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第第 22 章章计算机硬件系统计算机硬件系统

本章内容本章内容信息工具信息工具————计算机计算机计算机的工作原理计算机的工作原理微机系统及其主要指标微机系统及其主要指标嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统计算机应用计算机应用


2.1 2.1 信息工具信息工具————计算机计算机

2.1.1 2.1.1 计算机的发展计算机的发展2.1.2 2.1.2 计算机的特点计算机的特点2.1.3 2.1.3 计算机的分类计算机的分类2.1.4 2.1.4 计算机的应用计算机的应用2.1.5 2.1.5 计算机的发展趋势计算机的发展趋势


2.1.1 2.1.1 计算机的发展计算机的发展

人类所使用的计算工具从简单到复杂、从低级到高级的发展过程中，相继出现了如算盘、计算尺、手摇机械计算机、电动机械计算机等。

1946 年 2 月，世界上第一台数字电子计算机“ ENIAC （ Electronic Numberical Integrate and Calculator ）”在美国宾夕法尼亚大学诞生。“ ENIAC” 共使用了 17468 个电子管，占地 170m2 ，功率 174kw ，重达 30t ，每秒进行 5000 次加法运算。它标志着计算机时代的到来。


起止年份起止年份代别代别主要逻辑元件主要逻辑元件软件软件

电子管电子管机器语言、汇编语言机器语言、汇编语言

晶体管晶体管高级语言（高级语言（ FORTRANFORTRAN 、、BASICBASIC ））简单操作系统简单操作系统

中小规模中小规模

集成电路集成电路功能较强的操作系统功能较强的操作系统

大、超大规模大、超大规模集成电路集成电路

数据库、语言编译系统、数据库、语言编译系统、网络软件、网络软件、 C++C++ 及及 JavaJava 问世问世

1946-1946-19571957

1958-1958-19641964

1965-19701965-1970

1971-1971-

一一

二二

三三

四四

存储器存储器

水银延迟线水银延迟线

磁鼓、磁芯磁鼓、磁芯

磁芯、磁盘磁芯、磁盘

半导体半导体

存储器存储器

半导体半导体

存储器存储器

运算速度

几千几千 ~~几万次几万次

几十万次几十万次

几十万几十万 ~~几百万次几百万次

几百万几百万 ~~几百亿次几百亿次

2.1.1 2.1.1 计算机的发展计算机的发展


2.1.1 2.1.1 计算机的发展计算机的发展中国计算机的发展中国计算机的发展19561956 开始研究，开始研究， 19581958 年研究出第一台电子管计算机年研究出第一台电子管计算机19641964 年：晶体管计算机，年：晶体管计算机， 19711971 年：集成电路计算机年：集成电路计算机19831983 年：“银河年：“银河Ⅰ”Ⅰ”巨型机，运算速度每秒巨型机，运算速度每秒 11 亿次亿次19971997 年：“银河年：“银河Ⅲ”Ⅲ”巨型机，运算速度每秒巨型机，运算速度每秒 130130 亿次亿次19951995 年：“曙光年：“曙光 1000”1000” 研制完成研制完成 20012001 年：中科院计算所推出我国第一款通用年：中科院计算所推出我国第一款通用 CPU——“CPU——“ 龙芯”芯片龙芯”芯片 20042004 年：年：曙光公司曙光公司研制出“研制出“曙光曙光 400OA”400OA”

20052005 年：龙芯年：龙芯 22 号正式面世号正式面世20082008 年：曙光年：曙光 5000A5000A 研制成功，继美国后第二个成功研制浮点速度研制成功，继美国后第二个成功研制浮点速度在百万亿次的超级计算机。在百万亿次的超级计算机。20102010 年：国际超级计算机大会公布中国超级计算机“星云”是世界第年：国际超级计算机大会公布中国超级计算机“星云”是世界第二快的计算机，仅仅排在美国克雷公司的“美洲豹二快的计算机，仅仅排在美国克雷公司的“美洲豹 XT5”XT5” 之后。运算峰之后。运算峰值达到每秒值达到每秒 30003000 万亿次。万亿次。


2.1.2 2.1.2 计算机的工作的特点计算机的工作的特点1.1. 高速性高速性计算机的运算部件采用的是电子器件，其运算速度远非其他计计算机的运算部件采用的是电子器件，其运算速度远非其他计算工具所能比拟，而且其运算速度还在以每隔几个月提高一个算工具所能比拟，而且其运算速度还在以每隔几个月提高一个数量级的速度在快速发展。数量级的速度在快速发展。2.2. 存储性存储性计算机的存储性是计算机区别于其他计算工具的重要特征。计计算机的存储性是计算机区别于其他计算工具的重要特征。计算机的存储器可以把原始数据、中间结果、运算指令等存储起算机的存储器可以把原始数据、中间结果、运算指令等存储起来以备随时调用。存储器不但能够存储大量的信息，而且能够来以备随时调用。存储器不但能够存储大量的信息，而且能够快速准确地存入或取出这些信息。存储性是计算机能够自动运快速准确地存入或取出这些信息。存储性是计算机能够自动运算的前提和基础。算的前提和基础。3.3. 通用性通用性通用性是计算机能够应用于各种领域的基础。任何复杂的任务通用性是计算机能够应用于各种领域的基础。任何复杂的任务都可以分解为基本的算术运算和逻辑操作集合，计算机程序员都可以分解为基本的算术运算和逻辑操作集合，计算机程序员可以把这些基本的运算和操作按照一定规则（算法）写成一系可以把这些基本的运算和操作按照一定规则（算法）写成一系列操作指令，加上运算所需的数据，形成适当的程序就可以完列操作指令，加上运算所需的数据，形成适当的程序就可以完成各种各样的任务。成各种各样的任务。

2.1.2 2.1.2 计算机的工作的特点计算机的工作的特点


4.4.自动性自动性计算机内部的操作运算是根据人们预先编制的程序自动控制计算机内部的操作运算是根据人们预先编制的程序自动控制执行的。只要把包含一连串指令的处理程序和要处理的数据执行的。只要把包含一连串指令的处理程序和要处理的数据输入计算机，计算机便会依次取出指令，逐条执行，完成各输入计算机，计算机便会依次取出指令，逐条执行，完成各种规定的操作，直到得出结果为止。种规定的操作，直到得出结果为止。5.5.精确性精确性计算机通常采用二进制运算，这使得计算机的状态稳定，算计算机通常采用二进制运算，这使得计算机的状态稳定，算术和逻辑运算规则简单，可靠性很高，差错率极低。一般来术和逻辑运算规则简单，可靠性很高，差错率极低。一般来讲，只在人工介入的地方才有可能发生错误，这就是计算机讲，只在人工介入的地方才有可能发生错误，这就是计算机的精确性。的精确性。


2.1.3 2.1.3 计算机的分类计算机的分类

1. 1. 按信息表示形式和处理方式划分按信息表示形式和处理方式划分根据信息表示形式和处理方式的不同，计算机可分为根据信息表示形式和处理方式的不同，计算机可分为模拟计算机模拟计算机和和数字计数字计算机算机两大类。两大类。模拟计算机的主要特点：参与运算的数值由不间断的连续量表示，其运算模拟计算机的主要特点：参与运算的数值由不间断的连续量表示，其运算过程是连续的。过程是连续的。数字计算机的主要特点：参与运算的数值用离散的数字量表示，其运算过数字计算机的主要特点：参与运算的数值用离散的数字量表示，其运算过程按数字位进行计算。目前主流的计算机都属于数字计算机。程按数字位进行计算。目前主流的计算机都属于数字计算机。2. 2. 按计算机的用途划分按计算机的用途划分电子计算机按用途可分为电子计算机按用途可分为专用计算机专用计算机和和通用计算机通用计算机。。专用计算机与通用计算机在效率、速度、配置、结构复杂程度、造价和适专用计算机与通用计算机在效率、速度、配置、结构复杂程度、造价和适应性等方面是有区别的。专用计算机针对某类问题能显示出最有效、最快应性等方面是有区别的。专用计算机针对某类问题能显示出最有效、最快速和最经济的特性，但它的适应性较差，不适于其他方面的应用。在导弹速和最经济的特性，但它的适应性较差，不适于其他方面的应用。在导弹和火箭上使用的计算机很多是专用计算机。和火箭上使用的计算机很多是专用计算机。通用计算机适应性很强，应用面很广，但其运行效率、速度和经济性依据通用计算机适应性很强，应用面很广，但其运行效率、速度和经济性依据不同的应用对象会受到不同程度的影响。不同的应用对象会受到不同程度的影响。

2.1.32.1.3 计算机的分类计算机的分类

3.3.按计算机的规模划分按计算机的规模划分通用计算机按其规模、速度和功能等又可分为通用计算机按其规模、速度和功能等又可分为巨型机巨型机、、大大型机型机、、中型机中型机、、小型机小型机、、微型机微型机及及单片机单片机。这些类型之间。这些类型之间的基本区别通常在于其体积大小、结构复杂程度、功率消的基本区别通常在于其体积大小、结构复杂程度、功率消耗、性能指标、数据存储容量、指令系统和设备、软件配耗、性能指标、数据存储容量、指令系统和设备、软件配置等方面的不同。置等方面的不同。一般来说，巨型计算机的运算速度很快，可达每秒几百万一般来说，巨型计算机的运算速度很快，可达每秒几百万亿条或更多指令，数据存储容量很大，规模大，结构复杂亿条或更多指令，数据存储容量很大，规模大，结构复杂，价格高昂，主要用于大型科学计算。它也是衡量一个国，价格高昂，主要用于大型科学计算。它也是衡量一个国家科学实力的重要标志之一。单片机则只由一片集成电路家科学实力的重要标志之一。单片机则只由一片集成电路制成，其体积小，重量轻，结构十分简单。性能介于巨型制成，其体积小，重量轻，结构十分简单。性能介于巨型机和单片机之间的就是大型机、中型机、小型机和微型机机和单片机之间的就是大型机、中型机、小型机和微型机，它们的性能指标和结构规模则依次递减。，它们的性能指标和结构规模则依次递减。大学大学 ITIT （第五版）中国石油大学出版社（第五版）中国石油大学出版社


2.1.4 2.1.4 计算机的应用计算机的应用

1. 1. 数值计算数值计算计算机最初是为解决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的数计算机最初是为解决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的数值计算而研制的计算工具，随着现代科学技术的进一步发展，数值计值计算而研制的计算工具，随着现代科学技术的进一步发展，数值计算在现代科学研究中的地位不断提高，在尖端科学领域中尤为重要。算在现代科学研究中的地位不断提高，在尖端科学领域中尤为重要。例如，人造卫星轨迹的计算，房屋抗震强度的计算，火箭、宇宙飞船例如，人造卫星轨迹的计算，房屋抗震强度的计算，火箭、宇宙飞船的研究设计都离不开计算机的精确计算。的研究设计都离不开计算机的精确计算。

2. 2. 数据处理（信息处理）数据处理（信息处理）在科学研究和工程技术中，会得到大量的原始数据，其中包括大量图片、文在科学研究和工程技术中，会得到大量的原始数据，其中包括大量图片、文字、声音等。信息处理就是对数据进行收集、分类、排序、存储、计算、传字、声音等。信息处理就是对数据进行收集、分类、排序、存储、计算、传输和制表等操作。目前计算机的信息处理应用已非常普遍，如人事管理、库输和制表等操作。目前计算机的信息处理应用已非常普遍，如人事管理、库存管理、财务管理、图书资料管理、商业数据交流、情报检索和经济管理等存管理、财务管理、图书资料管理、商业数据交流、情报检索和经济管理等信息处理是当代计算机的主要任务，是现代化管理的基础。据统计，全世界信息处理是当代计算机的主要任务，是现代化管理的基础。据统计，全世界计算机用于数据处理的工作量占全部计算机应用工作量的计算机用于数据处理的工作量占全部计算机应用工作量的 80%80% 以上，大大以上，大大提高了工作效率和管理水平。提高了工作效率和管理水平。


3.自动控制自动控制是指通过计算机对某一过程进行自动操作，它不需人工干预，能按人预定的目标和预定的状态进行过程控制。目前被广泛用于钢铁、石油化工、医药工业等操作复杂的生产中。使用计算机进行自动控制可大大提高控制的实时性和准确性，提高劳动效率、产品质量，降低成本，缩短生产周期。计算机自动控制还在国防和航空航天领域中发挥着重要作用。例如，无人驾驶飞机、导弹、人造卫星和宇宙飞船等飞行器的控制都是靠计算机实现的。可以说计算机是现代国防和航空航天领域的神经中枢。


4. 计算机辅助设计和辅助教学计算机辅助设计（ CAD ， Computer Aided Design）：借助计算机的帮助，自动或半自动地完成各类工程设计工作。计算机辅助制造（ CAM ， Computer Aided Manufacturing ）计算机辅助测试（ CAT ， Computer Aided Test ）计算机辅助教学（ CAI ， Computer Aided Instruction ）：用计算机来辅助完成教学计划或模拟某个实验过程。 CAI 不仅能减轻教师的负担，还能激发学生的学习兴趣，提高教学质量，为培养现代化高质量人才提供了有效途径。



5. 人工智能方面的研究和应用人工智能（ AI ， Artificial Intelligence ）是指计算机模拟人类某些智力行为的理论、技术和应用。例如，用计算机模拟人脑的部分功能进行思维学习、推理、联想和决策，使计算机具有一定“思维能力”。机器人是计算机人工智能的典型例子。6.多媒体技术应用随着电子技术，特别是通信和计算机技术的发展，人们已经有能力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体综合起来，构成一种全新的媒体——“多媒体”（ Multimedia ）。在医疗、教育、商业、银行、保险、行政管理、军事、工业、广播和出版等领域中，多媒体的应用发展很快。



7. 7. 计算机网络与通信计算机网络与通信随着网络技术的发展，计算机的应用进一步深入到社会的各随着网络技术的发展，计算机的应用进一步深入到社会的各行各业，通过高速信息网实现数据与信息的查询，高速通信行各业，通过高速信息网实现数据与信息的查询，高速通信服务（电子邮件、电视电话、电视会议、文档传输），电子服务（电子邮件、电视电话、电视会议、文档传输），电子教育，电子娱乐，电子购物（通过网络选看商品、办理购物教育，电子娱乐，电子购物（通过网络选看商品、办理购物手续、质量投诉等），远程医疗和会诊以及交通信息管理等手续、质量投诉等），远程医疗和会诊以及交通信息管理等。计算机的应用将推动信息社会更快地向前发展。。计算机的应用将推动信息社会更快地向前发展。利用通讯技术，可以将不同地理位置的计算机互联，可以实利用通讯技术，可以将不同地理位置的计算机互联，可以实现世界范围内的信息资源共享，并能交互式地交流信息，这现世界范围内的信息资源共享，并能交互式地交流信息，这是传统通信手段难以达到的。是传统通信手段难以达到的。 InternetInternet 的建立和应用使世界的建立和应用使世界变成了一个“地球村”，它正在深刻地改变着我们的生活、变成了一个“地球村”，它正在深刻地改变着我们的生活、学习和工作方式。学习和工作方式。



未来的计算机将向未来的计算机将向巨型化巨型化、、微型化微型化、、网络化网络化、、智能化智能化等方向等方向发展。发展。1.1. 巨型化巨型化巨型化是指发展高速的、大存储量和强大功能的巨型计算机巨型化是指发展高速的、大存储量和强大功能的巨型计算机。巨型计算机主要应用于天文、气象、地质、核技术、航天。巨型计算机主要应用于天文、气象、地质、核技术、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域。巨型计算机的技飞机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域。巨型计算机的技术水平是一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志。术水平是一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志。2.2. 微型化微型化微型化是指利用微电子技术和超大规模集成电路技术，把计微型化是指利用微电子技术和超大规模集成电路技术，把计算机的体积进一步缩小，价格进一步降低。计算机的微型化算机的体积进一步缩小，价格进一步降低。计算机的微型化已成为计算机发展的重要方向。各种笔记本式计算机和掌上已成为计算机发展的重要方向。各种笔记本式计算机和掌上计算机的大量面世和使用，是计算机微型化的一个标志。计算机的大量面世和使用，是计算机微型化的一个标志。

2.1.52.1.5 计算机的发展趋势计算机的发展趋势


3. 网络化网络化是计算机发展的又一个趋势。所谓计算机网络化，是指用现代通信技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机互联起来，组成一个规模更大、功能更强的可以互相通信的网络结构。网络化的目的是使网络中的软、硬件和数据等资源能被网络上的用户所共享。4.智能化智能化是指使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。智能计算机是目前正在研制的新一代计算机。智能化的研究包括模拟识别、物形分析、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等。目前已研制出多种具有人的部分智能的机器人，可以代替人在一些特定的工作岗位上工作。

2.1.52.1.5 计算机的发展趋势计算机的发展趋势



2.2 2.2 计算机的工作原理计算机的工作原理

2.2.1 2.2.1 冯冯 ··诺依曼结构诺依曼结构2.2.2 2.2.2 计算机的心脏计算机的心脏———— CPUCPU

2.2.3 2.2.3 存储器存储器2.2.4 2.2.4 计算机的工作过程计算机的工作过程


2.2.1 冯·诺依曼结构

输入设备存储器输出设备

控制器

运算器

输入信息输入信息输出信息输出信息

数据流控制流

1. 计算机的基本结构

11 ）输入设备）输入设备输入设备的主要功能是把原始数据和处理这些数据的程序转输入设备的主要功能是把原始数据和处理这些数据的程序转换为计算机能够识别的二进制代码，通过输入接口输入到计换为计算机能够识别的二进制代码，通过输入接口输入到计算机的存储器中，供算机的存储器中，供 CPUCPU 调用和处理。常用的输入设备有调用和处理。常用的输入设备有鼠标、键盘、扫描仪、数字化仪、数码摄像机、条形码阅读鼠标、键盘、扫描仪、数字化仪、数码摄像机、条形码阅读器、数码相机和模器、数码相机和模 //数转换器（数转换器（ A/DA/D ）等。）等。22 ）输出设备）输出设备输出设备是指从计算机中输出信息的设备。它的功能是将计输出设备是指从计算机中输出信息的设备。它的功能是将计算机处理的数据、计算结果等内部二进制信息转换成人们习算机处理的数据、计算结果等内部二进制信息转换成人们习惯接受的信息形式（如字符、图形、声音等），然后将其输惯接受的信息形式（如字符、图形、声音等），然后将其输出。最常用的输出设备是显示器和打印机，输入设备和输出出。最常用的输出设备是显示器和打印机，输入设备和输出设备合起来称为外部设备（设备合起来称为外部设备（ I/OI/O设备），简称外设。设备），简称外设。

1.1. 计算机的基本结构计算机的基本结构



1.1. 计算机的基本结构计算机的基本结构33 ）存储器）存储器存储器是计算机中用于存放程序和数据的部件。存储器分存储器是计算机中用于存放程序和数据的部件。存储器分为内存储器和外存储器两大类。内存储器又称为主存储器为内存储器和外存储器两大类。内存储器又称为主存储器，外存储器又称为辅助存储器。内存是存取速度快而容量，外存储器又称为辅助存储器。内存是存取速度快而容量相对较小的一类存储器；外存是存取速度较慢而容量相对相对较小的一类存储器；外存是存取速度较慢而容量相对较大的一类存储器。较大的一类存储器。44 ）运算器）运算器运算器包括算术逻辑单元（运算器包括算术逻辑单元（ ALUALU ）、累加器、标志寄存）、累加器、标志寄存器、寄存器组等。其工作过程如下：器、寄存器组等。其工作过程如下：



运算器的工作过程运算器的工作过程

累加器

RAM

寄存器寄存器

ALU

控制单元控制信号

数据

11 ）从）从 RAMRAM （随机存取器）中取出数据，存储到运算器的（随机存取器）中取出数据，存储到运算器的寄存器中；寄存器中；22 ）从控制器发出控制信号，决定进行何种运算（算术运算）从控制器发出控制信号，决定进行何种运算（算术运算或逻辑算或逻辑算


33 ）运算器执行相应）运算器执行相应操作，将结果存储操作，将结果存储到累加器中；到累加器中；44 ）将最终运算结果）将最终运算结果存储到存储到 RAMRAM 中，以中，以备输出。备输出。


1.1. 计算机的基本结构计算机的基本结构55 ）控制器）控制器定义：定义：控制器是整个计算机系统的控制中心，它指挥计算机控制器是整个计算机系统的控制中心，它指挥计算机各部分协调工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤进各部分协调工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤进行操作及处理。行操作及处理。组成：组成：控制器主要包括指令计数器、指令寄存器、指令译码控制器主要包括指令计数器、指令寄存器、指令译码器和控制信号发生器，主要完成指令的翻译，并产生片内和器和控制信号发生器，主要完成指令的翻译，并产生片内和片外的各种控制信号，执行相应的指令。片外的各种控制信号，执行相应的指令。作用：作用：控制器的作用是使整个计算机能够自动地执行程序，控制器的作用是使整个计算机能够自动地执行程序，并控制计算机各功能部件协调一致地工作。控制器是指挥和并控制计算机各功能部件协调一致地工作。控制器是指挥和控制计算机各部件进行工作的“神经中枢”控制计算机各部件进行工作的“神经中枢” ..


控制器的工作过程控制器的工作过程11 ）控制器从主存中按顺序取出程序中的一条指令，并存储到）控制器从主存中按顺序取出程序中的一条指令，并存储到指令寄存器中；指令寄存器中；22 ）指令计数器加）指令计数器加 11 ，指向下一条指令的地址；，指向下一条指令的地址；33 ）解释该指令并形成数据地址，取出所需的数据；）解释该指令并形成数据地址，取出所需的数据；

指令寄存器

控制单元指令地址地址 1

地址 2

地址 3

ALU


44 ）向其他功能部件发出执行）向其他功能部件发出执行该指令所需的各种时序控制该指令所需的各种时序控制信号；信号；55 ）再按顺序从主存中取出下）再按顺序从主存中取出下一条指令执行，如此循环，一条指令执行，如此循环，直到程序完成。直到程序完成。



3.3. 采用存储程序方式采用存储程序方式所谓存储程序原理所谓存储程序原理，就是把程序和处理问题所需的数据都以，就是把程序和处理问题所需的数据都以二进制编码形式预先按一定顺序存放到计算机存储器里，计二进制编码形式预先按一定顺序存放到计算机存储器里，计算机在运行程序时就能自动、连续地从存储器中依次取出指算机在运行程序时就能自动、连续地从存储器中依次取出指令且执行，直到完成预定的任务。这是计算机能高速自动运令且执行，直到完成预定的任务。这是计算机能高速自动运行的基础。计算机的工作体现为执行程序，计算机功能的扩行的基础。计算机的工作体现为执行程序，计算机功能的扩展在很大程度上也体现为所存储程序的扩展。计算机的许多展在很大程度上也体现为所存储程序的扩展。计算机的许多具体工作方式也是由此派生的。具体工作方式也是由此派生的。冯冯 ··诺依曼的上述思想奠定了现代计算机的基础，后人将采诺依曼的上述思想奠定了现代计算机的基础，后人将采用这种设计思想的计算机称为冯用这种设计思想的计算机称为冯 ··诺依曼型计算机。到目前诺依曼型计算机。到目前为止，大多数计算机仍沿用这一结构。为止，大多数计算机仍沿用这一结构。



2.2.2 2.2.2 计算机的心脏计算机的心脏—— CPUCPU

1. CPU1. CPU 简介简介CPUCPU也称也称中央处理器中央处理器（（ Central Processing UnitCentral Processing Unit ）或微处）或微处理器。理器。第一个微处理器是第一个微处理器是 19711971 年由美国年由美国 IntelIntel 公司生产的。公司生产的。CPUCPU 内核逐渐由单核向双核、多核发展，主频最高达到内核逐渐由单核向双核、多核发展，主频最高达到 3 GHz3 GHz以上。目前以上。目前 IntelIntel 公司的主流产品有酷睿系列、赛扬系列产品等公司的主流产品有酷睿系列、赛扬系列产品等，， AMDAMD 公司目前的主流产品有羿龙、闪龙和速龙系列等。公司目前的主流产品有羿龙、闪龙和速龙系列等。CPUCPU 是计算机内部完成指令读出、解释和执行的重要部件，它是计算机内部完成指令读出、解释和执行的重要部件，它主要由主要由运算器运算器和和控制器控制器组成，有的还包含了高速缓冲存储器。目组成，有的还包含了高速缓冲存储器。目前的前的 CPUCPU都通过高速线路将各部件集成在一个芯片上，称为微都通过高速线路将各部件集成在一个芯片上，称为微处理器。处理器。 CPUCPU 是现代计算机的心脏是现代计算机的心脏


2. 2. 高速缓冲存储器（高速缓冲存储器（ CacheCache ））(1)(1)CacheCache 技术的引入技术的引入 CacheCache 即高速缓冲存储器。随着即高速缓冲存储器。随着 CPUCPU 主频的提高，主频的提高， CPUCPU 对对 RAMRAM 的存的存取速度要求很快，而取速度要求很快，而 RAMRAM 的响应速度慢，的响应速度慢， CPUCPU 大部分时间在等待从大部分时间在等待从RAMRAM 传输数据，大大浪费了传输数据，大大浪费了 CPUCPU 的资源，为了协调二者的速度，引入的资源，为了协调二者的速度，引入CacheCache 技术。技术。(2)(2)实现方法实现方法通常采用与通常采用与 CPUCPU 速度相近的速度相近的 RAMRAM 。。具体方法为：当用户启动一个任务时，计算机预测具体方法为：当用户启动一个任务时，计算机预测 CPUCPU 可能需要执行哪可能需要执行哪些程序或要处理哪些数据，并将当前要执行的程序和数据复制到些程序或要处理哪些数据，并将当前要执行的程序和数据复制到CacheCache ，， CPUCPU 在读写时，首先访问在读写时，首先访问 CacheCache ，如果，如果 CacheCache 中有，中有， CPUCPU就从就从 CacheCache 中取数据而不到中取数据而不到 RAMRAM 中去取。中去取。(3)(3) 分类分类高速缓存分为一级缓存（即高速缓存分为一级缓存（即 L1 CacheL1 Cache ，， 64~128KB64~128KB ）和二级缓存（即）和二级缓存（即L2 Cache,1~3MBL2 Cache,1~3MB ）。）。



3. CPU3. CPU执行的指令执行的指令11 ）指令）指令计算机执行某种操作的命令称为指令。计算机执行某种操作的命令称为指令。根据指令中操作数的不同，可分为：根据指令中操作数的不同，可分为：零地址：零地址：只有操作码，而没有地址码。只有操作码，而没有地址码。一地址：一地址：单操作数指令。单操作数指令。二地址：二地址：指令常称双操作数指令，它有两个地址码，分别指令常称双操作数指令，它有两个地址码，分别指明参与操作的两个数在内存中或运算器通用寄存器的地指明参与操作的两个数在内存中或运算器通用寄存器的地址，其中前一个地址码兼做存放操作结果的地址。址，其中前一个地址码兼做存放操作结果的地址。除了上面介绍的之外，还有除了上面介绍的之外，还有三地址三地址指令。指令。



3. CPU3. CPU执行的指令执行的指令22 ）指令集）指令集指令集指令集（指令系统）：一台计算机中所有机器指令的集合（指令系统）：一台计算机中所有机器指令的集合，是表征一台计算机性能的重要因素，格式与功能影响硬，是表征一台计算机性能的重要因素，格式与功能影响硬件结构、系统软件及机器在适用范围。件结构、系统软件及机器在适用范围。系列计算机系列计算机：基本指令系统相同、基本体系结构相同的一：基本指令系统相同、基本体系结构相同的一系列计算机。系列计算机。向上兼容向上兼容：新推出的机种指令系统一定包含所有旧机种的：新推出的机种指令系统一定包含所有旧机种的全部指令。旧机种上运行的各种软件不做任何修改便可在全部指令。旧机种上运行的各种软件不做任何修改便可在新机种上运行，大大减少可软件的开发费用。新机种上运行，大大减少可软件的开发费用。


3. CPU3. CPU执行的指令执行的指令3) 3) 指令集的风格指令集的风格根据指令集的不同可分成两种类型的计算机。根据指令集的不同可分成两种类型的计算机。(1)(1) 复杂指令集计算机复杂指令集计算机（（ CISCCISC ，， Complex Complex Instruction Set ComputerInstruction Set Computer ））以以 VAX-11/780VAX-11/780 为代表，为代表， 2020 世纪世纪 7070 年代后的各种微机年代后的各种微机均采用这种风格，如均采用这种风格，如 Intel 80x86Intel 80x86 。。其特点：指令系统复杂，绝大多数指令需要多个机器周期其特点：指令系统复杂，绝大多数指令需要多个机器周期方可完成。方可完成。(2)(2)精简指令集计算机精简指令集计算机（（ RISCRISC ，， Reduced Reduced Instruction Set ComputerInstruction Set Computer ））将那些不是最频繁使用的指令由软件来实现，加快执行速将那些不是最频繁使用的指令由软件来实现，加快执行速度。其特点：指令有限，执行速度很快。度。其特点：指令有限，执行速度很快。



3. CPU3. CPU执行的指令执行的指令44 ）指令周期）指令周期指令周期指令周期是取出并执行一条指令的时间。是取出并执行一条指令的时间。指令周期常常用若干个指令周期常常用若干个 CPUCPU周期数来表示。周期数来表示。CPUCPU周期（机器周期）周期（机器周期）通常用内存中读取一个指令字的最通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定短时间来规定 CPUCPU周期，一个周期，一个 CPUCPU周期时间包含若干个周期时间包含若干个时钟周期。时钟周期。通常取出和执行任何一条指令所需的最短时间为两个通常取出和执行任何一条指令所需的最短时间为两个 CPUCPU周期。周期。


4. CPU4. CPU 的主要性能指标的主要性能指标11 ）主频、倍频、外频）主频、倍频、外频主频是主频是 CPUCPU 的时钟频率。主频越高，的时钟频率。主频越高， CPUCPU 的速度的速度越快。外频是系统总线的工作频率。倍频是越快。外频是系统总线的工作频率。倍频是 CPUCPU外外频与主频相差的倍数。频与主频相差的倍数。主频主频 == 外频外频××倍频倍频22 ）内存总线速度）内存总线速度指指 CPUCPU与二级高速缓存和内存之间的通信速度。与二级高速缓存和内存之间的通信速度。33 ）扩展总线速度）扩展总线速度指安装在微机上的局部总线（如指安装在微机上的局部总线（如 PCIPCI总线接口）的总线接口）的工作速度。工作速度。44 ）工作电压）工作电压指指 CPUCPU 正常工作所需的电压。正常工作所需的电压。


4. CPU4. CPU 的主要性能指标的主要性能指标55 ）地址总线宽度）地址总线宽度地址总线宽度决定了地址总线宽度决定了 CPUCPU 可以访问的物理地址空间可以访问的物理地址空间。。如如 486486 微机系统，地址总线宽度为微机系统，地址总线宽度为 3232位，直接访位，直接访问空间问空间 4096MB4096MB 。（。（ 223232=4G=4096MB=4G=4096MB ））66 ）数据总线宽度）数据总线宽度数据总线宽度决定了数据总线宽度决定了 CPUCPU与与二级二级高速缓存、内存以高速缓存、内存以及输入及输入 // 输出设备之间一次数据传输的信息量。输出设备之间一次数据传输的信息量。77 ）内置协处理器）内置协处理器含有内置协处理器的含有内置协处理器的 CPUCPU ，可以加快特定类型的数，可以加快特定类型的数值计算。值计算。


4. CPU4. CPU 的主要性能指标的主要性能指标88 ）超标量）超标量指在一个时钟周期内指在一个时钟周期内 CPUCPU 可以执行一条以上的指令可以执行一条以上的指令。。 PentiumPentium 级以上级以上 CPUCPU均具有超标量结构。均具有超标量结构。99 ）） L1L1 高速缓存即一级高速缓存高速缓存即一级高速缓存添加内置高速缓存可以提高添加内置高速缓存可以提高 CPUCPU 的运行效率。的运行效率。1010 ）采用回写结构的高速缓存）采用回写结构的高速缓存对读和写操作均有效，速度较快。采用写通结构的高对读和写操作均有效，速度较快。采用写通结构的高速缓存，仅对读操作有效。速缓存，仅对读操作有效。



2.2.3 2.2.3 存储器存储器

存储器存储器是计算机中具有记忆能力的部件，它能根据地址接是计算机中具有记忆能力的部件，它能根据地址接收并保存指令或数据。存储器的操作是一个不断存入与取收并保存指令或数据。存储器的操作是一个不断存入与取出的过程，我们把存入数据的操作称为“出的过程，我们把存入数据的操作称为“写写”操作，把取”操作，把取出数据的操作称为“出数据的操作称为“读读”操作。存储器可分为主存储器和”操作。存储器可分为主存储器和辅存储器两大类。辅存储器两大类。主存储器主存储器简称主存或内存，是计算机中用来存放指令和数简称主存或内存，是计算机中用来存放指令和数据并能由中央处理器直接读取的存储器。计算机工作时，据并能由中央处理器直接读取的存储器。计算机工作时，整个处理过程中用到的数据和指令都存放在内存中。整个处理过程中用到的数据和指令都存放在内存中。辅助存储器辅助存储器简称辅存或外存，是不直接向中央处理器提供简称辅存或外存，是不直接向中央处理器提供指令和数据的各种存储设备。它主要用来存放内存中难以指令和数据的各种存储设备。它主要用来存放内存中难以容纳，但为程序执行所需要的数据信息。常用作外存的有容纳，但为程序执行所需要的数据信息。常用作外存的有软盘、硬盘、光盘和磁带等。软盘、硬盘、光盘和磁带等。

存储器存储器是计算机中具有记忆能力的部件，它能根据地址接是计算机中具有记忆能力的部件，它能根据地址接收并保存指令或数据。存储器的操作是一个不断存入与取收并保存指令或数据。存储器的操作是一个不断存入与取出的过程，我们把存入数据的操作称为“出的过程，我们把存入数据的操作称为“写写”操作，把取”操作，把取出数据的操作称为“出数据的操作称为“读读”操作。存储器可分为主存储器和”操作。存储器可分为主存储器和辅存储器两大类。辅存储器两大类。主存储器主存储器简称主存或内存，是计算机中用来存放指令和数简称主存或内存，是计算机中用来存放指令和数据并能由中央处理器直接读取的存储器。计算机工作时，据并能由中央处理器直接读取的存储器。计算机工作时，整个处理过程中用到的数据和指令都存放在内存中。整个处理过程中用到的数据和指令都存放在内存中。辅助存储器辅助存储器简称辅存或外存，是不直接向中央处理器提供简称辅存或外存，是不直接向中央处理器提供指令和数据的各种存储设备。它主要用来存放内存中难以指令和数据的各种存储设备。它主要用来存放内存中难以容纳，但为程序执行所需要的数据信息。常用作外存的有容纳，但为程序执行所需要的数据信息。常用作外存的有软盘、硬盘、光盘和磁带等。软盘、硬盘、光盘和磁带等。


2.2.3 2.2.3 存储器存储器

1. 1. 随机存储器（随机存储器（ RAMRAM ））11 ）分类）分类随机存储器（随机存储器（ RAMRAM ，， Random Access MemoryRandom Access Memory ））按半导体材料分为双极型（按半导体材料分为双极型（ TTLTTL ）半导体存储器和金属）半导体存储器和金属氧化物（氧化物（ MOSMOS ）半导体存储器两种。根据存储信息机构）半导体存储器两种。根据存储信息机构的原理不同，又分为静态的原理不同，又分为静态MOSMOS 存储器（存储器（ SRAMSRAM ）和动）和动态态 MOSMOS 存储器（存储器（ DRAMDRAM ）。）。22 ）单位及单位换算）单位及单位换算字节字节是表示信息含义的最小单位，是存储器容量的基本单是表示信息含义的最小单位，是存储器容量的基本单位。位。1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB

。。


1.1.随机存储器（随机存储器（ RAMRAM ））33 ））操作特点操作特点RAMRAM 在在 CPUCPU 运行期间既可读出信息又可写入信息，主要运行期间既可读出信息又可写入信息，主要用于临时保存数据，便于用于临时保存数据，便于 CPUCPU对数据进行处理。对数据进行处理。优点：存取速度快、存储体积小、可靠性高。优点：存取速度快、存储体积小、可靠性高。缺点：断电后所存的信息会丢失。缺点：断电后所存的信息会丢失。RAMRAM 中的数据通过改变电容的状态来改变。中的数据通过改变电容的状态来改变。 RAMRAM 的容量的容量通常通常 16 MB16 MB 、、 32 MB32 MB 、、 64 MB64 MB 、、 128 MB128 MB 、、 256 256 MBMB 等。等。44 ）数据的存取方法）数据的存取方法数据的存取方法是按址存取。数据的存取方法是按址存取。存储单元地址存储单元地址：计算机为了区分存储器的各存储单元，把全：计算机为了区分存储器的各存储单元，把全部存储单元按顺序编号。部存储单元按顺序编号。

2.2.3 2.2.3 存储器存储器


2.2. CMOSCMOS 存储器和存储器和 BIOS BIOS

11 ）） CMOSCMOS 的缩写的缩写CMOSCMOS 是互补金属氧化物半导体的缩写是互补金属氧化物半导体的缩写（（ Complementary Metal Oxide SemiconductorComplementary Metal Oxide Semiconductor），是指制造大规模集成电路芯片用的一种技术或用这种技），是指制造大规模集成电路芯片用的一种技术或用这种技术制造出来的芯片。术制造出来的芯片。22 ）） CMOSCMOS 存储器的功能存储器的功能CMOSCMOS 存储器是指主板上一块可读写的存储芯片，它存储存储器是指主板上一块可读写的存储芯片，它存储了微机系统的时钟信息和硬件配置信息等。系统加电引导时了微机系统的时钟信息和硬件配置信息等。系统加电引导时，要读取，要读取 CMOSCMOS 信息，用来初始化机器各个部件的状信息，用来初始化机器各个部件的状态。态。 CMOSCMOS 存储器用电池供电。保存的重要数据比存储器用电池供电。保存的重要数据比 RAMRAM时间长久，不象时间长久，不象 ROMROM那样不可改写。当改变了计算机的系那样不可改写。当改变了计算机的系统配置后，统配置后， CMOSCMOS 中的数据必须进行更新。启动计算机时中的数据必须进行更新。启动计算机时，按，按 DelDel 键进入键进入 CMOSCMOS 界面进行相关参数的设置。界面进行相关参数的设置。

2.2.3 2.2.3 存储器存储器


2.CMOS2.CMOS 存储器和存储器和 BIOS BIOS

33 ）） ROM BIOSROM BIOS 存储器的功能存储器的功能ROM BIOSROM BIOS 是主板上存放微机基本输入输出程序的只读存是主板上存放微机基本输入输出程序的只读存储器，其功能是微机的上电自检、开机引导、基本外设储器，其功能是微机的上电自检、开机引导、基本外设 I/OI/O和系统和系统 COMSCOMS设置。主板上的设置。主板上的 BIOSBIOS 芯片贴有芯片贴有保护标签保护标签（（避免紫外线照射）标有“避免紫外线照射）标有“ BIOS”BIOS” 字样。字样。 PP4545 图图 2-92-9 。。

2.2.3 2.2.3 存储器存储器


3.3.只读存储器（只读存储器（ ROMROM ））只读存储器（只读存储器（ ROMROM ，， Read Only MemoryRead Only Memory ）中的数据或程序一般）中的数据或程序一般是在装入计算机前事先写好的。计算机在工作过程中只能读出事先存储是在装入计算机前事先写好的。计算机在工作过程中只能读出事先存储的数据，一般不能改写。的数据，一般不能改写。 11 ）） ROMROM 的优点的优点具有不易丢失性，即使电源被切断，具有不易丢失性，即使电源被切断， ROMROM 中的信息也不会丢失。中的信息也不会丢失。 ROMROM 常用于存放固定的程序和数据。常用于存放固定的程序和数据。22 ）） ROMROM 的分类的分类(1)(1)掩模只读存储器。掩模只读存储器。优点：可靠性高，集成度高，价格便宜；缺点：不能改写。优点：可靠性高，集成度高，价格便宜；缺点：不能改写。(2)(2) 一次编程只读存储器。分为一次编程只读存储器。分为 PNPN 结击穿型（反向二极管）和熔丝烧结击穿型（反向二极管）和熔丝烧断（熔丝）型两种。断（熔丝）型两种。(3)(3)多次编程只读存储器。多次编程只读存储器。 EPROMEPROM ，使用紫外线擦除其中的数据，再，使用紫外线擦除其中的数据，再次写入信息；次写入信息； EEPROMEEPROM ，使用电擦除其中的数据，再次写入信息。，使用电擦除其中的数据，再次写入信息。

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4.4. 虚拟内存虚拟内存操作系统用虚拟内存来动态管理运行时的交换文件。为了提操作系统用虚拟内存来动态管理运行时的交换文件。为了提供比实际物理内存还多的内存容量，供比实际物理内存还多的内存容量， WindowsWindows 操作系统操作系统占用占用硬盘硬盘上的一部分空间作为虚拟内存。上的一部分空间作为虚拟内存。当当 CPUCPU有要求时，首先会读取内存中的资料，当内存容量有要求时，首先会读取内存中的资料，当内存容量不够用时，不够用时， WindowsWindows就会将需要暂时储存的数据写入硬就会将需要暂时储存的数据写入硬盘。所以，计算机的内存大小等于实际物理内存容量加上盘。所以，计算机的内存大小等于实际物理内存容量加上“分页文件（交换文件）”的大小。“分页文件（交换文件）”的大小。虚拟内存不仅解决了存储容量和存取速度之间的矛盾，而且虚拟内存不仅解决了存储容量和存取速度之间的矛盾，而且也是管理存储设备的有效的方法。也是管理存储设备的有效的方法。设置方法设置方法：“控制面板：“控制面板————系统系统————高级高级————性能性能————设置设置””

2.2.3 2.2.3 存储器存储器


5.5. 外外存存外存储器最常用的有磁盘、磁带和光盘。磁盘又可分软盘和硬盘。软外存储器最常用的有磁盘、磁带和光盘。磁盘又可分软盘和硬盘。软盘和硬盘都是利用磁存储原理来存储数据的。盘和硬盘都是利用磁存储原理来存储数据的。11 ）软盘（）软盘（ floppy diskfloppy disk ））(1)(1)构成构成软盘是两面涂有磁性氧化物的聚酯薄膜圆片。软盘是两面涂有磁性氧化物的聚酯薄膜圆片。(2)(2) 规格规格软盘的大小有软盘的大小有 5.255.25 英寸和英寸和 3.53.5英寸两种，目前常用英寸两种，目前常用 3.53.5英寸软盘。英寸软盘。(3)(3) 磁道、扇区、簇磁道、扇区、簇磁道：盘片上分成的若干个同心圆。磁道号从外向里依次为磁道：盘片上分成的若干个同心圆。磁道号从外向里依次为00 、、 11 、、 2……2…… 。。扇区：每个磁道被分为若干个弧段，每一个弧段为一个扇区。扇区长扇区：每个磁道被分为若干个弧段，每一个弧段为一个扇区。扇区长度不等，可存放相同数量的信息。（度不等，可存放相同数量的信息。（ 512512 字节）字节）簇：包括一个或数个扇区。簇：包括一个或数个扇区。

2.2.3 2.2.3 存储器存储器

11 ）软盘（）软盘（ floppy diskfloppy disk

(4) (4) 磁盘容量磁盘容量

(5)(5) 软盘驱动器的工作原理软盘驱动器的工作原理软盘驱动器用来对软盘进行读写操作。软盘驱动器用来对软盘进行读写操作。当插入软盘后，启动软盘驱动器。此时主轴带动盘片旋转，使转当插入软盘后，启动软盘驱动器。此时主轴带动盘片旋转，使转速达到一个额定值（普通软驱为速达到一个额定值（普通软驱为 300~600300~600 转转 //分），随即启动分），随即启动磁头定位装置，使用磁头移动并将其前隙定位于磁头定位装置，使用磁头移动并将其前隙定位于 00 磁道上，驱动磁道上，驱动器进入准备状态。当软驱上的控制器接到主机的命令后，经控制器进入准备状态。当软驱上的控制器接到主机的命令后，经控制器上的微处理器对命令进行解释、译码，产生各种控制信号。器上的微处理器对命令进行解释、译码，产生各种控制信号。

软盘扇区磁道容量

5.25英寸 15 80 1.2MB

3.5英寸 18 80 1.44MB

2.2.3 2.2.3 存储器存储器


22 ）硬盘）硬盘 (hard disk)(hard disk)硬盘精度高、容量大、速度快、结构复杂。它由铝合金制成硬盘精度高、容量大、速度快、结构复杂。它由铝合金制成，两面都镀有磁性材料，多个圆盘片固定在同一根驱动轴上，两面都镀有磁性材料，多个圆盘片固定在同一根驱动轴上，随之转动，盘片两面都有可移动的磁头，从上读取信息。，随之转动，盘片两面都有可移动的磁头，从上读取信息。硬盘和硬盘驱动器固结在一起，安装在主机箱内。容量通常硬盘和硬盘驱动器固结在一起，安装在主机箱内。容量通常有有 4.3GB4.3GB 、、 8.6GB8.6GB 、、 10GB10GB 、、 30 GB30 GB 、、 80 GB80 GB 等。等。硬盘的各个盘面也分成一系列的磁道，所有盘面上同一半径硬盘的各个盘面也分成一系列的磁道，所有盘面上同一半径的磁道称为柱面。存取信息时可在同一柱面上按磁盘的顺序的磁道称为柱面。存取信息时可在同一柱面上按磁盘的顺序进行。柱面从外向里依次编号，即进行。柱面从外向里依次编号，即 00 、、 11 、、 22 、、 33 等。常等。常见的硬盘的盘面为见的硬盘的盘面为 3.53.5英寸。英寸。 p47 p47 图图 2-142-14

2.2.3 2.2.3 存储器存储器


33 ）磁带存储器）磁带存储器在磁带中存储信息也是利用磁存储原理，其工作原理和录在磁带中存储信息也是利用磁存储原理，其工作原理和录音机或录像机使用录音带或录像带相同。磁带存储器由磁音机或录像机使用录音带或录像带相同。磁带存储器由磁带机和磁带两部分组成。磁带又分为开盘式磁带和盒式磁带机和磁带两部分组成。磁带又分为开盘式磁带和盒式磁带两种，开盘式磁带主要用于大中型计算机，而盒式磁带带两种，开盘式磁带主要用于大中型计算机，而盒式磁带主要用于微型机。与磁盘相比，磁带主要用于数据备份领主要用于微型机。与磁盘相比，磁带主要用于数据备份领域。磁带是线性存储设备，不利于高速存取，但其单位存域。磁带是线性存储设备，不利于高速存取，但其单位存储成本低，容量扩展灵活方便，介质尺寸小，可靠性高且储成本低，容量扩展灵活方便，介质尺寸小，可靠性高且易于保存，所以适用于对数据备份有需求的用户。易于保存，所以适用于对数据备份有需求的用户。

2.2.3 2.2.3 存储器存储器

44 ）光盘）光盘 CD-ROMCD-ROM CD-ROMCD-ROM 是是 Compact Disk-Read-Only MemoryCompact Disk-Read-Only Memory 的的缩写，意思是“密集盘缩写，意思是“密集盘 -- 只读存储器”，它是由音频只读存储器”，它是由音频 CDCD 发发展而来的一种外存储器。光盘的容量很大，一张光盘盘片可展而来的一种外存储器。光盘的容量很大，一张光盘盘片可存放存放 650~700 MB650~700 MB 的信息，且保存时间长，可靠性高。的信息，且保存时间长，可靠性高。光盘是一种比软盘更好的外存储器。光盘是一种比软盘更好的外存储器。 CD-ROMCD-ROM 光盘盘片只光盘盘片只能读取，不能写。能读取，不能写。CD-ROMCD-ROM 上的数据通过激光在介质表面烧蚀出凸凹来记录上的数据通过激光在介质表面烧蚀出凸凹来记录，边界代表“，边界代表“ 1”1” ，平面代表“，平面代表“ 0”0”使用光盘驱动器读出其上的信息。光驱分为单、使用光盘驱动器读出其上的信息。光驱分为单、 22 、、 44 、、 88、、 1212倍速等。单倍速是指数据的传输速率是倍速等。单倍速是指数据的传输速率是 150KB/s150KB/s 。。单倍速与音单倍速与音频频 CDCD 相同，不能边续播放相同，不能边续播放 VCDVCD 。。一次写入型光盘一次写入型光盘（（ WORMWORM ，， Write Once Read Many Write Once Read Many diskdisk ）。）。可擦写光盘可擦写光盘（（ EOEO ，， Erasable Optical diskErasable Optical disk ）。）。

2.2.3 2.2.3 存储器存储器

55 ）） USB USB 、、 UU 盘和闪存盘和闪存USBUSB 是是 Universal Serial BusUniversal Serial Bus 的缩写，意思是通用串行总线的缩写，意思是通用串行总线。这是一种计算机系统连接外围设备（如键盘、鼠标、打印机等。这是一种计算机系统连接外围设备（如键盘、鼠标、打印机等）的输入）的输入 //输出接口标准。在输出接口标准。在 USBUSB方式下，所有的外设都在机方式下，所有的外设都在机箱外连接，连接外设不必再打开机箱；外设允许热插拔。箱外连接，连接外设不必再打开机箱；外设允许热插拔。 USBUSB采用“级联”方式，即每个采用“级联”方式，即每个 USBUSB设备可以用一个设备可以用一个 USBUSB插头连插头连接到一个外设的接到一个外设的 USBUSB插座上，而其本身又能提供一个插座上，而其本身又能提供一个 USBUSB插插座供下一个座供下一个 USBUSB外设连接用。通过这种连接方式，一个外设连接用。通过这种连接方式，一个 USBUSB控制器可以连接多达控制器可以连接多达 127127 个外设。个外设。UU 盘盘又称优盘，是用闪存作为存储介质的，可反复存取数据，不又称优盘，是用闪存作为存储介质的，可反复存取数据，不需另外的硬件驱动设备，使用时只要插入计算机中的需另外的硬件驱动设备，使用时只要插入计算机中的 USBUSB插口插口即可。目前即可。目前 UU 盘的容量小的盘的容量小的 1 GB1 GB ，大的已达几十，大的已达几十 GBGB ，数据，数据读取速度可达读取速度可达 480 KB/s480 KB/s ，存取时可靠性高，数据保存可达，存取时可靠性高，数据保存可达 1010年。年。常用的常用的闪存卡闪存卡还有还有 CFCF卡，卡， SDSD卡（卡（ SDSD 、、 SDHCSDHC 、、 MINI SDMINI SD、、 TFTF （（ micro-SDmicro-SD ）），记忆棒，）），记忆棒， SMSM卡，卡， XDXD卡等，经常卡等，经常应用于手机、数码相机、笔记本电脑、数码摄像机乃至手持式应用于手机、数码相机、笔记本电脑、数码摄像机乃至手持式GPSGPS 等。等。

2.2.3 2.2.3 存储器存储器


2.2.4 2.2.4 计算机的工作过程计算机的工作过程

(1)(1)控制器控制输入设控制器控制输入设备或外存将数据输入到备或外存将数据输入到内存。内存。

(2)(2)控制器指挥从内存控制器指挥从内存取出指令送入控制器。取出指令送入控制器。

(3)(3)控制器分析指令，控制器分析指令，指挥相关设备执行规定指挥相关设备执行规定操作。操作。

(4)(4) 运算结果由控制器运算结果由控制器控制存储器保存或送输控制存储器保存或送输出设备输出。出设备输出。

(5)(5)返回第二步，如此返回第二步，如此反复，直到程序结束。反复，直到程序结束。

从程序所在内存首地址开始，从程序所在内存首地址开始，启动计算机执行程序启动计算机执行程序

从内存取第一条指令从内存取第一条指令

对指令进行分析对指令进行分析为执行下一条指令做准备为执行下一条指令做准备

完成该指令规定的操作完成该指令规定的操作

若为停止指令，则停止程序的执行若为停止指令，则停止程序的执行


2.3 2.3 微机系统及其主要指标微机系统及其主要指标

2.3.1 2.3.1 微机分类微机分类2.3.2 2.3.2 微机的主要性能指标微机的主要性能指标2.3.3 2.3.3 微机的常见外部设备微机的常见外部设备


2.3.1 2.3.1 微机分类微机分类按其性能、结构、技术特点等可分为：按其性能、结构、技术特点等可分为：1.1. 单片机单片机将微处理器、一定容量的存储器以及将微处理器、一定容量的存储器以及 I/OI/O 接口电路等集成在一个接口电路等集成在一个芯片上，就构成了单片机。一般用于控制仪表、家用电器中。芯片上，就构成了单片机。一般用于控制仪表、家用电器中。2.2. 单板机单板机将微处理器、存储器以及将微处理器、存储器以及 I/OI/O 接口电路安装在一块电路板上，就接口电路安装在一块电路板上，就构成了单板机。广泛应用于工业控制、微机教学或实验。构成了单板机。广泛应用于工业控制、微机教学或实验。3.PC3.PC 机机配置有显示器、键盘、硬盘、打印机、光驱以及机箱和接口插槽配置有显示器、键盘、硬盘、打印机、光驱以及机箱和接口插槽等。等。4.4. 便携式微机便携式微机包括笔记本和个人数字助理、智能手机等。包括笔记本和个人数字助理、智能手机等。


2.3.2 2.3.2 微机的主要性能指标微机的主要性能指标1.1. 内核和流水线内核和流水线多核心处理器就是在一块多核心处理器就是在一块 CPUCPU 机板上集成两个或两个以上的处理机板上集成两个或两个以上的处理器核心，并通过并行总线将各处理器核心连接起来。器核心，并通过并行总线将各处理器核心连接起来。单处理器只有一个单处理器只有一个 CPUCPU ，在执行指令时是以串行方式执行的，即，在执行指令时是以串行方式执行的，即一个时刻只执行一条指令。使用流水线技术，处理器就可以在完一个时刻只执行一条指令。使用流水线技术，处理器就可以在完成上一条指令前开始执行另外一条指令。流水线技术可以加快成上一条指令前开始执行另外一条指令。流水线技术可以加快CPUCPU 的处理速度。的处理速度。2. 2. 字长字长计算机进行数据处理时，一次存取、加工、和传送的一组二进制计算机进行数据处理时，一次存取、加工、和传送的一组二进制位。它的长度叫字长。字长决定位。它的长度叫字长。字长决定 CPUCPU 的寄存器和总线的宽度。的寄存器和总线的宽度。3.3. 时钟频率（主频）时钟频率（主频）CPU CPU 每秒平均执行的速度，它决定了计算机在一定时间内能够执每秒平均执行的速度，它决定了计算机在一定时间内能够执行的指令数，是衡量微型计算机运行速度的一个重要指标。行的指令数，是衡量微型计算机运行速度的一个重要指标。

4.4. 内存容量内存容量内存中能存储信息的总字节数。内存中能存储信息的总字节数。5.5. 运算速度运算速度运算速度是一项综合性的性能指标，其单位是运算速度是一项综合性的性能指标，其单位是MIPSMIPS （（ Million Instructions Per SecondMillion Instructions Per Second ，每秒，每秒106106条指令，简称条指令，简称MIPSMIPS ）和）和 BIPSBIPS （（ Billion Billion Instructions Per SecondInstructions Per Second ，每秒，每秒 109109条指令，简称条指令，简称BIPSBIPS ）。一般主频越高，运算速度越快；字长越长，运算）。一般主频越高，运算速度越快；字长越长，运算速度越快；内存容量越大，运算速度越快；存取周期越小，速度越快；内存容量越大，运算速度越快；存取周期越小，运算速度越快。运算速度越快。衡量一台计算机系统的性能指标很多，除上面列举的衡量一台计算机系统的性能指标很多，除上面列举的 44 项项主要指标外，还应考虑机器的兼容性，系统的可靠性，系统主要指标外，还应考虑机器的兼容性，系统的可靠性，系统的可维护性，机器允许配置的外部设备的最大数目，数据库的可维护性，机器允许配置的外部设备的最大数目，数据库管理系统及网络功能等。另外，性能管理系统及网络功能等。另外，性能 //价格比也是一项综合价格比也是一项综合性评价计算机性能的指标。性评价计算机性能的指标。

2.3.2 2.3.2 微机的主要性能指标微机的主要性能指标

2.3.3 2.3.3 微机的常见外部设备微机的常见外部设备

最常见的外设有外部存储器（最常见的外设有外部存储器（ UU 盘、磁带机、光盘等）和打印机盘、磁带机、光盘等）和打印机、绘图仪、扫描仪、键盘、鼠标等输入、绘图仪、扫描仪、键盘、鼠标等输入 //输出设备。输出设备。 1. 1. 鼠标鼠标现代电子计算机的输入设备，最常用的是键盘和鼠标器。现代电子计算机的输入设备，最常用的是键盘和鼠标器。鼠标按照所采用的内部构造的不同大致可分为：鼠标按照所采用的内部构造的不同大致可分为：11 ）机械式鼠标）机械式鼠标机械式鼠标是早期使用较多的一种。机械式鼠标下面有个圆形小机械式鼠标是早期使用较多的一种。机械式鼠标下面有个圆形小球，当在平面上移动时，小球与平面摩擦转动，带动鼠标的两个球，当在平面上移动时，小球与平面摩擦转动，带动鼠标的两个光盘转动，产生脉冲，测出光盘转动，产生脉冲，测出 X-YX-Y 方向上的相对位移量，从而反映方向上的相对位移量，从而反映出屏幕上的鼠标的位置。出屏幕上的鼠标的位置。22 ）轨迹球鼠标）轨迹球鼠标轨迹球鼠标的工作原理和内部结构其实与机械式鼠标类似，只是轨迹球鼠标的工作原理和内部结构其实与机械式鼠标类似，只是改变了滚轮的运动方式，其球座固定不动，直接用手拨动轨迹球改变了滚轮的运动方式，其球座固定不动，直接用手拨动轨迹球来控制鼠标箭头的移动。来控制鼠标箭头的移动。

2.3.3 微机的常见外部设备33 ）光电鼠标）光电鼠标光电鼠标内部有一个发光二极管，通过它发出的光线，可以照亮光光电鼠标内部有一个发光二极管，通过它发出的光线，可以照亮光电鼠标底部表面（这是鼠标底部总会发光的原因）。此后，光电鼠电鼠标底部表面（这是鼠标底部总会发光的原因）。此后，光电鼠标经底部表面反射回的一部分光线，通过一组光学透镜后，传输到标经底部表面反射回的一部分光线，通过一组光学透镜后，传输到一个光感应器件（微成像器）内成像。这样，当光电鼠标移动时，一个光感应器件（微成像器）内成像。这样，当光电鼠标移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像，被光电鼠标内其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像，被光电鼠标内部的一块专用图像分析芯片（部的一块专用图像分析芯片（ DSPDSP ，即数字微处理器）分析处理，即数字微处理器）分析处理。该芯片通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠。该芯片通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。44 ）无线鼠标）无线鼠标无线鼠标利用数字、电子、程序语言等原理，内置微型遥控器，以无线鼠标利用数字、电子、程序语言等原理，内置微型遥控器，以电池为能源，可以远距离控制光标的移动。这种新型无线鼠标与电电池为能源，可以远距离控制光标的移动。这种新型无线鼠标与电脑主机之间无须用线连接，操作人员可在脑主机之间无须用线连接，操作人员可在 11 米左右的距离自由遥米左右的距离自由遥控，并且不受角度限制，所以这种鼠标有较明显的优点。控，并且不受角度限制，所以这种鼠标有较明显的优点。

2.3.3 2.3.3 微机的常见外部设备微机的常见外部设备2. 2. 显示器和打印机显示器和打印机显示器和打印机是最常见的输出设备。显示器和打印机是最常见的输出设备。11 ）显示器）显示器显示器主要有显示器主要有阴极射线管（阴极射线管（ CRTCRT ）显示器）显示器和和平面显示器平面显示器。显示器的主要指标之一是分辨率。分辨率是指显示屏单。显示器的主要指标之一是分辨率。分辨率是指显示屏单位距离上像素点的数目，常用整个屏幕能显示的像素点阵位距离上像素点的数目，常用整个屏幕能显示的像素点阵（水平（水平××垂直）来表示。垂直）来表示。显示器是通过显示适配器（显卡）与主板相连的，应与显显示器是通过显示适配器（显卡）与主板相连的，应与显卡配套使用。卡配套使用。平面显示器有液晶显示器（平面显示器有液晶显示器（ LCDLCD ）、等离子显示器等。）、等离子显示器等。液晶显示器已成为目前微机的主流显示器。与传统的液晶显示器已成为目前微机的主流显示器。与传统的 CRTCRT显示器相比，液晶显示器的最大优点就是体积小、重量轻显示器相比，液晶显示器的最大优点就是体积小、重量轻，可以为用户节省许多的空间。，可以为用户节省许多的空间。


2.3.3 2.3.3 微机的常见外部设备微机的常见外部设备22 ）打印机）打印机打印机一般常用的有打印机一般常用的有击打式打印机击打式打印机和和非击打式打印机非击打式打印机两大类。两大类。在击打式打印机中，最常用的是点阵针式打印机。点阵针式打印在击打式打印机中，最常用的是点阵针式打印机。点阵针式打印机由打印头、走纸装置和色带组成。打印时有较大噪声。机由打印头、走纸装置和色带组成。打印时有较大噪声。非击打式打印机可分为喷墨打印机、激光打印机等。与击打式打非击打式打印机可分为喷墨打印机、激光打印机等。与击打式打印机相比，它们都具有打印速度快、打印质量高、没有机械噪声印机相比，它们都具有打印速度快、打印质量高、没有机械噪声等优点。等优点。喷墨打印机类似于点阵针式打印机，但它用很细的墨水喷头代替喷墨打印机类似于点阵针式打印机，但它用很细的墨水喷头代替打印头，将墨水喷在纸上印出字符或图形。体积小，重量轻，打打印头，将墨水喷在纸上印出字符或图形。体积小，重量轻，打印时无噪声，很容易实现彩色打印，价格也较低廉。印时无噪声，很容易实现彩色打印，价格也较低廉。激光打印机的工作原理比较复杂，它综合了复印机、计算机和激激光打印机的工作原理比较复杂，它综合了复印机、计算机和激光技术。激光打印机打印速度快，打印质量高，无噪声，但价格光技术。激光打印机打印速度快，打印质量高，无噪声，但价格较高。较高。

2.3.3 2.3.3 微机的常见外部设备微机的常见外部设备3.3. 扫描仪和数码相机扫描仪和数码相机扫描仪扫描仪（（ ScannerScanner ）是文字和图片输入的主要设备之一。依靠）是文字和图片输入的主要设备之一。依靠光学扫描结构和有关的软件，如识别字符的光学扫描结构和有关的软件，如识别字符的 OCROCR 、识别图像的、识别图像的Image Processing SystemImage Processing System 等，把大量的文字或图片信息等，把大量的文字或图片信息扫描到计算机中，以便对这些信息进行识别、编辑、显示和打印扫描到计算机中，以便对这些信息进行识别、编辑、显示和打印等处理。等处理。根据扫描仪的形状可分为台式和手持式两种。根据扫描仪的形状可分为台式和手持式两种。数码相机数码相机（（ Digital CameraDigital Camera ）是一种采用光电子技术摄取静）是一种采用光电子技术摄取静止图像的照相机。止图像的照相机。分辨率是数码相机最重要的性能指标。数码相机的分辨率用图像分辨率是数码相机最重要的性能指标。数码相机的分辨率用图像的绝对像素数来衡量。数码相机拍摄图像的绝对像素数取决于相的绝对像素数来衡量。数码相机拍摄图像的绝对像素数取决于相机内机内 CCDCCD 芯片上光敏元件的数量，数量越多则分辨率越高，所芯片上光敏元件的数量，数量越多则分辨率越高，所拍图像的质量也就越高。目前家用数码相机的分辨率一般在拍图像的质量也就越高。目前家用数码相机的分辨率一般在 500500万～万～ 1 2001 200 万像素之间。万像素之间。


2.4 2.4 嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统

2.4.1 2.4.1 嵌入式系统基础知识嵌入式系统基础知识 2.4.2 2.4.2 嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成2.4.3 2.4.3 嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用


2.4.1 2.4.1 嵌入式系统基础知识嵌入式系统基础知识 1. 1. 嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义目前国内普遍认同的一个定义：目前国内普遍认同的一个定义：以应用为中心，以计算机技术以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适合于应用系统对功能、可靠性、为基础，软件硬件可裁剪，适合于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。根据嵌入式系统的定义，可从以下几方面来理解嵌入式系统。根据嵌入式系统的定义，可从以下几方面来理解嵌入式系统。(1)(1) 嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力，才更具有优势。与具体应用相结合才会具有生命力，才更具有优势。(2)(2) 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术、电子技嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术、电子技术以及各个行业的具体应用相结合后的产物，是一个技术密集术以及各个行业的具体应用相结合后的产物，是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。(3)(3) 嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。


2.4.1 2.4.1 嵌入式系统基础知识嵌入式系统基础知识

2.2. 嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展嵌入式系统的出现已有嵌入式系统的出现已有 3030多年的历史。纵观嵌入式系统多年的历史。纵观嵌入式系统的发展历程，大致经历了以下四个阶段。的发展历程，大致经历了以下四个阶段。第一阶段第一阶段：以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统。：以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统。第二阶段第二阶段：以嵌入式微处理器（嵌入式：以嵌入式微处理器（嵌入式 CPUCPU ）为基础、）为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。以简单操作系统为核心的嵌入式系统。第三阶段第三阶段：以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统：以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统第四阶段第四阶段：以互联网为标志的嵌入式系统。：以互联网为标志的嵌入式系统。


2.4.1 2.4.1 嵌入式系统基础知识嵌入式系统基础知识 3. 3. 嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点11 ）面向特定应用）面向特定应用22 ）知识密集）知识密集33 ）嵌入式系统功耗低、体积小、集成度高、成本低、）嵌入式系统功耗低、体积小、集成度高、成本低、系统内核小系统内核小 44 ）高实时性和高可靠性）高实时性和高可靠性55 ）开发需要专用开发工具和环境）开发需要专用开发工具和环境66 ）具有较长的生命周期）具有较长的生命周期


2.4.22.4.2 嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成

1.1. 嵌入式系统的硬件嵌入式系统的硬件11 ）嵌入式处理器）嵌入式处理器

嵌入式处理器是嵌入式系统的核心。嵌入式处理器是嵌入式系统的核心。嵌入式微控制器嵌入式微控制器 (EMCU(EMCU ，， Embedded Embedded

Microcontroller Unit)Microcontroller Unit)嵌入式微处理器嵌入式微处理器 (EMPU(EMPU ，， Embedded Embedded

Microprocessor Unit)Microprocessor Unit)嵌入式嵌入式 DSPDSP 处理器处理器 (EDSP(EDSP ，， Embedded Digital Embedded Digital

Signal Processor)Signal Processor)嵌入式片上系统嵌入式片上系统 (ESoC(ESoC ，， Embedded System on Embedded System on

Chip)Chip)


1.1. 嵌入式系统的硬件嵌入式系统的硬件22 ）存储器）存储器嵌入式系统需要存储器来存放和执行代码。嵌入式系统的存嵌入式系统需要存储器来存放和执行代码。嵌入式系统的存储器包含储器包含 CacheCache 、主存和辅助存储器。、主存和辅助存储器。33 ）通用设备接口和）通用设备接口和 I/OI/O接口接口嵌入式系统和外界交互需要一定形式的通用设备接口，如嵌入式系统和外界交互需要一定形式的通用设备接口，如A/DA/D （模（模 //数转换接口）、数转换接口）、 D/AD/A （数（数 //模转换接口）、模转换接口）、 I/OI/O等，外设通过接口来实现微处理器的输入等，外设通过接口来实现微处理器的输入 //输出功能。输出功能。

2.4.2 2.4.2 嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成


1.1. 嵌入式系统的硬件嵌入式系统的硬件44 ）电源）电源嵌入式系统中的电源是系统组成的重要部分，它已经不再是嵌入式系统中的电源是系统组成的重要部分，它已经不再是由电池或交流稳压器构成的简单电源，而是集成了电源管理由电池或交流稳压器构成的简单电源，而是集成了电源管理和电源保护功能的复杂集成系统。目前有很多成型的产品，和电源保护功能的复杂集成系统。目前有很多成型的产品，它们使用方便，功能强大，由单片集成电路就可以完成电源它们使用方便，功能强大，由单片集成电路就可以完成电源系统的全部功能。系统的全部功能。


2. 2. 嵌入式系统的软件嵌入式系统的软件 11 ）嵌入式操作系统（）嵌入式操作系统（ EOSEOS ，， Embedded Operating Embedded Operating SystemSystem ））目前主要有两种类型的商用嵌入式操作系统，一类是专为嵌目前主要有两种类型的商用嵌入式操作系统，一类是专为嵌入式系统设计发展的实时操作系统，如入式系统设计发展的实时操作系统，如VxWorksVxWorks 、、 eCOSeCOS 、、 Palm OSPalm OS 和和 uC/OS IIuC/OS II 等，第二等，第二类为由传统操作系统根据嵌入式系统特性进行改进而得到的类为由传统操作系统根据嵌入式系统特性进行改进而得到的操作系统，如微软的操作系统，如微软的 WinCEWinCE 以及各种嵌入式以及各种嵌入式 LinuxLinux 系统系统。。22 ）应用软件及开发工具）应用软件及开发工具开发工具独立于嵌入式系统产品之外。开发工具一般包括语开发工具独立于嵌入式系统产品之外。开发工具一般包括语言编译器、连接定位器、调试器等。言编译器、连接定位器、调试器等。KdevelopKdevelop 就是一套功能强大的集成开发环境，整合了开发就是一套功能强大的集成开发环境，整合了开发程序所需的编译器、连接器、除错工具、版本控制工具等，程序所需的编译器、连接器、除错工具、版本控制工具等，可以用可以用 KdevelopKdevelop 快速地建立各式各样的应用程序。快速地建立各式各样的应用程序。



2.4.3 嵌入式系统的应用工业控制工业控制智能仪表智能仪表交通管理交通管理信息家电信息家电消费电子消费电子电子商务电子商务环境工程环境工程机器人机器人物联网物联网

大学大学 ITIT （第五版）中国石油大学出版社（第五版）中国石油大学出版社大学大学 ITIT （第五版）中国石油大学出版社（第五版）中国石油大学出版社

2.5 2.5 计算机的应用计算机的应用

2.5.1 2.5.1 计算机应用的社会意义计算机应用的社会意义

2.5.2 2.5.2 计算机内部结构、输入与输出计算机内部结构、输入与输出2.5.3 2.5.3 计算机硬件的安装计算机硬件的安装


2.5.1 计算机应用的社会意义

计算机科学与技术与其他学科相结合，改进了这些学科的计算机科学与技术与其他学科相结合，改进了这些学科的研究工具和研究方法，促进了这些学科的发展。研究工具和研究方法，促进了这些学科的发展。计算机在各行各业中的广泛应用，常常产生显著的经济效计算机在各行各业中的广泛应用，常常产生显著的经济效益和社会效益，从而引起产业结构、产品结构、经营管理益和社会效益，从而引起产业结构、产品结构、经营管理和服务方式等方面的重大变革。和服务方式等方面的重大变革。计算机还是人们的学习工具和生活工具。计算机还是人们的学习工具和生活工具。总之，计算机的发展和应用已不仅是一种科学技术现象，总之，计算机的发展和应用已不仅是一种科学技术现象，而且是一种政治、经济、军事和社会现象。而且是一种政治、经济、军事和社会现象。


2.5.2 计算机内部结构、输入与输出

1.1.计算机内部结构计算机内部结构主机是计算机的心脏和大脑，常见的有卧式和立式两种，正主机是计算机的心脏和大脑，常见的有卧式和立式两种，正面有软盘驱动器插口、面有软盘驱动器插口、 ResetReset 按钮、电源开关和按钮、电源开关和 CD-CD-ROMROM驱动器等。后面装有电源（电源也可能装在机箱正面驱动器等。后面装有电源（电源也可能装在机箱正面或侧面）及连接键盘、显示器、网线、打印机等外设的插口。或侧面）及连接键盘、显示器、网线、打印机等外设的插口。主机包括主板、硬盘驱动器、软盘驱动器、主机包括主板、硬盘驱动器、软盘驱动器、 CD-ROMCD-ROM驱动驱动器、电源、风扇及各种外设的适配器（接口板）等。器、电源、风扇及各种外设的适配器（接口板）等。主板上装有组成电脑的主要电路系统，是计算机硬件系统的主板上装有组成电脑的主要电路系统，是计算机硬件系统的核心。主板上集成有扩充插槽、核心。主板上集成有扩充插槽、 BIOSBIOS 芯片、芯片、 I/OI/O控制芯片控制芯片、、 CPUCPU插槽、控制芯片组、内存插槽、跳线开关、键盘接插槽、控制芯片组、内存插槽、跳线开关、键盘接口、鼠标接口、指示灯接口、主板电源插座、软驱接口、硬口、鼠标接口、指示灯接口、主板电源插座、软驱接口、硬盘盘 IDEIDE接口、串行接口、串行 // 并行接口和系统总线等。并行接口和系统总线等。


2.5.2 计算机内部结构、输入与输出

2. 2. 输入与输出输入与输出11 ）扩展槽）扩展槽22 ）适配器（）适配器（ AdapterAdapter ））33 ）扩展接口）扩展接口44 ）常用外设的连接）常用外设的连接

显示器的连接显示器的连接键盘的连接键盘的连接鼠标的连接鼠标的连接打印机的连接打印机的连接软驱、硬盘、光驱与主机的连接软驱、硬盘、光驱与主机的连接


2.5.3 计算机硬件的安装

一般可按照以下步骤进行：一般可按照以下步骤进行：（（ 11 ）准备安装所要用到的硬件设备及安装工具；）准备安装所要用到的硬件设备及安装工具；（（ 22 ）在主板上安装）在主板上安装 CPUCPU 及风扇；及风扇；（（ 33 ）在主板上安装内存条；）在主板上安装内存条；（（ 44 ）在机箱底板上固定主板；）在机箱底板上固定主板；（（ 55 ）连接主板电源线及）连接主板电源线及 CPUCPU风扇电源线；风扇电源线；（（ 66 ）安装软盘驱动器（当前计算机一般不再安装）；）安装软盘驱动器（当前计算机一般不再安装）；（（ 77 ）安装硬盘驱动器；）安装硬盘驱动器；（（ 88 ）安装光驱；）安装光驱；（（ 99 ）连接各部件的电源插头及数据线；）连接各部件的电源插头及数据线；


2.5.3 计算机硬件的安装

（（ 1010 ）安装连接串、并接口；）安装连接串、并接口；（（ 1111 ）安装各类适配器，如显卡等；）安装各类适配器，如显卡等；（（ 1212 ）连接显示器；）连接显示器；（（ 1313 ）连接键盘、鼠标等外部设备；）连接键盘、鼠标等外部设备；（（ 1414 ）连接主板与机箱面板上的开关、指示灯和电源开关等；）连接主板与机箱面板上的开关、指示灯和电源开关等；（（ 1515 ）最后检查；）最后检查；（（ 1616 ）开机运行）开机运行 BIOSBIOS设置程序，设置系统设置程序，设置系统 CMOSCMOS参数。参数。


本章小结本章小结

计算机是数字设备，能以极快的速度处理大量的信息，完计算机是数字设备，能以极快的速度处理大量的信息，完成复杂的工作；计算机以数字电子电路为基础，集成电路成复杂的工作；计算机以数字电子电路为基础，集成电路在其中起着重要的作用；计算机虽然很复杂，但大多数构在其中起着重要的作用；计算机虽然很复杂，但大多数构件是简单的插接式的，计算机的性能不仅取决于构件的性件是简单的插接式的，计算机的性能不仅取决于构件的性能，更多的是由体系结构所决定的。能，更多的是由体系结构所决定的。

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