第2章

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章主要介紹了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)、功能及各部分之間的關(guān)系。通過本章的學(xué)習(xí)，主要掌握以下幾個方面的內(nèi)容：l

馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)l

系統(tǒng)板、微處理器、內(nèi)存儲器的功能和主成l

存儲器的分類、特點(diǎn)、區(qū)別及功能l

總路線的功能和分類l

常用的輸入輸出設(shè)備l

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)

第2章計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

2.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成

2.2微型計(jì)算機(jī)的“主機(jī)”

2.3輸入輸出系統(tǒng)及設(shè)備

2.4計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成

2.1.1馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)2.1.2微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

返回2.1.1馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

1945年數(shù)學(xué)家馮?諾依曼（vonNeumann）等人，在研究EDVAC機(jī)時，提出了“存儲程序的概念。以此為基礎(chǔ)的各類計(jì)算機(jī)，統(tǒng)稱為馮?諾依曼機(jī)。它的特點(diǎn)可歸結(jié)為：l

計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、存儲器、控制器和輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成。l

指令和數(shù)據(jù)以同等地位存放于存儲器中，并可按地址尋訪。l

指令和數(shù)據(jù)均用二進(jìn)制碼表示。l

指令由操作碼和地址碼組成，操作碼用來表示操作的性質(zhì)，地址碼用來表示操作數(shù)在存儲器中的位置。

l

指令在存儲器中按順序存放。通常指令是順序執(zhí)行的在特定條件下，可根據(jù)運(yùn)算結(jié)果或根據(jù)設(shè)定的條件改變執(zhí)行的順序。l

機(jī)器以運(yùn)算器為中心，輸入輸出設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送通過運(yùn)算器。計(jì)算機(jī)的5大部件中，控制器和運(yùn)算器是其核心部分，稱為中央處理器。馮?諾依曼結(jié)構(gòu)規(guī)定控制器是根據(jù)存放在存儲器中的程序來工作的，即計(jì)算機(jī)的工作過程就是運(yùn)行程序的過程。所以，為了使計(jì)算機(jī)能進(jìn)行正常工作，程序必須預(yù)先存放在存儲器中。因而，這種結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)是按存儲程序原理進(jìn)行工作的。

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2.1.2微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)1.微型計(jì)算機(jī)的定義微型計(jì)算機(jī)（puter）是指以微處理器為基礎(chǔ)，配以內(nèi)存儲器以及輸入輸出接口電路和相應(yīng)的輔助電路而構(gòu)成的裸機(jī)。２．微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)一臺微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)如下圖：總線系統(tǒng)CPU內(nèi)存內(nèi)存接口接口接口接口外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)

微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)采用總線結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)相互之間的信息傳送。總線是微處理器、內(nèi)存儲器和I/O接口之間相互交換信息的公共通路。總線由數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線組成，數(shù)據(jù)總線是從微處理器向內(nèi)存儲器、I/O接口傳送數(shù)據(jù)的通路，同時它也是從內(nèi)存儲器、I/O接口向微處理器傳送數(shù)據(jù)的通路，因?yàn)樗梢栽趦蓚€方向往返傳送數(shù)據(jù)，稱為雙向總線。地址總線是微處理器向內(nèi)存儲器和I/O接口傳送地址信息的通路，它是單向總線，只能從微處理器向外傳送。控制總線是微處理向內(nèi)存儲器和I/O接口傳送的命令信號以及外界向微處理器傳送狀態(tài)信號等信息的通路。

返回2.2微型計(jì)算機(jī)的“主機(jī)”

2.2.1系統(tǒng)板

2.2.2微處理器

2.2.3內(nèi)存儲器

返回2.2.1系統(tǒng)板系統(tǒng)主板即母板也稱底板，它是整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通信網(wǎng)。系統(tǒng)單元的每個元器件直接連到系統(tǒng)主板，它們通過系統(tǒng)主板進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。系統(tǒng)主板一般位于系統(tǒng)單元的底部或一側(cè)。它是一個較大的平面電路板，由5個部分組成：CPU、存儲器、總線、插槽以及電源。通常，電源在主板上只是一個插座，電源電路不再主板上。返回2.2.2微處理器1.微處理器:將一臺計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器和控制器集成在一個芯片上，稱之為微處理器（MicroProcessor），這種微處理器在微型計(jì)算機(jī)中充當(dāng)了中央處理器（CPU），它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心。2.運(yùn)算器的主要功能:完成各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算,是對信息加工處理的部件.3.運(yùn)算器的組成:由進(jìn)行運(yùn)算的運(yùn)算器件及用來暫時寄存數(shù)據(jù)的寄存器、累加器等組成。4.控制器:用來協(xié)調(diào)和指揮整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作.5.控制器的組成:它主要是由指令寄存器、譯碼器、程序計(jì)數(shù)器、操作控制器等組成。

6.寄存器:是微處理器作算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算時，用來臨時寄存中間數(shù)值和地址的存儲位置。它們的硬件組成類似于內(nèi)存的存儲單元，只是它們的操作速度比內(nèi)存的更快，容量更小，每位價(jià)格更高，它們通常放在CPU內(nèi)部，并由控制單元控制。另外,CPU中的寄存器大致可分為兩類：一類是用戶可見寄存器，用戶可對這些寄存器編程，以及通過優(yōu)化使CPU因使用這類寄存器而減少對主存的訪問次數(shù)；另一類是控制和狀態(tài)寄存器，用戶不可對這類寄存器編程，它們被控制部件使用，以控制CPU的操作返回2.2.3內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器用來存儲正在被CPU使用的程序和數(shù)據(jù)的。1.內(nèi)存儲器的特點(diǎn):它的主要特點(diǎn)是可以和CPU直接交換信息,和外存相比內(nèi)存速度快、容量小、每位價(jià)格高。2.內(nèi)存儲器基本結(jié)構(gòu):(1)內(nèi)存儲器包括存儲體、各種邏輯部件及控制電路等。存儲體由許多存儲單元組成，每個存儲單元又包含若干個存儲元件（或稱存儲基元、存儲元），每個存儲元件能寄存一位二進(jìn)制代碼“0”或“1”。(2)存儲字:一個存儲單元可存儲一串二進(jìn)制代碼，稱這串二進(jìn)制代碼為一個存儲字，這串二進(jìn)制代碼的個數(shù)叫做存儲字長。(3)存儲字的意義:存儲字可代表一個二進(jìn)制的數(shù)據(jù)，也可代表一串字符。還可代表ASCII碼和一條指令。

3.內(nèi)存儲器的分類:目前使用的內(nèi)存儲器主要分3類：隨機(jī)存儲器RAM、只讀存ROM儲器和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS。其中：

RAM的特點(diǎn)是存儲器的任何一個存儲單元的內(nèi)容都可以隨機(jī)存取，而且存取時間與存儲單元的物理位置無關(guān),它又分為SRAM和DRAM。ROM是能對其存儲的內(nèi)容讀出，而不能對其重新寫入的存儲器，因此，通常用它存放固定不變的程序、常數(shù)以及漢字字庫，甚至用于操作系統(tǒng)的固化。

CMOS一般被用來存儲計(jì)算機(jī)系統(tǒng)每次開機(jī)時所需的重要信息，例如計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量、鍵盤類型、鼠標(biāo)、監(jiān)視器以及磁盤驅(qū)動器的有關(guān)信息等。它與RAM的區(qū)別在于，CMOS通過電池提供電源，即當(dāng)關(guān)機(jī)時其存儲的信息不會丟失；而它與ROM的區(qū)別在于，它的內(nèi)容隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置的改變或用戶的設(shè)置而發(fā)生變化。

返回2.3輸入輸出系統(tǒng)及設(shè)備2.3.1擴(kuò)展槽和適配卡2.3.2系統(tǒng)總線2.3.3端口和連接電纜2.3.4輸入設(shè)備2.3.5輸出設(shè)備2.3.6輔助存儲器返回2.3.1擴(kuò)展槽和適配卡

適配卡又稱擴(kuò)展卡、控制卡或接口卡。系統(tǒng)主板上一般有多個擴(kuò)展槽，是用來連接各種適配卡的。（1）網(wǎng)絡(luò)適配卡：網(wǎng)絡(luò)適配卡也稱為網(wǎng)絡(luò)接口卡或稱為網(wǎng)卡，其主要功能如下：l

實(shí)現(xiàn)與主機(jī)總線的通信連接，解釋并執(zhí)行主機(jī)的控制命令。l

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的功能，如形成數(shù)據(jù)幀、差錯校驗(yàn)、發(fā)送接收等。l

實(shí)現(xiàn)物理層的功能，如對發(fā)送信號的傳輸驅(qū)動、對進(jìn)來信號的偵聽與接收、對數(shù)據(jù)的緩存以及串行并行轉(zhuǎn)換等。（2）微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口卡SCSI：是Novell公司生產(chǎn)的高速磁盤接口卡，可以連接不同的設(shè)備，如硬盤驅(qū)動、掃描儀、CD-ROM等。一個SCSI接口可支持多臺設(shè)備。

（3）顯示卡：顯示卡的功能是把顯示器同主機(jī)連接起來，即顯示設(shè)備的接口卡。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，顯示卡也發(fā)展了幾種，如MGA、CGA、EGA、VGA、SVGA和AVGA等。它們分別表示單色顯示卡，僅顯示字符、彩色圖形顯示卡、增強(qiáng)型圖形顯示卡、視頻圖形陣列顯示卡、增強(qiáng)型VGA卡和加速的VGA卡。（4）聲頻卡：聲頻卡的關(guān)鍵指標(biāo)是采樣頻率和采樣值的編碼位數(shù)。其中，采樣頻率是指單位時間內(nèi)采樣次數(shù)。采樣值的編碼位數(shù)是指記錄每次采樣值使用的二進(jìn)制編碼位，二進(jìn)制編碼位數(shù)直接影響還原聲的質(zhì)量。返回2.3.2系統(tǒng)總線1.總線概念：總線是連接多個部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質(zhì)。在某一時刻，只允許有一個部件向總線發(fā)送信息，而多個部件可以同時從總線上接收相同的信息。2.總線分類：按連接部件的不同，總線分三類。（1）片內(nèi)總線：是指芯片內(nèi)部的總線，如在CPU芯片內(nèi)部，寄存器與寄存器之間、寄存器與算邏單元ALU之間都有總線連接。（2）系統(tǒng)總線：系統(tǒng)總線是指CPU、內(nèi)存、I/O（通過I/O接口）各大部件之間的信息傳輸線。由于這些部件通常都制作在各個插件上，故又叫做板級總線（即在一塊電路板上各芯片間的連線）和板間總線。（3）通信總線：這類總線用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的通信。通信總線的類別很多。但按傳輸方式分為兩種：串行通信總線和并行通信總線。

3.系統(tǒng)總線：按系統(tǒng)傳輸信息的不同，系統(tǒng)總線又可分為三類：數(shù)據(jù)總線，地址總線和控制總線。（1）地址總線（AB）：地址總線主要用來指出數(shù)據(jù)總線上的源數(shù)據(jù)或目的數(shù)據(jù)在內(nèi)存單元的地址。它是單向傳輸?shù)摹５刂肪€的位數(shù)與存儲單元的個數(shù)有關(guān)，如地址線為20根，則對應(yīng)的存儲單元個數(shù)為220字節(jié)。（2）數(shù)據(jù)總線（DB）：數(shù)據(jù)總線用來傳輸各功能部件之間的數(shù)據(jù)信息，它是雙向傳輸總線，其位數(shù)與機(jī)器字長、存儲字長有關(guān)，一般為8位、16位或32位。數(shù)據(jù)總線的條數(shù)稱為數(shù)據(jù)總線的寬度。（3）控制總線（CB）：控制總線是用來發(fā)出各種控制信號的傳輸線。對于任意一條控制線而言，它的傳輸只能是單向的。例如，命令存儲器讀/寫或命令、I/O讀/寫命令都是由CPU發(fā)出的。但對于控制總線整體來說，又可認(rèn)為是雙向的。例如，I/O設(shè)備也可以向CPU發(fā)出請求信號，如當(dāng)某設(shè)備準(zhǔn)備就緒時，便向CPU發(fā)中斷請求。因此總體而言，控制信號既有輸出又有輸入。返回2.3.3端口和連接電纜端口（port）是系統(tǒng)單元和外部設(shè)備的連接槽。端口分為專用和通用兩種。專用口是用于連接固定設(shè)備的，例如，鼠標(biāo)和鍵盤端口；通用口具有通用性，如COM口、USB口、LTP口等。常用的端口一般通用性的比較多，并且，它又分為串行口和并行口。1．串行口:串行口(serialport)主要用于連接鼠標(biāo)、鍵盤和調(diào)制解調(diào)器等設(shè)備到系統(tǒng)單元。串行口在單一導(dǎo)線上以二進(jìn)制形式一位一位地傳輸，該方式特別適合于長距離的信息傳輸。2．并行口:并行口（parallelport）適合連接短距離和高速信息傳輸?shù)脑O(shè)備。它們在一個多導(dǎo)線的電纜上以字節(jié)為單位同時進(jìn)行傳輸，最常見的是用并行口連接打印機(jī)。常用的并行口是單方向的，并且是輸出方向的。返回2.3.4輸入設(shè)備輸入設(shè)備完成輸入程序、數(shù)據(jù)和操作命令等。常用輸入設(shè)備如下：1.鍵盤：鍵盤主要分為三個區(qū)。l主鍵盤區(qū)：由字母、數(shù)字、符號鍵、控制鍵等組成；l功能鍵區(qū)：鍵盤上邊的F1～F12共12個功能健；l數(shù)字健/光標(biāo)控制鍵區(qū)在右邊。2.鼠標(biāo)器:鼠標(biāo)器（Mouse）是一種手持式的坐標(biāo)定位部件。鼠標(biāo)器有兩種：一種是機(jī)械式的，它的底座裝有一個金屬球，球在光滑表面上磨擦使球轉(zhuǎn)動，可測得上下左右四個方向的相對位移量。另一種是光電式鼠標(biāo)器，它需與一塊畫滿小方格的長方形金屬板配合使用。安裝在鼠標(biāo)器底部的光電轉(zhuǎn)換器可以確定坐標(biāo)點(diǎn)的位置。光電式鼠標(biāo)器比機(jī)械式鼠標(biāo)器可靠性高，但需增加一塊金屬板。機(jī)械式鼠標(biāo)器可以直接在光滑的桌

面上摩擦，但往往因桌面上的灰塵隨金屬球滾動帶入鼠標(biāo)器內(nèi)，致使金屬球轉(zhuǎn)動不靈。鼠標(biāo)器的外形如上圖所示。3.觸摸屏:觸摸屏是一種對物體接觸或靠近能產(chǎn)生反映的定位設(shè)備。按觸摸原理的不同，大致可分為五類：電阻式、電容式、表面超聲波式、掃描紅外線式和壓感式。

4.語音輸入設(shè)備:語音輸入設(shè)備能直接將人們的講話轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼并輸入到計(jì)算機(jī)。廣泛使用的語音識別系統(tǒng)由麥克風(fēng)、聲卡和語音輸入軟件系統(tǒng)組成。但是，語音輸入設(shè)備應(yīng)用還不廣泛。5.其他輸入設(shè)備:輸入設(shè)備還有很多。

光筆：它的外形與鋼筆相似，頭部裝有一個透鏡系統(tǒng)，能把進(jìn)入的光會聚成一個光點(diǎn)。光筆的后段用導(dǎo)線連到計(jì)算機(jī)輸入電路上，光筆頭部附有開關(guān)，當(dāng)按下開關(guān)時，進(jìn)行光檢測，光筆便可拾取顯示屏上的絕對坐標(biāo)。

畫筆和圖形板：畫筆為筆狀，它不是用于CRT屏幕，而是用于圖形板。當(dāng)畫筆接觸到圖形板上的某一位置時，畫筆在圖形板上的位置坐標(biāo)就會自動傳送到計(jì)算機(jī)中，隨著畫筆在板上的移動可以畫出圖形。圖形板和畫筆構(gòu)成二維坐標(biāo)的輸入設(shè)備，主要用于輸入工程圖等。

圖像輸入設(shè)備：最直接的圖像輸入設(shè)備是攝像機(jī)，它能攝取任何地點(diǎn)、任何環(huán)境下的自然景物和各類物體，經(jīng)數(shù)字量化后變成數(shù)字圖像存入磁帶或磁盤。

返回2.3.5輸出設(shè)備1.顯示器:目前顯示器分為CRT顯示器和平板顯示器，CRT顯示器分為單色和彩色兩類。單色CRT顯示器：單色CRT顯示器產(chǎn)生一種顏色的圖像。最流行的顏色是綠色，其次是琥珀色和白色。顯示顏色是由CRT屏幕上磷光體的顏色決定的，如當(dāng)電子束擊射時，綠色磷光體就發(fā)出綠色光，白色磷光體就發(fā)出白色光。彩色CRT顯示器：彩色顯像管有三把電子槍，呈三角形排列，彩色顯示器采用紅、藍(lán)、綠磷光體組成的三合一磷光體，它們排列成與電子槍相同的形狀。通過聚焦和偏轉(zhuǎn)線圈使電子束對準(zhǔn)三合一磷光體，照射不同磷光體，產(chǎn)生所需要的圖像。通過改變電子束的亮度，產(chǎn)生不同的顏色。目前常用的CRT的像素間距有0.28mm、0.26mm、0.25mm和0.24mm等。間距越小圖像越清晰。平板顯示：平板顯示器具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。平板顯示器有三類：液晶顯示器、電致發(fā)光顯示器、氣體等離子顯示器。

2.打印機(jī)：打印機(jī)的種類很多，按印字工作原理分為：擊打式和非擊打式。擊打式打印機(jī)靠機(jī)械動作實(shí)現(xiàn)印字，工作時噪聲較大。非擊打式打印機(jī)，它們在印字過程中，無機(jī)械的擊打動作，因此噪聲較小。點(diǎn)陣式打印機(jī)：點(diǎn)陣式打印機(jī)打印的字符或圖形是以點(diǎn)陣的形式構(gòu)成的。點(diǎn)陣是由打印機(jī)上的打印頭中的鋼針通過色帶打印在紙上。目前使用的一般是24針打印機(jī)。所謂24針即打印頭上有24根鋼針來形成字符或圖形。點(diǎn)陣式打印機(jī)屬于擊打式打印機(jī)。噴墨打印機(jī)：噴墨打印機(jī)是利用噴墨替代針打及色帶。可直接將墨水噴到紙上實(shí)現(xiàn)印刷。由于噴墨打印機(jī)是非擊打式，所以噪聲較小，打印效果比點(diǎn)陣式打印機(jī)好。缺點(diǎn)是：目前打印代價(jià)較高，噴頭容易堵塞。激光打印機(jī)：它利用電子照相原理，類似于復(fù)印機(jī)，但復(fù)印機(jī)的光源是用燈光，而激光打印機(jī)用的是激光。激光打印機(jī)噪聲低，分辨率高，打印速度也較快，價(jià)格也高。

3.繪圖儀：圖形的輸出工具主要有兩種：繪圖儀和打印機(jī)。目前常用的繪圖儀有4種：筆式繪圖儀、噴墨式繪圖儀、靜電式繪圖儀和直接成像式繪圖儀。筆式繪圖儀：一般用鉛筆或水筆在設(shè)計(jì)圖紙上移動產(chǎn)生線條的方法來繪圖的。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低、容易維護(hù)。缺點(diǎn)是速度慢、不能繪制有立體感的圖像。

噴墨繪圖儀：是用噴墨的辦法創(chuàng)建線圖和彩色立體圖像。其優(yōu)點(diǎn)是比筆式繪圖儀速度快、質(zhì)量高、噪聲小，缺點(diǎn)是噴嘴經(jīng)常堵塞，需要專業(yè)人員維護(hù)。

靜電繪圖儀：是采用靜電電荷的辦法首先在特殊處理的紙張上創(chuàng)建高分辨率的“圖像點(diǎn)”，然后紙張?jiān)偻ㄟ^顯影劑，就會產(chǎn)生實(shí)際的圖像輸出。與上面介紹的倆種繪圖儀相比，它的速度更快、圖像更清晰，缺點(diǎn)是它使用的化學(xué)劑價(jià)格昂貴并且具有一定的危險(xiǎn)性。

直接成像繪圖儀：直接成像繪圖儀又稱熱學(xué)繪圖儀，使用熱感應(yīng)紙和電加熱針創(chuàng)建圖像。它的價(jià)格與靜電繪圖儀相差不多且相當(dāng)可靠，缺點(diǎn)是紙張價(jià)格較貴。2.3.6輔助存儲器

輔助存儲器作為內(nèi)存的后援設(shè)備，又稱作外部存儲器，簡稱外存，它與內(nèi)存相比，輔存具有容量大、速度慢、價(jià)格低、可脫機(jī)保存信息等特點(diǎn)，屬“非易失性”存儲器。目前，廣泛用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助存儲器有硬磁盤、軟磁盤、磁帶、光盤等。前三種均屬磁表面存儲器。1．軟磁盤：它的磁盤片被裝在一個保護(hù)套內(nèi)，保護(hù)套保護(hù)磁面上的磁層不被損傷，也防止盤片旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生靜電引起數(shù)據(jù)丟失。在軟盤套上開有若干個孔，其中有主軸孔（軸盤連接孔）、磁頭讀寫孔等。在保護(hù)套上還有寫保護(hù)口，對磁盤中的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。磁盤寫保護(hù)時，磁盤上的信息只能被讀出，不能寫入。在軟盤上存有重要數(shù)據(jù)且不再改動時，最好對軟盤寫保護(hù)，以保護(hù)該軟盤上的信息，同時也可防止感染計(jì)算機(jī)病毒。軟盤結(jié)構(gòu)如圖2.4(a)所示

圖2.4(a)軟盤結(jié)構(gòu)示意圖圖2.4(b)為磁盤劃分示意圖軟盤的每一面包含許多同心圓，稱為磁道。磁道由外向內(nèi)順序編號，最外面的為0磁道，最里面的為末磁道。磁道被從圓心射出的若干條線分割為若干個扇區(qū)。軟盤上的信息就是按磁道和扇區(qū)存放的。扇區(qū)是軟盤的基本存儲單位，每當(dāng)讀或?qū)憰r，總是讀寫一個完整的扇區(qū)，無論其中數(shù)據(jù)多少。軟盤在使用前必須格式化，其作用是劃分磁道和扇區(qū)，指明扇區(qū)的位置、大小，并寫入地址標(biāo)志。圖2.4（b）為磁盤劃分示意圖。

2.硬磁盤：它是由若干片硬盤片組成的盤片組，一般被固定在計(jì)算機(jī)箱內(nèi)。硬盤的存儲格式與軟盤類似，但硬盤的容量要大得多，存取信息的速度也快得多。硬盤在第一次使用時也必須先進(jìn)行格式化。值得注意的是硬盤上的讀寫磁頭大多數(shù)是浮動的，它可以沿著徑向移動，由于磁頭與盤面之間的距離連灰塵的微粒都不允許進(jìn)入，故其防震、防塵就顯得至關(guān)重要。3.磁帶：磁帶是一種較老式的大容量存儲設(shè)備。4.光盤：常用的光盤存儲器可分為三類。

只讀型光盤（CD-ROM）:這種光盤內(nèi)的數(shù)據(jù)和程序是由廠家事先寫入的，使用時用戶只能讀出，不能修改或?qū)懭胄碌膬?nèi)容。因它具有ROM特性，故叫做CD-ROM。

只寫一次型光盤（WORM）：這種光盤允許用戶寫入信息，寫入后可多次讀出，但只能寫一次，而且不能修改，故稱它為“寫一次型”WORM（WriteOnceReadMany）。

可重寫型光盤存儲器：這種光盤存儲器類似于磁盤，可以重復(fù)讀寫，它是很有前途的輔助存儲器。5.光盤存儲器與其他輔助存儲器的比較光盤、硬磁盤、軟磁盤、磁帶在記錄原理上很相似，都屬于表面介質(zhì)存儲器。它們都包含盤片、控制器、驅(qū)動器等。在硬件組成上都包括頭、精密機(jī)械、馬達(dá)及電子線路等。但由于它們各自的特點(diǎn)和功能不同，使其在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用各不相同。光盤是非接觸式讀/寫信息，光學(xué)頭與盤面的距離幾乎比磁盤的磁頭與盤面的間隙大1萬倍，互不磨擦，介質(zhì)不會被破壞，大大提高了光盤的耐用性，其使用壽命可長達(dá)數(shù)十年以上。光盤可靠性高，對使用環(huán)境要求不高，機(jī)械振動的問題甚少，不需要采取特殊的防震和防塵措施。光盤記錄頭份量重，體積大，使其尋道時間長約30～100ms。寫入速度低，與主機(jī)交換信息速度不匹配。因此，它不能代替硬盤只能作為硬盤的后備存儲器。光盤的介質(zhì)互換性好，存儲容量大。

硬盤存儲容量大，數(shù)據(jù)傳輸率比光盤高，等待時間短，它作為內(nèi)存的后備存儲器，用以存放程序的中間和最后結(jié)果。軟盤存儲容量小，數(shù)據(jù)傳輸率低，平均尋道時間長，而且是接觸式存取，盤片不固定在驅(qū)動器中，運(yùn)行時有大量的灰塵進(jìn)入盤面，易造成盤面磨損或出現(xiàn)誤碼，但軟盤的盤片靈活裝卸，便于攜帶，互換性好，價(jià)格便宜。因此，用它存儲應(yīng)用軟件極為方便。另外還要用于數(shù)據(jù)的輸入輸出。磁帶存儲器的歷史比磁盤更久，它的數(shù)據(jù)傳輸率更低，采用接觸式記錄，容量也很大，每兆字節(jié)價(jià)格較低，記錄介質(zhì)也容易裝卸、互換和攜帶，可用作硬盤的后備存儲器。

返回2.4計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)2.4.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的層次概念2.4.2計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的定義2.4.3計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的分類

返回2.4.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次概念本小節(jié)僅從計(jì)算機(jī)語言的角度，把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按功能劃分成六級層次結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)語言可分成一系列的層次或級，對于用某一層語言編寫程序的程序員來說，他一般不管其程序在機(jī)器中是如何執(zhí)行的，只要程序正確，他就能得到預(yù)期的結(jié)果。這樣，對這層語言的程序員來說，他