计算机科学基础说课材料.ppt

《计算机科学基础说课材料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机科学基础说课材料.ppt（135页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、计算机科学基础第 1 章 引论 有关计算机及其相关的基本知识2计算机是什么数据处理机模型现代计算机模型计算机系统信息系统因特网和万维网 计算机文化和计算思维概要3n一个专业术语n一个宽泛的概念n涵盖了计算机的方方面面n计算机科学的基本概念l作为科学的计算机l作为工具的计算机计算机科学(Computer Science)41.1 计算机是什么p17世纪时 英文Computer 一词是指从事计算工作的人。p20世纪时 计算机已被公认为人类发展史上发展最快、影响最大的新学科。nComputer SciencenComputer TechnologynComputer EngineeringnInfo

2、rmation Technology，IT51.1 计算机是什么p今天的计算机n从技术上，体积越来越小，功能越来越强n从用途上，由专业设备变成消费类电子产品61.1 计算机是什么p计算机和计算n计算l数学的基础l计算机的基础n最初对计算机的期望 能够实现数学意义上的“自动计算”。n现实状况 认识到计算机的巨大潜能，客观世界的许多形态都能够被“数字化”，能够被计算机存储和处理。71.1 计算机是什么p计算机素养 即计算思维（Computation Thinking）n知道计算机能够做什么n知道计算机是如何做到的n对客观世界（自己专业）中的问题进行抽象表示，再由计算机处理81.1 计算机是什么p计

3、算机是什么 计算机是一种现代化的信息处理工具，它对信息进行处理并提供结果，其结果（输出）取决于所接收的信息（输入）及相应的处理算法。计算机科学技术百科全书核心词汇：信息、处理、算法91.1 计算机是什么p计算机科学与技术 其核心包括计算机的设计、制造，以及运用计算机进行信息的获取、表示、存储、处理、控制等的相关理论、原则、方法和技术。n计算机科学 研究现象和揭示其规律。n计算机技术 研制计算机和使用计算机进行信息处理的方法和手段。101.2 数据处理机模型pData Processor Computer处理数据（Data），得到信息（Information）。pData 原材料pInforma

4、tion 制成品p数据处理机模型n黒盒模型n带有程序功能的处理机模型111.2 数据处理机模型1.黒盒模型 不考虑计算机的内部结构，从功能上看，计算机就是处理数据的机器。（图 1-1）n输入相同的数据，能够重现输出结果n输入不同的数据，输出结果会发生改变 帮助普通（非计算机专业）用户理解计算机，不能反映出计算机的复杂性、灵活性等数据处理能力。121.2 数据处理机模型2.具有程序能力的数据处理机（图 1-2）p程序（Program）n预先制定的完成特定工作的步骤n程序是处理数据的算法的具体实现p计算机的输出取决于程序（复杂性）n相同的数据，相同的程序，结果一定相同n相同的数据，不同的程序，结果

5、一般不同n不同的数据，不同的程序，结果可能相同131.2 数据处理机模型2.具有程序能力的数据处理机p计算机的灵活性n能够按照“程序”进行工作n程序是事先编制好并存放在计算机内部的p程序原理 只要让计算机执行不同的程序，就可以得到期望的数据处理结果。141.3 现代计算机模型 冯诺依曼计算机不但给出了计算机的功能，还定义了计算机内部的结构。151.3 现代计算机模型1.计算机的五个组成部分输入设备 Input 输入数据和程序。运算器 Arithmetic Logic Unit 执行各种算术运算和逻辑运算。存储器 Memory 存储程序、原始数据、中间结果和最终结果。控制器 Controller

6、 控制计算机所有部件，协调整个系统有条不紊地工作。输出设备 Output 输出程序的执行结果。161.3 现代计算机模型1.计算机的五个组成部分p查尔斯巴贝奇（Charles Babbage，1792 1871）被称作计算机之父，他设计的差分机的原理为 IPOS（Input，Processing，Output and Storage），现代计算机原理也源于 IPOS。171.3 现代计算机模型1.计算机的五个组成部分pALU 和 Controller 被称为 CPUp现代计算机由三个子系统组成处理器子系统（CPU）存储器子系统（Memory）输入输出子系统（I/O）181.3 现代计算机模型2

7、.程序存储原理p现代计算机模型要求（程序存储原理）n程序在执行前存放到存储器中n程序和数据采用同样的格式p解决了计算机能自动执行程序的难题p程序的“重用”编程效率191.4 计算机系统p计算机系统是一个大的概念p由硬件系统和软件系统组成p还包括所处理的数据和使用计算机的用户201.4 计算机系统计计算机系算机系统统硬件系硬件系统统处处理器系理器系统统（主机）（主机）存储器系统存储器系统外部设备外部设备输入设备输入设备输出设备输出设备软软件系件系统统系统软件系统软件操作系统操作系统编程语言编程语言工具软件工具软件应用软件应用软件办公软件办公软件其他应用软件其他应用软件211.4 计算机系统1.硬

8、件系统p计算机物理设备叫做硬件（Hardware）p第一台现代计算机 1946 年的 ENIAC（Electronic Numeri-cal Integrator And Computer，电子数字积分计算机）221.4 计算机系统1.硬件系统p计算机硬件史n第一代 1946 1958 电子管n第二代 1959 1963 晶体管n第三代 1963 1975 集成电路（IC）n第四代 1975 大规模集成电路（LSIC）个人计算机（PC）在这个时期得以发展。231.4 计算机系统1.硬件系统p计算机的类型按计算机的规模及销售价划分n巨型计算机（Supercomputer）n大型计算机（Mainf

9、rame Computer）n小型计算机n微型计算机（PC）n嵌入式系统（高档家电、智能手机）241.4 计算机系统1.硬件系统p硬件的三个子系统n处理器系统l单个处理器芯片l多核处理器芯片（芯片上集成了多个处理器）n存储器系统l内存或主存（半导体材料，直接连处理器）l外存或辅存（磁盘、光盘等，外置的独立部件）251.4 计算机系统1.硬件系统p硬件的三个子系统n输入输出系统l输入设备包括键盘、鼠标等l输出设备包括显示器、打印机等261.4 计算机系统2.计算机软件p与计算机相关的文档、程序、语言等都归类为软件p软件系统n系统软件：服务于计算机本身的软件n应用软件：解决特定问题的软件p软件的进

10、化n从专业发展成为产业271.4 计算机系统3.计算机是如何运行的p通电后nCPU 执行启动程序 BIOSn操作系统从外存被调入内存执行pBIOS 引导完成后n计算机由操作系统进行管理和控制281.5 信息系统 信息系统是一个基于计算机的复杂系统，其基本功能是为需要者提供特定的信息，支持用户迅速、有效地输入、存储、处理和获取信息。291.5 信息系统 信息系统的 6 个要素：硬件软件数据信息人用户（People or User）l以计算机为职业的专业人员（约5%）l使用计算机的应用人员（约95%）过程处理通信301.6 因特网和万维网 两台以上的计算机互连就可以成为一个网络（Network），

11、世界上最大的网络就是因特网（Internet）。311.6 因特网和万维网1.因特网n以资源共享为目的n网络的网络n网中所有机器都是“平等”的n具有开放的特性n虚拟社会321.6 因特网和万维网2.万维网pWorld Wide WebnWWW，简称为 Web，中文名为万维网pInternet 的一种应用（技术）nLink and Webpage and Websiten因特网提供的最大的服务n现实：Internet 的代名词331.7 计算机文化和计算思维p计算机从装置成为学科再发展为“文化”p计算机文化（Computer Literacy）n能够理解计算机是什么n它如何被作为资源使用p计算思

12、维（Computational Thinking）n运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动n本质是抽象和自动化341.7 计算机文化和计算思维p计算思维的特征计算思维是什么计算思维是什么计算思维不是什么计算思维不是什么1是概念化不是程序化2是根本的不是刻板的技能3是人的思维不是计算机的思维4是思想不是人造物5是数学与工程思维的互补与融合 不是空穴来风6面向所有的人，所有的地方不局限于计算学科35第2章 数据表示及逻辑基础 介绍计算机中数据的表示方法及相关的基本知识36数制及其转换计算机中的数（数值）编码（非数值）与文本多媒体数据逻辑基

13、础概要372.1 概述p计算的对象是数n计算机中数（值）的表示n各种现实世界对象的“数据”的表示n数的表示延伸到了数据的表示p不同的数据类型对应不同的处理方式n数值 科学计算n文本 排版、增删、n图像 缩放、旋转、压缩、n音频 混音、压缩、382.1 概述p统一的数据表示方法n基本形态都是二进制（0 和 1）n有“数制”和“码制”两类形式392.2 数制pNumber Systemn“计数（或记数）体制”n多位数中每一位的构成方法以及实现从低位到高位的进位规则，也叫做进制p数学家们研究数制的规则和规律p计算机科学中n将数制规则和规律通过电路实现n常用的有二进制、十进制、八进制、十六进制402.

14、2 数制1.常用数制pR进制nR个数码，数码从 0 到R-1n其值：每位数码和该位的权系数的乘积n权系数也叫做幂次或叫做权重（Power Weight）p逢R进1n计数规则412.2 数制1.常用数制p十进制 Decimal Systemn09，逢十进一p二进制 Binary Systemn位（比特，bit）是计算机处理的最小单位n0和1两个数码，被组合成各种序列以适应计算机的运算和处理的数据类型n选择二进制最直接的理由是它容易被物理器件实现422.2 数制1.常用数制p十进制 Decimal Systemn09，逢十进一p二进制 Binary Systemn二进制起源于中国 八卦n可以用十进

15、制的多项式表示一个二进制数101011012=127+026+125+024+123+122+021+120432.2 数制1.常用数制p八进制 Octal Systemn8 个数码：0、1、2、3、4、5、6、7n8=23 1 位八进制对应于 3 位二进制p十六进制 Hexadecimal Systemn16 个数码：0 9，A、B、C、D、E、Fn字节（Byte，8 个二进制位，2 位十六进制）n16=24：1 位十六进制对应 4 位二进制442.2 数制2.二进制的基本运算p二进制加法0+0=00+1=11+0=11+1=10（Here Carry）p二进制乘法0 0=00 1=01 0

16、=01 1=1452.3 数制转换1.二进制数和十进制数的转换p二进制数转换为十进制数n按 2 的幂次（权）展开1101.012 =1 23+1 22+0 21+1 20+0 2-1+1 2-2 =8+4+0+1+0+0.25 =13.25 10p十进制数转换为二进制数n整数 除以 2，取其余n小数 乘以 2，取其整462.3 数制转换2.二进制数与八进制数、十六进制数的转换 二进制与八进制数、十六进制数都存在着对应的幂次关系。p二进制数和八进制数转换p 257.0648=10 101 111.000 110 12472.3 数制转换2.二进制数与八进制数、十六进制数的转换 二进制与八进制数、

17、十六进制数都存在着对应的幂次关系。p二进制数和十六进制数转换p 10110101.001012=B5.2816482.3 数制转换3.十进制数与八进制数、十六进制数的转换 采用与十-二进制数转换相同的方法，数制转换方法可以用数学方法加以证明，而在计算机中，数制转换可通过执行程序来完成。n表 2-1 十进制数、二进制数、八进制数、十六进制数转换表nWindows 的计算器应用程序（“程序员”模式）492.4 计算机中的数p定义符号位n0 表示正数n1 表示负数 1011 01011 1011 11011 真值 机器数502.4 计算机中的数p定义运算数n原码（Original Code）n反码（

18、Ones Complement）n补码（Twos Complement）n按不同的运算使用不同的码和不同的运算方法来设计运算器512.4 计算机中的数1.原码、反码和补码p原码 即机器数，简单、直观，方便乘法运算。p反码 正数的反码与原码相同；负数的反码符号位为 1，其余按位取反。用于求补码。p补码 正数的补码与原码相同，负数的补码等于其反码加 1。用于减法运算。522.4 计算机中的数2.定点数和浮点数p定点数n固定小数点n有定点纯小数和定点纯整数两种n对硬件的要求简单，数的表示范围受限p浮点数n小数点位置浮动，来源于科学计数法n对硬件的要求复杂，数的表示范围大、精度高532.5 编码和文本

19、p除代表“量”之外，数还能用来“编码”p编码标记特定的对象，便于记忆和查找p设计编码的规则称为“码制”（Code System）p重要概念n位模式n常用编码：ASCII码、汉字编码、多媒体数据541.位模式n用 0 和 1 组成的二进制位序列及其组合规则称为“位模式”（bit pattern）n用位模式来表示数据，就是编码n位模式的二进制位序列长度取决于被编码对象的数量2.5 编码和文本552.文本和文档p文本（Text）n文本中每一个符号（字母、标点），都以一个唯一的二进制位序列（编码）表示n文本在计算机中就是一长串位模式对应的二进制数n最基础的文本编码是 ASCII 码（American

20、Standard Code for Information Interchange）2.5 编码和文本562.文本和文档p文档（Document）n是带有格式的文本，是文本格式的扩展n文档中还包含许多特征码，如字体格式、段落格式等n记事本 纯文本文件2.5 编码和文本573.ASCII 码n美国标准信息交换代码n被 ISO 确定为国际标准 ISO 646nASCII 码字符集包含 128 个字符，需采用 7 位二进制数编码，从 0000000 到 1111111n8 位的扩展 ASCII 码用于给特殊字符、外来语字母和图形符号编码2.5 编码和文本584.Unicode 编码（ISO 1064

21、6）n通用多文种字符集n可表示几乎世界上所有书写语言的字符编码标准 被称为“统一码”、“单一码”、“万国码”nISO 采用的是 32 位模式，可支持超过百万个字符的编码n用于世界范围各种语言文字的文本形式的字符集，也收集了汉字2.5 编码和文本595.汉字编码 中国于 1981 年颁布的信息交换用汉字编码字符集基本集，称为国家标准信息交换用汉字编码，简称为国标码（国家标准代号为 GB 2312-80）。2.5 编码和文本605.汉字编码p国标码n国际字符集收入两级共 6763 个常用汉字l一级汉字 3755 个，按汉语拼音顺序排列；l二级汉字 3008 个，按偏旁部首顺序排列。n其中还包括 6

22、92 个符号n字符集中每个字符都被指定了一个双 7 位的二进制编码2.5 编码和文本615.汉字编码p汉字输入码n音码类 全拼、微软拼音、智能 ABCn形码类 五笔字型、郑码p汉字机内码汉字国标码 机内码 中 1010110 1010000 11010110 11010000 华 0111011 0101010 10111011 101010102.5 编码和文本625.汉字编码p汉字字形码 汉字字形点阵p汉字地址码 汉字在字库中的相对位移地址，和机内码有简明的对应转换关系。2.5 编码和文本635.汉字编码p港澳台地区使用繁体汉字 BIG 5 码p1995 年的 GBK 扩展汉字编码标准n是

23、 GB231280 的扩展n收录了 2.1 万多个汉字nGBK 支持ISO 10646 中的全部中、日、韩汉字2.5 编码和文本645.汉字编码p2001 年的 GB 18030 汉字编码标准n是 GBK 的升级n编码空间为 160 万码位，目前纳入汉字约为 2.6 万个2.5 编码和文本652.6 多媒体数据p多媒体是指文本、图形、音频、视频等多种数据表现形式p今天的计算机和网络都支持多媒体数据处理，但相关技术仍不够成熟661.图形和图像p图形（Graphics）n通过绘图软件绘制的由直线、圆、圆弧、任意曲线等组成的画面，以矢量图形文件形式存储n矢量图文件中存储的是一组描述各个图元的大小、位

24、置、形状、颜色、维数等属性n由“轮廓”和“填充”两部分组成2.6 多媒体数据671.图形和图像p图形（Graphics）n进行缩放操作时不失真，占用存储空间小2.6 多媒体数据681.图形和图像p图像（Image）n扫描仪、数码相机等捕捉的真实场景画面产生的映像，数字化后以位图（Bitmap）文件形式存储n位图文件中存储的是构成图像的每个像素点的亮度、颜色等属性2.6 多媒体数据691.图形和图像p图像（Image）n缩放后图像会失真，占用的存储空间大2.6 多媒体数据702.音频p音频（Audio）包括声音（Voice）和音乐（Music）p复杂的声波由许多具有不同振幅和频率的正弦波组成2.

25、6 多媒体数据71振幅振幅振幅振幅A A周期周期周期周期T T2.音频p声波的属性n振幅 A：波形相对基线 的最大位移，反映音量n振动周期 T：波形中两个相邻的波峰（或 波谷）间的距离n频率 f：周期的倒数，单位为赫兹（Hz）2.6 多媒体数据722.音频p模拟信号的数字化n音频、图像等都是模拟信号，是连续性的n要用计算机对音频信息进行处理，就必须将它转换成数字信号2.6 多媒体数据模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号采样采样采样采样量化量化量化量化编码编码编码编码数字信号数字信号数字信号数字信号732.音频pMP3n高质量的音效需要大量的音频数据n存储大尺寸数据需要采用数据压缩技术nMP3是一种

26、音频压缩技术，其全称是动态影像专家组音频层 3（Moving Picture Experts Group Audio Layer III）n压缩比为 1:122.6 多媒体数据743.视频 是将一幅幅独立图像（称为帧，Frame）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所呈现出的连续运动的画面。4.动画 是连续播放的独立图形所呈现出的连续运动的画面。2.6 多媒体数据751.逻辑“与”基本逻辑关系 只有决定结果的条件全部满足，结果才成立。2.7 逻辑运算逻辑逻辑与与运算运算 逻辑与的真值表逻辑与的真值表ABA AND BFFFFTFTFFTTT762.逻辑“或”基本逻辑关系

27、 决定结果的条件中只要任何一个满足，结果就成立。2.7 逻辑运算逻辑逻辑或或运算运算 逻辑或的真值表逻辑或的真值表ABA OR BFFFFTTTFTTTT773.逻辑“非”基本逻辑关系结果对条件的“否定”。2.7 逻辑运算逻辑逻辑非非运算运算 逻辑非的真值表逻辑非的真值表ANOT AFTTF784.逻辑“异或”复合逻辑关系两者不可兼得。2.7 逻辑运算 逻辑异或的真值表逻辑异或的真值表ABA XOR BFFFFTTTFTTTF792.7.2 逻辑代数（略）也称布尔代数，运用代数学的方法研究逻辑关系，通过变换、简化或组合等方法进行逻辑设计。2.7.3 门电路（略）实现基本逻辑关系的电路是逻辑电路

28、中的单元电路，称为门（Gate）电路。2.7 逻辑运算80p逻辑设计1.按照给出的具体问题，由真值表得到逻辑表达式；2.再根据逻辑定律进行必要的化简、变换，设计出最优的逻辑表达式；3.最后用逻辑电路加以实现。2.8 逻辑设计基础（略）81第3章 计算机硬件 以微型计算机（PC）为例介绍计算机硬件，认识计算机的组成结构及原理82硬件概述处理器存储器 输入/输出系统系统连接和 USB概要83n计算机系统结构研究的是计算机硬件的原理、组成结构n计算机有多种类型，但其硬件组成并无本质上的差异n本章以微型计算机（PC）为例计算机系统结构84p计算机硬件由处理器、存储器、输入/输出三个子系统构成p连接这三

29、个子系统的是总线（见 3.5 节）3.1 概述85pPC 的基本配置为主机、键盘、鼠标、显示器等3.1 概述86p主机箱内安放了主板（包括处理器、内存等），磁盘、光盘等p可根据需要增加打印机、话筒、摄像头及音箱，或其他设备p主机箱后面是连接输入输出设备的端口（见 3.4 节）3.1 概述87pPC 的功能电路安装在主机箱内部的一个主板（Main board）上，其逻辑结构：3.1 概述88pPC 的主板3.1 概述89p处理器系统n可以是单一的 CPU 芯片n可以是多个 CPU 芯片组成的阵列pPC 的处理器即 CPU，是一个可以插在主板 CPU 插座上的集成电路芯片pCPU 包括计算机的运算

30、器和控制器3.2 处理器90p目前主要的 CPU 厂商有 Intel、IBM、AMD、Motorola 等公司。3.2 处理器911.处理器芯片和结构p处理器芯片n第一台 PC 所用的处理器芯片 Intel 80883.2 处理器921.处理器芯片和结构p处理器芯片n集成电路按摩尔法则发展n半导体材料单位面积内集成的电路数目不会无限增长n集成电路设计从芯片平面转向立体：在一个芯片上集成多个处理器 多核3.2 处理器931.处理器芯片和结构p处理器的结构模型n在功能上，CPU是运算器和控制器的集合。n从逻辑上分为 5 个部分l运算器l数据寄存器l指令代码寄存器3.2 处理器l控制电路l地址电路9

31、41.处理器芯片和结构p处理器的结构模型3.2 处理器952.内部总线p总线（BUS）n是一组导线，是计算机各部件（或设备）之间传输数据的公用通道n在主板范围内的总线叫做内部总线，它是 CPU 与存储器及输入/输出控制电路进行数据交换的通路3.2 处理器962.内部总线p连接CPU与存储器及其他电路的三总线n数据总线（Data Bus）n地址总线（Address Bus）n控制总线（Control Bus）3.2 处理器973.处理器的性能指标n主频：反映 CPU 运行速度的参数n集成度：芯片内晶体管数目，反映处理器 制造技术的先进程度和复杂性n字长：一次所能处理的二进制数的位数n协处理器：在

32、 CPU 的协调下完成复杂任 务，如处理浮点运算、图形处理等n内部高速缓存器（Cache）3.2 处理器984.CISC 和 RISC 采用完全相反设计方法的两类处理器系统，主要区别是处理器所拥有的指令数量不同，其设计目的都是提高计算机的性能。3.2 处理器994.CISC 和 RISCpCISC（复杂指令集计算机）使用较多数量和种类的指令，典型的 CISC 有 300 条以上的指令，程序设计比较容易。pRISC（简单指令集计算机）只包含常用指令，一般使用的指令数目在 100 条以内，简化程序控制逻辑，提升处理器的速度。3.2 处理器100n用以实现计算机的记忆功能n保存程序代码和数据的物理载

33、体n具有复制性 其存放的数据被取出后，原数据依然存在，因此可以被反复取用3.3 存储器1011.存储模式和存储容量p存储模式n存储单元以字节（Byte）为单位，1 个字节由 8 个二进制位组成n存储器由若干字节组成，每个字节都有一个唯一的标识 存储单元地址n存储单元地址用二进制的位模式来标识3.3 存储器1021.存储模式和存储容量p存储容量 存储器中存储单元的总数，即字节数，或称为地址空间。n千字节（KB）：1 KB =1024 B =210 Bn兆字节（MB）：1 MB=1024 KB =220 Bn吉字节（GB）：1 GB =1024 MB=230 Bn太字节（TB）：1 TB =102

34、4 GB=240 B3.3 存储器1032.内存 位于主板上，经内部总线与 CPU 连接。用于存放被执行程序的指令代码和运行数据，也称为主存储器（简称主存）。由半导体存储器组成，运行速度快、容量小、体积小。有 RAM 和 ROM 两种类型。3.3 存储器1041052.内存pRAM（Random Access Memory，随机存储器）n体积小，存取速度快，具有易失性n动态 RAM（Dynamic RAM）n静态 RAM（Static RAM）3.3 存储器1062.内存pROM（Read Only Memory，只读存储器）n用于存放 BIOS（基本输入输出系统）n断电后所存储的数据不会丢失

35、nPROM：一次性写入数据后不能改写 nEPROM：其中的数据可以改写nEEPROM：可以对部分单元进行重写 3.3 存储器1073.磁盘 根据电磁学原理，用涂敷在圆盘表面的磁性材料的极化状态表示二进制数据，能在关机或断电状态下保存数据，磁盘属于外存。磁盘盘片被划分为多道同心圆结构的磁道，磁道又被划分为若干个扇型的区域 扇区（Sector）用于存储数据。转速和容量是硬盘的重要指标。3.3 存储器1084.光盘 光盘（CD，Compact Disc）是使用激光技术存储和读取数据的一种外存。烧录光盘时，激光在涂有有机染料的基板上直接烧录成一个个的“坑”，有“坑”和无“坑”的状态就形成了 0 和 1

36、 的信号，再通过反射率的不同进行数据的读取。光盘是的光道是一条由内到外的螺旋线。表 3-2 常见的光盘类型和指标3.3 存储器1095.固态存储器 固态存储器（SSD，Solid State Disk）的结构为全电路，采用半导体材料 EPROM，体积小。没有机械部件，直接通过 USB 接口由主机供电，速度快，被称为 U 盘或“闪存”（Flash Memory）。有 CF 卡、MMC 卡、SD 卡、SM 卡等多种类型。3.3 存储器1106.存储器的主辅结构 计算机存储器系统使用高速的半导体存储器作为主存储器，使用较低速的磁盘、光盘作为辅助存储器，是系统在性能、功能和价格之间进行取舍的结果。3.

37、3 存储器1116.存储器的主辅结构p功能 主存运行程序，辅存保存程序和数据。p性能 辅存的永久性和主存的易失性互补，辅存慢、主存快。p价格 主存贵、辅存便宜。3.3 存储器1126.存储器的主辅结构3.3 存储器1136.存储器的主辅结构 主存储器和辅助存储器在协调控制机构的作用下交换数据，其原理是：所有的程序和数据都存储在辅存中，被执行的程序从辅存调入主存运行，运行结束后程序和数据被重新存回辅存。3.3 存储器1147.PC 的存储器n内存容量的大小取决于处理器的地址空间。nCPU 内部的 L1 缓存和与主存之间的 L2 缓存直接影响系统的运行效率。n虚拟内存（Virtual Memory

38、）技术，是在磁盘上开辟和内存单元相同结构的区域，其地址与内存的地址一一对应，将数据映射到虚拟内存中，可以有效地提升系统的运行效率。3.3 存储器1157.PC 的存储器3.3 存储器116 I/O 系统又称人机交互系统（Human and Computer Interface,HCI）3.4 输入输出系统1171.端口 端口（Port）又称接口（Interface）是连接 I/O 设备的物理接插件。pPC 一般有 6 种端口3.4 输入输出系统1181.端口 端口（Port）又称接口（Interface）是连接 I/O 设备的物理接插件。pI/O 设备的数据传输模式n并行：一次传输 8 位数据

39、（字节模式）n串行：一次传输 1 位数据（位模式），其 标准是 USB。3.4 输入输出系统1192.输入设备 用户向计算机系统发出操作命令、输入操作数据的装置。键盘和鼠标器是 PC 的标准配置设备。3.4 输入输出系统1202.输入设备p键盘n两种规格的端口：PS/2 和 USBn两种键盘标准：101 键和 104 键3.4 输入输出系统1212.输入设备p键盘n工作原理l每一次按键使该键的机械开关闭合，产生一个信号l键盘内置的处理电路对该按键信号编码（ASCII 码）并输入到计算机中l计算机中的程序接收到按键代码后进行相应的处理操作3.4 输入输出系统1222.输入设备p鼠标n两种规格的端

40、口：PS/2 和 USBn工作原理l移动鼠标指针并按下鼠标键，其在显示器上的位置数据就会被捕捉到l程序根据鼠标指针的位置信息对按键动作进行响应3.4 输入输出系统1233.输出设备 把计算结果对应的数据或信息，以数字、字符、图像、声音等形式表示出来的装置。显示器是 PC 的标准配置设备，常见的还有打印机等。3.4 输入输出系统1243.输出设备p显示器n主要有 LCD 和 CRT 两类n主要技术指标是分辩率3.4 输入输出系统1253.输出设备p打印机 主要有激光打印机、喷墨打印机和针式打印机几种。3.4 输入输出系统1264.其他输入/输出设备n数码相机n数码摄像机n摄像头n语音话筒n游戏操

41、作杆n光电阅读器nPOS 机3.4 输入输出系统n光笔n读卡器n扫描仪n传真机n触摸屏n专业的音频/视频设备n绘图仪127p外设和主机连接，需要解决的问题设备和主机采用何种数据传输模式设备如何在主机的控制下进行工作主机和外设交换数据的速度如何匹配p解决的方法采用并行数据或串行数据模式设置外部总线标准接口机制实现速度匹配3.5 系统连接和 USB1281.系统总线标准p外设通过一组导线的接插件端口与主机连接p外部设备的总线标准规定n连线的排列方式及其功能、性能（数据位宽度、数据传输速率）n是否有和主机通信的请求响应信号，以及使用何种端口等3.5 系统连接和 USB1291.系统总线标准pPCI

42、总线 适合 PC 的多种机型pPCMCIA 适合笔记本电脑3.5 系统连接和 USB1302.USBp通用串行总线（Universal Serial BUS）由 Intel 发起并制定的一种总线标准（一种技术）。pUSB 设备无须配备电源，通过 USB 就可以从主机获得电源3.5 系统连接和 USB1312.USBp端口规格 有 A 型和 B 型两种，分别连接计算机和外设。pUSB 自动配置设备 支持热插拔（Hot-Plugging），可连接多达 127 个设备。3.5 系统连接和 USB1323.接口和输入/输出方式（略）p接口n是一个使高速主机和低速外设实现“速度匹配”的“机制”n接口包括两个部分l一部分通过内部总线连接计算机的 CPU 和存储器l另一部分通过外部总线连接外设3.5 系统连接和 USB1333.接口和输入/输出方式（略）p接口 接口是在高速主机和低速外设之间的缓冲，从而实现了主机和外设交换数据速度的匹配。3.5 系统连接和 USB1343.接口和输入/输出方式（略）p输入/输出方式n程序查询方式n中断方式nDMA 方式n通道方式n外围处理机方式3.5 系统连接和 USB此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢