世界近現(xiàn)代科技史□第一章科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力□第二章古代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展□第三章近代科學(xué)的誕生□第四章現(xiàn)代物理學(xué)□第五章現(xiàn)代生物學(xué)□第六章微電子技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)□第七章新材料新能源技術(shù)□第八章空間技術(shù)與海洋技術(shù)2第六章

微電子和計算機(jī)技術(shù)3引言微電子技術(shù)已經(jīng)滲透到社會的各個領(lǐng)域，影響面極廣，發(fā)展微電子技術(shù)是當(dāng)今高科技發(fā)展的關(guān)鍵問題。計算機(jī)的面貌也日新月異，它的用途越來越廣，功能越來越全，效率也越來越高。計算機(jī)已廣泛應(yīng)用于人類社會的各個領(lǐng)域。大規(guī)模應(yīng)用計算機(jī)的浪潮，席卷了工業(yè)、科技、經(jīng)濟(jì)、軍事、金融、文教乃至家庭生活。為此應(yīng)該了解、學(xué)習(xí)這兩個科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的一些基本概念和基本知識。4本章概要電子管、晶體管及集成電路的最基本的原理、變遷和發(fā)展計算機(jī)工作基本原理、電子計算機(jī)的組成流水線和平行處理的基本概念，存儲管理，以及總線、外設(shè)和接口等計算機(jī)的軟件系統(tǒng)的有關(guān)概念論述計算機(jī)的分類及發(fā)展趨勢52.1微電子技術(shù)微電子技術(shù)的開始從電子管到晶體管到集成電路集成電路的設(shè)計和制作集成電路用于電路設(shè)計應(yīng)用和展望62.1.1從電子管到晶體管到集成電路電子管晶體管厚膜電路集成電路72.1.1從電子管到晶體管到集成電路1．電子管電子管又稱“真空管”（VacuumTube）電子管擁有三個最基本的極陰極(Cathode,K)：釋放出電子流屏極(Plate，P)：吸引和收集陰極發(fā)射的電子?xùn)艠O(Gird,G)：控制電子流的流量電子管的放大作用直熱式三極管燈絲（Filament）的制作材料鎢絲釷鎢合金氧化鹼土92.1.1從電子管到晶體管到集成電路2．晶體管半導(dǎo)體是制造晶體管的基本材料本征半導(dǎo)體、自由電子和空穴共價電子與N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體p-n結(jié)二極管和三極管極其工作原理102.1.1從電子管到晶體管到集成電路3．集成電路“集成電路”(IntegratedCircuit，IC)

把由若干個晶體管、電阻、電容等器件組成的、實現(xiàn)某種特定功能的電子線路，集中制造在一塊小小的半導(dǎo)體芯片上集成度發(fā)展神速

1962：幾個、1965：近100個（IC）

1967：100~1000個（中規(guī)模IC）

1967-1973：1000—10000個（LSIC）

1978：達(dá)10萬~100萬個單元（VLSIC）

目前集成度已突破千萬單元1112微電子工業(yè)的幾個熱點半導(dǎo)體工藝已經(jīng)達(dá)到0.18微米及更小HardwareDescriptionLanguage(HDL)硬件描述語言HDL有兩種用途：系統(tǒng)仿真和硬件實現(xiàn)注意：所有的HDL描述都可以用于仿真，但不是所有的HDL描述都能用硬件實現(xiàn)HDL和傳統(tǒng)的原理圖輸入方法的關(guān)系就好比是高級語言和匯編語言的關(guān)系VeryHighspeedintegratedcircuitDescriptionLanguage(VHDL)是一種用于電路設(shè)計的高級語言。超高速集成電路硬件描述語言，主要是應(yīng)用在數(shù)字電路的設(shè)計13微電子工業(yè)的幾個熱點印刷電路板的自動設(shè)計——

ORCADOrcad是個電子設(shè)計自動化軟件,可以對你設(shè)計的電路進(jìn)行直流掃描分析、交流掃描分析、溫度分析等等，它是世界上使用廣泛的EDA軟件,在歐美地區(qū)有相當(dāng)數(shù)量的電路工程師在使用它數(shù)字信號處理機(jī)——

DSP數(shù)字信號處理（DSP）是指利用專用或通用的數(shù)字信號處理芯片，以數(shù)字計算的方法對信號進(jìn)行處理。

它具有處理速度快，靈活，精確，抗干擾能力強(qiáng)，體積小等優(yōu)點。根據(jù)數(shù)字信號處理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特點：（1）在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法；（2）程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù)；（3）片內(nèi)具有快速RAM，通?？赏ㄟ^獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問；（4）具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持；（5）快速的中斷處理和硬件I/O支持；（6）具有在單周期內(nèi)操作的多個硬件地址產(chǎn)生器；（7）可以并行執(zhí)行多個操作；（8）支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。142.1.2集成電路的設(shè)計和制作1．傳統(tǒng)的設(shè)計和制造方法設(shè)計和繪制電子線路圖集成電路的線路圖轉(zhuǎn)繪成芯片布局圖分解成與制造工藝對應(yīng)的各個層次的布局圖數(shù)字化成“掩膜（Mask）”圖紙在半導(dǎo)體材料（例如硅晶片）上進(jìn)行鍍膜、光刻、酸洗、燒結(jié)芯片測試、切割、分檔、引腳焊接、封裝152.1.2集成電路的設(shè)計和制作2．使用硬件設(shè)計語言硬件描述語言HardwareDiscriptionLanguage，HDL可以描述硬件電路的功能，信號連接關(guān)系及定時關(guān)系，更有效的表示電路的特性源程序便于保存、便于修改和閱讀方便能全自動生產(chǎn)、避免大量的差錯代表：美國國防部的VHDL（VHSICHDL）

VerilogHDL日本電子工業(yè)振興協(xié)會的UDL/I162.1.2集成電路的設(shè)計和制作2．使用硬件設(shè)計語言TOPDOWN設(shè)計方法(三層描述)：行為描述寄存器傳輸方式描述邏輯綜合描述HDL語言設(shè)計硬件的主要優(yōu)點系統(tǒng)硬件描述能力強(qiáng)設(shè)計技術(shù)齊全、方法靈活、支持廣泛HDL語言可以與工藝無關(guān)編程HDL語言標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、易于共享和復(fù)用17網(wǎng)站18網(wǎng)站19向微米工藝的極限挑戰(zhàn)目前，由Intel為代表的多家公司正在開發(fā)“極端紫外”光刻技術(shù)，用氙燈將波長降至0.01微米；IBM則致力于0.005微米波長的X射線光刻技術(shù)研究工作。202.1.3集成電路用于電路設(shè)計為了加快電路設(shè)計的速度，除直接用HDL等語言幫助制造專用的集成電路外，一般還可以利用集成電路作為模塊和分立元件進(jìn)行組合以完成電路設(shè)計。主要有：可編程邏輯控制器或可編程邏輯部件ProgrammableLogicController，PLC或

ProgrammableLogicDevice，PLD用于設(shè)計用戶專用集成電路芯片數(shù)字信號處理器DigitalSignalProcessor,DSP用于多種信號處理212.1.3集成電路用于電路設(shè)計1．可編程邏輯控制器功能：利用器件生產(chǎn)商所提供的編程語言，按需要寫出相應(yīng)的程序，經(jīng)調(diào)試和修改、輸入并固定到PLC/PLD芯片中(燒結(jié)芯片)，成為用戶專用芯片。分類復(fù)雜可編程邏輯器件

CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice）場可編程門陣列（含有RAM）

FPGA（FieldProgrammableGateArray）

與標(biāo)準(zhǔn)的邏輯器件相比其主要優(yōu)點:規(guī)模大、體積小–加密性能好可實現(xiàn)在線編程–有利于電子設(shè)計自動化(EDA)AROMasAND/ORLogicDevicePLDSummaryPLAExamplePALExample262.1.3集成電路用于電路設(shè)計2．?dāng)?shù)字信號處理器功能：DSP是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器，B不同的型號被設(shè)計成專門用來處理復(fù)雜的圖形、圖像、視頻和音頻數(shù)字化信息。DSP的發(fā)展過程DSP發(fā)展歷程大致分為三個階段:70年代理論先行,80年代產(chǎn)品普及,90年代突飛猛進(jìn)。90年代DSP發(fā)展最快，相繼出現(xiàn)了第四代和第五代DSP器件。現(xiàn)在的DSP屬于第五代產(chǎn)品，它與第四代相比，系統(tǒng)集成度更高，將DSP芯核及外圍元件綜合集成在單一芯片上。這種集成度極高的DSP芯片不僅在通信、計算機(jī)領(lǐng)域大顯身手，而且逐漸滲透到人們?nèi)粘ＯM(fèi)領(lǐng)域

應(yīng)用領(lǐng)域：通信、語音、圖像/圖形、軍事、儀器儀表、自動控制、醫(yī)療、家用電器等與標(biāo)準(zhǔn)的邏輯器件相比其主要優(yōu)點:接口方便、編程方便、穩(wěn)定性好、精度高、重復(fù)性好、集成方便27282.1.4應(yīng)用和展望1．微電子技術(shù)的應(yīng)用微電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用于社會的各個行業(yè)微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)相輔相成，推動了信息技術(shù)的高速度發(fā)展傳統(tǒng)工業(yè)的行業(yè)改造和技術(shù)更新使商業(yè)領(lǐng)域的傳統(tǒng)賬冊產(chǎn)生了根本的變化與其他技術(shù)的結(jié)合和滲透發(fā)展成新的技術(shù)現(xiàn)代化的軍事與國防也離不開微電子技術(shù)深刻地、廣泛地影響著人們的生活292.1.4應(yīng)用和展望2．微電子技術(shù)展望電子元器件和線路越來越小、細(xì)，集成度越來越高，芯片運(yùn)行的速度越來越高快摩爾定律：集成度每18個月翻一番，而價格保持不變甚至下降人的頭發(fā)100微米

Intel803861.20微米工藝33MHzIntel804860.80微米工藝100MHzIntelPentium0.60微米工藝200MHzIntelPII0.35微米工藝500MHzIntelPIII0.25微米工藝800MHz最近已經(jīng)達(dá)到0.13微米2GMHz目前集成電路制造商進(jìn)軍≤0.1微米工藝

302.2計算機(jī)基本結(jié)構(gòu)和原理了解計算機(jī)基本工作原理、基本結(jié)構(gòu)及其發(fā)展的趨勢，將有利于在計算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的形勢下，跟上它前進(jìn)的步伐。計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成：硬件和軟件硬件構(gòu)成：中央處理單元、輸入接口和設(shè)備、輸出接口和設(shè)備、以及存儲器等軟件組成：程序、文件以及有關(guān)的文檔資料31從外觀角度，計算機(jī)硬件又由以下部分組成：至主機(jī)音箱鼠標(biāo)鍵盤顯示器2.2.1計算機(jī)基本工作原理322.2.1計算機(jī)基本工作原理1．基本組成組成：存儲器、運(yùn)算器、控制器、輸入設(shè)備與輸出設(shè)備等五大部分運(yùn)算器、控制器制作在同一芯片內(nèi)合稱“中央處理器（CPU）早期的以控制器、運(yùn)算器為機(jī)器的中心快速中央處理在等待慢速的外圍設(shè)備控制器的負(fù)擔(dān)過重現(xiàn)計算機(jī)改成以主存儲器為中心系統(tǒng)的輸入／輸出與CPU的運(yùn)算并行多種輸入和輸出并行33342.2.1計算機(jī)基本工作原理2．二進(jìn)制編碼計算機(jī)內(nèi)部是一個二進(jìn)制數(shù)字世界機(jī)器數(shù)用二進(jìn)制數(shù)碼表示。為什么？有如下特點：二進(jìn)制只有二個數(shù)，即0，1，易物理實現(xiàn)。它可用任何具有兩個不同穩(wěn)定狀態(tài)的元件來表示，可靠性高。如：開關(guān)的通——1，斷——0四則運(yùn)算簡單35節(jié)省存儲設(shè)備：十進(jìn)制表示0~9需要10個設(shè)備，而用二進(jìn)制只需4個設(shè)備就可表示0~15便于邏輯代數(shù)應(yīng)用

由于邏輯代數(shù)的結(jié)果只有兩種狀態(tài)：真、假，完全可用二進(jìn)制的0和1替代。使邏輯表達(dá)式的分析和設(shè)計更為簡單計算機(jī)的數(shù)字系統(tǒng)數(shù)制：指按進(jìn)位的原則進(jìn)行計數(shù)，稱進(jìn)位計數(shù)制進(jìn)位計數(shù)制有三個要素:

數(shù)位——數(shù)碼在一個數(shù)的位置

基數(shù)——某計數(shù)制中,數(shù)碼的個數(shù)

位權(quán)——某計數(shù)制中,數(shù)位中數(shù)碼所代表數(shù)值的大小等于這數(shù)碼乘上一個固定的值,該值稱為位權(quán).位權(quán)表示法數(shù)制的特點：數(shù)字的總個數(shù)等于基數(shù)，R進(jìn)制所需要的數(shù)碼有R個。如十進(jìn)制使用10個數(shù)字（0~9）；最大的數(shù)字比基數(shù)小1，如十進(jìn)制中最大的數(shù)字為9；每個數(shù)字都要乘以基數(shù)的冪次，該冪次由每個數(shù)字所在的位置決定計算機(jī)內(nèi)部使用二進(jìn)制數(shù)一個二進(jìn)制數(shù)可按位權(quán)展開成一個多項式，例如：

(11.101)2＝21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-337數(shù)制 按進(jìn)位的原則進(jìn)行計數(shù)逢N進(jìn)1采用位權(quán)表示法數(shù)制與編碼定義：38常用進(jìn)位計數(shù)制表示方法

進(jìn)位制的性質(zhì)數(shù)制數(shù)碼進(jìn)位方法基數(shù)二 0，1 逢2進(jìn)1 2 八 0～7 逢8進(jìn)18十 0～9 逢10進(jìn)110十六0～9,

逢16進(jìn)116

A～F對于R進(jìn)制，所用的數(shù)碼就是0~（R-1），為R個數(shù)39數(shù)制間的轉(zhuǎn)換數(shù)制與編碼十進(jìn)制數(shù)非十進(jìn)制數(shù)非十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)二、八、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換40數(shù)制間的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成非十進(jìn)制數(shù)分整數(shù)和小數(shù)兩部分進(jìn)行轉(zhuǎn)換十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制整數(shù)規(guī)則采用除基取余法，即“除基取余，先余為低（位），后余為高（位）”。5578660余數(shù)1655716330余數(shù)(55)10=(101111)2(55)10=(67)8(55)10=(37)1641

8753891811

0結(jié)果為：113余數(shù)法：除基數(shù)取余數(shù)、由下而上排列。示例：十進(jìn)制整數(shù)非十進(jìn)制整數(shù)42275123712180291240220211

0又例：75DB結(jié)果為：100101143十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制小數(shù)采用乘基取整法，即“乘基取整，先整為高（位），后整為低（位）”。例：(0.625)10=()2例：(0.32)10=()20.625整數(shù)×2.1.2510.25×20.500.5×21.010.1010.32整數(shù)×2.0.640×21.2810.28×20.560×21.121

……0.0101……44例：將十進(jìn)制數(shù)86.25轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)整數(shù)部分：余數(shù)小數(shù)部分：整數(shù)2860最低位0.252431×222110.500最高位2100×22511.001最低位2202110最高位所以：（86.25)10=(1010110.01)2R進(jìn)位制數(shù)的十進(jìn)制數(shù)值等于一個多項式的值，即：（KnKn-1…K0.K-1..K-m)R=KnRn+Kn-1Rn-1+…+K0R0+K-1R-1+K-2R-2+…+K-mR-m=(KiRi)10該多項式叫權(quán)展開式其中：R稱為基數(shù)，表示R進(jìn)制；Ki稱為位上的系數(shù)，對于R進(jìn)制來說可在0~(R-1)之間的R個數(shù)碼中選??；Ri表示權(quán)。i=n,n-1…1,0,-1,…-m（正整數(shù)）多項式以K0R0為界，K0R0(含其本身)以左邊為該數(shù)的整數(shù)部分，以右(不含其本身)為該數(shù)的小數(shù)部分。46位權(quán)法：把各非十進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開求和轉(zhuǎn)換公式：(F)10=a1×xn-1+a2×xn-2+...+am-1×x1+am×x0+am+1×x-1+...示例：(1011.1)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1

×2-1=8+0+2+1+0.5 =(11.5)10非十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)47非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)采用位權(quán)法，即把各非十進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開，然后求和例：1）(1101.0101)2=1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2+0×2-3+1×2-4=(13.3125)102）(7C.31)16=7×161+12×160+3×16-1+1×16-2

=(124.191)103）(315.7)8=3×82+1×81+5×80+7×8-1=(205.875)104）(123)4=1×42+2×41+3×40=(27)105）(345.5)6=3×62+4×61+5×60+5×6-1=(137.8333)10

整數(shù)從右向左三位并一位小數(shù)從左向右三位并一位二進(jìn)制八進(jìn)制二、八與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換一位拆三位一位拆四位

整數(shù)從右向左四位并一位小數(shù)從左向右四位并一位二進(jìn)制十六進(jìn)制

49二進(jìn)制與其他進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與八進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換以小數(shù)點為界，將整數(shù)部分自右向左、小數(shù)部分自左向右分別按每3位為一組（不足3位的用0補(bǔ)足）然后將每個3位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的一位八進(jìn)制數(shù)。2）八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：把每一位八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的3位二進(jìn)制數(shù)。即:“三位一并法”;“一分為三”例:(10111001010.1011011)2=(010

111

001

010

.101

101

100)2=(2712.554)8例:(7451.12)8=(111

100

101

001.001010)2=(111100101001.00101)2

50二進(jìn)制與其他進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與十六進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換以小數(shù)點為界，將整數(shù)部分自右向左、小數(shù)部分自左向右分別按每4位為一組（不足4位的用0補(bǔ)足）然后將每個4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的一位十六進(jìn)制數(shù)。4）十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：把每一位十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的4位二進(jìn)制數(shù)。即:四位一并法”;“一分為四”例:(1101110.01011)2=(0110

1110.0101

1000)2=(6E.58)H例:(5CA6.B2)H=(0101

1100

1010

0110.10110010)2=(101110010100110.1011001)2

51100 110 110 111 .010100

(4 6 6 7 .24)8100110110111.0101

(9 B 7.5)16示例：52計算機(jī)編碼數(shù)制與編碼BCD碼（余三碼/8421碼）國標(biāo)碼（7445）ASCII碼漢字編碼字符編碼二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)53非數(shù)值信息的表示1.西文字符編碼1）英、數(shù)字符和特殊控制符字符作為人—機(jī)聯(lián)系的媒介，是最重要的數(shù)據(jù)類型之一當(dāng)前的西文字符集由128個符號組成，通常用8位二進(jìn)制編碼,即用一個字節(jié)來表示每一個符號，當(dāng)前通用的兩個標(biāo)準(zhǔn)字符集是：ASCII碼：即AmericanStandardCodeforInformationInterchangeASCII字符編碼集

b6b5b4000001010011100101110111

b3b2b1b0

0000NULDLESP0@P,p

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1111SIUS/?O_o55ASCII碼7位二進(jìn)制編碼，共有128個代碼當(dāng)以一個字節(jié)來存放7位的ASCII碼時，其最高位通常置0，也可用于錯誤檢驗。128個代碼分兩類：可顯字符編碼從(0100000)21H~7EH(1111110),共95個控制字符（非可顯示字符）編碼從(0000000)00H~20H(001111),33個,及(1111111)7FH的代碼，共33個。漢字及全角英、數(shù)字符編碼漢字在計算機(jī)內(nèi)的編碼通常用輸入碼（外碼）、機(jī)內(nèi)碼、字模碼描述。機(jī)內(nèi)碼中用于漢字的存儲、處理交換等操作的計算機(jī)內(nèi)部代碼。一個漢字機(jī)內(nèi)碼通常用兩個字節(jié)表示，且這兩個字節(jié)的最高位均為1，以區(qū)別英文字符的ASCII碼；輸入碼是用來輸入漢字的編碼。拼音、字形碼、五筆字型、區(qū)位碼等字模碼是漢字的輸出編碼，計算機(jī)內(nèi)的字庫中存放的就是字模碼；機(jī)內(nèi)碼與漢字字符是一一對應(yīng)機(jī)內(nèi)碼與輸入碼是一對多關(guān)系，表明一個漢字的輸入方法有多種；機(jī)內(nèi)碼與字模碼也是一對多，表明一個漢字的輸出形式有多種，即有不同的字體輸出。57(A)國標(biāo)碼國標(biāo)標(biāo)中所有符號按區(qū)位編排：94*941~15區(qū)：西文字母、數(shù)字、圖形符號，用戶自定義的專用符號，如10~15空，由用戶自定義。16區(qū)~55區(qū)：一級漢字，按拼音排序；56區(qū)~87區(qū)：二級漢字，接部首排序，國標(biāo)碼用兩個字節(jié)的十六進(jìn)制表示，如國際碼“啊”，3021H58（B）漢字機(jī)內(nèi)碼以GB2312－80標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，長度兩個字節(jié)編碼每個字節(jié)的低七位表示漢字信息，把最高位變成1，即成漢字內(nèi)碼例：“啊”國際碼是3021H，其機(jī)內(nèi)碼B0A1H（十六進(jìn)制表示）第1字節(jié)第2字節(jié)

0011000000100001高位置1

1011

0000

1010

0001

B0A1特點：能與ASCII嚴(yán)格區(qū)分，ASCII碼<7F,機(jī)內(nèi)碼>7F代碼字長短與國標(biāo)碼有簡單一一對應(yīng)關(guān)系59(C)機(jī)外碼區(qū)位碼：由漢字或字符的區(qū)號和位號所組成，用十進(jìn)制表示；（第1字節(jié)為區(qū)號，第2字節(jié)為位號）無重碼不好記代碼短與國標(biāo)碼有簡單的對應(yīng)關(guān)系區(qū)位碼與國標(biāo)碼、機(jī)內(nèi)碼關(guān)系：區(qū)位號（十六進(jìn)制表示）+20H

國標(biāo)碼（因為國標(biāo)碼從21H開始編）國標(biāo)碼+80H機(jī)內(nèi)碼，所以機(jī)內(nèi)碼總大于A1H例：“愛”的區(qū)位碼為1614，國標(biāo)碼、機(jī)內(nèi)碼？1614的十六進(jìn)制=100E分別+20H=302E（國標(biāo)碼）302E+80H=B0AE（機(jī)內(nèi)碼）求：4687區(qū)位碼對應(yīng)機(jī)內(nèi)碼CEF760國標(biāo)碼：也可作漢字輸入，特點同上首尾碼：按漢字形狀編碼。代碼短，兩鍵；重碼多；不易記拼音碼不需記憶；重碼多，代碼有時長五筆字型碼易記，重碼少漢字鍵盤一鍵一字；鍵盤大聯(lián)機(jī)手寫輸入不用學(xué)、不用記、操作方便，但識別困難、成本高語音輸入進(jìn)行語音識別，A/D轉(zhuǎn)換(C)機(jī)外碼61(D)漢字編碼與漢字點陣字模漢字點陣字模：用二進(jìn)制的1或0所表示出的漢字的點陣模型。有：簡易型16×16；普及型24×24提高型32×32；精密型48×48漢字庫:存儲漢字點陣字模的存儲器存在磁盤的漢字庫——軟字庫，用時調(diào)入內(nèi)存存在ROM的漢字庫——硬字庫（漢卡），不占內(nèi)存漢字點陣存儲方式一般為16點陣、24點陣62漢字庫中尋找漢字字模時采用地址碼漢字處理過程輸入碼機(jī)內(nèi)碼地址碼字形碼。全角的英、數(shù)字符相當(dāng)于一個漢字，半角的一個英、數(shù)字符與全角的它們碼長度不同，并且二碼間無關(guān)系63聲像數(shù)據(jù)數(shù)字化用CEPT或CAPTAIN視頻文本標(biāo)準(zhǔn)或GKS圖形標(biāo)準(zhǔn)編碼表示圖形用脈碼調(diào)制方法PCM和16位線形量化技術(shù)表示視頻數(shù)據(jù)流用傳真編碼、BMP格式或JPEG格式等表示圖像編碼用PAL、SECAM、NTSC等TV標(biāo)準(zhǔn)格式表示一段連續(xù)的音頻/視頻，或MPEG格式將信息存儲在計算機(jī)中。模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)JPEG、GIFMPEG64Unicode碼信息編碼標(biāo)準(zhǔn)兩個字節(jié)表示每一個字符65信息的內(nèi)部表示與外部顯示數(shù)值型數(shù)據(jù)編碼：使用二進(jìn)制表示字符型數(shù)據(jù)（字母、漢字、符號、數(shù)字字符）等編碼：ASCII碼GB231280（漢字編碼字符集，基本集）Unicode碼（國際統(tǒng)一編碼）663．程序和數(shù)據(jù)的存儲計算機(jī)是一種能按照事先存儲的程序，自動、高速進(jìn)行大量數(shù)值計算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子裝置。程序存儲和程序控制存儲器基本存儲單元地址、地址總線和尋址能力計算機(jī)存儲器極其作用高速緩存主存(內(nèi)存）輔存(外存)674．指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)：指計算機(jī)所具有的各種指令的集合,一臺計算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合，它反映了計算機(jī)具有的基本功能，是計算機(jī)軟件與硬件的接口。指令系統(tǒng)是表征一臺計算機(jī)性能的重要因素，它的格式與功能不僅直接影響到機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)，而且也直接影響到系統(tǒng)軟件，影響到機(jī)器的適用范圍68指令格式與尋址方式指令是由硬件識別和執(zhí)行的，又是構(gòu)成軟件（程序）的基本單元。當(dāng)計算機(jī)的指令系統(tǒng)確定之后，計算機(jī)研制者構(gòu)造能夠識別與執(zhí)行指令系統(tǒng)的硬件，在指令系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立程序系統(tǒng)，進(jìn)而擴(kuò)充與發(fā)揮計算機(jī)的功能。如圖所示694．指令系統(tǒng)指令:用來指揮硬件動作的命令.讓計算機(jī)完成某個操作指令組成:操作碼操作數(shù)操作碼：表示該指令應(yīng)進(jìn)行什么性質(zhì)的操作和具有的功能。操作數(shù)：指定操作對象，0-3個尋址方式立即數(shù)直接地址間接地址變址指令集705．指令執(zhí)行指令譯碼取指令執(zhí)行指令存操作結(jié)果一般情況下，每完成一條指令，指令計數(shù)器加一圖2-2-4指令的執(zhí)行由起始地址開始，從存儲器中取一條，執(zhí)行一條，順序地執(zhí)行，直到程序（指令）執(zhí)行完畢程序計數(shù)器（PC）指令執(zhí)行步驟：取指令指令譯碼執(zhí)行指令存操作結(jié)果指令周期取指周期：內(nèi)存CPU執(zhí)行周期：CPU譯碼有關(guān)部件動作71指令的執(zhí)行方式三種方式：順序執(zhí)行方式特點：就一程序言，各指令順序指令；就一指令言，內(nèi)部各操作順序執(zhí)行優(yōu)點：控制簡單；缺點：速度慢重疊執(zhí)行方式多條指令同時執(zhí)行的方式流水線方式把指令的執(zhí)行過程分為若干個子過程，分別由不同的硬件去執(zhí)行的方式。取指分析執(zhí)行取指分析執(zhí)行執(zhí)行i條指令執(zhí)行i+1條指令722.2.2流水線和平行處理并行計算是為提高計算機(jī)的運(yùn)行速度而始終不變的基本思想之一。并行計算的基本途徑：流水線并行方式：時間上實現(xiàn)并行處理多處理機(jī)并行方式：空間上實現(xiàn)并行處理731．流水線流水線特征

過程被分成時間相等或成倍比的若干工序，分別固定在順序排列工位進(jìn)行流水線目的

提高效率計算機(jī)流水線

執(zhí)行四個步驟的四個執(zhí)行部件同時執(zhí)行不同指令的相應(yīng)處理，理想情況下，速度可提高四倍（參見圖2-2-7）752．流水線中的技術(shù)問題計算機(jī)流水線比工業(yè)生產(chǎn)流水線復(fù)雜計算機(jī)流水線的問題與處理指令多樣：多流水線每條指令的步驟數(shù)不同：按最多步驟、延遲技術(shù)各個步驟花費(fèi)時間不同：化時長的分解成小步驟指令間的數(shù)據(jù)相關(guān)性：避免發(fā)生、相關(guān)性預(yù)測指令會發(fā)生跳轉(zhuǎn)：取消、重取指令 763．并行處理并行處理的概念和實例并行處理的關(guān)鍵問題分解各個部分能相互交換信息達(dá)到“協(xié)同”工作較高的性能價格比并行處理 實施方案多處理機(jī)系統(tǒng) –多計算機(jī)系統(tǒng)陣列計算機(jī)系統(tǒng) –脈動陣列計算機(jī)系統(tǒng)等實例曙光公司生產(chǎn)的天演系列和天潮系列計算機(jī)系統(tǒng)4847494979馮·諾依曼機(jī)特點計算機(jī)由五部分組成：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備；以運(yùn)算器為中心，由控制器集中控制整個系統(tǒng)。采用存儲程序的工作方式數(shù)據(jù)（指令和數(shù)據(jù)）以二進(jìn)制表示指令由操作碼和地址碼兩部分組成指令在存儲器中按執(zhí)行順序存放，由指令計數(shù)器指明要執(zhí)行的指令所在位置，一般按順序遞增；以運(yùn)算器為中心，I/O設(shè)備與存儲之間的數(shù)據(jù)傳送都經(jīng)過運(yùn)算器。802.2.3存儲器及其管理1．存儲器器件的變革2．現(xiàn)代存儲技術(shù)3．存貯器的層次結(jié)構(gòu)4．多級高速緩存5．虛擬存儲技術(shù)811．存儲器器件的變革(1)內(nèi)存儲器內(nèi)存分成只讀存儲器（ROM）和隨機(jī)讀寫存儲器（RAM）兩種存儲器器件的基本要求能表示兩個狀態(tài)（電路、磁性體、光器件）能保持狀態(tài)的穩(wěn)定（磁性體最佳）在控制條件下可以實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換存儲器器件變革電子器件40年代，速度快，容量小，不能停電磁芯存儲器50年代半導(dǎo)體存儲器60年代、速度快、體積小、耗電省82831．存儲器器件的變革(2)目前常用內(nèi)存半導(dǎo)體存儲器類型DRAM：電容充放電、結(jié)構(gòu)簡單、容量大、功耗小SRAM：集成度低、成本高、功耗較大不同模式的DRAM快速頁模式（FPM，F(xiàn)astPageMode）擴(kuò)充數(shù)據(jù)輸出（EDO，ExtendedDataOut）錯誤校驗與糾正（ECC，ErrorCheckingandCorrecting）BEDO（BurstEDO）同步動態(tài)RAM（SDRAM，SynchronousDynamicRAM）RDRAM（RambusDRAM）和DDRRAM（DoubleDateRateRAM）8485(1).只讀存儲器（ROM）

是一種只能讀出而不能寫入和修改信息的存儲器。其存儲信息在制作該存儲器時被寫入。計算機(jī)斷電后，ROM中的數(shù)據(jù)不會丟失。86(2).隨機(jī)存儲器（RAM）

是一種隨機(jī)讀寫存儲器，其內(nèi)容可以讀出，也可以隨時重新寫入。計算機(jī)斷電后，RAM中數(shù)據(jù)全部消失。隨機(jī)存儲器可以分為靜態(tài)隨機(jī)存儲器和動態(tài)隨機(jī)存儲器。87類別對信息的修改斷電后信息情況用途ROM只讀不丟失永久存放特殊專用信息RAM可讀、可寫全部丟失存放臨時程序和數(shù)據(jù)只讀存儲器與隨機(jī)存儲器的區(qū)別88磁盤和磁盤驅(qū)動器磁盤是一種外存儲器。分為硬磁盤與軟磁盤。存取數(shù)據(jù)是通過對磁盤讀寫而實現(xiàn)的。存數(shù)據(jù)叫做寫磁盤；取數(shù)據(jù)叫做讀磁盤。89軟盤存儲器軟盤是目前被廣泛采用的外存儲介質(zhì)使用方便，常用于數(shù)據(jù)備份和不同計算機(jī)之間的信息交流。寫保護(hù)

存儲格式磁道（同心圓信息記錄道,編號由0開始）扇區(qū)（sector)

磁面軟盤的容量=磁面數(shù)×磁道數(shù)×扇區(qū)數(shù)×512B

保養(yǎng)90寫保護(hù)口外殼上可滑動的小方塊為寫保護(hù)孔若滑塊露出小孔，磁盤驅(qū)動器對盤只能讀不能寫如果堵住這個小孔,則該軟盤既能讀也能寫;沿半徑方向的長形孔，為讀寫窗口，磁頭接觸薄膜。3寸盤容量1.44M讀寫窗口91扇區(qū)末磁道0磁道92圖1-1磁盤軟盤驅(qū)動器安裝在機(jī)箱的前面。軟盤直徑是3.5英寸的軟盤，簡稱3寸盤。3寸盤的存儲容量是1.44MB。2*80*18*512932．現(xiàn)代存儲技術(shù)移動存儲設(shè)備閃存卡：CompactFlash(CF)卡SmartMedia(SM)卡MultiMediaCard(MMC)索尼公司的MemoryStick(MS)ScanDisk(SD)等942．現(xiàn)代存儲技術(shù)移動存儲設(shè)備磁光技術(shù)移動存儲產(chǎn)品：磁阻技術(shù)的ORB結(jié)合光學(xué)與電磁學(xué)可重復(fù)擦寫存儲技術(shù)的MO體積小巧的Click!IBM的Microdrive使用了DVD技術(shù)的Dataplay952．現(xiàn)代存儲技術(shù)移動存儲設(shè)備

閃盤：深圳朗科公司開發(fā)的優(yōu)盤(OnlyDisk)華旗資訊的愛國者迷你王(MiniKing)等移動硬盤963、存儲器的層次結(jié)構(gòu)計算機(jī)系統(tǒng)對存儲器的要求：容量、速度存儲體系結(jié)構(gòu)的概念：存儲體系結(jié)構(gòu)是指由不同層次的存儲器，經(jīng)相應(yīng)的硬件和軟件有機(jī)組合而成的存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。特點：整個存儲系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)為層次結(jié)構(gòu)，常見的有：二級、三級在存儲器層次結(jié)構(gòu)中，各層次間的信息調(diào)度由輔助硬件或軟件直接完成97二級存儲體系由主存和輔存組成CPU主存輔存輔助軟、硬件98多級存儲體系三級存儲器層次結(jié)構(gòu)以二級為基礎(chǔ)，在CPU與主存之間加入高速緩沖存儲器cache組成。CPUCACHE主存輔存輔助硬件輔助軟硬件99存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)CPUCACHE主存（內(nèi)存）輔存（外存）根據(jù)各種存儲器的存儲容量、存取速度和價格比的不同，將它們按照一定的體系結(jié)構(gòu)組織起來，使所放的程序和數(shù)據(jù)按照一定的層次分布在各種存儲器中。100高速緩沖存儲器特點:位于CPU與主存之間,是存儲器層次結(jié)構(gòu)中級別最高的一級容量比主存小,一般有數(shù)KB到數(shù)MB速度一般比主存快5~10倍;由快速半導(dǎo)體存儲元件組成;其內(nèi)容是主存的部分副本用途可用來存放指令,也可用來存放數(shù)據(jù)101主存和高速緩存之間的關(guān)系Cache引入:為解決CPU和主存之間的速度差距，提高整機(jī)的運(yùn)算速度。Cache工作原理——程序訪問的局部性在較短時間內(nèi)由程序產(chǎn)生的地址往往集中在存儲器邏輯地址空間的很小范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)分布不如指令明顯，但對數(shù)組的訪問及工作單元的選擇可使存儲地址相對集中。CPU與Cache之間的數(shù)據(jù)交換是以字為單位，而Cache與主存之間的數(shù)據(jù)交換是以塊為單位，一個塊是由若干字組成，是定長的。102主存與輔存之間的關(guān)系主存:(半導(dǎo)體存儲器組成)優(yōu):速度快缺:容量受限,單位成本高,斷電丟失信息。輔存:(光盤,磁盤)優(yōu):容量大,信息長久保存,單位成本低.缺:存取速度慢CPU正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)存放在主存暫時不用的程序和數(shù)據(jù)存放在輔存。輔存只與主存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換1034．多級高速緩存目的：解決快速CPU和低速內(nèi)存之間的矛盾多級高速緩存第一級Cache：在CPU的芯片內(nèi)外部連線用內(nèi)部連線替代提高對Cache的存取速度，容量小第二級Cache：在片外，安裝在主板上，容量為256K字節(jié)或512K字節(jié)Cache的“命中率”的問題各級緩存和內(nèi)存間內(nèi)容保持一致的問題同步更新內(nèi)存內(nèi)容滯后更新內(nèi)容的方法1045．虛擬存儲技術(shù)目的：擴(kuò)大內(nèi)存容量方法：暫時不用的內(nèi)存數(shù)據(jù)存入外存

—虛擬內(nèi)存需要時從外存調(diào)入內(nèi)存運(yùn)行得失：增加內(nèi)存容量、降低運(yùn)行速度1052.2.4總線、外設(shè)和接口1．總線和多重總線2．外部設(shè)備3．主機(jī)板上的ISA到PCI總線4．硬盤接口類型及選擇5．從RS232C到USB1061．總線和多重總線總線頻繁的數(shù)據(jù)信息交換的公共通道類型：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線總線的管理：申請、等待、判定、交用獨立雙重總線（DualIndependentBus）PentiumII芯片中實現(xiàn)前端總線：微處理器和主存間的信息交換后端總線：微處理器和高速緩存間信息交換1072．外部設(shè)備(1)外存儲器：軟盤、硬盤、光盤和磁帶機(jī)輸入設(shè)備：鍵盤和鼠標(biāo)輸出設(shè)備：顯示器和打印機(jī)其他設(shè)備：

繪圖機(jī)、掃描儀、攝像頭、照片輸出機(jī)、

數(shù)碼照相機(jī)、聲卡、音響等等1082．外部設(shè)備(2)接連接存儲設(shè)備(DirectAccessStorage，DAS)硬盤：目標(biāo)高速、大容量，已達(dá)單碟40GB100GB常用接口標(biāo)準(zhǔn)：

EIDE（EnhancedIntegratedDriveElectric）接口

SCSI（SmallComputerSystemInterface）接口光盤：CD-ROM、CD-R（WORM）、CD-RW（E-R/W）DVD常用接口標(biāo)準(zhǔn)：IDE109光盤和光盤驅(qū)動器光盤即CD-ROM，只讀光盤存儲器。光盤上用“平地”和“凹坑”來表示二進(jìn)制信息，通過激光的反射來讀出其中存儲的信息。所有數(shù)據(jù)都經(jīng)過數(shù)字化處理變成0和1，對應(yīng)的就是光盤上的Pit(凹點)和Land(平面)。110衡量一個CD-ROM的性能如何有兩個指標(biāo)，一是數(shù)據(jù)的傳輸速率；數(shù)據(jù)傳輸率以150KB/S為一倍速(與音樂CD相當(dāng))，目前已經(jīng)達(dá)到40倍速。二是數(shù)據(jù)的讀取時間。111DVD和DVD-ROMDVD的英文全稱是DigitalVideoDisk，即數(shù)字視頻光盤或數(shù)字影盤，后來的含義是DigitalVersatileDisk，即數(shù)字通用光盤。112DVD優(yōu)于CD、VCD主要基于以下幾個方面：1、容量大、讀取速度快。

DVD由兩個厚度各為0.6mm的基質(zhì)層粘貼而成，采取多面多層的技術(shù)，即每一張光盤可以存儲雙層信息。2、高分辨率的視頻。

DVD的分辨率可達(dá)720*480，遠(yuǎn)超于VCD的352*240。3、高保真的音質(zhì)。1132．外部設(shè)備(3)移動存儲設(shè)備軟盤：3.5英寸/1.44MB5.5英寸/1.2MBZIP盤/100MBSuperDisk(LSl20)1142．外部設(shè)備(4)顯示器、顯示卡、鍵盤和鼠標(biāo)顯示器參數(shù)：尺寸、分辨率、材料類型CDR、LCD顯示卡總線類型：ISA、EISA、VISA和PCI顯卡二維、三維加速顯示卡顯示內(nèi)存的型號（DRAM、EDODRAM、VRAM、WRAM）和容量（>最大分辯率*色彩位