《計算機導論》之

第三章計算機基礎知識算術運算邏輯運算存儲器運算器控制器輸出設備輸入設備指揮程序運行存放數據和程序將結果轉換成人能識別的形式將信息轉換成機器能識別的形式馮·諾依曼體系結構一、計算機的基本組成及工作原理運算器存儲器控制器輸出設備輸入設備現代計算機基本結構一、計算機的基本組成及工作原理工作原理運算器用來完成算術運算和邏輯運算。存儲器用來存放數據和程序。控制器用來控制計算機各部分協調工作。輸入設備用來將數據和程序輸入計算機。輸出設備用來將運算結果輸出。一、計算機的基本組成及工作原理二、計算機硬件子系統中央處理器基本組成運算器控制器寄存器主要性能指標兼容性字長主頻二、計算機硬件子系統內存主要特點斷電后存儲的數據丟失。用于存放要執行的程序和相應的數據。常用的內存種類隨機存儲器（RAM）只讀存儲器（ROM）高速緩存（Cache）存儲容量表示

1TB=1024GB，1GB=1024MB，1MB=1024KB，1KB=1024B。靜態隨機存儲器（StaticRAM，SRAM）動態隨機存儲器（DynamicRAM，DRAM）同步動態隨機存儲器（SynchronousDRAM，SDRAM）單倍數據速率SDRAM（SDR-SDRAM）雙倍數據速率SDRAM（DDR-SDRAM）四倍數據速率SDRAM（QDR-SDRAM）隨機存儲器可編程只讀存儲器

（ProgrammableROM，PROM）可擦可編程只讀存儲器

（ErasableProgrammableROM，EPROM）電可擦可編程只讀存儲器

（ElectricallyErasableProgrammableROM，EEPROM）快閃存儲器只讀存儲器存儲容量不大，存取速度很快。直接集成在CPU內部用于存放部分正在運行的程序和數據由靜態存儲器構成。常用的容量為128KB/256KB/512KB。高速緩存二、計算機硬件子系統外存主要特點斷電后存儲的數據不丟失。作為內存的后援設備，存放暫時不執行而將來要執行的程序和相應的數據。常用的外存種類軟盤（FloppyDisk）硬盤（HardDisk）光盤（CompactDisc）U盤（USB接口盤）內部是一種表面涂覆一層均勻磁性材料的軟質圓形盤片。存儲的數據是按一系列同心圓記錄在其表面上的。軟盤的存儲容量計算公式

盤面數×每面磁道數×每磁道扇區數×每扇區字節數。軟盤的使用要有軟盤驅動器的配合。

一個硬盤可以有多張硬質鍍磁盤片。硬盤的存儲容量計算公式：

磁頭數×柱面數×每磁道扇區數×每扇區字節數。硬盤與硬盤驅動器是封裝在一起的。巨磁阻效應的發現催生了大容量的小體積硬盤，巨磁阻效應的發現者榮獲2007年諾貝爾物理學獎。CD（CompactDisc）。

CD-ROM（CD-ReadOnlyMemory，只讀光盤）。CD-R（CD-Recordable，一次寫入型光盤）。CD-RW（CD-ReWriteable，可重復寫光盤）。VCD（VideoCD）：可存儲70分鐘的MPEG-1影視節目。DVD（DigitalVersatileDisk，數字通用光盤）。

DVD-Video：

用于觀看電影和其他可視娛樂節目。DVD-ROM：用于存儲數據。DVD-R：可供用戶寫入一次數據。DVD-RAM：能隨機存取并可以重寫100000次。DVD-RW：能順序存取并可以重寫1000次。DVDAudio：用于存儲高質量音質的音頻數據。光盤的使用要有光盤驅動器的配合通過USB接口與計算機相連，傳輸速度快/使用方便/支持熱插拔/連接靈活。是一種基于閃存技術的移動存儲設備，用FlashEPROM芯片來存儲數據。廣泛應用于MP3/MP4/數碼相機/數碼攝像機/手機/個人數字助理的各種閃存卡都是基于閃存技術的存儲設備。二、計算機硬件子系統鍵盤（Keyboard）鼠標（Mouse）

跟蹤球（TrackBall）觸摸屏（TouchScreen

）

掃描儀（Scanner）輸入設備輸出設備顯示器（DisplayDevice）打印機（DisplayDevice）繪圖儀（Plotter

）性能指標

顯示色彩：分為單色顯示器和彩色顯示器。屏幕尺寸：顯示器對角線長度，常見的顯示器有15/17/19/21英寸等。點距：屏幕上的相鄰像素點之間的距離。分辨率：屏幕上可以容納的像素點的個數，顏色深度：計算機中表示色彩的二進制位數。刷新頻率：每秒鐘內屏幕畫面刷新的次數。掃描方式：針式打印機激光打印機噴打印機用于將計算機運行結果打印在紙上用于在紙張/薄膜/膠片上繪出圖形/圖像的設備。滾筒式繪圖儀。平臺式繪圖儀。提供插接各種功能卡的插槽各種常用外部設備提供通用接口主板內存插槽AGP插槽PCIExpress插槽PCI插槽芯片組RAID控制芯片BIOS芯片CMOS芯片硬盤接口：連接硬盤，分為IDE接口和SATA接口。軟驅接口：連接軟盤驅動器。COM接口（串口）：連接串口鼠標和外置Modem等。PS/2接口：用于連接PS/2接口的鍵盤和鼠標。USB接口：連接鍵盤、鼠標、打印機等設備。LPT接口（并口）：連接打印機或掃描儀。MIDI接口：連接各種MIDI設備。

總線主要作用多個功能部件共享的信息傳輸線稱為總線。采用總線結構便于部件和設備的擴充，使用統一的總線標準，不同設備間互連將更容易實現。總線分類數據總線地址總線控制總線典型總線標準三、計算機軟件子系統操作系統語言翻譯程序數據庫管理系統軟件開發環境三、計算機軟件子系統辦公軟件輔助設計軟件圖像處理軟件網頁制作軟件網絡通信軟件工具軟件實際應用軟件四、數據表示不同數制的表示在計算機內部用二進制形式表示和存儲數據。

人們習慣于用十進制記數。為了書寫簡單方便也使用八進制和十六進制。用加后綴或角標的形式區別不同進制數據。B—表示二進制數。O或Q—表示八進制數。D—表示十進制數（D可省略）。H—表示十六進制數。二進制轉換成其他進制示例

(1011001.10111)2

=1×26+1×24+1×23+1×20+1×2-1+1×2-3+1×2-4+1×2-5=64+16+8+1+0.5+0.125+0.0625+0.03125+0.015625=(99.734375)10

(1011001.10111)2

=(001011001.101110)2=(131.56)8

(1011001.10111)2

=(01011001.10111000)2=(59.B8)16二進制轉換成其他進制二進制數轉換成十進制數，按權展開相加即可。二進制數轉換成八進制數時，以小數點為界，分別向左向右分成3位一組，不夠3位補0，分完組后對應成八進制數即可。二進制數轉換成十六進制數時，以小數點為界，分別向左向右分成4位一組，不夠4位補0，分完組后對應成十六進制數即可。其他進制轉換成二進制示例

(98.75)10

=64+32+2+0.5+0.25=(1100010.11)2

(276.15)8=(010111110.001101)2=(10111110.001101)2

(3AC.1E)16

=(001110101100.00011110)2=(1110101100.0001111)2其他進制轉換成二進制十進制數轉換成二進制數，先把十進制數分解成若干個數相加,每個數都是2的若干次冪，然后對應成二進制數。八進制數轉換成二進制數時，每一個八進制位展開成3個二進制位即可。十六進制數轉換成二進制數時，每一個十六進制位展開成4個二進制位即可。無符號數據的表示按一定規則把無符號整數轉換成二進制形式在計算機內部表示和存儲。帶符號數據的表示帶符號數中的正負號及小數中的小數點都以二進制形式表示。需要考慮的因素機器數的范圍。機器數的符號。機器數中小數點的位置。機器數的范圍機器數的表示范圍由CPU中的寄存器決定。對于無符號數，8位寄存器的表示范圍是0～255，16位寄存器的表示范圍是0～65535。對于帶符號數，8位寄存器的表示范圍是-128～+127，16位寄存器的表示范圍是-32768～+32767。機器數的符號在計算機內部，任何數據（符號）都只能用二進制的兩個數碼0和1來表示。帶符號數的表示，除了用0和1的組合來表示數值的絕對值大小外，其正負號也必須用0和1來表示。最高位為符號位，并用0表示正，用1表示負。有原碼/反碼/補碼等表示形式。機器數示例無符號十進制數57的機器數表示。57的二進制形式為111001。

[+57]原

=00111001（正數的原碼最高位為0，數值位補足7位）

[-57]原=10111001（負數的原碼最高位為1，數值位補足7位）

[+57]反=00111001（正數的反碼與其原碼相同）

[-57]反=11000110（負數的反碼，符號位不變，數值位為原碼數值位取反）

[+57]補=00111001（正數的補碼與其原碼相同）

[-57]補=11000111（負數的補碼在其反碼的末尾加1）機器數中小數點的位置定點數（定點整數/定點小數）浮點數0000000110000011h數值部分符號位小數點位置11010000000000

00

h數值部分符號位小數點位置字符型數據的編碼表示基本含義對于字符型數據，沒有相應的轉換規則可以使用。需要人們規定出每個字符對應的二進制編碼形式。常用的字符型數據編碼ASCII碼（美國標準信息交換碼的簡稱）使用一個字節表示一個ASCII碼字符。主要用于小型機和微型機。EBCDIC碼（擴展BCD碼）BCD碼又稱二—十進制編碼，用二進制編碼形式表示十進制數。在BCD碼的基礎上，又增加了一些符號和英文字母的表示。主要用于超級計算機和大型計算機。漢字的編碼表示與漢字處理有關的幾種編碼漢字輸入碼數字碼：國標區位碼。拼音碼：全拼輸入法/紫光輸入法/智能ABC輸入法。字形碼：五筆字型編碼。

漢字機內碼（一個漢字占用2個字節）。漢字交換碼國標碼。BIG5碼。漢字字形碼

（用于顯示和打印）五、數據存儲以文件形式存儲數據文件就是存放在計算機外存上的相關數據的集合。文件命名文件名格式：<主文件名>[.擴展名]。主文件名由用戶根據文件內容命名，應做到見名知義。擴展名代表文件屬于哪一類。

按層次組織文件逐層建立文件夾，并把不同文件放入不同的文件夾。提高文件管理效率和存儲空間利用率。五、數據存儲按層次組織文件示例逐層建立文件夾，并把不同文件放入不同的文件夾。六、多媒體技術基礎多媒體概述多媒體領域的關鍵技術多媒體技術的應用多媒體概念媒體是指信息的載體。多媒體技術就是指利用計算機技術綜合處理文本、圖形、動畫、圖像、音頻和視頻等信息的技術。多媒體的種類文本和超文本：純文本文件/WORD文檔/HTML文件圖形：3DS格式/DXF格式圖像：BMP格式/JPG格式GIF/格式視頻：AVI格式/MPG格式/ASF格式/RMVB格式動畫：FCL-FLC格式/MPG格式/AVI格式/GIF格式/RMVB格式音頻：WAV格式/MID格式/MP3格式/WMA格式

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