计算机导论（高等院校）全套教学课件

计算机导论第一章绪

论全套可编辑PPT课件共9章，内容涵盖计算机基础知识、计算机硬件、计算机软件、计算机网络、程序设计基础、数据结构、数据库技术、软件工程和计算机新技术及应用。计算机是20世纪人类伟大的科学技术发明之一，它是一种能够快速而高效地完成信息处理的数字化电子设备。目前，计算机已成为人们不可缺少的工具。我们可以轻松地利用计算机管理文件，制作电子文档、电子表格和演示文稿，绘制图形，处理图像，制作平面及三维动画，以及进行网络通信、网上购物、网上汇款等。本章导读2了解计算思维基础知识。了解计算机的产生与发展。了解计算机的特点与分类。了解计算机的应用领域。了解计算机中数值与字符的表示。学习目标3典型案例——使用“计算器”进行数制转换信息在计算机中的表示形式计算机的应用领域计算机的特点与分类计算机的产生与发展计算思维概述目录1.11.21.31.41.51.6456例如，让机器判断方程是否有整数解。类似的上述问题促进了计算机科学和计算科学的诞生和发展。

计算是指通过数学方法，根据已知数求得未知数的过程。简单来说，计算是指“数据”在“运算符”的操作下，按照“规则”进行的数据变换。“规则”可以学习与掌握，但有时应用“规则”进行计算可能会超出人的计算能力，即人知道规则却没有办法得到计算结果。

如何解决呢？一种办法是研究复杂计算的各种简化的等效计算方法，从而可以使人计算；另一种办法是设计一些简单的规则，让机器来重复执行以完成计算。7

“计算机科学”是研究计算机和可计算系统的理论方面的学科，包括软件、硬件等计算系统的设计和制造，发现并提出新的问题求解策略、新的问题求解算法，在硬件、软件、互联网方面发现并设计使用计算机的新方式和新方法等。简单而言，计算机科学围绕着“构造各种计算机器”和“应用各种计算机器”进行研究。8指以数学学科为代表，以推理和演绎为特征的手段，科学家通过构建分析模型和理论推导进行规律预测和发现。理论手段实验手段指以物理学科为代表，以实验、观察和总结为特征的手段，科学家通过直接观察获取数据，然后通过分析数据进行规律预测和发现。计算手段指以计算机学科为代表，以设计和构造为特征的手段，科学家通过建立仿真分析模型和有效的算法，利用计算工具来进行规律预测和发现。当前，计算手段已发展为与理论手段和实验手段并存的科学研究的第三种手段。9技术进步已经使得现实世界的各种事物都可感知、可度量，进而形成数量庞大的数据或数据群，使得基于庞大数据形成仿真系统成为可能，因此，依靠计算手段发现和预测规律成为不同学科的科学家进行研究的重要手段。例如，生物学家利用计算手段研究生命体的特性；化学家利用计算手段研究化学反应的机理；建筑学家利用计算手段来研究建筑结构的抗震性；经济学家、社会学家利用计算手段研究社会群体网络的各种特性等。由此，计算手段与各学科结合形成了所谓的计算科学，如计算物理学、计算化学、计算生物学、计算经济学等。10

2006年3月，美国卡内基·梅隆大学周以真（JeannetteMWing）教授在美国计算机权威期刊《CommunicationsoftheACM》杂志上提出并定义了计算思维（ComputationalThinking）。

周以真教授认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解等的一系列思维活动。11首先要正确地领悟问题及用户需求，明确涉及的对象，然后对问题进行形式化描述。根据问题定义建立形式化描述问题的求解模型，确立输入输出关系。设计处理输入数据的算法。根据算法设计编写程序代码并进行调试。运行计算机系统，并对运行中发现的问题或用户的新需求进行系统维护。问题定义及形式化利用计算的手段求解问题的基本过程可描述如下。建立问题的逻辑模型算法设计编程运行和维护12构成计算思维的基本方法，典型的方法有八类这是一个基本的计算机问题求解过程模型，其中包含了许多共性的方法。（1）抽象（2）分解（3）约简（4）递归（5）算法（6）程序（7）仿真（8）计算机应用系统13

（1）抽象

在科学研究中，抽象是从许多事物中，舍弃个别的、非本质的属性，抽取共同的、本质的属性的过程。共同属性是指那些能把一类事物与他类事物区分开来的特征，这些具有区分作用的属性又称本质属性。抽象是计算思维的基本方法。在计算机问题求解过程中，问题抽象的基本方法是问题定义、数据定义及业务流程的形式化描述（IPO），其结果是系统需求报告。14

（2）分解当面临一个庞杂的任务或要设计一个复杂的系统时，采用任务分解和模块化的思想，把一个复杂的任务或系统拆分成相对简单的若干子系统。如果某个子系统还比较复杂，则需要进一步细分，直到每个部分相对简单为止。

问题分解需遵循各子系统相对独立的原则，即要保证高内聚、低耦合。15

（3）约简

在一些自然或社会问题中，人们所面对的问题或数据有时候过于复杂，约简就是要在保证问题或数据特征能反映原问题或数据本质特征的前提下，对问题或数据等进行简化。

例如，高维数据的降维处理，从而把一个看起来困难的问题重新阐释成一个人们知道怎样解决的问题。16

（4）递归

递归就是用自身定义自身的方法。在复杂问题求解中，递归通常可以把一个复杂的问题通过层层转化，变为一个与原问题相似的规模较小的问题。

在计算机程序中，递归算法不仅能够更好地证明算法的正确性，而且只需少量的程序代码就可描述出解题过程所需要的多次重复计算，大大地减少了程序的代码量。17

（5）算法

在人的一般思维中，做任何事情，首先要想的问题是如何做，然后再进一步规划做事的具体步骤，这就是算法的概念。算法是解决问题的方法和求解问题的步骤描述。

当人们把一个复杂的系统分解为一系列相对独立的子系统或功能模块时，接下来就是要完成每一个模块的功能，如何把它的输入变成输出。这和人类的逻辑思维如出一辙，是一个概念、判断和推理的思考过程。可以说，计算思维中的算法刻画了人类一般的逻辑思维过程，是逻辑思维的形式化描述。18

（6）程序程序是为实现特定目标或解决特定问题而用计算机语言编写的命令序列的集合。程序是算法的物理实现。

（7）仿真仿真就是利用模型复现实际系统发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。仿真模型是被仿真对象的相似物或其结构形式，它可以是物理模型或数学模型。不过，不是所有对象都能建立物理模型，

例如，为了研究飞行器的动力学特性，在地面上只能用计算机来仿真。为此，首先要建立对象的数学模型，然后再将它转换成适合计算机处理的形式，即仿真模型。19

（8）计算机应用系统利用计算机求解问题，本质上是使用计算机应用系统解决实际问题。例如，人们利用计算机进行文字编辑、财务管理、上网浏览、网络聊天等，人们打交道的是相应的计算机软件，而不是直接使用计算机的计算和存储部件。

计算机应用系统需要通过安装在计算机硬件上的操作系统等系统软件来使用计算机的硬件资源。20计算思维是可实现的，计算机的引入使得计算思维的深度和广度均发生了重大变化，不但极大地提高了计算思维实现的效率，而且将计算思维扩展到前所未有的领域。1．简单数据和问题的处理简单数据和问题与人们的日常工作、生活息息相关。在计算机没有产生之前，人们一直寻求好的解决方法，但未曾有质的变化。计算机的诞生给人们解决问题提供了一种新型手段，人们发现从计算思维角度通过计算机解决问题变得简单而高效。图1-1（下页）描述了简单数据和问题的计算机处理过程。21图1-1简单数据和问题的处理222．复杂问题的处理对于复杂问题而言，问题的规模和复杂程度明显增加。此时，不仅要考虑问题的解决，而且必须是在当前计算机软件、硬件技术限制下能够高效解决。这就需要使用更复杂的数据结构、算法，以及先进的程序设计思想来实现。图1-2描述了复杂问题的计算机处理过程。图1-2复杂问题的处理233．规模数据的高效管理除了复杂问题外，还有一类和日常工作、生活密切相关的问题，那就是大量数据的管理与利用，数据唯有被利用才会产生价值。但是，以传统的复杂问题处理方式无法满足规模数据的高效管理，必须找到新的技术解决方案。图1-3描述了规模数据问题的计算机处理过程。图1-3规模数据问题的处理2425世界公认的第一台通用电子计算机，是于1946年2月由美国宾夕法尼亚大学的一批青年科技工作者研制成功的，它被命名为ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，电子数字积分计算机），如图1-4所示。ENIAC采用电子管作为计算机的基本元器件，全机共用电子管17468个，继电器1500个，电容10000个，电阻70000个，占地面积约170平方米，重达30余吨，每小时耗电150千瓦，每秒能进行5000次加法运算或400次乘法运算。图1-4第一台通用计算机（ENIAC）26自1946年世界上第一台通用电子计算机ENIAC诞生以来，计算机技术获得了迅猛发展。按照计算机采用的电子元器件的不同，可以将计算机划分为电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模及超大规模集成电路4代。第1代：电子管计算机（1946—1958年）01第2代：晶体管计算机（1958—1964年）02

硬件方面，采用电子管作为基本逻辑电路元件，主存储器采用水银延迟线存储器、磁鼓和磁芯等，外存储器则采用磁带；软件方面，只能使用机器语言和汇编语言；计算机体积庞大、速度慢、功耗大、可靠性差、价格昂贵；应用以科学计算为主。

硬件方面，采用晶体管作为基本逻辑电路元件，主存储器主要采用磁芯，外存储器开始采用磁盘；软件出现了各种各样的高级语言及其编译程序，及以批处理为主的操作系统；计算机的体积缩小，耗电减少，重量减轻，可靠性提高，性能提高；应用以科学计算和各种事务处理为主，并开始用于工业控制。27第3代：中小规模集成电路计算机（1964—1971年）03第4代：大规模及超大规模集成电路计算机（1971年至今）04

硬件方面，计算机的主要逻辑部件采用中小规模集成电路，主存储器开始采用半导体存储器；软件方面，对计算机程序设计语言进行了标准化，并提出了结构化程序设计思想；计算机的体积进一步减小，运算速度、运算精度、存储容量及可靠性等主要性能指标大为改善；计算机的应用领域和普及程度有了迅速发展。

硬件方面，计算机的逻辑部件由大规模和超大规模集成电路组成，主存储器采用半导体存储器，计算机的外围设备多样化、系列化；软件方面，实现了软件固化技术，出现了面向对象的计算机程序设计思想，并广泛采用了数据库技术、计算机网络技术。在第4代计算机的发展过程中，最重要的成就之一表现在微处理器的体积不断减小、集成度不断提高、运算速度越来越快，从而使计算机逐渐向微型机（即日常使用的个人计算机）方向发展，使计算机逐渐走进办公室、学校和普通家庭。2829目前计算机的最高运算速度已达到20亿亿次/秒，这使得在过去需要几年甚至几十年才能完成的任务，现在只需要几分钟，甚至在更短的时间内就可以完成，从而极大地提高了工作效率。与此同时，随着计算机技术的发展，计算机的运算速度还会进一步提高。计算机的精度取决于机器的字长，字长越长，精度越高。不同型号的计算机字长不同，有8位、16位、32位、64位等，目前较流行的计算机大多为64位字长。（2）精确度高（1）运算速度快计算机的记忆能力是指其对数据的存储能力，计算机可以存储大量的信息；计算机还具有逻辑运算的功能，能对信息进行识别、比较、判断等。（4）自动化程度高（3）具有记忆能力和逻辑判断能力计算机内部的操作运算都是在程序的控制之下自动完成的。程序员根据用户的要求编写好程序并运行，计算机就可以按照程序的指令要求，自动完成指定的任务。计算机的特点30计算机的分类方法较多，一般按照计算机的用途、计算机的功能和规模进行分类。1．按照计算机的用途分类计算机的用途千差万别，有的用途广，有的用途单一。按照计算机的用途进行划分，可以将计算机分为通用计算机和专用计算机。指功能较多，应用较广，适合于各行各业应用的计算机。目前应用于学校机房、办公室和家庭的计算机就都属于通用计算机。（1）通用计算机指为完成某一特殊功能而设计的计算机。专用计算机一般配有专门开发的软件及与之相配套的接口设备，大多被应用于工业控制、军事等领域。（2）专用计算机312．按照计算机的用途分类按照计算机的功能强弱和规模大小进行划分，可以将计算机分为巨型机、大型机、小型机、微型机和工作站等。

（1）巨型机

巨型机亦称超级计算机，其具有极高的性能和极大的规模，价格昂贵，主要用于航天、气象、地质勘探等尖端科技领域。巨型机的研发和生产是一个国家科技实力的体现，我国是世界上能生产巨型机的少数国家之一，研制成功了“银河”“曙光”“天河”“神威”等巨型机，如图1-5所示。图1-5巨型机32

（2）大型机

大型机（见图1-6）虽然在量级上不及巨型机，但也有很高的运算速度和很大的存储量，一般用于为大中型企、事业单位（如银行、机场等）的数据提供集中的存储、管理和处理，承担企业级服务器的功能。目前，生产大型机的厂商主要有美国的IBM公司、日本的富士通公司等。

（3）小型机

小型机是指性能和价格介于微型机服务器和大型机之间的一种高性能计算机。小型机的特点是结构简单、可靠性和维护费用低。目前，小型机已被微型机取代。图1-6大型机33

（4）微型机

微型机又称微机，是当今使用最普及的一类计算机，其特点是体积小、功耗低、功能多、性价比高。微型机按照结构和性能的不同，又可分为单片机、单板机、个人计算机（PC）、工作站和服务器等几种类型。其中，个人计算机包括台式计算机（见图1-7）、笔记本计算机（见图1-8）、一体机和平板计算机等类型。图1-7台式计算机图1-8笔记本计算机3435计算机因为具有强大的功能和显著的特点，被越来越广泛地应用到各个领域，有力地推动着社会向前发展。计算机的应用领域多媒体应用自动控制计算机辅助系统科学运算网络应用信息处理人工智能361．科学运算科学运算是计算机最早、最成熟的应用领域。计算机具有非常高的计算速度和精度，因而使得人们能快速、准确地完成各类复杂的运算，从而大大地提高了工作效率。例如，在神舟飞船的轨道计算、三峡大坝的应力计算等方面，计算机都发挥着不可替代的作用。2．信息处理信息处理又称数据处理，是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。例如，企业的生产管理、财务管理、仓库管理，学校的学生成绩管理、学籍管理、试题库管理，奥运会上的成绩统计、新闻采集与发布等。图1-9（下页）为某企业的信息管理系统。37图1-9某企业的信息管理系统3．自动控制计算机在自动控制方面的应用，大大地促进了工业生产自动化技术的普及和提高。工业生产是一系列连续而重复的工作过程，利用计算机对生产过程进行实时控制，可以降低劳动者的工作强度，提高产品的数量和质量。例如，纺织机械的织造过程控制、动车组火车的自动牵引控制、生产流水线的自动控制等，都是计算机在自动控制方面的典型应用。384．计算机辅助系统计算机在计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，CAD）、计算机辅助制造（ComputerAidedManufacturing，CAM）和计算机辅助教学（ComputerAidedInstruction，CAI）等方面发挥着越来越大的作用。图1-10利用计算机设计的建筑效果图例如，奥运场馆的设计、京沪高速铁路的效果图设计、纺织品花色设计、服装设计、三维动画设计、模具设计、电路设计等，都能较好地利用计算机提高设计速度、缩短设计周期、保证设计质量，从而更好地节省人力、物力、财力。图1-10为利用计算机设计的建筑效果图。395．多媒体应用多媒体（Multimedia）是文本、图形、图像、音频、动画和影片等各种媒体的组合物。近些年来，多媒体技术被广泛应用于医疗、教育、商业、军事、出版等领域。图1-11为利用多媒体技术制作的香水广告。图1-11利用多媒体技术制作的香水广告406．人工智能人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门学科，其目标是生产出能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。具体来说，人工智能就是让机器像人类一样具有感知能力、学习能力、思考能力、沟通能力、判断能力等，从而更好地为人类服务。图1-12为利用人工智能技术研制的机器人。图1-12利用人工智能技术研制的机器人417．网络应用随着因特网的普及，利用计算机实现远距离通信和信息处理已经越来越方便。例如，QQ聊天、电子邮件、音乐下载、电子政务、网上购物、网上银行、网络搜索等的应用，推动着信息社会更快地发展。图1-13为某一购物网站。图1-13某一购物网站4243十进制二进制是基础。如果我们深入到计算机最底层，芯片中每个器件的状态只有“开”和“关”。对应地，分别用“0”和“1”表示，这便是二进制的由来。在计算机领域中，用于表示数值的进位计数制主要有4种：二进制八进制十六进制至于其他进制，主要是为了表示方便而采用的。数制也称计数制，是用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。在日常生活中，我们通常以十进制进行计数。除了十进制计数，还有许多非十进制的计数方法。例如，计时（60秒为1分，60分为1小时）用的是六十进制计数。44无论使用哪一种进位计数制，数值的表示都包含两个基本要素：基数和各位的“位权”。基数“位权”基数是一种进位计数制允许使用的基本数字符号的个数。一般而言，r进制的基数为r，即可供使用的计数符号有r个，分别为0～r−1，每个数位计满r就向其高位进1，即“逢r

进一”。“位权”简称“权”，是指数制中每一固定位置对应的单位值（常数），其值等于以基数为底，以数字符号所处位置的序号为指数的整数次幂。其中，各数字符号所处位置的序号计法为：以小数点为基准，整数部分自右向左递增，依次为0，1，2……，小数部分自左向右递减，依次为−1，−2……。例如，在十进制中，整数部分自右向左第3位的位权为102，即100。45在一个进位计数制中，各位数字符号所表示的数值等于该数字符号值乘以当前位置的位权。例如，在十进制数123中，1代表的数值为100，2代表的数值为20。不同进制数可以表示为(数值)计数制，也可以在数值的后面用特定的字母表示该数值的进制，具体表示方法为：二进制可用字母B表示，如1101.01B或(1101.01)2。十进制可用字母D表示（D可省略）。八进制可用字母O表示，如263.21O或(263.21)8。十六进制可用字母H表示，如F4.C1H或(F4.C1)16。461．十进制

十进制数的特征为：（1）十进制所采用的计数符号（或称数码）有10个，即0，1，2，……，9。（2）基数为10。（3）逢十进一，借一当十。例如，十进制数125.36按权展开为：125.36=1×102+2×101+5×100+3×10−1+6×10−2472．二进制

二进制数的特征为：（1）二进制所采用的计数符号有两个，即0和1。（2）基数为2。（3）逢二进一，借一当二。例如，二进制数1101按权展开为：(1101)2=1×23+1×22+0×21+1×20人们习惯用十进制计数，而计算机采用二进制计数，这是由于二进制在计算机设备中易于实现，计算规则简单，且易应用于逻辑代数（真和假）。483．八进制

八进制数的特征为：（1）八进制所采用的计数符号有8个，即0，1，2，3，4，5，6和7。（2）基数为8。（3）逢八进一，借一当八。例如，八进制数7251按权展开为：(7251)8=7×83+2×82+5×81+1×804．十六进制

十六进制数的特征为：（1）十六进制所采用的计数符号有16个，即0～9，A，B，C，D，E和F。（2）基数为16。（3）逢十六进一，借一当十六。例如，十六进制数D27A按权展开为：(D27A)16=13×163+2×162+7×161+10×160。49虽然不同进制数之间的转换过程是计算机自动完成的，但为了更好地理解和使用计算机，我们仍有必要了解不同进制数之间的转换方法。1．其他进制转换为十进制方法是，将其他进制按权展开，然后各项相加，就得到相应的十进制数。【例1-1】将二进制数10110.101转换成十进制数。按权展开(10110.101)2=1×24+0×23+1×22+1×21+0×20+1×2−1+0×2−2+1×2−3

=16+0+4+2+0+0.5+0+0.125

=(22.625)1050【例1-3】将十六进制数3A6E.5转换成十进制数。按权展开(3A6E.5)16=3×163+10×162+6×161+14×160+5×16−1=12288+2560+96+14+0.3125=(14958.3125)10【例1-2】将八进制数654.23转换成十进制数。按权展开(654.23)8=6×82+5×81+4×80+2×8−1+3×8−2

=384+40+4+0.25+0.046875

=(428.296875)10512．十进制转换为二进制

整数部分的转换采用“除2取余法”，即整数部分不断除以2，并记下每次所得余数，然后将所有余数按倒序排列即为相应的二进制数。

小数部分的转换则采用“乘2取整法”，即小数部分不断乘以2，并记下每次所得整数，然后将所有整数按顺序排列即为相应的二进制数。52【例1-4】将十进制数43.625转换成二进制数。将43.625的整数部分和小数部分分开处理：4322222211052120整数部分取余数110101小数部分取整数0.625×2=1.2510.25×2=0.5 00.5×2=11结果：(43.625)10=(101011.101)2533．二进制、八进制、十六进制之间的转换十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000000091001119100011110101012A200102211101113B300113312110014C401004413110115D501015514111016E601106615111117F7011177161000020108100010817100012111由于二进制、八进制、十六进制之间存在特殊的关系：81=23，161=24，即1位八进制数相当于3位二进制数，1位十六进制数相当于4位二进制数，因此转换比较容易，对照表1-1进行转换即可。表1-1各种进制数码对照表54

（1）二进制与八进制的相互转换二进制转换成八进制时，以小数点为中心，整数部分自右向左，每3位为1组，最后1组不满3位时高位补0；小数部分自左向右，每3位为1组，最后1组不满3位时低位补0。八进制转换成二进制时相反，将1位八进制数转换成3位二进制数即可。【例1-5】将二进制数10101011.110101转换成八进制数。N=(010

101

011.110

101)2（整数高位补0）25365

所以，(010101011.110101)2=(253.65)855【例1-6】将八进制数162.52转换成二进制数。N=(162.52)8

001

110

010.101

010

所以，(162.52)8=(1110010.10101)2

（2）二进制与十六进制的相互转换二进制转换成十六进制时，以小数点为中心，整数部分自右向左，每4位为1组，最后1组不满4位时高位补0；小数部分自左向右，每4位为1组，最后1组不满4位时低位补0。十六进制转换成二进制时相反，将1位十六进制数转换成4位二进制数即可。56【例1-7】将二进制数10101011.110101转换成十六进制数。N=(1010

1011.1101

0100)2（小数低位补0）

AB.D4所以，(10101011.110101)2=(AB.D4)16【例1-8】将十六进制数A6.3C转换成二进制数。N=(A6.3C)16

1010

0110.0011

1100

所以，(A6.3C)16=(10100110.001111)257由于计算机中的数据都是用二进制表示的，因此，人们设计了多种编码方法，以便用二进制数表示各种字符。1．

ASCII码计算机除了处理数值信息外，还要处理大量的字符信息（如英文字母、标点符号、控制字符等）。目前，广泛使用的字符编码是ASCII编码，即美国标准信息交换码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）。ASCII编码集中的字符用8位二进制数表示，共可表示256个字符。例如，字符A的编码表示如下。01000001b7b6b5b4b3b2b1b0码值为0～127的编码称为ASCII码基本集，它只使用低7位二进制数，其最高位（b7）用作奇偶校验位。码值为128～255的编码称为ASCII码扩展集，留作他用。58b6-b4b3-b00000010100111001011101110000NULDLESP0@P`p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB‘7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;K[k{1100FFFS,<L\l|1101CRGS-=M]m}1110SORS.>N^n～1111SIUS/?O_oDelASCII码基本集如表1-2所示。其中，编码0～31表示控制字符。表1-2ASCII字符编码表592．汉字编码从汉字编码的角度看，计算机对汉字信息的处理过程实际上是各种汉字编码间的转换过程。这些编码主要包括汉字外码、汉字交换码、汉字机内码和汉字字形码等。

（1）汉字外码（输入码）汉字外码又称汉字输入码，是用键盘将汉字输入计算机中的编码方式。目前常用的输入码有拼音码、五笔字型码、自然码、表形码、认知码、区位码和电报码等。一种好的输入码应具有编码规则简单、易学好记、操作方便、重码率低、输入速度快等优点。60

（2）汉字交换码（国标码）

汉字交换码是汉字信息处理系统之间或者通信系统之间进行信息交换的汉字代码，简称交换码，是为方便在各种系统、设备之间进行信息交换而制定的。我国制定颁布了《国家标准信息交换用汉字编码字符集（基本集）》（GB2312－1980），又称国标码。

国标码中收集了682个常用图形符号（如序号、数字、罗马数字、英文字母、日文假名、俄文字母、汉语注音等）和6763个汉字。这些汉字分为两级：第一级包括常用汉字3755个，按照拼音排序；第二级包括一般汉字3008个，按照部首排序。61

（3）汉字机内码机内码是在计算机内部存储、处理汉字的代码。汉字输入计算机后就转换为机内码，然后才能在计算机中处理和传输。

（4）汉字字形码字形码是汉字的输出码。输出汉字时都采用图形方式，无论汉字的笔画有多少，每个汉字都可以写在同样大小的方块中。通常用16×16点阵来显示汉字。6263步骤1单击“开始”按钮，在打开的“开始”菜单中选择“计算器”选项，打开“计算器”程序窗口。步骤2单击“菜单”按钮，在打开的菜单中选择“程序员”选项，切换到“程序员”模式，如图1-14所示。图1-14选择计算器类型

单击某一进制选项，即可切换到对应的进制操作界面图1-15输入二进制数后自动转换为其他进制数64步骤3选择“BIN”（二进制）选项，然后输入二进制数10100110，计算器会自动将其转换为HEX（十六进制）、DEC（十进制）、OCT（八进制），如图1-15（上页）所示。提示Windows自带的计算器目前只能进行整数部分的数制转换，不能进行小数部分的数制转换。将其他进制转换为十进制时，对于小数部分，我们可以用计算器计算每一位数的位权并乘以该数，然后依次相加。例如，将八进制数0.23转换为十进制的操作如下：先将计算器切换为“科学”模式，输入常数8（如果是十六进制转换为十进制，则为16），再依次按“xy”键、“1”键、“±”键、“×”键和“2”键（见下页图1-16），最后按“=”键，得出八进制数0.2转换为十进制数的结果0.25，如图1-17（下页）所示。65图1-16输入运算公式用同样的方法计算八进制数0.03转换为十进制的结果是0.046875，将其与0.25相加得出八进制数0.23转换为十进制数的结果0.296875。图1-17得出运算结果66计算机导论第二章

计算机硬件一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件是计算机的躯体，软件是计算机的灵魂，二者缺一不可。本章先介绍计算机硬件。本章导读68了解冯·诺依曼体系结构及计算机硬件系统的组成。了解主板的板型与结构。了解系统总线的工作原理及分类。了解CPU的产品系列与技术参数。了解常用的存储设备、输入和输出设备的功能。学习目标69典型案例输入和输出设备存储器CPU主

板计算机硬件概述目录2.12.22.32.42.52.6707172现代计算机基本结构的奠基人普遍认为是著名美籍匈牙利科学家冯·诺依曼教授。1946年6月，冯·诺依曼和高法斯坦等人发表了《电子计算机装置逻辑结构初探》论文，其中最重要的三点如下。新型电子计算机应该以二进制为基础，而不是使用十进制。“存储程序、过程控制”设计思想。程序设计者按照计算要求编好程序，再把程序和数据以二进制的形式存放在计算机的存储器中，让计算机自动执行程序，从而完成预定工作。硬件体系结构由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大基本部件组成

运算器是执行指令进行算术运算和逻辑运算；控制器是控制和调整计算机各部件协调地工作；存储器是存放运行中的程序和数据；输入设备是将数据输入计算机或由用户对计算机进行操作控制；输出设备是将计算机处理的结果转换成用户熟悉的形式。73数据数据、程序输入运算结果输出数据信息流向控制信息流向运行指令存数取数存数输入指令输出指令存储指令程序指令中央处理器存储器输入设备输出设备运算器控制器上述理论的提出，解决了计算机运算自动化的问题和各器件的配合问题，对后来的计算机发展起到了决定性的作用。根据这个方案研制的计算机称为“冯·诺依曼”计算机，其硬件体系结构及工作流程如图2-1所示。图2-1冯·诺依曼结构计算机硬件体系及工作流程74计算机硬件系统主机外部设备CPU内存储器运算器控制器输入设备（键盘、鼠标、扫描仪等）输出设备（显示器、打印机、音箱等）外存储器（硬盘、光盘、U盘等）只读存储器（ROM）随机存储器（RAM）计算机硬件系统是指组成计算机的各种物理设备，简单地说，就是看得见，摸得着的东西，如主机（含CPU、内存、硬盘、主板等）、显示器、鼠标、键盘等，如图2-2所示。计算机硬件是计算机工作的物质基础。图2-2计算机硬件系统的组成7576

ATX是一种结构标准，目前大部分主板都采用此结构。ATX（标准型）主板俗称“大板”，其特点是扩展插槽多，扩展性强。

Micro-ATX是ATX的简化版，俗称“小板”，与ATX（标准型）主板相比，少了一些扩展插槽，板型较小。（2）Micro-ATX（紧凑型）（1）ATX（标准型）用于小空间的、相对低成本的计算机。（4）E-ATX（3）Mini-ITX（迷你型）该类主板尺寸约为305×330mm，大多支持两个以上CPU，多用于高性能的工作站或服务器。主板的板型77主板主要由芯片组、CPU插槽、内存插槽、总线扩展槽、SATA接口、各种I/O接口、BIOS芯片和CMOS电池等组成，如图2-3所示。图2-3主板的结构CPU插槽内存插槽芯片组PCI扩展槽CMOS电池BIOS芯片PCI-E16x扩展槽PCI-E1x扩展槽各种I/O接口SATA接口781．芯片组芯片组是主板的灵魂与核心，是CPU与计算机中其他所有部件进行通信及沟通的桥梁，负责在它们之间转发数据。主板支持的CPU类型、内存规格和容量，以及扩展槽、各种接口的类型和数量等，都是由芯片组决定的。

因此，芯片组的优劣，在一定程度上决定了主板甚至整台计算机的性能与级别的高低。792．CPU插槽

CPU插槽用于安装CPU。目前CPU的接口大多是针脚或触脚式，对应到主板上就有相应的插槽类型。CPU接口类型不同，其针脚（触脚）数、体积、形状都有变化，所以不能相互接插，如图2-4所示。IntelLGA1150插槽AMDSocketAM3+插槽图2-4CPU插槽803．内存插槽内存插槽用于插内存条。主板所支持的内存种类和容量都由内存插槽来决定。内存插槽通常最少有两个，多的有4个、6个或8个。4．总线扩展槽总线扩展槽可以说是总线的延伸，用于扩展计算机的功能。大部分主板都有多个总线扩展槽，可以插入计算机的各种标准配件，如显卡、声卡、网卡、视频采集卡等。目前，常见的总线扩展槽有PCI和PCIExpress（PCI-E）。815．

SATA接口

SATA即SerialATA（串行ATA），全称是SerialAdvancedTechnologyAttachment，它是由Intel，IBM，Maxtor，Seagate等公司共同提出的硬盘接口规范，用于连接硬盘、光驱等设备，如图2-5所示。图2-5SATA接口主板一般有多个SATA接口SATA数据线SATA硬盘的数据线接口826．各种I/O接口

I/O接口（Input/OutputInterface，输入/输出接口）是指主板和外部设备之间连接的部位，不同的设备需要使用不同的接口，如图2-6所示。图2-6主板侧面的各种接口USB接口VGA接口网络接口光纤接口IEEE1394接口eSATA接口DVI接口HDMI接口PS/2接口音频输入/输出接口DisplayPort接口83（1）（2）（3）USB接口VGA接口HDMI接口USB是UniversalSerialBus（通用串行总线）的缩写。目前，大多数计算机外设都使用USB接口，如打印机、扫描仪、数码相机等。USB接口有USB1.0，USB2.0，USB3.0三种类型，传输速率分别为12MB/s，480MB/s，5GB/s。输出模拟显示信号，主要用于连接显示器和投影仪等。HighDefinitionMultimediaInterface的缩写，中文名称是高清晰多媒体接口。HDMI接口能高品质地传输高清视频和多声道音频数据，最高数据传输速度为5GB/s，主要用于连接显示器、液晶电视、蓝光机、高清播放机等设备。（4）光纤接口用于连接光纤。84（5）（6）网络接口音频输入/输出接口用于连接网线。用于连接麦克风、音箱、耳机等设备。（7）（8）PS/2接口DVI接口用于插入接口类型为PS/2的鼠标或键盘，是6针圆形接口。此接口已趋于淘汰。

DigitalVisualInterface的缩写，又称数字视频接口。DVI接口用于连接液晶显示器或投影仪等，它直接输出数字显示信号，具有高工作频率、高带宽的特点，可以支持较高的显示分辨率。85（9）DisplayPort接口一种高清数字显示接口标准，用于连接显示器、电视等设备，它提供的数据传输速度可达10.8GB/s。（10）（11）eSATA接口IEEE1394接口全称是ExternalSerialATA（外部串行ATA），它是SATA接口的外部扩展规范。换言之，eSATA就是“外置”版的SATA，用于连接外部SATA设备。例如，可以将SATA硬盘与主板的eSATA接口连接，进行数据的存取，而不必打开机箱安装SATA硬盘。是为了增强外部多媒体设备与计算机连接性能而设计的高速串行总线，传输速率可达到400MB/s。IEEE1394接口的特点是在传输数据时不占用CPU资源，主要用于连接数码摄像机，以及其他一些视频采集设备。如果您的主板上没有IEEE1394接口，可以购买IEEE1394卡来连接这些设备。86数据总线用于在各个部件之间传输数据信息，数据总线的宽度表示一次传输数据的位数。地址总线

用于在CPU与存储器或I/O接口之间传输地址信息，地址总线的宽度即地址总线的位数，反映了CPU的寻址范围。控制总线

用于在CPU与存储器或I/O接口之间传输各种控制信息，包括读命令、写命令、中断请求/响应信号等。

按照计算机所传输信息的种类划分，可以将系统总线分为三类

系统总线就是多个部件（CPU、内存、主板控制芯片等）之间的公共连线，用于在各个部件之间传输信息。

决定系统总线性能的主要参数是总线传输速率，它由总线频率和总线宽度决定。总线传输速率的计算公式为：总线传输速率=总线频率×总线宽度/8。87一种高速串行计算机扩展总线标准，其属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配独享通道带宽，不共享总线带宽。PCI-E总线有多种规格，主要包括1x，4x，8x（这三种规格主要用于插接网卡、声卡等设备）及16x（主要用于插接显卡）几种。其中，1x的传输速度为500MB/s，而16x就等于16倍于1x的速度，即8GB/s。

目前，主流的PCI-E2.0/3.0/4.0标准的速度已提升至原来的2/4/8倍，可达到16/32/64GB/s。PCI-E总线即通用串行总线，它连接外设简单快捷，支持热拔插，成本低、速度快、连接设备数量多，被广泛应用于计算机、摄像机、数码相机和手机等各种数码设备上。

目前，USB3.0的数据传输率已达到500MB/s。USB总线一种串行接口标准，可方便地把计算机、计算机外设、家电等设备连接起来，能达到实时传输多媒体视频流的高速、高带宽数据传输效果。IEEE1394总线的传输速度非常快（1394a最高的传输速率达400MB/s，而1394b的最高传输速率达到了800MB/s），并且支持带电拔插。大部分数码摄像机都带有IEEE1394接口。IEEE1394总线目前，微型计算机中的总线标准主要有PCI-E总线、USB总线和IEEE1394总线。8889生产计算机CPU的厂商主要有Intel和AMD两家（见图2-7），其中大部分市场被Intel占领。图2-7Intel和AMDCPU目前Intel公司的CPU产品主要有酷睿（Core）、奔腾（Pentium）和赛扬（Celeron）系列。

其中，酷睿系列为Intel公司的主打产品，性能最强，又分为i9、i7、i5和i3系列，其中，i9和i7对应高端市场，i5和i3对应中端和低端市场；奔腾系列面向入门级电脑；赛扬系列已很少人使用。

AMD公司的CPU产品主要包括集成了显示芯片的APU系列（中低端均有），面向高端市场的锐龙（RYZEN）和推土机（FX）系列，面向中低端市场的速龙（Athlon）系列。90主频封装和接口制造工艺核心缓存字长060305010204CPU的技术参数911．主频主频是指CPU的时钟频率，单位是MHz或GHz，用于表示CPU运算和处理数据的速度。在核心数相同的情况下，CPU主频越高，其运算和处理数据的速度就越快。与主频密切相关的技术参数是外频和倍频。CPU的外频是指CPU的基准时钟频率，它在一定程度上决定了CPU与周边设备之间传输数据的速度。CPU的主频与外频之间存在着一个比值关系，这个比值就是倍频系数，简称倍频。CPU主频、外频和倍频之间的关系是：主频=外频×倍频。2．字长字长是指CPU在单位时间内一次能处理的二进制数的位数。字长越大，CPU的工作效率越高。目前主流CPU的字长为64位，即CPU一次能处理8个字节（1字节等于8位）的数据。923．核心核心（Core）又称内核，是CPU最重要的组成部分。CPU所有的计算、控制/存储命令、处理数据都由核心执行。为了便于对CPU的设计、生产、销售进行管理，CPU制造商会对不同的CPU核心给出相应的代号，即CPU核心类型。

Intel和AMD每一代（或不同平台）CPU都有其相应的核心代号。目前，Intel台式机CPU的主流核心代号有CoffeeLake（第八代），KabyLake（第七代），Skylake（第六代）等。一般而言，新类型的核心在制作技术上比旧类型的核心更先进。目前，CPU普遍采用了多核心技术，即在一个CPU中集成多个核心，使其同时工作。在CPU性能的提升上，多核心技术虽然达不到1+1=2的效果，但随着核心数的增加，CPU性能还是有极大的提高，尤其是在处理多任务时。目前CPU的核心数包括双核心、四核心、六核心、八核心、十核心、十二核心、十六核心、十八核心等，其中以四核心和八核心居多。934．缓存缓存是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但数据交换速度极快。缓存的作用是暂时存储CPU要处理的数据，解决CPU运算速度与内存存取速度不匹配的矛盾，因此，其对CPU性能的影响非常大。CPU的第一层缓存，对CPU性能的影响最大，但由于其制作成本和制作难度高，所以容量都很小，基本在16KB到128KB之间。CPU的第二层缓存，分内部和外部两种芯片。内部芯片的二级缓存运行速度与主频相同，而外部芯片的二级缓存则只有主频的一半。二级缓存容量越大越好。CPU的第三层缓存，用于降低内存延迟，提升数据的处理能力。三级缓存（L3Cache）二级缓存（L2Cache）一级缓存（L1Cache）CPU的缓存主要分三级，CPU要读取数据时，按照从一级到三级顺序依次查找。945．封装和接口

CPU封装技术是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术。封装不仅起着固定、密封、保护CPU芯片的作用，而且还是沟通CPU芯片内部与外部电路的桥梁，即将CPU芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，从而与其他器件建立连接。目前IntelCPU使用的封装技术主要是LGA，使用触点式引脚；AMDCPU主要使用针式引脚。

CPU接口用于将CPU安装在主板上的CPU插槽中（见图2-8），不同类型的CPU接口，其针脚（或触脚）数也不相同。CPU接口的类型必须与主板上的CPU插槽相符，才能将CPU安装在主板上。图2-8CPU接口AMDCPU的接口采用针式引脚IntelCPU的接口采用触点式引脚目前，Intel主流的CPU接口有LGA1150，LGA1151，LGA1155，LGA1170，LGA2011，LGA2066等；AMD主流的CPU接口有SocketFM2，SocketFM2+，SocketAM3，SocketAM3+，SocketAM4，SocketTR4等。956．制造工艺

CPU的制造工艺是指在生产CPU的过程中，加工各种电路、电子元件和导线所采用的技术。CPU的生产精度通常以纳米（1纳米等于1/1000微米，1微米等于1/1000毫米）来表示，精度越高，制造工艺越先进，利用同样的材料就可以制造更多的电子元件，连接线也越细。这就意味着CPU的集成度更高、功耗更小。9697内存又称内存储器，用于暂时存放需要CPU处理的数据。计算机在处理数据时，首先需要将数据从外存（如硬盘）中调入内存，然后才能由CPU处理。1．内存的分类内存就其发展顺序来看，可以分为EDORAM，SDRAM，DDR，DDR2，DDR3，DDR4等几种类型。其中前四种内存已经被淘汰，DDR3内存（见图2-9）和DDR4内存（见图2-10）是目前市场上的主流内存。图2-9DDR3内存图2-10DDR4内存提示内存条上镀金的针脚是内存与主板的接口，俗称“金手指”。DDR2和DDR3内存的针脚数虽然都是240，但两者中间缺口的位置不同；DDR4内存的针脚数为288。982．内存的技术参数内存主频和CPU主频一样，习惯上被用于表示内存的速度，内存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快。目前，DDR4内存的主频已达到3000MHz以上。主频指内存的存储容量，这是内存的关键参数。内存容量越大，越有利于系统的运行。目前，主流台式机中采用的内存容量都在8GB以上。系统中内存的容量等于插在主板内存插槽上所有内存条容量的总和。容量当CPU需要向内存读取数据时，在实际读取数据之前一般有一个“缓冲期”，其时间长度就是CAS延迟时间。内存的CAS延迟时间值越低越好，缩短它有助于加快内存在同一频率下的工作速度。CAS延迟时间（CL）内存的技术参数991．硬盘硬盘是计算机中的重要存储设备，主要用于存放计算机运行所需要的数据和用户的各种资料。外存是指除计算机内存及CPU缓存以外的存储器，它不能与CPU直接交换数据。存储在外存中的数据断电后仍然保留，因此，外存能永久保存数据。硬盘光盘优盘常见的外存

（1）硬盘的分类按照硬盘提供的接口划分，硬盘可以分为IDE，SATA，SCSI，SAS等类型。前两种接口的硬盘主要用于个人计算机，其中IDE接口的硬盘已被淘汰；SCSI接口的硬盘主要用于服务器，具有多任务、带宽大、CPU占用率低等优点；SAS是新一代的SCSI技术，和现在流行的SATA硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度。100按照硬盘使用的技术划分，硬盘可以分为传统的机械硬盘（见图2-11）和新型的固态硬盘（见图2-12）。图2-11机械硬盘图2-12固态硬盘

①机械硬盘。机械硬盘的核心部分包括盘体、主轴电机、读写磁头与寻道电机等部件，打开密封的外壳可看到机械硬盘的内部构造，如图2-13所示。盘体驱动臂主轴电机读写磁头寻道电机图2-13机械硬盘的内部构造

盘体：由单个或多个盘片重叠在一起组成，是存储数据的载体，即保存文件的地方。这些盘片是一些表面极为平整光滑的金属圆片，并涂有记录数据的磁性物质。101

主轴电机：是带动盘体做高速旋转的装置。主轴电机能够达到的转速是评测硬盘档次的一个重要指标。

读写磁头与寻道电机：读写磁头与盘片表面的磁性物质发生作用，从而读取或写入数据；寻道电机负责带动读写磁头寻道，两者由驱动臂连接在一起，构成一个整体装置。

②固态硬盘。固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘，它没有机械部件，其内部构造如图2-14所示。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与机械硬盘完全相同。与机械硬盘相比，固态硬盘具有体积小、重量轻、速度快、发热低、抗震性强、适应温度范围广、长期使用性能衰减低等优点；缺点是容量小，单位容量价格高。图2-14固态硬盘的内部构造102（2）硬盘的技术参数0304050102硬盘的技术参数容量数据接口和速率单碟容量转速缓存

①容量：硬盘的容量一般以GB或TB为单位。目前，主流的机械硬盘容量为1TB，2TB，3TB，4TB，5TB等。专家点拨在购买硬盘后，细心的用户会发现，在操作系统中硬盘的容量与官方标称的容量不符，都要少于标称容量，容量越大这个差异越大。例如，标称1T的硬盘只有930GB。这是硬盘厂商和操作系统对硬盘容量的计算方法不同所造成的。计算机采用的计数方法为二进制，1024字节为1KB，1024KB为1MB，1024MB为1GB，1024GB为1TB；而硬盘厂商在计算容量方面是以1000计数的，1000字节为1KB，1000KB为1MB，1000MB为1GB，1000GB为1TB。由于这二者计算方法上的差异，造成了硬盘容量的“缩水”。103②转速：转速（RotationalSpeed）是机械硬盘内电机主轴的旋转速度，即硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。硬盘的转速越快，硬盘寻找文件的速度就越快。硬盘转速以每分钟多少转来表示，单位为rpm（RevolutionsPerMinute，转/分钟）。rpm值越大，硬盘内部数据的传输率就越高。目前，用于台式计算机的硬盘转速通常为7200rpm或更高，用于笔记本计算机的硬盘转速则以5400rpm为主。③缓存：由于硬盘的内部数据传输速度和外部接口数据传输速度不同，硬盘缓存的基本作用是平衡硬盘内部与外部的数据传输速率，通过预读、写缓存，来减少系统的等待时间，提高数据传输速度。一般来说，硬盘的缓存越大越好，目前大多数机械硬盘的缓存已经达到64MB甚至更高。专家点拨根据数据交接方式不同，机械硬盘的数据传输速率分为内部传输速率和外部传输速率，单位为MB/s。其中，硬盘内部传输速率为磁头将数据写入缓存或从缓存中读取数据的速度；硬盘外部传输速率是指计算机通过数据总线从硬盘缓存中读写数据的最高速度。104

④单碟容量：机械硬盘是由多个盘片组合而成的，而单碟容量就是一个盘片所能存储的最大数据量。更高的单碟容量意味着更高的数据存储密度，更大的总容量，更高的性能，以及更低的成本。

⑤数据接口和速率：硬盘数据接口是硬盘与主板连接的部件，其作用是在硬盘缓存和内存之间传输数据。不同的硬盘接口具有不同的外部数据传输速度，进而影响系统性能。目前主流的硬盘接口为SATARevision3.0。专家点拨固态硬盘的技术指标有容量、接口类型（目前主流为SATARevision3.0）、缓存（越大越好）、主控芯片、读取速度和写入速度（越大越好）、电源功耗（越小越好）、平均无故障时间（越大越好）等。1052．光盘光盘是利用激光原理进行数据读取、写入的辅助存储设备，如图2-15所示。光盘需要光驱来读取、写入内容。图2-15光盘能读各种CD和DVD光盘。除具备DVD光驱的功能外，还能刻录各种CD和DVD刻录盘。（2）DVD刻录机（1）DVD光驱能读CD，DVD和蓝光光盘，还能刻录各种CD和DVD刻录盘。（4）蓝光刻录机（3）蓝光COMBO除具备蓝光COMBO的功能外，还能刻录蓝光刻录盘。市场上的光驱产品其中，CD光盘的容量为650MB左右，DVD光盘的容量为4.7GB左右或更高，而蓝光光盘的容量为25GB左右或更高。1063．优盘优盘又称U盘，是目前应用较广泛的移动存储介质，如图2-16所示。优盘比硬盘更便于携带，比光盘存取速度快。优盘通过USB接口与计算机相连，实现即插即用。一般的U盘容量有8G，16G，32G，64G，128G，256G，512G等。图2-16优盘107108输入设备是用于向计算机输入命令、程序、数据、文本、图形、图像、音频和视频等信息的设备。鼠标是计算机必不可少的输入设备之一，通过它可以便捷地选取需要的信息并执行各种命令。鼠标分为有线鼠标和无线鼠标两类。一般无线鼠标（或键盘）都会配置一个USB接收器。鼠标的外形如图2-18（下页）所示。键盘鼠标其他输入设备常用的输入设备1．键盘键盘是计算机最重要的输入设备。用户通过键盘向计算机输入各种字符或发出指令，计算机根据指令进行工作。键盘分为有线键盘和无线键盘两类。键盘的外形如图2-17所示。2．鼠标图2-17键盘109其他输入设备主要包括扫描仪、触摸屏、手写板、语音输入设备（麦克风）、图像输入设备（数码相机、数码摄像机）、条形码阅读器等，部分输入设备如图2-19所示。图2-18鼠标3．其他输入设备扫描仪手写板数码相机图2-19部分输入设备110输出设备可以将计算机的处理过程或处理结果以人们熟悉的文字、图形、图像、声音等形式展现出来。常用的输出设备有显卡、显示器、音箱和打印机等。1．显卡显卡又称显示卡或显示适配卡，它插在主板的PCI-E16x扩展槽上，如图2-20所示。显卡的作用是将计算机处理过的信息转换成字符、图形和颜色等传输到显示器上显示。图2-20显卡指将显示芯片（GPU）集成在CPU核心中，由主板提供VGA、DVI或HDMI接口，由内存提供显存，用户不再另行购买显卡。核心显卡的优点是功耗小，发热量小，不用单独花钱购买，降低了购机成本；缺点是图形图像处理功能弱，占用系统内存。核心显卡指插到主板专用扩展插槽的独立板卡，有独立的GPU和显存等。独立显卡的优点是自带显存，一般不占用系统内存，性能强劲，相比核心显卡，独立显卡的显示效果和性能更佳；缺点是系统功耗大，发热量也较大，价格高。独立显卡111显卡主要由图形处理芯片、显示内存、BIOS等几个重要部件组成。此外，显卡还提供了一些接口，如输出接口和总线接口。

（1）图形处理芯片（GraphicProcessingUnit，GPU）

又称显示芯片（见图2-21），是显卡的“心脏”，相当于CPU在计算机中的作用，它决定了显卡的档次和大部分性能。显示芯片负责处理由计算机发来的图形数据，最终将产生的结果显示在显示器上。决定显示芯片性能的主要是其生产厂商和型号。目前市场上