1、1同济大学计算机基础学科研究室同济大学计算机基础学科研究室2目录第第 一一 章章 计算识与信息社会计算识与信息社会第第 二二 章章 计算机基础知识计算机基础知识第第 三三 章章 微型计算机硬件组成微型计算机硬件组成 第第 四四 章章 系统软件及其常用操作系统系统软件及其常用操作系统 第第 五五 章章 应用软件和办公软件应用软件和办公软件 第第 六六 章章 网络基础网络基础第第 七七 章章 InternetInternet与与IntranetIntranet第第 八八 章章 数据库基础数据库基础第第 九九 章章 多媒体基础多媒体基础第第 十十 章章 数据安全数据安全第十一章第十一章 程序设计程序
2、设计基础基础3第一章第一章 计算机与信息社会计算机与信息社会 1.1 计算机的发展计算机的发展 1.2 计算机的分类计算机的分类 1.3 信息技术概述信息技术概述 1.4 计算机在信息社会中的应用计算机在信息社会中的应用418121812年差分机年差分机 查尔斯查尔斯. .巴贝奇巴贝奇 1834年设计的分析机年设计的分析机 1.1 计算机的发展计算机的发展 1.1.1近代计算机近代计算机由许多轮子组成的保存数据的存储库；由许多轮子组成的保存数据的存储库；运算装置；运算装置；能对操作顺序进行控制，并选择所需能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的数据以及输出结果的装置。处理的数据以及输出结果的装置
3、。5现代计算机体系结构现代计算机体系结构冯冯诺依曼机：诺依曼机：“存储程序存储程序”的概的概念念五十多年来，计算机系统基本结五十多年来，计算机系统基本结构没有变。构没有变。 英国科学家艾兰英国科学家艾兰. .图灵图灵建立图灵机（建立图灵机（Turing machineTuring machine）模）模型，奠定了可计算理论的基础；型，奠定了可计算理论的基础；提出图灵测试，阐述了机器智能的提出图灵测试，阐述了机器智能的概念概念 。美籍匈牙利数学家冯美籍匈牙利数学家冯. .诺依曼诺依曼1.1.1 近代计算机近代计算机61.1.2 电子计算机的问世电子计算机的问世1946年年2月由宾州大学月由宾州大
4、学研制成功的研制成功的ENIAC电子计算机时代的到来电子计算机时代的到来 Electronic Numerical Integrator And Calculator电子数字积分计算机电子数字积分计算机:重达重达30吨吨:占地占地250m2:启动工耗启动工耗150000瓦瓦:18000个电子管个电子管:保存保存80个字节个字节71.1.3 计算机的分代计算机的分代时代时代年份年份器件器件软件软件应用应用一一 46-58电子管电子管机器语言汇编语言机器语言汇编语言 科学计算科学计算二二58-64晶体管晶体管高级语言高级语言数据处理工业控制数据处理工业控制 三三64-71集成电路集成电路操作系统操
5、作系统文字处理图形处理文字处理图形处理四四71年迄今年迄今大规模集成电路大规模集成电路数据库、网络等数据库、网络等社会的各个领域社会的各个领域81.1.4 计算机的分类计算机的分类 按综合性能按综合性能指标分类指标分类巨型机：巨型机：速度最快、处理能力最强速度最快、处理能力最强例如：曙光例如：曙光4000L644GB4000L644GB内存，浮点运算达每秒内存，浮点运算达每秒3 3万亿次万亿次 大型、通用、较快、较强大型、通用、较快、较强大型机大型机：作作“客户机客户机/ /服务器服务器”的服务器的服务器 作作“终端终端/ /主机主机”的主机的主机 小型机小型机：规模小，结构简单，设计试制周期
6、短规模小，结构简单，设计试制周期短 工艺先进、使用维护简单工艺先进、使用维护简单 工作站工作站：介于介于PCPC与小型机之间与小型机之间 高分辨率、大容量内外存，图形功能较强高分辨率、大容量内外存，图形功能较强微型计算机微型计算机：小、巧、轻、使用方便、价格便宜小、巧、轻、使用方便、价格便宜中央处理器：一个芯片中央处理器：一个芯片网络计算机网络计算机：基于：基于JavaJava技术的瘦客户机系统技术的瘦客户机系统 91.1.5 未来新型计算机未来新型计算机1光计算机光计算机利用光作为信息利用光作为信息的传输媒体的传输媒体 2生物计算机（分子计算机）生物计算机（分子计算机）生物计算机在生物计算机
7、在2020世纪世纪8080年代中年代中期开始研制，其最大的特点是采期开始研制，其最大的特点是采用了生物芯片用了生物芯片3量子计算机量子计算机是指利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机，是指利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机，这种多现实态是量子力学的标志。这种多现实态是量子力学的标志。 101.2 信息技术概述信息技术概述1.2.1 信息技术基础知识信息技术基础知识 信息与数据信息与数据 病历卡上记载病人的体温病历卡上记载病人的体温39oC是数据。数据是数据。数据39oC本本身是没有意义的。当数据以某种形式经过处理、描述或身是没有意义的。当数据以某种形式经过处理、描述或与其它数据比较时，
8、才能成为信息。某个病人的体温是与其它数据比较时，才能成为信息。某个病人的体温是39oC，这才是信息，信息是有意义的。，这才是信息，信息是有意义的。 信息信息 各种事物的变化和特征的反映各种事物的变化和特征的反映 数据数据 信息的载体。信息的载体。 例如：数值、文字、语言、图形、图像等。例如：数值、文字、语言、图形、图像等。 111.2.1 信息技术基础知识信息技术基础知识 信息技术信息技术 Information Technology联合国教科文组织对信息技术的定义联合国教科文组织对信息技术的定义 应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训练方应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训练方
9、法和管理技巧；上述方面和技巧和应用；计算机及其与法和管理技巧；上述方面和技巧和应用；计算机及其与人、机的相互作用；与之相应的社会、经济和文化等诸人、机的相互作用；与之相应的社会、经济和文化等诸种事物。种事物。 121.2.2 现代信息技术的内容现代信息技术的内容 1. 信息基础技术信息基础技术 微电子技术微电子技术 当今世界新技术革命的基石当今世界新技术革命的基石 光电子技术光电子技术 采用光子作为信息的载体采用光子作为信息的载体 2. 信息系统技术信息系统技术 信息获取技术信息获取技术 传感技术、遥测技术和遥感技术传感技术、遥测技术和遥感技术 信息处理技术信息处理技术 计算机技术成为现代信息
10、技术的核心计算机技术成为现代信息技术的核心 信息传输技术信息传输技术 光纤通信技术、卫星通信技术等光纤通信技术、卫星通信技术等 信息控制技术信息控制技术 利用信息传递和反馈来实现利用信息传递和反馈来实现 信息存贮技术信息存贮技术 缩微品、磁盘、光盘缩微品、磁盘、光盘 通信技术、计算机技术和控制技术合称为通信技术、计算机技术和控制技术合称为3 3C C（CommunicationCommunication、ComputerComputer和和Control Control ）技术。）技术。3. 信息应用技术信息应用技术如信息管理、信息控制、信息决策如信息管理、信息控制、信息决策 131.2.3
11、未来信息技术的发展趋势未来信息技术的发展趋势 数字化数字化 大量信息可以被压缩，并以光速进行传输。大量信息可以被压缩，并以光速进行传输。 多媒体化多媒体化 文字、声音、图形、图像、视频等信息媒体与计算机集成在文字、声音、图形、图像、视频等信息媒体与计算机集成在一起，以接近于人类的工作方式和思考方式来设计与操作。一起，以接近于人类的工作方式和思考方式来设计与操作。 高速度、网络化、宽频带高速度、网络化、宽频带 下一代的下一代的InternetInternet技术。技术。 智能化智能化 在超媒体的世界里，软件代理收集任何可能想要在网络上取在超媒体的世界里，软件代理收集任何可能想要在网络上取得的信息
12、。得的信息。141.3 计算机在信息社会中的应用计算机在信息社会中的应用 计算机的应用类型计算机的应用类型1. 科学计算科学计算2. 数据处理数据处理3. 电子商务电子商务4. 过程控制过程控制5. CAD/CAM/CIMS6. 多媒体技术多媒体技术 7. 7. 虚拟现实虚拟现实8. 人工智能人工智能 计算机的主要应用领域计算机的主要应用领域1. 工商：工商：电子商务、电子商务、CAD/CAM2. 教育：教育：多媒体教育、远程教育多媒体教育、远程教育3. 医药：医药：CAT、MRI、远程医疗、远程医疗4. 政府：政府：电子政府电子政府5. 娱乐：娱乐：虚拟现实、电影特技虚拟现实、电影特技 6.
13、 科研：科研：数据采集、计算分析数据采集、计算分析7. 家庭：家庭：家庭信息化家庭信息化 15思考题思考题1. 计算机的发展经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是计算机的发展经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？什么？2. 按综合性能指标，计算机一般分为哪几类？按综合性能指标，计算机一般分为哪几类？3. 信息与数据的区别是什么？信息与数据的区别是什么？4. 什么是信息技术？什么是信息技术？ 5. 为什么说微电子技术是整个信息技术领域的基础？为什么说微电子技术是整个信息技术领域的基础？6. 信息处理技术具体包括哪些内容？信息处理技术具体包括哪些内容？3C的含义是什么？的含义是什么？7. 试述当
14、代计算机的主要应用。试述当代计算机的主要应用。16第二章第二章 计算机基础知识计算机基础知识2.1 计算机系统的组成与工作原理计算机系统的组成与工作原理2.2 数制转换及运算数制转换及运算 2.3 数据在计算机中的表示数据在计算机中的表示 172.1 计算机系统的组成与工作原理计算机系统的组成与工作原理2.1.1计算机系统的组成计算机系统的组成 系统软件系统软件应用软件应用软件计算机系统分为：硬件计算机系统分为：硬件+软件软件硬硬 件件软软 件件18计算机系统的组成计算机系统的组成 输入设备：输入设备：键盘、鼠标、扫描仪键盘、鼠标、扫描仪 输出设备：输出设备：显示器、打印机显示器、打印机 外外
15、 存：软、硬盘、光盘、闪存存：软、硬盘、光盘、闪存 网络设备：网卡、调制解调器等网络设备：网卡、调制解调器等 计计算算机机系系统统软件软件外部设备外部设备系统软件系统软件应用软件应用软件硬件硬件运算器运算器寄存器寄存器控制器控制器主机主机内存内存CPU随机存储器随机存储器(RAM)只读存储器只读存储器(ROM)高速缓冲存储器高速缓冲存储器 操作系统：操作系统：WindowsWindows、UnixUnix、LinuxLinux语言处理程序：语言处理程序：C C、PascalPascal、VBVB等等 实用程序：诊断程序、排错程序等实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统办公软
16、件包、数据库管理系统 192.1.2计算机硬件组成计算机硬件组成 计算机硬件包括主机和外设计算机硬件包括主机和外设主机主机外设外设输入设备输入设备输出设备输出设备外存设备外存设备网络设备网络设备20计算机系统的硬件组成计算机系统的硬件组成 冯冯.诺依曼思想诺依曼思想： 二进制二进制程序与数据一样存程序与数据一样存放在内存放在内存五大模块五大模块存储器数据流数据流控制流控制流运算器外存储器输出设备内存储器输入设备控制器21处理器处理器处处理理器器控制器控制器运算运算器器控制整个计算机控制整个计算机所有部件的工作所有部件的工作执行算术运算执行算术运算和逻辑运算和逻辑运算22存储器存储器存储器存储器
17、是计算机存储是计算机存储数据和程序数据和程序的记忆单元集合，的记忆单元集合，每个记忆单元由每个记忆单元由8 8位二进制位组成，可读写其中的数据。位二进制位组成，可读写其中的数据。存储器存储器存储器通常分为内存储器和外存储器存储器通常分为内存储器和外存储器存放大量信息存放大量信息的外存储器的外存储器信息交流中心信息交流中心内存储器内存储器23存储器存储器每个记忆单元由每个记忆单元由8 8位二进制位组成。位二进制位组成。1KB=210B=1024B1MB= 210KB= 1024KB1GB= 210MB= 1024MB1TB= 210GB= 1024GB字节字节BYTEBYTE7 6 5 4 3
18、2 1 0位位BitBit24内存储器内存储器的访问过程的访问过程11101101110011011000110111101101111010011110110111101101111011011110110111101101111011011110110110001101110011011000110111101101地址地址00010001100000001000000025输入设备输入设备常用输入设备：常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。262.1.3计算
19、机基本工作原理计算机基本工作原理指令是能被计算机识别并执行的的二进制代码，完成一种操作。指令是能被计算机识别并执行的的二进制代码，完成一种操作。操作码操作码 操作数操作数 数据传送指令数据传送指令数据处理指令数据处理指令程序控制指令程序控制指令输入输出指令输入输出指令 其它指令其它指令 If Goto And OrCPU内存I/O设备主机对计算机的硬件进行管理等对计算机的硬件进行管理等指令指令 结构结构分分类类操作码操作码 要完成的操作类型或性质要完成的操作类型或性质操作数操作数 操作的内容或所在的地址操作的内容或所在的地址 27计算机基本工作原理计算机基本工作原理 指令的执行过程分为以下指令
20、的执行过程分为以下4个步骤：个步骤： 取指令取指令 按照指令计数器中的地址，从内存储器中取出指令，并按照指令计数器中的地址，从内存储器中取出指令，并送往指令寄存器。送往指令寄存器。 分析指令分析指令 对指令寄存器中存放的指令进行分析，由译码器对操对指令寄存器中存放的指令进行分析，由译码器对操作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号；由地作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号；由地址码确定操作数地址。址码确定操作数地址。 执行指令执行指令 由操作控制线路发出完成该操作所需要的一系列控制由操作控制线路发出完成该操作所需要的一系列控制信息，去完成该指令所要求的操作。信息，去
21、完成该指令所要求的操作。 一条指令执行完成，指令计数器加一条指令执行完成，指令计数器加1 或将转移地址码送入程序计或将转移地址码送入程序计数器，然后回到数器，然后回到。28计算机基本工作原理计算机基本工作原理 292.2 数制转换及运算数制转换及运算2.2.1进位计数制进位计数制 ariimni1N=aN=an-1n-1r rn n-1-1a an-2n-2r rn n-2-2a a0 0r r0 0a a-1-1r r-1-1a a-m-mr r-m-mr进制数进制数N可表示可表示 为：为：R进制进制数用数用 r个基本符号（例如个基本符号（例如0，1，2，r- -1）表示数值）表示数值基数基
22、数权权数码数码678.34=6102+7101+8100 +310-1+410-2302.2.2不同进位计数制间的转换不同进位计数制间的转换 r 进制转化成十进制进制转化成十进制r 进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累加进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累加 例：例： 10101(B)=24+22+1=21 101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75 101(O)=82+1=65 71(O)=78+1=5 101A(H)=163+16+104106进制表示符号进制表示符号B 二进制二进制O八进制八进制D十进制十进制H十六进制十六进制31十进制转化成十进制转化成 r 进制进制整数
23、部分整数部分：除以：除以 r取余数，直到商为取余数，直到商为0，余数从右到左排列。，余数从右到左排列。小数部分小数部分：乘以：乘以 r取整数，整数从左到右排列。取整数，整数从左到右排列。100(D)=144(O)=64(H)例例 100.345(D)=1100100.01011(B)1.3800.34520.69022 0.760 2 1.520 2 10025022521226232100010011 1.04八进制八进制100812818044110016604616十六进制十六进制32二进制、八进制、十六进制数间的相互转换二进制、八进制、十六进制数间的相互转换 64(H)=0110 01
24、00(B) 6 4144(O)=001 100 100(B) 1 4 41 101 101 110.110 101(B)= 1556.65(O)1 5 5 6 6 511 0110 1110.1101 01(B)=36F.D4(H) 3 6 F D 4一位八进一位八进制数对应三位二进制数制数对应三位二进制数一位一位十六进制数对应四位二进制数十六进制数对应四位二进制数二进制转化成八二进制转化成八(十六十六)进制进制) 整数部分：从右向左按三整数部分：从右向左按三(四四)位进行分组位进行分组 小数部分：从左向右按三小数部分：从左向右按三(四四)位进行分组位进行分组 不足补零不足补零33二进制、八进
25、制、十六进制数间的关系二进制、八进制、十六进制数间的关系 八进制八进制 对应二进制对应二进制 十六进制十六进制对应二进制对应二进制 十六进制十六进制 对应二进制对应二进制0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F1111342.2.3 二进制数的算术运算二进制数的算术运算 1.1.二进制数的加法运算二进制数的加法运算2.2.二进制数的减法运算二进制数的减法运算加法运算法则加法运算法则0+0=00+0=00+1=1+0=10
26、+1=1+0=11+1=01+1=0 1101+ 1110 11011减法运算法则法运算法则0-0=1-1=00-0=1-1=01-0=11-0=10-1=10-1=1 11011- 1110 110135二进制数的算术运算二进制数的算术运算 3.3.二进制数的乘法运算二进制数的乘法运算 4.4.二进制数的减法运算二进制数的减法运算乘乘法运算法则法运算法则0 00=00=00 01=11=10=00=01 11=11=1减法运算法则法运算法则0 00=00=00 01 1=0=01 11=11=1 1101 1010 0000 1101 0000+ 1101 10000010 101 1011
27、 111011 1011 1111 1011 100362.2.4 二进制数的逻辑运算二进制数的逻辑运算 逻辑非逻辑非运算运算 逻辑非的真值表逻辑非的真值表AAF = A0110逻辑逻辑与与运算运算 逻辑与的真值表逻辑与的真值表ABF = AB000010100111372.2.4 二进制数的逻辑运算二进制数的逻辑运算 逻辑逻辑或或运算运算A 逻辑逻辑或或的真值表的真值表ABF = A+B000011101111382.3 数据在计算机中的表示数据在计算机中的表示 二进制优点二进制优点：物理上容易实现，运算简单，可靠性、通用性强 数值 十二进制转换 西文 ASCII 码 汉字 输入码机内码转换
28、 声音、图像 模数转换 二十进制转换 西文字形码 汉字字形码 数模转换 内存 输入设备 输出设备 数值 西文 汉字 声音、图像 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 139符号位 “0”表示正 、 “1”表示负 定点整数定点整数 2.3.1数值数值符号数的机器数表示符号数的机器数表示 1 10 01 10 01 11 10 00 0S小数点无符号位S小数点 定点小数定点小数 40浮点数表示浮点数表示110.011(B)=1.100112+10=11001.12-10=0.1100112+11阶码阶码数符数符阶符阶符尾数尾数1100110011N= 数符数符尾数尾数2阶符阶
29、符阶码阶码尾数尾数的位数决定的位数决定数的精度数的精度阶码阶码的位数决定的位数决定数的范围数的范围 规格化的形式：尾数的绝对值大于等于0.1并且小于1，从而唯一地规定了小数点的位置。 定点整数定点整数定点小数定点小数41(3)补码补码0X1|X|0=XX=0+7： 00000111 +0：00000000 - - 7： 10000111 - - 0：10000000 X原原=+7： 00000111 +0：00000000 0X1|X|0=XX=00X1|X|+10=XX=0 +7： 00000111 +0：00000000 - -7：11111000 - - 0：11111111 - - 7
30、：11111001 - - 0：00000000 (2)反码反码X反反=X反反=带符号数的表示带符号数的表示 假定一个数在机器中占用假定一个数在机器中占用8位。位。(1) 原码原码422.3.2 字符字符 西文字符西文字符 ACSII码码(American Standard Code for Information Interchange) 128个常用字符，个常用字符，用用7位二进制编码位二进制编码，从，从0到到127 控制字符：控制字符：032，127；普通字符：；普通字符：94个。个。 例如：例如：“a”字符的编码为字符的编码为1100001，对应的十进制数是，对应的十进制数是97； 换
31、行换行 0AH 10 回车回车 0DH 13 空格空格 20H 32 09 30H39H 4857 AZ 41H5AH 6590 az 61H7AH 9712243汉字编码汉字编码(1) 汉字输入码汉字输入码音码类音码类 全拼、双拼、微软拼音、全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能自然码和智能ABC等等 形码类形码类 五笔字型法、郑码输入法等五笔字型法、郑码输入法等 。(2) 汉字国标码汉字国标码(GB231280) 每个汉字占两个字节。每个汉字占两个字节。 一级汉字：一级汉字：3755个；二级汉字：个；二级汉字：3008个。个。汉字分区，每个区汉字分区，每个区94个汉字。个汉字。(3)机内码机内
32、码汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。汉字汉字 国标码国标码 汉字内码汉字内码 中中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 华华 5942(00111011 00101010)B (10111011 10101010)B 区号区号区中位置区中位置 输入码 国标码 字形码 机内码 地址码 汉字输出 汉字输入 44汉字字形编码汉字字形编码(4) 汉字字形码汉字字形码点阵：点阵：汉字字形点阵的代码汉字字形点阵的代码 有有1616、2424、3232、4848等等编码、存储方式简单、无需转换直
33、接输出编码、存储方式简单、无需转换直接输出放大后产生的效果差放大后产生的效果差矢量：矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征存储的是描述汉字字形的轮廓特征 矢量方式特点正好与点阵相反矢量方式特点正好与点阵相反（5 5）汉字地址码）汉字地址码每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址地址码和机内码要有简明的对应转换关系地址码和机内码要有简明的对应转换关系45UCS编码编码组组平面平面行行 字位字位最高位为0基本多文种平面（基本多文种平面（BMP）：）：0组组0平面，包含字母、音节及表意文平面，包含字母、音节及表意文字等。字等。例如：例如：A 41H(ASCII)
34、 00000041H(UCS) 大大 3473H(GB2312) 00005927H(UCS(6) 其他汉字编码其他汉字编码UCS码、码、Unicode码、码、GBK码、码、BIG5码等码等 国际标准：国际标准： 通用多八位编码字符集通用多八位编码字符集UCS(Universal Code Set)世界各种文字世界各种文字的统一的编码方案，一个字符占的统一的编码方案，一个字符占4个字节。分为：个字节。分为：46其他汉字编码其他汉字编码 Unicode码码 另一国际标准：采用双字节编码统一地表示世界上的主要文字。另一国际标准：采用双字节编码统一地表示世界上的主要文字。 其字符集内容与其字符集内容
35、与UCSUCS的的BMPBMP相同。相同。 GBKGBK码码 GBKGBK等同于等同于UCSUCS的新的中文编码扩展国家标准，的新的中文编码扩展国家标准，2 2字节表示一个汉字字节表示一个汉字 第一字节从第一字节从81HFEH81HFEH，最高位为，最高位为1 1； 第二字节从第二字节从40HFEH40HFEH，第二字节的最高位不一定是，第二字节的最高位不一定是1 1。 BIG5 BIG5编码编码 台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准，包括台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准，包括440440个个符号，一级汉字符号，一级汉字5 4015 401个、二级汉字个、二级汉字7 6
36、527 652个，共计个，共计13 06013 060个汉字。个汉字。 47思思 考考 题题 1 1计算机由哪几个部分组成？计算机由哪几个部分组成？2 2内存和外存有什么区别？内存和外存有什么区别？ 3 3指令和程序有什么区别？指令和程序有什么区别？4浮点数在计算机中是如何表示的？浮点数在计算机中是如何表示的？5 “D D”、“d d”、“3 3”和空格的和空格的ASCIIASCII码值？码值？6 6简述媒体和多媒体技术。简述媒体和多媒体技术。7简述多媒体与流媒体的关系。简述多媒体与流媒体的关系。8WAVEWAVE文件与文件与MIDIMIDI文件区别？文件区别？9矢量图文件与位图图像区别？矢量
37、图文件与位图图像区别？ 48第三章第三章 微型计算机硬件组成微型计算机硬件组成 3.1 微型计算机微型计算机 3.2 微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统 493.1 微型计算机微型计算机3.1.1 微型计算机概述微型计算机概述 1微型计算机基本结构微型计算机基本结构 系统主板（又称母板）系统主板（又称母板）CPU硬盘驱动器硬盘驱动器DVD-ROM驱动器驱动器软盘驱动器软盘驱动器显示器适配器显示器适配器内存内存电源电源503.1.1微型计算机概述微型计算机概述 2微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标 CPU指标指标 CPU字长、时钟频率。字长、时钟频率。 运算速度运算速度 每秒钟所
38、能执行的指令条数。每秒钟所能执行的指令条数。 内存容量内存容量 内存储器存储数据的能力。内存储器存储数据的能力。3微型计算机的分类微型计算机的分类1）按组成结构分类）按组成结构分类 单片机单片机 组成部分集成在一个超大规模芯片上组成部分集成在一个超大规模芯片上 单板机单板机 各组成部分装配在一块印刷电路板上各组成部分装配在一块印刷电路板上 多板机多板机 各组成部分装配在多块印刷电路板上各组成部分装配在多块印刷电路板上2）按用途分类）按用途分类微型计算机按用途可分为台式、便携式、手持式等。微型计算机按用途可分为台式、便携式、手持式等。 51常见微机系统常见微机系统计算机、电视、影音三模式 平板电
39、脑 家庭网络计算机 移动计算机 523.1.2 微型计算机的发展方向微型计算机的发展方向 高速化高速化 处理器主频处理器主频 超小型化超小型化 典型的标志是笔记本电脑和典型的标志是笔记本电脑和PDAPDA的流行。的流行。 多媒体化多媒体化 全新的多媒体处理芯片、多媒体和超媒体系全新的多媒体处理芯片、多媒体和超媒体系统的开发和标准化、虚拟现实技术和发展多媒体通信等。统的开发和标准化、虚拟现实技术和发展多媒体通信等。 网络化网络化 网络计算机、具有联网功能的网络计算机、具有联网功能的PDAPDA以及各种类以及各种类型的个人计算机等正在飞速发展。型的个人计算机等正在飞速发展。 隐形化隐形化 今后将摆
40、脱显示屏、键盘加主机的传统形像，今后将摆脱显示屏、键盘加主机的传统形像，电视计算机、影音计算机等将大量出现。电视计算机、影音计算机等将大量出现。53微型计算机发展微型计算机发展-摩尔定律摩尔定律晶晶体体管管数数目目4004奔腾奔腾2,30042,000,00032 年年P43,500,000晶晶体体管管数数10K100K1M10M100M1975 19801985199519902000单单位位时时间间执执行行的的指指令令数数百万条百万条/每秒每秒0.1110255004004Pentium每每2 2年芯片能力增长一倍年芯片能力增长一倍808080888286838684862000年的年的微
41、处理器微处理器54PC99规范要求主板各接口必须采用有色识别标识，方便识别规范要求主板各接口必须采用有色识别标识，方便识别3.2 微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统 3.2.1系统主板系统主板优化板上元件布局优化板上元件布局配合配合ATX电源，实现软关机电源，实现软关机MODEM远程遥控开关机远程遥控开关机需要配合专门的需要配合专门的ATX机箱使用机箱使用主板：主板：AT结构和结构和ATX结构结构 ATX新型主板结构规范：新型主板结构规范：553.2.1系统主板系统主板内存内存总线插槽总线插槽接口卡接口卡CPUCPU串行接口串行接口USB接口接口芯片组芯片组563.2.1系统主板系统主板芯片
42、组决定了主板的结构及芯片组决定了主板的结构及CPU的使用。根据芯片的功能，的使用。根据芯片的功能，可分为南桥芯片和北桥芯片。可分为南桥芯片和北桥芯片。南桥芯片主要负责南桥芯片主要负责I/O接口控制、接口控制、IDE设备（硬盘等）控制设备（硬盘等）控制以及高级能源管理等；以及高级能源管理等；北桥芯片负责与北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、的联系并控制内存、AGP、PCI数据数据在北桥内部传输，由于北桥芯片的发热量较高，所以芯片在北桥内部传输，由于北桥芯片的发热量较高，所以芯片上会装有散热片。上会装有散热片。 573.2.2 CPU CPU字长：内部各寄存器之间一次能够传递的数据位字长：内部各
43、寄存器之间一次能够传递的数据位 位宽位宽 与外部设备之间一次能够传递的数据位与外部设备之间一次能够传递的数据位 x位位CPU 通常用通常用CPU字长和位宽来称呼字长和位宽来称呼CPU。例如，例如，Pentium CPU字长是字长是32位，位宽是位，位宽是64位，称为超位，称为超32位位CPU。 CPU外频外频：CPU总线频率总线频率 CPU主频主频：CPU内核电路的实际工作频率内核电路的实际工作频率 生产工艺技术生产工艺技术：通常用微米数字来描述：通常用微米数字来描述 58内部存储器内部存储器访问速度快访问速度快信息暂时性信息暂时性相对价格高相对价格高外部存储器外部存储器访问速度慢访问速度慢信
44、息永久性信息永久性相对价格低相对价格低3.2.3 存储器存储器微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器59（1）随机存取存储器）随机存取存储器(Random Access Memory，简称，简称RAM)RAM通常指计算机主存，使用动态随机存储器，制作成内存条形通常指计算机主存，使用动态随机存储器，制作成内存条形式出现。式出现。CPU对它们既可读出又可写入数据。对它们既可读出又可写入数据。（2）只读存储器）只读存储器(Read only Memory，简称，简称ROM)CPU对它们只取不存，其信息用户无法修改。断电时信息不会丢对它们只取不存，其信息用户无
45、法修改。断电时信息不会丢失。失。ROM中一般存放计算机系统管理程序。中一般存放计算机系统管理程序。（3）高速缓冲存储器）高速缓冲存储器Cache是介于是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决它们之间的速度冲突问题，它们之间的速度冲突问题，内部存储器内部存储器CPUCacheRAM60（1）软盘用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成料制成读写软盘时，磁头直接接触盘面。读写软盘时，磁头直接接触盘面。常用软盘容量为常用软盘容量为1.44MB新型磁盘具有新型磁盘具有100MB250MB容量容量（2）光盘衡量光盘
46、驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率= 150KB/秒秒常用：常用： 只读型光盘只读型光盘CD-ROM一次性可写入光盘一次性可写入光盘CD-R，需要光盘刻录机完成数据的写入，需要光盘刻录机完成数据的写入后继产品后继产品DVD-ROM，DVD-ROM一倍速率是一倍速率是1.3MB/秒秒外部存储器外部存储器61硬盘的硬盘的磁道、磁道、扇区、柱面扇区、柱面柱面扇区磁道硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面托力使磁头
47、悬浮在盘面上而不接触盘面硬盘容量视具体类型而定硬盘容量视具体类型而定硬盘片读写磁头硬盘硬盘62移动存储产品移动存储产品 磁光技术移动存储产品磁光技术移动存储产品磁盘技术与光技术结合 Flash存储设备存储设备 闪存芯片为存储介质采用USB的接口可擦写100万次以上 633.2.4 总线与接口总线与接口处理器处理器存储子存储子系统系统I/O子子系统系统总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路64总线分类总线分类地址总线地址总线: :传输地址信息传输地址信息数据总线数据总线: :传输数据信息传输数据信息控制总线控制总线: :传输控制信息传输控制信
48、息内部总线内部总线：连接：连接CPU的各个组成部件（芯片内部）的各个组成部件（芯片内部）系统总线：连接计算机中各大部件系统总线：连接计算机中各大部件外部总线：外部总线：连接计算机和外部设备连连接接对对象象传传输输对对象象并行总线并行总线: :通信速度快、实时性好通信速度快、实时性好串行总线串行总线: :简易、方便、灵活简易、方便、灵活 通通信信方方式式 65总线总线微微处处理理器器地址总线地址总线数据总线数据总线控制总线控制总线内存插槽内存插槽外存接口外存接口I/OI/O接口接口其他其他I/OI/O主主存储器存储器硬盘等硬盘等各种外设各种外设键盘显示键盘显示接口电路接口电路微处理器、总线、存储
49、器、接口电路和外设逻辑关系微处理器、总线、存储器、接口电路和外设逻辑关系 66PCI总线总线673.2.5 输入输入输出设备输出设备 数据寄存器数据寄存器: 用来存放主机与外设之间传送的数据控制控制寄存器寄存器: 用来存放处理器发给外设的命令信息状态寄存器状态寄存器: 用来保存外设及接口的状态信息数据寄存器数据寄存器P0控制寄存器控制寄存器P1状态寄存器状态寄存器P2I/O设备设备68思思 考考 题题 1 1微型计算机的基本结构由哪几部分构成？主机主要包括了哪微型计算机的基本结构由哪几部分构成？主机主要包括了哪些部件？些部件？2 2微型计算机的发展方向是什么？微型计算机的发展方向是什么？3 3
50、系统主板主要包括了哪些部件？系统主板主要包括了哪些部件？4 4衡量衡量CPUCPU性能的主要技术指标有哪些？性能的主要技术指标有哪些？5 5微型计算机的内部存储器按其功能特征可分为几类？各有什微型计算机的内部存储器按其功能特征可分为几类？各有什么区别？么区别？6 6外部存储器上的数据能否被外部存储器上的数据能否被CPUCPU直接处理？直接处理？7 7高速缓冲存储器的作用是什么？高速缓冲存储器的作用是什么？8 8常用的外存储器有哪些？各有什么特点？常用的外存储器有哪些？各有什么特点？9 9什么是总线？按总线传输的信息特征可将总线分为哪几类？什么是总线？按总线传输的信息特征可将总线分为哪几类？各自
