计算机科学基础

1、1,大学计算机基础,计算中心 许迅文,2,第 1 章 引论 第 2 章 数据表示及逻辑基础 第 3 章 计算机硬件 第 4 章 操作系统 第 5 章 算法基础 第 6 章 语言、程序和软件 第 7 章 数据库 第 8 章 网络 第 9 章 高级主题 第10章 信息社会,3,第 1 章 引论,有关计算机及其相关的基本知识,4,计算机是什么 数据处理机模型 现代计算机模型 计算机系统 信息系统 因特网和万维网 计算机文化和计算思维,概要,5,一个专业术语 一个宽泛的概念 涵盖了计算机的方方面面 计算机科学的基本概念 作为科学的计算机 作为工具的计算机,计算机科学 (Computer Science

2、),6,1.1 计算机是什么,17世纪时 英文Computer 一词是指从事计算工作的人。 20世纪时 计算机已被公认为人类发展史上发展最快、影响最大的新学科。 Computer Science Computer Technology Computer Engineering Information Technology，IT,7,1.1 计算机是什么,今天的计算机 从技术上，体积越来越小，功能越来越强 从用途上，由专业设备变成消费类电子产品,8,1.1 计算机是什么,计算机和计算 计算 数学的基础 计算机的基础 最初对计算机的期望 能够实现数学意义上的“自动计算”。 现实状况 认识到计算机的

3、巨大潜能，客观世界的许多形态都能够被“数字化”，能够被计算机存储和处理。,9,1.1 计算机是什么,计算机素养 即计算思维（ Computation Thinking） 知道计算机能够做什么 知道计算机是如何做到的 对客观世界（自己专业）中的问题进行抽象表示，再由计算机处理,10,1.1 计算机是什么,计算机是什么 计算机是一种现代化的信息处理工具，它对信息进行处理并提供结果，其结果（输出）取决于所接收的信息（输入）及相应的处理算法。 计算机科学技术百科全书 核心词汇：信息、处理、算法,11,1.1 计算机是什么,计算机科学与技术 其核心包括计算机的设计、制造，以及运用计算机进行信息的获取、表

4、示、存储、处理、控制等的相关理论、原则、方法和技术。 计算机科学 研究现象和揭示其规律。 计算机技术 研制计算机和使用计算机进行信息处理的方法和手段。,12,1.2 数据处理机模型,Data Processor Computer 处理数据（Data），得到信息（Information）。 Data 原材料 Information 制成品 数据处理机模型 黒盒模型 带有程序功能的处理机模型,13,1.2 数据处理机模型,黒盒模型 不考虑计算机的内部结构，从功能上看，计算机就是处理数据的机器。（图 1-1） 输入相同的数据，能够重现输出结果 输入不同的数据，输出结果会发生改变 帮助普通（非计算机专

5、业）用户理解计算机，不能反映出计算机的复杂性、灵活性等数据处理能力。,14,1.2 数据处理机模型,具有程序能力的数据处理机（图 1-2） 程序（Program） 预先制定的完成特定工作的步骤 程序是处理数据的算法的具体实现 计算机的输出取决于程序（复杂性） 相同的数据，相同的程序，结果一定相同 相同的数据，不同的程序，结果一般不同 不同的数据，不同的程序，结果可能相同,15,1.2 数据处理机模型,具有程序能力的数据处理机 计算机的灵活性 能够按照“程序”进行工作 程序是事先编制好并存放在计算机内部的 程序原理 只要让计算机执行不同的程序，就可以得到期望的数据处理结果。,16,1.3 现代计

6、算机模型,冯诺依曼计算机不但给出了计算机的功能，还定义了计算机内部的结构。,17,1.3 现代计算机模型,计算机的五个组成部分 输入设备 Input 输入数据和程序。 运算器 Arithmetic Logic Unit 执行各种算术运算和逻辑运算。 存储器 Memory 存储程序、原始数据、中间结果和最终结果。 控制器 Controller 控制计算机所有部件，协调整个系统有条不紊地工作。 输出设备 Output 输出程序的执行结果。,18,1.3 现代计算机模型,计算机的五个组成部分 查尔斯巴贝奇（Charles Babbage，1792 1871） 被称作计算机之父，他设计的差分机的原理为

7、 IPOS（Input，Processing，Output and Storage），现代计算机原理也源于 IPOS。,19,1.3 现代计算机模型,计算机的五个组成部分 ALU 和 Controller 被称为 CPU 现代计算机由三个子系统组成 处理器子系统（CPU） 存储器子系统（Memory） 输入输出子系统（I/O）,20,1.3 现代计算机模型,程序存储原理 现代计算机模型要求（程序存储原理） 程序在执行前存放到存储器中 程序和数据采用同样的格式 解决了计算机能自动执行程序的难题 程序的“重用” 编程效率,21,1.4 计算机系统,计算机系统是一个大的概念 由硬件系统和软件系统组成

8、 还包括所处理的数据和使用计算机的用户,22,1.4 计算机系统,23,1.4 计算机系统,硬件系统 计算机物理设备叫做硬件（Hardware） 第一台现代计算机 1946 年的 ENIAC（Electronic Numeri-cal Integrator And Computer，电子数字积分计算机）,24,1.4 计算机系统,硬件系统 计算机硬件史 第一代 1946 1958 电子管 第二代 1959 1963 晶体管 第三代 1963 1975 集成电路（IC） 第四代 1975 大规模集成电路（LSIC）个人计算机（PC）在这个时期得以发展。,25,1.4 计算机系统,硬件系统 计算机

9、的类型 按计算机的规模及销售价划分 巨型计算机（ Supercomputer） 大型计算机（ Mainframe Computer） 小型计算机 微型计算机（ PC） 嵌入式系统（高档家电、智能手机）,26,1.4 计算机系统,硬件系统 硬件的三个子系统 处理器系统 单个处理器芯片 多核处理器芯片（芯片上集成了多个处理器） 存储器系统 内存或主存（半导体材料，直接连处理器） 外存或辅存（磁盘、光盘等，外置的独立部件）,27,1.4 计算机系统,硬件系统 硬件的三个子系统 输入输出系统 输入设备包括键盘、鼠标等 输出设备包括显示器、打印机等,28,1.4 计算机系统,计算机软件 与计算机相关的文

10、档、程序、语言等都归类为软件 软件系统 系统软件：服务于计算机本身的软件 应用软件：解决特定问题的软件 软件的进化 从专业发展成为产业,29,1.4 计算机系统,计算机是如何运行的 通电后 CPU 执行启动程序 BIOS 操作系统从外存被调入内存执行 BIOS 引导完成后 计算机由操作系统进行管理和控制,30,1.5 信息系统,信息系统是一个基于计算机的复杂系统，其基本功能是为需要者提供特定的信息，支持用户迅速、有效地输入、存储、处理和获取信息。,31,1.5 信息系统,信息系统的 6 个要素： 硬件 软件 数据信息 人用户（People or User） 以计算机为职业的专业人员（约5%）

11、使用计算机的应用人员（约95%） 过程处理 通信,32,1.6 因特网和万维网,两台以上的计算机互连就可以成为一个网络（ Network），世界上最大的网络就是因特网（Internet）。,33,1.6 因特网和万维网,因特网 以资源共享为目的 网络的网络 网中所有机器都是“平等”的 具有开放的特性 虚拟社会,34,1.6 因特网和万维网,万维网 World Wide Web WWW，简称为 Web，中文名为万维网 Internet 的一种应用（技术） Link and Webpage and Website 因特网提供的最大的服务 现实：Internet 的代名词,35,1.7 计算机文化和

12、计算思维,计算机从装置成为学科再发展为“文化” 计算机文化（Computer Literacy） 能够理解计算机是什么 它如何被作为资源使用 计算思维（Computational Thinking） 运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动 本质是抽象和自动化,36,1.7 计算机文化和计算思维,计算思维的特征,37,第2章 数据表示及逻辑基础,介绍计算机中数据的表示方法及相关的基本知识,38,数制及其转换 计算机中的数（数值） 编码（非数值）与文本 多媒体数据 逻辑基础,概要,39,2.1 概述,计算的对象是数 计算机中数（值）的表示

13、 各种现实世界对象的“数据”的表示 数的表示延伸到了数据的表示 不同的数据类型对应不同的处理方式 数值 科学计算 文本 排版、增删、 图像 缩放、旋转、压缩、 音频 混音、压缩、,40,2.1 概述,统一的数据表示方法 基本形态都是二进制（0 和 1） 有“数制”和“码制”两类形式,41,2.2 数制,Number System “计数（或记数）体制” 多位数中每一位的构成方法以及实现从低位到高位的进位规则，也叫做进制 数学家们研究数制的规则和规律 计算机科学中 将数制规则和规律通过电路实现 常用的有二进制、十进制、八进制、十六进制,42,2.2 数制,常用数制 R进制 R个数码，数码从 0

14、到R-1 其值：每位数码和该位的权系数的乘积 权系数也叫做幂次或叫做权重（Power Weight） 逢R进1 计数规则,43,2.2 数制,常用数制 十进制 Decimal System 09，逢十进一 二进制 Binary System 位（比特，bit）是计算机处理的最小单位 0和1两个数码，被组合成各种序列以适应计算机的运算和处理的数据类型 选择二进制最直接的理由是它容易被物理器件实现,44,2.2 数制,常用数制 十进制 Decimal System 09，逢十进一 二进制 Binary System 二进制起源于中国 八卦 可以用十进制的多项式表示一个二进制数 101011012=

15、 127+026+125+024+123+122+021+120,45,2.2 数制,常用数制 八进制 Octal System 8 个数码：0、1、2、3、4、5、6、7 8 = 23 1 位八进制对应于 3 位二进制 十六进制 Hexadecimal System 16 个数码：0 9 ，A、B、C、D、E、F 字节（Byte，8 个二进制位，2 位十六进制） 16 = 24： 1 位十六进制对应 4 位二进制,46,2.2 数制,二进制的基本运算 二进制加法 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 10（Here Carry）,二进制乘法 0 0 =

16、0 0 1 = 0 1 0 = 0 1 1 = 1,47,2.3 数制转换,二进制数和十进制数的转换 二进制数转换为十进制数 按 2 的幂次（权）展开 1101.012 = 123 + 122 + 021 + 120 + 02-1 + 12-2 = 8 + 4 + 0 + 1 + 0 + 0.25 = 13.25 10 十进制数转换为二进制数 整数 除以 2，取其余 小数 乘以 2，取其整,48,2.3 数制转换,二进制数与八进制数、十六进制数的转换 二进制与八进制数、十六进制数都存在着对应的幂次关系。 二进制数和八进制数转换 257.0648 = 10 101 111 . 000 110 1

17、2,49,2.3 数制转换,二进制数与八进制数、十六进制数的转换 二进制与八进制数、十六进制数都存在着对应的幂次关系。 二进制数和十六进制数转换 10110101.001012 = B5.2816,50,2.3 数制转换,十进制数与八进制数、十六进制数的转换 采用与十-二进制数转换相同的方法，数制转换方法可以用数学方法加以证明，而在计算机中，数制转换可通过执行程序来完成。 表 2-1 十进制数、二进制数、八进制数、十六进制数转换表 Windows 的计算器应用程序（“程序员”模式）,51,2.4 计算机中的数,定义符号位 0 表示正数 1 表示负数 1011 01011 1011 11011

18、真值 机器数,52,2.4 计算机中的数,定义运算数 原码（Original Code） 反码（Ones Complement） 补码（Twos Complement） 按不同的运算使用不同的码和不同的运算方法来设计运算器,53,2.4 计算机中的数,原码、反码和补码 原码 即机器数，简单、直观，方便乘法运算。 反码 正数的反码与原码相同；负数的反码符号位为 1，其余按位取反。用于求补码。 补码 正数的补码与原码相同，负数的补码等于其反码加 1。用于减法运算。,54,2.4 计算机中的数,定点数和浮点数 定点数 固定小数点 有定点纯小数和定点纯整数两种 对硬件的要求简单，数的表示范围受限 浮点

19、数 小数点位置浮动，来源于科学计数法 对硬件的要求复杂，数的表示范围大、精度高,55,2.5 编码和文本,除代表“量”之外，数还能用来“编码” 编码标记特定的对象，便于记忆和查找 设计编码的规则称为“码制”（Code System） 重要概念 位模式 常用编码：ASCII码、汉字编码、多媒体数据,56,位模式 用 0 和 1 组成的二进制位序列及其组合规则称为“位模式”（bit pattern） 用位模式来表示数据，就是编码 位模式的二进制位序列长度取决于被编码对象的数量,2.5 编码和文本,57,文本和文档 文本（Text） 文本中每一个符号（字母、标点），都以一个唯一的二进制位序列（编码）

20、表示 文本在计算机中就是一长串位模式对应的二进制数 最基础的文本编码是 ASCII 码（American Standard Code for Information Interchange）,2.5 编码和文本,58,文本和文档 文档（Document） 是带有格式的文本，是文本格式的扩展 文档中还包含许多特征码，如字体格式、段落格式等 记事本 纯文本文件,2.5 编码和文本,59,ASCII 码 美国标准信息交换代码 被 ISO 确定为国际标准 ISO 646 ASCII 码字符集包含 128 个字符，需采用 7 位二进制数编码，从 0000000 到 1111111 8 位的扩展 ASCI

21、I 码用于给特殊字符、外来语字母和图形符号编码,2.5 编码和文本,60,Unicode 编码（ISO 10646） 通用多文种字符集 可表示几乎世界上所有书写语言的字符编码标准 被称为“统一码”、“单一码”、“万国码” ISO 采用的是 32 位模式，可支持超过百万个字符的编码 用于世界范围各种语言文字的文本形式的字符集，也收集了汉字,2.5 编码和文本,61,汉字编码 中国于 1981 年颁布的信息交换用汉字编码字符集基本集，称为国家标准信息交换用汉字编码，简称为国标码（国家标准代号为 GB 2312 - 80）。,2.5 编码和文本,62,汉字编码 国标码 国际字符集收入两级共 6763

22、 个常用汉字 一级汉字 3755 个，按汉语拼音顺序排列； 二级汉字 3008 个，按偏旁部首顺序排列。 其中还包括 692 个符号 字符集中每个字符都被指定了一个双 7 位的二进制编码,2.5 编码和文本,63,汉字编码 汉字输入码 音码类 全拼、微软拼音、智能 ABC 形码类 五笔字型、郑码 汉字机内码 汉字国标码 机内码 中 1010110 1010000 11010110 11010000 华 0111011 0101010 10111011 10101010,2.5 编码和文本,64,汉字编码 汉字字形码 汉字字形点阵 汉字地址码 汉字在字库中的相对位移地址，和机内码有简明的对应转换

23、关系。,2.5 编码和文本,65,汉字编码 港澳台地区使用繁体汉字 BIG 5 码 1995 年的 GBK 扩展汉字编码标准 是 GB231280 的扩展 收录了 2.1 万多个汉字 GBK 支持ISO 10646 中的全部中、日、韩汉字,2.5 编码和文本,66,汉字编码 2001 年的 GB 18030 汉字编码标准 是 GBK 的升级 编码空间为 160 万码位，目前纳入汉字约为 2.6 万个,2.5 编码和文本,67,2.6 多媒体数据,多媒体是指文本、图形、音频、视频等多种数据表现形式 今天的计算机和网络都支持多媒体数据处理，但相关技术仍不够成熟,68,图形和图像 图形（Graphi

24、cs） 通过绘图软件绘制的由直线、圆、圆弧、任意曲线等组成的画面，以矢量图形文件形式存储 矢量图文件中存储的是一组描述各个图元的大小、位置、形状、颜色、维数等属性 由“轮廓”和“填充”两部分组成,2.6 多媒体数据,69,图形和图像 图形（Graphics） 进行缩放操作时不失真，占用存储空间小,2.6 多媒体数据,70,图形和图像 图像（Image） 扫描仪、数码相机等捕捉的真实场景画面产生的映像，数字化后以位图（Bitmap）文件形式存储 位图文件中存储的是构成图像的每个像素点的亮度、颜色等属性,2.6 多媒体数据,71,图形和图像 图像（Image） 缩放后图像会失真，占用的存储空间大,

25、2.6 多媒体数据,72,音频 音频（Audio）包括声音（Voice）和音乐（Music） 复杂的声波由许多具有不同振幅和频率的正弦波组成,2.6 多媒体数据,73,音频 声波的属性 振幅 A：波形相对基线 的最大位移， 反映音量 振动周期 T：波形中两个相邻的波峰（或 波谷）间的距离 频率 f：周期的倒数，单位为赫兹（Hz）,2.6 多媒体数据,74,音频 模拟信号的数字化 音频、图像等都是模拟信号，是连续性的 要用计算机对音频信息进行处理，就必须将它转换成数字信号,2.6 多媒体数据,75,音频 MP3 高质量的音效需要大量的音频数据 存储大尺寸数据需要采用数据压缩技术 MP3是一种音频

26、压缩技术，其全称是动态影像专家组音频层 3（Moving Picture Experts Group Audio Layer III） 压缩比为 1:12,2.6 多媒体数据,76,视频 是将一幅幅独立图像（称为帧，Frame）组成的序列按照一定的速率连续播放，利用视觉暂留现象在人的眼前所呈现出的连续运动的画面。 动画 是连续播放的独立图形所呈现出的连续运动的画面。,2.6 多媒体数据,77,逻辑“与” 基本逻辑关系 只有决定结果的条件全部满足，结果才成立。,2.7 逻辑运算,逻辑与运算,逻辑与的真值表,78,逻辑“或” 基本逻辑关系 决定结果的条件中只要任何一个满足，结果就成立。,2.7 逻

27、辑运算,逻辑或运算,逻辑或的真值表,79,逻辑“非” 基本逻辑关系 结果对条件的“否定”。,2.7 逻辑运算,逻辑非运算,逻辑非的真值表,80,逻辑“异或” 复合逻辑关系 两者不可兼得。,2.7 逻辑运算,逻辑异或的真值表,81,2.7.2 逻辑代数（略） 也称布尔代数，运用代数学的方法研究逻辑关系，通过变换、简化或组合等方法进行逻辑设计。 2.7.3 门电路（略） 实现基本逻辑关系的电路是逻辑电路中的单元电路，称为门（Gate）电路。,2.7 逻辑运算,82,逻辑设计 按照给出的具体问题，由真值表得到逻辑表达式； 再根据逻辑定律进行必要的化简、变换，设计出最优的逻辑表达式； 最后用逻辑电路加

28、以实现。,2.8 逻辑设计基础（略）,83,第3章 计算机硬件,以微型计算机（PC）为例介绍计算机硬件，认识计算机的组成结构及原理,84,硬件概述 处理器 存储器 输入 / 输出系统 系统连接和 USB,概要,85,计算机系统结构研究的是计算机硬件的原理、组成结构 计算机有多种类型，但其硬件组成并无本质上的差异 本章以微型计算机（PC）为例,计算机系统结构,86,计算机硬件由处理器、存储器、输入/输出三个子系统构成 连接这三个子系统的是总线（见 3.5 节）,3.1 概述,87,PC 的基本配置为主机、键盘、鼠标、显示器等,3.1 概述,88,主机箱内安放了主板（包括处理器、内存等），磁盘、光

29、盘等 可根据需要增加打印机、话筒、摄像头及音箱，或其他设备 主机箱后面是连接输入输出设备的端口（见 3.4 节）,3.1 概述,89,PC 的功能电路安装在主机箱内部的一个主板（Main board）上，其逻辑结构：,3.1 概述,90,PC 的主板,3.1 概述,91,处理器系统 可以是单一的 CPU 芯片 可以是多个 CPU 芯片组成的阵列 PC 的处理器即 CPU，是一个可以插在主板 CPU 插座上的集成电路芯片 CPU 包括计算机的运算器和控制器,3.2 处理器,92,目前主要的 CPU 厂商有 Intel、IBM、AMD、Motorola 等公司。,3.2 处理器,93,处理器芯片和

30、结构 处理器芯片 第一台 PC 所用的处理器芯片 Intel 8088,3.2 处理器,94,处理器芯片和结构 处理器芯片 集成电路按摩尔法则发展 半导体材料单位面积内集成的电路数目不会无限增长 集成电路设计从芯片平面转向立体：在一个芯片上集成多个处理器 多核,3.2 处理器,95,处理器芯片和结构 处理器的结构模型 在功能上，CPU是运算器和控制器的集合。 从逻辑上分为 5 个部分 运算器 数据寄存器 指令代码寄存器,3.2 处理器,控制电路 地址电路,96,处理器芯片和结构 处理器的结构模型,3.2 处理器,97,内部总线 总线（BUS） 是一组导线，是计算机各部件（或设备）之间传输数据的

31、公用通道 在主板范围内的总线叫做内部总线，它是 CPU 与存储器及输入 / 输出控制电路进行数据交换的通路,3.2 处理器,98,内部总线 连接CPU与存储器及其他电路的三总线 数据总线（Data Bus） 地址总线（Address Bus） 控制总线（Control Bus）,3.2 处理器,99,处理器的性能指标 主频：反映 CPU 运行速度的参数 集成度：芯片内晶体管数目，反映处理器 制造技术的先进程度和复杂性 字长：一次所能处理的二进制数的位数 协处理器：在 CPU 的协调下完成复杂任 务，如处理浮点运算、图形处理等 内部高速缓存器（Cache）,3.2 处理器,100,CISC 和

32、RISC 采用完全相反设计方法的两类处理器系统，主要区别是处理器所拥有的指令数量不同，其设计目的都是提高计算机的性能。,3.2 处理器,101,CISC 和 RISC CISC（复杂指令集计算机） 使用较多数量和种类的指令，典型的 CISC 有 300 条以上的指令，程序设计比较容易。 RISC（简单指令集计算机） 只包含常用指令，一般使用的指令数目在 100 条以内，简化程序控制逻辑，提升处理器的速度。,3.2 处理器,102,用以实现计算机的记忆功能 保存程序代码和数据的物理载体 具有复制性 其存放的数据被取出后，原数据依然存在，因此可以被反复取用,3.3 存储器,103,存储模式和存储容

33、量 存储模式 存储单元以字节（Byte）为单位，1 个字节由 8 个二进制位组成 存储器由若干字节组成，每个字节都有一个唯一的标识 存储单元地址 存储单元地址用二进制的位模式来标识,3.3 存储器,104,存储模式和存储容量 存储容量 存储器中存储单元的总数，即字节数，或称为地址空间。 千字节（KB）：1 KB = 1024 B = 210 B 兆字节（MB）：1 MB = 1024 KB = 220 B 吉字节（GB）：1 GB = 1024 MB = 230 B 太字节（TB） ：1 TB = 1024 GB = 240 B,3.3 存储器,105,内存 位于主板上，经内部总线与 CPU

34、连接。用于存放被执行程序的指令代码和运行数据，也称为主存储器（简称主存）。 由半导体存储器组成，运行速度快、容量小、体积小。有 RAM 和 ROM 两种类型。,3.3 存储器,106,内存 RAM（Random Access Memory，随机存储器） 体积小，存取速度快，具有易失性 动态 RAM（Dynamic RAM） 静态 RAM（Static RAM）,3.3 存储器,107,内存 ROM（Read Only Memory，只读存储器） 用于存放 BIOS（基本输入输出系统） 断电后所存储的数据不会丢失 PROM：一次性写入数据后不能改写 EPROM：其中的数据可以改写 EEPROM：

35、可以对部分单元进行重写,3.3 存储器,108,磁盘 根据电磁学原理，用涂敷在圆盘表面的磁性材料的极化状态表示二进制数据，能在关机或断电状态下保存数据，磁盘属于外存。 磁盘盘片被划分为多道同心圆结构的磁道，磁道又被划分为若干个扇型的区域 扇区（Sector）用于存储数据。 转速和容量是硬盘的重要指标。,3.3 存储器,109,光盘 光盘（CD，Compact Disc）是使用激光技术存储和读取数据的一种外存。 烧录光盘时，激光在涂有有机染料的基板上直接烧录成一个个的 “坑”，有 “坑” 和无 “坑” 的状态就形成了 0 和 1 的信号，再通过反射率的不同进行数据的读取。 光盘是的光道是一条由内

36、到外的螺旋线。 表 3-2 常见的光盘类型和指标,3.3 存储器,110,固态存储器 固态存储器（SSD，Solid State Disk）的结构为全电路，采用半导体材料 EPROM，体积小。没有机械部件，直接通过 USB 接口由主机供电，速度快，被称为 U 盘或 “闪存”（Flash Memory）。 有 CF 卡、MMC 卡、SD 卡、SM 卡等多种类型。,3.3 存储器,111,存储器的主辅结构 计算机存储器系统使用高速的半导体存储器作为主存储器，使用较低速的磁盘、光盘作为辅助存储器，是系统在性能、功能和价格之间进行取舍的结果。,3.3 存储器,112,存储器的主辅结构 功能 主存运行程

37、序，辅存保存程序和数据。 性能 辅存的永久性和主存的易失性互补，辅存慢、主存快。 价格 主存贵、辅存便宜。,3.3 存储器,113,存储器的主辅结构,3.3 存储器,114,存储器的主辅结构 主存储器和辅助存储器在协调控制机构的作用下交换数据，其原理是：所有的程序和数据都存储在辅存中，被执行的程序从辅存调入主存运行，运行结束后程序和数据被重新存回辅存。,3.3 存储器,115,PC 的存储器 内存容量的大小取决于处理器的地址空间。 CPU 内部的 L1 缓存和与主存之间的 L2 缓存直接影响系统的运行效率。 虚拟内存（Virtual Memory）技术，是在磁盘上开辟和内存单元相同结构的区域，

38、其地址与内存的地址一一对应，将数据映射到虚拟内存中，可以有效地提升系统的运行效率。,3.3 存储器,116,PC 的存储器,3.3 存储器,117,I/O 系统又称人机交互系统（Human and Computer Interface, HCI）,3.4 输入输出系统,118,端口 端口（Port）又称接口（Interface）是连接 I/O 设备的物理接插件。 PC 一般有 6 种端口,3.4 输入输出系统,119,端口 端口（Port）又称接口（Interface）是连接 I/O 设备的物理接插件。 I/O 设备的数据传输模式 并行：一次传输 8 位数据（字节模式） 串行：一次传输 1 位数据（位模式），其 标准是 USB。,3.4 输入输出系统,120,输入设备 用户向计算机系统发出操作命令、输入操作数据的装置。 键盘和鼠标器是 PC 的标准配置设备。,3.4 输入输出系统,121,输入设备 键盘 两种规格的端口：PS/2 和 USB 两种键盘标准：