计算机导论第3章(2009)汇编

1、 计算机导论计算机导论(2009)第第3章章 计算机基础知识计算机基础知识 3.1 计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理3.2 计算机硬件子系统计算机硬件子系统3.3 计算机软件子系统计算机软件子系统3.4 数据表示数据表示3.5 数据存储数据存储3.6 多媒体技术基础多媒体技术基础3.7 本章小结本章小结 计算机导论计算机导论(2009)3.1 计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成计算机的基本组成 计算机导论计算机导论(2009)3.1 计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成计算机的基本组成/硬件逻辑图硬件逻辑图结

2、结 果果程程 序序数数 据据输入设备输入设备输出设备输出设备运算器运算器存储器存储器控制器控制器 计算机导论计算机导论(2009)3.1 计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理计算机的工作原理计算机的工作原理运算器用来完成算术运算和逻辑运算。运算器用来完成算术运算和逻辑运算。存储器用来存放数据和程序。存储器用来存放数据和程序。控制器用来控制计算机各部分协调工作。控制器用来控制计算机各部分协调工作。输入设备用来将数据和程序输入计算机。输入设备用来将数据和程序输入计算机。输出设备用来将运算结果输出。输出设备用来将运算结果输出。 计算机导论计算机导论(2009)3.2 计算机硬件子系统

3、计算机硬件子系统中央处理器中央处理器内存储器内存储器外存储器外存储器输入设备输入设备输出设备输出设备主板主板总线总线 计算机导论计算机导论(2009)3.2.1 中央处理器中央处理器基本组成基本组成运算器运算器控制器控制器寄存器寄存器主要性能指标主要性能指标兼容性兼容性字长字长主频主频 计算机导论计算机导论(2009)3.2.2 内存储器内存储器 主要特点主要特点断电后存储的数据丢失。断电后存储的数据丢失。用于存放要执行的程序和相应的数据。用于存放要执行的程序和相应的数据。常用的内存种类常用的内存种类随机存储器（随机存储器（RAM）只读存储器（只读存储器（ROM ）高速缓存（高速缓存（Cach

4、e）存储容量表示存储容量表示1TB=1024GB，1GB=1024MB，1MB=1024KB，1KB=1024B。 计算机导论计算机导论(2009)3.2.2 内存储器内存储器 随机存储器随机存储器静态随机存储器（静态随机存储器（Static RAM，SRAM ） 动态随机存储器（动态随机存储器（ Dynamic RAM，DRAM） 同步动态随机存储器同步动态随机存储器（Synchronous DRAM，SDRAM） 单倍数据速率单倍数据速率SDRAM （SDR-SDRAM） 双倍数据速率双倍数据速率SDRAM （DDR-SDRAM） 四倍数据速率四倍数据速率SDRAM （QDR-SDRAM）

5、 计算机导论计算机导论(2009)3.2.2 内存储器内存储器 只读存储器只读存储器可编程只读存储器可编程只读存储器 （Programmable ROM，PROM）可擦可编程只读存储器可擦可编程只读存储器 （Erasable Programmable ROM，EPROM）电可擦可编程只读存储器电可擦可编程只读存储器 （Electrically Erasable Programmable ROM，EEPROM）快闪存储器快闪存储器 计算机导论计算机导论(2009)3.2.2 内存储器内存储器 高速缓存高速缓存存储容量不大，存取速度很快。存储容量不大，存取速度很快。直接集成在直接集成在CPU内部内

6、部用于存放部分正在运行的程序和数据用于存放部分正在运行的程序和数据由静态存储器构成。由静态存储器构成。常用的容量为常用的容量为128KB/256KB/512KB。 计算机导论计算机导论(2009)3.2.3 外存储器外存储器 主要特点主要特点断电后存储的数据不丢失。断电后存储的数据不丢失。作为内存的后援设备，存放暂时不执行而将来要执行的作为内存的后援设备，存放暂时不执行而将来要执行的程序和相应的数据。程序和相应的数据。常用的外存种类常用的外存种类软盘（软盘（Floppy Disk） 硬盘（硬盘（Hard Disk） 光盘（光盘（Compact Disc） U盘（盘（USB接口盘）接口盘） 计算

7、机导论计算机导论(2009)3.2.3 外存储器外存储器 软盘软盘内部是一种表面涂覆一层均匀磁性材料的软质圆形盘片。内部是一种表面涂覆一层均匀磁性材料的软质圆形盘片。存储的数据是按一系列同心圆记录在其表面上的。存储的数据是按一系列同心圆记录在其表面上的。软盘的存储容量计算公式：软盘的存储容量计算公式： 盘面数盘面数每面磁道数每面磁道数每磁道扇区数每磁道扇区数每扇区字节数每扇区字节数。软盘的使用要有软盘驱动器的配合。软盘的使用要有软盘驱动器的配合。 计算机导论计算机导论(2009)3.2.3 外存储器外存储器 硬盘硬盘一个硬盘可以有多张硬质镀磁盘片。一个硬盘可以有多张硬质镀磁盘片。硬盘的存储容量

8、计算公式：硬盘的存储容量计算公式： 磁头数磁头数柱面数柱面数每磁道扇区数每磁道扇区数每扇区字节数。每扇区字节数。硬盘与硬盘驱动器是封装在一起的。硬盘与硬盘驱动器是封装在一起的。巨磁阻效应的发现催生了大容量的小体积硬盘，巨磁阻巨磁阻效应的发现催生了大容量的小体积硬盘，巨磁阻效应的发现者荣获效应的发现者荣获2007年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖 。 计算机导论计算机导论(2009)3.2.3 存储器存储器 光盘光盘：根据激光照射后反射的不同表示不同信息。根据激光照射后反射的不同表示不同信息。CD（Compact Disc）。）。 CD-ROM（CD- Read Only Memory，只读光盘）

9、。，只读光盘）。CD-R （CD-Recordable，一次写入型光盘）。，一次写入型光盘）。CD-RW（CD-ReWriteable，可重复写光盘）。，可重复写光盘）。VCD（Video CD）：可存储）：可存储70分钟的分钟的MPEG-1影视节目。影视节目。 计算机导论计算机导论(2009)3.2.3 外存储器外存储器 光盘光盘：根据激光照射后反射的不同表示不同信息。根据激光照射后反射的不同表示不同信息。DVD（Digital Versatile Disk，数字通用光盘）。，数字通用光盘）。 DVD-Video： 用于观看电影和其他可视娱乐节目。用于观看电影和其他可视娱乐节目。DVD-RO

10、M：用于存储数据。：用于存储数据。DVD-R：可供用户写入一次数据。：可供用户写入一次数据。DVD-RAM：能随机存取并可以重写：能随机存取并可以重写100000次。次。DVD-RW：能顺序存取并可以重写：能顺序存取并可以重写1000次。次。DVD Audio：用于存储高质量音质的音频数据。：用于存储高质量音质的音频数据。光盘的使用要有光盘驱动器的配合。光盘的使用要有光盘驱动器的配合。 计算机导论计算机导论(2009)3.2.3 外存储器外存储器 U盘盘/优盘优盘通过通过USB接口与计算机相连，传输速度快接口与计算机相连，传输速度快/使用方便使用方便/支持支持热插拔热插拔/连接灵活。连接灵活。

11、 是一种基于闪存技术的移动存储设备，用是一种基于闪存技术的移动存储设备，用Flash EPROM芯片来存储数据芯片来存储数据 。广泛应用于广泛应用于MP3/MP4/数码相机数码相机/数码摄像机数码摄像机/手机手机/个人数个人数字助理的各种闪存卡都是基于闪存技术的存储设备。字助理的各种闪存卡都是基于闪存技术的存储设备。 计算机导论计算机导论(2009)3.2.3 外存储器外存储器 存储器的层次结构存储器的层次结构存储器的指标主要有存取速度、存储容量和单位价格。存储器的指标主要有存取速度、存储容量和单位价格。存取速度快、单位价格高的存储器容量少一些。存取速度快、单位价格高的存储器容量少一些。存取速

12、度慢、单位价格低的存储器容量多一些。存取速度慢、单位价格低的存储器容量多一些。存储容量从小到大形成如下层次：存储容量从小到大形成如下层次： 寄存器。寄存器。高速缓存。高速缓存。主存储器主存储器/内存。内存。 辅助存储器辅助存储器/外存。外存。 计算机导论计算机导论(2009)3.2.4 输入设备输入设备 键盘（键盘（Keyboard ）鼠标（鼠标（Mouse）扫描仪（扫描仪（Scanner ）跟踪球（跟踪球（Track Ball） 触摸屏（触摸屏（Touch Screen ） 计算机导论计算机导论(2009)3.2.5 输出设备输出设备显示器（显示器（Display Device） 打印机（打

13、印机（Printer） 绘图仪（绘图仪（Plotter） 计算机导论计算机导论(2009)3.2.5 输出设备输出设备显示器显示器：用来显示字符与图形信息用来显示字符与图形信息 。CRT （Cathode Ray Tube，CRT）显示器。）显示器。液晶显示器（液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）。）。 计算机导论计算机导论(2009)3.2.5 输出设备输出设备显示器的性能指标显示器的性能指标 显示色彩：分为单色显示器和彩色显示器。显示色彩：分为单色显示器和彩色显示器。屏幕尺寸：显示器对角线长度，常见的显示器有屏幕尺寸：显示器对角线长度，常见的显示器有 15/1

14、7/19/21英寸等。英寸等。点距：屏幕上的相邻像素点之间的距离。点距：屏幕上的相邻像素点之间的距离。分辨率：屏幕上可以容纳的像素点的个数，分辨率：屏幕上可以容纳的像素点的个数，颜色深度：计算机中表示色彩的二进制位数。颜色深度：计算机中表示色彩的二进制位数。刷新频率：每秒钟内屏幕画面刷新的次数。刷新频率：每秒钟内屏幕画面刷新的次数。 计算机导论计算机导论(2009)3.2.5 输出设备输出设备打印机打印机：用于将计算机运行结果打印在纸上用于将计算机运行结果打印在纸上 。针式打印机。针式打印机。激光打印机。激光打印机。喷墨打印机。喷墨打印机。 计算机导论计算机导论(2009)3.2.5 输出设备

15、输出设备绘图仪绘图仪：用于在纸张用于在纸张/薄膜薄膜/胶片上绘出图形胶片上绘出图形/图像的设备。图像的设备。滚筒式绘图仪。滚筒式绘图仪。平台式绘图仪。平台式绘图仪。 计算机导论计算机导论(2009)3.2.6 主板主板主要功能主要功能 提供插接各种功能卡的插槽。提供插接各种功能卡的插槽。各种常用外部设备提供通用接口。各种常用外部设备提供通用接口。 计算机导论计算机导论(2009)3.2.6 主板主板主要组成部分主要组成部分 芯片芯片芯片组芯片组RAID控制芯片控制芯片 BIOS 芯片芯片 CMOS 芯片芯片 扩展槽扩展槽 内存插槽内存插槽AGP插槽插槽 PCI Express插槽插槽 PCI插

16、槽插槽 计算机导论计算机导论(2009)3.2.6 主板主板主要组成部分主要组成部分对外接口对外接口 硬盘接口：连接硬盘，分为硬盘接口：连接硬盘，分为IDE接口和接口和SATA接口。接口。软驱接口：连接软盘驱动器。软驱接口：连接软盘驱动器。COM接口（串口）：连接串口鼠标和外置接口（串口）：连接串口鼠标和外置Modem等。等。PS/2接口：用于连接接口：用于连接PS/2接口的键盘和鼠标。接口的键盘和鼠标。USB接口：连接键盘、鼠标、打印机等设备。接口：连接键盘、鼠标、打印机等设备。LPT接口（并口）：连接打印机或扫描仪。接口（并口）：连接打印机或扫描仪。MIDI接口：连接各种接口：连接各种MI

17、DI设备。设备。 计算机导论计算机导论(2009)3.2.7 总线总线主要作用主要作用多个功能部件共享的信息传输线称为总线。多个功能部件共享的信息传输线称为总线。采用总线结构便于部件和设备的扩充，使用统一的总线采用总线结构便于部件和设备的扩充，使用统一的总线标准，不同设备间互连将更容易实现。标准，不同设备间互连将更容易实现。总线分类总线分类数据总线数据总线地址总线地址总线控制总线控制总线 计算机导论计算机导论(2009)3.2.7 总线总线总线标准总线标准ISA总线总线EISA总线总线VESA总线总线 PCI总线总线 计算机导论计算机导论(2009)3.3 计算机软件子系统计算机软件子系统系统

18、软件系统软件操作系统操作系统语言翻译程序语言翻译程序数据库管理系统数据库管理系统软件开发环境软件开发环境 计算机导论计算机导论(2009)3.3 计算机软件子系统计算机软件子系统应用软件应用软件办公软件办公软件辅助设计软件辅助设计软件图像处理软件图像处理软件网页制作软件网页制作软件网络通信软件网络通信软件工具软件工具软件实际应用软件实际应用软件 计算机导论计算机导论(2009)3.4 数据表示数据表示计算机中的数制计算机中的数制数值型数据的表示数值型数据的表示字符型数据的编码表示字符型数据的编码表示汉字的编码表示汉字的编码表示 计算机导论计算机导论(2009)3.4.1 计算机中的数制计算机中

19、的数制不同数制的表示不同数制的表示在计算机内部用二进制形式表示和存储数据。在计算机内部用二进制形式表示和存储数据。 人们习惯于用十进制记数。人们习惯于用十进制记数。为了书写简单方便也使用八进制和十六进制。为了书写简单方便也使用八进制和十六进制。用加后缀或角标的形式区别不同进制数据。用加后缀或角标的形式区别不同进制数据。B表示二进制数。表示二进制数。O或或Q 表示八进制数。表示八进制数。D表示十进制数（表示十进制数（D可省略）。可省略）。H表示十六进制数。表示十六进制数。 计算机导论计算机导论(2009)3.4.1 计算机中的数制计算机中的数制二进制转换成其他进制二进制转换成其他进制二进制数转换

20、成十进制数，按权展开相加即可。二进制数转换成十进制数，按权展开相加即可。二进制数转换成八进制数时，以小数点为界，分别向左二进制数转换成八进制数时，以小数点为界，分别向左向右分成向右分成3位一组，不够位一组，不够3位补位补0，分完组后对应成八进制，分完组后对应成八进制数即可。数即可。二进制数转换成十六进制数时，以小数点为界，分别向二进制数转换成十六进制数时，以小数点为界，分别向左向右分成左向右分成4位一组，不够位一组，不够4位补位补0，分完组后对应成十六，分完组后对应成十六进制数即可。进制数即可。 计算机导论计算机导论(2009)3.4.1 计算机中的数制计算机中的数制二进制转换成其他进制示例二

21、进制转换成其他进制示例 (1011001.10111)2 = 126 +124 +123 +120 +12-1 +12-3 +12-4+12-5 = 64+16+8+1+0.5+0.125+0.0625+0.03125+0.015625 = (99.734375) 10 (1011001.10111)2 = (001 011 001 . 101 110)2 = (131.56)8 (1011001.10111)2 = (0101 1001 . 1011 1000)2 = (59.B8)16 计算机导论计算机导论(2009)3.4.1 计算机中的数制计算机中的数制其他进制转换成二进制其他进制转换

22、成二进制十进制数转换成二进制数，先把十进制数分解成若干个十进制数转换成二进制数，先把十进制数分解成若干个数相加数相加,每个数都是每个数都是2的若干次幂，然后对应成二进制数。的若干次幂，然后对应成二进制数。八进制数转换成二进制数时，每一个八进制位展开成八进制数转换成二进制数时，每一个八进制位展开成3个个二进制位即可。二进制位即可。十六进制数转换成二进制数时，每一个十六进制位展开十六进制数转换成二进制数时，每一个十六进制位展开成成4个二进制位即可。个二进制位即可。 计算机导论计算机导论(2009)2.4.1 数据表示数据表示其他进制转换成二进制示例其他进制转换成二进制示例 (98.75)10 =

23、64 + 32 + 2 + 0.5 + 0.25 = (1100010.11)2 (276.15)8 = (010 111 110.001 101)2 = (10111110.001101)2 (3AC.1E)16 = (0011 1010 1100.0001 1110)2 = (1110101100.0001111)2 计算机导论计算机导论(2009)3.4.2 数值型数据的表示数值型数据的表示无符号数据的表示无符号数据的表示按一定规则把无符号整数转换成二进制形式在计算机内按一定规则把无符号整数转换成二进制形式在计算机内部表示和存储。部表示和存储。带符号数据的表示带符号数据的表示带符号数中的

24、正负号及小数中的小数点都以二进制形式带符号数中的正负号及小数中的小数点都以二进制形式表示。表示。需要考虑的因素需要考虑的因素机器数的范围机器数的范围。机器数的符号机器数的符号。机器数中小数点的位置机器数中小数点的位置。 计算机导论计算机导论(2009)3.4.2 数值型数据的表示数值型数据的表示机器数的范围机器数的范围机器数的表示范围由机器数的表示范围由CPU中的寄存器决定。中的寄存器决定。对于无符号数，对于无符号数， 8位寄存器的表示范围是位寄存器的表示范围是0255，16位寄存器的表示范围是位寄存器的表示范围是065535。对于带符号数，对于带符号数，8位寄存器的表示范围是位寄存器的表示范

25、围是-128+127，16位寄存器的表示范围是位寄存器的表示范围是-32768+32767。 计算机导论计算机导论(2009)3.4.2 数值型数据的表示数值型数据的表示机器数的符号机器数的符号在计算机内部，任何数据（符号）都只能用二进制的两在计算机内部，任何数据（符号）都只能用二进制的两个数码个数码0和和1来表示。来表示。带符号数的表示，除了用带符号数的表示，除了用0和和1的组合来表示数值的绝对的组合来表示数值的绝对值大小外，其正负号也必须用值大小外，其正负号也必须用0和和1来表示。来表示。最高位为符号位，并用最高位为符号位，并用0 表示正，用表示正，用1 表示负。表示负。有原码有原码/反码

26、反码/补码等表示形式。补码等表示形式。 计算机导论计算机导论(2009)3.4.2 数值型数据的表示数值型数据的表示机器数机器数示例示例无符号十进制数无符号十进制数57的机器数表示。的机器数表示。57的二进制形式为的二进制形式为111001。 +57原原 =00111001（正数的原码最高位为（正数的原码最高位为0，数值位补足，数值位补足7位）位） -57原原= 10111001（负数的原码最高位为（负数的原码最高位为1，数值位补足，数值位补足7位）位） +57反反= 00111001（正数的反码与其原码相同）（正数的反码与其原码相同） -57反反= 11000110（负数的反码，符号位不变，

27、数值位为原码数值位取反）（负数的反码，符号位不变，数值位为原码数值位取反） +57补补= 00111001（正数的补码与其原码相同）（正数的补码与其原码相同） -57补补=11000111（负数的补码在其反码的末尾加（负数的补码在其反码的末尾加1） 计算机导论计算机导论(2009)3.4.2 数值型数据的表示数值型数据的表示机器数中小数点的位置机器数中小数点的位置定点数（定点整数定点数（定点整数/定点小数）定点小数）浮点数浮点数0000000110000011hh数值部分符号位小数点位置11010000000000 00 hh数值部分符号位小数点位置 计算机导论计算机导论(2009)3.4.3

28、 字符型数据的编码表示字符型数据的编码表示基本含义基本含义对于字符型数据，没有相应的转换规则可以使用。需要对于字符型数据，没有相应的转换规则可以使用。需要人们规定出每个字符对应的二进制编码形式。人们规定出每个字符对应的二进制编码形式。常用的字符型数据编码常用的字符型数据编码ASCII码码（美国标准信息交换码的简称）（美国标准信息交换码的简称）使用一个字节表示一个使用一个字节表示一个ASCII码字符。码字符。主要用于小型机和微型机。主要用于小型机和微型机。EBCDIC码码（扩展（扩展BCD码）码）BCD 码又称码又称二二十进制编码十进制编码，用二进制编码形式表示十进制数。，用二进制编码形式表示十

29、进制数。在在BCD码的基础上，又增加了一些符号和英文字母的表示。码的基础上，又增加了一些符号和英文字母的表示。主要用于超级计算机和大型计算机。主要用于超级计算机和大型计算机。 计算机导论计算机导论(2009)3.4.4 汉字的编码表示汉字的编码表示与汉字处理有关的几种编码与汉字处理有关的几种编码汉字输入码汉字输入码数字码：国标区位码。数字码：国标区位码。拼音码：全拼输入法拼音码：全拼输入法/紫光输入法紫光输入法/智能智能ABC输入法。输入法。字形码：五笔字型编码。字形码：五笔字型编码。 汉字机内码（一个汉字占用汉字机内码（一个汉字占用2个字节）。个字节）。汉字交换码汉字交换码国标码。国标码。B

30、IG5码。码。汉字字形码汉字字形码 （用于显示和打印）（用于显示和打印） 计算机导论计算机导论(2009)3.5 数据存储数据存储以文件形式存储数据以文件形式存储数据文件就是存放在计算机外存上的相关数据的集合。文件就是存放在计算机外存上的相关数据的集合。文件命名文件命名文件名格式：文件名格式：.扩展名扩展名。主文件名由用户根据文件内容命名，应做到见名知义。主文件名由用户根据文件内容命名，应做到见名知义。扩展名代表文件属于哪一类。扩展名代表文件属于哪一类。 按层次组织文件按层次组织文件逐层建立文件夹，并把不同文件放入不同的文件夹。逐层建立文件夹，并把不同文件放入不同的文件夹。提高文件管理效率和存

31、储空间利用率。提高文件管理效率和存储空间利用率。 计算机导论计算机导论(2009)3.5 数据存储数据存储按层次组织文件示例按层次组织文件示例逐层建立文件夹，并把不同文件放入不同的文件夹。逐层建立文件夹，并把不同文件放入不同的文件夹。 计算机导论计算机导论(2009)3.5 多媒体技术基础多媒体技术基础多媒体概述多媒体概述多媒体领域的关键技术多媒体领域的关键技术多媒体技术的应用多媒体技术的应用 计算机导论计算机导论(2009)3.6.1 多媒体概述多媒体概述多媒体概念多媒体概念媒体是指信息的载体。媒体是指信息的载体。多媒体技术就是指利用计算机技术综合处理文本、图形、多媒体技术就是指利用计算机技

32、术综合处理文本、图形、动画、图像、音频和视频等信息的技术。动画、图像、音频和视频等信息的技术。多媒体的种类多媒体的种类文本和超文本：纯文本文件文本和超文本：纯文本文件/WORD文档文档/HTML文件文件图形：图形：3DS格式格式/DXF格式格式 图像：图像：BMP格式格式/JPG格式格式GIF/格式格式 视频：视频：AVI格式格式/MPG格式格式/ASF格式格式/RMVB格式格式 动画：动画：FCL-FLC格式格式/MPG格式格式/AVI格式格式/GIF格式格式 /RMVB格式格式 音频：音频：WAV格式格式/MID格式格式/MP3格式格式/WMA格式格式 计算机导论计算机导论(2009)3.6.1 多媒体概述多媒体概述多媒体示例多媒体示例图像文件1图像文件2图像文件3视频文件动画文件音