Ch01：计算机信息处理技术概论

1、第1章：计算机信息处理技术概论,本章主要内容 1.1 信息技术概论 1.2 计算机的诞生与发展 1.3 冯诺依曼计算机结构原理 1.4 微型计算机的配置与组装 1.5 计算机系统的组成 1.6 数据在计算机内的表示方法,1.1 信息科学与信息社会概述,这一节主要给出信息的定义，讨论信息处理的重要意义以及信息处理技术的进化，目的是提高我们对信息的认识与理解。 由于信息一词已渗透到各个领域、各个行业、各个学科，在不同的领域人们对信息的理解也不完全一致，所以我们对信息一词，应该结合具体的研究领域给出最中肯的解释。 我们现在处理信息的主要工具是计算机，几乎各个领域的信息均可利用二进制数编码后由计算机处

2、理，我以我们也把最基本的二进制数：一位或1定义为一个信息。但这种解释与我们把信息理解为消息有很大差别。,1 信息的定义以及它的主要特征,信息的定义 从一般意义上讲，信息可以理解为信号、消息、情报、知识、事实等客观存在的对象，信息在政治、经济、军事、科研领域都具有极其重要的意义。简言之，信息就是通过信号所传递的消息。比如狼烟四起，击鼓升堂，鸣金收兵。 （狭义）信息论的创始人香农（有的数学教科书中译为申农）用数学方法把信息定义为不确定性的消除量，可以用数学方法尽量消除所接收到的信号中的不确定因素，从而得到尽可能真实的消息，这就是所需要的信息。简言之，也就是在通讯中那些任何可逆的重新编码或翻译中那些

3、保持不变的东西。 在计算机科学领域，由于所有的信息都可用二进制数编码，而二进制数又可以直接利用计算机进行加工处理，所以人们通常把信息解释为计算机所处理的数据连同相关的解释。,1 信息的定义以及它的主要特征,关于信息的一些基本提法 信息是用数据作为载体来描述和表示的客观现象。 信息可以用数值、文字、声音、图形、影像等多种形式表示。 信息是对数据加工、处理、提炼所得到的结果，是对人类有用的知识。 信息是具有含义的符号或消息，数据是计算机内信息的载体。,1 信息的定义以及它的主要特征,信息的基本特征 信息具有不灭性； 信息具有可采集性和可存储性； 信息具有可传递性和可共享性； 信息具有可加工性； 信

4、息具有时效性。,2信息技术及其发展,信息技术的定义 简言之，凡是能扩展人的信息功能的技术，都是信息技术。 在现阶段，信息技术主要指利用电子计算机和现代通信技术实现信息的获取、传递、存贮、加工、等技术。 信息技术主要包括感测技术，通信技术，计算机技术，以及控制技术。,2 信息技术及其发展,人类社会经历的五次信息技术革命 第一次信息技术革命是语言的使用。原始语言应该是通过一些简单的语音符号的合理搭配来表达人们的意识，其重要意义可由小孩子学说话来体验。 第二次信息技术革命是文字的创造。有了文字，人们可以把头脑中的信息写下来，便于保存和交流。 第三次是造纸术和印刷术的发明。使得信息和知识可以大量生产、

5、存储和流通，扩大了信息传播和利用的范围。现在一个大学生拥有的书籍绝对超过孔夫子时代的学富五车。 第四次是电报、电话、电视及其他通讯技术的发明和应用。彻底结束了单靠驿站和烽火传递信息的历史，加快了信息传递的速度。 第五次是计算机技术和现代通讯技术在信息领域中的应用。使得信息的处理和传输速度以及人类利用信息的能力都得到了空前的提高。,3 信息科学及其发展（课外阅读）,信息科学的含义 信息科学应该是对人类在不同领域内进行信息处理技术的科学总结而形成的知识体系。 信息的表现形式一般是数据、文字、图片、声音等，在现代计算机技术条件下，这些对象都可以用二进制数进行编码，也就是平时说的数字化。 几乎所有的信

6、息都可以用一个固定长度的二进制数码来表示。信息量可以用表示信息的bit（一位二进制数，也就是一个零或一个1）的个数来表示。对信息的加工处理可以转化为对二进制数进行算术运算、逻辑运算以及位移运算来实现。 所以，在现代计算机条件下，形成一般性信息处理方法还是比较容易的。,3 信息科学及其发展（课外阅读）,信息科学发展的三个阶段 第一阶段：经典信息论。经典信息论是关于通讯技术的理论，也称狭义信息论，它用数学方法研究通讯技术中关于信息的传输和变换的规律。 第二阶段：一般信息论。主要研究的对象还是通讯问题，但侧重点是如何使接收端获得可靠的信息，增加了噪声理论和信号滤波检测等内容。 第三阶段：广义信息论。

7、广义信息论以各学科领域中的信息为对象广泛地研究信息的本质和特点，研究信息的获取、表示、存储、计量、识别、编码、处理、传输、控制和利用的技术和一般规律。,3 信息科学及其发展（课外阅读）,权威研究报告关于信息科学的共识 信息科学领域中的信息的范围不应该局限于某个特定领域，而应该是多元化的。只有统一的信息科学才是真正的信息科学。 要建立统一的信息科学理论是一项艰巨的任务，它代表了人类对纷繁信息世界的了解，并在理论上有了进一步的升华。 信息科学涉猎自然科学、技术科学、人文科学、社会科学，涵盖着从电子学到哲学的许多基本问题。 由于信息与通讯、传播总是连在一起的，所以，凡是使用信息的地方，必然使人们产生

8、关于对象的联想或系统化的思维。所以，信息科学与系统科学总是互相渗透。,3 信息科学及其发展（课外阅读）,信息科学研究的内容 哲学信息论：阐明信息的基本概念和本质； 基本信息论：探讨信息科的度量和变换； 识别信息论：研究信息的提取方法； 通讯理论：澄清信息的传递规律； 智能理论：探明信息的处理机制； 决策理论：探究信息的再生理论； 控制理论：阐明信息的调节原则； 系统理论：完善信息组织理论。,4 信息化社会与信息素养,信息化的含义 材料、能源、和信息是人类社会发展的三大要素； 信息化简言之就是由信息技术来主导人类的社会活动； 信息化既是人类社会的发展趋势，也代表着现代生产力的发展与进步。 信息化

9、社会的三个主要特征 信息成为重要的战略资源； 信息产业上升为最重要的产业； 信息网络成为社会的基础设施。,4 信息化社会与信息素养,信息素养所涉及的范围 传统文化素养的延续和拓展； 使受教育者达到独立自学以及终生学习的水平对信息员及信息工具的了解及运用； 拥有各种信息技能，比如通过互联网或联机检索获取所需要的资料。 总而言之，完整的信息素养包括三个层面的涵养：文化涵养、信息意识、以及信息技能。,5当代信息科学的奠基人物,信息论的创始人香农 计算机科学奠基人图灵 存储程序式计算机的创始人冯.诺依曼,5_1 信息论的创始人香农,史劳德.埃尔伍德.香农(Claude Elwoode Shannon,

10、19162001)是美国数学家，信息论的创始人,1940年获麻省理工学院数学博士学位和电子工程硕士学位，1941年进入贝尔实验室数学部工作.主要贡献有：,在1938年发表的硕士论文继电器和开关电路的符号分析中，首次运用布尔代数理论进行开关电路分析，证明了布尔代数的逻辑运算可通过继电器电路来实现。 1949年发表了噪音下的通讯一文，明确表达了在不同的噪音情况下传输速率和失真的定量关系。 香农的功绩在于，至少在通信领域，创造性地应用数学方法尽量消除所接收到的信息中的不确定因素，从而得到尽可能真实的、有价值的信息。,5_2 计算机科学奠基人图灵,艾伦.图灵（A.M.Turing，19121954）是

11、英国数学家，计算机科学的创始人。主要贡献有：,1936年，图灵发表了论可计算数及其在判定问题中的应用，该文提出了一种描述计算过程的数学模型，即著名的理论计算机抽象模型，把推理分解为一系列简单的机械动作来完成。后来的人们把这个模型成为图灵机。 第二次世界大战期间，领导了对德军密码的破译工作，用继电器做成的译码机(称作霹雳弹)曾破译了德军的不少密报，为盟军立下了战功。 1950年，发表了计算机和智能一文，该文阐明了计算机可以具有智能的思想，并提出了测试机器是否具有智能的方法：让一个人提出问题，分别由其他的人和计算机分别作答，如果这个人辨别不出回答者是人还是机器，则认为这部机器具有智能。这就是有名的

12、图灵测试,5_3 存储程序式计算机的创始人冯.诺依曼,冯.诺依曼(John von Neuman,19031957)，美籍匈牙利数学家, 主要贡献有：,1944年参加了人类第一台电子数字计算机ENIAC的研究工作，在理论和设计方面发挥了重要作用。 1945年发表了题为“关于离散变量自动电子计算机的草案”的长篇论文，正式提出了存储程序的概念。 1946年提出了更加完善的计算机设计报告电子计算机逻辑设计初探，并开始研制存储程序式的计算机EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Calclator）,该机在宾西法尼亚大学的莫尔学院研制成功。,1.2 电

13、子数字计算机的诞生与发展,本节知识要点 重点了解3个不同意义下的第一台计算机的诞生： 第一台投入使用的电子数字计算机； 第一台按存贮程序原理设计的计算机； 第一台投入使用的冯诺依曼计算机。 了解计算机发展的四代变化 了解计算机的特点与分类，以及计算机的发展趋势。,1第一台电子数字计算机的诞生,第一台投入使用的电子数字计算机 世界上第一台电子计算机ENIAC，是由美国宾夕法尼亚大学的物理学家莫奇利 (JohnWMauehly)博士和埃克特(JPresper Eckert)博士领导的研究小组设计制造的，于1946年2月正式通过验收并投入运行。 ENIAC它使用了18000个电子管，10000个电容

14、，7000个电阻，功率150千瓦，占地170m2，重量约30吨，运算速度为每秒5000次加减运算。 严格地讲，第一台计算机并不是现代意义下的计算机信息处理工具，而仅仅是一个数学计算工具，它的诞生，标志着人类的科技水平已经达到这样的地步：我们人类可以制造出这样一种工具，它能扩充人的大脑的功能：记忆、逻辑判断、数学计算，有了这样的技术基础，进一步制造通用的计算机已不再是遥远的梦想。,参观世界上第一台电子数字计算机,世界上第一台电子计算机ENIAC,1第一台电子数字计算机的诞生,世界上第一台冯诺依曼计算机的诞生 世界上第一台按存储程序功能设计的计算机是由曾担任ENIAC小组顾问的著名美籍匈牙利数学家

15、冯诺依曼(VonNeumann)博士领导设计的叫EDVAC(译作“埃德瓦克”)的计算机，从1946年开始设计，于1950年研制成功。 与ENIAC相比，它的主要改进有两点：采用了二进制数计算；使用汞延迟线作存储器，指令和程序可存入计算机内部，所以提高了运行效率，增强了处理能力。,1第一台电子数字计算机的诞生,世界上第一台投入运行的冯诺依曼计算机 世界上第一台投入运行的存储程序式的电子计算机EDSAC(译作“埃德沙克”)是由英国剑桥大学的维尔克斯(MVWilkes)教授在接受了冯诺依曼的存储程序计算机思想后于1947年开始领导设计的，并于1949年5月制成并投入运行，比EDVAC早一年多。 冯诺

16、依曼计算机的诞生，可以使得计算机能够执行人编写的程序，从而可以在更大范围内替代人脑的劳动。,2电子计算机的发展,电子计算机发展的4各阶段 按照计算机中所采用的电子逻辑器件，计算机的发展划可划分成四个阶段： 第一代计算机电子管计算机(从ENIAC问世至20世纪50年代后期) 第二代计算机晶体管计算机(20世纪50年代中期至60年代中期) 第三代计算机集成电路计算机(20世纪60年代中期至70年代初期) 第四代计算机大规模集成电路计算机(20世纪70年代初期至现在),3 计算机的分类,按运算对象分类 电子数字计算机 电子模拟计算机 混合式电子计算机 按计算机的规模和性能分类 巨型机 大型机 中型机

17、 小型机 工作站 微机 按计算机的用途分类 通用计算机、专用计算机,4计算机的特点,运算速度快; 计算精度高; 存储容量大; 判断能力强; 工作自动化。,5. 计算机的发展趋势,巨型化：巨型化超大型计算机具有高速、存储容量大和功能强等优点，适用于诸如天文、气象、原子、核反应等尖端科学领域。 微型化：计算机微型化是因大规模集成电路的出现而发展最为迅速的技术之一。因为微处理器可进入诸如仪表、家用电器、导弹头等中、小型机无法进入的领地，所以80年代以来其发展异常迅速，预计性能指标将成百倍地提高，而价格可以进一步下降。 网络化：计算机网络技术是计算机技术发展中崛起的又一重要分支，是现代通信技术与计算机

18、技术相结合的产物。所谓计算机网络，就是在广大的物理区域内，将分布在不同地点、机型不同机型的计算机，用通信线路连接起来，组成一个规模大、功能强的网络系统。 智能化：让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程，使计算机具备“视觉”、“听觉”、“语言”、“行为”、“思维”、逻辑推理、学习、证明等能力，形成智能型、超智能型计算机。 目前，美、日等国家正在投入大量的人力和物力积极研制新一代计算机，如支持逻辑推理和支持知识库的智能计算机、神经网络计算机、生物计算机等,1.3 冯诺依曼计算机结构原理(补充),尽管计算机经过几十年的发展，已经出现了第4代记算机或第5代计算机，但就设计原理来说，都属于冯.诺依曼计算

19、机，这归功于它的设计思想的的先进性。 计算机作为一种物理设备，显然它的结构是非常复杂的，如果我们从无力的角度来学习计算机，那将是一件吃力不讨好的事。 机设计的逻辑功能还是很简单的，其运算能力与小学生差不多，自身的优势就是速度快，自动化程度高。 我们学习计算机，一方面要知道他的逻辑功能，更重要的是学习先驱人物们如何使得逻辑功能很简单的计算机能够在我们的学习和工作中发挥如此重大的作用。,1计算机的逻辑功能简介,物理设备所具有的物理功能与逻辑功能 儿童积木对于儿童和成年人的具有不同的重要性。 钞票作为纸作的东西对于儿童和成年人的具有不同的重要性。 扑克牌对于儿童、一般市民、以及赌棍来说具有不同的功能

20、。 围棋高手在对弈时，仿佛就是指挥千军万马与对方厮杀。 结论：如果我们能充分发挥一个物理设备的逻辑功能，那么这个物理设备的成本就显得不太重要了。(为什么有人愿意花高价买假文凭？),1计算机的逻辑功能简介,计算机是执行指令的机器 围棋是物理设备简单，但逻辑功能强大；而计算机是物理设备特别复杂，但逻辑功能特别简单。 我们学习计算机，必须注重计算机的逻辑功能，这样学习起来特别简单。 计算机是执行指令的机器，而且指令的格式很简单： 操作码 操作数1 操作数2 操作数3 指令的操作数的个数可以是一个、两个，也有三个操作数的，当然也可以没有操作数。 比如：“加法 A B C”表示完成表达式“C=A+B”的

21、计算。不太好理解的是这种指令是用“机器语言”书写的，人读起来特别枯燥。,1计算机的逻辑功能简介,计算机的指令系统 计算机是通过执行指令序列来解决问题的，因而每种计算机都有一组指令集提供给用户使用，这组指令集就称为计算机的指令系统。计算机的指令集以产品说明书的形式提供给用户。 计算机的指令一般由操作码字段和操作数字段两部分组成。操作码字段指示计算机所要执行的操作;而操作数字段则给出在指令执行操作的过程中所需要的操作数或操作数所存放的位置。 计算机的指令系统一般包括算术运算指令、逻辑运算指令、位移指令、以及跳转指令等。 冯诺依曼的另一个功绩是为计算机能够完成一般的数学计算任务找到了最小的指令集，这

22、在当时是天才的构想，现在已经没有实际意义了。,1计算机的逻辑功能简介,增强计算机的逻辑功能的途径 计算机指令有点像牙牙学语的儿童向别人发出的命令，问题是执行这样的指令能完成高水平的信息处理吗？答案是：能，但要想些办法。 扩充计算机的指令集合，这是现在增强计算机功能的途径之一； 把一项复杂任务的分解成一些简单的操作步骤，每一步都可以由计算机执行一条相应的指令来完成，这样，通过指挥计算机依次执行一系列指令就可以完成一项复杂任务； 把指令序列一次性地存贮到计算机中，由计算机自动化地、高速地依次执行。,2冯诺依曼计算机结构原理,冯诺依曼计算机的逻辑结构 从逻辑上讲，计算机由运算器、存贮器、输入设备、输

23、出设备和控制器这5个基本部件组成, 计算机的逻辑结构如图所示，实线代表数据流，双线表示控制流。,2冯诺依曼计算机结构原理,存贮程序原理 计算机每完成一项任务，都是靠执行一系列相关的指令来完成的。我们把指挥计算机完成特定任务的指令序列称为程序，程序由人工来编写。 对于用户便写好的程序，计算机在控制器的作用下，通过输入设备把程序和数据(它们通过编码都转化成二进制数马)输入到存贮器中。 早期的计算机程序是用机器语言编写的，手工方法利用穿孔机把信息保存在穿孔纸带上，堆头很大，称为软件。需要运行时，利用光电机象放电影一样把穿孔纸带上的信息输入到计算机存储器中，然后在控制台上按“运行”按钮来执行程序。 后

24、来发展为利用高级语言编写计算机程序，念起来象一段英语文本，所以写起来容易得多。高级语言程序不能直接由计算机执行，首先必须（由计算机运行一个编译程序）把它翻译成机器语言程序，然后再执行这个机器语言程序。,2冯诺依曼计算机结构原理,顺序执行原理 计算机的控制器从存贮器中按顺序依次取出指令，分析指令，根据指令从存贮器中取出操作数，通知运算器完成相应的运算，把结果送回到存贮器中。这就是程序顺序执行的原理。 按顺序执行指令并不是绝对的。实际上程序中也有一些“跳转指令”，控制器可以根据跳转指令的要求确定下一条要执行的指令的存放位置。所以，顺序执行原理可以表为，如果没有遇到跳转指令，控制器总是按顺序执行存放

25、在存贮器中的指令。,2冯诺依曼计算机结构原理,优先中断原理 计算机是一种非常复杂的设备，人为的错误或元器件的故障均可能使得计算机不能正常工作。计算机不能正常工作意味着计算结果可能是错误的，要由人工来发现这种错误那是很不方便的，必须由计算机自己发现。所以计算机必需“随时”监控自身是否处于正常工作状况。 如果计算机监测到自身处于故障状态，控制器应该暂时中断用户程序的运行，由计算机自身或通知控制台人员优先排除故障，然后再回过头来接着执行用户的程序。这就是所谓优先中断原理。 实现优先中断的简单方法就是所谓“保存现场”。计算机转向处理别的事务之前把当前关于程序运行状况的重要数据保存在一个特定的位置，计算

26、机回头运行程序之前首先恢复这些数据，从而使得程序可以继续执行。,2冯诺依曼计算机结构原理,小结 计算机通过存贮程序，按顺序执行指令以及自动优先中断技术从而使得计算机成为既能接受人的控制，又能自动化地运行的信息处理工具。 利用存贮程序原理，计算机只执行一些简单的指令序列，而人类各个领域的专家都可以把它所面临的复杂问题求解步骤编写成计算机指令序列，从而使得计算机完全能按人的意志完成问题求解。 把计算机设计成几个关键的逻辑部件极大地简化了计算机的设计和制造。最终将独裁人类处理信息的成本。,3. 运算器的工作方式,运算器是计算机中执行算术运算、位移运算和逻辑运算指令的部件，通常称为计算机的算术逻辑单元

27、（ALU：Arithmetic Logic Unit）。 运算器由加法器、寄存器和移位线路组成，寄存器用来临时存放操作数。 对于计算机作减法运算来说，理论依据是减去一个正数等于加上它的相反数，所以只要解决了负数在计算机内的表示方法即可在计算机内避免减法运算。 二进制数乘法运算实际上只有两条口诀：0乘以任何数得0，1乘以任何数的任何数。所以计算机只需作位移运算和加法运算即可实现乘法运算。类似地，可以通过位移运算和减法运算来解决除法运算的问题。,4关于存储器的补充说明（特别重要）,存储器是计算机的记忆装置。计算机中的各种数据和信息，包括程序、数据、中间结果和最终结果等信息都是存放在存储器中的。 存

28、贮器中存取数据的基本单位，同时也是表示存储器的存贮容量的基本单位称为一个“字节”或一个“Byte”， 也称为一个“存储单元”。每个字节可存放一个8位二进制数。一位二进制数0或1称为一个bit，从而有一个Byte包含8个bit。 存储器中所有存储单元的总和称为这个存储器的存储容量。通常使用的存储容量的单位是KB、MB、GB和TB，如640KB、1MB等，单位的换算规则是：1KB=1024字节，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB等等。在口语中，我们通常省略了B(BYTE的缩写)。 每个存贮单元都有一个唯一的编号，我们称之为“地址”。存贮单元的地址编号从零开始，连续编号

29、，所有这样的编号合在一起成为地址空间。程序员利用地址准确地存取数据，这种工作模式有点像工人师傅根据各家的门牌号码发送报纸、牛奶。,5关于控制器的补充说明,控制器是计算机的指挥机关，它类似于人类的神经中枢大脑，负责协调计算机各部件有序正常工作。 控制器由指令寄存器、指令计数器、指令译码器和操作控制部件等部分组成。它的功能是从存储器中取出指令，分析指令的功能(指令译码)，安排操作次序，并向计算机各部件发出一系列适当的控制信号，以指挥整个计算机有条不紊地工作。,6. 冯诺依曼计算机的划时代意义,冯诺依曼计算机的逻辑结构把结构复杂的计算机分解为一些相对简单的设备，有利于计算机行业里面的分工合作，一些有

30、实力的企业可以充分利用自己的长处专门生产每一个部件，比如硬盘、主板、显示器等等，有利于提高技术水平，降低生产成本； 存贮程序原理实际上已经孕育着知识产品和软件行业的诞生，如果没有冯诺依曼的存贮程序原理，也就不会有比尔盖茨这个连大学都没有念完的家伙一度成为全世界的首富。,1.4 PC微型计算机,本节主要内容： PC微型计算机系统的起源和发展 PC微型计算机的硬件系统 PC微型计算机系统的配置与组装 PC微型计算机系统的使用和维护。 本节重点内容： PC微型计算机微机的硬件系统的结构 PC微型计算机微机系统的配置与组装 努力记住各种外设的接口。,1第一台PC微型计算机的诞生,1981年，IBM公司

31、推出了首台个人计算机IBM-PC，从而开创了PC这个品牌。IBM-PC的基本配置是： 采用INTEL公司生产的频率为4.77MHz的微处理器芯片8088; 大概也就是10M左右的硬盘，这应该是IBM公司的产品； 配有两个软盘驱动器；（以便倒盘，当时一般人还买不起硬盘） 可以外接一台打印机； 运行Macrosoft公司专门生产的操作系统dos. 意义：符合时代潮流，孕育出计算机业界，打造出三个龙头企业，为计算机进入千家万户铺平了道路。,2 PC微型计算机的历史渊源,PC微型计算机其实只是IBM公司(国际商用机器公司)1981年最初开发的个人计算机的一个品牌，随后IBM公司又相继推出了性能更好的个

32、人计算机PC-XT和PC-AT,从而形成了PC微型计算机系列。毫无疑问，在同时代的各种品牌机中，PC系列微机的综合性能相当出色。 由于IBM公司公开了他们的技术秘密，也就是软件和硬件(外部设备)的接口规范，从而引出了微软公司替他们生产操作系统，一大批外部设备厂家生产与之配套的设备，此举刺激了PC机的销量，IBM公司也就成为微机市场的主导者。 由于PC机市场运作的成功，IBM公司的技术标准也就成为(当时)微型计算机行业的工业标准。一些计算机公司喜欢把自己按这个标准生产的计算机称为PC兼容机。,2 PC微型计算机的历史渊源,现在人们使用的微型计算机已经不再单纯是个人计算机，性能比当年的也比PC机不

33、可同日而语，PC兼容机由于性价比更高，早已成为市场上的主流产品。由于行业标准是由当年PC机的接口标准发展而来，所以人们习惯上还是把微型计算机统称为PC微型计算机，而不再称为PC兼容机。,3PC微型计算机硬件系统,PC微机系统的逻辑结构仍然是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备这五部分组成的。但根据生产工艺的特点又进行了重新划分。 构成微型计算机的基本组件 运算器和控制器集成在一个芯片中，称为中央处理器，简称CPU； 冯.诺依曼意义下的存贮器称为内存储器，俗称内存条，也简称为RAM。CPU可以直接读写RAM。 输入设备，主要指键盘和鼠标器(早期的计算机上没有鼠标)；输出设备，主要指显示器

34、和打印机。他们统称I/O设备。 还有一大类可以独立地、永久地存贮信息的设备，称为外存储器。CPU不能直接读写外存贮器，但可以通过控制器在两类存贮器之间交换数据。 外存储器和I/O设备统称外设。,3PC微型计算机硬件系统,总线与接口的概念 计算机是通过“总线”以及相应的接口把CPU、内存贮器、外存贮器和其他I/O设备连接而成的一个系统。 总线是一组用于传输信息的公共信号线，也是计算机内信息流通的总干线。 总线由三部分组成：控制总线、数据总线、以及地址总线。总线结构如图所示。 地址总线的条数决定了内存储器的最大容量，地址总线的条数为N，那么可以访问的最大存储空间=2N。 数据总线的条数一般是8的整

35、数倍，如果有8N条数据线，那么一次可以移动N字节的数据。,3PC微型计算机硬件系统,PC微型计算机的主板和机箱 PC微型计算机的基础部件是一块大约宽30cm,长40cm的印刷电路板，称为主板或母板，总线实际上是埋在电路板里面的，板面上分布着各种接头、接口、插槽以及一些重要的控制芯片和其他一些电子元件。 将CPU和内存条按长到主板上即完成了主机的安。 主机装好后就可以把它固定到机箱中，再在机箱中安装硬盘和光驱，即完成了机箱的安装。所有接头，接口，插件都有防呆功效，傻瓜也错不了。 装好主机箱后，再把显示器、键盘、鼠标、打印机等插入机箱背后的接口中即可完成硬件系统的组装。所有接口都有防呆设计，错不了

36、。,4 微型计算机的配置,CPU的选择 机器字长，也就是允许实际参与运算的二进制数的位数。目前CPU的机器字长有32位和64位两种，价格相差不大。 时钟频率，其倒数称为时钟周期，它直接决定了运算速度。CPU的时钟频率愈高，计算机的运算速度就愈快。 缓存容量，缓存俗称cache，增大缓存容量可以减少CPU访问内存的机会，从而提高系统的效率。缓存是非常昂贵的电子元器件，缓存容量愈大，价格也愈高，所提需要权衡考虑。 CPU的品牌,全球能够生产CPU的公司只有两家：INTEL公司和AMD公司)。总的说来INTEL公司的产品综合性能稍好，但AMD公司的产品的性价比稍高。,4 微型计算机的配置,内存条的选

37、择 现在只有两种型号的内存条： DDR2和DDR3，两者差别似乎不大，现在都倾向于DR3。 现在应该买两根型号完全相同的的内存条，以便开通双通道，从而提高数据处理的性能。 由于主板上的内存条插槽个数较少，所以单条的容量应该适当大一些，比如使用两根容量为2G的内存条，从而得到4G内存。,4 微型计算机的配置,主板的配置 由于生产CPU的公司只有两家，这两家的CPU并不兼容，所以应根据CPU的品牌决定主板的型号。除了INTEL公司之外，一般的主板厂家都为两个公司的CPU生产相应的主板。 决定主板性能重要元件是所谓芯片组，有两片，分别称为北桥芯片和南桥芯片。把主板竖起来看，让插CPU的一端朝上，那么

38、上面一块芯片就是北桥，下面一块芯片就是南桥。芯片组决定了内存的最大容量，扩展槽的个数，所支持的各种标准接口的版本。 有两家公司（INTEL公司和威盛公司，总在打官司）生产芯片组，产品更新换代很快，可以从互联网上寻找相应的最新资料。 BIOS的版本号，BIOS也称BIOS ROM，虽然教科书中称之为只读存储器，但看上去是固定在主板上的一个芯片，里面存放的是开机引导程序以及访问硬件设备的接口程序。所以老版本的BIOS肯定不会支持新产品的新特性。 总线扩展槽，主板上有一个AGP(现在是12个PCIE)扩展槽专门用来插接显示适配器(显卡)，另外还有35个PCI扩展槽用来插接网卡、声卡、电视卡。这些设备

39、可用来组建局域网或多媒体计算机。 外设接口。外设接口的类型、个数、版本号对计算机的扩展性能非常重要。,4 微型计算机的配置,硬盘的选购 容量：现在主流硬盘的容量为320GB1000GB，两者价格相差不大，所以占主流的硬盘的容量多为500GB。硬盘的容量比实际需要量应多出50%左右，否则会影响整机的性能。 转速：老式硬盘的转速多为5400砖/分，现在一般是7200转/分。转速愈大，数据传输速度愈快； 缓存：缓存容量愈大，硬盘性能愈好，而且使用寿命也会长一些，但价格也会贵一些。 接口类型，老式硬盘大多为IDE接口，也称并口，现在多采用串口。 品牌，经过约20年的市场拚搏，幸存下来的厂家都很有实力，

40、而且都非常意自己的市场形象。,4 微型计算机的配置,IDE接口与IDE设备 IDE/EIDE是一种接口规范，也是一种行业标准，它的好处是，服从相同接口规范的外部设备可以互换。 现在执行的是EIDE标准，也是IDE的扩充版本，但人们习惯上还是称IDE接口. 一般的主板上有两个IDE接口，每个接口通过排线可以接12个IDE设备，所以，一台微型计算机上最多可以接4个IDE设备。 主要的IDE设备有窗IDE硬盘和IDE光盘驱动器。 IDE光驱的选购：现在的光驱有CD-ROM和CD-R及CD-RW三种。由于光盘本身很便宜，所以购买CD-RW并无意义，而CD_R和CD_ROM的价格相差不大，所以力推CD_

41、R。,4 微型计算机的配置,主机箱和电源 主机的概念：我们把CPU和内存条插在主板上，并把这个三件套称为主机，把其余的设备统称为外设，所以PC微型计算机由主机和外设组成。 从形式上看，PC微型计算机是把主机(三件套)、IDE设备、软驱以及电源安装在一个特制的箱子里面，并称为主机箱。 机箱里面预留有固定电源、主板的位置以及相当于安置两个3寸硬盘，两个5寸光驱和一个3寸软驱的位置和螺钉孔以便固定相应的设备。 选购机箱和电源并不困难，机箱要求结实、美观、通风性能良好；电源的功率选的大一些即可，电源上面已经提供了各种标准接头向主板、IDE设备和软驱供电。 组装主机箱还是比较容易的，大学生在实践中经过少

42、量几个小时培训即可学会，进一步熟练它也不太难。 其他外设（略）,1.5 计算机系统的组成,知识要点 计算机系统由硬件系统和软件系统这两个子系统组成； 计算机的硬件系统是组成计算机的物理部件，而计算机软件是组成计算机的逻辑部件。 计算机软件与硬件的关系是硬件支持软件，软件支配硬件。 计算机软件系统由系统软件、支撑软件以及应用软件组成。,1 计算机硬件系统,主机的概念： 计算机的基础部件是一个印刷电路板，称为主板或母板。 计算机的运算器和控制是集成在一个芯片上的，称为CPU，也称中央处理单元，可以直接插在主板上。 随机存贮器也称RAM，俗称内存条。 主板上插上了CPU和内存条后所形成的三件套称为主

43、机。 外存储器的概念 存储器可分为内存储器和外存储器；外存贮器包括硬盘、软盘、光盘、优盘等，他们既可以作为输入设备，也可作为输出设备。,1 计算机硬件系统,外设的概念 鼠标、键盘、显示器、打印机等设备统称为外设，也称I/O设备；外存贮器也应看成“外设”；对于象数码相机、MP3这样一类有独立功能的产品，也可称为是外设，我更喜欢称之为外围设备，这类设备会越来越多。 计算机硬件系统 计算机硬件系统由主机和外设构成。 从外观形式看：主机箱，内含主机、固定式外存贮器，电源；,2 计算机的系统软件,如果我们把通用计算机作为一个产品来理解，那么计算机的系统软件应该是这个产品的组成部分，通常是放在产品包装箱中

44、的一张光盘。 系统软件与具体的应用领域无关，它只对人们使用计算机所面对的共同问题给出解决方案。系统软件的内容通常包括操作系统、维护计算机系统的工具软件、运行计算机所需要的监控程序等。最重要的系统软件是操作系统。,2 计算机的系统软件,计算机处理信息的基本单位是“文件”，采用具有树枝结构的目录/文件夹来组织文件，每个文件、文件夹都有特定的文件名、文件夹民，同一个文件夹中的所有文件不得同名；同一个文件夹中的所有文件夹也不得同名。 计算机上所有的设备、文件、文件夹统称资源，根据性质不同，又分别称为硬件资源和软件资源。 计算机操作系统是在计算机软件系统中最靠近硬件的一层，是负责管理计算机系统中的各种软硬件资源，控制程序执行，并且为用户操作计算机提供虚拟的操作环境(比如桌面、文件、文件夹，打印机以及对他们进行打开、关闭、拖动等操作)。,3操作系统简介,操作系统管理计算机上的各种软硬件资源的统一方法是“按名存取”，硬件设备赋予设备名后也和文件名，文件夹名一样用统一的方法进行管理。 比如把一个数据文件拷贝到某个目录中、或者拷贝到显示屏幕上、或者拷贝到打印机中就可以用相同格式的命令或相同类型的鼠标操作来完成，而实际效果各不相同。,3操作系统简介,早期的计算机上没有配置定位设备(鼠标