為數(shù)符，其表示形式如下:顯然，浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍要比定點(diǎn)數(shù)大得多，但也不是無限的，當(dāng)一個數(shù)超出浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍時，稱為溢出。如果一個數(shù)的階大于計(jì)算機(jī)所能表示的最大階碼，則稱為上溢，計(jì)算機(jī)要停止運(yùn)算;如果一個數(shù)的階小于計(jì)算機(jī)所能表示的最小階碼，則稱為下溢，此時機(jī)器將把此數(shù)作為零處理，機(jī)器仍然可以運(yùn)行。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述

4.原碼、反碼和補(bǔ)碼在計(jì)算機(jī)中任何正數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼的形式完全相同，而負(fù)數(shù)則有各種不同的表示形式，如原碼、反碼和補(bǔ)碼。如果用X表示真值，而將數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的各種編碼表示稱為機(jī)器數(shù)，根據(jù)表示方法的不同，把原碼、反碼和補(bǔ)碼分別記為[X]原、[X]反和[X]補(bǔ)。1)原碼帶“+”號或者帶“-”號的二進(jìn)制數(shù)就是真值，如果將其符號“+”用0表示，符號“-”用1表示，即為原碼表示法。

2)反碼反碼表示法規(guī)定，正數(shù)的反碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼為該數(shù)的原碼除符號位外各位取反。上一頁下一頁返回1.1計(jì)算機(jī)概述

3)補(bǔ)碼補(bǔ)碼表示法規(guī)定，正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為該數(shù)的原碼除符號位外各位取反，然后在最后一位加1.需要指出的是，數(shù)的原碼表示比較簡單，適合于進(jìn)行乘除運(yùn)算，但是用原碼表示的數(shù)進(jìn)行加減運(yùn)算則比較復(fù)雜;引入補(bǔ)碼之后，減法運(yùn)算可以用加法來實(shí)現(xiàn)，且數(shù)的符號位也可以被當(dāng)作數(shù)值參加運(yùn)算，因此在計(jì)算機(jī)中大都采用補(bǔ)碼進(jìn)行加減運(yùn)算。上一頁返回1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件是物理上存在的各種設(shè)備，軟件是運(yùn)行在計(jì)算機(jī)硬件上的程序、運(yùn)行程序所需的數(shù)據(jù)和相關(guān)文檔的總稱。硬件是軟件發(fā)揮作用的舞臺和物質(zhì)基礎(chǔ)，軟件是使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)揮強(qiáng)大功能的靈魂，兩者相輔相成，缺一不可。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成示意圖如圖1-7所示。1.2.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)1945年，美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼等提出了“存儲程序”的基本概念，其包括以下三點(diǎn)主要內(nèi)容。

(1)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部分組成。下一頁返回1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

(2)計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制表示指令和數(shù)據(jù)。根據(jù)馮·諾依曼的設(shè)想，程序由一連串的指令組成，每條指令包括一個操作碼和一個地址碼，其中操作碼表示操作性質(zhì)，地址碼指出數(shù)在主存單元的位置。

(3)程序和原始數(shù)據(jù)存在于主存儲器中，稱為“存儲程序”。計(jì)算機(jī)啟動后，在不需要操作人員干預(yù)的情況下，由程序控制計(jì)算機(jī)按規(guī)定的順序逐條取出指令，自動執(zhí)行指令規(guī)定的任務(wù)。由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成的計(jì)算機(jī)，按照“存儲程序”的方式運(yùn)行，這樣的計(jì)算機(jī)稱為馮·諾依曼計(jì)算機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)如圖1-8所示。上一頁下一頁返回1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.中央處理器(CPU)計(jì)算機(jī)中的中央處理器直接完成信息處理任務(wù)，它包括運(yùn)算器和控制器兩部分。運(yùn)算器是對信息進(jìn)行處理和運(yùn)算的部件，完成數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器的核心是加法器。運(yùn)算器中還有若干個通用寄存器，它們的存取速度比存儲器的存取速度快得多，用來暫存操作數(shù)，并存放運(yùn)算結(jié)果，以便加快CPU存取信息的速度。控制器由指令指針寄存器、指令譯碼器和控制電路組成，它的功能是根據(jù)指令譯碼結(jié)果，對微處理器的各單元發(fā)出相應(yīng)的控制信號，使它們協(xié)調(diào)工作，從而完成對整個微機(jī)系統(tǒng)的控制。上一頁下一頁返回1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CPU是計(jì)算機(jī)的核心，它不僅要處理大量的數(shù)據(jù)，還要管理整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使之協(xié)調(diào)工作。CPU是計(jì)算機(jī)的大腦，因此它是決定計(jì)算機(jī)性能的最關(guān)鍵的部件。

3.存儲器存儲器是用來存放程序和數(shù)據(jù)的部件，它是一個記憶裝置，也是計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)“存儲程序控制”的基礎(chǔ)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，存儲器分成若干級，稱為存儲系統(tǒng)。如圖1-9所示的是常見的三級存儲系統(tǒng)。主存儲器(內(nèi)存儲器)可由CPU直接訪問，存取速度快但容量較小，一般用來存放當(dāng)前正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。上一頁下一頁返回1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主存儲器是由若干個存儲單元組成的，每個單元可存放一串若干位的二進(jìn)制信息，這些信息稱為存儲單元的內(nèi)容。全部存儲單元統(tǒng)一編號，稱為存儲單元的地址。由于CPU速度比主存儲器的速度高得多，為了使訪問存儲器的速度能與CPU的速度相匹配，在主存儲器和CPU間增設(shè)了一級Cache(高速緩沖存儲器)。Cache的存取速度比主存儲器更快，但容量更小，用來存放當(dāng)前正在執(zhí)行的程序中的活躍部分，以便快速地向CPU提供指令和數(shù)據(jù)。輔助存儲器(外存儲器)設(shè)置在主機(jī)外部，它的存儲容量大，價格較低，但存取速度較慢，一般用來存放暫時不參與運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，這些程序和數(shù)據(jù)在需要時可傳送到主存，因此，它是主存的補(bǔ)充和后援。上一頁下一頁返回1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最常用的輔助存儲器有硬盤、軟盤和光盤，它們都由相應(yīng)的驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫。4.偷入/偷出設(shè)備輸入設(shè)備的任務(wù)是把人們編好的程序和原始數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)中去，并且將它們轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)內(nèi)部所能識別和接收的信息。目前最常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、圖像掃描儀、數(shù)字化儀、觸摸屏等。輸出設(shè)備的任務(wù)是將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果以人或其他設(shè)備所能接收的形式送出計(jì)算機(jī)。最常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)和繪圖儀。外存儲器(磁盤、磁帶)也可以看作輸入和輸出設(shè)備。另外，自動控制和檢測系統(tǒng)中使用的模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器是一種輸入設(shè)備，數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器是一種輸出設(shè)備。上一頁下一頁返回1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)輸入/輸出設(shè)備與主機(jī)之間通過接口連接。接口可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖，以解決輸入/輸出設(shè)備與主機(jī)之間的速度差異問題;接口可以進(jìn)行信息格式轉(zhuǎn)換，將字母、數(shù)字電信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼;接口還是輸入/輸出設(shè)備和主機(jī)之間的橋梁，向主機(jī)提供輸入/輸出設(shè)備的狀態(tài)或向輸入/輸出設(shè)備傳遞主機(jī)的命令;接口還可以利用光電耦合器等器件實(shí)現(xiàn)輸入/輸出設(shè)備和主機(jī)之間的電信號隔離，降低干擾信號對計(jì)算機(jī)的影響。

5.總線總線是一組硬件連線，用來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各部件之間的信息傳輸。實(shí)際上，總線是一條共享高速通路，它連接系統(tǒng)的各個部件，包括CPU、存儲器和輸入/輸出端口，使它們能夠傳遞信息。上一頁下一頁返回1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按照總線傳輸?shù)男畔㈩愋停?jì)算機(jī)內(nèi)有三種類型的總線:一種為數(shù)據(jù)總線，負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)信息;一種為地址總線，負(fù)責(zé)傳輸?shù)刂沸畔?還有一種為控制總線，負(fù)責(zé)傳輸控制信息，用來實(shí)現(xiàn)CPU對外部部件的控制、狀態(tài)等信息的傳送以及中斷信號的傳送等。1.2.2計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)1.指令及其格式指令是能被計(jì)算機(jī)識別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)能完成的某一種操作。一臺計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的所有指令的集合稱為該臺計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。值得注意的是，指令系統(tǒng)是依賴于計(jì)算機(jī)的，即不同類型的計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)是不同的，因而它們所能執(zhí)行的基本操作也不同。上一頁下一頁返回1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)另外，計(jì)算機(jī)硬件只能夠識別并執(zhí)行機(jī)器語言，用高級語言編寫的源程序必須由程序語言翻譯系統(tǒng)把它們翻譯為機(jī)器語言后，計(jì)算機(jī)才能執(zhí)行。任何類型計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)中的指令，都具有規(guī)定的編碼格式。一般地，指令可分為操作碼和地址碼兩部分。操作碼規(guī)定了該指令進(jìn)行的操作種類，如加、減、存數(shù)、取數(shù)等;地址碼給出了操作數(shù)、結(jié)果以及下一條指令的地址。2.指令的分類與功能指令系統(tǒng)中的指令條數(shù)因計(jì)算機(jī)的不同而異，一般無論哪一種類型的計(jì)算機(jī)都具有以下功能的指令。上一頁下一頁返回1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(1)數(shù)據(jù)傳送型指令。其功能是將數(shù)據(jù)在存儲器之間、寄存器之間以及存儲器與寄存器之間進(jìn)行傳送。(2)數(shù)據(jù)處理型指令。其功能是對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和變換。(3)程序控制型指令。其功能是控制程序中指令的執(zhí)行順序。(4)輸入輸出型指令。其功能是實(shí)現(xiàn)輸入/輸出設(shè)備與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。(5)硬件控制指令。其功能是對計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行控制和管理。3.指令的執(zhí)行過程計(jì)算機(jī)的工作過程實(shí)際上就是快速地執(zhí)行指令，按照指令規(guī)定的操作對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程。上一頁下一頁返回1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)因此，在計(jì)算機(jī)運(yùn)行時，計(jì)算機(jī)內(nèi)部有兩種信息在流動:一種是數(shù)據(jù)信息;另一種是指令控制信息。數(shù)據(jù)信息包括原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、結(jié)果數(shù)據(jù)以及源程序等。原始數(shù)據(jù)和源程序都存儲在存儲器中，然后分別讀入運(yùn)算器和指令寄存器，經(jīng)過處理得到的結(jié)果數(shù)據(jù)，或者再存入存儲器，或者從輸出設(shè)備輸出。指令控制信息是指控制器對指令進(jìn)行分析解釋后得出的控制命令，這些命令由控制器分別發(fā)給不同的部件，使各部件協(xié)調(diào)工作，共同完成指令規(guī)定的任務(wù)。1.2.3計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)所謂軟件，是指為計(jì)算機(jī)編寫的程序以及用于開發(fā)、使用和維護(hù)的有關(guān)文檔。軟件系統(tǒng)可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。上一頁下一頁返回1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件由一組控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并管理其資源的程序組成，其主要功能包括啟動計(jì)算機(jī)，存儲、加載和執(zhí)行應(yīng)用程序，對文件進(jìn)行排序、檢索，將程序語言翻譯成機(jī)器語言等。實(shí)際上，系統(tǒng)軟件可以看作用戶和計(jì)算機(jī)的接口，它為應(yīng)用軟件和用戶提供了控制、訪問硬件的手段，這些功能主要由操作系統(tǒng)完成。此外，編譯系統(tǒng)和各種工具軟件也屬于此類，它們從另一方面輔助用戶使用計(jì)算機(jī)。2.應(yīng)用軟件為解決各類實(shí)際問題而設(shè)計(jì)的程序系統(tǒng)稱為應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件可分為通用軟件和專用軟件兩類。上一頁下一頁返回1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1)通用軟件這類軟件通常是為了解決某一類問題而設(shè)計(jì)的，而這類問題是很多人都要遇到和解決的。2)專用軟件在市場上可以買到通用軟件，但有些具有特殊功能和需求的軟件是無法買到的。上一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成1.3.1微型計(jì)算機(jī)的基本配置所謂微機(jī)硬件系統(tǒng)，指的是構(gòu)成一臺微型計(jì)算機(jī)的所有功能部件，其基本組成如圖1-10所示，如圖1-11所示是各個功能部件在機(jī)箱內(nèi)的布局示意圖。1.微處理器微處理器是集成在單個芯片上的中央處理器，內(nèi)部包括運(yùn)算器、控制器和寄存器組三個主要單元，如圖1-12所示。運(yùn)算器又叫算術(shù)邏輯部件(ArithmeticLogicUnit,ALU)，它完成數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成控制器由指令指針寄存器、指令譯碼器和控制電路組成，它的功能是根據(jù)指令譯碼結(jié)果，對微處理器的各單元發(fā)出相應(yīng)的控制信號，使它們協(xié)調(diào)工作，從而完成對整個微機(jī)系統(tǒng)的控制。寄存器組存放CPU頻繁使用的數(shù)據(jù)和地址信息及一些中間結(jié)果，以便加快CPU存取信息的速度。

2.主板的整體結(jié)構(gòu)微機(jī)主板，又稱為系統(tǒng)板或母板。它是微機(jī)硬件系統(tǒng)的主要部件，微機(jī)的大部分功能芯片都安裝在這塊電路板上。主板是決定微機(jī)性能的主要因素，其組成如表1-5所示，如圖1-13所示是主板的布局情況。

(1)微處理器。不同類型的微處理器可構(gòu)成不同性能的主板。一般來講，采用越先進(jìn)的微處理器芯片，其主板的性能就越高。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成微處理器部分位于如圖1-13所示的右上方，這一部分主要指CPU插槽或插座。

(2)外圍接口集成芯片組。芯片組負(fù)責(zé)管理協(xié)調(diào)主板上元件的運(yùn)行，是主板的控制中心。芯片組被分為南橋和北橋兩組。分別負(fù)責(zé)管理軟盤、硬盤、鍵盤、PCI-ISA橋接器、CPU,SDRAM內(nèi)存接口、PCI,POP接口等，包括它們之間的數(shù)據(jù)傳輸，以及管理電源等。

(3)CMOSRAM。主板上的CMOSRAM是一種低功耗的半導(dǎo)體存儲器。它由一塊紐扣電池供電，可長時間儲存信息。CMOSRAM容量一般很小，只有幾十個字節(jié)，主要用來存儲微機(jī)系統(tǒng)的各種配置信息，如時鐘與日期、系統(tǒng)口令、主存儲器容量、軟硬盤類型與容量等各種硬件參數(shù)配置信息。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成

(4)ROMBIOS。BIOS是基本輸入/輸出系統(tǒng)(BasicInput/OutputSystem)的縮寫。BIOS實(shí)際上是一個啟動程序。計(jì)算機(jī)開機(jī)自檢的過程就是由BIOS程序來控制執(zhí)行的，它首先檢測硬件，啟動CPU，根據(jù)CMOS中的信息初始化硬件設(shè)備，然后將計(jì)算機(jī)的控制權(quán)交給操作系統(tǒng)。因此BIOS的版本越新，所能識別的器件類型就越多，功能也就越全，因此主板在使用期間可能需要更新BIOS版本。計(jì)算機(jī)啟動時，按Delete鍵可進(jìn)入BIOS設(shè)置程序?qū)MOSRAM內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整或設(shè)置。(5)內(nèi)存。微機(jī)系統(tǒng)的主存要求容量大、成本低、訪問存取速度較高，目前主要采用DRAM(動態(tài)隨機(jī)存取存儲器)。主板上一般有幾條內(nèi)存條插槽。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成主存的容量可以根據(jù)用戶的需要配置;在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，內(nèi)存容量和速度是影響系統(tǒng)運(yùn)行速度的一個重要因素。(6)硬件接口。硬件接口部分就是各種硬件與主板的連接部分，如COM1,COM2,LPT1,IDE,SCSI接口、PS/2接口、USB接口等。COM1或PS/2通常連接鼠標(biāo)，COM2通常連接外置Modem(調(diào)制解調(diào)器)。LPT1通常連接打印機(jī)，IDE接口接硬盤和光驅(qū)，SCSI(SmallComputerSystemInterface，小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)連接SCSI設(shè)備，USB(UniversalSerialBus)是通用串行總線接口，能連接各種符合其標(biāo)準(zhǔn)的外部設(shè)備。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成USB接口符合即插即用規(guī)范，即無需關(guān)閉和重新啟動系統(tǒng)就能添加和配置新的設(shè)備，USB1.1的數(shù)據(jù)傳輸率為12Mb/s,USB2.0的數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到480Mb/s，最多可以將127個設(shè)備如CD-ROM驅(qū)動器、打印機(jī)、Modem、鼠標(biāo)、鍵盤、移動硬盤、U盤等連接到系統(tǒng)。(7)擴(kuò)展槽。擴(kuò)展槽用于擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。PCI擴(kuò)展槽:最高傳輸速率為133MB/s，目前大部分顯示卡、網(wǎng)卡、聲卡等都采用了PCI總線接口。ISA擴(kuò)展槽:ISA是一種古老的總線，由于ISA總線的最高傳輸速率只有SMB/s，目前很少有制造商會再生產(chǎn)ISA總線接口的擴(kuò)展卡了。AGP擴(kuò)展槽:AGP(AcceleratedGraphicPort，加速圖形端口)，是一種CPU與圖形芯片的總線結(jié)構(gòu)。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成AGP可將超大的3D材質(zhì)存放在系統(tǒng)主存中，供顯卡直接調(diào)用，從而節(jié)省了顯卡上的顯存。CNR擴(kuò)展槽:有的系統(tǒng)中稱為AMR(Audio/ModemRiser，音效/調(diào)制解調(diào)器卡)槽，其長度約為AGP槽一半，可以接CNR的軟Modem或網(wǎng)卡。(8)高速緩存Cache。大容量的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)相對微處理器而言，其存取速度較慢。為了加快微處理器對DRAM的訪問速度，通常在微處理器和DRAM之間加入一個速度接近CPU、容量較小的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)，稱為高速緩沖存儲器(Cache)。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成現(xiàn)代的Cache系統(tǒng)常常采用分級組織的方法，在CPU中集成了一級Cache(L1),也稱為片內(nèi)Cache;在主板上配置二級Cache(L2)。從賽揚(yáng)處理器開始，甚至已經(jīng)把L2集成到CPU內(nèi)部了，主板上的二級緩存就成為三級緩存了。

Cache中存放著RAM中頻繁訪問的指令和操作數(shù)據(jù)。Cache中開始時是沒有指令代碼或操作數(shù)據(jù)的。當(dāng)CPU訪問存儲器時，在主存中讀取的數(shù)據(jù)或代碼在寫入寄存器的同時也要寫入Cache中。在以后CPU訪問一個內(nèi)存地址時，如果訪問的數(shù)據(jù)或代碼已經(jīng)存在于Cache中，就直接從Cache中讀取，否則進(jìn)行一次常規(guī)的內(nèi)存訪問并寫入Cache中。Cache的存在可以有效地提高系統(tǒng)的速度，因此Cache的有無及大小是影響計(jì)算機(jī)性能的一個重要因素。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成(9)控制電路元件。控制電路元件部分比較龐雜，在此只討論比較基本的部分。①跳線。跳線其實(shí)是可選擇的電路開關(guān)，每一條對應(yīng)一種計(jì)算機(jī)電路配置。②DMA控制器。DMA(DirectMemoryAccess，即直接存儲器讀取)是實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與內(nèi)存直接高速交換數(shù)據(jù)而無需CPU干預(yù)的信號通道，它大大提高了數(shù)據(jù)傳輸速度。一種外部設(shè)備占用一條DMA通道，不能共用，否則將引起沖突。③時鐘發(fā)生器。時鐘發(fā)生器就是提供振蕩頻率的晶體振蕩器。④時鐘控制器。為主板提供基準(zhǔn)時鐘和基準(zhǔn)頻率信號的控制器。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成⑤中斷請求(IRQ)控制器。CPU處理數(shù)據(jù)的方式是嚴(yán)格按照程序進(jìn)行的。⑥輸入/輸出接口控制電路。其實(shí)是控制輸入/輸出設(shè)備的接口。⑦電源控制部分。電源是主板所有元件電能的來源，電源的供電必須平穩(wěn)，過載等情況必須控制，否則主板將受到傷害。電源還必須節(jié)能。這些都由電源控制部分管理。⑧開機(jī)電路。通過開機(jī)鍵實(shí)現(xiàn)電腦開機(jī)或關(guān)機(jī)。1.3.2微機(jī)常用輸入/輸出設(shè)備1.鍵盤上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成鍵盤是最主要和最常用的輸入設(shè)備，鍵盤的作用和功能是由軟件來定義的，不同的工作環(huán)境，各鍵的功能不同。微機(jī)鍵盤通過一個有5個引腳的圓形插座與主機(jī)箱中的鍵盤控制電路相連接。鍵盤按照功能可以大致劃分為五個區(qū)，即功能區(qū)、主鍵盤區(qū)、控制區(qū)、編輯區(qū)和小鍵盤區(qū)，如圖1-14所示。

2.鼠標(biāo)鼠標(biāo)(如圖1-15所示)是計(jì)算機(jī)的一種重要的輔助輸入設(shè)備。鼠標(biāo)的作用是將鼠標(biāo)移動的方向、位移及鍵位信號編碼后輸入計(jì)算機(jī)，以確定光標(biāo)在屏幕上的位置，實(shí)現(xiàn)對計(jì)算機(jī)的操作。鼠標(biāo)按照工作原理可細(xì)分為光學(xué)鼠標(biāo)器、機(jī)械鼠標(biāo)器、機(jī)電式鼠標(biāo)器和光電式鼠標(biāo)器四種，它們可歸為光學(xué)鼠標(biāo)器和機(jī)械鼠標(biāo)器兩大類。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成鼠標(biāo)按鍵數(shù)劃分有兩鍵及三鍵兩種，主要是Microsoft與IBM的分歧導(dǎo)致了這種區(qū)別，Microsoft認(rèn)為按鍵有兩個就夠用了，而IBM認(rèn)為三個才夠用。在一般情況下，三鍵鼠標(biāo)的中間鍵沒什么作用，除非在CAD等專業(yè)環(huán)境下才有特殊用途。根據(jù)使用的客觀需求，鼠標(biāo)有一些變動，主要有帶滾動條控制的鼠標(biāo)、無線鼠標(biāo)、人體工程學(xué)鼠標(biāo)、異型鼠標(biāo)等。3.顯示器顯示器是微型計(jì)算機(jī)不可缺少的輸出設(shè)備。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以往主要使用陰極射線管顯示器(CRT)，隨著液晶顯示器(LCD)品質(zhì)的提高和價格的不斷下降，目前主要使用LCD顯示器。LCD顯示器主要有以下技術(shù)參數(shù)。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成

(1)分辨率。分辨率是指屏幕上每行有多少像素點(diǎn)、每列有多少像素點(diǎn)，一般用矩陣行列式來表示，其中每個像素點(diǎn)都能被計(jì)算機(jī)單獨(dú)訪問。現(xiàn)在LCD的分辨率一般是800點(diǎn)x600行的SVGA顯示模式和1024點(diǎn)x768行的XGA顯示模式。LCD的分辨率與CRT的不同，一般不能任意調(diào)整，它是制造商所設(shè)置和規(guī)定的。

(2)刷新率。LCD刷新頻率是指顯示幀頻，亦即每個像素刷新的頻率，與屏幕掃描速度及避免屏幕閃爍的能力相關(guān)。也就是說刷新頻率過低，可能出現(xiàn)屏幕圖像閃爍或抖動。

(3)可視角度。一般而言，LCD的可視角度都是左右對稱的，但上下可就不一定了，常常是上下角度小于左右角度。可視角是越大越好。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成

(4)亮度、對比度。TFT液晶顯示器的可接受亮度為150cd/mz以上，目前國內(nèi)能見到的TFT液晶顯示器亮度都在200cd/耐左右，亮度低一點(diǎn)會感覺暗。

(5)響應(yīng)時間。響應(yīng)時間反映了液晶顯示器各像素點(diǎn)對輸入信號反應(yīng)的速度，即像素由暗轉(zhuǎn)亮或由亮轉(zhuǎn)暗的速度。響應(yīng)時間越小，使用者在看運(yùn)動畫面時越不會有尾影拖拽的感覺。一般會將反應(yīng)速率分為兩個部分，即Rising和Falling，表示時以兩者之和為準(zhǔn)。

(6)防眩光、防反射。由于LCD屏幕的物理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，屏幕的前景反光，屏幕的背景光與漏光，以及像素自身的對比度和亮度都有可能產(chǎn)生不同程度的反射和眩光，特別是視角改變時，表現(xiàn)更明顯。防眩光、防反射主要是為了減輕用戶眼睛疲勞所增設(shè)的功能。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成除上面這些指標(biāo)外，還有觀察屏幕視角、顯示色素等指標(biāo)。

4.打印機(jī)打印機(jī)是最常用的輸出設(shè)備之一，目前使用最多的是針式點(diǎn)陣式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)。1)針式點(diǎn)陣式打印機(jī)針式點(diǎn)陣式打印機(jī)用若干根鋼針來打印字符，包括普通9針、24針通用點(diǎn)陣式打印機(jī)和平推票據(jù)打印機(jī)、存折打印機(jī)等專業(yè)點(diǎn)陣打印機(jī)。針式打印機(jī)的打印質(zhì)量比不上噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)，主要用于打印數(shù)量較大而又不太講究質(zhì)量的環(huán)境中，在這些應(yīng)用場合，它是不可能被淘汰的，而且財(cái)務(wù)票據(jù)規(guī)定要用針式打印機(jī)打印。點(diǎn)陣打印機(jī)利用點(diǎn)式撞針撞擊色帶及打印紙產(chǎn)生打印效果。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成點(diǎn)陣打印機(jī)還可以進(jìn)行復(fù)寫和打印蠟紙，這是其他打印機(jī)望塵莫及的。2)噴墨打印機(jī)噴墨打印機(jī)的墨滴是從噴嘴噴出的，然后帶上電荷，在打印機(jī)電場的控制下按一定的要求發(fā)生偏轉(zhuǎn)，然后噴落到打印紙上，經(jīng)烘干后形成需要的文字或圖案。噴墨打印機(jī)種類很多，就技術(shù)而言，主要使用連續(xù)式和隨機(jī)式兩種技術(shù)。連續(xù)式噴墨技術(shù)適合高速打印，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。隨機(jī)式噴墨技術(shù)供給的墨滴只在需要時才噴出，與連續(xù)式噴墨技術(shù)相比結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性好。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成為了提高打印速度，噴嘴不是單一的，而選用單列或雙列小孔，一般有幾十個甚至更多個噴嘴，一次掃描噴射即可打印出整個字符。噴墨打印機(jī)采用點(diǎn)陣印字技術(shù)，可以輸出任意字符和圖形，分辨率高，常用的達(dá)到300dpi,360dpi，較高的可達(dá)720dpi。噴墨打印機(jī)的打印速度以每分鐘頁數(shù)(PagePerMinute,ppm)或每秒英文字符數(shù)(CharPerSecond,cps)表示。現(xiàn)在流行的噴墨打印機(jī)有省墨模式、標(biāo)準(zhǔn)模式、高速模式、高質(zhì)模式等幾種輸出模式，不同模式的打印速度是不同的，打印質(zhì)量高的模式，打印速度相對要慢一些。噴墨打印機(jī)的墨盒質(zhì)量是影響打印質(zhì)量和成本的重要因素。不同品牌的墨盒，質(zhì)量、壽命、價格都有差別。由于墨盒價格較高，購買時需謹(jǐn)慎選擇。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成3)激光打印機(jī)激光打印機(jī)的工作原理示意圖如圖1-16所示。硒鼓是激光打印機(jī)的關(guān)鍵部件，其表面是一層光敏涂層，內(nèi)部是由薄片卷成的筒，并接地。打印開始時，鼓的外表面被均勻地充上負(fù)電荷，并達(dá)到一600V的電壓。這一過程稱為硒鼓初始化。當(dāng)要打印黑點(diǎn)時，將激光束投射到硒鼓的光敏涂層上，被照射的部位就變成導(dǎo)體，-600V負(fù)高壓變成-100V的負(fù)低壓，即在硒鼓表面寫下一個帶-100V電壓的像點(diǎn)，稱為硒鼓感光。墨粉是從顯影軋輥上方供給的，顯影軋輥也帶有負(fù)高壓，所以墨粉也帶負(fù)電。當(dāng)硒鼓上帶-100V的像點(diǎn)與顯影軋輥上的墨粉接觸時，負(fù)高壓的墨粉就被負(fù)低壓的像點(diǎn)所吸引，使硒鼓上原來不可見的像點(diǎn)帶上了墨粉，這個過程叫作顯影。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成硒鼓繼續(xù)轉(zhuǎn)動到與打印紙接觸時，由于紙上只有正電荷，硒鼓像點(diǎn)上的墨粉就印刷到打印紙上，稱之為轉(zhuǎn)印。當(dāng)打印紙進(jìn)一步前進(jìn)經(jīng)過顯影軋輥時，顯影軋輥的溫度使墨粉中的塑料熔化，再加上兩個軋輥之間的壓力又迫使熔化后的墨粉進(jìn)入到打印紙的纖維中，牢牢地粘在打印紙上。這一步驟稱為熔化像點(diǎn)或定影。硒鼓上的像點(diǎn)上的墨粉轉(zhuǎn)印到打印紙上后，硒鼓上的像點(diǎn)被清除，以便進(jìn)入下一輪循環(huán)。激光打印機(jī)是高檔非擊打式打印機(jī)。其打印分辨率最低為300dpi，有的為400dpi,600dpi,800dpi，甚至可高達(dá)1440dpi，可與照相機(jī)的分辨率相媲美。激光打印機(jī)的打印速度比針式點(diǎn)陣式打印機(jī)和噴墨打印機(jī)高得多，每分鐘至少可打印2~3頁，較快的可打印24頁以上。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成1.3.3微機(jī)常用輔助存儲器1.硬盤硬盤是微機(jī)中最重要的外部存儲器。系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件及文檔等信息都保存在硬盤中。硬盤包括磁盤片、磁頭讀寫系統(tǒng)、主軸驅(qū)動系統(tǒng)和硬盤控制系統(tǒng)四個部分。磁盤片用來保存信息，磁頭讀寫系統(tǒng)負(fù)責(zé)信息的讀取和存入，主軸驅(qū)動系統(tǒng)使盤片高速旋轉(zhuǎn)，使磁頭快速讀寫磁盤片任何部位的信息，硬盤控制系統(tǒng)控制上述各部分使它們協(xié)調(diào)地工作。

(1)硬盤的信息存儲結(jié)構(gòu)。如圖1-17所示為硬盤的基本結(jié)構(gòu)。一個硬盤內(nèi)部可能包含2片、4片、6片、8片，甚至更多磁盤片，每個盤片上下表面都能存儲信息。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成磁盤有固定頭磁盤和移動頭磁盤兩種。對于移動頭磁盤，每個盤面只有一個磁頭，而固定頭磁盤的盤面上，每一條磁道都有一個讀寫磁頭。每個磁盤片是表面涂有磁性材料的合金或塑料盤片，像一個極為光亮的金屬盤。磁盤上有上十個磁道，呈同心圓排列，由外向內(nèi)編號，分別為0磁道、1磁道,2磁道……每個磁道構(gòu)成一個封閉圓環(huán)，并被平均分為若干扇區(qū)，每個扇區(qū)存儲512個字節(jié)數(shù)據(jù)。扇區(qū)也有編號。若干個扇區(qū)再構(gòu)成簇(Cluster)，簇是信息的基本存儲單位，上一個簇寫滿了才能寫下一個簇。在由多個盤片組成的硬盤存儲器中，所有盤片上相同磁道的組合稱為柱面。所以，硬盤上的一塊數(shù)據(jù)要用柱面號、扇區(qū)號和磁道號三個參數(shù)來定位。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成一般地，盤片組最上的一個面和最下的一個面不存儲信息，所以硬盤的容量可按下式計(jì)算:磁盤容量=(盤片數(shù)x2-2)x磁道數(shù)x扇區(qū)數(shù)x512字節(jié)(2)硬盤的主要技術(shù)指標(biāo)。①硬盤容量。容量是選擇硬盤的主要因素，硬盤的容量現(xiàn)在以千兆字節(jié)(GB)為單位，微機(jī)系統(tǒng)口前普遍選用40GB,80GB或更大容量的硬盤。②數(shù)據(jù)傳輸速率。數(shù)據(jù)傳輸速率是每秒鐘內(nèi)硬盤傳送到接口電路的實(shí)際數(shù)據(jù)量。硬盤數(shù)據(jù)傳輸速率又分內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率和外部數(shù)據(jù)傳輸速率兩種。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成內(nèi)部傳輸速率是指磁頭將讀取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脖P的緩存(Cache)中的速率;外部傳輸速率是指通過硬盤接口將緩存中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵饨绲乃俾省，F(xiàn)在，磁盤接口標(biāo)準(zhǔn)UltraDMA/66已成為市場的主流，硬盤的外部傳輸速率可達(dá)到66.6MB/s。③平均尋道時間。其是指把磁頭移到數(shù)據(jù)所在磁道(柱面)所需要的平均時間，它反映硬盤的機(jī)械能力，一般在5~10ms，占整個存取時間的70%左右。④平均等待時間。其是指數(shù)據(jù)所在的扇區(qū)轉(zhuǎn)到磁頭下面的平均時間，等于盤片旋轉(zhuǎn)周期的1/2，一般在3~6ms⑤平均訪問時間。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成其表示磁頭找到數(shù)據(jù)所在扇區(qū)所需要的時間，它是平均尋道時間和平均等待時間之和，在許多硬盤的產(chǎn)品廣告中所說的平均訪問時間往往指的是平均尋道時間。⑥硬盤轉(zhuǎn)速。其是指硬盤每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，用r/min表示。目前ATA硬盤的轉(zhuǎn)速一般為5400~7200r/min。SCSI硬盤的轉(zhuǎn)速可高達(dá)10000r/min。高的轉(zhuǎn)速應(yīng)該表現(xiàn)出高的數(shù)據(jù)傳輸率和短的平均尋道時間。所以用戶如果重視速度等性質(zhì)，應(yīng)選擇高速硬盤;如果重視容量和價格，可選擇低速硬盤。⑦高速緩存容量。目前硬盤的高速緩存一般在128KB~2MB，最好能在512KB以上。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成2.移動存儲器軟盤攜帶方便，但是容量不大，難以存儲數(shù)據(jù)量很大的多媒體信息如圖像、聲音、視頻文件等。硬盤容量雖大，但拆卸不便，不易攜帶。近年來出現(xiàn)的U盤(閃存盤)和活動(移動)硬盤正是適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的發(fā)展需要而產(chǎn)生的，是目前使用最廣泛的兩種移動存儲器。

(1)U盤(閃存盤)。U盤采用Flash存儲器技術(shù)。FlashMemory在功能上類似于EEP-ROM存儲器，是一種非易失性存儲器。但是EEPROM一次可以只擦除一個字節(jié)，而FlashMemory是按塊擦除的，所以FlashMemory一般用作便攜式計(jì)算機(jī)的硬盤的補(bǔ)充或替代品。U盤通過USB接口和PC機(jī)連接，讀寫速度比軟盤快15倍。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成USB是為了支持在不關(guān)閉和重新啟動系統(tǒng)(熱插)的條件下添加和配置新的設(shè)備而設(shè)計(jì)的，即具有即插即用的功能，兼容性好。有些品牌的U盤還可以模擬軟驅(qū)和硬盤啟動操作系統(tǒng)，起引導(dǎo)操作系統(tǒng)的作用。(2)移動硬盤。移動硬盤通常是將筆記本電腦硬盤裝入特制的配套硬盤盒構(gòu)成的，存儲容量可為40GB,60GB,80GB,120GB，甚至1600GB，但是體積小巧，質(zhì)量僅為二三百克，非常適宜攜帶。移動硬盤的主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn):①容量大，適于攜帶大型圖庫、數(shù)據(jù)庫和軟件庫。②即插即用、兼容性好。③速度快。④安全可靠。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成3.軟盤和軟驅(qū)軟盤存儲器由軟盤片、軟盤驅(qū)動器和軟盤控制器三部分組成。軟盤曾經(jīng)是計(jì)算機(jī)使用最頻繁的存儲工具之一，由于存儲容量小，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用。4.光盤和光驅(qū)光存儲器或光盤是20世紀(jì)90年代興起的多媒體存儲器，它以介質(zhì)材料的光學(xué)性質(zhì)(如反射率、偏振方向)的變化來表示所存儲的“1”和“0”。溫度和濕度也不易對光盤的表面介質(zhì)產(chǎn)生不利影響，因此光盤比磁盤容易保存。(1)光盤的三種基本類型。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成①CD-ROM(CompactDiskRead-onlyMemory):只讀型光盤，又叫固定型光盤。這種光盤是制造廠以高成本作出母盤后大批量壓制出來的，用戶只能讀取其中的信息。②CD-R/WORM(WriteOnce,ReadMany):一次寫入型光盤，簡稱WO光盤。用戶可用光盤刻錄機(jī)對WO光盤進(jìn)行一次寫入操作。③CD-RW(CompactDisc-rewritable):可重寫光盤，又稱可擦寫光盤，這種光盤可用光盤刻錄機(jī)反復(fù)重寫很多次。

(2)光盤的工作原理。光盤是一張很薄的圓盤，由聚碳脂襯墊、記錄介質(zhì)、反射層和保護(hù)層組成，如圖1-18所示。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成記錄介質(zhì)是噴涂在襯墊上的一層染料。根據(jù)記錄介質(zhì)和反射介質(zhì)(金或銀)的不同組合，盤片可呈不同的顏色，分別為綠盤、金盤和藍(lán)盤。綠盤價格便宜，兼容性較好，使用較廣。金盤使用和存儲壽命長，抗光性好，但價格較貴。藍(lán)盤價格更便宜，但使用壽命較短。記錄介質(zhì)原本是平整的。光盤刻錄機(jī)根據(jù)要刻寫的不同數(shù)據(jù)控制激光頭發(fā)射不同功率的激光束，強(qiáng)激光束使部分染料受熱分解，在平整的盤片上用高溫“燒刻”出可供讀取的反光點(diǎn)，從而記錄了數(shù)據(jù)。讀取光盤數(shù)據(jù)時，當(dāng)光驅(qū)的激光頭發(fā)出的激光束照射到記錄介質(zhì)表面時，平整處的反射光很強(qiáng)烈，但凹坑處的反射光因受到散射而特別微弱。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成光驅(qū)的透鏡將反射光傳遞給光驅(qū)控制電路，強(qiáng)烈的反射光產(chǎn)生高電平，代表“1”;微弱的反射光產(chǎn)生低電平，代表“0"，從而實(shí)現(xiàn)了光電信號的轉(zhuǎn)換，即實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的讀取。(3)光驅(qū)。光盤必須插入光驅(qū)才能工作。光驅(qū)是一種高技術(shù)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。不同的光盤需要對應(yīng)不同的光盤驅(qū)動器，因此有只讀型光盤、可重寫光盤等對應(yīng)的各種類型的光驅(qū)。多功能型光驅(qū)可以操作兩種不同類型的光盤。光驅(qū)的技術(shù)指標(biāo)主要包括以下幾點(diǎn)。①數(shù)據(jù)傳輸率(DataTransferRate)，即大家常說的倍速，它是衡量光驅(qū)性能的最基本指標(biāo)。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成②平均尋道時間(AverageAccessTime)。平均尋道時間是指激光頭(光驅(qū)中用于讀取數(shù)據(jù)的一個裝置)從原來位置移到新位置并開始讀取數(shù)據(jù)所花費(fèi)的平均時間，顯然，平均尋道時間越短，光驅(qū)的性能就越好。③CPU占用時間(CPULoading)oCPU占用時間是指光驅(qū)在維持一定的轉(zhuǎn)速和數(shù)據(jù)傳輸率時所占用CPU的時間，它也是衡量光驅(qū)性能好壞的一個重要指標(biāo)。CPU占用時間越少，其整體性能就越好。④數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(Buffer)。數(shù)據(jù)緩沖區(qū)是光驅(qū)內(nèi)部的存儲區(qū)。它能減少讀盤次數(shù)，提高數(shù)據(jù)傳輸率。現(xiàn)在大多數(shù)光驅(qū)的緩沖區(qū)為128KB或256KB。上一頁下一頁返回1.3微型計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成5