大學(xué)計(jì)算機(jī)的硬件

本章主要介紹計(jì)算機(jī)硬件方面的有關(guān)內(nèi)容，包括計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成；微機(jī)的結(jié)構(gòu)(CPU、主板、內(nèi)存、總線、接口等)；外部存儲(chǔ)器(軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)、U盤(pán)等)；常用外部設(shè)備(顯示器、打印機(jī)等)；計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)等。項(xiàng)目二學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)

一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件和軟件組成。硬件是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五部分組成。其中：中央處理器(簡(jiǎn)稱(chēng)CPU)=運(yùn)算器+控制器主機(jī)=中央處理器+主存儲(chǔ)器軟件是指各類(lèi)程序和數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)軟件包括計(jì)算機(jī)本身運(yùn)行所需要的系統(tǒng)軟件和用戶(hù)完成任務(wù)所需要的應(yīng)用軟件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件中央處理器運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器內(nèi)存外存輸入/輸出設(shè)備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成馮?諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部分組成。控制信號(hào)流數(shù)據(jù)流應(yīng)用軟件其它系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)硬件

應(yīng)用軟件是指用戶(hù)為解決各種實(shí)際問(wèn)題而編寫(xiě)的程序。應(yīng)用軟件可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是針對(duì)某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的具體問(wèn)題開(kāi)發(fā)的程序；第二類(lèi)是一些大型專(zhuān)業(yè)軟件公司開(kāi)發(fā)的通用型應(yīng)用軟件。

系統(tǒng)軟件位于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最靠近硬件的一層，其他軟件一般都通過(guò)系統(tǒng)軟件發(fā)揮作用，系統(tǒng)軟件主要包括：

(1)操作系統(tǒng)。

(2)語(yǔ)言處理程序。

(3)監(jiān)控管理程序、調(diào)試程序、故障檢查和診斷程序等。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)U盤(pán)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成

馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)是將程序和數(shù)據(jù)事先存放在外存儲(chǔ)器中，在執(zhí)行時(shí)將程序和數(shù)據(jù)先從外存裝入內(nèi)存，然后讓計(jì)算機(jī)在工作時(shí)自動(dòng)地從內(nèi)存取出指令并加以執(zhí)行，這就是存儲(chǔ)程序的基本原理。馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)

馮·諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：

(1)采用二進(jìn)制形式表示程序和數(shù)據(jù)。

(2)計(jì)算機(jī)硬件是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成。

(3)程序和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式存放在存儲(chǔ)器中。

(4)控制器根據(jù)存放在存儲(chǔ)器中的指令(程序)工作。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展微型機(jī)屬于第四代電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，其核心部件是CPU，因此我們主要通過(guò)CPU的發(fā)展、演變來(lái)介紹微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程。

開(kāi)始時(shí)間CPU芯片集成度主頻字長(zhǎng)(b)最大內(nèi)存197140042300108KHz4640B19788086/80882.9萬(wàn)4.77-10MHz161MB19828028614.3萬(wàn)6-20MHz1616MB19858038627.5萬(wàn)12.5-33MHz324GB198980486125萬(wàn)33-133MHz324GB1993Pentium310萬(wàn)60-233MHz324GB1997PentiumⅡ750萬(wàn)233-450MHz324GB1999PentiumIII2800萬(wàn)450-800MHz3264GB2000Pentium44200萬(wàn)400M-3.2GHz32/6464GB

微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)

微型機(jī)基本是由顯示器、鍵盤(pán)和主機(jī)箱構(gòu)成。在主機(jī)箱內(nèi)有CPU、主板、內(nèi)存、硬盤(pán)、光驅(qū)、電源等。

中央處理器CPU

CPU從存儲(chǔ)器取出指令，放入CPU內(nèi)部的指令寄存器，并對(duì)指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作，然后發(fā)出各種控制命令，執(zhí)行微操作系列，從而完成一條指令的執(zhí)行。

CPU的主要性能指標(biāo)：

(1)主頻/外頻（主頻=外頻×倍頻，即CPU工作頻率）

(2)數(shù)據(jù)總線寬度（即字長(zhǎng)，指CPU傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)）

(3)地址總線寬度（決定了CPU可訪問(wèn)的地址空間）

(4)工作電壓（低電壓可減少CPU過(guò)熱，降低功耗）

(5)高速緩存Cache（加速CPU與其它設(shè)備間數(shù)據(jù)交換）

(6)運(yùn)算速度（CPU每秒能處理的指令數(shù)）微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)

1.運(yùn)算器

運(yùn)算器是完成算術(shù)和邏輯運(yùn)算的部件，又稱(chēng)算術(shù)和邏輯運(yùn)算單元。計(jì)算機(jī)所完成的全部運(yùn)算都是在運(yùn)算器中進(jìn)行的。運(yùn)算器的核心部件是:(1)運(yùn)算邏輯部件

(2)寄存器部件

2.控制器

控制器負(fù)責(zé)從存儲(chǔ)器中取出指令，并對(duì)指令進(jìn)行譯碼，并根據(jù)指令譯碼的結(jié)果，按指令先后順序，負(fù)責(zé)向其它各部件發(fā)出控制信號(hào)，保證各部件協(xié)調(diào)一致地完成各種操作。微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)

控制器主要由以下部件組成：①程序計(jì)數(shù)器。存放下一條將要執(zhí)行的指令在內(nèi)存中的地址；②指令寄存器。保存現(xiàn)在正在執(zhí)行的指令；③指令譯碼器。用來(lái)識(shí)別指令的功能，分析指令的操作要求；④時(shí)序部件。產(chǎn)生各種定時(shí)控制信號(hào)。簡(jiǎn)單講就是為保證不出現(xiàn)任何動(dòng)作差錯(cuò)而對(duì)各種操作實(shí)施時(shí)間上的控制；⑤微操作控制電路。一條指令的執(zhí)行可以分解為一系列不可再分的微操作命令信號(hào)，這些信號(hào)通過(guò)微操作控制電路以一定的時(shí)間順序發(fā)往各部件，控制各部件動(dòng)作。微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)3.2.2高級(jí)CPU技術(shù)

雙核心CPU技術(shù)：組建雙CPU系統(tǒng)成本高且復(fù)雜，而采用“雙核”技術(shù)，就是在單個(gè)CPU中真正集成兩個(gè)物理的核心。在實(shí)際使用中，這種“雙核心處理器”和使用兩個(gè)獨(dú)立CPU的系統(tǒng)在工作原理和性能上基本沒(méi)有區(qū)別。目前，CPU已從雙核向4核、8核和多核方向發(fā)展。

64位簡(jiǎn)介：

(1)CPU、操作系統(tǒng)軟件是64位，且應(yīng)用軟件用64編譯器重新編譯，效率最高(未來(lái))。

(2)CPU是64位，操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件是32位(現(xiàn)狀)，64位的CPU未發(fā)揮很好的作用。

(3)CPU、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件是32位(現(xiàn)狀)。微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)3.2.3主板

主板是電腦中各種設(shè)備的連接載體。它提供了CPU、各種接口卡、內(nèi)存條和硬盤(pán)、軟驅(qū)、光驅(qū)的插槽，其它的外部設(shè)備也會(huì)通過(guò)主板上的I/O接口連接到計(jì)算機(jī)上。微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)CMOS與BIOSCMOS是主板上一塊可讀寫(xiě)的RAM芯片，用于保存系統(tǒng)初始化時(shí)要用到的許多參數(shù)，如硬件配置、啟動(dòng)盤(pán)順序、開(kāi)機(jī)密碼、機(jī)器時(shí)間等。可以在開(kāi)機(jī)時(shí)按下特定鍵(一般是Del鍵)進(jìn)入CMOS參數(shù)設(shè)置程序，從而對(duì)CMOS參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。BIOS芯片是一塊特殊的ROM芯片，其中保存的最重要程序之一是基本輸入/輸出程序，另外還有CMOS參數(shù)設(shè)置程序、POST(加電自檢程序)等。BIOS在開(kāi)機(jī)之后最先執(zhí)行，它首先檢測(cè)系統(tǒng)硬件有無(wú)故障，給出最低級(jí)的引導(dǎo)程序，然后調(diào)用操作系統(tǒng)。3.2微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)486到PentiumII期間，主板一般采用南北橋芯片結(jié)構(gòu)。PentiumII采用的南北橋芯片結(jié)構(gòu)主板

早期的PC機(jī)主板是將快速的CPU、中速的內(nèi)存、慢速的外設(shè)都連接在一條總線上，使系統(tǒng)的總體性能得不到優(yōu)化。北橋：主板上離CPU最近的一塊芯片，負(fù)責(zé)與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存、緩存、顯卡數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部傳輸。南橋：主板上另一塊芯片，主要負(fù)責(zé)I/O接口以及IDE設(shè)備的控制等。3.2微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)PentiumIII以上的主板結(jié)構(gòu)(采用中心結(jié)構(gòu)的主板結(jié)構(gòu))。鍵盤(pán)鼠標(biāo)串行口并行口處理器8XX系列存儲(chǔ)控制中心中心高速接口I/O控制中心固件中心PCI槽PCI總線IDE驅(qū)動(dòng)器USB端口AC’97編碼SuperI/OLPCI/FAGP圖形控制器主存儲(chǔ)器處理器CPU總線LAN連接芯片組由3塊芯片構(gòu)成。跟南北橋架構(gòu)相差不大，它主要是把PCI系統(tǒng)總線控制部分從北橋轉(zhuǎn)到南橋。存儲(chǔ)控制中心：相當(dāng)北橋芯片。I/O控制中心：相當(dāng)南橋芯片。固件中心：相當(dāng)BIOSROM。3.2微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)采用中心結(jié)構(gòu)的主板結(jié)構(gòu)PCI-E:PCIExpress的簡(jiǎn)稱(chēng)，是用來(lái)代替PCI、AGP接口的一種新的總線和接口標(biāo)準(zhǔn)，其傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PCI和AGP總線。3.2微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)

內(nèi)存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)存)，由半導(dǎo)體材料構(gòu)成。內(nèi)存分為只讀存儲(chǔ)器和隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器。內(nèi)存儲(chǔ)器分類(lèi)

3.2.4內(nèi)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元地址0000H0001H0002HFFFFH存儲(chǔ)體結(jié)構(gòu)圖示意存儲(chǔ)位存儲(chǔ)單元（字節(jié)）存儲(chǔ)體

512MB2GB存儲(chǔ)單元特點(diǎn)：

地址與存儲(chǔ)單元是一一對(duì)應(yīng)的一個(gè)數(shù)據(jù)存放在一個(gè)或多個(gè)字節(jié)中

CPU通過(guò)單元地址訪問(wèn)存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)往存儲(chǔ)單元放新數(shù)據(jù)時(shí)原數(shù)據(jù)將被覆蓋3.2微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)1.只讀存儲(chǔ)器ROM

特點(diǎn)：存儲(chǔ)的信息只能讀出，不能隨機(jī)改寫(xiě)或存入，斷電后信息不會(huì)丟失，可靠性高。ROM分類(lèi)

(1)掩膜式ROM(MaskROM)(2)可編程PROM(ProgrammableROM)(3)可擦除EPROM(ErasablePROM)

(4)電可擦EEPROM(ElectricallyEPROM)(5)快擦寫(xiě)ROM(FlashROM)3.2微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)2.隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM

特點(diǎn)：用于存放原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、最終結(jié)果。開(kāi)機(jī)前是空的，斷電后數(shù)據(jù)消失。

RAM分類(lèi):(1)SRAM：靜態(tài)RAM。不需要充電來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性，成本高且集成低，一般做高速緩沖存儲(chǔ)器。

(2)DRAM：動(dòng)態(tài)RAM。需要定時(shí)充電來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性，通常所說(shuō)的“內(nèi)存”主要由它構(gòu)成。一般指以下兩種類(lèi)型：①SDRAM---同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器②DDR---雙倍速率內(nèi)存

(DDR2\DDR3\DDR4\DDR5等)微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)

微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)3.Cache(高速緩存)

Cache是一種高速緩沖存儲(chǔ)器，是為了解決CPU與主存之間速度不匹配而采用的一種重要技術(shù)。其中片內(nèi)Cache集成在CPU芯片中，片外Cache安插在主板上。高速緩存的存取速度比主存要快一個(gè)數(shù)量級(jí)，接近CPU的處理速度。3.2微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)4.多級(jí)緩存

最早的CPU緩存容量很低。當(dāng)集成在CPU內(nèi)核中的緩存已不能滿(mǎn)足CPU的需求時(shí)，出現(xiàn)了集成在與CPU同一塊主板上的緩存，此時(shí)把CPU內(nèi)核集成的緩存稱(chēng)為一級(jí)緩存，而外部的稱(chēng)為二級(jí)緩存?，F(xiàn)在多數(shù)CPU內(nèi)部也有二級(jí)緩存，于是二級(jí)緩存又可分為內(nèi)部二級(jí)緩存和外部二級(jí)緩存。較高端的CPU中還會(huì)帶有三級(jí)緩存。

5.雙核心CPU的二級(jí)緩存(略)

6.存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)

既要速度快，又要求容量大，同時(shí)價(jià)格又要求合理，在目前技術(shù)條件下這三項(xiàng)指標(biāo)很難用單一種類(lèi)的存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。折衷的方法是采用層次結(jié)構(gòu)。微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)(通用寄存器)微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)總線

總線：是一組連接各個(gè)部件的公共通信線路，是計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳輸指令、數(shù)據(jù)和各種控制信息的高速通道，是計(jì)算機(jī)硬件的一個(gè)重要組成部分。微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)總線按所傳輸信號(hào)不同可分為：

數(shù)據(jù)總線

地址總線

控制總線。①地址總線。傳輸?shù)氖堑刂沸盘?hào)，一般是單向傳輸。當(dāng)CPU需要訪問(wèn)某個(gè)外設(shè)時(shí)，它向地址總線發(fā)出相應(yīng)外設(shè)的地址信號(hào)，以選擇某個(gè)外設(shè)。②數(shù)據(jù)總線。傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)，一般是雙向傳輸。CPU進(jìn)行“讀”時(shí)，數(shù)據(jù)由外設(shè)流向CPU，當(dāng)CPU進(jìn)行“寫(xiě)”時(shí)，數(shù)據(jù)由CPU流向外設(shè)。③控制總線。有的是CPU向內(nèi)存或外部設(shè)備發(fā)出的信號(hào)；有的是內(nèi)存或外部設(shè)備向CPU發(fā)出的信號(hào)。對(duì)每條控制線而言信號(hào)是單向傳送，但作為整體是雙向的。微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)微機(jī)各級(jí)總線的簡(jiǎn)易關(guān)系總線按處于計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中的位置來(lái)分：①片內(nèi)總線(又稱(chēng)內(nèi)部總線)。是指CPU芯片內(nèi)部的總線。②片間總線(又稱(chēng)局部總線)。是主板上各外圍芯片與CPU之間的總線，用于芯片一級(jí)互連。③系統(tǒng)總線(又稱(chēng)輸入/輸出總線)。是微機(jī)中各插件板與系統(tǒng)主板之間的總線，用于插件板一級(jí)的互連。④外部總線(又稱(chēng)通信總線)。是微機(jī)和中低速外部設(shè)備之間連接的總線。3.2微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)微機(jī)系統(tǒng)三層總線示意簡(jiǎn)圖北橋CPU內(nèi)存Cache局部總線南橋PCI和PCIExpressX1接口（網(wǎng)卡、聲卡等）鍵盤(pán)、鼠標(biāo)接口USB接口外部總線前端總線存儲(chǔ)器總線PCIExpressX16顯卡系統(tǒng)總線片內(nèi)總線PCI擴(kuò)展總線中心快速通道BIOSROM硬盤(pán)、光驅(qū)、網(wǎng)絡(luò)、音頻接口3.2微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)①I(mǎi)SA總線。是最早的8位系統(tǒng)總線。后來(lái)擴(kuò)展到16位。ISA是現(xiàn)代個(gè)人計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)

系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)大致可分為ISA總線、PCI總線、PCIExpress三個(gè)階段。

②PCI總線。主要特點(diǎn)是傳輸速度高，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代微機(jī)中。③AGP總線。專(zhuān)為系統(tǒng)中一塊圖形顯示卡設(shè)計(jì)的總線。④PCIExpress總線。是新一代的總線接口。3.2微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)

常見(jiàn)的I/O總線：①USB總線屬高速串行接口總線。該總線最多可連接127個(gè)設(shè)備，支持熱拔插，支持即插即用，該接口已經(jīng)成為許多外設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)接口。USB有兩個(gè)規(guī)范，即USB1.1和USB2.0。②IEEE1394總線屬高速串行接口總線，主要用于連接DV產(chǎn)品。外部總線標(biāo)準(zhǔn)3.2微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)I/O接口是連接主機(jī)和外部設(shè)備之間的邏輯部件，由I/O接口電路、連接器(一般為連接電纜)和接口軟件(即設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序)組成。3.2.6接口3.2微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)I/O接口分為內(nèi)置I/O接口和外置I/O接口兩類(lèi)。(1)內(nèi)置I/O接口將I/O接口電路內(nèi)嵌在主板中，由主板提供外設(shè)接口電路插座，如鍵盤(pán)接口、鼠標(biāo)接口、USB接口、串口、并口及軟硬盤(pán)接口等。(2)外置I/O接口將I/O接口集成到一塊獨(dú)立的電路板(接口卡)上，接口卡必須插在總線擴(kuò)展插槽上(如PCI、PCIExpress插槽等)。外部存儲(chǔ)器

外部存儲(chǔ)器通常用來(lái)存放需要長(zhǎng)期保存的各種程序和數(shù)據(jù)。當(dāng)需要執(zhí)行或處理這些程序和數(shù)據(jù)時(shí)，必須將其先調(diào)入到內(nèi)存中然后再被CPU處理，所以外存實(shí)際上屬于輸入／輸出設(shè)備。目前微機(jī)常用的外存儲(chǔ)器主要有軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)、U盤(pán)等。3.3外部存儲(chǔ)器3.3.1軟盤(pán)

793.3外部存儲(chǔ)器3.3.2硬盤(pán)

硬盤(pán)是微機(jī)最重要的外部存儲(chǔ)器，常用于安裝微機(jī)運(yùn)行所需的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，以及存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。柱面磁頭臂(1)硬盤(pán)存儲(chǔ)格式在對(duì)硬盤(pán)進(jìn)行格式化時(shí)，將對(duì)盤(pán)片進(jìn)行劃分磁道和扇區(qū)，對(duì)于大容量的硬盤(pán)還將多個(gè)扇區(qū)組織起來(lái)成為一個(gè)塊——“簇”，簇成為磁盤(pán)讀寫(xiě)的基本單位。有的簇是一個(gè)扇區(qū)，有的有好幾個(gè)扇區(qū)，一般在格式化時(shí)根據(jù)硬盤(pán)大小確定。3.3外部存儲(chǔ)器(2)硬盤(pán)性能指標(biāo)①硬盤(pán)的容量。現(xiàn)在微機(jī)配置的硬盤(pán)一般在200GB以上。②硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速。硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速越快，硬盤(pán)尋找文件的速度也就越快。現(xiàn)在的主流硬盤(pán)轉(zhuǎn)速一般為7200rpm以上。③緩存。硬盤(pán)自帶的緩存能提高硬盤(pán)的訪問(wèn)速度。(3)硬盤(pán)接口硬盤(pán)接口分為IDE、SATA、SCSI和光纖通道四種，IDE接口硬盤(pán)多用于家用產(chǎn)品中，SATA是種新生的硬盤(pán)接口類(lèi)型。(4)硬盤(pán)格式化①硬盤(pán)低級(jí)格式化。主要是對(duì)一個(gè)新硬盤(pán)劃分磁道和扇區(qū)。②硬盤(pán)分區(qū)。把硬盤(pán)劃分為成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的邏輯分區(qū)。③硬盤(pán)高級(jí)格式化。高級(jí)格式化主要是對(duì)指定的硬盤(pán)分區(qū)進(jìn)行初始化，建立文件分配表以便系統(tǒng)按指定格式存儲(chǔ)文件。3.3.3光盤(pán)存儲(chǔ)器

光盤(pán)的分類(lèi):

1．只讀型光盤(pán)只讀光盤(pán)中的數(shù)據(jù)是在制作時(shí)寫(xiě)入的，用戶(hù)只能讀數(shù)據(jù)，而不能寫(xiě)入或修改光盤(pán)中的數(shù)據(jù)。音頻光盤(pán)CD-DA、數(shù)據(jù)光盤(pán)CD-ROM、VCD、DVD等都屬于只讀光盤(pán)。2．一次寫(xiě)入光盤(pán)這種光盤(pán)允許一次寫(xiě)入數(shù)據(jù)，但不能修改和擦除數(shù)據(jù)，如CD-R。3．可擦寫(xiě)光盤(pán)這種光盤(pán)可多次寫(xiě)入或修改數(shù)據(jù)，如CD-RW。3.3外部存儲(chǔ)器

光盤(pán)簡(jiǎn)稱(chēng)CD(CompactDisc)是利用塑料盤(pán)片表面凹凸不平的特征，通過(guò)光的反射來(lái)記錄和識(shí)別二進(jìn)制的0、1信息。

光驅(qū)把經(jīng)過(guò)聚焦后的激光投射到光盤(pán)上，利用光盤(pán)的凹坑或非凹坑邊緣反射的激光強(qiáng)度不同而將其表示為不同的電信號(hào)。光驅(qū)倍數(shù)是指光盤(pán)的數(shù)據(jù)傳輸率（150KB/s為單倍，以此類(lèi)推）。CD-ROM光驅(qū)能讀除DVD以外的所有光盤(pán)。而DVD光驅(qū)不僅兼容CD-ROM光驅(qū)，還可以讀DVD光盤(pán)。3.3外部存儲(chǔ)器

DVD光盤(pán)

DVD盤(pán)片的物理規(guī)格與CD盤(pán)片是一樣的，CD盤(pán)只使用一個(gè)面記錄一層的信息，而DVD盤(pán)可分為單面單層、單面雙層、雙面單層以及雙面雙層4種結(jié)構(gòu)。外部存儲(chǔ)器DVD按用途可分為以下幾類(lèi)：

應(yīng)用最廣的是DVD-Video格式，用于存儲(chǔ)影音信息。此外還有DVD-ROM(只讀DVD)、DVD-Audio(音頻DVD)、DVD±R(可寫(xiě)DVD)、DVD-RAM或DVD±RW(可擦寫(xiě)DVD)。另外，還有藍(lán)光高清DVD光盤(pán)。

光盤(pán)刻錄機(jī)包括CD和DVD兩種刻錄機(jī)。3.3外部存儲(chǔ)器

①CD刻錄機(jī)既有CD-ROM光驅(qū)的功能，也能夠向刻錄CD光盤(pán)。其傳輸速率一般標(biāo)注為A/B/C的形式（如20/10/40），其中A表示寫(xiě)CD-R盤(pán)的倍速，B表示寫(xiě)CD-RW盤(pán)的倍速，C表示讀盤(pán)的倍速。②DVD刻錄機(jī)既具有DVD-ROM光驅(qū)的功能，也能夠刻錄DVD光盤(pán)和CD光盤(pán)。

3.3.4USB盤(pán)

通過(guò)USB接口與電腦連接，無(wú)任何機(jī)械式裝置，抗震性能強(qiáng)。U盤(pán)中的存儲(chǔ)模塊其實(shí)就是Flash-ROM。移動(dòng)硬盤(pán)一般由筆記本硬盤(pán)和硬盤(pán)盒組成。

3.４常用的外部設(shè)備3.4.1輸入設(shè)備

(1)鍵盤(pán)

(2)鼠標(biāo)

(3)掃描儀

……3.4.2輸出設(shè)備

(1)顯示器

(2)打印機(jī)

……3.４常用的外部設(shè)備(1)顯示器

CRT顯示器在工作時(shí)，電子槍發(fā)出電子束轟擊熒光粉層上的某一點(diǎn)，使該點(diǎn)發(fā)光，每個(gè)像素有紅、綠、藍(lán)三基色組成，通過(guò)對(duì)三基色的強(qiáng)度的控制就能合成各種不同顏色。

液晶顯示器LCD的優(yōu)點(diǎn)在于：①圖像穩(wěn)定。由于只有在畫(huà)面內(nèi)容發(fā)生變化時(shí)才需要刷新，因此沒(méi)有閃爍感；②液晶底板整體發(fā)光，真正的完全平面；③LCD顯示器基本上沒(méi)有輻射；④能耗低。約為CRT顯示器的三分之一。3.４常用的外部設(shè)備

(2)打印機(jī)常用的有針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)等。①針式打印機(jī)特點(diǎn)。利用鋼針擊打色帶把色帶上的墨打印在紙上形成文本或圖形。缺點(diǎn)是打印質(zhì)量差、速度慢、噪聲大；優(yōu)點(diǎn)是可以打多聯(lián)紙，耗材相對(duì)較便宜。②噴墨打印機(jī)特點(diǎn)。打印時(shí)，墨水經(jīng)噴頭以每秒近萬(wàn)次的頻率噴射到紙上。其打印質(zhì)量、速度、噪聲及成本方面處于中等層次。③激光打印機(jī)特點(diǎn)。利用激光將碳粉固著在紙上，加熱后印出文字和圖片。優(yōu)點(diǎn)是打印速度快、噪音低、質(zhì)量好，缺點(diǎn)是價(jià)格及打印成本較高。對(duì)三種打印機(jī)的打印效果對(duì)比來(lái)說(shuō)，激光最好，噴墨其次，而針式相對(duì)較差。常用的外部設(shè)備

激光打印機(jī)工作原理簡(jiǎn)介

硒鼓表面帶正電荷，被激光照射時(shí)照射點(diǎn)位置的正電荷減弱或消失，而未消失部分吸附帶負(fù)電荷的碳粉形成潛影。送紙機(jī)構(gòu)將打印紙送入，此時(shí)打印紙會(huì)帶上很強(qiáng)的正電荷。打印紙與硒鼓墨粉影像區(qū)接觸后，墨粉會(huì)在更強(qiáng)的靜電作用力下轉(zhuǎn)移到紙張上面，形成打印影像。加熱紙張，墨粉被熔化固定在紙上，完成一個(gè)掃描行的打印。硒鼓不斷轉(zhuǎn)動(dòng)、墨粉連續(xù)被吸附、紙張持續(xù)被送入，最終完成整幅圖像的打印。

常用的外部設(shè)備其他外部設(shè)備

(1)多媒體設(shè)備（第七章）

(2)調(diào)制解調(diào)器010011010011

3.5計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)3.5.1計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)概述

指令：是指計(jì)算機(jī)執(zhí)行特定操作的命令，是程序設(shè)計(jì)的最小語(yǔ)言單位。指令構(gòu)成：操作碼+操作數(shù)例如：某單片機(jī)指令

0010001100000010將2送累加器A，前8位是操作碼，后8位是操作數(shù)

指令系統(tǒng)：是指一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令的集合。不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)有不同的指令系統(tǒng)，它反映了計(jì)算機(jī)的處理能力。3.5計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)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類(lèi)型或性質(zhì)操作數(shù)操作的內(nèi)容或所在的地址計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)指令的執(zhí)行過(guò)程

開(kāi)始取一條指令執(zhí)行指令取數(shù)分析指令停止停機(jī)指令執(zhí)行指令計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)

可分為以下四個(gè)步驟：首先，將被執(zhí)行程序第一條指令的首地址0100H寫(xiě)入程序計(jì)數(shù)器PC。①取指令按計(jì)數(shù)器中的地址從內(nèi)存中取出指令(070270H)，并送往指令寄存器。然后計(jì)數(shù)器PC自動(dòng)加1指向下一指令地址。②分析指令由譯碼器對(duì)操作碼(07H)進(jìn)行譯碼，由地址碼(0270H)確定操作數(shù)地址。③執(zhí)行指令取出操作數(shù)，去完成該指令所要求的操作。例如，取內(nèi)存單元(0270H)的值和累加器的值相加，結(jié)果還是放在累加器。④一條指令執(zhí)行完成，再回到①取指令階段開(kāi)始下一指令的執(zhí)行。計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的性能指標(biāo)

(1)CPU的主頻。主頻越高，單位時(shí)間內(nèi)完成的指令數(shù)也越多，CPU工作的速度也就越快。

(2)字長(zhǎng)。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，一次所能處理信息的位數(shù)就越多，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度越快。

(3)運(yùn)算速度。它是一項(xiàng)綜合性性能指標(biāo)。指計(jì)算機(jī)每秒鐘執(zhí)行的指令數(shù)，即每秒百萬(wàn)條指令(MIPS)。

(4)內(nèi)存容量。容量越大，一次讀入的程序、數(shù)據(jù)就越多，計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。

(5)內(nèi)存存取速度。內(nèi)存連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立的“讀”或“寫(xiě)”操作所需的最短時(shí)間，稱(chēng)為存取周期。

(6)I/O速度。I/O的速度是指CPU與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的速度。目前系統(tǒng)性能的瓶頸越來(lái)越多地體現(xiàn)在I/O速度上。二、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成任務(wù)6：了解計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。概念計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)是指為使用計(jì)算機(jī)而制的有關(guān)程序和文件。分類(lèi)軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

——計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)（1）系統(tǒng)軟件概念系統(tǒng)軟件是指管理、監(jiān)控、維護(hù)計(jì)算機(jī)正常工作和供用戶(hù)操作使用計(jì)算機(jī)的軟件。分類(lèi)系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)語(yǔ)言處理程序一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

——計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)（1）系統(tǒng)軟件請(qǐng)思考：常見(jiàn)的操作系統(tǒng)有哪些？請(qǐng)思考：常見(jiàn)的語(yǔ)言處理程序有哪些？操作系統(tǒng)：DOS、Windows、Unix、linux機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言如：BASIC、PASCAL、C、java、數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言（SQLServer、Oracle）等一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

——計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)（2）應(yīng)用軟件概念應(yīng)用軟件是為解決各類(lèi)實(shí)際問(wèn)題而編制的應(yīng)用程序。應(yīng)用軟件是由系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的。常見(jiàn)的應(yīng)用軟件通用軟件:由計(jì)算機(jī)廠家或軟件專(zhuān)業(yè)人員為解決許多用戶(hù)經(jīng)常遇到的某一類(lèi)問(wèn)題而設(shè)計(jì)的具有特殊功能的軟件。word、wps、CAI、CAT、CAM、CAD、Photoshop、flash專(zhuān)用軟件:用戶(hù)為解決本行業(yè)、本單位的具體問(wèn)題而編制的目標(biāo)單一的專(zhuān)用程序。系統(tǒng)工具軟件：殺毒軟件：KILL、瑞星壓縮軟件：WINZIP、ARJ、WINRAR一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

——計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的層次請(qǐng)思考：它們之間的關(guān)系是什么？沒(méi)有系統(tǒng)軟件，計(jì)算機(jī)無(wú)法運(yùn)行。沒(méi)有應(yīng)用軟件，計(jì)算機(jī)也無(wú)法解決實(shí)際問(wèn)題。應(yīng)用軟件必須在系統(tǒng)軟件的支持下才能運(yùn)行。三、鼠標(biāo)操作

——認(rèn)識(shí)鼠標(biāo)1.常用鼠標(biāo)器2.鼠標(biāo)器的正確握法3.鼠標(biāo)光標(biāo)在特定的場(chǎng)合，它還可以是其他形狀，如：

三、鼠標(biāo)操作操作1：鼠標(biāo)的操作練習(xí)。指向：移動(dòng)鼠標(biāo)器，將鼠標(biāo)指針?lè)诺侥骋粚?duì)象上。單擊：把鼠標(biāo)指向某個(gè)對(duì)象或目標(biāo)，然后按下鼠標(biāo)左鍵并立即釋放。雙擊：把鼠標(biāo)指向某一對(duì)象或目標(biāo)，然后快速地單擊兩次。右擊：把鼠標(biāo)指向某個(gè)對(duì)象或目標(biāo)，擊鼠標(biāo)右鍵一次。拖動(dòng)：將鼠標(biāo)指向某個(gè)對(duì)象或目標(biāo)，然后按住鼠標(biāo)左鍵（不放手）移動(dòng)鼠標(biāo)，會(huì)看到對(duì)象也隨之移動(dòng)，達(dá)到目的地后，再釋放鼠標(biāo)左鍵。選定：當(dāng)單擊桌面某一圖標(biāo)時(shí)，該圖標(biāo)的顏色會(huì)發(fā)生變化，表明該圖標(biāo)被選定。三、鼠標(biāo)操作任務(wù)7：了解筆記本電腦觸控板的使用方法。輕敲代替按鈕在觸控板上輕敲如同按鼠標(biāo)左按鈕，輕敲兩次如同按按鈕兩次。不用按鈕而實(shí)行拖放輕敲兩次觸控板，第二次輕敲后將手指放在觸控板上。此時(shí)處于拖放狀態(tài)，直到手指離開(kāi)觸控板，拖放才會(huì)停止。實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)功能在Windows中，若安裝了鼠標(biāo)觸控板的驅(qū)動(dòng)程序，當(dāng)要在各種窗口中拖動(dòng)水平或垂直的滾動(dòng)條時(shí)，只需要用手指在鼠標(biāo)觸控板的底邊和右邊移動(dòng)即可拖動(dòng)相應(yīng)的滾動(dòng)條四、鍵盤(pán)的使用

——鍵盤(pán)的分區(qū)四、鍵盤(pán)的使用

——鍵盤(pán)操作指法四、鍵盤(pán)的使用

——操作姿勢(shì)四、鍵盤(pán)的使用

——編輯文件操作2：練一練用記事本寫(xiě)字。打開(kāi)記事本，并進(jìn)行字符輸入練習(xí)：四、鍵盤(pán)的使用

——編輯文件操作2：練一練用記事本寫(xiě)字。若不再輸入內(nèi)容就可以關(guān)閉記事本，此時(shí)會(huì)提示保存的信息。單擊則重新回到記事本窗口；單擊則不保存。單擊則顯示“另存為”對(duì)話框，為所需保存的文件取名。單擊，這個(gè)文件就保存在電腦中。四、鍵盤(pán)的使用

——編輯文件操作2：練一練用記事本寫(xiě)字。

保存步驟如下圖所示：四、鍵盤(pán)的使用

提問(wèn)：請(qǐng)說(shuō)出以下常用特殊鍵的作用。四、鍵盤(pán)的使用

——死機(jī)當(dāng)電腦不聽(tīng)“使喚”了就稱(chēng)為死機(jī)。即無(wú)論用鼠標(biāo)還是鍵盤(pán)進(jìn)行操作，都看不到屏幕上有任何反映。請(qǐng)思考：有哪些解決辦