《医学计算机基础》教学课件01计算机基础知识

医学计算机基础PPT模板下载：/moban/行业PPT模板：/hangye/节日PPT模板：/jieri/PPT素材下载：/sucai/PPT背景图片：/beijing/PPT图表下载：/tubiao/优秀PPT下载：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/资料下载：/ziliao/PPT课件下载：/kejian/范文下载：/fanwen/试卷下载：/shiti/教案下载：/jiaoan/

第一章计算机基础知识第一节计算机概述第二节计算机系统的组成第三节微型计算机概述第四节计算机中的信息表示第五节多媒体技术学习目标1.了解计算机的发展历史及其在社会变革中的作用，了解计算机技术在医学领域的应用范围。2.掌握计算机的组成和各部分硬件的作用，了解计算机的软件系统，了解计算机的性能指标。3.掌握数据的存储单位、字符编码和汉字编码知识。4.了解多媒体技术的概况。第一章计算机基础知识第一章计算机基础知识计算机（computer）是一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。它是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。在现代社会中，人们已经越来越离不开计算机的帮助，它在政治、军事、经济、教育等领域正在发挥着越来越重要的作用。第一节计算机概述想要深入地了解计算机，必须先了解它产生与发展的过程、特点、分类、计算机系统的组成与功能等内容。第一节计算机概述计算机的产生与发展一、从“结绳记事”中的绳结到算盘，从算盘到机械计算机，人类从未停止对计算工具的探索和研究，1946年2月14日，由美国军方定制的世界上第一台电子计算机电子数字积分计算机（electronicnumericalandcalculator,ENIAC）在美国宾夕法尼亚大学问世了（见图1-1）。ENIAC被用于计算弹道轨迹，这台计算机使用了17840支电子管，占地面积约170m2，质量约30t。ENIAC功耗为170kW，其运算速度为每秒5000次的加法运算，造价约为487000美元。ENIAC的问世具有划时代的意义，表明电子计算机时代的到来。第一节计算机概述图1-1世界上第一台电子计算机ENIAC第一节计算机概述一直以来，计算机不断向着小型化、微型化、低功耗、智能化、系统化的方向更新换代。到目前为止，其发展大致可以分为四代，见表1-1。第一节计算机概述随着技术的发展和生产工艺的更新，以及不同领域要求的不同，计算机也在向着不同的方向发展，具体来说有以下几个发展趋势:（1）巨型化。天文、军事、仿真、科学计算等领域需要进行大量的计算，要求计算机有更高的运算速度、更大的存储量，这就需要研制功能更强的巨型计算机。（2）专业化。工业计算机、嵌入式设备在工业和专业领域的应用前景广阔，如车载计算机、工控计算机、银行系统等。第一节计算机概述（3）微型化。计算机的体积在不断地缩小，台式计算机、笔记本电脑、掌上电脑、平板电脑体积逐步微型化，为人们提供便捷的服务。因此，未来计算机仍会不断趋于微型化，体积将越来越小。（4）网络化。互联网将世界各地的计算机连接在一起，从此进入了互联网时代。计算机网络化彻底改变了人类世界，人们通过互联网进行沟通、交流，教育资源共享，信息查阅共享等，特别是无线网络的出现，极大地提高了人们使用网络的便捷性。移动通信和互联网成为当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务，它们的增长速度是任何预测家都未曾预料到的，所以可以预见移动互联网将会创造怎样的经济神话。第一节计算机概述（5）智能化。目前的计算机已能够部分地代替人的脑力劳动，但是人们希望计算机具有更多人的智能。人类不断在探索如何让计算机能够更好地反映人类思维，使计算机能够具有人类的逻辑思维判断能力，可以通过思考与人类沟通交流，抛弃以往的依靠编码程序来运行计算机的方法，直接对计算机发出指令。第一节计算机概述计算机的特点二、计算机之所以发展如此迅速，是因为它能模仿人的部分思维活动，与人脑有许多相似之处，具有计算、逻辑判断的能力，所以计算机又被称为电脑。归纳起来，计算机有以下几方面的特点:第一节计算机概述运算速度快1.第一节计算机概述计算精确度高2.科学技术的发展，特别是尖端科学技术的发展，需要高度精确的计算。例如，计算机控制的导弹之所以能准确地击中预定的目标，与计算机的精确计算是分不开的。一般计算机可以有十几位甚至几十位（二进制）有效数字，计算精度可由千分之几到百万分之几，是任何计算工具所望尘莫及的。第一节计算机概述逻辑判断能力强3.计算机不仅能进行精确计算，还具有逻辑判断功能，能对信息进行比较和判断。计算机能把参加运算的数据、程序及中间结果和最后结果保存起来，并能根据判断的结果自动执行下一条指令以供用户随时调用。第一节计算机概述存储容量大4.计算机内部的存储器具有记忆特性，可以存储大量的信息，这些信息，不仅包括各类数据信息，还包括加工这些数据的程序。第一节计算机概述自动化程度高5.由于计算机具有存储记忆能力和逻辑判断能力，所以人们可以将预先编好的程序组纳入计算机内存，在程序控制下，计算机可以连续、自动地工作，不需要人的干预。第一节计算机概述计算机的分类三、计算机的种类有很多，可以按照不同的标准对其进行分类，如图1-2所示。图1-2计算机的分类第一节计算机概述按照应用范围分类1.计算机按照应用范围分类，可以分为专用计算机和通用计算机两种。（1）专用计算机。专用计算机是为解决一个或一类特定问题而设计的计算机。它的硬件和软件的配置依据解决特定问题的需要而定，并不求全。专用机功能单一，配有解决特定问题的固定程序，能高速、可靠地解决特定问题。一般在过程控制中使用此类。（2）通用计算机。通用计算机是为解决各种问题，具有较强的通用性而设计的计算机。它具有一定的运算速度，有一定的存储容量，带有通用的外部设备，配备各种系统软件和应用软件。一般的数字式电子计算机多属此类。第一节计算机概述按照规模和处理能力分类2.通用计算机按照规模和处理能力分类，可以分为巨型机、大型机、小型机、微型机、工作站和服务器。（1）巨型机。巨型机通常是指最大、最快、最贵的计算机。目前，巨型机主要用于战略武器（如核武器和反导弹武器）的设计、空间技术、石油勘探、长期天气预报及社会模拟等国防与尖端科学领域。世界上只有少数几个国家能生产巨型机，图1-3所示即为我国自行研制生产的巨型机“天河一号”。第一节计算机概述图1-3“天河一号”计算机第一节计算机概述（2）大型机。大型机包括我们通常所说的大、中型计算机，具有很高的运算速度和很大的存储量，并允许相当多的用户同时使用，主要应用于科研领域。（3）小型机。由于大型机价格昂贵，操作复杂，只有大企业或大单位才能买得起，所以在集成电路推动下，小型机出现了。小型机具有高可靠性、高可用性和高服务性等特点，其一般为中小型企事业单位或某一部门所用，如高等院校的计算机中心等。第一节计算机概述（4）微型机。微型计算机简称“微型机”“微机”，由于其具备人脑的某些功能，所以也称其为“微电脑”。微型机发展十分迅猛，除了传统的台式机外，还有一体机、笔记本电脑、掌上电脑、平板电脑（见图1-4）等，在生产、生活等多个领域得到了广泛的应用。图1-4平板电脑第一节计算机概述（5）工作站。工作站是介于个人计算机（personalcomputer，PC）和小型计算机之间的一种高档微型机。1980年，美国Apollo公司推出世界上第一台工作站DN-100。几十年来，工作站迅速发展，现已成长为专门处理某类特殊事务的一种独立的计算机系统。（6）服务器。随着计算机网络的日益推广和普及，一种可供网络用户共享的、高性能的计算机应运而生，这就是服务器。服务器一般具有大容量的存储设备和丰富的外部设备，其上运行网络操作系统，要求较高的运行速度，对此很多服务器都配置了双

CPU。服务器上的资源可供网络用户共享。第一节计算机概述计算机的应用领域四、随着计算机技术的发展，计算的应用已经渗透到国家政治、军事、社会和经济的各个领域。第一节计算机概述计算机在公共领域的应用1.（1）科学计算（数值计算）。科学计算一直是计算机应用的一个重要领域，如高能物理、工程设计、地震预测、气象预报、航天技术等。（2）过程检测与控制（自动控制）。计算机对工业生产过程中的某些信号进行自动检测，并对检测数据进行处理。（3）信息管理（数据处理）。信息管理是目前计算机应用最广泛的一个领域，如企业管理、物资管理、报表统计、账目计算、信息情报检索等。第一节计算机概述（4）计算机辅助系统，如计算机辅助设计（computeraideddesign,CAD）、计算机辅助制造（computeraidedmanufacturing，CAM）、计算机辅助测试（computeraidedtest,CAT）、计算机辅助教学（computeraidedinstruction,CAI）等。（5）办公自动化。用计算机进行各类办公业务的统计、分析和辅助决策。（6）人工智能和模式识别。用计算机模拟人类的智能活动，最具代表性且应用最成功的两个领域是专家系统和机器人。第一节计算机概述（7）计算机网络。计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物，利用计算机网络可以实现全球信息查询、邮件传送、电子商务等功能。（8）云计算。（9）大数据。（10）虚拟现实技术。第一节计算机概述计算机在医学领域的应用2.具体到医学领域，计算机也得到了广泛的应用，主要体现在以下几个方面：(1)计算机辅助诊断和辅助决策系统(CAD&CMD)。可以帮助医生缩短诊断时间、避免疏漏、减轻劳动强度，提供其他专家的诊治意见，以便尽快做出诊断，提出治疗方案。(2)利用人工智能技术编制的辅助诊治系统，一般称为医疗专家系统。人工智能是当代计算机应用的前沿。医疗专家系统是根据医生提供的知识，模拟医生诊治时的推理过程，为疾病的诊治提供帮助。第一节计算机概述(3)医院信息系统(hospitalinformationsystem，HIS)。医院信息系统用于收集、处理、分析、储存和传递医疗信息及医院管理信息。一个完整的医院信息系统可以完成如下任务：病人登记、预约、病历管理、病房管理、临床监护、膳食管理、医院行政管理、健康检查登记、药房和药库管理、病人结账和出院、医疗辅助诊断决策、医学图书资料检索、教育和训练、会诊和转院、统计分析、实验室自动化和接口。第一节计算机概述(4)生物医学统计及流行学调查软件包。在临床研究、实验研究及流行学调查研究中，需要处理大量信息。应用计算机可以准确、快速地对这些数据进行运算和处理。(5)医学情报检索系统。利用计算机的数据库技术和通信网络技术对医学图书、期刊及各种医学资料进行管理。通过关键词搜索即可迅速查找出所需的文献资料。(6)药物代谢动力学软件包。药物代谢动力学运用数学模型和数学方法定量地研究药物的吸收、分布、转化和排泄等动态变化的规律性。第一节计算机概述(7)疾病预测预报系统。疾病在人群中流行的规律与环境、社会、人群免疫等多方面因素有关，计算机可根据存储的有关因素的信息并根据它建立的数学模型进行计算，做出人群中疾病流行情况的预测预报，以供决策部门参考。(8)计算机辅助教学(CAI)。可以帮助学生学习、掌握医学科学知识和提高解决问题的能力及更好地利用医学知识库与检索医学文献；医务人员可以根据各自的需要和进度，进行学习和补充新的医学专门知识。目前，在一些医学研究和教学单位里已建立了可由远程终端通过电话网络访问的各种CAI医学课程。第一节计算机概述(9)最佳放射治疗计划软件。计算机在放射治疗中的应用，主要是计算剂量分布和制订放疗计划。以往使用手工计算，由于计算过程复杂，所以要花费很多时间。因而，在手工计算的情况下，通常只能选择几个代表点来计算剂量值。利用计算机，只要花很短时间就能计算出剂量值，而且误差率不超过5％，这样，对同一个病人在不同的条件下进行几次计算，从中选择一个最佳的放射治疗计划就成为可能。第一节计算机概述(10)计算机医学图像处理与图像识别。医学研究与临床诊断中许多重要的信息都是以图像形式出现的，医学对图像信息的依赖是十分紧密的。(11)生物化学指标、生理信息的自动分析和医疗设备智能化。医疗设备智能化是指现代医疗仪器与计算机技术及其与各种软件结合的应用，它使这些设备具有自动采样、自动分析、自动数据处理等功能，并可进行实时控制，它是医疗仪器发展的一个方向。第一节计算机概述(12)计算机在护理工作中的应用。计算机在护理工作中的应用，主要分为以下3个方面：①护理，包括护理记录、护理检查、病人监护、药物管理等。②护士教育，包括护理CAI教育、护士教学计划与学习成绩记录管理。③护士管理，包括护士服务计划调度、人力资源管理、护士工作质量的检查或评比等。计算机在医学领域的应用越来越广泛，而且随着现代医学技术的发展越来越依赖于计算机的帮助，计算机在医学领域的前景将会更加广阔。第一节计算机概述思考题1.简述计算机的发展趋势。2.简述计算机的特点。3.按照规模和处理能力可以把计算机分为哪几类？4.简述计算机的应用领域。第二节计算机系统的组成第二节计算机系统的组成计算机系统的工作原理一、自从世界上第一台电子数字计算机诞生以来，计算机的硬件结构和软件系统都已经发生了翻天覆地的变化。计算机的种类多种多样，不同种类计算机的性能和应用领域也各不相同。但是就其基本组成而言，仍然未摆脱冯·诺依曼的计算机结构体系。1946年，冯·诺依曼提出了存储程序原理，把程序本身当作数据来对待，半个多世纪以来，计算机制造技术发生了巨大变化，但冯·诺依曼体系结构仍然沿用至今，存储程序控制原理确立了现代计算机的基本组成和工作方式。第二节计算机系统的组成冯•诺依曼型计算机存储程序控制原理的基本内容1.冯·诺依曼型计算机的根本是存储程序控制原理，它的基本内容如下：（1）采用二进制形式表示数据和指令。（2）将程序（数据和指令序列）预先存放在主存储器中（程序存储），使计算机在工作时能够自动、高速地从存储器中取出指令，并加以执行（程序控制）。（3）由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件组成计算机硬件体系结构。第二节计算机系统的组成冯•诺依曼型计算机的工作原理2.冯·诺依曼型计算机的工作原理如图1-5所示，具体流程如下：图1-5冯·诺依曼型计算机的工作原理第二节计算机系统的组成（1）将程序和数据通过输入设备送入存储器。（2）启动运行后，计算机从存储器中取出程序指令送到控制器中进行识别，分析该指令要做什么。（3）控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法等），将存储单元中存放的操作数据取出，送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元。（4）运算任务完成后，系统就可以根据指令将结果通过输出设备输出。第二节计算机系统的组成计算机的硬件系统和软件系统二、一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分，如图1-6所示。图1-6计算机系统的基本组成第二节计算机系统的组成计算机硬件系统是指构成计算机的所有实体部件的集合，它们都是看得见、摸得着的，是计算机进行工作的物质基础；计算机软件是指在硬件设备上运行的各种程序及有关资料。人们把不装备任何软件的计算机称为“裸机”。第二节计算机系统的组成计算机的硬件系统1.计算机硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。第二节计算机系统的组成1）运算器运算器主要完成各种算术运算和逻辑运算，是对信息加工和处理的部件，由寄存器、累加器等组成。第二节计算机系统的组成2）控制器控制器用来协调和指挥整个计算机系统的操作，它读取指令并进行翻译和分析，再对各部件进行相应的控制。在微型计算机中，运算器和控制器集成在一起构成了中央处理器（CPU）,它是计算机系统的核心，能够处理的数据位数是CPU的一个最重要的性能标志。人们通常所说的16位机、32位机、64位机即指CPU能同时处理16位、32位、64位的二进制数据。第二节计算机系统的组成3）存储器存储器是计算机的存储部件，用来存放信息。存储器的工作速率相对于CPU的运算速率要低很多。存储器有内存储器和外存储器两种类型，内存储器能直接和CPU交换数据，虽然容量小，但存取速度快，一般用于存放那些正在处理的数据或正在运行的程序；外存储器是间接和CPU交换数据的，虽然存取速度慢，但存储容量大、价格低廉，一般用来存放暂时不用的数据。第二节计算机系统的组成内存储器按其工作方式的不同，可分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。RAM允许对存储单元进行存取数据操作。在计算机断电后，RAM中的信息会丢失。由于ROM中的信息是厂家在制造时用特殊方法写入的，所以ROM中的信息可以读出，但不能向其中写入数据，而且断电后其中的数据也不会丢失。ROM中一般存放重要的、经常使用的程序或数据，从而可以避免这些程序和数据受到破坏。第二节计算机系统的组成4）输入设备输入设备是外界向计算机传送信息的装置，如键盘和鼠标，根据需要还可以配置一些其他输入设备，如光笔、数字化仪、扫描仪等。第二节计算机系统的组成5）输出设备输出设备是能将计算机中的数据信息传送到外部媒介，并转化成为人们所认识的表示形式的装置。第二节计算机系统的组成计算机的软件系统2.软件是指计算机系统中运行的各种程序，而软件系统是指控制整个计算机硬件系统工作的程序集合。人们通过软件系统可以实现不同的功能，软件系统的开发是根据人们的需求进行的。计算机软件系统可分为系统软件和应用软件两大类。第二节计算机系统的组成1）系统软件系统软件可以看作用户与计算机的接口，它为应用软件和用户提供了控制与访问硬件的手段，这些功能主要由操作系统完成。此外，编译系统和各种工具软件也属此类，它们从另一方面辅助用户使用计算机。第二节计算机系统的组成（1）操作系统。操作系统(operatingsystem,OS)是管理、控制和监督计算机软硬件资源协调运行的程序系统，由一系列具有不同控制和管理功能的程序组成，它是直接运行在计算机硬件上的、最基本的系统软件，是系统软件的核心。操作系统通常应包括下列五大功能：处理器管理、作业管理、存储器管理、设备管理和文件管理。操作系统的种类繁多，依其功能和特性分为批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统等；依据同时管理用户数的多少分为单用户操作系统和多用户操作系统。目前常用的操作系统有DOS、Windows、UNIX、Linux、MacOS和NetWare等。第二节计算机系统的组成（2）程序设计语言与语言处理程序。人们要利用计算机解决实际问题，一般首先要编制程序。程序设计语言一般分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。机器语言是计算机唯一能直接识别和执行的程序语言。如果要在计算机上运行高级语言程序，就必须配备程序语言翻译程序。翻译程序本身是一组程序，不同的高级语言都有相应的翻译程序。对源程序进行解释和编译任务的程序分别称为解释程序和编译程序。第二节计算机系统的组成（3）系统服务程序。系统服务程序能够提供一些常用的服务性功能，它们为用户开发程序和使用计算机提供了方便，像计算机上经常使用的诊断程序、调试程序、编辑程序等均属此类。（4）数据库管理系统(databasemanagementsystem，DBMS)。数据库是指按照一定联系存储的数据集合，可为多种应用共享。数据库管理系统则是能够对数据库进行加工、管理的系统软件。数据库管理系统不但能够存放大量的数据，更重要的是能迅速、自动地对数据进行检索、修改、统计、排序、合并等操作，以得到所需的信息。第二节计算机系统的组成2）应用软件为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应用软件，如文字处理软件Word、表格处理软件Excel、演示文稿软件PowerPoint等。第二节计算机系统的组成思考题1.简述冯•诺依曼型计算机的工作原理。2.简述计算机硬件系统的组成。3.计算机软件系统分为哪几类？试分别进行描述。第三节微型计算机概述微

型

计算机又称PC（personalcomputer），简称为微机，是大规模集成电路技术与计算机技术相结合的产物。常见的微型计算机有台式机、一体机、笔记本电脑（见图1-7）、平板电脑等。图1-7笔记本电脑第三节微型计算机概述微型计算机的硬件组成一、以台式计算机为例，从外观上来看，其主要由主机、显示器、键盘和鼠标等组成，有时可根据需要增加扫描仪、打印机和音响等外部设备。从硬件组成上来看，主机箱主要包括主板、CPU、内存、硬盘、光驱、电源等基本组成部件及显卡、声卡、网卡等一些扩展部件。微型计算机采用总线结构，将CPU、主存储器和输入/输出接口电路连接起来，其基本结构如图1-8所示。第三节微型计算机概述图1-8微型计算机的基本结构第三节微型计算机概述总线二、总线的概念1.为将各部件和外围设备与CPU直接连接，常用一组线路配以适当的接口电路来实现，这组多个功能部件共享的信息传输线称为总线，计算机系统通过总线将CPU、主存储器及输入/输出设备连接起来。因此，总线是CPU与其他部件之间传送数据、地址和控制信号的公用通道。从物理上讲，总线是计算机硬件系统中各部分互相连接的方式，具体体现为扩展槽；从逻辑上讲，总线是一种通信标准，是关于扩展卡能在PC中工作的协议。采用总线结构便于部件或设备的扩充；使用统一的总线标准，不同设备间的互连将更容易实现。第三节微型计算机概述总线的分类2.现代计算机系统的总线包括内部总线、系统总线和外部总线。内部总线是指CPU内部连接各部件的总线。系统总线是指计算机系统的CPU、存储器与I/O接口之间的总线。外部总线是指微机与外部设备之间或多机系统之间互连的总线。从物理结构上来看，系统总线是一组两端带有插头、用扁平线构成的互连线，亦即传输线。第三节微型计算机概述这组传输线根据传送信号的不同，分为以下3种：（1）数据总线（databus），用于CPU与内存、I/O接口之间传送数据；（2）地址总线（addressbus），用于CPU访问内存和外部设备时传送相关地址，实现信息传送的设备地址选择；（3）控制总线（controlbus），用于CPU访问内存和外部设备时传送控制信号，从而控制对数据总线和地址总线的访问与使用。第三节微型计算机概述常用的总线3.在计算机系统中通常采用标准总线。标准总线不仅具体规定了线数及每根线的功能，而且规定了统一的电气特性。高速CPU、性能优异的外部设备及功能强大的软件大量涌现，总线技术也得到了飞速发展，先后出现了ISA、EISA、VESA、PCI、USB、AGP等总线标准。（1）EISA总线。1988年由Compaq、HP、AST、Epson及NEC等9家计算机公司联合推出了一个32位总线标准——扩展的工业标准体系结构（EISA），保持了与ISA的完全兼容。它的数据宽度为32位，最大传输速率为

33Mb/s。第三节微型计算机概述（2）VESA总线。VESA总线是“视频电子标准协会”于1991年推出的32位局部总线，它定义了32位数据总线且可扩展为64位，使用33MHz的时钟频率，最大传输速率为

132Mb/s。VESA总线可支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔腾微处理器。（3）PCI总线。PCI总线即外围部件互连总线，也称为局部总线，是由Intel公司推出的一种局部总线。它定义了32位数据总线且可扩展为64位，使用33MHz或66MHz的时钟频率，传输速率为132Mb/s。第三节微型计算机概述（4）通用串行总线。通用串行总线（universalserialbus，USB）是Intel公司提出的一种新型接口标准，目前已是主流规范。USB接口就是为解决现行PC与周边设备的通用连接问题而设计的。（5）AGP总线。AGP（acceleratedgraphicsport，图形加速接口）总线由Intel公司于1996年提出，用来提高图像信息处理（特别是3D图形）的性能。AGP接口使用64位图形总线将CPU与内存直接连接，是目前使用最多的总线结构。第三节微型计算机概述系统总线的性能指标4.（1）总线的带宽。总线的带宽是指单位时间内总线上可传送的数据量，即每秒传送的字节数。它与总线的位宽和工作频率有关。（2）总线的位宽。总线的位宽是指总线能同时传送的数据位数，即数据总线的位数。（3）总线的工作频率。总线的工作频率也称为总线的时钟频率，以MHz为单位。总线带宽越大，总线工作速度就越快。以上性能指标的关系如下：总线带宽=总线位宽/8×总线工作频率第三节微型计算机概述概念1.中央处理器三、中央处理器（centralprocessingunit，CPU）一般由逻辑运算单元、控制单元和存储单元组成。在逻辑运算单元和控制单元中包括一些寄存器，这些寄存器用于CPU在处理数据过程中暂时保存数据。简单地讲，CPU是由控制器和运算器两部分组成的。这两部分集成在一块集成电路芯片上，称为微处理器（microprocessorunit，MPU）。第三节微型计算机概述CPU的主要性能指标2.（1）主频。主频也称时钟频率，单位是MHz，用来表示CPU的运算速度。CPU的主频=外频×倍频系数。很多人认为主频决定着CPU的运行速度，这是片面的。至今，没有一条确定的公式能够实现主频和实际运算速度两者之间的数值关系，即使是两大处理器厂家

Intel和AMD，在这点上也存在着很大的争议，从Intel产品的发展趋势，可以看出Intel很注重加强自身主频的发展。当然，主频和实际运算速度是有关的，只能说主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。第三节微型计算机概述（2）外频。外频是CPU的基准频率，单位也是MHz。CPU的外频决定整块主板的运行速度。通常所说的超频，都是超CPU的外频。但对于服务器CPU来讲，超频是绝对不允许的。前面说到CPU决定主板的运行速度，两者是同步运行的，如果把服务器CPU超频了，改变了外频，就会产生异步运行（台式机很多主板都支持异步运行），这样会造成整个服务器系统的不稳定。第三节微型计算机概述（3）前端总线频率（总线频率）。前端总线频率直接影响CPU与内存直接数据交换的速度。有一个公式可以计算，即数据带宽=（总线频率×传输速率）/8，数据传输的最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输速率。例如，现在支持64位的至强Nocona的前端总线是800MHz，按照公式，它的数据传输最大带宽是6.4GB/s。第三节微型计算机概述（4）CPU的位和字长。因为计算机技术中对CPU在单位时间内（同一时间）能一次处理的二进制数的位数称为字长，所以，能处理字长为8位数据的CPU通常就称为8位的CPU。同理，32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。字节和字长的区别：由于常用的英文字符用8位二进制就可以表示，所以通常就将8位称为1字节。字长的长度是不固定的，对于不同的CPU，字长的长度也不一样。8位的CPU一次只能处理1字节，而32位的CPU一次就能处理4字节，同理，字长为64位的CPU一次可以处理8字节。第三节微型计算机概述（5）倍频系数。倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高，CPU的频率也越高。但实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大。（6）缓存。缓存大小也是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。第三节微型计算机概述（7）CPU扩展指令集。CPU依靠指令来计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率最有效的工具之一。从现阶段的主流体系结构来看，指令集可分为CISC复杂指令集和RISC精简指令集两部分。（8）超流水线与超标量。经典奔腾处理器每条整数流水线都分为四级流水，即指令预取、译码、执行、写回结果，浮点流水又分为八级流水。超标量是通过内置多条流水线来同时执行多个处理器，其实质是以空间换取时间。而超流水线是通过细化流水、提高主频，使得在一个机器周期内完成一个甚至多个操作，其实质是以时间换取空间。第三节微型计算机概述CPU的厂商3.（1）Intel公司。在CPU市场中Intel占有大约80%的市场份额，Intel生产的CPU就成了事实上的x86CPU技术规范和标准。（2）AMD公司。AMD公司专门为计算机、通信和消费电子行业设计与制造各种创新的微处理器（CPU、GPU、APU、主板芯片组、电视卡芯片等）、闪存和低功率处理器解决方案，AMD致力于为技术用户——从企业、政府机构到个人消费者——提供基于标准的、以客户为中心的解决方案。第三节微型计算机概述（3）IBM和Cyrix。国际商业机器公司IBM拥有自己的芯片生产线，主要生产服务器用POWER处理器。Cyrix作为曾经风靡一时的世界第三大CPU生产厂家，现在被VIA和AMD分别收购生产线与技术。（4）IDT公司。曾经的辉煌，因AMD与Intel两厂之间的竞争而渐渐退出市场。第三节微型计算机概述（5）VIA（威盛）公司。VIA是台湾一家主板芯片组厂商，收购了Cyrix和IDT的CPU部门，推出了自己的CPU。（6）国产龙芯。龙芯（Loongson）是国有自主知识产权的通用处理器，目前已经有两代产品。第三节微型计算机概述系统主板四、系统主板（systemboard）又称主板或母板，用于连接计算机的多个部件。CPU、RAM、存储设备和显示卡等部件都连接在主板上，主板性能和质量的好坏将直接影响整个系统的性能。主板的结构如图1-9所示。图1-9主板的结构第三节微型计算机概述CPU插座与插槽、内存插槽与内存条1.不同主板支持不同的CPU，其上的CPU插座（或插槽）也各不相同，常见的有Socket插座和Slot插槽。主板上有专门用来安插内存条的插槽，称为“系统内存插槽”。根据内存条的线数，可以把内存分为168线、184线、240线等。第三节微型计算机概述CMOS电路、BIOS芯片2.CMOS是一块小型的RAM，保存有存储器和外部设备的种类、规格及当前日期、时间等系统硬件配置和一些用户设定的参数，为系统的正常运行提供所需数据。CMOS开机时由系统电源供电，关机时靠主板上的电池供电，即使关机，信息也不会丢失。BIOS（basicinputoutputsystem）芯片是“基本输入/输出系统”程序的专用存储芯片。在主板通电后，BIOS芯片负责对计算机的各系统部件进行自检，只有一切正常，才开始启动操作系统。不同类型的硬件系统有各自不同的BIOS。第三节微型计算机概述主板I/O接口电路3.586以上微机的系统主板都直接配置了各种I/O接口电路，包括软盘驱动器接口电路、硬盘驱动器接口电路、USB接口、键盘接口、鼠标接口、串行和并行接口、IDE接口、跳线开关等。第三节微型计算机概述存储器五、存储器的功能及分类1.存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。存储器有不同的分类方法。第三节微型计算机概述1）按存储器的读/写功能分类（1）只读存储器（readonlymemory，ROM）。存储的内容是固定不变的，只能读出而不能写入的半导体存储器。只读存储器的特点是只能读出原有的内容，不能由用户再写入新内容。原来存储的内容是采用掩膜技术由厂家一次性写入的，并永久保存下来。它一般用来存放专用的、固定的程序和数据，不会因断电而丢失。第三节微型计算机概述（2）随机读/写存储器（RAM）。既能读出又能写入的半导体存储器。随机存储器（randomaccessmemory，RAM）具有可以读出、也可以写入的特点。读出时并不改变原来存储的内容，只有写入时才修改原来所存储的内容。断电后，存储内容立即消失，即具有易失性。RAM可分为动态（dynamicRAM，DRAM）和静态（staticRAM，SRAM）两大类。DRAM的特点是集成度高，主要用于大容量内存储器；SRAM的特点是存取速度快，主要用于高速缓冲存储器。第三节微型计算机概述2）按在计算机系统中的作用分类根据存储器在计算机系统中所起的作用，可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。为了解决对存储器要求容量大、即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器，这三类存储器的用途与特点见表1-2。第三节微型计算机概述内存种类及其性能指标2.1）高速缓冲存储器高速缓冲存储器（Cache）的作用是缓解高速度的CPU与低速度的DRAM之间的矛盾，以提高整机的工作效率。其实现方法是将当前要执行的程序段和要处理的数据复制到Cache，CPU读写时，首先访问Cache。当Cache中有CPU所需的数据时，直接从Cache中读取；如果没有，就从内存中读取，并把与该数据相关的部分内容复制到Cache，为下一次访问做好准备。目前，一级Cache和二级Cache通常集成到CPU芯片中。为了进一步提高性能，还可以把Cache设置成三级。第三节微型计算机概述2）内存的性能指标（1）存储容量。存储容量以RAM的存储容量来表示微型计算机的内存容量，常用单位有KB、MB、GB等。（2）存取周期。存储器的存取周期是衡量主存储器工作速度的重要指标。存取周期是指存储器进行两次连续、独立的操作（存数的写操作和取数的读操作）之间所需要的最短时间，以ns（纳秒）为单位。该值越小速度越快，常见的有7ns、10ns、60ns等。（3）功耗。功耗反映存储器耗电量的大小，也可反映发热程度。功耗小，对存储器的工作稳定有利。第三节微型计算机概述外存储器3.外存储器（简称外存）又称辅助存储器。外存通常是磁性介质或光盘，如硬盘、磁带、CD等，能长期保存信息，并且不依赖于电源来保存信息，但是由机械部件带动，速度与内存相比慢得多。第三节微型计算机概述1）硬盘存储器磁盘存储器包括驱动器、控制器和磁盘3部分。软盘过去曾扮演重要角色，不过现在已经被淘汰，这里只介绍硬盘存储器。硬盘（harddiskdrive，HDD）是计算机主要的存储媒介之一，由一个或多个铝制或玻璃制的碟片组成，碟片外覆盖有铁磁性材料。硬盘有固态硬盘（solidstatedrive，SSD，新式硬盘）、机械硬盘（HDD，传统硬盘）、混合硬盘（hybridharddisk，HHD，一块基于传统机械硬盘的新硬盘）。SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用磁性碟片来存储，混合硬盘是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。第三节微型计算机概述（1）硬盘存储器的组成。硬盘存储器由硬盘机和硬盘控制器组成。硬盘机也称为硬盘驱动器，它是集硬磁盘片和读/写磁头为一体的装置。目前，常见的硬盘存储容量为250GB~6TB。硬盘控制器也称为硬盘适配器，是硬盘机与主机的接口。硬盘由多个金属盘片组成，可以有多个磁头同时读/写。硬盘如图1-10所示。图1-10硬盘示意图第三节微型计算机概述（2）硬盘容量。数据在硬盘上也是以扇区为单位存取的，每个单位的地址由柱面号、磁头号和扇区号唯一确定。每一扇区的容量为512B。硬盘容量的计算公式为：总容量=每扇区字节数×盘面数×柱面数×扇区数。（3）硬盘存储器指标。硬盘存储器的指标包括如下几个方面：①平均寻道时间。平均寻道时间指磁头移动到数据所在磁道所用的时间。②数据传输率。数据传输率指磁头到硬盘缓存间的最大数据传输率。③主轴转速。主轴转速指硬盘内主轴转动速度。④高速缓存。高速缓存指在硬盘内部的高速存储器。第三节微型计算机概述（4）硬盘保护注意事项如下：①不要频繁地开关电源，供电电源应稳定。②未经授权的普通用户切勿进行“硬盘格式化”“硬盘分区”及“硬盘高级格式化”等操作。③防止振动和碰撞。④防止病毒对硬盘数据的破坏，应注意对重要数据的备份。第三节微型计算机概述2）光盘存储器（1）光盘存储器的分类。光盘存储容量大（600MB～7.8GB），它的特点是存储成本低、易保存，得到了广泛的应用。光盘存储器由光盘驱动器和盘片组成，其盘片（亦称为母盘）上敷以光敏材料，在激光照射时，分子排列发生变化，形成小坑点（亦称为光点），以此记录二进制信息。常见的光盘驱动器有以下几种：①CD-ROM光驱。②DVD-ROM光驱。③刻录机。第三节微型计算机概述（2）光盘驱动器的主要性能指标。光盘驱动器是接收光盘视频、音频、文本等信息的必备部件，是多媒体计算机的重要组成部分。数据传输率（一秒内读取最大的数据量）是光盘驱动器最重要的性能指标，根据数据传输率可将光盘驱动器分为单倍速（150KB/s）、8倍速、16倍速、24倍速、32倍速等，现在使用最多的是48倍速和52倍速光盘驱动器。第三节微型计算机概述①保护底面不要沾上指纹，不要划伤。②避免在振动或有冲击的场合中使用光盘。③忌用圆珠笔或硬铅笔在光盘的标签上写字。④不要使用盗版光盘。⑤不要将光盘放在书的插页中。（3）使用光盘片应注意的问题如下：⑥不要将不清洁的光盘放入驱动器中。第三节微型计算机概述3）闪盘闪盘（flashdisk）也称为闪存盘。它是采用USB接口和闪存（flashmemory）技术结合的携带方便、外观精美时尚的移动存储器。通常通过USB接口与计算机连接，暂时存储文件或用来传输文件，人们常常把它称为“U盘”。因为闪存盘以flashmemory为介质，所以具有可多次擦写、速度快且防磁、防振、防潮的优点。闪存盘一般包括闪存、控制芯片和外壳。可以满足不同的需求。闪盘产品都是通过整合闪存芯片、USBI/O控制芯片而成的产品。闪盘按功能可分为无驱型、固化型、加密型、启动型和红外型等。第三节微型计算机概述4）移动硬盘移动硬盘可以提供相当大的存储容量，是一种性价比较高的移动存储产品。移动硬盘能在用户可以接受的价格范围内，提供给用户较大的存储容量和不错的便捷性。市场中的移动硬盘能提供320GB、500GB、600GB、640GB、900GB、1TB、1.5TB、2TB、2.5TB、3TB、3.5TB、4TB等容量规格，最高可达12TB的容量，可以说是U盘等闪存产品的升级版。随着技术的发展，移动硬盘的容量会越来越大，体积会越来越小。第三节微型计算机概述输入设备六、常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、数码相机及数字化仪等。第三节微型计算机概述键盘1.键盘是最常用也是最主要的输入设备，通过键盘可以将英文字母、数字、标点符号等输入计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等。PCXT/AT时代的键盘主要以83键为主并且延续了相当长的一段时间，但随着视窗系统的流行已经被淘汰，取而代之的是101键和104键键盘，并占据市场的主流地位，当然其间也曾出现过102键、103键的键盘，但由于推广不善，都只是昙花一现。第三节微型计算机概述紧接着104键键盘出现的是新兴多媒体键盘，它在传统的键盘基础上又增加了不少常用快捷键或音量调节装置，使PC操作进一步简化，对于收发电子邮件、打开浏览器软件、启动多媒体播放器等都只需要按一个特殊按键即可。在外形上也做了重大改善，着重体现了键盘的个性化。起初这类键盘多用于品牌机，如HP、联想等品牌机都率先采用了这类键盘，受到广泛的好评，并曾一度被视为品牌机的特色。随着时间的推移，市场上也逐渐出现独立的具有各种快捷功能的产品单独出售，并带有专用的驱动和设定软件，在兼容机上也能实现个性化的操作。第三节微型计算机概述鼠标2.鼠标是一种很常用的输入设备，它可以对当前屏幕上的游标进行定位，并通过按键和滚轮装置对游标所经过位置的屏幕元素进行操作，分有线和无线两种。美国科学家道格拉斯·恩格尔巴特（DouglasEnglebart）在加利福尼亚制作了第一只鼠标。“鼠标”的标准称呼应该是“鼠标器”，英文名为mouse。鼠标的使用是使计算机的操作更加简便，用于代替键盘烦琐的指令。第三节微型计算机概述鼠标按接口类型可分为串行鼠标、PS/2鼠标、总线鼠标、USB鼠标（多为光电鼠标）4种。鼠标按其工作原理及内部结构的不同可以分为机械式（滚球）、光电式和无线式。（1）滚球式鼠标：橡胶球传动的光栅轮带发光二极管及光敏三极管的晶元脉冲信号传感器。（2）光电式鼠标：红外线散射的光斑照射粒子带发光半导体及光电感应器的光源脉冲信号传感器。（3）无线式鼠标：利用DRF技术把鼠标在X或Y轴上的移动、按键按下或抬起的信息转换成无线信号并发送给主机。第三节微型计算机概述其他几种输入设备3.其他输入设备可分为扫描输入设备（图像扫描仪、传真机、条形码阅读器、字符和标记识别设备等）和语音输入设备（由麦克风、声卡和语音输入软件系统组成）。光学标记阅读机是一种用光电原理读取纸上标记的输入设备，常用的有条码读入器和计算机自动评卷记分的输入设备等。图形（图像）扫描仪是利用光电扫描将图形（图像）转换成像素数据输入计算机中的输入设备。目前一些部门已开始把图像输入用于图像资料库的建设中。第三节微型计算机概述例如，人事档案中的照片输入、公安系统案件资料管理、数字化图书馆的建设、工程设计和管理部门的工程图管理系统，都使用了各种类型的图形（图像）扫描仪。现在人们正在研究使计算机具有人的“听觉”和“视觉”，能以人接收信息的方式接收信息。为此，人们开辟了新的研究方向，其中包括模式识别、人工智能、信号与图像处理等，并在这些研究方向的基础上发展了语言识别、文字识别、机器视觉等研究方向。第三节微型计算机概述显示器1.输出设备七、显示器又称监视器（monitor）。显示器是计算机最主要的输出设备之一，也是计算机标准的输出设备。显示器是操作计算机时传递各种信息的窗口。它能以数字、字符、图形、图像等形式，显示各种设备的状态和运行结果，编辑各种文件、程序和图形，从而建立起计算机和操作员之间的联系。第三节微型计算机概述1）显示器的分类显示器按显示颜色分为单色显示器和彩色显示器。现在几乎都使用彩色显示器。显示器按显示器件分为阴极射线管显示器（CRT）、液晶显示器（LCD）、发光二极管显示器（LED）和等离子体显示器（PDP）等。CRT用于台式机，使用最多；平板型显示器多用于笔记本电脑，以LCD较普遍。第三节微型计算机概述2）显示器的主要技术指标（1）尺寸。尺寸是衡量显示器显示屏幕大小的技术指标，单位一般为英寸，目前市场上的常见显示器有14″、15″、17″、21″等。（2）点距。点距是指显示器荫罩（位于显像管内）上孔洞间的距离，即荫罩上两个相同颜色的磷光点间的距离，点距越小，意味着单位显示区内可以显示更多的像点，显示的图像就越清晰。彩色显示器广泛采用的点距为0.25mm，当然，点距越小效果越好，价格也就越高。第三节微型计算机概述（3）分辨率。分辨率是指屏幕上可以容纳的像素数，分辨率越高，屏幕上能显示的像素数也就越多，图像也就越细腻。但分辨率受到点距和屏幕尺寸的限制，屏幕尺寸相同，点距越小，分辨率越高。（4）刷新频率。刷新频率是指每秒刷新屏幕的次数，单位为Hz。一般情况下，显示器使用刷新速率为60～90Hz。（5）水平扫描频率。水平扫描频率是指电子束每秒扫描的次数，也称为行频，用kHz表示，如

35cm（14″）彩色显示器的行频通常为30～50kHz，行扫描频率的范围越宽，支持的分辨率就越高。第三节微型计算机概述3）显示卡显示卡也称为显示适配器或显卡，是连接CPU与显示器的接口电路，负责把需要显示的图像数据转换成视频信号，控制显示器的显示。显示卡由寄存器、显示存储器和控制电路3部分组成。显示存储器用来暂存显示卡芯片所处理的数据。显示卡种类繁多，但有3项最基本的指标，即分辨率、色深和刷新频率。（1）分辨率。分辨率代表了显示卡在显示器上所能描绘的点的数量，一般用横向点数×纵向点数来表示。例如，标准的VGA显示卡的分辨率为640×480。第三节微型计算机概述（2）色深。色深指显示卡在当前的分辨率下所能显示的颜色数量。一般以多少色或多少bit色来表示。例如，标准VGA显示卡在320×200的分辨率下的色深为256色或8bit，SuperVGA标准显卡的最大分辨率为1600×1200，色深可达32bit。（3）刷新频率。刷新频率指影像在显示器上的更新速度，即影像在显示器上的更新速度，也是影像每秒钟在屏幕上出现的帧数，刷新频率越高，屏幕上图像的闪烁感就越小，图像就越稳定，视觉效果就越好。第三节微型计算机概述4）显存显示内存和系统内存的功能一样，只是显存是用来暂时存储显示芯片处理的数据，系统内存是用来暂时存储中央处理器所处理的数据。我们在屏幕上看到的图像数据都是存放在显示内存中的。显示卡达到的分辨率越高，屏幕上显示的像素点就越多，所需的显存也就越多。第三节微型计算机概述打印机2.打印机是最常用的输出设备之一，它将计算机的中间结果或运行结果等打印在纸上。打印机按工作方式可分为击打式和非击打式两种。击打式打印机中最常见的是点阵式打印机（针式打印机），非击打式打印机有喷墨打印机和激光打印机两类。图1-11给出了3种类型打印机，分别为针式打印机、喷墨打印机和激光打印机（印字机）。第三节微型计算机概述图1-113种类型打印机第三节微型计算机概述针式打印机是利用打印机内的点式撞针，撞击在色带上及纸上产生打印效果的，虽然它打印质量差、速度不快、声音又大，但是价格便宜，而且消耗材料（打印纸、色带）比较容易买到也比较便宜。另外，点阵式打印机可以打蜡纸（其他打印机则不行），这也是它的一个特点。第三节微型计算机概述喷墨打印机是通过将墨滴喷射到打印介质上来形成文字或图像。早期的喷墨打印机及当前大幅面的喷墨打印机都是采用连续式喷墨技术，而当前市面流行的喷墨打印机都普遍采用随机喷墨技术。喷墨打印机如果单从打印幅面上，可大致分为A4喷墨打印机、A3喷墨打印机、A2喷墨打印机；如果从用途上，则可分为普通喷墨打印机、数码相片打印机和便携移动式喷墨打印机。激光打印机是一种非击打式打印机。它通过激光感光原理印字，速度快、分辨率高、质量好、无击打噪声。彩色激光打印机的技术已经非常完美了。第三节微型计算机概述绘图仪3.绘图仪在绘图软件的支持下可绘制出复杂、精确、漂亮的图形，主要用于工程设计（CAD）、轻印刷和广告制作。目前比较流行的有笔式和喷墨式绘图仪两种。绘图仪的性能指标主要有绘图笔数、图纸尺寸、分辨率、灰度、色度及接口形式等。彩色绘图仪由4种基本颜色组成，即红、蓝、黄、黑，通过自动调和，可形成不同的色彩。一般而言，分辨率越高，绘制出的灰度越均匀，色调越柔和。第三节微型计算机概述数字投影仪4.投影仪又称投影机，是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，可以通过不同的接口与计算机、DVD机、游戏机、DV等相连接播放相应的视频信号。投影仪广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所，根据工作方式的不同，有CRT、LCD、DLP等不同类型。按应用环境不同，可分为家庭影院型、便携商务型、教育会议型、主流工程型、专业剧院型、测量投影型等。第三节微型计算机概述3D打印技术5.3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支及其他领域都有所应用。第三节微型计算机概述这种打印技术称为3D立体打印技术。3D打印技术的发展历史如下：1986年，CharlesHull开发了第一台商业3D印刷机。1993年，麻省理工学院获3D印刷技术专利。1995年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。2005年，市场上首个高清晰彩色3D打印机SpectrumZ510由ZCorp公司研制成功。2010年11月，世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。第三节微型计算机概述2011年6月6日，发布了全球第一款3D打印的比基尼。2011年7月，英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。2011年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。2013年10月，全球首次成功拍卖一款名为“ONO之神”的3D打印艺术品。2013年11月，美国得克萨斯州奥斯汀的3D打印公司“固体概念”(SolidConcepts)设计制造出3D打印金属手枪。第三节微型计算机概述微型计算机的主要性能指标八、一台微型计算机功能的强弱或性能的好坏，不是由某项指标决定的，而是由它的系统结构、指令系统、硬件组成、软件配置等多方面的因素综合决定的。但对于大多数普通用户来说，可以从以下几个指标来大体评价计算机的性能：第三节微型计算机概述运算速度1.运算速度是衡量CPU工作快慢的指标，一般以每秒完成多少次运算来衡量。当今计算机的运算速度可达每秒万亿次。计算机的运算速度与主频有关，还与内存、硬盘等的工作速度及字长有关。第三节微型计算机概述字长2.字长是CPU一次可以处理的二进制位数，字长主要影响计算机的精度和速度。字长有8位、16位、32位和64位等。字长越长，表示一次读写和处理的数的范围越大，处理数据的速度越快，计算精度越高。第三节微型计算机概述主存储器容量3.主存储器(mainmemory)简称主存，是计算机硬件的一个重要部件，其作用是存放指令和数据，并由中央处理器直接随机存取。主存容量是衡量计算机记忆能力的指标。容量大，能存入的字节数就多，能直接接纳和存储的程序就长，计算机的解题能力和规模就大。第三节微型计算机概述输入/输出数据传输速率4.输入/输出数据传输速率决定了可用的外设和与外设交换数据的速度。提高计算机的输入/输出传输速率可以提高计算机的整体速度。第三节微型计算机概述可靠性5.可靠性指计算机连续无故障运行时间的长短。可靠性好，表示无故障运行时间长。第三节微型计算机概述兼容性6.任何一种计算机的高档机总是低档机发展的结果。如果原来为低档机开发的软件不加修改便可以在它的高档机上运行和使用，则称此高档机向下兼容。第三节微型计算机概述思考题1.微型计算机的主要性能指标与微型计算机性能的关系是什么？2.概述微型计算机的输入/输出设备。3.概述微型计算机系统的基本组成。4.CPU的性能参数有哪些？5.什么是总线？总线分为哪几种类型？第四节计算机中的信息表示信息是指现实世界事物的存在方式或运动状态的反映。信息具有可感知、可存储、可加工、可传递和可再生等自然属性。数据是描述现实世界事物的符号记录，是指用物理符号记录下来的可以鉴别的信息。用计算机对信息进行处理，通常也就是用计算机对数据进行处理，从这个意义上讲，信息和数据在某种程度上是等同的。第四节计算机中的信息表示计算机中数据存储的概念一、计算机中所有的数据都是用二进制表示的，下面简单介绍一下几个关于存储的概念：（1）数据。数据是指可由计算机进行处理的对象，如数字、字母、符号、文字、图形、声音、图像等。在计算机中数据是以二进制的形式进行存储和运算的，它共有3种计量单位，即位、字节和字。（2）位（bit）。数据的最小单位为二进制的1位，由0或1来表示。第四节计算机中的信息表示（3）字节（byte）。通常将8位二进制数编为一组，称为一个字节。从键盘上输入的每个数字、字母、符号的编码用一个字节来存储。一个汉字的机内编码由两个字节来存储。（4）存储容量。存储容量是指计算机存储信息的容量，它的计算单位是B、KB、MB、GB、TB、PB等。其换算公式如下：1KB=210B=1024B1MB=220B=1024KB1GB=230B=1024MB1TB=240B=1024GB1PB=250B=1024TB第四节计算机中的信息表示计算机中的数制1.计算机中的数制与数制转换二、数制也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。计算机是信息处理的工具，任何信息都必须转换成二进制形式的数据后才能由计算机进行处理、存储和传输。常用的数制有十进制、二进制、八进制和十六进制，另外，时间单位的分秒采用六十进制，小时采用二十四进制。第四节计算机中的信息表示在计算机的数制中，要掌握3个概念，即数码、基数和位权。数码是指一个数制中表示基本数值大小的不同数字符号，如八进制有8个数码：0,1,2,3,4,5,6,7。基数是指一个数值所使用数码的个数，如八进制的基数为8，二进制的基数为2。处在不同位置上的相同数字所代表的值不同，一个数字在某个位置上所表示的实际数值等于该数值与这个位置的因子的乘积，而该位置的因子由所在位置相对于小数点的距离来确定，称为位权。例如，八进制的123，其中1的位权是82=64，2的位权是81=8，3的位权是80=1。第四节计算机中的信息表示数制有如下3个特点：(1）数制的基数确定了所采用的进位计数制。对于N进位数制，有N个数字符号。例如，十进制中有10个数字符号：0～9；二进制有2个符号：0和1；八进制有8个符号：0～7；十六进制有16个符号：0～9和A～F。(2）逢N进一。例如，十进制中逢十进一，八进制中逢八进一，二进制中逢二进一，十六进制中逢十六进一。第四节计算机中的信息表示(3）采用位权表示方法。位权与基数的关系是：位权的值恰是基数的整数次幂。例如，十进制的单位值为100,101,102,103…,二进制的单位值为20,21,22,23…。一般用“（）角标”来表示不同进制的数。例如，十进制数用“（）10”表示，二进制数用“（）2”表示等。在程序设计中，为了区分不同进制，常在数字后加一个英文字母后缀。十进制数在数字后面加字母D或不加字母也可以，如6659D或6659；二进制数在数字后面加字母B，如1101101B；八进制数在数字后面加字母O，如1275O；十六进制数在数字后面加字母H，如CFE7BH。在了解了数制的数码、基数、位权3个概念后，下面逐一介绍常用的几种数制：第四节计算机中的信息表示1）十进制十进制（decimalnotation）有10个数码：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9；基数为10；加法运算时逢十进一，减法运算时借一当十。对于任意一个由n位整数和m位小数组成的十进制数D，均可按权展开为：D=Dn-1×10n-1＋Dn-2×10n-2＋…＋D1×101＋D0×100＋D-1×10-1＋…＋D-m×10-m第四节计算机中的信息表示2）二进制二进制（binarynotation）有两个数码：0和1；基数为2；加法运算时逢二进一，减法运算时借一当二。对于由任意一个n位整数和m位小数组成的二进制数D，均可按权展开为：D=Bn-1×2n-1＋Bn-2×2n-2＋…＋B1×21＋B0×20＋B-1×2-1＋…＋B-m×2-m在计算机中，二进制并不符合人们的习惯，但是计算机内部却采用二进制表示信息，其主要原因如下：第四节计算机中的信息表示（1）电路简单。在计算机中，若采用十进制，则要求处理10种电路状态，相对于两种状态的电路来说，是很复杂的。而采用二进制表示，逻辑电路只有“通”“断”两个状态。（2）工作可靠。在计算机中，用两个状态代表两个数据，数字传输和处理方便、简单、不容易出错，因而电路更加可靠。第四节计算机中的信息表示（3）简化运算。在计算机中，二进制运算法则很简单。例如，相加减的速度快，求积规则与求和规则均只有3个。（4）逻辑性强。二进制只有两个数码，具有很强的逻辑性，正好代表逻辑代数中的“真”与“假”，而计算机的工作原理正是建立在逻辑运算基础上的。第四节计算机中的信息表示3）八进制八进制有8个数码：0,1,2,3,4,5,6,7；基数为8；加法运算时逢八进一，减法运算时借一当八。对于任意一个由n位整数和m位小数组成的八进制数D，均可按权展开为：D=On-1×8n-1＋On-2×8n-2＋…＋O1×81＋O0×80＋O-1×8-1＋…＋O-m×8-m第四节计算机中的信息表示4）十六进制十六进制有16个数码：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F；基数为16；加法运算时逢十六进一，减法运算时借一当十六。对于任意一个由n位整数和m位小数组成的十六进制数D，均可按权展开为：D=Hn-1×16n-1＋Hn-2×16n-2＋…＋H1×161＋H0×160＋H-1×16-1＋…＋H-m×16-m在16个数码中，A、B、C、D、E、F这6个数码分别代表十进制的10，11，12，13，14，15，这是国际上通用的表示法。第四节计算机中的信息表示在上述介绍的基础上，将这几种常用数制的基数（位权）、进制转换特点和通用公式总结于表1-3中。第四节计算机中的信息表示计算机中的数制转换2.不同数制之间进行转换应遵循转换原则，即两个有理数如果相等，则有理数的整数部分和分数部分一定分别相等。数制转换主要分为3类，分别是：二、八、十六进制数转换为十进制数；十进制数转换为二、八、十六进制数；八、十六进制数与二进制数间的转换。常用的十进制、二进制、八进制和十六进制间的简单对应关系见表1-4。第四节计算机中的信息表示第四节计算机中的信息表示1）十进制数转换为二、八、十六进制数十进制数转换为二、八、十六进制数具有相同规律，且均分为整数部分和小数部分的转换。(1）整数部分的转换。整数部分的转换采用的是除基数（2，8或16）取余的方法。其转换原则是：将该十进制数除以基数得到一个商和余数（K0），再将商除以基数又得到一个新的商和余数（K1），如此反