第2章

計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與組織學(xué)習(xí)目標(biāo)了解數(shù)據(jù)的機(jī)器編碼、微型計算機(jī)系統(tǒng)的組成、存儲系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)、基本的輸入/輸出系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)的分類、多核技術(shù)、高性能計算機(jī)、并行計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)、分布式系統(tǒng)。掌握數(shù)值數(shù)據(jù)的表示和計算、非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼、數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)。第2章計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與組織2.1數(shù)值數(shù)據(jù)計算機(jī)只能識別二進(jìn)制編碼的指令和數(shù)據(jù)，其他的如數(shù)字、字符、聲音、圖形、圖像等信息都必須轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的形式，才能提供給計算機(jī)進(jìn)行識別和處理。由于二進(jìn)制只有兩個狀態(tài)即0和1，這正好與物理器件的兩種狀態(tài)相對應(yīng)，如電壓信號的高與低、門電路的導(dǎo)通與截止等；而十進(jìn)制電路則需要用10種狀態(tài)來描述，這將使得電路十分復(fù)雜，處理也非常困難。因此，采用二進(jìn)制將使得計算機(jī)在物理上實現(xiàn)簡單，且具有可靠性高、處理簡單、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。2.1.1數(shù)的表示及數(shù)制轉(zhuǎn)換日常生活中常用十進(jìn)制數(shù)、十二進(jìn)制(時鐘)。而在計算機(jī)內(nèi)所有的數(shù)據(jù)都是以二進(jìn)制代碼的形式存儲、處理和傳送，但是在輸入/輸出或書寫時，為了用戶的方便，也經(jīng)常用到八進(jìn)制和十六進(jìn)制。在十進(jìn)制系統(tǒng)中，進(jìn)位原則是“逢十進(jìn)一”。由此可知，在二進(jìn)制系統(tǒng)中，其進(jìn)位原則是“逢二進(jìn)一”；在八進(jìn)制系統(tǒng)中，其進(jìn)位原則是“逢八進(jìn)一”；在十六進(jìn)制系統(tǒng)中，其進(jìn)位原則是“逢十六進(jìn)一”。進(jìn)位計數(shù)制（位置計數(shù)法）Ai：數(shù)碼（數(shù)字符號）

X：基數(shù),簡稱“基”或“底”（數(shù)碼的個數(shù)）Xi：權(quán)（數(shù)值中每一固定位置對應(yīng)的單位）計數(shù)規(guī)則：逢基數(shù)進(jìn)一

例：(123.45)10=1×102+2×101+3×100+4×10-1+5×10-2

(101.01)2=1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2

i=-mn-1（N）x=∑ai×xi2.1.1數(shù)的表示及數(shù)制轉(zhuǎn)換各種進(jìn)制的基、位權(quán)及基本符號進(jìn)制名稱基R位權(quán)基本符號十進(jìn)制10…,103,102,101,100,10-1,10-2,10-3,…0,1,2,…,9二進(jìn)制2…,23,22,21,20,2-1,2-2,2-3,…0,1八進(jìn)制8…,83,82,81,80,8-1,8-2,8-3,…0,1,2,…,7十六進(jìn)制16…,163,162,161,160,16-1,16-2,16-3,…0,1,…,9,A,B,C,D,E,F數(shù)制的表示下標(biāo)法：用小括號將所表示的數(shù)括起來，然后在右括號右下角寫上數(shù)制的基R。字母法：在所表示的數(shù)的末尾寫上相應(yīng)數(shù)制字母。進(jìn)制的簡化符號

進(jìn)制

符號

數(shù)碼二進(jìn)制

B(Binary)

0~1八進(jìn)制

O

(Octal)

0~7十進(jìn)制

D(Decimal)

0~9十六進(jìn)制H(Hexadecimal)0~9,A~F數(shù)制間的基本關(guān)系十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制0000000010001011200100223001103340100044501010556011006670111077810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換其它進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制二進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為其它進(jìn)制數(shù)其它進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制

方法：按進(jìn)位計數(shù)制（位置計數(shù)法）展開計算后得到十進(jìn)制例1：將二進(jìn)制數(shù)1011.101轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)

解：(1011.101)2 =1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3 =8+0+2+1+0.5+0+0.125 =11.625其它進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制例2：將十六進(jìn)制數(shù)2AE.4轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)解：2AE.4H

=2×162+10×161+14×160+4×16-1=512+160+14+0.25=686.25二進(jìn)制與十六進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換

方法：四位二進(jìn)制對應(yīng)一位十六進(jìn)制（整數(shù)部分從右到左，小數(shù)部分從左到右）例1：將1011101001.110101B轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)解：整數(shù)部分：001011101001

2E9小數(shù)部分：11010100

D4故1011101001.110101B=2E9.D4H二進(jìn)制與十六進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換例2：將5A.3BH轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

解：5A.3B

1011010.00111011故5A.3BH=1011010.00111011B方法：整數(shù)部分除基數(shù)取余，小數(shù)部分乘基數(shù)取整例1：將十進(jìn)制整數(shù)（105）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)解：

2︳105

2︳52

余數(shù)為1

2︳26

余數(shù)為0

2︳13

余數(shù)為0

2︳6

余數(shù)為1

2︳3

余數(shù)為0

2︳1

余數(shù)為1

0 余數(shù)為1

所以，（105）10＝（1101001）2十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)或十六進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)或十六進(jìn)制數(shù)例2、將十進(jìn)制小數(shù)（0.8125）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)，采用“乘2順取整”的方法，過程如下： 0.8125×2＝1.625取整數(shù)位1

0.625×2＝1.25取整數(shù)位1

0.25×2＝0.5取整數(shù)位0

0.5×2＝1.0取整數(shù)位1

所以，（0.8125）10＝（0.1101）2注意：如果出現(xiàn)乘積的小數(shù)部分一直不為“0”，則可以

根據(jù)精度的要求截取一定的位數(shù)即可。思考：(1)將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制？(2)既有整數(shù)，又有小數(shù)部分的情況？練習(xí)將（11.375）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)將十進(jìn)制數(shù)301.6875轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)將3ADH轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)將10001110010001010B轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制計算機(jī)中為什么采用二進(jìn)制？

計算機(jī)中，數(shù)是用物理器件的狀態(tài)表示的，二進(jìn)制只有兩種狀態(tài)（0，1），容易用電路表示。電位的高低，脈沖的有無，電路的通斷等都可表示。二進(jìn)制可方便的表示邏輯值，進(jìn)行邏輯運(yùn)算。二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則簡單，容易用數(shù)字邏輯電路實現(xiàn)。2.1.2數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼一個數(shù)值數(shù)據(jù)要在計算機(jī)中進(jìn)行表示，也應(yīng)該與實際使用中的要求相同。數(shù)值數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的表示必須明確指明符號表示方法和小數(shù)點(diǎn)的位置表示方法。在計算機(jī)中，數(shù)值數(shù)據(jù)的符號表示方法簡單，計算機(jī)中使用二進(jìn)制0和1，正好與正號“＋”和負(fù)號“－”相對應(yīng)。因此，在計算機(jī)中，表示一個數(shù)值數(shù)據(jù)的符號的方法是：占用一位二進(jìn)制數(shù)位，用“0”表示正號，用“1”表示負(fù)號。為了區(qū)別符號和數(shù)值，二進(jìn)制數(shù)值數(shù)據(jù)在計算機(jī)中有原碼、反碼和補(bǔ)碼3種表示方法。真值與機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)是指數(shù)在計算機(jī)中的表示形式，為了表示通常的數(shù)與機(jī)器數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，將通常的數(shù)稱為機(jī)器數(shù)的真值。因此，在計算機(jī)中只有機(jī)器數(shù)，不存在數(shù)的真值。

例如，兩個數(shù)N1和N2的真值分別為：N1＝＋1101010N2＝－1011100

則所對應(yīng)的機(jī)器數(shù)分別為：N1：01101010N2：11011100原碼原碼：一個二進(jìn)制數(shù)，最高位表示數(shù)的符號（0正，1負(fù)），其余各位表示數(shù)值本身。整數(shù)的原碼公式:

X0≤X﹤2n[X]原

=

2n-X=2n＋X-2n﹤X≤0小數(shù)的原碼公式:

X0≤X﹤2n[X]原

=

1－X＝1＋X-1

﹤X≤0一般方法：對于最左邊的符號，如果是正數(shù)，則原碼的符號位為0，如果是負(fù)數(shù)，則原碼的符號位為1，然后其余數(shù)值位不變寫到符號右邊。例：求＋1011，－1011，＋0.1011,－0.1011的原碼原碼的特點(diǎn)：數(shù)的原碼與真值之間的關(guān)系較簡單，與真值的轉(zhuǎn)換方便適于作乘除運(yùn)算在機(jī)器中進(jìn)行加減法運(yùn)算時比較復(fù)雜反碼反碼：一個二進(jìn)制數(shù)，若以2n-1為模，它的補(bǔ)碼稱為反碼整數(shù)的反碼公式:X0≤X﹤2n[X]反

=

（2n＋1-1）＋X2n﹤X≤0小數(shù)的原碼公式:

X0≤X﹤1

[X]反

=

（2－2-n）＋X-1

﹤X≤0一般方法：對于最左邊的符號，如果是正數(shù)，則反碼的符號位為0，其余數(shù)值位不變;如果是負(fù)數(shù)，則反碼的符號位為1，然后其余數(shù)值位按位取反。例：求＋1011，－1011，＋0.1011,－0.1011的反碼反碼的特點(diǎn)：進(jìn)行加減運(yùn)算時，若在最高位有進(jìn)位，則要在最低位＋1，此時要多進(jìn)行一次加法運(yùn)算，增加了復(fù)雜性，又影響了速度，因此很少使用。補(bǔ)碼補(bǔ)碼：一個二進(jìn)制數(shù)，若以2n為模，它的補(bǔ)碼稱為補(bǔ)碼整數(shù)的補(bǔ)碼公式:X0≤X﹤2n[X]反

=

2n＋1＋X2n﹤X≤0小數(shù)的補(bǔ)碼公式:

X0≤X﹤1

[X]反

=

2＋X＝2－X-1

﹤X≤0一般方法：對于最左邊的符號，如果是正數(shù)，補(bǔ)碼的符號位為0，其余數(shù)值位不變;如果是負(fù)數(shù)，則補(bǔ)碼的符號位為1，然后其余數(shù)值位按位取反后加1。例：求＋1011，－1011，＋0.1011,－0.1011的補(bǔ)碼補(bǔ)碼的特點(diǎn)：無溢出的情況下，補(bǔ)碼的運(yùn)算簡單，能獲得正確結(jié)果。與原碼相比較，補(bǔ)碼在正數(shù)軸方向上表示數(shù)的范圍與原碼相同，但在負(fù)數(shù)軸方向上補(bǔ)碼表示范圍比原碼增大了一個單位。3種碼制的比較相同點(diǎn)解決數(shù)值數(shù)據(jù)的符號在機(jī)器中的表示。最高位都表示符號位。不同點(diǎn)原碼的符號位和數(shù)值位必須分開進(jìn)行運(yùn)算。原碼和反碼的零各自都有兩種表示方法。當(dāng)需要擴(kuò)展代碼字長時，采用的處理方法各不相同。原碼和反碼能表示的正數(shù)和負(fù)數(shù)的范圍相對于零是對稱的，而補(bǔ)碼的負(fù)數(shù)表示范圍比正數(shù)表示范圍要寬。機(jī)器數(shù)的表示法

正數(shù)負(fù)數(shù)范圍（n位）正0負(fù)0原碼0數(shù)值1絕對值-(２ｎ-１-１）-+(２ｎ-１–

１)0000000010000000反碼0數(shù)值1按位取反-(２ｎ-１-１)-+(２ｎ-１-１)0000000011111111補(bǔ)碼0數(shù)值1按位取反+1-(２ｎ-１)-+(２ｎ-１-１)0000000000000000關(guān)于-0的問題[-0]補(bǔ)=10000000B[-0]補(bǔ)=00000000B[-128]補(bǔ)=10000000B

例：-6411000000+

-64+

11000000

-128

110000000=[-128]補(bǔ)

符號位進(jìn)位丟掉

-12810000000+127+

01111111

-111111111=[-1]補(bǔ)碼關(guān)于-0的問題若誤認(rèn)為[-0]補(bǔ)=10000000B運(yùn)算會出錯

-010000000+1+00000001+110000001=[-127]補(bǔ)≠+1可將[-0]補(bǔ)=[-0]反+1=11111111+1=00000000定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)對于數(shù)值數(shù)據(jù)的小數(shù)點(diǎn)表示方法定點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù)計算機(jī)在運(yùn)算過程中，數(shù)據(jù)中小數(shù)點(diǎn)的位置固定不變，其中小數(shù)點(diǎn)的位置由計算機(jī)設(shè)計者在機(jī)器的結(jié)構(gòu)中指定一個不變的位置。常用的定點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)整數(shù)和定點(diǎn)小數(shù)定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)整數(shù)表示的數(shù)都是整數(shù)，而小數(shù)點(diǎn)則固定在數(shù)值位最低位之后。其格式為：

如果參加運(yùn)算的數(shù)是小數(shù)，在送入計算機(jī)以前，乘以一個比例因子，將其放大為整數(shù)。符號位數(shù)值位.假想小數(shù)點(diǎn)定點(diǎn)小數(shù)定點(diǎn)小數(shù)表示的數(shù)都是小數(shù)，而小數(shù)點(diǎn)在最左邊符號位與數(shù)值位之間。其格式為：符號位數(shù)值位.假想小數(shù)點(diǎn)如果參加運(yùn)算的數(shù)是大于等于1的數(shù)，在送入計算機(jī)以前，除以一個比例因子，將其縮小為小于1的數(shù)。定點(diǎn)數(shù)的優(yōu)點(diǎn)：計算簡單方便，但需要對參加運(yùn)算的數(shù)進(jìn)行比例因子的計算，增加了額外的計算量。浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)一格式：N=±M·REE：指數(shù)，階碼M：有效數(shù)字或尾數(shù)R：基數(shù)101101.0101B＝1011010101×2-4

＝1011010.101×2-1

＝10110101.01×2-2

＝101101010.1×2-3

＝0.1011010101×26規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)是純小數(shù)，且小數(shù)點(diǎn)后面是1不是0階碼為整數(shù)（正整數(shù)或負(fù)整數(shù)）浮點(diǎn)機(jī)器數(shù)存儲格式浮點(diǎn)機(jī)器數(shù)有兩種階碼和尾數(shù)采用相同的碼制。階碼和尾數(shù)采用不同的碼制。

階符階碼尾符·

尾數(shù)例1:設(shè)字長為16位，其中階符1位，階碼4位，尾符1位，尾數(shù)10位，要求將X=－101101.0101寫成規(guī)格化浮點(diǎn)補(bǔ)碼數(shù)，階碼和尾數(shù)均用補(bǔ)碼表示。

X=-101101.0101＝-0.1011010101×26

0011010100101011

階符階碼尾符·

尾數(shù)

浮點(diǎn)機(jī)器數(shù)例2:設(shè)階碼用原碼表示，尾數(shù)用補(bǔ)碼表示，求下列機(jī)器數(shù)的真值。解:真值＝-0.1101100111×22

0001010010011001階符階碼尾符·尾數(shù)

浮點(diǎn)機(jī)器數(shù)2.1.4十進(jìn)制數(shù)的編碼常用的十進(jìn)制數(shù)的編碼方法有BCD碼、余3碼、格雷碼等。BCD編碼方法非壓縮BCD碼壓縮BCD碼8421BCD碼與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成8421BCD碼的方法很簡單，將每1位十進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制數(shù)碼表示即可。例2.16將十進(jìn)制數(shù)578.43轉(zhuǎn)換為8421BCD碼。578.43=(010101111000.01000011)BCD。8421BCD碼轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)就是將每4位二進(jìn)制數(shù)用1位十進(jìn)制數(shù)表示即可。例2.17將8421BCD碼100110010111.00110110轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。(100110010111.00110110)BCD=997.36。8421BCD碼的格式8421BCD碼分為壓縮的8421BCD碼(也叫組合的BCD碼)和非壓縮8421BCD碼(也叫非組合的BCD碼、分離的BCD碼)(1)壓縮8421BCD碼。每一位十進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制數(shù)來表示，即一個字節(jié)表示2位十進(jìn)制數(shù)。例如，壓縮BCD碼(01100101)，表示為十進(jìn)制數(shù)為65。(2)非壓縮8421BCD碼。每一位十進(jìn)制數(shù)用8位二進(jìn)制數(shù)來表示，即一個字節(jié)表示1位十進(jìn)制數(shù)，且只用每個字節(jié)的低4位來表示0～9，高4位為不確定的數(shù)碼。例如，十進(jìn)制數(shù)65，用非壓縮BCD碼表示為：(----0110----0101)BCD，其中“-”為不確定的數(shù)碼。2.2非數(shù)值數(shù)據(jù)計算機(jī)中，除了對數(shù)值數(shù)據(jù)的處理外，還能處理非數(shù)值數(shù)據(jù)，非數(shù)值數(shù)據(jù)有字符、聲音、圖形、圖像等數(shù)據(jù)信息。由于計算機(jī)只處理二進(jìn)制編碼形式的數(shù)據(jù)，因此非數(shù)值數(shù)據(jù)都必須轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制表示的形式才能提供給計算機(jī)進(jìn)行處理。2.2.1文字信息的編碼文字處理語言文字信息的輸入語言文字信息的傳輸語言文字的信息加工語言文字的輸出英文字符的編碼ASCII碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange):美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼，是微機(jī)中表示字符的常用碼制。最多可表示128種字符，其中包括10個數(shù)字，26個小寫字母，26個大寫字母，以及各種運(yùn)算符號和標(biāo)點(diǎn)符號。編碼位0-31和127，是不可顯示和打印的字符，稱為控制碼。占7位，可擴(kuò)充為8位，當(dāng)D7位為0，稱為基本ASCII碼，當(dāng)D7位為1，稱為擴(kuò)充ASCII碼。標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼表表中各個標(biāo)識含義NUL:空 DLE:數(shù)據(jù)鍵換碼 SOH:標(biāo)題開始DC1:設(shè)備控制1 STX:正文開始 DC2:設(shè)備控制2ETX:正文結(jié)束 DC3:設(shè)備控制3 EOT:傳輸結(jié)束DC4:設(shè)備控制4 ENG:詢問 NAK:否定ACK:認(rèn)可 SYN:同步字符 BEL:報警(可聽見聲音)ETB:信息組傳送結(jié)束 BS:退一格 CAN:作廢HT:橫向制表 EM:紙盡

LF:換行SUB:減 VT:縱向制表 ESC:換碼FF:走紙控制 FS:文字分隔符 CR:回車GS:組分隔符 SO:移位輸出 RS:記錄分隔符SI:移位輸入

US:單元分隔符

SP:空格DEL:刪除漢字字符的編碼漢字編碼分為機(jī)內(nèi)碼和機(jī)外碼機(jī)內(nèi)碼是在計算機(jī)內(nèi)部使用的用二進(jìn)制代碼表示的漢字編碼，用于在計算機(jī)內(nèi)部存儲、交換、處理加工漢字信息；機(jī)外碼是不在計算機(jī)內(nèi)使用的漢字編碼，主要是指漢字輸入碼。此外還有供輸出的漢字字形點(diǎn)陣碼。漢字字符的編碼GB2312國際編碼漢字機(jī)內(nèi)碼漢字輸入碼漢字的輸出2.2.2聲音的編碼用計算機(jī)對音頻信息處理，就要將模擬信號（如語音、音樂等）轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號。采樣每隔一定時間間隔對模擬波形上取一個幅度值。量化將每個采樣點(diǎn)得到的幅度值以數(shù)字存儲。編碼將采樣和量化后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以一定的格式記錄下來。模擬信號采樣量化編碼數(shù)字信號

振幅

頻率1/T

采樣點(diǎn)

T

振幅1/TT

數(shù)字音頻的文件格式

Wave格式文件（.Wav）

記錄了真實聲音的二進(jìn)制采樣數(shù)據(jù)，通常文件較大。MIDI格式文件（.MID）

數(shù)字音樂的國際標(biāo)準(zhǔn).記錄的是音符數(shù)字，文件小。MPEG音頻文件（.MP1/.MP2/.MP3）

采用MPEG音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮的文件。WAV文件MIDI文件2.2.3圖形數(shù)據(jù)的編碼圖形和圖像圖形：由點(diǎn)、線等組成的有邊界畫面，文件中存放描述圖形的指令。圖像：由圖像設(shè)備輸入的無邊界畫面，數(shù)字化后以位圖形式存儲。圖形編碼方法矢量編碼和位圖編碼圖形存儲方式點(diǎn)陣式方式常用圖像文件格式BMP和DIB格式文件與設(shè)備無關(guān)的位圖格式文件，Windows環(huán)境中經(jīng)常使用。GIF格式文件Internet上的重要文件格式之一，最大不超過64KB，256色以內(nèi)，壓縮比較高，與設(shè)備無關(guān)。JPEG格式文件（.JPG）利用JPEG方法壓縮,Internet上重要文件格式之一，用于處理256色以上、大幅面圖像。WMF格式文件位圖與矢量圖的混合體,Windows中許多剪貼畫圖像。廣泛應(yīng)用于桌面出版印刷領(lǐng)域。2.3數(shù)據(jù)的機(jī)器編碼計算機(jī)內(nèi)部的信息分為兩大類，即控制信息和數(shù)據(jù)信息。控制信息是指揮計算機(jī)如何操作的指令；數(shù)據(jù)信息是計算機(jī)加工的對象。指令是規(guī)定計算機(jī)執(zhí)行某種操作的指示和命令，又稱為機(jī)器指令。計算機(jī)的工作基本上體現(xiàn)為執(zhí)行指令，一臺計算機(jī)的所有指令的集合構(gòu)成該機(jī)的指令系統(tǒng)。從設(shè)計計算機(jī)的觀點(diǎn)看，機(jī)器指令系統(tǒng)提出了對CPU的功能要求，CPU任務(wù)的大部分實現(xiàn)都涉及機(jī)器指令系統(tǒng)的實現(xiàn)，所以指令系統(tǒng)與計算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。從用戶角度看，選取機(jī)器語言(實際上是匯編語言)的用戶，必須要熟悉所用機(jī)器的指令系統(tǒng)，熟悉機(jī)器所直接支持的寄存器和存儲器結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(ALU)功能。因此，指令系統(tǒng)的設(shè)計是計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的一個最有影響的方面，是計算機(jī)設(shè)計人員和編程人員能看到的同一機(jī)器的分界面。2.3.1數(shù)據(jù)的機(jī)器級編碼計算機(jī)中的指令由操作碼字段和操作數(shù)字段兩部分組成。操作碼字段指明計算機(jī)所要執(zhí)行的操作，而操作數(shù)字段則指明在指令執(zhí)行操作的過程中所需要的操作數(shù)。機(jī)器指令的基本格式表示為：操作碼地址碼2.3.2數(shù)據(jù)的匯編級編碼匯編語言是一種符號語言，它用助記符來表示操作碼，用符號或符號地址來表示操作數(shù)或操作數(shù)地址，它與機(jī)器指令是一一對應(yīng)的。匯編語言是一種介于機(jī)器語言和高級語言之間的計算機(jī)編程語言。用匯編語言編寫的程序叫匯編語言程序。匯編程序是一種翻譯程序，與高級語言的編譯程序所完成的任務(wù)相似。匯編程序的主要功能如下：檢查源程序。檢測出源程序中的語法錯誤，并給出出錯的信息。產(chǎn)生源程序的目標(biāo)程序，并可給出列表文件。將宏指令展開。2.4數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)在計算機(jī)中，所有的數(shù)據(jù)表示與運(yùn)算都是用二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行的，而二進(jìn)制數(shù)的處理基本電路是邏輯門。早期的邏輯門是由分立元件構(gòu)成，由于集成電路技術(shù)的發(fā)展，如今邏輯門均已集成化而成為集成邏輯門。2.4.1基本邏輯關(guān)系及邏輯門邏輯門是構(gòu)成數(shù)字電路的基本單元，每一種邏輯門的輸入和輸出之間有一定的邏輯關(guān)系。所有的邏輯關(guān)系都可以由“與”、“或”、“非”3種基本的邏輯關(guān)系來表示，而實現(xiàn)這些基本邏輯關(guān)系的電路就是邏輯門，最基本的邏輯門是“與”門、“或”門、“非”門。“與”邏輯關(guān)系及“與”門:運(yùn)算符號可以是“·”、“∧”、“∩”或“AND”。邏輯函數(shù)：F＝A·B“與”門的邏輯符號：“或”邏輯關(guān)系及“或”門：運(yùn)算符號可以是“＋”、“∨”、“∪”或“OR”。邏輯函數(shù)：F＝A＋B“或”門的邏輯符號：“非”邏輯關(guān)系及“非”門邏輯函數(shù)：F＝

“非”門的邏輯符號：“異或”邏輯關(guān)系及“異或”門邏輯函數(shù)：

“異或”門的邏輯符號：2.4.2邏輯代數(shù)與邏輯函數(shù)邏輯變量與函數(shù)：邏輯函數(shù)由邏輯變量A、B、C、…和算子“·”、“＋”、“－”及括號、等號等構(gòu)成的一個表達(dá)式。例如：

F=A+B

G=A·B基本邏輯運(yùn)算：

“與”運(yùn)算、“或”運(yùn)算、“非”運(yùn)算。邏輯代數(shù)的定理及常用公式（1）公理系統(tǒng)公理1交換律：A+B＝B+AA·B＝B·A公理2結(jié)合律：

(A+B)+C＝A+(B+C)

(A·B)·C＝A·(B·C)公理3分配律：A+(B·C)＝(A+B)·A+C)

A·(B+C)＝A·B+A·C公理4

0—1律：A+0＝A

A·l＝A

A+1＝1A·0＝0公理5互補(bǔ)律：2.4.2邏輯代數(shù)與邏輯函數(shù)（2）基本定理定理1：0+0＝0 1+0＝1 0+1＝1 1+1＝1

0·0＝0 1·0＝0 0·1＝0 1·1＝1推論：

定理2：A+A＝A A·A＝A定理3：A+A·B＝A A·(A+B)＝A定理4：

定理5：

定理6：

定理7：

定理8: 2.4.2邏輯代數(shù)與邏輯函數(shù)（3）邏輯代數(shù)的重要規(guī)則對偶規(guī)則

如果將邏輯函數(shù)表達(dá)式F中所有的“·”變成“＋”，“＋”變成“·”“0”變成“1”，“1”變成“0”，而邏輯變量保持不變，則所得到的新邏輯表達(dá)式稱為函數(shù)F的對偶式，記作F’

2.4.2邏輯代數(shù)與邏輯函數(shù)反演規(guī)則

如果將邏輯函數(shù)表達(dá)式F中所有的“·”變成“十”，“＋”變成“·”，“0”變成“1”，“1”變成“0”，原變量變成反變量，反變量變成原變量，則所得到的新函數(shù)表達(dá)式為原函數(shù)F的反函數(shù)。

已知：

根據(jù)規(guī)則得：代入規(guī)則

代入規(guī)則是指任何一個含有變量A的邏輯等式，如果將所有出現(xiàn)A的位置都代之以同一個邏輯函數(shù)F，則等式仍然成立。2.4.2邏輯代數(shù)與邏輯函數(shù)邏輯表達(dá)式的化簡代數(shù)化簡法運(yùn)用邏輯代數(shù)的公理、定理和規(guī)則對邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡[例]

=

=卡諾圖化簡法最小項之和2.4.2邏輯代數(shù)與邏輯函數(shù)2.5微型計算機(jī)系統(tǒng)的組成自計算機(jī)從1946年產(chǎn)生以來，經(jīng)過多年的努力，計算機(jī)技術(shù)已有了很大發(fā)展。1981年8月美國IBM公司成功推出了IBMPC(PersonalComputer)微型計算機(jī)，這是一種面向個人用戶的微型計算機(jī)，故又稱PC。目前，人們常用的計算機(jī)絕大部分都是微型計算機(jī)。2.5.1圖靈模型圖靈的基本思想

圖靈的基本思想是用機(jī)器來模擬人們用紙筆進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的過程，他把這樣的過程看作下列兩種簡單的動作：在紙上寫上或擦除某個符號；把注意力從紙的一個位置移動到另一個位置。而在每個階段，人要決定下一步的動作，依賴于此人當(dāng)前所關(guān)注的紙上某個位置的符號和此人當(dāng)前思維的狀態(tài)。

這個機(jī)器的每一部分都是有限的，但它有一個潛在的無限長的紙帶，因此這種機(jī)器只是一個理想的設(shè)備。圖靈認(rèn)為這樣的一臺機(jī)器就能模擬人類所能進(jìn)行的任何計算過程。圖靈機(jī)的變體

圖靈機(jī)有很多變種，但可以證明這些變種的計算能力都是等價的，即它們識別同樣的語言類。證明兩個計算模型A和B的計算能力等價的基本思想是：用A和B相互模擬，若A可模擬B，且B可模擬A，顯然它們的計算能力等價。這里不考慮計算的效率，只考慮計算理論上的“可行性”。2.5.2馮·諾伊曼模型控制器輸入設(shè)備運(yùn)算器（ALU）輸出設(shè)備存儲器馮·諾伊曼模型特點(diǎn)計算機(jī)完成任務(wù)是由事先編好的程序完成的。計算機(jī)的程序被事先輸入到存儲器中，程序運(yùn)算的結(jié)果也被存放在存儲器中。計算機(jī)能自動連續(xù)地完成程序。程序運(yùn)行所需要的信息和結(jié)果可以通過輸入/輸出設(shè)備完成。計算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備所組成。2.5.2馮·諾伊曼模型2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微型計算機(jī)硬件組成體系結(jié)構(gòu)指的是構(gòu)成系統(tǒng)主要部件的總體布局、部件的主要性能以及這些部件之間的連接方式。馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)：計算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5大部分組成?？刂破骱瓦\(yùn)算器是其核心，稱為CPU按存儲程序原理進(jìn)行工作數(shù)據(jù)和程序以二進(jìn)制代碼形式不加區(qū)別地存放在存儲器中，存放的位置由地址確定控制器是根據(jù)存放在存儲器中的指令序列（程序）進(jìn)行工作，并由一個程序計數(shù)器控制指令的執(zhí)行2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成微型計算機(jī)硬件組成硬件外設(shè)主機(jī)CPU輸入設(shè)備輸出設(shè)備內(nèi)存外存磁盤硬盤光盤軟盤打印機(jī)音箱顯示器閃存掃描儀鍵盤鼠標(biāo)攝像頭數(shù)碼相機(jī)主板2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成主板2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成主板又叫系統(tǒng)板或是母板主板是整個電腦的基板，是CPU、內(nèi)存、顯卡及各種擴(kuò)展卡的載體主板是否穩(wěn)定關(guān)系著整個電腦是否穩(wěn)定，主板的速度在一定程度上也制約著整機(jī)的速度計算機(jī)各部件的連接工具2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成CPU中央處理器英文名稱是CentralProcessingUnit簡稱為CPU包括運(yùn)算器和控制器兩部分電腦的核心部件，決定計算機(jī)的性能主要由INTEL和AMD公司生產(chǎn)發(fā)展：286、386、486、奔騰、PⅡ、PⅢ、PⅣ2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成存儲器通用寄存器堆指令和數(shù)據(jù)緩沖棧脫機(jī)外部存儲器（磁帶、光盤等）聯(lián)機(jī)外部存儲器（磁盤等）主存儲器（DRAM）Cache（SRAM）存儲容量越來越大速度越來越快2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成存儲器容量存儲器的容量是衡量存儲器性能的重要指標(biāo)之一，以字或字節(jié)為單位來表示存儲器存儲單元的總數(shù)，就得到了存儲器的容量。1KB等于1024字節(jié)1MB等于1024×1024字節(jié)1GB等于1024×1024×1024字節(jié)1TB等于1024×1024×1024×1024字節(jié)2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成存儲器的分類存儲器內(nèi)存（主存）：存放將執(zhí)行的程序（指令）和程序執(zhí)行所需的數(shù)據(jù)。目前內(nèi)存主要由半導(dǎo)體器件構(gòu)成。相對外存來說，價格貴、容量小。外存（輔存）：存放備用數(shù)據(jù)或程序。如軟盤、硬盤、CD-ROM等，屬于外部設(shè)備。相對價格低，容量大。一般概念上說存儲器往往指的是內(nèi)存。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成主存儲器主存儲器又稱為內(nèi)存儲器或內(nèi)存，是指能夠通過指令中的地址直接訪問的存儲器，它被用來存儲正在被CPU使用的程序和數(shù)據(jù)。隨機(jī)存儲器（RAM）動態(tài)RAM（DRAM）靜態(tài)RAM（SRAM）只讀存儲器（ROM）可編程只讀存儲器(PROM)可刪除編程只讀存儲器(EPROM)電可刪除編程存儲器(EEPROM)2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成隨機(jī)存儲器RAMRAM通常有三個特點(diǎn)：可以讀出、也可以寫入所謂隨機(jī)存取，意味著存取任一單元所需的時間相同當(dāng)斷電后，存儲內(nèi)容立即消失，稱為易失性(volatile)通常內(nèi)存容量為128MB

、256MB

、512MB、1G

、2G2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成隨機(jī)存儲器的分類RAM可分為動態(tài)(DynamicRAM)和靜態(tài)(StaticRAM)兩類動態(tài)隨機(jī)存儲器DRAM是用MOS電路和電容來作存儲元件的，由于電容會放電，所以需要定時充電以維持存儲內(nèi)容的正確靜態(tài)隨機(jī)存儲器SRAM是用雙極型電路或MOS電路的觸發(fā)器來作存儲元件的，沒有電容造成的刷新問題。只要有電源正常供電，觸發(fā)器就能穩(wěn)定地存儲數(shù)據(jù)DRAM的特點(diǎn)是高密度，低成本，高耗電量；SRAM的特點(diǎn)是高速度，低密度，高成本2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成只讀存儲器ROMROM為只讀存儲器（ReadOnlyMemory）的縮寫。它只能讀出原有的內(nèi)容，而不能寫入新內(nèi)容，原有內(nèi)容由廠家一次性寫入，并永久保存下來，當(dāng)然是非易失的。ROM的用途很廣。（1）與微程序設(shè)計相結(jié)合。（2）與操作系統(tǒng)、高級語言相結(jié)合。（3）與應(yīng)用軟件相結(jié)合。（4）無磁盤網(wǎng)絡(luò)工作站。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成PROMPROM是可編程只讀存儲器(ProgrammableReadOnlyMemory)的縮寫。它與ROM的性能一樣，存儲的程序在處理過程中不會丟失、也不會被替換。區(qū)別僅是廠家能針對用戶對軟件的專門需求來燒制其中的內(nèi)容。因此，PROM大都固化某些在使用中不需變更的程序或數(shù)據(jù)，從結(jié)構(gòu)上說它是根本無法擦除的。EPROMEPROM是可刪除編程只讀存儲器(ErasableProgrammableReadOnlyMemory)，能通過可編程設(shè)備寫入程序等信息，并可通過紫外線刪除所存儲的信息。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成EEPROMEEPROM是電擦除可編程只讀存儲器(ElectricallyErasableProgrammableROM)的縮寫，它包含了EPROM的全部功能，而在擦除與編程方面更加方便。這就使EEPROM比EPROM有更大的靈活性和更廣泛的適應(yīng)性。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成FlashROMFlashROM也是一種ROM，但它也有自己的特點(diǎn)。它是設(shè)計在系統(tǒng)內(nèi)部用于更新BIOS數(shù)據(jù)時使用，而且無需使用燒錄器。FlashROM主要用在主板上，用戶將可以很容易地更新BIOS，而勿需打開電腦機(jī)箱。FlashROM在寫入數(shù)據(jù)時是以一個塊為單位，例如8KB為一塊，一次清除及寫入8KB，這一點(diǎn)它和EEPROM不一樣，EPROM是針對每一字節(jié)進(jìn)行訪問的。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成外存一個外部的，永久的存儲區(qū)域，當(dāng)電源關(guān)閉時，其存儲的信息不會丟失。軟盤硬盤光盤U盤磁帶2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成軟盤可以移動的存儲介質(zhì)，但容量很小，常見的有1.2MB5.25英寸和.44MB3.5英寸兩種規(guī)格，5.25英寸盤基本上被淘汰了，目前使用的軟盤都是l.44MB的3.5英寸軟盤。通過軟盤驅(qū)動器進(jìn)行讀寫操作讀：從磁盤里讀取數(shù)據(jù)；寫：向磁盤里寫入數(shù)據(jù)5.25英寸軟盤外觀3.5英寸軟盤外觀2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成軟盤的結(jié)構(gòu)和存儲原理軟盤片是軟盤的核心，是記錄數(shù)據(jù)的載體，它由一種塑料物構(gòu)成，表面涂著一層由鐵氧化物構(gòu)成的磁性材料。這與錄音機(jī)中使用的磁帶有點(diǎn)相似，盤片在軟盤驅(qū)動器中水平旋轉(zhuǎn)并通過磁頭來讀寫盤片上的信息，寫的過程是以電脈沖將磁頭下方磁道上那一點(diǎn)磁化，而讀的過程則將磁頭下方磁道上那一點(diǎn)的磁化信息轉(zhuǎn)化為電信號，并通過電信號的強(qiáng)弱來判斷為“0”還是“1”。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成軟盤格式化軟盤格式：軟盤的平面圓片在邏輯上進(jìn)一步劃分為面，磁道和扇區(qū)。格式化未格式化2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成軟盤格式化的原理軟盤只有經(jīng)過格式化后才可以使用。格式化是為存儲數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備，在此過程中，軟盤被劃分為若干個磁道，磁道又被劃分為若干個扇區(qū)。例如，3.5英寸軟盤共有80個磁道，18個扇區(qū)，每個扇區(qū)的容量均為512個字節(jié)，兩面的總?cè)萘考s為1.44MB。軟盤的容量=記錄面數(shù)×磁道數(shù)/面×扇區(qū)數(shù)/道×字節(jié)/扇區(qū)2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成兩種密度的軟盤格式2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成使用軟盤的注意事項不要彎曲或放置重物在磁盤上。不要觸摸磁盤保護(hù)套內(nèi)可見的東西。保存時應(yīng)避免強(qiáng)磁場，高熱和化學(xué)物品。將磁盤放置在硬塑料盒內(nèi)。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成硬盤程序、各種數(shù)據(jù)和結(jié)果的存放處，里面存儲的信息不會由于斷電而丟失通過硬盤驅(qū)動器進(jìn)行讀寫操作，制作時將驅(qū)動器與硬盤本身合二為一存儲容量大，硬盤為40、60、80、100、200GB

硬盤片讀寫磁頭2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成硬盤的分類從外形磁盤直徑尺寸分有5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸和1.8英寸等。從存儲容量上分有8.4GB、10GBG、20GB、30GB等。從接口分有IDE、EIDE、ATA2、SCSI接口。其中SCSI接口硬盤主要用在服務(wù)器上。EIDE、ATA2是在IDE作了改進(jìn)的接口，其傳輸速度有了大幅度的提高。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成硬盤的結(jié)構(gòu)和存儲原理硬盤與軟盤的工作原理相同。硬盤一般由多個盤片固定在一個公共的轉(zhuǎn)軸上，構(gòu)成盤片組。微機(jī)上用的硬盤采用了溫徹斯特技術(shù)，它把硬盤、驅(qū)動電機(jī)、讀寫磁頭等組裝并封裝在一起，成為曼徹斯特驅(qū)動器。硬盤工作時，固定同一個轉(zhuǎn)軸上的多張盤片以每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)甚至更高的速度旋轉(zhuǎn)，磁頭在驅(qū)動馬達(dá)的帶動下在磁介質(zhì)盤做徑向移動，尋找定位，完成寫入或讀出數(shù)據(jù)工作。硬盤經(jīng)過低級格式化、分區(qū)及高級格式化后即可使用。

2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成硬盤盤片圖2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成硬盤分區(qū)物理磁盤:磁盤實體邏輯磁盤:經(jīng)過分割所建立的磁盤區(qū)磁盤分區(qū)命令:FDISK2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成硬盤的存儲容量

硬盤片以硬質(zhì)的鋁合金片為片基，并涂上精細(xì)磁性材料制作而成。磁盤表面也以轉(zhuǎn)軸中心為圓點(diǎn)，被均勻地劃分為若干個半徑不等的同心圓，稱為磁道。不同記錄面上相同直徑的磁道在垂直方向構(gòu)成同心圓柱，稱為柱面，柱面數(shù)等于磁道數(shù)。每個磁道同樣被劃分為若干個扇區(qū)，每個扇區(qū)的容量均為512字節(jié)。硬盤的容量可用下式計算：

硬盤容量=記錄面數(shù)×柱面數(shù)×扇區(qū)數(shù)/磁道×字節(jié)/扇區(qū)

硬盤的磁道、扇區(qū)、柱面面柱扇區(qū)磁道2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成常見硬盤內(nèi)置硬盤：簡稱硬盤，安裝在系統(tǒng)單元的內(nèi)部。盒式硬盤：與錄音機(jī)的磁帶一樣，可以方便的移動，用于作為內(nèi)置硬盤的補(bǔ)充。硬盤組：存儲大容量信息可移動的存儲設(shè)備，其容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上述兩種硬盤。USB移動硬盤：支持即插即用。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成

光盤可以移動的存儲介質(zhì)，光盤的容量比軟盤大多了通過光盤驅(qū)動器進(jìn)行讀寫操作普通光盤CD-ROW（600MB）都是只能讀不能寫的有一種特殊的光盤CD-R是可以寫的，但需要使用“光盤刻錄機(jī)”才能把數(shù)據(jù)寫到CD-R光盤上，寫一次，讀多次DVD（digitalvideodisc):數(shù)字化視頻光盤，容量可達(dá)4.7GB2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成閃存（優(yōu)盤）閃存不僅具有RAM內(nèi)存可擦除、可編程的優(yōu)點(diǎn),而且還具有ROM內(nèi)存的寫入數(shù)據(jù)在斷電后不會消失的優(yōu)點(diǎn)。USB閃存盤普遍采用USB接口，與計算機(jī)的理論傳輸速率可達(dá)12MB/s，具有易擴(kuò)展、即插即用的優(yōu)點(diǎn)CompactFlash又稱CF卡，是美國SanDisk公司于1994年推出的，它廣泛應(yīng)用于筆記本計算機(jī)和數(shù)字產(chǎn)品中。SmartMedia又稱SM卡，是東芝和Taec公司于1995年11月發(fā)布的。MemoryStick又稱記憶棒，是索尼公司獨(dú)立推出的，它的體積非常小，廣泛用于索尼公司的電子產(chǎn)品上。U盤：可移動存儲時髦美觀小巧，容量常見16MB、32MB、64MB、128MB，USB接口，即插即用。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成顯示卡簡稱顯卡，是主機(jī)與顯示器之間的接口電路，其功能是將主機(jī)輸出的信號轉(zhuǎn)換成顯示器能接受的信息2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成聲卡又稱聲效卡，聲卡又稱音頻卡，是處理音頻信號的硬件，大多數(shù)主板集成了聲卡，也可安裝聲卡。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成網(wǎng)卡用來連接一臺計算機(jī)到其他計算機(jī)，或通過網(wǎng)絡(luò)總線連接多臺計算機(jī)、打印機(jī)、服務(wù)器等設(shè)備。目前配置有100M和1000M。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成輸入設(shè)備鍵盤鼠標(biāo)光筆數(shù)字相機(jī)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)掃描儀2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成鍵盤基本的輸入設(shè)備常見的為104鍵位的鍵盤鍵盤是最常用的輸入設(shè)備，可以輸入字符、數(shù)字和特殊符號，并需要顯示器的配合。用鍵盤所輸入的符號都要被轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進(jìn)制碼，如ASCII碼。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成鍵盤分區(qū)整個鍵盤大致分為4個區(qū)：

功能鍵區(qū)、打字鍵區(qū)、數(shù)字小鍵盤區(qū)、屏幕編輯鍵和光標(biāo)移動鍵區(qū)。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成打字練習(xí)指法：

關(guān)鍵是把雙手的拇指放在空格鍵上，其他八個手指分別放在基本行上，即兩食指放在F、J上，兩手在各自的范圍內(nèi)上下移動。按鍵時要彈擊，不要狠敲硬打。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成鍵盤的清洗關(guān)閉電源，拔下鍵盤與主機(jī)的連接線使用吸塵器清除鍵盤中的灰塵與垃圾用軟性的布料粘上90%的異丙基酒精，輕輕清洗鍵盤表面，然后使用干凈的軟布擦干當(dāng)鍵盤徹底干了以后，重新連接鍵盤和主機(jī)2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成計算機(jī)輸入設(shè)備使用鼠標(biāo)使計算機(jī)的某些操作更容易、更方便、更有趣，對計算機(jī)的普及具有偉大的貢獻(xiàn)鼠標(biāo)2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成鼠標(biāo)的清洗關(guān)閉電源，拔下鼠標(biāo)與主機(jī)的連接線將鼠標(biāo)翻轉(zhuǎn)，打開底蓋，取出滾動球用清潔劑或酒精和軟布清潔滾動球，然后擦干吹出放置滾動球隔艙中的灰塵，用棉花球擦凈滾輪上的油膩和垃圾將滾動球重新放入隔艙中并安裝好底蓋2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成光筆與計算機(jī)連接并放置在顯示屏旁的特殊輸入筆內(nèi)部有光電感應(yīng)器，可檢測顯示屏上的光柵掃描光束，然后通過相應(yīng)電路定位光筆所在屏幕的位置使用了藍(lán)牙協(xié)議作為無線傳輸發(fā)射端接受端都相當(dāng)細(xì)小，其中接受端使用了USB口，傳輸距離并沒有受到影響，達(dá)到了9m，分辨率依然相當(dāng)高，達(dá)到800dpi

2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成攝像頭數(shù)碼相機(jī)都不是計算機(jī)的常規(guī)外設(shè)，但可以拓展計算機(jī)的使用功能。你可以根據(jù)需要選擇是否配置2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成數(shù)字?jǐn)z像機(jī)將場景以數(shù)字形式記錄在磁盤或攝像機(jī)的內(nèi)存中質(zhì)量優(yōu)于傳統(tǒng)攝像機(jī)可捕獲靜態(tài)數(shù)字圖像，故可作為數(shù)字相機(jī)使用2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成掃描儀輸入設(shè)備，但不是常規(guī)，可以根據(jù)需要選擇是否配置常用掃描圖片、像片、文本，有的掃描儀來可以掃描立體實物2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成顯示器計算機(jī)工作狀態(tài)的反應(yīng)、信息處理結(jié)果的輸出基本的計算機(jī)輸出設(shè)備2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成打印機(jī)輸出設(shè)備

通過并口與主機(jī)相連分非接觸式打印機(jī)和接觸式打印機(jī)2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成打印機(jī)

通過打印機(jī)或繪圖儀將信息輸出到紙上稱為硬拷貝（顯示器輸出稱為軟拷貝）非接觸式打印機(jī)噴墨打印機(jī)：噴墨打印機(jī)以非常高的速度噴射微滴墨水到打印紙的表面，不僅產(chǎn)生字符質(zhì)量的圖像，也能打印彩色的圖像激光打印機(jī)：激光打印機(jī)使用與復(fù)印機(jī)相似的技術(shù)，即利用激光束產(chǎn)生很高質(zhì)量的字符和圖像熱學(xué)打印機(jī)：熱學(xué)打印機(jī)使用熱元素在熱敏感打印紙上產(chǎn)生字符和圖像2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成打印機(jī)（續(xù)）接觸式打印機(jī)：使用“錘子”敲擊字符形體，字符形體進(jìn)一步敲擊色帶，引起色帶上的字符圖像印刷在打印紙上點(diǎn)針打印機(jī)：它通過打印頭上的細(xì)小針?biāo)纬傻哪Ｐ痛蛴∽址蛨D形菊花輪打印機(jī)：使用一個塑料或金屬打印元素，其形狀相似于菊花上的花瓣行式打印機(jī)：利用一個打印輪或一個運(yùn)動的鏈，一次能夠打印整個一行2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成

繪圖儀

繪圖儀是用于產(chǎn)生直方圖、地圖、建筑圖紙以及三維圖表的專用輸出設(shè)備筆式繪圖儀：通過在設(shè)計圖紙上移動一個水筆或鉛筆創(chuàng)建線圖噴墨繪圖儀：通過噴射墨水微滴創(chuàng)建線圖和彩色立體圖像靜電繪圖儀：使用靜電電荷在特殊處理的紙張上創(chuàng)建高分辨率的“圖像點(diǎn)”直接成像繪圖儀：使用熱感應(yīng)紙和電加熱針創(chuàng)建圖像2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成軟件軟件可分為兩大類系統(tǒng)軟件(systemsoftware)應(yīng)用軟件(applicationsoftware)2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、硬件之間的層次關(guān)系計算機(jī)硬件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件用戶按下‘P’鍵Hi，OS，發(fā)生了一個事件：‘P’鍵被按下了！Hi，財務(wù)系統(tǒng)，鍵盤輸入的是‘P’，看著辦吧！Hi，OS，打印我送到你那里的工資報表文件！Hi，激光打印機(jī)，把我送給你的數(shù)據(jù)打印出來！激光打印機(jī)開始打印2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成管理和控制計算機(jī)的要求計算機(jī)有許多部件，需要對它們進(jìn)行統(tǒng)一管理，包括：內(nèi)存和外存；各個部件之間的通信與協(xié)調(diào)運(yùn)行。還有許多與硬件有關(guān)的、公共的事情：接受輸入設(shè)備（例如鍵盤）送來的數(shù)據(jù)；把數(shù)據(jù)存儲到外存，或者從外存讀取所需要的數(shù)據(jù)；把數(shù)據(jù)送給輸出設(shè)備（例如顯示器、打印機(jī)等）。這些事情：完全可以用程序來做。因為計算機(jī)不僅可以為用戶計算，還可以為自己計算。不應(yīng)當(dāng)由每一個程序都來做，而應(yīng)當(dāng)由專門的程序來做。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成系統(tǒng)軟件這類軟件不需要用戶的干預(yù)，就能處理技術(shù)上很復(fù)雜的、繁雜的、一般用戶處理不了的那些事情。這類軟件包括：操作系統(tǒng)語言處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)系統(tǒng)實用程序2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的功能（Basicfunctions）：處理器管理：負(fù)責(zé)在多道程序之間分配，使每道程序都能高效而有序的執(zhí)行。存儲器管理：內(nèi)存空間的分配和回收，地址轉(zhuǎn)換和內(nèi)存保護(hù)，內(nèi)存的虛擬存儲器擴(kuò)充。設(shè)備管理：統(tǒng)一管理各種已登入系統(tǒng)的外部設(shè)備并負(fù)責(zé)外設(shè)和主機(jī)之間的信息交換。文件管理：統(tǒng)一管理各種以文件形式保存在外存上的信息，負(fù)責(zé)文件的建立、讀、寫、復(fù)制和刪除等。作業(yè)和進(jìn)程管理：對程序運(yùn)行進(jìn)行管理。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成操作系統(tǒng)自身的運(yùn)行方式：開機(jī)即開始運(yùn)行，關(guān)機(jī)時終止運(yùn)行；開機(jī)時，由ROM中的程序從外存讀入操作系統(tǒng)的一部分到內(nèi)存并運(yùn)行它，再由運(yùn)行中的操作系統(tǒng)自己把操作系統(tǒng)的其他部分讀入內(nèi)存并執(zhí)行之；關(guān)機(jī)時，操作系統(tǒng)終止其他程序后，最后才終止運(yùn)行。操作系統(tǒng)的類別：單用戶操作系統(tǒng)多用戶操作系統(tǒng)單道批處理操作系統(tǒng)多道批處理操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成計算機(jī)專業(yè)人員應(yīng)當(dāng)怎樣看待操作系統(tǒng)？當(dāng)然要能夠熟練地通過操作系統(tǒng)來使用計算機(jī)，但絕不能滿足于只會手工使用操作系統(tǒng)。在開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)時：能夠通過系統(tǒng)功能調(diào)用，來充分、有效地利用操作系統(tǒng)已有的功能，而不是一切白手起家；能夠充分發(fā)揮操作系統(tǒng)同時運(yùn)行多個應(yīng)用程序的能力，這就是并發(fā)程序設(shè)計（Concurrentprogramming）；操作系統(tǒng)是一類水平最高的軟件，要認(rèn)真學(xué)習(xí)其設(shè)計思想，以及表示和管理各種資源的手法，再應(yīng)用到自己的開發(fā)工作中去。建議在學(xué)過《操作系統(tǒng)》課程后，讀一讀經(jīng)典操作系統(tǒng)的源程序。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成語言處理系統(tǒng)高級語言，匯編語言，機(jī)器語言將用高級語言或匯編語言編寫的程序（源程序，Sourceprograms），翻譯成等價的機(jī)器語言程序。翻譯時，要對源程序進(jìn)行檢查，來保證翻譯后的程序是可執(zhí)行的。但是，語言翻譯程序無法保證程序的執(zhí)行結(jié)果是否正確，這要靠程序設(shè)計人員自己來判斷。這是因為，在正確地表達(dá)了一個錯誤的源程序時，語言翻譯程序只能肯定源程序的表達(dá)方式（語法，Syntax）是正確的，而沒有能力判斷出程序的內(nèi)涵（語義，Semantics）是錯誤的。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成語言處理系統(tǒng)類別：編譯程序（Compiler）：將高級語言程序翻譯成對應(yīng)的匯編語言程序，或者直接翻譯成對應(yīng)的機(jī)器語言程序（稱為目標(biāo)程序（Objectprogram)，存儲于外存，不能直接執(zhí)行）。匯編程序（Assembler）：將匯編語言程序翻譯成對應(yīng)的目標(biāo)程序。鏈接程序（Linker）：將一個或多個目標(biāo)程序與一個或多個相關(guān)的程序庫（Library，也是由一些目標(biāo)程序構(gòu)成）組織在一起，產(chǎn)生可執(zhí)行代碼（Executablecode）并存入外存，在需要運(yùn)行時再由操作系統(tǒng)加載后執(zhí)行。解釋程序（Interpreter）：對高級語言程序逐句地進(jìn)行翻譯，產(chǎn)生對應(yīng)的機(jī)器語言指令序列并執(zhí)行之。2.5.3微型計算機(jī)系統(tǒng)組成語言處理系統(tǒng)編譯－鏈接－加載－執(zhí)行的過程編譯鏈接目標(biāo)程序其他目標(biāo)程序與程序庫可執(zhí)行程序源程序加載ExecutableCode執(zhí)行語言處理系統(tǒng)不同的高級語言有不同的編譯程序或解釋程序。目前主要的高級語言有：C++、C#、CJavaVisualBasicPASCAL、DelphiAdaFortranCOBOL計算機(jī)的機(jī)器指令不同，匯編程序就不同。鏈接程序通常與操作系統(tǒng)有關(guān)，可以鏈接同一操作系統(tǒng)中不同語言的編譯程序或匯編程序所產(chǎn)生的目標(biāo)程序計算機(jī)專業(yè)人員應(yīng)當(dāng)怎樣看待語言處理系統(tǒng)？計算機(jī)上所使用的語言并不限于程序設(shè)計語言計算機(jī)總是要與用戶對話的。對話時所使用的語言應(yīng)當(dāng)易于用戶理解和使用，可能是文字語言，可能是圖形語言，還可能就直接是用戶的聲音或圖像。與用戶對話的語言，必須能夠被翻譯成計算機(jī)中的程序能夠理解和執(zhí)行的方式。用戶在使用對話語言時，不可能不犯錯誤，因此需要把能夠判斷清楚的錯誤都查出來，而不能稀里糊涂地執(zhí)行。因此，計算機(jī)專業(yè)人員應(yīng)當(dāng)能夠設(shè)計和實現(xiàn)與用戶對話的語言。認(rèn)真學(xué)習(xí)語言處理系統(tǒng)的原理和技術(shù)是必要的。系統(tǒng)實用程序是專門用于系統(tǒng)維護(hù)（Systemmaintenance）的程序解決系統(tǒng)出現(xiàn)的一些問題；提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率；保護(hù)系統(tǒng)，使得系統(tǒng)能夠安全、可靠、持續(xù)地運(yùn)行?；镜膶嵱贸绦蛩哂械墓δ埽簬椭藖碓\斷與排除系統(tǒng)故障（Troubleshooting）防病毒（Antivirus）安裝（Install）和卸載（Uninstall）計算機(jī)中的程序?qū)ο到y(tǒng)中的程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行備份（Backup）對文件進(jìn)行壓縮（Filecompression），以減少存儲空間，提高傳送速度設(shè)備驅(qū)動程序外設(shè)本身也是靠既定的程序（即設(shè)備驅(qū)動程序）來控制的，使得外設(shè)與計算機(jī)系統(tǒng)能夠進(jìn)行通信。大部分設(shè)備驅(qū)動程序是在計算機(jī)啟動時被操作系統(tǒng)加載到內(nèi)存中并開始運(yùn)行的，還有一些就包含在操作系統(tǒng)之中。來源：操作系統(tǒng)內(nèi)含設(shè)備供應(yīng)商提供從互聯(lián)網(wǎng)下載（Download

）什么是應(yīng)用軟件？應(yīng)用軟件是由信息系統(tǒng)或計算機(jī)的使用者（稱為最終用戶，Endusers）來使用的那些軟件。應(yīng)用軟件可分為兩大類：通用應(yīng)用軟件（General-purposeapplications）被廣泛使用的軟件；完成的是常見的任務(wù)。專用應(yīng)用軟件（Special-purposeapplications）只在特定領(lǐng)域或場合使用的軟件；完成的是專門的任務(wù)。應(yīng)用軟件的共同特征：具有友好的界面，一般應(yīng)是GUI。能有效地防止各種最終用戶可能產(chǎn)生的使用錯誤。常用的通用應(yīng)用軟件字處理程序（Wordprocessingprograms）。如：MicrosoftWord互聯(lián)網(wǎng)工具。如：瀏覽器（Browser）軟件：MicrosoftIE電子郵件（E-Mail）軟件：

MicrosoftOutlook個人數(shù)據(jù)庫。如：MicrosoftAccess電子表（Spreadsheets）。如：Lotus1-2-3MicrosoftExcel圖形化展示工具。如：MicrosoftPowerPoint專用應(yīng)用軟件專用應(yīng)用軟件是信息系統(tǒng)中直接面向最終用戶、進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理與數(shù)據(jù)管理的那些部件。如管理信息系統(tǒng)，計算機(jī)集成制造系統(tǒng)等。專用應(yīng)用軟件通常與應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)。常見的領(lǐng)域是：財務(wù)金融（銀行、證券、保險、...）交通（航空、鐵路、公路、水運(yùn)、海運(yùn)、城市交通、...）通信（固定電話、移動通信、網(wǎng)絡(luò)管理、...）物流（特快專遞、貨運(yùn)、...）商業(yè)與服務(wù)業(yè)（超市、賓館、旅游、...）企業(yè)管理電子商務(wù)電子政務(wù)Computersareeverywhere!2.5.6計算機(jī)的特點(diǎn)運(yùn)算速度快、精度高具有邏輯判斷和記憶能力高度的自動化和靈活性2.5.7計算機(jī)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)字長時鐘周期和主頻運(yùn)算速度內(nèi)存容量數(shù)據(jù)輸入輸出最高速率2.5.8計算機(jī)的分類單指令流單數(shù)據(jù)流單指令流多數(shù)據(jù)流多指令流單數(shù)據(jù)流多指令流多數(shù)據(jù)流2.5.9計算機(jī)的基本工作方式計算機(jī)的基本工作方式可概括為“IPOS循環(huán)”，即輸入(Input)、處理(Processing)、輸出(Output)和存儲(Storage)，它反映了計算機(jī)進(jìn)行工作的基本步驟。1．輸入接收由輸入設(shè)備(如鍵盤、鼠標(biāo)器、掃描儀等)提供的數(shù)據(jù)。2．處理對數(shù)值、邏輯、字符等各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，按指定的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。3．輸出將處理所產(chǎn)生的結(jié)果等數(shù)據(jù)由輸出設(shè)備(如顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等)輸出。4．存儲計算機(jī)可以存儲程序和數(shù)據(jù)供以后使用。2.6存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)存儲器是具有“記憶”功能的部件，在計算機(jī)系統(tǒng)中占有十分重要的地位。存儲器的基本功能是存放以二進(jìn)制形式表示的程序和數(shù)據(jù)。如何設(shè)計容量大、速度快且造價低的存儲器，一直是計算機(jī)發(fā)展中的關(guān)鍵問題，目前還沒有哪一種存儲器功能完全滿足計算機(jī)系統(tǒng)對存儲器的需求。因此，計算機(jī)系統(tǒng)通常配備分層結(jié)構(gòu)的存儲器系統(tǒng)，以滿足容量、速度和造價等方面的要求。2.6.1存儲器與存儲系統(tǒng)概述存儲器現(xiàn)代計算機(jī)是以存儲器為中心的計算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)利用計算機(jī)完成某項任務(wù)時，首先把解決問題的程序和所需數(shù)據(jù)存于存儲器中，在執(zhí)行程序時再由存儲器快速地提供給處理機(jī)。這種方式是現(xiàn)代計算機(jī)的重要特征之一，通常稱之為程序存儲。存儲器的分類按存儲介質(zhì)，可將存儲器分為半導(dǎo)體存儲器、磁存儲器和光存儲器。按工作方式，可將存儲器分為隨機(jī)存取存儲器、只讀存儲器、順序存取存儲器、直接存取存儲器等。按信息的可保存性，可將存儲器分為易失性存儲器和非易失性存儲器。按在計算機(jī)中的作用，可將存儲器分為主存儲器、輔助存儲器和高速緩沖存儲器等。2.6.1存儲器與存儲系統(tǒng)概述存儲器的主要性能指標(biāo)存儲容量

存儲器中可以容納的存儲單元總數(shù)稱為存儲容量。存儲周期

處理機(jī)可以連續(xù)二次啟動該存儲器所需的最小時間間隔。存儲訪問時間存儲器收到有效地址到其輸出端出現(xiàn)有效數(shù)據(jù)的時間間隔性價比性能與價格的比值是衡量存儲器經(jīng)濟(jì)性能好壞的綜合性指標(biāo)。功耗