計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)：第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)

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1、第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程11.1 1.1 1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述 1.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念和構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念和構(gòu)成 1.1.2 計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 1.1.3 計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧 返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程21.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述 1.2 計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ) 1.3 計(jì)算機(jī)軟

2、件基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ) 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程3本章概述本章概述本章講述的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)和軟件基礎(chǔ)兩方面。但對(duì)于大家非常熟悉的內(nèi)容不再詳細(xì)羅列，而是進(jìn)行不同方向的延伸。包括計(jì)算機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵歷史事件、未來的預(yù)測(cè)、基本概念和理論等內(nèi)容。第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程41.1.11.1.11.1.1 1.1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念和組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念和組成1. 計(jì)算機(jī)的定義與工作原理 是一種能自動(dòng)、高速進(jìn)行科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理的電子設(shè)備

3、。 俗稱“電腦電腦” 現(xiàn)在大多數(shù)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)屬于馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu)或存儲(chǔ)程序結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)程序結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由五大部件組成 運(yùn)算器控制器 存儲(chǔ)器 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 返 回2. 計(jì)算機(jī)的組成與工作原理第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程5馮諾依曼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)返 回 運(yùn)算器運(yùn)算器 (ALU) 控制器控制器 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流 控制流控制流 馮諾依曼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備所組成；程序和數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中用二進(jìn)制數(shù)表示；計(jì)算機(jī)的工作過程是由存儲(chǔ)程

4、序控制程序控制的。 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程6返 回計(jì)算機(jī)工作原理 數(shù)據(jù)處理通信/存儲(chǔ)數(shù)據(jù)輸出通信/存儲(chǔ)數(shù)據(jù)輸入 計(jì)算機(jī)是一種基于二進(jìn)制運(yùn)算的信息處理機(jī)器，任何需要由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的信息，都必須進(jìn)行一定程度的形式化，并表示成二進(jìn)制編碼的形式。這就引進(jìn)了數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的概念。 數(shù)據(jù)具有一定的格式且易于被計(jì)算機(jī)處理。計(jì)算機(jī)操縱、加工數(shù)據(jù)的過程稱為數(shù)據(jù)處理。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理過程 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程73.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成返 回由由硬件硬件和和軟件

5、軟件兩部分組成兩部分組成v硬件硬件：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有實(shí)際物理裝置的總稱v軟件軟件：在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的各種程序和相關(guān)的數(shù)據(jù)及文檔：用來向計(jì)算機(jī)指出應(yīng)如何一步步地進(jìn)行規(guī)定操作：程序處理的對(duì)象：提供給用于使用的操作說明、技術(shù)資料等 硬件是軟件的工作基礎(chǔ)，軟件是硬件功能的擴(kuò)充和完善。兩者相互依存，相互促進(jìn)。 軟件與硬件的結(jié)合，構(gòu)成完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程8微型計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)返 回中央處理器外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器輸出設(shè)備系統(tǒng)總線輸入設(shè)備適配器I/O端口I/O端口外存儲(chǔ)器接口適配器適配器控制器運(yùn)

6、算器存儲(chǔ)器第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程9返 回計(jì)算機(jī)硬件的組成計(jì)算機(jī)硬件的組成中央處理器外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器輸出設(shè)備系統(tǒng)總線輸入設(shè)備適配器I/O端口適配器適配器第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程10返 回中央處理器外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器輸出設(shè)備系統(tǒng)總線輸入設(shè)備適配器I/O端口適配器適配器 包含運(yùn)算器和控制器。承擔(dān)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件運(yùn)行任務(wù)的處理，是任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)必不可少的核心組成部件。 存取速度快、容量相對(duì)小，價(jià)格相對(duì)高、CPU可直接訪問、易失性 把計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)

7、器中用“0”和“1”表示的信息轉(zhuǎn)換成人可直接識(shí)別的信息形式的設(shè)備 用來連接CPU、內(nèi)存、外存和各種輸入輸出設(shè)施并協(xié)調(diào)它們工作的一個(gè)控制部件第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程111.1.21.1.21.1.2 計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 1.科學(xué)計(jì)算（或數(shù)值計(jì)算）科學(xué)計(jì)算是指利用計(jì)算機(jī)來完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數(shù)學(xué)問題的計(jì)算。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)工作中，科學(xué)計(jì)算問題是大量的和復(fù)雜的。利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算、大存儲(chǔ)容量和連續(xù)運(yùn)算的能力，可以實(shí)現(xiàn)人工無法解決的各種科學(xué)計(jì)算問題。擁有超強(qiáng)向量計(jì)算能力的巨型計(jì)算機(jī)特別適合于

8、這類應(yīng)用，計(jì)算機(jī)的超強(qiáng)計(jì)算能力不只是實(shí)現(xiàn)了已有的計(jì)算方法，而且能引起計(jì)算方法和理論上的變革。返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程121.1.21.1.21.1.2 計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 2.數(shù)據(jù)處理（或信息處理）數(shù)據(jù)處理是指對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、整理、分類、統(tǒng)計(jì)、加工、利用、傳播等一系列活動(dòng)的統(tǒng)稱。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80以上的計(jì)算機(jī)主要用于數(shù)據(jù)處理，這類工作面寬量大，決定了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主導(dǎo)方向。數(shù)據(jù)處理從簡(jiǎn)單到復(fù)雜已經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，它們是：電子數(shù)據(jù)處理（Electronic Data Processin

9、g，簡(jiǎn)稱EDP）它是以文件系統(tǒng)為手段，實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單項(xiàng)目的管理。管理信息系統(tǒng)（Management Information System，簡(jiǎn)稱MIS）它是以數(shù)據(jù)庫技術(shù)為工具，實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的全面管理，以提高工作效率。決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，簡(jiǎn)稱DSS）它是以數(shù)據(jù)庫、模型庫和方法庫為基礎(chǔ)，幫助管理決策者提高決策水平，改善運(yùn)營(yíng)策略的正確性與有效性。返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程131.1.21.1.21.1.2 計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 3.輔助技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)包

10、括CAD、CAM和CAI等。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，簡(jiǎn)稱CAD）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)效果的一種技術(shù)。計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing，簡(jiǎn)稱CAM）計(jì)算機(jī)輔助制造是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的管理、控制和操作的過程。將CAD和CAM技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)自動(dòng)化，這種技術(shù)被稱為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）。它的實(shí)現(xiàn)將真正做到無人化工廠。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Aided Instruction，簡(jiǎn)稱CAI）計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用課件來進(jìn)行教學(xué)。

11、課件可以用著作工具或高級(jí)語言來開發(fā)制作，它能引導(dǎo)學(xué)生循環(huán)漸進(jìn)地學(xué)習(xí)，使學(xué)生輕松自如地從課件中學(xué)到所需要的知識(shí)。CAI的主要特色是交互教育、個(gè)別指導(dǎo)和因人施教。 返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程141.1.21.1.21.1.2 計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 4.過程控制（或?qū)崟r(shí)控制）過程控制是利用計(jì)算機(jī)及時(shí)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，按最優(yōu)值迅速地對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)或自動(dòng)控制。采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行過程控制，不僅可以大大提高控制的自動(dòng)化水平，而且可以提高控制的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，從而改善勞動(dòng)條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量及合格率。5.人工

12、智能（或智能模擬）人工智能（Artificial Intelligence）是計(jì)算機(jī)模擬人類的智能活動(dòng)，諸如感知、判斷、理解、學(xué)習(xí)、問題求解和圖像識(shí)別等?，F(xiàn)在人工智能的研究已取得不少成果，有些已開始走向?qū)嵱秒A段。例如，能模擬高水平醫(yī)學(xué)專家進(jìn)行疾病診療的專家系統(tǒng)，具有一定思維能力的智能機(jī)器人等等。6.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)的結(jié)合構(gòu)成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的核心目的是資源共享和數(shù)據(jù)通信。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)改變了現(xiàn)代社會(huì)。 返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程151.1.11.1.11.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧計(jì)算

13、機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧 1.機(jī)械計(jì)算時(shí)代（19世紀(jì)以前）1614：蘇格蘭、John Napier、計(jì)算四則運(yùn)算和方根運(yùn)算的精巧裝置。1625：William Oughtred、計(jì)算尺。1642：法國(guó)數(shù)學(xué)家、Pascal、能進(jìn)行八位計(jì)算的計(jì)算尺。商品化。1822：英國(guó)、Charles Babbage、差分機(jī)和分析機(jī)，理論非常超前，類似于百年后的電子計(jì)算機(jī)，利用卡片輸入程序和數(shù)據(jù)。1834：Babbage、通用的分析機(jī)，1840年將操作數(shù)提高到了40位，并基本實(shí)現(xiàn)了控制中心（CPU）和存儲(chǔ)程序的設(shè)想，而且程序可以根據(jù)條件進(jìn)行跳轉(zhuǎn)。1848：英國(guó)數(shù)學(xué)家George Boole創(chuàng)立二進(jìn)制代數(shù)學(xué)。提前一個(gè)

14、世紀(jì)為現(xiàn)代二進(jìn)制計(jì)算機(jī)鋪平了道路。1890：美國(guó)人口普查。在1880年的普查，人工用了7年的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。Herman Hollerith借鑒了Babbage的發(fā)明，用穿孔卡片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)了機(jī)器。結(jié)果僅僅用了6周就得出了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)（62622250人）。1896：Herman Hollerith創(chuàng)辦了IBM公司的前身。返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程16Pascals 計(jì)算器Pascalence(1642)第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程17

15、Charles Babbage 差分機(jī)差分機(jī) 具有現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本部件計(jì)算機(jī)之父具有現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本部件計(jì)算機(jī)之父第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程18布爾與二進(jìn)制代數(shù)學(xué)布爾與二進(jìn)制代數(shù)學(xué) 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程19第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程201.1.11.1.11.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧 2.電子計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的初期階段1906：美國(guó)

16、、Lee De Forest、電子管。為電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。也從機(jī)械計(jì)算時(shí)代進(jìn)入了電子計(jì)算時(shí)代。1924年2月：IBM，一個(gè)具有劃時(shí)代意義的公司成立。1935：IBM推出IBM601機(jī)。一秒鐘算出乘法的穿孔卡片計(jì)算機(jī)。1500臺(tái)。1937：英國(guó)劍橋大學(xué)、Alan M.Turing、“圖靈機(jī)”的數(shù)學(xué)模型。1937：BELL試驗(yàn)室、George Stibitz、用繼電器表示二進(jìn)制的裝置。第一臺(tái)二進(jìn)制電子計(jì)算機(jī)。1943年12月：英國(guó)、可編程計(jì)算機(jī)，包括2400個(gè)真空管，破譯德國(guó)的密碼，每秒能翻譯大約5000個(gè)字符，但使用完后不久就遭到了毀壞。1946：ENIAC（Electronic Nu

17、merical Integrator And Computer）：第一臺(tái)真正的電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。開始于1943年，完成于1946年。主要用于彈道計(jì)算和氫彈的研制。約翰馮諾依曼（John Von Noumann）在這臺(tái)計(jì)算機(jī)研制的后期從理論上起了決定性的作用。 返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程21Lee De Forest與電子管第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程22ENIAC第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月1

18、1日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程23第一臺(tái)可操作存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)第一臺(tái)可操作存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)Mark-I第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程24第一臺(tái)全面的可操作存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)第一臺(tái)全面的可操作存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)EDSAC（Electronic Delay Storage Automatic Calclator)第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程25IAS 指令集指令集第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算

19、機(jī)基礎(chǔ)教程261.1.11.1.11.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧 3.晶體管時(shí)期1947：Bell實(shí)驗(yàn)室的William B. Shockley、John Bardeen和Walter H.Brattain.發(fā)明了晶體管，開辟了電子時(shí)代新紀(jì)元。1949：EDVAC（Electronic Discrete Variable And Computer）：第一臺(tái)使用磁帶的計(jì)算機(jī)。這是一個(gè)突破，可以多次在其上存儲(chǔ)程序。1950：軟磁盤由東京帝國(guó)大學(xué)的Yoshiro Nakamats發(fā)明。其銷售權(quán)由IBM公司獲得。開創(chuàng)存儲(chǔ)時(shí)代新紀(jì)元。1953：磁芯存儲(chǔ)器被開發(fā)出來。1954

20、：IBM的John Backus和他的研究小組開始開發(fā)FORTRAN（FORmula TRANslation），1957年完成。是一種適合科學(xué)研究使用的計(jì)算機(jī)高級(jí)語言。返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程27晶體管晶體管第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程28磁芯存儲(chǔ)器磁芯存儲(chǔ)器第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程291.1.11.1.11.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧計(jì)算機(jī)發(fā)展的重

21、要?dú)v史回顧 4.集成電路以后（1/4）1958年9月12日：Robert Noyce（INTEL公司的創(chuàng)始人）領(lǐng)導(dǎo)發(fā)明了集成電路。不久又推出了微處理器。1959：Grace Murray Hopper開始開發(fā)COBOL語言，完成于1961年。1960：ALGOL：第一個(gè)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言推出。1964：1964年到1972年的計(jì)算機(jī)一般被稱為第三代計(jì)算機(jī)。大量使用集成電路，典型的機(jī)型是IBM360系列。1965：摩爾定律、處理器的性能每年提高一倍。后來其內(nèi)容又發(fā)生了改變（約18至24個(gè)月提高一倍）。1965：Douglas Englebart、鼠標(biāo)器的設(shè)想，1983年蘋果公司大量采用。1967

22、：Niklaus Wirth開始開發(fā)PASCAL語言，1971年完成。1968：Robert Noyce和他的幾個(gè)朋友創(chuàng)辦了INTEL公司。1969：ARPANET計(jì)劃開始啟動(dòng)，這是現(xiàn)代INTERNET的雛形。返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程30集成電路集成電路第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程311.1.11.1.11.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧 4.集成電路以后（2/4）1970：第一塊RAM芯片由INTEL推出，

23、容量1K。標(biāo)志著大規(guī)模集成電路時(shí)代的出現(xiàn)。1970：Ken Thomson和Dennis Ritchie開始開發(fā)UNIX操作系統(tǒng)。1970：Internet的雛形ARPAnet（Advanced Research Projects Agency network）基本完成。開始向非軍用部門開放，許多大學(xué)和商業(yè)部門開始接入。1971年11月15日：Marcian E.Hoff在INTEL公司開發(fā)成功第一塊微處理器4004，含2300個(gè)晶體管，是個(gè)4位系統(tǒng)，時(shí)鐘頻率108KHz，每秒執(zhí)行6萬條指令。從此開始了微機(jī)發(fā)展的時(shí)代。1972：C語言的開發(fā)完成。其主要設(shè)計(jì)者是UNIX系統(tǒng)的開發(fā)者之一Denni

24、s Ritche。這是一個(gè)非常強(qiáng)大的語言，用于開發(fā)系統(tǒng)軟件，特別受人喜愛。1972：Hewlett-Packard發(fā)明了第一個(gè)手持計(jì)算器。返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程321.1.11.1.11.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧 4.集成電路以后（3/4）1974年4月1日：INTEL發(fā)布其8位的微處理器芯片8080。1975：Bill Gates和Paul Allen創(chuàng)辦MicroSoft公司。其最大的突破性發(fā)展是在1981年為IBM的PC機(jī)開發(fā)操作系統(tǒng)。1976：Stephen Wozi

25、nak和Stephen Jobs創(chuàng)辦蘋果計(jì)算機(jī)公司。并推出其Apple I計(jì)算機(jī)。1978年6月8日：INTEL發(fā)布其16位微處理器8086。又推出低價(jià)準(zhǔn)16位的8088，被IBM的第一代PC機(jī)所采用。其可用的時(shí)鐘頻率為4.77、8、10MHz。大約有300條指令，集成了29000個(gè)晶體管。1979：IBM公司決定開發(fā)個(gè)人計(jì)算機(jī)，與第三方合作，微軟公司就承擔(dān)了其操作系統(tǒng)的開發(fā)工作。1981年8月12日：IBM發(fā)布其個(gè)人計(jì)算機(jī)，售價(jià)2880美元。該機(jī)有64K內(nèi)存、單色顯示器、可選的盒式磁帶驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)160KB單面軟盤驅(qū)動(dòng)器。很成功。同時(shí)MS-DOS 1.0、PC-DOS1.0發(fā)布，但不支持子目

26、錄。1982：基于TCP/IP協(xié)議的INTERNET初具規(guī)模。返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程331.1.11.1.11.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要?dú)v史回顧 4.集成電路以后（4/4）計(jì)算機(jī)世界此后的發(fā)展一般的讀者是有所了解的，略舉幾個(gè)事件如下：1983：Borland公司成立。1985年11月：Microsoft Windows發(fā)布。3.0版本之前沒有廣泛應(yīng)用。需要DOS的支持，類似蘋果機(jī)的操作界面。1988：光計(jì)算機(jī)投入開發(fā)，用光子代替電子，可以提高計(jì)算機(jī)的速度。1993：INTERNET開

27、始商業(yè)化運(yùn)行。1994：Netscape 1.0瀏覽器發(fā)布。1995年8月23日：Windows 95 發(fā)布，可以完全脫離MS-DOS，純32位的多任務(wù)操作系統(tǒng)。取得了巨大的成功。1996年1月：Netscape 2.0發(fā)布。第一個(gè)支持JavaScript的瀏覽器。1997年4月：IBM的深藍(lán)（Deep Blue）戰(zhàn)勝國(guó)象世界冠軍卡斯帕羅夫。2001年8月27日，Intel發(fā)布主頻高達(dá)2GHz的P4處理器。 返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程34返 回IBM S/360(1964)4004CPU IBM PC 第第1

28、1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程35返 回8086 CPU 80386 CPU 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程361.2 1.2 1.2 計(jì)算機(jī)的硬件基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)的硬件基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)的硬件基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)的硬件基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)的硬件基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)的硬件基礎(chǔ) 1.2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念和構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念和構(gòu)成 1.2.2 二進(jìn)制與數(shù)字電路二進(jìn)制與數(shù)字電路 1.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 返 回1.2.4 CPUCPU與指令系統(tǒng)與指令系統(tǒng) 1.2.

29、5 計(jì)算機(jī)的基本工作原理計(jì)算機(jī)的基本工作原理 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程371.2.11.2.11.2.1 二進(jìn)制與數(shù)字電路二進(jìn)制與數(shù)字電路 1.二進(jìn)制在日常生活中，人們最習(xí)慣使用十進(jìn)制數(shù)，在計(jì)算機(jī)中主要使用二進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制數(shù)的基數(shù)是“2”，數(shù)位上只有0和1兩個(gè)數(shù)碼，計(jì)數(shù)時(shí)逢二進(jìn)一。在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制數(shù)主要有三條理由：二進(jìn)制數(shù)易于表示。二進(jìn)制數(shù)只用0和1兩個(gè)不同的數(shù)碼，所以具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的元件均可用來表示二進(jìn)制數(shù)，如開關(guān)的通、斷；電路電平的高低；磁性元件不同的磁化方向等。二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單，會(huì)使運(yùn)算器的結(jié)構(gòu)變得

30、簡(jiǎn)單，運(yùn)算的控制也容易實(shí)現(xiàn)。二進(jìn)制數(shù)適于邏輯運(yùn)算。二進(jìn)制數(shù)中只有0和1兩個(gè)數(shù)碼，可代表邏輯代數(shù)中的真和假。邏輯運(yùn)算是計(jì)算機(jī)執(zhí)行任務(wù)所必需的。 返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程381.2.21.2.21.2.2 二進(jìn)制與數(shù)字電路二進(jìn)制與數(shù)字電路 2.數(shù)字電路計(jì)算機(jī)內(nèi)部的大部分部件都是集成電路，通常稱之為芯片。集成電路（IC）就是一個(gè)充滿了微小的電路器件如電線、半導(dǎo)體、電容和電阻的半導(dǎo)體晶片。通常芯片被封裝在陶瓷中，通過引腳與其他計(jì)算機(jī)部件相連。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部，芯片安裝在一個(gè)被稱為主板的電路板上。有些芯片是焊接在板上，

31、而另外一些芯片則是插在主板上，是可以取走的。焊接的芯片是永久連接的，而那些可以插拔的芯片則可以進(jìn)行升級(jí)。在微機(jī)中，主板包含了處理器、內(nèi)存條和處理輸入輸出的芯片。蝕刻在主板上的電路就像電線一樣，為計(jì)算機(jī)芯片之間傳送數(shù)據(jù)提供了通道。另外，主板還有一些擴(kuò)展槽用于連接外圍設(shè)備。計(jì)算機(jī)中使用的大部分電路其輸入、存儲(chǔ)、輸出的信號(hào)都是數(shù)字化的，因此稱為數(shù)字電路。相反進(jìn)行模擬信號(hào)傳輸和處理的電路是模擬電路。 返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程39v 機(jī)箱、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)器等 主板、硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)、 電源、風(fēng)扇等v CPU、芯片組

32、、內(nèi)存條、 總線插槽、I/O控制器、 I/O端口、擴(kuò)充卡等部件第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程401.主板v組成：組成：CPU插座、存儲(chǔ)器插座、擴(kuò)展槽、插座、存儲(chǔ)器插座、擴(kuò)展槽、ROM BIOS、 時(shí)鐘時(shí)鐘/CMOS、電池、超級(jí)、電池、超級(jí)I/O芯片等。芯片等。 處理器 I/O端口軟驅(qū)及IDE硬盤連接器存儲(chǔ)器插座電源連接器PCI總線槽CPU插座第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程41華碩P4T主板實(shí)物照片CPU插座內(nèi)存條插座 軟驅(qū)、硬盤IDE連接器電源連接

33、器PCI總線插槽 芯片組 I/O端口主板尺寸逐步標(biāo)準(zhǔn)化，目前使用較多的是主板尺寸逐步標(biāo)準(zhǔn)化，目前使用較多的是ATXATX規(guī)格的主板規(guī)格的主板第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程42擴(kuò)充卡及其與主板的關(guān)系擴(kuò)充卡及其與主板的關(guān)系v擴(kuò)充卡(適配器或控制器)種類圖形卡聲音卡視頻卡等v擴(kuò)充卡與主板及外部設(shè)備連接通過主板上的ISA或PCI總線插槽與主板相連有端口用于連接顯示器等外部設(shè)備。許多擴(kuò)充卡的功能可以部分或全部集成在主板上(例如，軟盤、硬盤、串行口、并行口、聲音、圖形顯示、網(wǎng)絡(luò)連接等控制電路都可以集成在主板上)第第1 1章章 計(jì)算機(jī)

34、系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程431.2.21.2.21.2.2 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 返 回v 存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)v 內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱內(nèi)存或主存簡(jiǎn)稱內(nèi)存或主存) 速度快、容量小，價(jià)格高，易失性，CPU可直接訪問 存儲(chǔ)介質(zhì)：半導(dǎo)體芯片(簡(jiǎn)稱外存或輔存) 速度慢、容量大，價(jià)格低，非易失性，CPU不能直接訪問 存儲(chǔ)介質(zhì)：磁盤、光盤、磁帶等1.存儲(chǔ)器概述存儲(chǔ)器概述第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程441.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體

35、系與數(shù)據(jù)的表示 返 回存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)：存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)： 在塔狀結(jié)構(gòu)中，存取速度塔尖最高，向下依次降低在塔狀結(jié)構(gòu)中，存取速度塔尖最高，向下依次降低第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程451.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 返 回v隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器-RAM（Random Access Memory） 即可從中讀取信息，又可寫入信息。根據(jù)需要改變即可從中讀取信息，又可寫入信息。根據(jù)需要改變 開機(jī)前開機(jī)前RAM中沒有信息，開機(jī)后操作系統(tǒng)對(duì)其管理中沒有信息，開機(jī)后操作系統(tǒng)對(duì)其管理 關(guān)機(jī)后

36、信息將消失。關(guān)機(jī)后信息將消失。RAM中的信息可中的信息可v只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器-Rom(Read Only Memory) 只可從其中讀取信息只可從其中讀取信息 在開機(jī)之前在開機(jī)之前ROM中已經(jīng)事先存有信息中已經(jīng)事先存有信息 關(guān)機(jī)后其中的信息不會(huì)消失。關(guān)機(jī)后其中的信息不會(huì)消失。2 內(nèi)存儲(chǔ)器分類內(nèi)存儲(chǔ)器分類第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程461.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 BIOS ROM芯片芯片返 回（Basic Input/Output System） 它是存放在ROM芯片中的一

37、組機(jī)器語言程序，具有啟動(dòng)計(jì)算機(jī)、診斷計(jì)算機(jī)故障及控制低級(jí)輸入輸出操作的功能。 包含四個(gè)部分的程序：POST（Power On Self Test，加電自檢）程序系統(tǒng)自舉（裝入）程序CMOS設(shè)置程序基本外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程471.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 3.3.外存儲(chǔ)器（外存儲(chǔ)器（1/21/2）簡(jiǎn)稱為外存或輔存，不與CPU直接相連，因此CPU不能直接訪問它，要訪問需要借助于相應(yīng)的I/O接口電路進(jìn)行讀和寫操作?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的外存主要是用磁性介質(zhì)材料制造的

38、，即磁性存儲(chǔ)器。因而外存屬于永久性存儲(chǔ)器。由于外存的結(jié)構(gòu)與內(nèi)存不同，除了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)之外，讀寫主要依賴機(jī)械運(yùn)動(dòng)完成，所以外存的讀寫并不是按照存儲(chǔ)單元為單位進(jìn)行的，而是按塊進(jìn)行的，最小的塊就是一個(gè)扇區(qū)。一般的，每個(gè)扇區(qū)容量規(guī)定為512字節(jié)。返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程481.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 返 回：長(zhǎng)期保存各類信息：長(zhǎng)期保存各類信息：可讀寫，大容量，不便攜帶：可讀寫，大容量，不便攜帶 磁盤片（存儲(chǔ)介質(zhì)）磁盤片（存儲(chǔ)介質(zhì)） 主軸與主軸電機(jī)主軸與主軸電機(jī) 移動(dòng)臂和磁頭

39、移動(dòng)臂和磁頭 控制電路控制電路 密封于一個(gè)盒狀裝置內(nèi)，密封于一個(gè)盒狀裝置內(nèi)， 即硬盤驅(qū)動(dòng)器。即硬盤驅(qū)動(dòng)器。磁盤盤片磁盤盤片控制電路控制電路主軸主軸移動(dòng)臂移動(dòng)臂磁頭磁頭第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程49第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程50第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程51 (1)(1)硬盤盤片：由硬盤盤片：由鋁合金鋁合金制成，上涂有很薄的磁性材料；制成，上涂有很薄的磁性材料； (

40、2)(2)每塊硬盤由每塊硬盤由1-51-5張盤片組成，它們都張盤片組成，它們都固定在主軸固定在主軸上；上； (3)(3)當(dāng)硬盤工作時(shí)，主軸底部的電機(jī)帶動(dòng)主軸，主軸帶動(dòng)當(dāng)硬盤工作時(shí)，主軸底部的電機(jī)帶動(dòng)主軸，主軸帶動(dòng) 磁盤高速旋轉(zhuǎn)磁盤高速旋轉(zhuǎn)； (4)(4)盤片旋轉(zhuǎn)，盤片旋轉(zhuǎn)，磁頭磁頭負(fù)責(zé)盤片上負(fù)責(zé)盤片上 數(shù)據(jù)的寫入或讀出。數(shù)據(jù)的寫入或讀出。 (5)(5)移動(dòng)臂移動(dòng)臂用來固定磁頭，使磁頭用來固定磁頭，使磁頭 可以沿著盤片的可以沿著盤片的高速移動(dòng)，高速移動(dòng)， 以便定位到指定的磁道。以便定位到指定的磁道。第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基

41、礎(chǔ)教程52溫徹斯特硬盤溫徹斯特硬盤柱面：硬盤中所有單碟上半徑相同磁道的組柱面：硬盤中所有單碟上半徑相同磁道的組合合硬盤中的信息定位硬盤中的信息定位： 三個(gè)參數(shù)決定：三個(gè)參數(shù)決定：柱面數(shù)柱面數(shù)、扇區(qū)數(shù)扇區(qū)數(shù)和和磁頭數(shù)磁頭數(shù)（FAT中存放）硬盤的尺寸：硬盤的尺寸：3.25”3.25”、2.5”2.5”、1.8”1.8”柱面磁道 存貯容量的計(jì)算存貯容量的計(jì)算= 磁頭數(shù)磁頭數(shù)(記錄面記錄面)*柱面數(shù)柱面數(shù)(磁道磁道)*扇區(qū)數(shù)扇區(qū)數(shù)(區(qū)區(qū))*512字節(jié)字節(jié)第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程53 成本低，容量大，可靠性高，不易受損，耐用

42、，成本低，容量大，可靠性高，不易受損，耐用， 易于長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)易于長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù) 讀出速度和數(shù)據(jù)傳輸速度讀出速度和數(shù)據(jù)傳輸速度比硬盤慢得多比硬盤慢得多CD 光盤存儲(chǔ)器光盤存儲(chǔ)器DVD 光盤存儲(chǔ)器光盤存儲(chǔ)器第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程54保護(hù)層，其上有標(biāo)簽反射層記錄信息層聚碳酸酯透明塑料襯盤（基層） 信息記錄軌道（光道）信息記錄軌道（光道）從盤片的中心到邊緣的一個(gè)從盤片的中心到邊緣的一個(gè)螺旋形軌道螺旋形軌道。第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程55 在盤片

43、的信息記錄層上沿螺旋形軌道在盤片的信息記錄層上沿螺旋形軌道( (光道光道) )壓制出一系列凹坑，壓制出一系列凹坑，凹坑的兩個(gè)邊沿處均表示數(shù)凹坑的兩個(gè)邊沿處均表示數(shù)據(jù)據(jù) “ “1”1”；其它平坦處表示數(shù)據(jù)；其它平坦處表示數(shù)據(jù) “ “0”0”。 光道距離：光道距離：1.6 m1.6 m ，凹坑寬度：，凹坑寬度：0.5 m0.5 m， 最小凹坑長(zhǎng)度最小凹坑長(zhǎng)度: 0.83 m: 0.83 m 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程56 1 按規(guī)格分：按規(guī)格分： DVD-Video 、DVD-Audio 2. 從存儲(chǔ)器角度分從存儲(chǔ)器角度

44、分 DVD-ROM 只讀，類似只讀，類似CD-ROM DVD-R 限寫一次，類似限寫一次，類似CD-R DVD-RAM 多次讀寫，類似多次讀寫，類似CD-RW 3.按尺寸分：按尺寸分：120mm和和80mmDVD 光光盤盤類類型型 120mmDVD光光盤盤存存儲(chǔ)儲(chǔ)容容量量(GB) 80mmDVD 光光盤盤存存儲(chǔ)儲(chǔ)容容量量(GB) DVD-ROM DVD-Video 單單面面單單層層(SS/SL) 單單面面雙雙層層(SS/DL) 雙雙面面單單層層(DS/SL) 雙雙面面雙雙層層(DS/DL) 4.7 (DVD-5) 8.5 (DVD-9) 9.4 (DVD-10) 17 (DVD-18) 1.4

45、6 (DVD-1) 2.66 (DVD-2) 2.92 (DVD-3) 5.32 (DVD-4) 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程57采用采用FlashFlash存儲(chǔ)器技術(shù)存儲(chǔ)器技術(shù); ;體積小，重量輕體積小，重量輕; ;容量可以按需要而定（容量可以按需要而定（8MB8MB2GB2GB）; ;具有寫保護(hù)功能，數(shù)據(jù)安全可靠具有寫保護(hù)功能，數(shù)據(jù)安全可靠; ;使用壽命長(zhǎng)使用壽命長(zhǎng)( (達(dá)達(dá)1010年）。年）。利用通用的利用通用的USBUSB接口，比軟盤快，且接口，比軟盤快，且可以與幾乎所有計(jì)算機(jī)連接。可以與幾乎所有計(jì)算機(jī)連接。

46、閃存盤閃存盤第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程581.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 4.數(shù)據(jù)表示（1/5）數(shù)據(jù)表示指的是信息表達(dá)、操作和記錄方式。計(jì)算機(jī)中只能存儲(chǔ)0和1兩個(gè)不同的數(shù)碼。一串二進(jìn)制代碼究竟表示什么含義，只有使用該代碼的程序才知道。所有客觀事物的數(shù)據(jù)表達(dá)最終都使用0和1的二進(jìn)制代碼表示。一個(gè)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示時(shí)候可能會(huì)有不同的二進(jìn)制形式，這是因?yàn)槭褂貌煌木幋a方法形成的；同樣的，計(jì)算機(jī)內(nèi)部的一串二進(jìn)制代碼也可能表示完全不相關(guān)的兩個(gè)數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)技術(shù)需要研究各種有效的存儲(chǔ)表達(dá)

47、數(shù)據(jù)的方法，以利于節(jié)省存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的空間和處理數(shù)據(jù)的時(shí)間，還要盡可能精確而非準(zhǔn)確地表示實(shí)際問題。這需要在多方面因素上進(jìn)行折衷考慮。 返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程591.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 4.數(shù)據(jù)表示（2/5）數(shù)據(jù)表示單位位（bit）：表示1位二進(jìn)制代碼。字節(jié)（byte）：表示8位二進(jìn)制代碼。字（word）：表示16位二進(jìn)制代碼。存儲(chǔ)字長(zhǎng)：一個(gè)存儲(chǔ)單元的二進(jìn)制位數(shù)。其它更大的如KB、MB等。數(shù)值型數(shù)據(jù)和非數(shù)值型數(shù)據(jù)數(shù)值型數(shù)據(jù)指具有量的含義的數(shù)學(xué)中的數(shù)據(jù)，非數(shù)值型數(shù)據(jù)指

48、的是不具有量的含義的文字類型的數(shù)據(jù)。 返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程601.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 4.數(shù)據(jù)表示（3/5）字符編碼常用字符128個(gè)，包括：數(shù)字0952個(gè)大小寫英文字母AZ、az32個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、運(yùn)算符、專用符號(hào)34個(gè)控制符采用ASCII（American Standard Code for Information Interchandge）編碼 7位ASCII碼采用7位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)字符 ，最高位為08位ASCII編碼也稱擴(kuò)展ASCII（EBCDIC，E

49、xtended Binary_Coded Decimal Interchange Code）。最高位為0，與7位ASCII編碼相同。最高位為1，為擴(kuò)展ASCII碼。各國(guó)一般采用擴(kuò)展ASCII碼，表示本國(guó)語言和特殊字符 返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程61字符十進(jìn)制碼八進(jìn)制碼十六進(jìn)制碼.0486030 .9577139.A6510141.Z901325A.a9714161.z1221727A.第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程621.2.31.2.3

50、1.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 4.數(shù)據(jù)表示（4/5）漢字編碼 漢字編碼主要用于解決漢字的輸入、處理和輸出問題。返 回字形碼輸入碼國(guó)標(biāo)碼內(nèi) 碼輸入設(shè)備輸出設(shè)備漢字信息處理過程輸入碼拼音類：全拼、雙拼、智能ABC、微軟全拼等 字形類：五筆字形碼 音形混合：自然碼 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程631.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 4.數(shù)據(jù)表示（5/5）機(jī)內(nèi)碼 （內(nèi)碼 ）：漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)、處理和傳輸時(shí)使用的編碼 。一個(gè)漢字的機(jī)內(nèi)碼用兩個(gè)字節(jié)表示。 1981

51、年我國(guó)頒布信息交換用漢字編碼字符集基本集，即GB2312-80 ，這種編碼稱為國(guó)標(biāo)碼國(guó)標(biāo)碼。 國(guó)標(biāo)碼每個(gè)字節(jié)的最高位由0改為1 構(gòu)成。 漢字內(nèi)碼=漢字國(guó)標(biāo)碼+(8080)H國(guó)標(biāo)碼采用兩字節(jié)編碼，它把我國(guó)漢字和682個(gè)非漢字字符按規(guī)則排成94行、94列。其行號(hào)稱為區(qū)號(hào)，列號(hào)稱為位號(hào)，這就是區(qū)位碼。 國(guó)標(biāo)碼=區(qū)位碼+（2020）H，兩個(gè)字節(jié)的最高位均為0返 回漢字 國(guó)標(biāo)碼 漢字內(nèi)碼滬 2706(00011011 00000110B) 10011011 10000110B久 3035(00011110 00100011B) 10011110 10100011B第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

52、基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程64漢字字形碼：漢字字庫中存儲(chǔ)的漢字字形的數(shù)字化信息 。一般有16*16、24*24、48*48、64*64點(diǎn)陣，點(diǎn)陣數(shù)越大，字形質(zhì)量越高。 例：48*48點(diǎn)陣，需要（48/8*48）=288B空間 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程65BIG5編碼編碼 是目前臺(tái)灣、香港地區(qū)普遍使用的一種繁體漢字的編碼標(biāo)準(zhǔn)，包括440個(gè)符號(hào)，一級(jí)漢字5401個(gè)、二級(jí)漢字7652個(gè)，共計(jì)13060個(gè)漢字GBK編碼vGBK編碼是中國(guó)大陸制訂的、等同于UCS的新的中文編碼擴(kuò)展國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

53、。GBK工作小組于1995年12月完成GBK規(guī)范。該編碼標(biāo)準(zhǔn)兼容GB2312，共收錄漢字21003個(gè)、符號(hào)883個(gè)，并提供1894個(gè)造字碼位，簡(jiǎn)、繁體字融于一庫。vWindows95/98簡(jiǎn)體中文版的字庫表層編碼就采用的是GBK，通過GBK與UCS之間一一對(duì)應(yīng)的碼表與底層字庫聯(lián)系 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程661.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 5.存儲(chǔ)器的詳細(xì)分類（1/3）按存儲(chǔ)介質(zhì)分類用來制作存儲(chǔ)信息的物質(zhì)稱為存儲(chǔ)介質(zhì)。用半導(dǎo)體元件組成的存儲(chǔ)器稱為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。用磁性材料組成

54、的存儲(chǔ)器稱為磁存儲(chǔ)器，由于是將磁材料涂在金屬或塑料表面制成，一般也稱為磁表面存儲(chǔ)器。用光學(xué)原理制成的存儲(chǔ)器稱為光存儲(chǔ)器。返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程671.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 5.存儲(chǔ)器的詳細(xì)分類（2/3）按存取方式分類若存儲(chǔ)器中任何存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都能被隨機(jī)存取，而且存取時(shí)間與存儲(chǔ)單元的物理位置無關(guān)，則稱它們?yōu)殡S機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM），一般的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器即屬于RAM。其特點(diǎn)是存取速度快，容易與CPU的速度相匹配，一般用于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存。若存儲(chǔ)器中的內(nèi)容不能被刷新，各

55、存儲(chǔ)單元的內(nèi)容只能讀不能寫，則將它們稱為只讀存儲(chǔ)器（ROM）。半導(dǎo)體ROM通常充當(dāng)內(nèi)存中存放重要系統(tǒng)程序的存儲(chǔ)器。若存儲(chǔ)器只能按某種順序存取，即存取時(shí)間與存儲(chǔ)單元的物理位置有關(guān)，則稱它們?yōu)轫樞虼鎯?chǔ)器（SAM）。磁帶存儲(chǔ)器及只讀光盤存儲(chǔ)器都是典型的順序存儲(chǔ)器。其特點(diǎn)是存儲(chǔ)容量大、存取速度慢，但每字節(jié)成本較低，一般用作計(jì)算機(jī)的外存或海量存儲(chǔ)器。若存儲(chǔ)器存取數(shù)據(jù)時(shí)不必對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)做事先順序搜索而直接存取信息，則將它們稱為直接存儲(chǔ)器（DAM），磁盤存儲(chǔ)器和部分光盤存儲(chǔ)器是典型的DAM。其特點(diǎn)是存儲(chǔ)容量大，存取速度介于RAM與SAM之間，一般用作計(jì)算機(jī)的外存。返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

56、基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程681.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 5.存儲(chǔ)器的詳細(xì)分類（3/3）按信息和可保護(hù)性分類斷電后數(shù)據(jù)將消失的存儲(chǔ)器稱為易失性或非永久性存儲(chǔ)器。斷電后仍保持信息的存儲(chǔ)器稱為非易失性存儲(chǔ)器，磁盤、磁帶存儲(chǔ)器是典型的非易失性存儲(chǔ)器。按所處位置及功能分類按存儲(chǔ)器所處的位置及功能可以將它們分為主存（內(nèi)存、與CPU緊密相聯(lián)）和輔存（外存）兩類。硬盤、光盤、軟盤都屬于外存。內(nèi)存可以被CPU直接訪問。由RAM和ROM組成，能快速進(jìn)行讀寫操作。CPU不能直接訪問的那些用來存放暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器稱為計(jì)算

57、機(jī)的外存。一般是由容量大、速度較低慢、價(jià)格低的磁表面存儲(chǔ)器和光存儲(chǔ)器等充當(dāng)。 返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程691.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 6.存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)一般在評(píng)價(jià)存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)體系的優(yōu)劣時(shí)重點(diǎn)考慮容量、速度、可靠性、價(jià)格等幾方面的因素。這些因素直接影響存儲(chǔ)器的使用效果好壞，同時(shí)也直接影響著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體效率。存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量就是存儲(chǔ)器可以容納的二進(jìn)制信息的數(shù)量。1KB=210Byte=1024Byte1MB=1024KB=220Byte1GB=1024MB=23

58、0Byte存儲(chǔ)器的最大容量可以由存儲(chǔ)器地址碼的位數(shù)確定，若地址碼位數(shù)為N，即可以產(chǎn)生2N個(gè)不同的地址碼，存儲(chǔ)器的最大容量為2N字節(jié)。訪問時(shí)間訪問時(shí)間是計(jì)算機(jī)查找存儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)并讀取它的平均時(shí)間。微機(jī)上外存儲(chǔ)設(shè)備的訪問時(shí)間一般使用毫秒來衡量，而內(nèi)存的訪問時(shí)間一般使用納秒（1ns=10-9s）來衡量。返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程701.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 7.高速緩存和虛擬存儲(chǔ)器（1/2）為了使計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能進(jìn)一步優(yōu)化，可以建立起一個(gè)由多層性能、價(jià)格不同的存儲(chǔ)

59、器構(gòu)成的存儲(chǔ)系統(tǒng)，使得在CPU和程序員來看，存儲(chǔ)器容量足夠的大、速度足夠的快、價(jià)格盡可能的低。這就是存儲(chǔ)體系要研究的任務(wù)，相關(guān)的技術(shù)有很多，主要的有如下兩種。高速緩沖存儲(chǔ)器要進(jìn)一步加快數(shù)據(jù)訪問的速度，就要在計(jì)算機(jī)中使用高速緩沖技術(shù)。高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）是介于CPU和計(jì)算機(jī)內(nèi)存之間的特殊存儲(chǔ)器，它的速度比內(nèi)存快很多，接近于 CPU的速度，容量比較小。它依賴于一種特殊的完全的硬件調(diào)度算法，總是盡可能將內(nèi)存中將來可能用到的數(shù)據(jù)塊調(diào)度到其中，這樣就使CPU獲得的大部分?jǐn)?shù)據(jù)來源于此，自然提高了CPU的工作速度，也相當(dāng)于提高了整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的速度。由于Cache是完全硬件實(shí)現(xiàn)，所以不僅對(duì)于軟件、甚至

60、對(duì)于機(jī)器的指令系統(tǒng)而言，Cache都是透明的。在內(nèi)存和硬盤之間也可以采用類似的技術(shù)。返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程711.2.31.2.31.2.3 存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示存儲(chǔ)體系與數(shù)據(jù)的表示 7.高速緩存和虛擬存儲(chǔ)器（2/2）虛擬存儲(chǔ)器現(xiàn)在的微機(jī)系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的一個(gè)常見詞匯就是“虛擬內(nèi)存”?，F(xiàn)有的操作系統(tǒng)都不會(huì)用盡所有的內(nèi)存，因?yàn)樗鼈兪褂糜?jì)算機(jī)的空閑硬盤空間來擴(kuò)充內(nèi)存。計(jì)算機(jī)使用的磁盤存儲(chǔ)器模擬的內(nèi)存被稱為虛擬內(nèi)存。虛擬內(nèi)存技術(shù)使得計(jì)算機(jī)在物理內(nèi)存較少的情況下可以運(yùn)行大型程序、操作大型的數(shù)據(jù)文件和同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序。虛擬

61、內(nèi)存的速度要比內(nèi)存的速度慢很多，因?yàn)榇疟P是一個(gè)慢速設(shè)備，從虛擬內(nèi)存中取數(shù)據(jù)要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。像內(nèi)存一樣，虛擬內(nèi)存中的數(shù)據(jù)在電源關(guān)閉之后也不存在。其實(shí)并不奇怪，雖然磁盤上的數(shù)據(jù)通常在斷電后不會(huì)丟失，但事實(shí)上，虛擬內(nèi)存中的數(shù)據(jù)在斷電之后也不會(huì)真正丟失，但是在加電之后，計(jì)算機(jī)再也不能夠訪問這些數(shù)據(jù)了。這是因?yàn)榇鎯?chǔ)在內(nèi)存中控制計(jì)算機(jī)訪問虛擬內(nèi)存的指令在斷電之后不存在了。 返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程728.CMOS存儲(chǔ)器 存放用戶對(duì)計(jì)算機(jī)硬件所設(shè)置的一些參數(shù)（稱為“配置信息”），包括開機(jī)密碼、系統(tǒng)日期和時(shí)間等。CMOS是

62、一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片，為非易失性存儲(chǔ)器。只要電池供電正常，即使計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)后它也不會(huì)丟失所存儲(chǔ)的信息以及時(shí)鐘停走。 ：在啟動(dòng)過程中，若按下Del鍵。 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程73第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程74第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程75第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程76第第1 1章章 計(jì)算

63、機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程771.2.41.2.41.2.4 CPU與指令系統(tǒng)與指令系統(tǒng) 1.CPU1.CPU返 回：Central Processing Unit：取指令、執(zhí)行指令：取指令、執(zhí)行指令按照指令的要求完成對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理按照指令的要求完成對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程78存取速度快；存取速度快；臨時(shí)存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和得到的中間結(jié)果臨時(shí)存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和得到的中間結(jié)果（執(zhí)行單元）（執(zhí)行單元）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算對(duì)數(shù)據(jù)

64、進(jìn)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算組成：組成：取指令，解釋指令的含義（指令譯碼）產(chǎn)生控制其取指令，解釋指令的含義（指令譯碼）產(chǎn)生控制其它部件的操作控制信號(hào)，記錄內(nèi)部狀態(tài)它部件的操作控制信號(hào)，記錄內(nèi)部狀態(tài)第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程791.2.41.2.41.2.4 CPU與指令系統(tǒng)與指令系統(tǒng) 2.2.指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)返 回操作碼操作碼操作數(shù)操作數(shù)操作碼：即命令詞，指出計(jì)算機(jī)應(yīng)執(zhí)行何種操作操作碼：即命令詞，指出計(jì)算機(jī)應(yīng)執(zhí)行何種操作操作數(shù)：指出該指令所操作的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)存放的位置操作數(shù)：指出該指令所操作的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)存放的位置v 指令

65、采用二進(jìn)制表示，用來規(guī)定計(jì)算機(jī)執(zhí)行什么操作指令采用二進(jìn)制表示，用來規(guī)定計(jì)算機(jī)執(zhí)行什么操作v 是構(gòu)成程序的基本單位是構(gòu)成程序的基本單位 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程801.2.41.2.41.2.4 CPU與指令系統(tǒng)與指令系統(tǒng) 3.主要指標(biāo)和提高性能的技術(shù)（1/2）制約CPU的速度的因素有：時(shí)鐘頻率、字長(zhǎng)、高速緩沖存儲(chǔ)器以及指令系統(tǒng)的大小等。主時(shí)鐘頻率（主頻）計(jì)算機(jī)有一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘用來定時(shí)發(fā)出脈沖以控制所有系統(tǒng)操作的時(shí)間。系統(tǒng)時(shí)鐘與保存日期和時(shí)間的“實(shí)時(shí)時(shí)鐘”不同。系統(tǒng)時(shí)鐘決定數(shù)據(jù)傳輸和指令執(zhí)行的速度或頻率。系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率

66、決定了計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的速度，決定了計(jì)算機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)所能夠執(zhí)行的指令數(shù)。衡量時(shí)鐘頻率的常用單位之一是兆赫。最初IBM PC的微處理器時(shí)鐘頻率是4.77MHz，現(xiàn)在的處理器的執(zhí)行速度可以達(dá)到幾個(gè)GHz以上。微機(jī)中還有外頻和倍頻之分。主頻是CPU內(nèi)部使用的頻率，外頻是主板的工作頻率，是主板向CPU提供的基準(zhǔn)工作頻率，倍頻指的是以上兩個(gè)頻率之間的倍數(shù)。字長(zhǎng)字長(zhǎng)就是中央處理器可以同時(shí)處理的數(shù)據(jù)位數(shù)。字長(zhǎng)決定于CPU的寄存器和總線的數(shù)據(jù)寬度。字長(zhǎng)較長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)在一個(gè)指令周期內(nèi)要比一個(gè)字長(zhǎng)短的計(jì)算機(jī)處理更多的數(shù)據(jù)。最初的微機(jī)使用8位處理器，現(xiàn)在都是32位或64位的處理器。返 回第第1 1章章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年4月11日星期一大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程811.2.41.2.41.2.4 CPU與指令系統(tǒng)與指令系統(tǒng) 3.主要指標(biāo)和提高性能的技術(shù)（2/2）指令集的復(fù)雜性隨著計(jì)算機(jī)指令集的擴(kuò)充，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員將增加越來越多的復(fù)雜的指令，這些指令比較長(zhǎng)，需要的執(zhí)行時(shí)間也更多。同時(shí)也帶來了CPU中控制器的復(fù)雜化以及基本指令執(zhí)行效率的降低。基于使用復(fù)雜指令集CPU的計(jì)算機(jī)被稱為復(fù)雜指令