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计算机文化第三版同济大学计算机基础学科研究室
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目录第一章 计算识与信息社会第二章 计算机基础知识第三章 微型计算机硬件组成第四章 系统软件及其常用操作系统第五章 应用软件和办公软件第六章 网络基础第七章 Internet与 Intranet
第八章 数据库基础第九章 数据安全第十章 程序设计基础
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第一章 计算机与信息社会
1.1 计算机的发展
1.2 计算机的分类
1.3 信息技术概述
1.4 计算机在信息社会中的应用
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1812年差分机英国剑桥大学的查尔斯 · 巴贝奇
1834年设计的分析机分析机可以说是现代通用计算机 的雏形。
1.1 计算机的发展
1.1.1 近代计算机
由许多轮子组成的保存数据的存储库；
运算装置；
能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的数据以及输出结果的装置。
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英国科学家艾兰 · 图灵在计算机科学方面的主要贡献有两个：
建立图灵机 （ Turing Machine,TM） 模型，
奠定了可计算理论的基础；
提出图灵测试，阐述了机器智能的概念 。
现代计算机体系结构美籍匈牙利数学家冯 ·诺依曼：首先采用了,存储程序,的概念，以此概念为基础的计算机统称为,冯 ·诺依曼,机。这种体系结构五十多年来，计算机系统基本结构没有变。
美籍匈牙利数学家冯 · 诺依曼
1.1.1 近代计算机
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1.1.2 电子计算机的问世
1946年 2月由宾州大学研制成功的 ENIAC机是公认的第一台 电子计算机时代。
Electronic Numerical Integrator And Calculator
电子数字积分计算机
重达 30吨
占地 250m2
启动工耗 150000瓦
18000个电子管
保存 80个字节
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1.1.3 计算机的分代时代 年份 器件 软件 应用一 46— 58 电子管 机器语言汇编语言 科学计算二 58— 64 晶体管 高级语言 数据处理工业控制三 64— 71 集成电路 操作系统 文字处理图形处理四 71年迄今 大规模集成电路 数据库、网络等 社会的各个领域
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1.1.4 未来新型计算机
1,光计算机利用光作为信息的传输媒体
2,生物计算机 （ 分子计算机 ）
生物计算机在 20世纪 80年代中期开始研制,其最大的特点是采用了生物芯片 。
3,量子计算机是指利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机,这种多现实态是量子力学的标志 。
.
-
当前，计算机将朝着微型化、巨型化、网络化和智能化方面发展。未来新型计算机将可能在下列几方面取得革命性的突破。
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1.2 计算机的分类按综合性能指标分类巨型机,速度最快,处理能力最强例如：曙光 4000L 644GB内存,浮点运算达每秒 3万亿次大型,通用,具有较快,较强的处理能力大型机,作,客户机 /服务器,的服务器作,终端 /主机,的主机规模小,结构简单,设计试制周期短小型机,工艺先进,使用维护简单 。 常用指令用硬件实现,少用,复杂指令留给软件实现工作站,介于 PC与小型机之间的高档微型计算机系统,
高分辨率,大容量内,外存,图形功能较强微型计算机,小,巧,轻,使用方便,价格便宜中央处理器集成在一个芯片上网络计算机,基于 Java技术的瘦客户机系统
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1.3 信息技术概述
1.3.1 信息技术基础知 `识
1.信息与数据
信息 各种事物的变化和特征的反映，是事物之间相互作用和联系的表征。
信息是一种新知识，是接受者原来不了解的知识；是维系社会的生存和发展，而且在不断地推动着社会和经济的发展。
数据 是信息的载体。 例如：数值、文字、语言、图形、
图像等。
信息与数据地差异 信息有意义，而数据没有。
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2.信息技术 Information Technology
联合国教科文组织对信息技术的定义应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训练方法和管理技巧；上述方面和技巧和应用；计算机及其与人、机的相互作用；与之相应的社会、经济和文化等诸种事物。
目前世界范围内较为统一的定义是：
信息技术一般是指一系列与计算机等相关的技术。
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1.3.2 信息技术的内容
1,信息基础技术 是信息技术的基础,包括新材料,新能源,新器件等开发和制造地技术 。 近年来主要是：
微电子技术 当今世界新技术革命的 基础
光电子技术 采用光子作为信息的载体
2,信息系统技术 是指有关信息地获取,传输,处理,控制地设备和系统的技术 。
包括：
信息获取技术 传感技术,遥测技术和遥感技术
信息处理技术 计算机技术成为现代信息技术的核心
信息传输技术 光纤通信技术,卫星通信技术等
信息控制技术 导弹控制系统技术等注：通信技术,计算机技术和控制技术合称为 3C（ Communication、
Computer和 Control ） 技术 。
3,信息应用技术 是针对种种实用目的而发展起来的具体技术群类 。
如信息管理,信息控制,信息决策
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1.4 计算机在信息社会中的应用计算机的应用类型
1,科学计算
2,数据处理
3,电子商务
4,过程控制
5,CAD/CAM/CIMS
6,多媒体技术
7,虚拟现实
8,人工智能计算机的主要应用领域
1,工商：电子商务,CAD/CAM
2,教育：多媒体教育、远程教育
3,医药,CAT,MRI、远程医疗
4,政府：电子政府
5,娱乐：虚拟现实、电影特技
6,科研：数据采集、计算分析
7,家庭,家庭信息化
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思考题
1,计算机的发展经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？
（ p1-6）
2,按综合性能指标，计算机一般分为哪几类？ (p6-8)
3,信息与数据的区别是什么？ (p9)
4,什么是信息技术？ (p9)
5,为什么说微电子技术是整个信息技术领域的基础？ (p10)
5,信息处理技术具体包括哪些内容？ 3C的含义是什么？ (9-11)
6,试述当代计算机的主要应用。 (p12-17)
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第二章 计算机基础知识
2.1 计算机系统的组成与工作原理
2.2 数制转换及运算
2.3 数据在计算机中的表示
2.4 多媒体和流媒体概述
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2.1 计算机系统的组成与工作原理
2.1.1计算机系统的组成 (包括硬件和软件两大部分 )
系统软件应用软件计算级系统分为：硬件 +软件硬 件 软 件软件是为运行、
管理和维护计算机而编制的各种程序、数据文档的总称。
包括系统软件和应用软件两大部分。
硬件是组成计算机系统的各种物理器件的总称，
是计算机的物理基础，包括 CPU、
存储器、输入和输出设备等。
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计算机硬件组成
（是组成计算机系统的各种物理设备的总称）
计算机硬件包括主机和外设两大部分主机 外设输入设备输出设备外存设备网络设备
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计算机系统的组成输入设备,键盘、鼠标、扫描仪输出设备,显示器、打印机外 存,软、硬盘、光盘、闪存网络设备,网卡,调制解调器等计算机系统软件外部设备系统软件应用软件硬件运算器寄存器控制器主机内存
CPU
随机存储器 (RAM)
只读存储器 (ROM)
高速缓冲存储器操作系统,Windows,Unix,Linux
语言处理程序,C,Pascal,VB等实用程序：诊断程序、排错程序等办公软件包、数据库管理系统等
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2.1.2 计算机系统的硬件组成 （五各基本部分）
冯 · 诺依曼思想,
①由五大模块组成，
分别为运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。
②程序与数据同等的存放在存储器种，并按地址寻访。
③ 程序和数据以 二进 制表示。
存储器数据流 控制流运算器外存储器输出设备内存储器输入设备控制器
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处理器 （在微机中，运算器和控制器是集成在一个芯片上，称为 CPU）
处理器控制器运算 器控制整个计算机所有部件的工作执行算术运算和逻辑运算运算器 的主要功能是 算术运算和逻辑运算,又称算术逻辑单元（ ALU）。
控制器 是计算机的神经中枢和指挥中心，只有在它的控制下整个计算机才能有条不紊的工作，自动执行程序。
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存储器存储器 是计算机存储 数据和程序 的记忆单元的集合每个记忆单元由 8位二进制位组成。可读写其中的数据。
1KB=1024B
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
其中 1024=210
八位二进制位一个字节 (Byte,B)
7 6 5 4 3 2 1 0
位（ Bit）
存储器大容量存储器
I/O设备
I/O子系统存放程序和数据
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存储器 的访问过程
11101101
11001101
10001101
11101101
11101001
11101101
11101101
11101101
11101101
11101101
11101101
11101101
10001101
11001101
10001101
11101101
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
地址 0001
控制,写数据 10000000
10000000
存储器的访问过程：向 [0001]单元写数据
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输入和输出设备常用输入设备,键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。
常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。
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2.1.3计算机基本工作原理指令 是计算机能识别并执行的二进制代码,它规定了计算能完成的工作 。
指令系统 是一台计算机的所有指令的集合,
操作码 操作数
数据传送指令
数据处理指令
程序控制指令
输入输出指令
其它指令
If Goto……
＋ － ×÷ And Or……
CPU内存
I/O设备主机对计算机的硬件进行管理等指令
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计算机基本工作原理 （图 2.1.3）
起始 地址内存储器
（ 2 ）
（ 3 ）
（ 1 ）
（ 4 ）
（ ）
内存储器程序计数器 PC
指令寄存器自动加 1
操作码
07
地址码
0270
译码器操作控制线路累加寄存器算术、逻辑 运算部件地址 内容
0 1 0 0 070270
0 1 0 1
0270
数据程序区数据区控制 器运算 器
（ ）
（ ）
（ ）
（ ）
（ ）
内存储器程序计数器 PC
0 10 0
指令寄存器自动加操作码 地址码译码器操作控制线路累加寄存器算术、逻辑运算部件地址 内容
数据程序区数据区控制 器运算 器
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2.2 数制转换及运算
2.2.1进位计数制
a ri
i m
n
i
1
N=an-1× rn-1＋ an-2× rn-2＋ … ＋ a0× r0＋ a-1× r-1＋ … ＋ a-m× r-m
一个 r进制数 N可表示 如下,（其中 r为基数,ai为数码,ri为权。）
R进制 数 用 r个基本符号（例如 0,1,2,…,r-1）表示数值。
678 34 6 10 7 10 8 10 3 10 4 102 1 0 1 2,
基数 权数码表 2.2.1列出了计算机中常见的各种进制数的表示方法。
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2.2.2不同进位计数制间的转换任意的 r进制数可展开为
r 进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累加例,(10101)B=24+22+1=21
(101.11)B=22+1+2-1+2-2=5.75
(101)O=82+1=65
(71)O=7?8+1=57
(101A)H=163+16+10＝ 4106
(A12)H=A?162+1?161+2?160=2578
进制表示符号
B 二进制
O八进制
D十进制 (可不写 )
H十六进制
1n
mi
i
i raN
1.r 进制转化成十进制
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2.十进制转化成 r 进制整数部分和小数部分分开转换，然后拼接起来。
整数部分,除以 r取余数，直到商为 0，余数从右到左排列。
小数部分,乘以 r取整数，整数从左到右排列。
100(D)=144(O)=64(H)~例 100.345(D)=1100100.01011(B)
1.380
0.345
2
0.690
2
2
0.760
2
1.520
2
1002
502
252
122
62
32
1
0
0
0
1
0
0
1
1
1.04
八进制
1008
128
18
0
4
4
1
10016
6
0
4
6
16
十六进制高位低位低位低位高位高位
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3.二进制、八进制、十六进制数间的相互转换
64(H)=0110 0100(B)6 4
144(O)=001 100 100(B)
1 4 4
001 101 101 110.110 101(B)= 1556.65(O)
1 5 5 6 6 5
011 0110 1111.1101 010(B)=36F.D4(H)
3 6 F D 4
一位八进 制数对应三位二进制数
一位 十六进制数对应四位二进制数
二进制转化成八 (十六 )进制整数部分：从右向左按三 (四 )位进行分组小数部分：从左向右按三 (四 )位进行分组不足部分补零
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2.2.3 二进制数的算术运算
1.二进制数的加法运算
2.二进制数的减法运算加法运算法则
0+0=0
0+1=1+0=1
1+1=0
1101
+ 1110
11011
减 法运算法则
0-0=1-1=0
1-0=1
0-1=1
11011
- 1110
1101
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二进制数的算术运算
3.二进制数的乘法运算 4.二进制数的减法运算乘 法运算法则
0× 0=0
0× 1=1× 0=0
1× 1=1
减 法运算法则
0÷ 0=0
0÷ 1=0
1÷ 1=1
1101
× 1010
0000
1101
0000
+ 1101
10000010
101
1011 111011
1011
1111
1011
100 余数被除数除数商
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2.2.4 二进制数的逻辑运算
1,逻辑运算的表示逻辑运算 包括逻辑加 (或 )运算,逻辑乘 (与 )运算和逻辑否定 (非 )运算三种 。
1)逻辑 非 运算 表示同原事件 A 含义相反,可用 表示,运算规则为：
逻辑非的运算真值表和运算实例为：
2,逻辑运算具有逻辑性的变量称为 逻辑变量 。
逻辑变量之间的运算就称为 逻辑运算 。
0110
A
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2)逻辑 与 运算 表示当 A,B 事件同时满足结果才为真,只要有一个为假,结果为假 。 用,×,,,·” 或,∧,等符号表示 。 其运算规则为：
逻辑与的运算实例和真值表为,111000001010
3)逻辑 或 运算 表示当 A,B 事件只要有一个满足时结果就为真,只有两个均为假,结果才为假 。 用,+” 或,∨,符号表示 。 其运算规则为：
逻辑或的运算实例和真值表为,111101110000
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2.3 数据在计算机中的表示任何形式的数据进入计算机都必须进行 0和 1的二进制编码转换。
二进制优点,物理上容易实现，运算简单，可靠性、通用性强,
便于表示和逻辑运算 。如下所示 0和 1的表示。
1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 1 0 0 1 0 1
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数值 十／二进制转换西文 A S CI I 码汉字 输入码／机内码转换声音、图像 模／数转换二／十进制转换西文字形码汉字字形码数／模转换内存输入设备 输出设备数值西文汉字声音,图像因此，外界与计算机的交流必须经过数值转换。如下所示，
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2.3.1数值
1.符号数的机器数表示数在计算机中的表示统称为 机器数 。 符号位,,0”表示正,,1”表示负
1 0 1 0 1 1 0 0
定点整数
2.定点数和浮点数定点数 约定小数点隐含在某一固定位置。定点数的表示法有两种，定点整数和定点小数。
定点数表示 S
小数点无符号位
S
小数点定点小数带符号定点整数无符号定点整数真值例：上述机器数表示的是 -0101100。
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浮点数表示浮点数 是指小数点位置可以任意浮动。浮点数的表示方法为：
110.011(B)=1.10011× 2+10=11001.1× 2-10=0.110011× 2+11
阶码 数符阶符 尾数
000100 10 11010100
N= 数符?尾数?2阶符?阶码阶符和数符中 0表示,+”,1表示,-”。尾数 的位数决定 数的精度,阶码 的位数决定 数的范围浮点数规格化的形式,尾数的绝对值大于等于 0.1并且小于 1，从而唯一地规定了小数点的位置，即尾数表示的是纯小数部分。
0 1 0 0.1 1 0 121 1 0 1 0 1 0 0.0 1 0 0
在计算机浮点数的表示方法为：
任意二进制数可表示为：
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3.带符号数的表示在机器数中，负数有三种表示方法：原码、反码和补码。假定一个数在机器中占用 8位，则有：
+127,01111111 +0,00000001
－ 127,10000000 － 0,11111111
－ 127,10000001 － 0,00000000
－ 128,10000000
(3)补码
0X
1|X|
0<=X
X<=0
+127,01111111 +0,00000000
－ 127,11111111 － 0,10000000
[X]原 =
0X
1|X|
0<=X
X<=0
0X
1|X|+1
0<=X
X<=0
+127,01111111 +0,00000000 (2)反码
[X]反 =
[X]补 =
(1)原码原码数的表示范围为 -127～ +127，即 11111111～ 01111111。
反码数的表示范围为 -127～ +127，即 10000000～ 01111111。
补码数的表示范围为 -128～ +127,10000000～ 01111111。这里 -128
中的最高为 1既可看作符号位，又表示数值位。
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2.3.2 字符
1.西文字符 (西文字符最常用的是 ASCII字符编码，见表 2.2.3)
ASCII码 (American Standard Code for Information Interchange)
用 7位二进制编码,即 128个常用字符，从 0到 127，每个字符用 7位基码 2表示,d6d5d4d3d2d1d0。
控制 (非图形 )字符,0～ 32,127；普通 (即图形 )字符,94个。
例如：,a”字符的编码为 1100001，对应的十进制数是 97；
空格 SP 0100000 20H 32
‘0’～‘ 9’ 0110000～ 0111001 30H～ 39H 48～ 57
‘A’～‘ Z’ 1000001～ 1011010 41H～ 5AH 65～ 90
‘a’～‘ z’ 1100001～ 1111010 61H～ 7AH 97～ 122
4.数值编码把每一位十进制数用 4位二进制数编码表示，称为十进制数的二进制编码 BCD码，详见表 2.3.2。
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2.汉字编码
(1) 汉字输入码音码类 (以拼音为基础 ) 全拼、双拼、微软拼音,自然码和智能 ABC等形码类 (以结构为基础 ) 五笔字型法、郑码输入法等 。
(2) 汉字国标码 (GB2312－ 80,信息交换用汉字编码字符集 —— 基本集,)
统计出最常用的 6763个汉字，其中一级汉字 3755个，按汉语拼音排列；二级汉字 3008个，按便旁部首排列。
将汉字分成若干个区，每个区 94个汉字。由区号和位号构成 区位码 。由区码和位码各加 32就构成了 国标码 。例 中 的区位码为 5448，国标码为 8680。
每个汉字占两个字节。
(3)机内码汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。将国标码中的每个字节的最高位由 0变 1，变换后的国标码称为汉字的机内码。
汉字 国标码 汉字机内码中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B=(D6D0)H
华 5942(00111011 00101010)B (10111011 10101010)B=(BBAA)H
输入码 国标码 字形码 机内码 地址码汉字输出 汉字输入
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汉字字形码通常有两种表示方法：
点阵,指 汉字字形点阵的代码。
16× 16,24× 24,32× 32,48× 48。
编码、存储方式简单、无需转换直接输出，但放大后产生的效果差。
矢量,存储的是描述汉字字形的轮廓特征，当要输出汉字是，通过计算机的计算，由汉字字形描述生成所需大小和形状的汉字点阵。
矢量方式特点正好与点阵相反。
（ 5）汉字地址码每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址称位 汉字地址码 。
地址码和机内码要有简明的对应转换关系。
(4)汉字字形码 (由称汉字字模，用于汉字在屏幕或打印机的输出 )
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组 平面 行 字位最高位为 0
基本多文种平面（ BMP）,0组 0平面，包含字母、音节及表意文字等。
例如：‘ A’ 41H(ASCII) 00000041H(UCS)
‘大’ 3473H(GB2312) 00005927H(UCS
(6) 其他汉字编码除 GB码外，目前常用的有,UCS码,Unicode码,GBK码,BIG5
码等。
UCS码,通用多八位编码字符集 UCS(Universal Code Set)的国际标准。
世界各种文字 的统一的编码方案，一个字符占 4个字节。分为：
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Unicode码另一国际标准：采用双字节编码统一地表示世界上的主要文字。
其字符集内容与 UCS的 BMP相同。
GBK码
GBK等同于 UCS的新的中文编码扩展国家标准,2字节表示一个汉字第一字节从 81H～ FEH，最高位为 1；
第二字节从 40H～ FEH，第二字节的最高位不一定是 1。
BIG5编码台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准，包括 440个符号，一级汉字 5 401个、二级汉字 7 652个，共计 13 060个汉字。
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2.3.3 声音声音是随时间变化的波
。声音信号有称音频信号
，是模拟信号，用振幅和频率描述。
1.声波采样与数字化将音频信号每隔一定时间捕捉采样点的振幅值，并将其用二进制表示既完成数字化。
振幅频率采样点
A
T
采样频率 f,1/T,每秒钟的采样次数 ；
采样点精度,存放采样点振幅值 A的二进制位数 ；
声道数,声音通道的个数,立体声 为双声道。
每秒钟存储声音容量的公式为：
采样频率 × 采样精度 （ 位数 ） × 声道数 /8=字节数采样定律,指采样频率必须高于要采样信号中最高频率的两倍。
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2.声音文件常用的声音文件主要有以下几种：
Wave格式文件（,WAV）
记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大 。
MIDI格式文件（,MID）
数字音乐的国际标准,记录的是音符数字，文件小。
MPEG音频文件（,MP1/.MP2/.MP3）
采用 MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。
上述的 Wave和 MIDI格式的文件均可压缩成 MPEG格式文件。
WAV文件 MIDI文件 压缩 MPEG文件和
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2.3.4图形和图像
图形和图像图形：由点、线等组成的有边界画面，文件中存放描述图形的指令。
图像：由图像设备输入的无边界画面，数字化后以位图形式存储。
图形与图像的数字化将图象的分成若干行和列的像素点组成阵列，每个像素点用若干个二进制代码进行编码，表示图象的颜色，这就是图象的数字化。
分辨率,每英寸中点的多少。
图象越精细，分辨率越高。
颜色深度,每个像素点表示颜色的二进制数。颜色越逼真，
数字越大。例；真彩色每个像素点占 3个字节,224=16777216
种颜色。
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计算一秒图像所须的存储空间的公式：
列数 × 行数 × 像素的颜色深度 /8 × 帧 /秒 =字节数例,1280× 1024分辨率的,真彩色,电视图像，
按每秒 30帧计算，显示 1分钟，则需要：
1280× 1024× 3× 30× 60秒 ≈ 6.6 GB
因此,必须进行图像压缩 。
动画和视频（图形和图像的动态形式）
动画：每一幅画面通过软件对图像素材进行编辑制作而成。
视频：将视频信号源（电视机、摄像机等）经过采样和数字化后保存。
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3.常用图形图像文件格式
BMP和 DIB格式文件
BMP是一种与设备无关的位图格式文件,Windows环境中经常使用,
DIB与 BMP本质是一样的，是为了跨平台而使用的一种格式。
GIF格式文件
Internet上的重要文件格式之一，最大不超过 64 KB，压缩比较高
，与设备无关。 但不能存储超过 256色的图象。
JPEG格式文件（,JPG）
利用 JPEG方法压缩,Internet上重要文件格式之一，适用于处理
256色以上、大幅面图像。
WMF格式文件位图与矢量图的混合体,Windows中许多剪贴画图像是以该格式存储的。 广泛应用于桌面出版印刷领域。
49
2.3.5 视频视频 是将一幅幅独立图像组成的序列按照一定的速率连续播放，利用视觉暂留现象在人的眼前呈现出连续运动的画面。每一幅称为“帧 (frame)”。
1280× 1024的真彩色电视图象，按 30帧 /秒算，显示一分钟的数据量相关技术参数：
1）帧速：每秒钟播放的视频图象，单位为帧 /秒。通常 25
帧或 30帧
2）数据量：不加压缩数据量的大小。
分辨率 帧 /秒采样深度时间
1280× 1024 × 3 × 30 × 60≈6.6GB
50
2.视频格式
1）影视视频文件格式
（ 1） AVI格式：
（ 2） MOV格式：
（ 3） MPEG格式：
（ 4） DAT格式：
2）流媒体文件格式 （支持采用流式传输及播放的媒体格式）
(1) RealNetworks公司的 RealMedia，包括 RA(RealAudio、
RM(RealVideo)和 RF(RealFlash)三种文件）。
(2) Microsoft Media technology的 ASF格式。
(3) Apple公司的 QuickTime的 QT格式。
51
2.4 多媒体和流媒体概述
2.4.1多媒体概述
媒体计算机中的媒体有两种含义：一是指存储信息的物理实体：如磁盘、光盘、磁带等；二是指传递信息的表现形式或载体：如数字、
文字、声音、图形、图像等。多媒体技术中的媒体多指后者。
多媒体是“多媒体技术”的同义语，不仅仅是指多种媒体本身，而主要是指处理和应用它的一整套技术。
多媒体技术是指通过计算机同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信 息媒体（文字、图形、图像、声音、动画和影视 ）的技术。
多媒体计算机是指能对多媒体进行综合处理的计算机。其具有多样化、集成化、
交互化,数字化等特征。
52
2.4.2流媒体概述
1.什么是流媒体是一种可以使音频、视频等多媒体文件能在 Internet上以实时的、无需下载等待的 流式传输 方式进行播放的技术。
2.流媒体技术的实现三个方面的关键技术：
①对普通多媒体采用高效的压缩算法压缩分成一个个压缩包存放在网络服务器中，并加入流式信息。
②合适的传输协议。
③需要合适的缓存。
3.应用
互联网直播
视频点播
远程教育
视频会议系统
53
2.4.3数据压缩技术
1.数据压缩方法的分类无损压缩,无损压缩方法原理是统计被压缩数据中重复数据的出现次数来进行编码，能确保解压后的数据不失真 。
典型的无损压缩软件是,Winzip,WinRar等。
有损压缩,有损压缩方法是以牺牲某些信息 (这部分信息基本不影响对原始数据的理解 )为代价,换取了较高的压缩比 。 衡量数据压缩技术好坏的指标有：压缩比,恢复效果,压缩与解压缩的速度和压缩软,硬件的开销大小四个方面 。
1） JPEG是一种广泛使用的摄影图象压缩方法，压缩静止图象。
2） MPEG是压缩全动画视频的一种标准方法，压缩运动图象。常用于视频信息的压缩。
3） H.261是国际电报电话委员会 CCITT为可视电话和电视会议指定的标准，
是关于视频和声音双向传输的标准。
此外还有 AVI,MOV,MPG,DAT等。
2.数据压缩的国际标准
54
2.4.4文件压缩和解压缩软件
1.Winzip概述
Winzip可以有效地减小文本文件和,bmp文件。
Winzip压缩速度快，占用系统资源少，在资源管理器中单击右键弹出快显菜单中的 Winzip菜单选项可方便的进行相应的操作。
55
另外,Winzip还具有分割压缩包，合并压缩包、建立自解压文件、加密压缩包合直接把压缩包作为邮件发送的功能。
选择“程序 |Winzip| Winzip8.1” 命令，即可进入主界面。
56
2.Winzip的使用1）压缩文件 （见教材 P56）
①右击要压缩的文件或文件夹，在弹出的快捷菜单中选中
“添加到 Zip文件”命令；
②在“添加”对话框的“添加到压缩文档”文本框中输入压缩后的文件名，默认为选择的文件夹或文件名；
③单击“添加”按钮。
57
2）解压缩文件 （见教材 P57）
方法一,双击要解压的文件可使用 WinZip进入压缩文件的内部，如下图所示。选择要解压缩的文件，按“解压缩”按钮后，在“解压缩”对话框中选择解压缩的路径，单击“解压缩”按钮即可。
方法二,直接将要解压缩的文件拖曳到存放的文件夹即可。
方法三,用“快显菜单”直接解压。
58
3）生成分卷压缩文件 （见教材 P57）
①将要分卷压缩的文件进行压缩；
②在 WinZip主界面中选择“操作 |分割”命令，在其对话框中的“每部分大小”下拉列表框中选择分卷的大小；
③单击确定即可。
注意：
①分卷文件的文件名依次为 xx.zip,xx.zip1、
xx.zip……,。
②对分卷文件的解压缩必须是所有的分卷文件都在，且文件名的顺序必须正确。
59
4）创建自解压文件 （见教材 P57）
自解压文件可以不须要压缩软件的支持进行解压。
对压缩好的文件，右击在快显菜单中的“建立自解压文件
（,Exe）”，在弹出的对话框中设置后，单击确定即可生成自解压的 *.exe文件。
另外，目前流行的 WinRar
软件的功能和操作与 Winzip相似，且对于创建分卷、自解压方面更方便。主界面如左图所示。
60
思 考 题
1,计算机由哪几个部分组成？
2,内存和外存有什么区别？
3,指令和程序有什么区别？
4,浮点数在计算机中是如何表示的？
5．,D”,,d”,,3”和空格的 ASCII码值？
6,简述媒体和多媒体技术 。
7,简述多媒体与流媒体的关系 。
8,WAVE文件与 MIDI文件区别？
9．矢量图文件与位图图像区别？
61
第三章 微型计算机硬件组成
3.1 微型计算机硬件系统
3.2 组装微型计算机 （略）
62
3.1 微型计算机硬件系统
3.1.1 微型计算机概述晶体管数
10K
100K
1M
10M
100M
1975 1980 1985 19951990 2000
单位时间执行的指令数百万条/
每秒
0.1
1
10
25
500
4004
8080
8088
82868386
8486
Pentium
2000年的微处理器每 2年芯片能力增长一倍摩尔定律晶体管数目
4004
4位
(71年 )
奔腾
2,300
42,000,000
32 年
P4
（ 32位）
3,500,000
计算机技术的发展规律
63
几个基本用语
既插既用设备 指制连接到计算机上可以立即使用，且无需手动配置设备。
准系统（ Barebone） 是一种不完整的桌面计算机，只包含集成各种板卡的主板、小巧的机箱、电源、键盘和散热系统的成套结合体，用户根据需要配上自己需要的 CPU、内存、硬盘等。
准系统
64
平板电脑 就是无需翻盖、没有键盘、小到足以放到女士手袋，但确功能完整的微型计算机。
平板电脑
笔记本电脑 是一种移动方便和便携的微型计算机，
其功能与台式计算机基本相同。
移动计算机
65
计算机、电视、
影音三模式家庭网络计算机
计算机、电视、影音一 体机 这是一种新概念的个人计算机，它采用灵活的模块化结构，
实现了计算机主机和各功能模块间的组合、变换和移动，提高了计算机与家电的互动互通，打开主机是一台高性能的计算机，主机关闭，又是一台复合家电，可播放 DVD,VCD,CD,MP3等。
家庭网络计算机 是一机多能，一个主机能无线接驳多套外设，满足家庭用户人手一机的需求。
66
微机基本结构 均由显示器、键盘和主机构成微型计算机的发展方向是,高速化，超小型化，多媒体化，网络化，隐形化，人 -机界面更友好。
67
系统主板（又称母板）
CPU
硬盘驱动器
DVD-ROM驱动器软盘驱动器显示器适配器内存电源
微型计算机主机构成主要由以下几部分组成
68PC99规范要求主板各接口必须采用有色识别标识，方便识别
3.1.2主板与 CPU
内存总线插槽接口卡
CPU插座串行接口
USB接口芯片组
ATX新型主板结构规范：
优化板上元件布局，配合 ATX电源，实现软关机,Modem远程遥控开关机需要配合专门的 ATX机箱使用．
AT结构主板因最初应用于 IBMPC/AT
机而得名．
标准主板分为 AT结构和 ATX结构
1.系统主板主板是微型计算机中最大的一块集成电路板
69
2.CPU（ Center Procssing Unit）
衡量 CPU的主要技术指标有：
CPU字长,单位时间内一次处理的二进制数的位数。
CPU外频,CPU总线频率，是主板位 CPU提供的基准时钟频率。
CPU主频,又称工作频率，是 CPU内核电路的实际运行频率。
生产工艺技术,通常用微米数字来描述。精度越高，则连接线越细，同样体积的规材料上集成的元件更多,CPU的主频也可作的更高。
CPU称为中央处理器，
又称微处理器。在微机中它是集成了运算器和控制器的一块半导体芯片。
70
内部存储器访问速度快信息暂时性相对价格高外部存储器访问速度慢信息永久性相对价格低
3.1.3存储器存储器是存放程序和数据的装置。
微型计算机存储器可分为内部存储器和外部存储器。
71
（ 1） 随机存取存储器 (RandomAccess Memory,简称 RAM)
RAM通常指计算机主存,使用动态随机存储器,制作成内存条形式出现 。
CPU对它们既可读出又可写入数据 。
（ 2） 只读存储器 (Read only Memory,简称 ROM)
CPU对它们只取不存,其信息用户无法修改 。 断电时信息不会丢失 。 ROM中一般存放计算机系统管理程序,如 BIOS程序 。
（ 3） 高速缓冲存储器 Cache
是介于 CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片,用于解决
CPU速度快而内存速度慢的矛盾问题,解决它们之间的速度冲突问题 。
1.内部存储器
CPU Cache RAM
是存放程序和数据的装置，按其功能特征可分为三类：
72
（ 1）软 盘用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成。
读写软盘时，磁头直接接触盘面。
常用软盘容量为 1.44MB
新型磁盘具有 100MB~250MB容量
（ 2）光 盘衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率 = 150KB/s
常用,只读型光盘 CD-ROM
一次性可写入光盘 CD-R,需要光盘刻录机完成数据的写入后继产品 DVD-ROM,DVD-ROM一倍速率是 1.3MB/s
2.外部存储器 （做辅助存储器用，可存储大量的数据）
外存中的数据一般不直接送到运算器，而是成批地将数据转运到内存，再进行处理。常用的外存储器有：
73
一个硬盘由若干个磁性圆盘组成，每个圆盘有 2
个面，各个面依次成为 0
面,1面 ……,每个盘面逻辑地划分成若干个同心圆，各盘面上相同的同心圆称为一个柱面，
每个同心圆称为一个磁道，磁道又分为若干个扇区，一个扇区存放
512B的数据。
柱面扇区磁道硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面硬盘容量视具体类型而定硬盘片读写磁头
3,硬 盘
74
4.移动存储产品磁光盘 (MO)移动存储
磁盘技术与光技术结合的产物
Flash存储设备
（又称 U盘）
利用 flash闪存芯片为存储介质
采用 USB的接口
可擦写 100万次以上移动硬盘
利用笔记本电脑硬盘改为存储器
采用 USB的接口
75
3.1.4总线与输入 /输出接口电路处理器存储子系统
I/O子系统总线,微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路 。
76
总线分类
地址总线,传输地址信息
数据总线,传输数据信息
控制总线,传输控制信息
内部总线,连接 CPU的各个组成部件（位于芯片内部）
系统总线,连接计算机中各大部件
外部总线,连接计算机和外部设备按连接对象不同分按传输 对象不同分
并行总线,通信速度快、实时性好
串行总线,简易、方便、灵活按通信方式不同分
77
外部设备接口电路微处理器存储器数据总线控制总线地址总线微处理器、总线、存储器、接口电路和外设逻辑关系如下所示：
微型机上可看到的总线结构有,ISA总线,PCI总线、
AGP总线、通用串行总线 USB和 IEEE 1394总线。
78
3.1.5 输入 /输出设备
输入设备是将数据、程序等转换成计算机能接受的二进制码，并将它们送入内存。如下所示：
输出设备是将计算机处理转换成人们能够识别的数字、
字符、图像、声音等形式显示、打印或播放出来。
79
I/O设备与处理器间的连接数据寄存器 P0
控制寄存器 P1
状态寄存器 P2
I/O设备数据寄存器,用来存放主机与外设之间传送的数据控制 寄存器,用来存放处理器发给外设的命令信息状态寄存器,用来保存外设及接口的状态信息
计算机文化第三版同济大学计算机基础学科研究室
2
目录第一章 计算识与信息社会第二章 计算机基础知识第三章 微型计算机硬件组成第四章 系统软件及其常用操作系统第五章 应用软件和办公软件第六章 网络基础第七章 Internet与 Intranet
第八章 数据库基础第九章 数据安全第十章 程序设计基础
3
第一章 计算机与信息社会
1.1 计算机的发展
1.2 计算机的分类
1.3 信息技术概述
1.4 计算机在信息社会中的应用
4
1812年差分机英国剑桥大学的查尔斯 · 巴贝奇
1834年设计的分析机分析机可以说是现代通用计算机 的雏形。
1.1 计算机的发展
1.1.1 近代计算机
由许多轮子组成的保存数据的存储库；
运算装置；
能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的数据以及输出结果的装置。
5
英国科学家艾兰 · 图灵在计算机科学方面的主要贡献有两个：
建立图灵机 （ Turing Machine,TM） 模型，
奠定了可计算理论的基础；
提出图灵测试，阐述了机器智能的概念 。
现代计算机体系结构美籍匈牙利数学家冯 ·诺依曼：首先采用了,存储程序,的概念，以此概念为基础的计算机统称为,冯 ·诺依曼,机。这种体系结构五十多年来，计算机系统基本结构没有变。
美籍匈牙利数学家冯 · 诺依曼
1.1.1 近代计算机
6
1.1.2 电子计算机的问世
1946年 2月由宾州大学研制成功的 ENIAC机是公认的第一台 电子计算机时代。
Electronic Numerical Integrator And Calculator
电子数字积分计算机
重达 30吨
占地 250m2
启动工耗 150000瓦
18000个电子管
保存 80个字节
7
1.1.3 计算机的分代时代 年份 器件 软件 应用一 46— 58 电子管 机器语言汇编语言 科学计算二 58— 64 晶体管 高级语言 数据处理工业控制三 64— 71 集成电路 操作系统 文字处理图形处理四 71年迄今 大规模集成电路 数据库、网络等 社会的各个领域
8
1.1.4 未来新型计算机
1,光计算机利用光作为信息的传输媒体
2,生物计算机 （ 分子计算机 ）
生物计算机在 20世纪 80年代中期开始研制,其最大的特点是采用了生物芯片 。
3,量子计算机是指利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机,这种多现实态是量子力学的标志 。
.
-
当前，计算机将朝着微型化、巨型化、网络化和智能化方面发展。未来新型计算机将可能在下列几方面取得革命性的突破。
9
1.2 计算机的分类按综合性能指标分类巨型机,速度最快,处理能力最强例如：曙光 4000L 644GB内存,浮点运算达每秒 3万亿次大型,通用,具有较快,较强的处理能力大型机,作,客户机 /服务器,的服务器作,终端 /主机,的主机规模小,结构简单,设计试制周期短小型机,工艺先进,使用维护简单 。 常用指令用硬件实现,少用,复杂指令留给软件实现工作站,介于 PC与小型机之间的高档微型计算机系统,
高分辨率,大容量内,外存,图形功能较强微型计算机,小,巧,轻,使用方便,价格便宜中央处理器集成在一个芯片上网络计算机,基于 Java技术的瘦客户机系统
10
1.3 信息技术概述
1.3.1 信息技术基础知 `识
1.信息与数据
信息 各种事物的变化和特征的反映，是事物之间相互作用和联系的表征。
信息是一种新知识，是接受者原来不了解的知识；是维系社会的生存和发展，而且在不断地推动着社会和经济的发展。
数据 是信息的载体。 例如：数值、文字、语言、图形、
图像等。
信息与数据地差异 信息有意义，而数据没有。
11
2.信息技术 Information Technology
联合国教科文组织对信息技术的定义应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训练方法和管理技巧；上述方面和技巧和应用；计算机及其与人、机的相互作用；与之相应的社会、经济和文化等诸种事物。
目前世界范围内较为统一的定义是：
信息技术一般是指一系列与计算机等相关的技术。
12
1.3.2 信息技术的内容
1,信息基础技术 是信息技术的基础,包括新材料,新能源,新器件等开发和制造地技术 。 近年来主要是：
微电子技术 当今世界新技术革命的 基础
光电子技术 采用光子作为信息的载体
2,信息系统技术 是指有关信息地获取,传输,处理,控制地设备和系统的技术 。
包括：
信息获取技术 传感技术,遥测技术和遥感技术
信息处理技术 计算机技术成为现代信息技术的核心
信息传输技术 光纤通信技术,卫星通信技术等
信息控制技术 导弹控制系统技术等注：通信技术,计算机技术和控制技术合称为 3C（ Communication、
Computer和 Control ） 技术 。
3,信息应用技术 是针对种种实用目的而发展起来的具体技术群类 。
如信息管理,信息控制,信息决策
13
1.4 计算机在信息社会中的应用计算机的应用类型
1,科学计算
2,数据处理
3,电子商务
4,过程控制
5,CAD/CAM/CIMS
6,多媒体技术
7,虚拟现实
8,人工智能计算机的主要应用领域
1,工商：电子商务,CAD/CAM
2,教育：多媒体教育、远程教育
3,医药,CAT,MRI、远程医疗
4,政府：电子政府
5,娱乐：虚拟现实、电影特技
6,科研：数据采集、计算分析
7,家庭,家庭信息化
14
思考题
1,计算机的发展经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？
（ p1-6）
2,按综合性能指标，计算机一般分为哪几类？ (p6-8)
3,信息与数据的区别是什么？ (p9)
4,什么是信息技术？ (p9)
5,为什么说微电子技术是整个信息技术领域的基础？ (p10)
5,信息处理技术具体包括哪些内容？ 3C的含义是什么？ (9-11)
6,试述当代计算机的主要应用。 (p12-17)
15
第二章 计算机基础知识
2.1 计算机系统的组成与工作原理
2.2 数制转换及运算
2.3 数据在计算机中的表示
2.4 多媒体和流媒体概述
16
2.1 计算机系统的组成与工作原理
2.1.1计算机系统的组成 (包括硬件和软件两大部分 )
系统软件应用软件计算级系统分为：硬件 +软件硬 件 软 件软件是为运行、
管理和维护计算机而编制的各种程序、数据文档的总称。
包括系统软件和应用软件两大部分。
硬件是组成计算机系统的各种物理器件的总称，
是计算机的物理基础，包括 CPU、
存储器、输入和输出设备等。
17
计算机硬件组成
（是组成计算机系统的各种物理设备的总称）
计算机硬件包括主机和外设两大部分主机 外设输入设备输出设备外存设备网络设备
18
计算机系统的组成输入设备,键盘、鼠标、扫描仪输出设备,显示器、打印机外 存,软、硬盘、光盘、闪存网络设备,网卡,调制解调器等计算机系统软件外部设备系统软件应用软件硬件运算器寄存器控制器主机内存
CPU
随机存储器 (RAM)
只读存储器 (ROM)
高速缓冲存储器操作系统,Windows,Unix,Linux
语言处理程序,C,Pascal,VB等实用程序：诊断程序、排错程序等办公软件包、数据库管理系统等
19
2.1.2 计算机系统的硬件组成 （五各基本部分）
冯 · 诺依曼思想,
①由五大模块组成，
分别为运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。
②程序与数据同等的存放在存储器种，并按地址寻访。
③ 程序和数据以 二进 制表示。
存储器数据流 控制流运算器外存储器输出设备内存储器输入设备控制器
20
处理器 （在微机中，运算器和控制器是集成在一个芯片上，称为 CPU）
处理器控制器运算 器控制整个计算机所有部件的工作执行算术运算和逻辑运算运算器 的主要功能是 算术运算和逻辑运算,又称算术逻辑单元（ ALU）。
控制器 是计算机的神经中枢和指挥中心，只有在它的控制下整个计算机才能有条不紊的工作，自动执行程序。
21
存储器存储器 是计算机存储 数据和程序 的记忆单元的集合每个记忆单元由 8位二进制位组成。可读写其中的数据。
1KB=1024B
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
其中 1024=210
八位二进制位一个字节 (Byte,B)
7 6 5 4 3 2 1 0
位（ Bit）
存储器大容量存储器
I/O设备
I/O子系统存放程序和数据
22
存储器 的访问过程
11101101
11001101
10001101
11101101
11101001
11101101
11101101
11101101
11101101
11101101
11101101
11101101
10001101
11001101
10001101
11101101
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
地址 0001
控制,写数据 10000000
10000000
存储器的访问过程：向 [0001]单元写数据
23
输入和输出设备常用输入设备,键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。
常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。
24
2.1.3计算机基本工作原理指令 是计算机能识别并执行的二进制代码,它规定了计算能完成的工作 。
指令系统 是一台计算机的所有指令的集合,
操作码 操作数
数据传送指令
数据处理指令
程序控制指令
输入输出指令
其它指令
If Goto……
＋ － ×÷ And Or……
CPU内存
I/O设备主机对计算机的硬件进行管理等指令
25
计算机基本工作原理 （图 2.1.3）
起始 地址内存储器
（ 2 ）
（ 3 ）
（ 1 ）
（ 4 ）
（ ）
内存储器程序计数器 PC
指令寄存器自动加 1
操作码
07
地址码
0270
译码器操作控制线路累加寄存器算术、逻辑 运算部件地址 内容
0 1 0 0 070270
0 1 0 1
0270
数据程序区数据区控制 器运算 器
（ ）
（ ）
（ ）
（ ）
（ ）
内存储器程序计数器 PC
0 10 0
指令寄存器自动加操作码 地址码译码器操作控制线路累加寄存器算术、逻辑运算部件地址 内容
数据程序区数据区控制 器运算 器
26
2.2 数制转换及运算
2.2.1进位计数制
a ri
i m
n
i
1
N=an-1× rn-1＋ an-2× rn-2＋ … ＋ a0× r0＋ a-1× r-1＋ … ＋ a-m× r-m
一个 r进制数 N可表示 如下,（其中 r为基数,ai为数码,ri为权。）
R进制 数 用 r个基本符号（例如 0,1,2,…,r-1）表示数值。
678 34 6 10 7 10 8 10 3 10 4 102 1 0 1 2,
基数 权数码表 2.2.1列出了计算机中常见的各种进制数的表示方法。
27
2.2.2不同进位计数制间的转换任意的 r进制数可展开为
r 进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累加例,(10101)B=24+22+1=21
(101.11)B=22+1+2-1+2-2=5.75
(101)O=82+1=65
(71)O=7?8+1=57
(101A)H=163+16+10＝ 4106
(A12)H=A?162+1?161+2?160=2578
进制表示符号
B 二进制
O八进制
D十进制 (可不写 )
H十六进制
1n
mi
i
i raN
1.r 进制转化成十进制
28
2.十进制转化成 r 进制整数部分和小数部分分开转换，然后拼接起来。
整数部分,除以 r取余数，直到商为 0，余数从右到左排列。
小数部分,乘以 r取整数，整数从左到右排列。
100(D)=144(O)=64(H)~例 100.345(D)=1100100.01011(B)
1.380
0.345
2
0.690
2
2
0.760
2
1.520
2
1002
502
252
122
62
32
1
0
0
0
1
0
0
1
1
1.04
八进制
1008
128
18
0
4
4
1
10016
6
0
4
6
16
十六进制高位低位低位低位高位高位
29
3.二进制、八进制、十六进制数间的相互转换
64(H)=0110 0100(B)6 4
144(O)=001 100 100(B)
1 4 4
001 101 101 110.110 101(B)= 1556.65(O)
1 5 5 6 6 5
011 0110 1111.1101 010(B)=36F.D4(H)
3 6 F D 4
一位八进 制数对应三位二进制数
一位 十六进制数对应四位二进制数
二进制转化成八 (十六 )进制整数部分：从右向左按三 (四 )位进行分组小数部分：从左向右按三 (四 )位进行分组不足部分补零
30
2.2.3 二进制数的算术运算
1.二进制数的加法运算
2.二进制数的减法运算加法运算法则
0+0=0
0+1=1+0=1
1+1=0
1101
+ 1110
11011
减 法运算法则
0-0=1-1=0
1-0=1
0-1=1
11011
- 1110
1101
31
二进制数的算术运算
3.二进制数的乘法运算 4.二进制数的减法运算乘 法运算法则
0× 0=0
0× 1=1× 0=0
1× 1=1
减 法运算法则
0÷ 0=0
0÷ 1=0
1÷ 1=1
1101
× 1010
0000
1101
0000
+ 1101
10000010
101
1011 111011
1011
1111
1011
100 余数被除数除数商
32
2.2.4 二进制数的逻辑运算
1,逻辑运算的表示逻辑运算 包括逻辑加 (或 )运算,逻辑乘 (与 )运算和逻辑否定 (非 )运算三种 。
1)逻辑 非 运算 表示同原事件 A 含义相反,可用 表示,运算规则为：
逻辑非的运算真值表和运算实例为：
2,逻辑运算具有逻辑性的变量称为 逻辑变量 。
逻辑变量之间的运算就称为 逻辑运算 。
0110
A
33
2)逻辑 与 运算 表示当 A,B 事件同时满足结果才为真,只要有一个为假,结果为假 。 用,×,,,·” 或,∧,等符号表示 。 其运算规则为：
逻辑与的运算实例和真值表为,111000001010
3)逻辑 或 运算 表示当 A,B 事件只要有一个满足时结果就为真,只有两个均为假,结果才为假 。 用,+” 或,∨,符号表示 。 其运算规则为：
逻辑或的运算实例和真值表为,111101110000
34
2.3 数据在计算机中的表示任何形式的数据进入计算机都必须进行 0和 1的二进制编码转换。
二进制优点,物理上容易实现，运算简单，可靠性、通用性强,
便于表示和逻辑运算 。如下所示 0和 1的表示。
1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 1 0 0 1 0 1
35
数值 十／二进制转换西文 A S CI I 码汉字 输入码／机内码转换声音、图像 模／数转换二／十进制转换西文字形码汉字字形码数／模转换内存输入设备 输出设备数值西文汉字声音,图像因此，外界与计算机的交流必须经过数值转换。如下所示，
36
2.3.1数值
1.符号数的机器数表示数在计算机中的表示统称为 机器数 。 符号位,,0”表示正,,1”表示负
1 0 1 0 1 1 0 0
定点整数
2.定点数和浮点数定点数 约定小数点隐含在某一固定位置。定点数的表示法有两种，定点整数和定点小数。
定点数表示 S
小数点无符号位
S
小数点定点小数带符号定点整数无符号定点整数真值例：上述机器数表示的是 -0101100。
37
浮点数表示浮点数 是指小数点位置可以任意浮动。浮点数的表示方法为：
110.011(B)=1.10011× 2+10=11001.1× 2-10=0.110011× 2+11
阶码 数符阶符 尾数
000100 10 11010100
N= 数符?尾数?2阶符?阶码阶符和数符中 0表示,+”,1表示,-”。尾数 的位数决定 数的精度,阶码 的位数决定 数的范围浮点数规格化的形式,尾数的绝对值大于等于 0.1并且小于 1，从而唯一地规定了小数点的位置，即尾数表示的是纯小数部分。
0 1 0 0.1 1 0 121 1 0 1 0 1 0 0.0 1 0 0
在计算机浮点数的表示方法为：
任意二进制数可表示为：
38
3.带符号数的表示在机器数中，负数有三种表示方法：原码、反码和补码。假定一个数在机器中占用 8位，则有：
+127,01111111 +0,00000001
－ 127,10000000 － 0,11111111
－ 127,10000001 － 0,00000000
－ 128,10000000
(3)补码
0X
1|X|
0<=X
X<=0
+127,01111111 +0,00000000
－ 127,11111111 － 0,10000000
[X]原 =
0X
1|X|
0<=X
X<=0
0X
1|X|+1
0<=X
X<=0
+127,01111111 +0,00000000 (2)反码
[X]反 =
[X]补 =
(1)原码原码数的表示范围为 -127～ +127，即 11111111～ 01111111。
反码数的表示范围为 -127～ +127，即 10000000～ 01111111。
补码数的表示范围为 -128～ +127,10000000～ 01111111。这里 -128
中的最高为 1既可看作符号位，又表示数值位。
39
2.3.2 字符
1.西文字符 (西文字符最常用的是 ASCII字符编码，见表 2.2.3)
ASCII码 (American Standard Code for Information Interchange)
用 7位二进制编码,即 128个常用字符，从 0到 127，每个字符用 7位基码 2表示,d6d5d4d3d2d1d0。
控制 (非图形 )字符,0～ 32,127；普通 (即图形 )字符,94个。
例如：,a”字符的编码为 1100001，对应的十进制数是 97；
空格 SP 0100000 20H 32
‘0’～‘ 9’ 0110000～ 0111001 30H～ 39H 48～ 57
‘A’～‘ Z’ 1000001～ 1011010 41H～ 5AH 65～ 90
‘a’～‘ z’ 1100001～ 1111010 61H～ 7AH 97～ 122
4.数值编码把每一位十进制数用 4位二进制数编码表示，称为十进制数的二进制编码 BCD码，详见表 2.3.2。
40
2.汉字编码
(1) 汉字输入码音码类 (以拼音为基础 ) 全拼、双拼、微软拼音,自然码和智能 ABC等形码类 (以结构为基础 ) 五笔字型法、郑码输入法等 。
(2) 汉字国标码 (GB2312－ 80,信息交换用汉字编码字符集 —— 基本集,)
统计出最常用的 6763个汉字，其中一级汉字 3755个，按汉语拼音排列；二级汉字 3008个，按便旁部首排列。
将汉字分成若干个区，每个区 94个汉字。由区号和位号构成 区位码 。由区码和位码各加 32就构成了 国标码 。例 中 的区位码为 5448，国标码为 8680。
每个汉字占两个字节。
(3)机内码汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。将国标码中的每个字节的最高位由 0变 1，变换后的国标码称为汉字的机内码。
汉字 国标码 汉字机内码中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B=(D6D0)H
华 5942(00111011 00101010)B (10111011 10101010)B=(BBAA)H
输入码 国标码 字形码 机内码 地址码汉字输出 汉字输入
41
汉字字形码通常有两种表示方法：
点阵,指 汉字字形点阵的代码。
16× 16,24× 24,32× 32,48× 48。
编码、存储方式简单、无需转换直接输出，但放大后产生的效果差。
矢量,存储的是描述汉字字形的轮廓特征，当要输出汉字是，通过计算机的计算，由汉字字形描述生成所需大小和形状的汉字点阵。
矢量方式特点正好与点阵相反。
（ 5）汉字地址码每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址称位 汉字地址码 。
地址码和机内码要有简明的对应转换关系。
(4)汉字字形码 (由称汉字字模，用于汉字在屏幕或打印机的输出 )
42
组 平面 行 字位最高位为 0
基本多文种平面（ BMP）,0组 0平面，包含字母、音节及表意文字等。
例如：‘ A’ 41H(ASCII) 00000041H(UCS)
‘大’ 3473H(GB2312) 00005927H(UCS
(6) 其他汉字编码除 GB码外，目前常用的有,UCS码,Unicode码,GBK码,BIG5
码等。
UCS码,通用多八位编码字符集 UCS(Universal Code Set)的国际标准。
世界各种文字 的统一的编码方案，一个字符占 4个字节。分为：
43
Unicode码另一国际标准：采用双字节编码统一地表示世界上的主要文字。
其字符集内容与 UCS的 BMP相同。
GBK码
GBK等同于 UCS的新的中文编码扩展国家标准,2字节表示一个汉字第一字节从 81H～ FEH，最高位为 1；
第二字节从 40H～ FEH，第二字节的最高位不一定是 1。
BIG5编码台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准，包括 440个符号，一级汉字 5 401个、二级汉字 7 652个，共计 13 060个汉字。
44
2.3.3 声音声音是随时间变化的波
。声音信号有称音频信号
，是模拟信号，用振幅和频率描述。
1.声波采样与数字化将音频信号每隔一定时间捕捉采样点的振幅值，并将其用二进制表示既完成数字化。
振幅频率采样点
A
T
采样频率 f,1/T,每秒钟的采样次数 ；
采样点精度,存放采样点振幅值 A的二进制位数 ；
声道数,声音通道的个数,立体声 为双声道。
每秒钟存储声音容量的公式为：
采样频率 × 采样精度 （ 位数 ） × 声道数 /8=字节数采样定律,指采样频率必须高于要采样信号中最高频率的两倍。
45
2.声音文件常用的声音文件主要有以下几种：
Wave格式文件（,WAV）
记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大 。
MIDI格式文件（,MID）
数字音乐的国际标准,记录的是音符数字，文件小。
MPEG音频文件（,MP1/.MP2/.MP3）
采用 MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。
上述的 Wave和 MIDI格式的文件均可压缩成 MPEG格式文件。
WAV文件 MIDI文件 压缩 MPEG文件和
46
2.3.4图形和图像
图形和图像图形：由点、线等组成的有边界画面，文件中存放描述图形的指令。
图像：由图像设备输入的无边界画面，数字化后以位图形式存储。
图形与图像的数字化将图象的分成若干行和列的像素点组成阵列，每个像素点用若干个二进制代码进行编码，表示图象的颜色，这就是图象的数字化。
分辨率,每英寸中点的多少。
图象越精细，分辨率越高。
颜色深度,每个像素点表示颜色的二进制数。颜色越逼真，
数字越大。例；真彩色每个像素点占 3个字节,224=16777216
种颜色。
47
计算一秒图像所须的存储空间的公式：
列数 × 行数 × 像素的颜色深度 /8 × 帧 /秒 =字节数例,1280× 1024分辨率的,真彩色,电视图像，
按每秒 30帧计算，显示 1分钟，则需要：
1280× 1024× 3× 30× 60秒 ≈ 6.6 GB
因此,必须进行图像压缩 。
动画和视频（图形和图像的动态形式）
动画：每一幅画面通过软件对图像素材进行编辑制作而成。
视频：将视频信号源（电视机、摄像机等）经过采样和数字化后保存。
48
3.常用图形图像文件格式
BMP和 DIB格式文件
BMP是一种与设备无关的位图格式文件,Windows环境中经常使用,
DIB与 BMP本质是一样的，是为了跨平台而使用的一种格式。
GIF格式文件
Internet上的重要文件格式之一，最大不超过 64 KB，压缩比较高
，与设备无关。 但不能存储超过 256色的图象。
JPEG格式文件（,JPG）
利用 JPEG方法压缩,Internet上重要文件格式之一，适用于处理
256色以上、大幅面图像。
WMF格式文件位图与矢量图的混合体,Windows中许多剪贴画图像是以该格式存储的。 广泛应用于桌面出版印刷领域。
49
2.3.5 视频视频 是将一幅幅独立图像组成的序列按照一定的速率连续播放，利用视觉暂留现象在人的眼前呈现出连续运动的画面。每一幅称为“帧 (frame)”。
1280× 1024的真彩色电视图象，按 30帧 /秒算，显示一分钟的数据量相关技术参数：
1）帧速：每秒钟播放的视频图象，单位为帧 /秒。通常 25
帧或 30帧
2）数据量：不加压缩数据量的大小。
分辨率 帧 /秒采样深度时间
1280× 1024 × 3 × 30 × 60≈6.6GB
50
2.视频格式
1）影视视频文件格式
（ 1） AVI格式：
（ 2） MOV格式：
（ 3） MPEG格式：
（ 4） DAT格式：
2）流媒体文件格式 （支持采用流式传输及播放的媒体格式）
(1) RealNetworks公司的 RealMedia，包括 RA(RealAudio、
RM(RealVideo)和 RF(RealFlash)三种文件）。
(2) Microsoft Media technology的 ASF格式。
(3) Apple公司的 QuickTime的 QT格式。
51
2.4 多媒体和流媒体概述
2.4.1多媒体概述
媒体计算机中的媒体有两种含义：一是指存储信息的物理实体：如磁盘、光盘、磁带等；二是指传递信息的表现形式或载体：如数字、
文字、声音、图形、图像等。多媒体技术中的媒体多指后者。
多媒体是“多媒体技术”的同义语，不仅仅是指多种媒体本身，而主要是指处理和应用它的一整套技术。
多媒体技术是指通过计算机同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信 息媒体（文字、图形、图像、声音、动画和影视 ）的技术。
多媒体计算机是指能对多媒体进行综合处理的计算机。其具有多样化、集成化、
交互化,数字化等特征。
52
2.4.2流媒体概述
1.什么是流媒体是一种可以使音频、视频等多媒体文件能在 Internet上以实时的、无需下载等待的 流式传输 方式进行播放的技术。
2.流媒体技术的实现三个方面的关键技术：
①对普通多媒体采用高效的压缩算法压缩分成一个个压缩包存放在网络服务器中，并加入流式信息。
②合适的传输协议。
③需要合适的缓存。
3.应用
互联网直播
视频点播
远程教育
视频会议系统
53
2.4.3数据压缩技术
1.数据压缩方法的分类无损压缩,无损压缩方法原理是统计被压缩数据中重复数据的出现次数来进行编码，能确保解压后的数据不失真 。
典型的无损压缩软件是,Winzip,WinRar等。
有损压缩,有损压缩方法是以牺牲某些信息 (这部分信息基本不影响对原始数据的理解 )为代价,换取了较高的压缩比 。 衡量数据压缩技术好坏的指标有：压缩比,恢复效果,压缩与解压缩的速度和压缩软,硬件的开销大小四个方面 。
1） JPEG是一种广泛使用的摄影图象压缩方法，压缩静止图象。
2） MPEG是压缩全动画视频的一种标准方法，压缩运动图象。常用于视频信息的压缩。
3） H.261是国际电报电话委员会 CCITT为可视电话和电视会议指定的标准，
是关于视频和声音双向传输的标准。
此外还有 AVI,MOV,MPG,DAT等。
2.数据压缩的国际标准
54
2.4.4文件压缩和解压缩软件
1.Winzip概述
Winzip可以有效地减小文本文件和,bmp文件。
Winzip压缩速度快，占用系统资源少，在资源管理器中单击右键弹出快显菜单中的 Winzip菜单选项可方便的进行相应的操作。
55
另外,Winzip还具有分割压缩包，合并压缩包、建立自解压文件、加密压缩包合直接把压缩包作为邮件发送的功能。
选择“程序 |Winzip| Winzip8.1” 命令，即可进入主界面。
56
2.Winzip的使用1）压缩文件 （见教材 P56）
①右击要压缩的文件或文件夹，在弹出的快捷菜单中选中
“添加到 Zip文件”命令；
②在“添加”对话框的“添加到压缩文档”文本框中输入压缩后的文件名，默认为选择的文件夹或文件名；
③单击“添加”按钮。
57
2）解压缩文件 （见教材 P57）
方法一,双击要解压的文件可使用 WinZip进入压缩文件的内部，如下图所示。选择要解压缩的文件，按“解压缩”按钮后，在“解压缩”对话框中选择解压缩的路径，单击“解压缩”按钮即可。
方法二,直接将要解压缩的文件拖曳到存放的文件夹即可。
方法三,用“快显菜单”直接解压。
58
3）生成分卷压缩文件 （见教材 P57）
①将要分卷压缩的文件进行压缩；
②在 WinZip主界面中选择“操作 |分割”命令，在其对话框中的“每部分大小”下拉列表框中选择分卷的大小；
③单击确定即可。
注意：
①分卷文件的文件名依次为 xx.zip,xx.zip1、
xx.zip……,。
②对分卷文件的解压缩必须是所有的分卷文件都在，且文件名的顺序必须正确。
59
4）创建自解压文件 （见教材 P57）
自解压文件可以不须要压缩软件的支持进行解压。
对压缩好的文件，右击在快显菜单中的“建立自解压文件
（,Exe）”，在弹出的对话框中设置后，单击确定即可生成自解压的 *.exe文件。
另外，目前流行的 WinRar
软件的功能和操作与 Winzip相似，且对于创建分卷、自解压方面更方便。主界面如左图所示。
60
思 考 题
1,计算机由哪几个部分组成？
2,内存和外存有什么区别？
3,指令和程序有什么区别？
4,浮点数在计算机中是如何表示的？
5．,D”,,d”,,3”和空格的 ASCII码值？
6,简述媒体和多媒体技术 。
7,简述多媒体与流媒体的关系 。
8,WAVE文件与 MIDI文件区别？
9．矢量图文件与位图图像区别？
61
第三章 微型计算机硬件组成
3.1 微型计算机硬件系统
3.2 组装微型计算机 （略）
62
3.1 微型计算机硬件系统
3.1.1 微型计算机概述晶体管数
10K
100K
1M
10M
100M
1975 1980 1985 19951990 2000
单位时间执行的指令数百万条/
每秒
0.1
1
10
25
500
4004
8080
8088
82868386
8486
Pentium
2000年的微处理器每 2年芯片能力增长一倍摩尔定律晶体管数目
4004
4位
(71年 )
奔腾
2,300
42,000,000
32 年
P4
（ 32位）
3,500,000
计算机技术的发展规律
63
几个基本用语
既插既用设备 指制连接到计算机上可以立即使用，且无需手动配置设备。
准系统（ Barebone） 是一种不完整的桌面计算机，只包含集成各种板卡的主板、小巧的机箱、电源、键盘和散热系统的成套结合体，用户根据需要配上自己需要的 CPU、内存、硬盘等。
准系统
64
平板电脑 就是无需翻盖、没有键盘、小到足以放到女士手袋，但确功能完整的微型计算机。
平板电脑
笔记本电脑 是一种移动方便和便携的微型计算机，
其功能与台式计算机基本相同。
移动计算机
65
计算机、电视、
影音三模式家庭网络计算机
计算机、电视、影音一 体机 这是一种新概念的个人计算机，它采用灵活的模块化结构，
实现了计算机主机和各功能模块间的组合、变换和移动，提高了计算机与家电的互动互通，打开主机是一台高性能的计算机，主机关闭，又是一台复合家电，可播放 DVD,VCD,CD,MP3等。
家庭网络计算机 是一机多能，一个主机能无线接驳多套外设，满足家庭用户人手一机的需求。
66
微机基本结构 均由显示器、键盘和主机构成微型计算机的发展方向是,高速化，超小型化，多媒体化，网络化，隐形化，人 -机界面更友好。
67
系统主板（又称母板）
CPU
硬盘驱动器
DVD-ROM驱动器软盘驱动器显示器适配器内存电源
微型计算机主机构成主要由以下几部分组成
68PC99规范要求主板各接口必须采用有色识别标识，方便识别
3.1.2主板与 CPU
内存总线插槽接口卡
CPU插座串行接口
USB接口芯片组
ATX新型主板结构规范：
优化板上元件布局，配合 ATX电源，实现软关机,Modem远程遥控开关机需要配合专门的 ATX机箱使用．
AT结构主板因最初应用于 IBMPC/AT
机而得名．
标准主板分为 AT结构和 ATX结构
1.系统主板主板是微型计算机中最大的一块集成电路板
69
2.CPU（ Center Procssing Unit）
衡量 CPU的主要技术指标有：
CPU字长,单位时间内一次处理的二进制数的位数。
CPU外频,CPU总线频率，是主板位 CPU提供的基准时钟频率。
CPU主频,又称工作频率，是 CPU内核电路的实际运行频率。
生产工艺技术,通常用微米数字来描述。精度越高，则连接线越细，同样体积的规材料上集成的元件更多,CPU的主频也可作的更高。
CPU称为中央处理器，
又称微处理器。在微机中它是集成了运算器和控制器的一块半导体芯片。
70
内部存储器访问速度快信息暂时性相对价格高外部存储器访问速度慢信息永久性相对价格低
3.1.3存储器存储器是存放程序和数据的装置。
微型计算机存储器可分为内部存储器和外部存储器。
71
（ 1） 随机存取存储器 (RandomAccess Memory,简称 RAM)
RAM通常指计算机主存,使用动态随机存储器,制作成内存条形式出现 。
CPU对它们既可读出又可写入数据 。
（ 2） 只读存储器 (Read only Memory,简称 ROM)
CPU对它们只取不存,其信息用户无法修改 。 断电时信息不会丢失 。 ROM中一般存放计算机系统管理程序,如 BIOS程序 。
（ 3） 高速缓冲存储器 Cache
是介于 CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片,用于解决
CPU速度快而内存速度慢的矛盾问题,解决它们之间的速度冲突问题 。
1.内部存储器
CPU Cache RAM
是存放程序和数据的装置，按其功能特征可分为三类：
72
（ 1）软 盘用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成。
读写软盘时，磁头直接接触盘面。
常用软盘容量为 1.44MB
新型磁盘具有 100MB~250MB容量
（ 2）光 盘衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率 = 150KB/s
常用,只读型光盘 CD-ROM
一次性可写入光盘 CD-R,需要光盘刻录机完成数据的写入后继产品 DVD-ROM,DVD-ROM一倍速率是 1.3MB/s
2.外部存储器 （做辅助存储器用，可存储大量的数据）
外存中的数据一般不直接送到运算器，而是成批地将数据转运到内存，再进行处理。常用的外存储器有：
73
一个硬盘由若干个磁性圆盘组成，每个圆盘有 2
个面，各个面依次成为 0
面,1面 ……,每个盘面逻辑地划分成若干个同心圆，各盘面上相同的同心圆称为一个柱面，
每个同心圆称为一个磁道，磁道又分为若干个扇区，一个扇区存放
512B的数据。
柱面扇区磁道硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面硬盘容量视具体类型而定硬盘片读写磁头
3,硬 盘
74
4.移动存储产品磁光盘 (MO)移动存储
磁盘技术与光技术结合的产物
Flash存储设备
（又称 U盘）
利用 flash闪存芯片为存储介质
采用 USB的接口
可擦写 100万次以上移动硬盘
利用笔记本电脑硬盘改为存储器
采用 USB的接口
75
3.1.4总线与输入 /输出接口电路处理器存储子系统
I/O子系统总线,微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路 。
76
总线分类
地址总线,传输地址信息
数据总线,传输数据信息
控制总线,传输控制信息
内部总线,连接 CPU的各个组成部件（位于芯片内部）
系统总线,连接计算机中各大部件
外部总线,连接计算机和外部设备按连接对象不同分按传输 对象不同分
并行总线,通信速度快、实时性好
串行总线,简易、方便、灵活按通信方式不同分
77
外部设备接口电路微处理器存储器数据总线控制总线地址总线微处理器、总线、存储器、接口电路和外设逻辑关系如下所示：
微型机上可看到的总线结构有,ISA总线,PCI总线、
AGP总线、通用串行总线 USB和 IEEE 1394总线。
78
3.1.5 输入 /输出设备
输入设备是将数据、程序等转换成计算机能接受的二进制码，并将它们送入内存。如下所示：
输出设备是将计算机处理转换成人们能够识别的数字、
字符、图像、声音等形式显示、打印或播放出来。
79
I/O设备与处理器间的连接数据寄存器 P0
控制寄存器 P1
状态寄存器 P2
I/O设备数据寄存器,用来存放主机与外设之间传送的数据控制 寄存器,用来存放处理器发给外设的命令信息状态寄存器,用来保存外设及接口的状态信息
