1、第2章 計算機根底知識 2.1 計算機中數的表示與運算2.2 微型計算機系統的組成 2.3 多媒體技術與多媒體計算機 2.4 DOS操作系統與應用 2.5 漢字處理系統2.6 計算機病毒的防護與數據平安 習題2 2.1 計算機中數的表示與運算2.1.1 進位計數制進位計數制是目前世界上使用最廣泛的一種計數方式，它是取有序數符中的任意個，按位置排列。當低位計數到某一“定值時，向高位進位。其相鄰兩位之比等于一個“定值，稱為基數。取不同的基數，可得到不同的進位計數制。假設用“R表示基數，那么稱為R進制，即逢R進一。在進位計數制中，一個數符所表示的數的大小不僅與基數有關，而且與所在的位置有關。當數符相

2、同，所在的位置不同時，表示數值的大小也就不同。例如，十進制數65536中的兩個5，其中左面一個表示5000，右面一個表示500。這是由于從右向左依次是人們常說的個位、十位、百位和千位。在數學上，這里所說的“個、十、百、千稱為“權，用這種方式表示的數稱為“加權數或“權碼。基數不同時，各位的“權也就不同。對于R進制的數，各位的權依次為，R4，R3，R2，R1，R0，R1，R2，R3，R4，對于任意數N2N1N0.N1N2都可以表示為N2N1N0.N1N2=N2R2N1R1N0R0N1R1N2R2該式稱為按權展開式。在微型計算機中，常用的進位計數制有二進制、八進制、十進制和十六進制。各位的權如表2.

3、1所示。 表2.1 各 位 的 2.1.2 二進制數的表示與運算1. 二進制數的表示假設令基數R=2，即得二進制數，使用兩個數符“0和“1。進位時，逢二進一；借位時，借一當二。例如10110101是一個二進制數，其值等于十進制的181。為了便于識別，常以B(Bit)作為后綴進行說明，例如10110101B。在用電信號表示時，“1表示高電平，“0表示低電平；或者，“0表示高電平，“1表示低電平。對于任意二進制數1011.011，按權展開式為1011.011=1230221211200211221232. 算術運算在計算機中，根本的算術運算有四種，即加、減、乘、除。對于二進制數來說，運算規那么非常

4、簡單，下面舉例說明。1) 加法運算加法運算的關系式如下：例2.1 1101+1011=110002) 減法運算減法運算的關系式如下： 例2.2 11010110=01113) 乘法運算乘法運算的關系式如下： 例2.3 1101110=10011104) 除法運算除法運算的關系式如下： 例2.4 11011101=101余103. 邏輯運算在邏輯運算中數值有兩種，一種是“真(Truth)，用“1表示；另一種是“假(False)，用“0表示。也可以采用負邏輯表示法，用“0表示“真(Truth)，用“1表示“假(False)。根本邏輯運算有“或、“與、“非和“異或等四種。1) 邏輯“或邏輯“或亦稱為

5、邏輯加，使用的運算符有“或者“或者“，均讀為“或。當參與運算的兩個數中至少有一個為1時，“或的結果為1。運算規那么如下： 例2.5 10011101=11012) 邏輯“與邏輯“與亦稱為邏輯乘，使用的運算符有“或者“或者“，均讀為“與。當參與運算的兩個數都是1時，“與的結果才為1。運算規那么如下：例2.6 11001011=10003) 邏輯“非邏輯“非亦稱為取反，使用的運算符為“，稱為“非號。當邏輯數位的值為1時，“非運算的結果為0；當邏輯數位的值為0時，“非運算的結果為1。例2.7 設X=1001，那么=0110。4) 邏輯“異或邏輯“異或亦稱為按位加或者模2加，使用的運算符為。當兩個邏輯

6、數位的值相同時，“異或運算的結果為0，否那么為1。運算規那么如下：例2.8 11001010=0110 2.1.3 計算機中數的表示1機器數在計算機中，數有兩種。一種是無符號數，即所有的數位都表示數；另一種是帶符號數，即有正、負之分的數。為了表示正數和負數，常用最高位作為符號位，即“0表示正數，“1表示負數。例如：在計算機中，把這種用“0和“1作為符號表示的數稱為機器數，它所表示的實際數值稱為真值。由于在運算的過程中，機器數有一定的字長，因此所表示的數的范圍有一定的限制。比方8位，可表示的最大無符號數為255(11111111)，最大帶符號正數為127(01111111)。因此，當無符號數的值

7、超過255或者帶符號正數的值超過127時，稱為溢出。2定點數與浮點數1) 定點數定點數是一種小數點位置固定的數。在計算機中，常把小數點固定在最高位之前，稱為純小數，比方0.1011101；或者把小數點固定在最低位之后，稱為整型數，比方01110001。對于純小數，假設用m+1位二進制數表示，那么可表示為N=NsN1N2Nm其中Ns表示符號位，可表示的數的范圍為：| N |12m。 對于整型數，假設用n+1位二進制數表示，那么可表示為N=NsNn1N2N1N0 其中Ns表示符號位，可表示的數的范圍為：| N |2n1。對于無符號數，所有n+1的位都表示數位，因此可表示的數的范圍為：0N2n+11

8、。2) 浮點數浮點數是小數點位置不固定的數，對應于科學計數法，也是一種指數表示法。比方110.011可表示為N=110.011=1.100112+10=0.1100112+11在計算機中，浮點數由兩局部組成。一局部是尾數，用純小數表示；另一局部是階碼，也就是人們常說的指數。其表示形式如下：階碼是一個帶符號的整數，表示小數點向右或向左移動的位數；尾數是一個帶符號的純小數，表示數值的有效數字。階符和尾符各占1位，階碼和尾數的位數由數據格式決定。假設設尾數為6位，階碼為3位，那么二進制數N=0.1011012100的浮點表示形式為3原碼、反碼和補碼 在計算機中，為了便于計算，帶符號數常用原碼、補碼或

9、反碼表示。1) 原碼在用原碼表示時，數X的原碼記為X原，假設設機器字長為n，那么原碼的定義如下：0X2n11 (2n11)X0其中2n1稱為模。 X原=例如，設X=1001101，Y=0101011，那么X原=01001101，Y原=10101011。當機器字長n=8時，1原=00000001 1原=10000001127原=01111111 127原=111111110原=00000000 0原=10000000在求原碼時，只要把二進制數的符號“、“用“0或“1表示就可以了。2) 反碼在用反碼表示時，數X的反碼記為X反，假設設機器字長為n，那么反碼的定義如下： 0X2n11(2n11)X0X

10、反 其中2n1稱為模。例如，設X=1001101，Y=0101011，那么X反=01001101，Y反=11010100。X反= 當機器字長n=8時，1反=00000001 1反=11111110127反=01111111 127反=100000000反=00000000 0原=11111111 反碼的求法可概括為：正數的反碼與其原碼相同， 負數的反碼是將其原碼除符號位外，各位變反。3) 補碼在用補碼表示時，數X的補碼記為X補，假設設機器字長為n，那么補碼的定義如下： 0X2n11 2n1X0X補 其中2n稱為模。例如，設X=1001101，Y=0101011，那么X補=01001101，Y補

11、=11010101。當機器字長n=8時，1補=00000001 1補=11111111X補= 127補=01111111 127補=100000010補=0補=00000000 補碼的求法可概括為：正數的補碼與其原碼相同，負數的補碼是將其原碼除符號位外，各位變反，末位加1。4. 補碼運算在計算機設計的初期，減法運算主要通過補碼的加法運算來實現。 例如，設X=1001101，Y=0101011，求XY的值。可通過補碼的加法來實現，即XY=X(Y)，那么X補=01001101，Y補=10101100，于是X補Y補=0100110110101100=100100010由于字長為8位，舍去最高進位(舍

12、去的是模，不影響運算結果)，XY=0100010。2.1.4 十進制數的表示 在進位計數制中，假設令基數R=10，即得十進制數。它是人們最熟悉的一種計數方式，使用的數符有0,1,2,9，常以D(Decimal)作為后綴進行說明。按照習慣，對于缺省后綴的數一律默認為十進制數。例如129.85，按權展開式為129.85=110221019100810151021. BCD碼BCD碼亦稱為8421碼或者二十進制碼，它是將每個十進制數(09)用一組4位二進制數順序表示的，其對應關系如表2.2所示。表2.2 BCD碼2. 十進制數與二進制數之間的轉換十進制數與二進制數之間的轉換方法有多種，這里僅介紹最根

13、本的手工轉換方法。1) 十進制整數轉換成二進制數十進制整數轉換成二進制數的最簡便的方法是“除2取余法，也稱為基數除法。它是用待轉換的十進制整數除以基數2，取其余數作為相應二進制數的最低位；然后再用商除以2，其余數作為相應二進制數的次低位。一直進行下去，直到商為0，確定二進制數的最高位后為止。例2.9 將十進制整數20轉換成二進制數。采用“除2取余法，過程如下：即 20D=10100B2) 十進制小數轉換成二進制數十進制小數轉換成二進制數的常用方法是“乘2取整法，也稱為基數乘法。這種方法是用待轉換的十進制小數乘以基數2，取其整數作為相應二進制小數的最高位；然后再用乘積的小數局部繼續乘2，其整數作

14、為相應二進制小數的次高位。一直進行下去，直到乘積的小數局部為0或到達轉換精度時為止。例2.10 將十進制小數0.725轉換成二進制數。采用“乘2取整法，過程如下：即 0.725D0.101110B 對于混小數，可將其整數局部與小數局部分別轉換，然后把兩局部結果加起來即可。3) 二進制數轉換成十進制數二進制數轉換成十進制數的常用方法是按權展開，然后按照十進制規那么計算。例2.11 將二進制小數1101.011B轉換成十進制數。采用按權展開法，過程如下：1101.011B =(123122021120021122123)D =(840100.250.125)D =13.375D2.1.5 八進制數

15、的表示在進位計數制中，假設令基數R=8，即得八進制數。八進制使用的數符有0，1，7，常以O(Octal)作為后綴進行說明，例如247O。由于23=8，因此1位八進制數可用3位二進制數表示，或者3位二進制數用1位八進制數表示。在進行二進制數與八進制數之間的轉換時，可直接按位進行。例2.12 將二進制數1100101.0101B轉換成八進制數。采用按位直接轉換法，過程如下： 從小數點開始分別向左和向右每3位為一組進行分組，高位和低位不夠3位時補0，即即 1100101.0101B=145.24O例2.13 將八進制數72.46O轉換成二進制數。采用按位轉換法，過程如下：即 72.46O=11101

16、0.100110B2.1.6 十六進制數的表示在進位計數制中，假設令基數R=16，即得十六進制數。十六進制使用的數符有0，1，2，9，A，B，C，D，E，F，常用H(Hexadecimal)作為后綴進行說明，例如1E.5BH。由于24=16，因此1位十六進制數可用4位二進制數表示，或者4位二進制數用1位十六進制數表示。在進行二進制數與十六進制數之間的轉換時，可直接按位進行。例2.14 將二進制數101101110.1001001B轉換成十六進制數。采用按位轉換法，過程如下：從小數點開始分別向左和向右每4位為一組進行分組，高位和低位不夠4位時補0，即 即 101101110.1001001B=1

17、6E.92H例2.15 將十六進制數2B8.A5H轉換成二進制數。采用按位轉換法，過程如下：即 2B8.A5H=1010111000.10100101B 對于八進制數、十六進制數與十進制數之間的轉換，其方法和二進制數與十進制數之間的轉換方法類似。這里不再一一介紹，請讀者自己驗證。2.1.7 ASCII碼ASCII碼是美國國家信息交換代碼(American National Standard Code for Information Interchange)，后被國際標準化組織定為國際標準編碼，是目前使用最普遍的一種字符編碼。它除了十進制數之外，還包含各種運算符、英文字母、常用符號及一些控制命令

18、。ASCII碼采用7位二進制數進行編碼，可表示128種數符和命令，如表2.3所示。表2.3 ASCII 碼 表表2.3 ASCII 碼 表表2.3 ASCII 碼 表表中字母組合的含義如下：NUL：空白SOH：序始STX：文始 ETX：文終 EOT：送畢ENQ：詢問ACK：應答BEL：告警BS：退格HT： 橫表LF：換行VT： 縱表FF： 換頁CR： 回車SO： 移出SI：移入SP：空格DLE：轉義DC1：設控1DC2：設控2DC3：設控3DC4：設控4NAK：否認SYN：同步ETB：組終CAN：作廢EM：載終SUB：取代ESC：擴展FS：卷隙GS：勘隙RS： 錄隙US：元隙DEL：去除在實際

19、使用時，ASCII碼常以二進制數或十六進制數的形式書寫。二進制數寫成b6b5b4b3b2b1b0，例如，英文字母W的ASCII碼為1010111B，數符4的ASCII碼為0110100B。假設用十六進制數表示，W的ASCII碼為57H，4的ASCII碼為34H。由于在計算機中，數據常以字節為單位進行存儲或傳送，而數符的ASCII碼只占一個字節的低7位，因此最高位補0，或者在傳送時用最高位作為奇/偶校驗位。2.2 微型計算機系統的組成 硬件系統、軟件系統合稱為計算機系統，其中微型計算機系統的組成如圖2.1所示。圖2.1 微型計算機系統的組成2.2.1 微型計算機的根本硬件組成微型計算機的根本硬件

20、組成如圖2.2所示，它包括主機和常用外圍設備。其中常用外圍設備主要有顯示器、鍵盤、鼠標器及外存儲器。在外存儲器中，常用的有硬磁盤(簡稱硬盤)、軟磁盤(簡稱軟盤)和光盤。如果需要打印，還可配置打印機；如果需要連網，還可配置調制解調器等通信設備。圖2.2 微型計算機的根本硬件組成 1. 主機主機由中央處理器和內存儲器組成，用來執行程序。其芯片安裝在一塊印刷電路板上，稱為主機板。主機板放置在機箱內，合稱為主機箱。為了與外圍設備連接，在主機板上還安裝有假設干個接口插座(也稱為插槽或槽口)。在這些插槽中可插入與不同外圍設備連接的接口電路板，又稱為適配器或接口卡，例如打印卡、顯示卡、磁盤驅動器卡等。目前一

21、塊接口板往往具有多種功能，比方支持多個磁盤驅動器，帶有多個并/串行通信接口等，這種接口板常稱為多功能板或多功能卡。有的微型計算機已把一些與外圍設備連接的接口電路直接設計在主機板上，為用戶使用提供方便。在主機箱內除了主機板外，還有硬盤、軟盤驅動器、光盤驅動器、電源、揚聲器和一個用于散熱的電風扇。現在人們也把主機板和主機箱統稱為主機。在主機箱的正面常有一個(或者兩個)軟盤插口和一個光盤口，可分別插入軟盤盤片或者裝入光盤盤片。在主機箱的反面有多個與接口板連通的插口，分別與鍵盤、顯示器、鼠標器、打印機及通信設備等連接。2. 微處理器微處理器(MPU)是制作在一塊集成電路芯片上的中央處理器(CPU)，是

22、微型計算機的核心部件，主要由運算器和控制器組成。1) 運算器運算器如圖2.3所示，是用來對數據信息進行運算或者加工處理的，它由加法器、累加器、暫存存放器和控制電路組成，在控制器的控制下對數據進行各種算術邏輯運算。其中算術運算包括加、減、乘、除、加1、減1等；邏輯運算包括“與、“或、“非、“異或、“比較和“求補等。圖2.3 運算器示意圖 2) 控制器控制器如圖2.4所示，用來對指令進行譯碼，然后根據指令的要求控制計算機各組成部件協調工作。它主要由程序計數器(PC)、指令存放器、指令譯碼器、微操作控制電路(也稱微程序控制器)及控制邏輯電路組成。程序計數器存放指令在存儲器中的地址，且具有加1或加2的

23、功能，即自動計數。控制器工作時，根據程序計數器提供的地址取指令，并送入指令存放器，同時程序計數器自動加1或加2，指示下一條指令的地址。指令送入指令存放器后，譯碼器立即譯碼，確定指令性質，然后由微操作控制電路發送相應的控制信號，執行該指令。執行完后，取下一條指令，繼續譯碼執行。如此下去，直到程序執行完畢為止。在全部執行過程中，時序電路提供控制器所需的時序信號。圖2.4 控制器示意圖 3. 內存儲器內存儲器也稱為主存儲器(簡稱內存或主存)，是計算機的主要組成部件，與中央處理器合稱為主機，用來存放正在運行的程序或正在加工處理的數據。它由存儲體、地址存放器、地址譯碼器、輸入/輸出緩沖器和讀/寫控制電路

24、組成，如圖2.5所示。它通過系統總線與CPU連接，接收CPU送來的地址、控制信號和數據，或者讀出數據送入CPU。向存儲器存入數據稱為寫入，從存儲器中取出數據稱為讀出。內存儲器工作時首先接收CPU發來的地址并譯碼，指向該地址所指定的單元，同時接收CPU發來的控制信號。如果是寫信號，CPU同時發送數據，寫入該地址單元；如果是讀信號，該地址單元中的數據被讀出，通過數據總線送CPU。圖2.5 存儲器組成示意圖 1) 隨機存取存儲器(RAM)隨機存取存儲器簡稱隨機存儲器或RAM(Random Access Memory)。計算機工作時，其中的數據可以隨機讀出或者寫入。關機或者停電時，其中的數據喪失。用戶

25、開機工作時，程序調入RAM執行；關機時，RAM中的程序和數據信息如果需要，需送外存儲器保存。在計算機工作時，RAM主要用于隨機存放程序和數據。根據RAM電路的工作原理，隨機存取存儲器又可分為靜態存儲器SRAM(Static RAM)和動態存儲器DRAM(Dynamic RAM)。靜態存儲器(SRAM)是由雙極型或MOS型晶體管構成的觸發器作為根本存儲單元的，只要電源正常供電，觸發器中存儲的數據信息就能保持穩定。 2) 只讀存儲器(ROM)只讀存儲器簡稱ROM(Read Only Memory)。其中的內容事先寫入，計算機開機工作后只能讀出，不能隨機寫入。關機或者停電時ROM中的數據信息不喪失，

26、因此常用來存放固定程序或常數。只讀存儲器分為三種：第一種是固定只讀存儲器(ROM)，其內容是廠家生產時寫入，用戶不能改寫；第二種是可寫入只讀存儲器(PROM)，其內容由用戶事先寫入，寫入后不能再改寫；第三種是可改寫只讀存儲器(EPROM)，其內容可用紫外線照射擦除，然后重新寫入。另外，還有一種電擦除只讀存儲器(E2PROM)，其內容可用電擦除，然后重新寫入。 4. 高速緩沖存儲器一般而言，在計算機的程序執行過程中，CPU 90%的時間是在執行10%的程序代碼或處理10%的數據信息。因此，為了提高CPU的運行速度，常在CPU與主存儲器之間設置一個速度更快的存儲器，稱為高速緩沖存儲器(Cache)

27、，其示意如圖2.6所示。它的容量較小，與主存同時存放CPU經常使用的程序或數據，其地址是主存地址的映像。計算機工作時，首先從Cache中讀取指令或數據；如果Cache中有CPU所需要的指令或數據，那么從Cache中讀取，這時稱為命中，否那么，從主存中讀取；同時把讀出的指令或數據寫入Cache，以備以后使用。 Cache由高速RAM構成，讀/寫速度快，在使用Cache之后，可有效地提高CPU訪問存儲器的速度。因此在目前的微型計算機中，普遍配有高速緩沖存儲器。圖2.6 高速緩沖存儲器(Cache)圖2.6 高速緩沖存儲器(Cache)5. 外存儲器外存儲器也稱輔助存儲器(簡稱外存或輔存)。由于內存

28、容量一般都不大，不能滿足大量信息存儲的需要，因此計算機一般都配有外存儲器。常用的外存儲器有軟盤、硬盤和光盤。1) 軟盤軟盤是在塑料盤片上涂以磁性材料，通過磁性材料磁化后留下的剩磁狀態記錄二進制信息。它由盤片、它與驅動器、磁頭和讀/寫電路組成。盤片可以取出保存，驅動器、磁頭、讀/寫電路裝配在一起，合稱為軟盤驅動器，安裝在機箱內，通過扁平電纜與主機連接。磁盤的記錄格式如圖2.7所示，把盤面分成假設干個同心圓，稱為磁道。磁道由外向里順序編號，即0道、1道，信息記錄在磁道上。每條磁道分為假設干段，稱為扇段或扇區，順序編號。每個扇區一般存儲512個字節的數據信息。對磁盤讀/寫時，以扇區為單位，通過盤面號

29、、磁道號和扇區號尋址，一次至少讀/寫512字節。每個盤面上的磁道數隨磁盤的類型而定，一般為幾十到幾百道；每道上的扇區數也隨磁盤的類型而定，一般為幾到幾十個。在主機箱的正面有長方形的開口，由此插入或者取出盤片。圖2.7 磁盤的磁道和扇區 目前，在微型計算機中所使用軟盤的直徑主要是3.5英寸，簡稱3寸盤。在3.5英寸軟盤驅動器的開口處有一個小門，插入盤片時對準小門推入；取出盤片時，可按動旁邊的一個按鈕，盤片自動彈出。為了起到保護作用，盤片裝在保護套內，其外觀如圖2.8所示。在保護套上開有幾個孔，一個是讀/寫孔，磁頭由此讀/寫信息。一個是索引孔，用來定位尋址。另外，還有一個寫保護口，該口封住時，才能

30、讀/寫；如果啟開，只能讀出，不能寫入。 圖2.8 3.5英寸軟盤 為了防止誤操作而破壞磁盤信息，在不需要寫入時可將寫保護口啟開。保護套上的標簽可注明盤中信息內容。目前3.5英寸軟盤的存儲容量一般為1.44 MB，超高密軟盤的存儲容量為2.88 MB。軟盤參數如表2.4所示。對于新軟盤需要進行格式化，即劃分磁道和扇區，進行地址登錄，然后才能使用。目前市場上的軟盤一般都已格式化，用戶購置后可直接使用。軟盤脫機保存時應注意防止重壓、彎折、灰塵侵入、磁場侵害、陽光直射和潮濕。磁盤存儲器除盤片和驅動器外，還配有讀/寫驅動程序，這局部程序屬于系統應用程序。表2.4 軟盤參數表 2) 硬盤硬盤是在硬質盤片上

31、涂上磁性材料，用以存儲二進制信息。硬盤也是由盤片、驅動器、磁頭和讀/寫電路組成的。這些部件合為一體，密封裝配，安裝在微型計算機的機箱內，一般不能隨意拆卸，通過扁平電纜線與主機板連接。硬盤的記錄格式與軟盤類似，不同的是硬盤有多張盤片和多個磁頭。盤片轉動時，位于不同盤面上的磁頭畫出一個柱面，因此尋址時其地址順序為柱面號、盤面號和扇區號。硬盤的容量很大，一般為幾百兆字節至幾十吉字節。微型計算機中的硬盤也稱為溫徹斯特盤，簡稱溫氏盤。 3) 光盤光盤是近年來開展很快的一種新型外存儲器，按讀/寫方式可分為三種：只讀光盤、一次性寫入型光盤和可抹型光盤。光盤存儲器由光盤機和盤片組成，它是在聚合材料制成的盤片(

32、亦稱為母盤)上涂敷光敏材料，激光照射時，分子排列發生變化，形成小坑點(亦稱為光點)，以此記錄二進制信息。光盤驅動器由小功率激光器和光學器件組成，通過專門的接口電路與主機連接，在CPU的控制下實現數據信息的讀/寫。目前微型計算機一般使用的是5英寸光盤，存儲容量為幾百兆字節至幾吉字節。(1) 只讀光盤(CD-ROM)：CD-ROM中的信息是廠家制作時寫入的，用戶買回后只能讀出使用，不能寫入。其容量一般在幾百兆字節以上，適合于存儲信息量大的文獻資料。在多媒體計算機中，CD-ROM已成為根本配置。(2) 一次性寫入型光盤(CD-R)：CD-R出廠時不存入任何信息，可由用戶一次性寫入，寫入后不能再更改。

33、寫入時使用專門的光盤寫入驅動器(俗稱刻錄機)，讀出時使用CD-ROM讀出驅動器即可。CD-R的容量一般也在幾百兆字節以上。(3) 可抹型光盤：可抹型光盤是指寫入后可抹去，重新寫入。目前光盤主要有三種類型，即磁光型、相變型和染料聚合物型，使用較多的是磁光型可抹光盤，簡稱為MO，由專門的光盤讀/寫驅動器進行讀/寫操作，存儲容量約為幾百兆字節至幾吉字節。6. 總線結構總線是計算機中各組成部件之間傳輸數據信息的公共通路，一般分為三種類型，即數據總線(DB，Data Bus)、地址總線(AB，Address Bus)和控制總線(CB，Control Bus)。所謂總線結構，是指構成計算機的各組成部件(C

34、PU、主存儲器、輸入設備、輸出設備等)均通過專門的接口電路連接在系統總線上，通過總線進行數據信息的傳送，其結構如圖2.9所示。圖2.9 微型計算機總線結構示意圖 為了實現計算機的組裝與連接，目前已有多種總線標準。其中在微型計算機中，使用較多的有以下幾種。1) ISA總線ISA(Industry Standard Architecture)總線是工業標準化體系結構總線的簡稱。早期的ISA總線有62個引腳，可傳送8位數據和20位地址信號。16位CPU出現后，ISA總線又增加了36個引腳，支持16位數據和24位地址的傳送。由于使用的時鐘頻率僅為8 MHz，因此限制了數據傳輸的速率。2) PCI總線P

35、CI(Peripheral Component Interconnect)是Intel公司推出的一種外部互連總線標準，定義了32位數據線，可擴展為64位，支持高速數據傳輸。32位數據的傳輸速率為132 MB/s，64位數據的傳輸速率為264 MB/s。目前Pentium微型機普遍采用PCI總線。3) AGP總線AGP(Accelerated Graphics Port)即加速圖形端口總線，是一種為提高視頻帶寬而設計的總線標準。它在主存與顯示器之間提供一條直接通道，使3D圖形數據越過PCI總線，直接送入顯示子系統，從而突破了PCI總線用于圖形顯示時的瓶頸，使視頻信號的傳輸速率從PCI的133 M

36、B/s提高到266/522 MB/s，甚至1.064 GB/s。AGP總線具有兩種工作方式：一種是直接主存訪問方式(DMA，Direct Memory Access)；另一種是直接主存執行方式(DME，Direct Memory Execute)。這兩種工作方式支持顯示器與CPU及其他外設并行工作，整體性能比使用PCI總線提高55%。4) SCSI總線SCSI是小型計算機系統接口(Small Computer System Interface)，由美國國家標準協會(ANSI)于1986年6月推出，稱為SCSI-1標準，1990年又推出了SCSI-2標準，主要用于小型機和微型計算機中。比方硬盤驅

37、動器、掃描儀、光盤、打印機等，均可配置SCSI標準接口，與微型計算機連接。其中SCSI-2采用68芯扁平電纜線，數據線擴展到32位，數據傳輸速率到達20 MB/s。5) IDE總線IDE(Intelligent Device Electronic)標準接口又稱為ATA接口，是由美國Compaq公司推出的高性能硬盤接口卡，采用16位數據線。其信號線有40條，除了數據線之外，有14條控制信號線，其余為地線。由于信號線少，結構簡單，且采用雙字節數據傳輸，因此數據傳輸速率高，目前主要用在高性能硬盤上。隨著微型計算機的開展，IDE標準也在開展，相繼產生了ATA2、ATA3.X以及ATA4.0等標準，這些

38、統稱為增強型IDE標準，表示為E-IDE。6) USB總線USB(Universal Serial Bus)稱為通用串行總線，是由Compaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC和NT(北方電信)等7家公司聯合推出的一種新一代接口標準總線。它采用4針插頭，線路簡單，使用方便、靈活，數據傳輸距離可達5 m，數據傳輸速率可達12 MB/s。2.2.2 常用的輸入/輸出設備1. 輸入設備對于微型計算機而言，主要的輸入設備有鍵盤、鼠標器、字盤閱讀器、光筆、游戲機搖桿、掃描儀、觸摸屏等。在計算機網絡中，數傳機等通信設備也是其輸入設備。下面僅介紹最常用的幾種。 1) 鍵盤鍵盤(Keyb

39、oard)是微型計算機必備的輸入設備，它通過專用電纜與主機連接。一般使用6芯電纜，通過插頭插入主機箱背后的鍵盤插口，與顯示器配合，實現人機對話。目前用得較多的是101鍵的標準鍵盤，如圖2.10所示。圖2.10 微型計算機鍵盤排列示意圖 (1) 功能鍵區有12個功能鍵F1F12。這些功能鍵在不同的軟件系統中有不同的定義，用戶也可以根據需要自行定義。(2) 打字機鍵盤區(也稱為字符區)有以下幾類：字母鍵：英文字母AZ，az；數字鍵：09；運算符號鍵：+，-，*，/，(，)，=；特殊符號鍵：!，#，$，&，_，%，?，|，、，等；特殊功能鍵：Ctrl、Alt、Del、Enter、Space、Shif

40、t、Esc、Tab、Caps Lock、Backspace等。 (3) 數字小鍵盤區(也稱為副鍵盤區)有10個數字鍵和運算符號鍵，另外還有回車鍵和一些控制鍵。所有數字鍵均有上、下兩種功能，由數字鎖定鍵(Num Lock)選擇。該鍵按下，指示燈亮，選擇按鍵上面的數字；再按一次，指示燈滅，選擇按鍵下面的功能符號，用于全屏幕編輯控制。 (4) 在編輯鍵區、打字機鍵盤區和數字小鍵盤區有許多用于編輯或控制的功能鍵，其作用如下： Ctrl：控制鍵，主要與其他鍵配合組成復合控制鍵。例如，同時按下CtrlC鍵，終止當前程序運行；同時按下CtrlAltDel鍵，使機器重新啟動(熱啟動)。 Alt：交替換擋鍵，與

41、其他鍵組合成特殊功能鍵或復合控制鍵。例如與功能鍵(F1，F2，)組合選擇漢字輸入方式等。Del：刪除鍵，刪除光標所在處右邊的字符。Ins：插入鍵，在光標處插入假設干個字符，光標右移。Enter：回車鍵，又稱換行鍵，結束輸入一行的操作，光標移到下一行行首。 Space：空格鍵，每按一次，光標右移，留下一個空格，在有的系統軟件中也有控制功能。 Esc：強行退出鍵，在DOS提示符下按該鍵，屏幕顯示“，光標移到下一行，原行作廢；在菜單命令操作中按該鍵，退出當前環境。Tab：制表定位鍵，一般定8個字符位，按該鍵，光標右移(或者左移)8個字符位。Shift：上擋鍵。對于具有雙重字符的按鍵，同時按下該鍵，選

42、擇按鍵上面的符號；假設不同時按下該鍵，選擇下面的字符。Caps Lock：大、小寫字母鎖定鍵。字母輸入時，按下該鍵，指示燈亮，選擇大寫；再按該鍵，指示燈滅，選擇小寫。Back Space()：退格鍵，每按一次，光標及右邊的字符向左退回一格，光標處原來的字符被刪除。Scroll Lock：屏幕鎖定鍵，按下該鍵屏幕停止滾動，再按該鍵繼續滾動。Print Screen：屏幕打印鍵，按下該鍵屏幕顯示的內容送打印機打印。Pause Break：暫停鍵，按下該鍵暫停執行程序或命令，再按任意鍵，恢復執行。：光標左移一格。：光標右移一格。：光標上移一行。：光標下移一行。Home：光標移到屏幕左上角或文件開始處

43、。End：光標移到屏幕末行或文件末尾。PgUp：屏幕顯示上一頁。PgDn：屏幕顯示下一頁。Num Lock：數字小鍵盤上、下兩種功能選擇。2) 鼠標器鼠標器(Mouse)簡稱鼠標，也是一種常用的輸入設備，其外形如圖2.11所示，通過專用電纜與主機箱背后的串行插口連接。其使用有移動、按擊和拖曳。鼠標在桌面或專用平板上滑動，光標在屏幕上同步移動，光標位置確定后可按鼠標上確實認鍵。目前所使用的鼠標有兩種類型：一種是二鍵鼠標，另一種是三鍵鼠標。各鍵的功能由所使用的軟件來定義，一般而言，左鍵為確認(也叫拾取)鍵，右鍵為去除或菜單項選擇擇鍵，中鍵用于屏幕滾動。圖2.11 鼠標器從結構和制造原理上分，鼠標有

44、多種類型，如機械鼠標、光學鼠標和光學機械鼠標等。機械鼠標下面有一個橡膠小球，可在桌面上滾動，并把位移量輸入給計算機，以此控制光標移動。光學鼠標下面裝有一個光電檢測器，需在專用平板上滑動。光學機械鼠標那么按上述兩種方式結合制成。鼠標器的主要技術指標是分辨率，是指移動1英寸所能檢測出的點數(ppi)，目前鼠標器的分辨率一般為200400 ppi。3) 圖形掃描儀圖形掃描儀(Canner)是一種輸入圖形和圖像的設備，可快速地輸入圖形、圖像、照片以及文本等文件資料。按其工作原理，分為線陣列和面陣列兩種，它由電荷耦合器件CCD(Charge Coupled Device)組成，目前普遍使用的是線陣列電子

45、掃描儀；按其掃描方式，可分為平面式和手持式兩種；按其灰度和色彩，可分為二值化掃描儀、灰度掃描儀和彩色掃描儀。平面掃描儀多采用并行口與主機連接，手持式掃描儀多采用串行口與主機連接，由專門的程序支持其工作。圖形或文本經掃描后以文件的形式存儲，可對其進行編輯、加工和處理。 圖形掃描儀的性能由技術指標來衡量，主要有分辨率、灰度層次、掃描速度和掃描幅面尺寸等，視其類型而確定。4) 其他除了上述輸入設備之外，常用的還有條形碼閱讀器、磁卡閱讀器、光筆寫入器、觸摸屏等。條形碼閱讀器是通過光/電傳感器把條形碼信息轉換成數字代碼，輸入給計算機的。按其結構分為手持式和卡槽式；按其工作原理，目前主要分為CCD和激光槍

46、兩種。 磁卡閱讀器是通過磁頭閱讀磁外表中存儲的二進制信息，輸入給計算機的。按其結構分為卡槽式和臺式，其最大的優點是磁外表中存儲的信息可以重新寫入，因此修改比較方便。光筆寫入器是由手寫板和光筆組成的，它是通過光電傳感器把寫入的信息輸入給計算機，用來在屏幕上畫圖或寫入字符，并實現圖形修改、放大、移動、旋轉等功能。按其工作方式有指點式和跟蹤式兩種。其中：指點式又稱為定標式，用于取出光標所指亮點的坐標信息，輸入給計算機；跟蹤式使用光筆帶動光標在屏幕上移動作圖。觸摸屏是一種快速輸入的人機對話輸入設備，目前主要分為電容式觸摸屏、電阻式觸摸屏和紅外式觸摸屏三種。 電容式觸摸屏是在計算機屏幕前安裝一個特殊的玻

47、璃屏，其反面涂有專門的電介質材料，當手指觸摸玻璃屏時引起觸點處正反面之間電容量變化，閱讀程序將這一變化轉換成坐標信息輸入給計算機；電阻式觸摸屏那么是在玻璃屏的反面涂上一種電導材料，當手指觸摸時引起電阻值的變化，再由閱讀程序讀取坐標信息輸入給計算機；紅外式觸摸屏是在計算機屏幕前安裝一個紅外接收器，當手指觸摸屏幕時擋住由上而下的紅外線，紅外接收器將沒有接收到紅外線的位置信息輸入給計算機。目前電容式觸摸屏和電阻式觸摸屏的分辨率較高，安裝較為方便，但靈敏度有限；紅外式觸摸屏靈敏度較高，但分辨率較低，安裝不便。隨著多媒體技術的開展，近年來出現了許多語音、手寫輸入裝置，比方漢王99等。2. 輸出設備在微型

48、計算機中，常用的輸出設備主要有顯示器、打印機和繪圖儀等。1) 顯示器顯示器主要用來顯示運算結果、程序清單或其他用戶需要的信息，是人與計算機之間的交互界面。輸入時，顯示用戶由鍵盤輸入的內容，與鍵盤結合，實現全屏幕編輯。其工作原理是一種陰極射線管，簡稱CRT，它通過顯示適配器與主機板連接。(1) 顯示器的類型：顯示器的類型很多，按顯示內容可分為字符顯示器、圖形顯示器和圖像顯示器；按顏色可分為單色顯示器和彩色顯示器；按分辨率可分為高、中、低三擋。 (2) 分辨率：分辨率是顯示器的一項重要指標，反映了顯示器的清晰度。在顯示器上字符和圖像是由一個個像素組成的，像素越密，清晰度越高。各種顯示器的分辨率由像

49、素的數目表示：低分辨率：300200左右。中分辨率：640350左右。高分辨率：640480，1024768，12801024等。(3) 顯示適配器：也稱為顯卡，是顯示器與主機板連接的接口電路板，可直接插入主機板上的插槽中。不同類型的顯示器應配置不同的顯卡，常用類型有VGA、Super VGA、TVGA、AGP等，可支持各種高分辨率的彩色顯示，顯示色彩256/1024種以上。當顯示色彩在1024種以上時，稱為真彩顯示。目前的多媒體微型機多配有AGP圖形加速卡，分辨率為800600、1024768和12801024，可實現真彩顯示，特別適合于三維動畫顯示。2) 打印機打印機也是計算機的重要輸出設

50、備，用來打印計算機的處理結果、程序清單、屏幕顯示內容以及其他用戶所需要的信息。打印后的資料可以長期保存，因此也稱為硬拷貝。(1) 點陣式打印機：是用點陣構成字符，如圖2.12所示。它主要有9針、18針和24針等，多使用24針打印機。打印機通過打印機適配器(也稱為打印卡)與主機板連接，另配有打印驅動程序，控制打印機的工作。目前，常用的點陣式打印機有LQ1800K、LQ1900K、Star CR3240以及MicroLine8340C等。圖2.12 點陣式打印字符示意圖(2) 激光印字機：是一種非擊打頁式打印機。它通過激光感光原理印字，印字速度快、分辨率高、質量好、無擊打噪聲。常用的激光印字機有佳

51、能LBP-KT，惠普HP-5L、HP-4LC等。(3) 噴墨印字機：是將墨水通過精細的噴頭噴射到紙上產生字符或圖形，也是一種非擊打頁式打印機，印字速度快、分辨率高、質量好、無擊打噪聲，而且本錢低。常用的噴墨印字機有Canon BJC-4300、HP Ddek Jet 1120C等。打印機一般通過標準接口與主機連接，多采用并行口連接方式，也有串行口連接方式。3) 繪圖儀繪圖儀是一種用于繪制圖形的輸出設備，在繪圖軟件的支持下可繪制出復雜、精確、漂亮的圖形，主要用于工程設計(CAD)、輕印刷和廣告制作等。目前比較流行的有筆式和噴墨式兩種，按其色彩可分為單色和彩色兩大類型。繪圖儀的性能由技術指標衡量，

52、主要有繪圖筆數、圖紙尺寸、分辨率、灰度、色度以及接口形式等。彩色繪圖儀由四種根本顏色組成，即紅、藍、黃、黑。通過自動調和，可形成不同的色彩。一般而言，分辨率越高，繪制出的灰度越均勻、色調越柔和。除了上述幾種常用的輸入/輸出設備之外，對于多媒體計算機還可配置攝像機、錄像機、錄音機、電視機、音響設備等。在計算機控制與數據采集系統中可使用A/D轉換器，把模擬信號轉換成數字信號輸入給計算機；也可通過D/A轉換器把數字信號轉換成模擬信號輸出。在計算機通信中，可使用調制解調器、數傳機作為輸入/輸出設備。另外，相對于主機而言，外存儲器磁盤、光盤、磁帶也可以視為輸入/輸出設備。2.2.3 微型計算機軟件系統

53、1. 系統軟件 系統軟件包括操作系統、語言處理程序和一些效勞性程序。1) 操作系統操作系統(OS，Operating System)是計算機軟件中的核心程序，用來管理計算機中的硬件和軟件，是用戶與計算機之間的橋梁，其作用在于合理組織計算機的整個工作流程，最大限度地提高資源利用率，為用戶提供一個功能強、使用靈活方便的環境。操作系統包括五個方面的功能，即CPU管理、作業管理、內存管理、設備管理和文件管理。所謂作業，是用戶要求計算機完成的一項具體的工作任務。當多個用戶同時使用計算機時，由作業管理程序確定哪一個用戶的任務首先進入，對其余進行排隊。文件是包括程序及其相關數據的可存儲信息的集合，且有文件名

54、。計算機以文件為單位進行信息的處理和加工。在微型計算機中，文件存放在磁盤上，需要時調入內存執行或加工處理。所以微型計算機中的操作系統又稱為磁盤操作系統(DOS，Disk Operating System)。除此之外，常用的操作系統還有Windows、UNIX、OS/2和Linux等。2) 語言處理程序語言處理程序是用來將匯編語言程序或各種高級語言程序轉換成機器所能直接識別的機器語言程序的程序，如圖2.13所示。它可分為三種類型，即匯編程序、編譯程序和解釋程序。通常，將匯編語言程序以及用各種高級語言編寫的程序稱為源程序，經匯編或者編譯而生成的機器語言程序稱為目的程序或者目標程序。圖2.13 匯編

55、、編譯與解釋過程3) 其他系統軟件 其他還有許多效勞程序或者工具軟件，比方漢字輸入程序、調試程序Debug、Pctools、INTERLNK、INTERSVR、診斷程序QAPLUS、文件壓縮程序ARJ、硬盤管理程序DM/ADM/ADMPLUS等。另外，還有系統配置程序、設備管理程序、網絡管理與通信程序、病毒防護程序等。2. 應用軟件應用軟件是除了管理計算機硬件和軟件的系統程序之外的程序，其中包括為用戶提供的各種文字表格處理程序、軟件開發程序、數據庫管理程序以及用戶根據自己的需要而設計的各種程序。1) 文字表格處理程序文字表格處理程序是用來進行文字錄入、表格處理及編輯加工的程序。常用的文字表格處

56、理程序有WPS、Word、Excel、Lotus等。2) 軟件開發程序軟件開發程序是為用戶進行各種應用程序的設計而提供的程序或者軟件包。常用的軟件開發程序有AutoCAD、Photoshop、3DS MAX、Flash等。另外，上述匯編語言、高級語言及其相應的語言處理程序都是為用戶提供的程序設計語言，用戶可用來進行應用程序的設計，因此也可以視為軟件開發程序。3) 數據庫管理程序數據庫管理程序是提供給用戶進行各種數據庫信息管理及其應用程序設計的程序。常用的數據庫管理程序有FoxBASE、FoxPro、Oracle、Access、SQL Server等。4) 用戶應用程序 用戶應用程序是指用戶根據

57、某一具體任務，使用上述各種語言、軟件開發程序或者數據庫管理程序而設計的程序。比方高階微分方程求解程序、工程設計程序、人事檔案管理程序、語音識別程序、工業控制程序、計算機輔助教學軟件、電子游戲程序以及數字通信程序等。 2.3 多媒體技術與多媒體計算機 2.3.1 多媒體技術概述1. 什么是多媒體1) 感覺媒體感覺媒體是直接作用于人的感知器官，對人產生直接感覺的媒體。例如圖形、圖像、語音、音樂、文字、數據、電影、電視等。2) 表示媒體表示媒體是為了加工處理和傳輸感覺媒體而人為構造出來的媒體，主要指語言、文字、數符以及各種編碼，比方電報碼、語音編碼、文本編碼、圖像編碼等。3) 存儲媒體存儲媒體是用來

58、存儲(記載)信息的媒體，即存儲文字、數符及其各種編碼。在計算機中常用的有存儲器、磁盤、磁帶、光盤等。4) 表現媒體表現媒體也稱為顯示媒體，是感覺媒體與計算機之間的界面，用來把信息以某種形式輸入給計算機，或者把計算機中的信息再現出來。在計算機中常用的有鍵盤、攝像機、話筒、光筆、掃描儀、顯示器、電視機、喇叭、打印機、繪圖儀等。5) 傳輸媒體傳輸媒體是用來傳送信息的載體，比方，光，電以及傳送光、電信號的光纖，電纜，微波等。另外，報紙、雜志、書籍也是一種傳輸信息載體。2. 多媒體技術 多媒體技術是利用計算機技術把文字、聲音、圖形、圖像等多種媒體信息綜合為一體，使之建立起一定的邏輯關系，并進行加工處理的

59、技術。即對多種媒體信息進行錄入、壓縮、存儲、編輯、輸出播放等。輸出的形式可以是文字、圖形、語言、樂曲以及動畫圖像等。所謂壓縮，是因為計算機要處理的圖形、圖像、聲音的數字化信息量非常大，為了便于存儲和傳送，需要壓縮。在輸出播放時需要恢復，即解壓縮。多媒體技術的主要特點表達在信息表示形式的多樣性，各種媒體信息的集成性、交互性、實時性以及數字化可處理性等方面。1) 信息表示形式的多樣性這一點正是多媒體技術的內涵所在，它把聲音、動畫、圖形、圖像引入計算機，使人們可以通過文字、聲音、圖像等多種方式與計算機交流。2) 集成性集成性是將多種媒體有機地組織在一起，共同表達一個完整的事物，做到圖、文、聲、像一體

60、化。例如，從一個CAI課件的光盤中可以看到一門課程完整的內容，有文字表達、圖示、語音甚至還可配以悅耳動聽的音樂。3) 交互性交互性是多媒體技術的重要特點，它除了制作播放之外，還可通過與計算機的“對話進行人工干預。例如，CAI課件播放時，可以由教師或者學生根據需要選擇內容、字體、顏色、講述速度；可以自行設置“書簽，以便前播后找；可以快進、重播和任意停止等；也可以要求計算機提供幫助或者以問答方式進行學習。4) 實時性對于需要實時處理的信息，多媒體計算機能及時處理。比方，新聞報導、視頻會議等，可通過多媒體計算機網絡及時采集、處理和傳送。5) 數字化處理所有媒體信息都是以數字形式送入計算機的，因此可按