高速缓冲存储器课件.ppt

1、 计算机导论计算机导论(2014)(2014)第第3 3章章 计算机基础知识计算机基础知识 3.1 3.1 计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理3.2 3.2 计算机硬件子系统计算机硬件子系统3.3 3.3 计算机软件子系统计算机软件子系统3.4 3.4 数据表示数据表示3.5 3.5 数据存储数据存储3.6 3.6 多媒体技术基础多媒体技术基础 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.1 3.1 计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成计算机的基本组成/硬件逻辑图硬件逻辑图结结 果果程程 序或序或数数 据据输入设备输入设备输出设备输出设备运

2、算器运算器存储器存储器控制器控制器 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.1 3.1 计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理计算机的工作原理计算机的工作原理u运算器运算器(arithmetic unit)(arithmetic unit)：算术逻辑部件算术逻辑部件(Arithmetic Logical Unit,ALU)(Arithmetic Logical Unit,ALU)完成算术完成算术运算运算(加、减，乘、除加、减，乘、除)和逻辑运算和逻辑运算(与、或、非、异或),),以及移位以及移位(shift)(shift)、比较、比较(cmp)(cmp)、传送、传送(mo

3、v)(mov)等运算。等运算。累加器、状态寄存器累加器、状态寄存器(accumulator)(accumulator)、通用寄存器组通用寄存器组等等组成组成u控制器控制器(Control Unit)(Control Unit)：控制计算机各部分协调工作，由：控制计算机各部分协调工作，由指令寄存器指令寄存器IR(Instruction Register)IR(Instruction Register)、指令译码器、指令译码器ID(Instruction Decoder)ID(Instruction Decoder)和操作控制器和操作控制器0C(Operation 0C(Operation Con

4、troller)Controller)三个部件组成。三个部件组成。功能：它根据用户预先编好的功能：它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IRIR中，通过指令译码中，通过指令译码(分析分析)确定应该进行什么操作，然后通确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器过操作控制器OCOC，按确定的时序，向相应的部件发出微操，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器作控制信号。操作控制器OCOC中主要包括节拍脉冲发生器、中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制控制矩阵、时钟脉冲发

5、生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。逻辑。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.1 3.1 计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理计算机的工作原理计算机的工作原理存储器存储器：存放数据和程序。：存放数据和程序。输入设备输入设备：将数据和程序输入计算机。：将数据和程序输入计算机。输出设备输出设备：将运算结果输出。：将运算结果输出。分类：分类：按存储介质按存储介质半导体存储器半导体存储器：用半导体器件组成的存储器。磁表面存储器磁表面存储器：用磁性材料做成的存储器。按存储方式按存储方式随机存储器随机存储器：任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关。

6、顺序存储器顺序存储器：只能按某种顺序来存取，存取时间和存储单元的物理位置有关。按读写功能按读写功能只读存储器只读存储器(ROM)：存储的内容是固定不变的，只能读出而不能写入的半导体存储器。随机读写存储器随机读写存储器(RAM)：既能读出又能写入的各存储器之间的关系 半导体存储器。按信息保存性按信息保存性非永久记忆的存储器非永久记忆的存储器：断电后信息即消失的存储器。永久记忆性存储器永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息的存储器。按用途按用途根据存储器在计算机系统中所起的作用，可分为主存储器主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器储器等。为了解决对存储器要

7、求容量大，速度快，成本低三者之间的矛盾，通常采用多级存储器体系结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。存储系统的分级结构 用途特点用途特点高速缓冲存储器高速缓冲存储器Cache 高速存取指令和数据存取速度快，但存储容量小主存储器内存主存储器内存存放计算机运行期间的大量程序和数据存取速度较快，存储容量不大外存储器外存外存储器外存存放系统程序和大型数据文件及数据库存储容量大，位成本低 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2 3.2 计算机硬件子系统计算机硬件子系统中央处理器（主要包含运算器和控制器）中央处理器（主要包含运算器和控制器）内存储器内存储器外存储器外存储器输入设备输入

8、设备输出设备输出设备主板主板总线总线 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.1 3.2.1 中央处理器中央处理器基本组成基本组成运算器运算器控制器控制器寄存器寄存器芯片化的芯片化的CPUCPU称为微处理器称为微处理器CPU的两大体系的两大体系:pRISC(Reduced Instruction Set Computer)，其包括其包括ARM/MIPS/PowerPC处理器。处理器。pCISC(Complex Instruction Set Computer)，其包括其包括x86架构各种架构各种CPU，包括，包括AMD,INTEL,CYRIX,VIA公司生产的各种公司生产的各种CP

9、U。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.1 3.2.1 中央处理器中央处理器主要性能指标主要性能指标兼容性兼容性(Compatibility)：运行在旧款：运行在旧款CPU上的程序不用修上的程序不用修改，就能直接在新款的改，就能直接在新款的CPU上运行，称为上运行，称为向下兼容向下兼容。字长字长(Word Size)：CPU一次能够处理的数据的二进制位一次能够处理的数据的二进制位数，数，字长越长，运算速度就越快字长越长，运算速度就越快。主频主频(Master Frequency)：主频是指：主频是指CPU的时钟频率，它的时钟频率，它决定了决定了CPU每秒钟可以有多少个指令周期，

10、可以执行多少每秒钟可以有多少个指令周期，可以执行多少条指令。条指令。主频越高，主频越高，CPU的运算速度也就越快的运算速度也就越快。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.2 3.2.2 内存储器内存储器 主要特点主要特点断电后存储的断电后存储的数据丢失数据丢失。用于用于存放要执行的程序存放要执行的程序和相应的数据。和相应的数据。常用的内存种类常用的内存种类随机存储器（随机存储器（RAM）只读存储器（只读存储器（ROM）高速缓存（高速缓存（Cache）存储容量表示存储容量表示1ZB=1024EB1ZB=1024EB，1EB=1024PB1EB=1024PB，1PB=1024TB1P

11、B=1024TB，1TB=1024GB1TB=1024GB 1GB=1024MB 1GB=1024MB，1MB=1024KB1MB=1024KB，1KB=1024B1KB=1024B 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.2 3.2.2 内存储器内存储器 随机存储器随机存储器静态随机存储器（静态随机存储器（Static RAM，SRAM）在通电情况下，在通电情况下，SRAM中存储的数据不会丢失，所以中存储的数据不会丢失，所以不需定时刷新，不需定时刷新，存取速度快存取速度快。其不足是集成度较低、。其不足是集成度较低、体积比较大、体积比较大、成本比较高成本比较高，主要用于要求速度快、

12、但，主要用于要求速度快、但容量较小的高速缓存。容量较小的高速缓存。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.2 3.2.2 内存储器内存储器 随机存储器随机存储器动态随机存储器（动态随机存储器（Dynamic RAM，DRAM）DRAM存储单元需要定时刷新，否则存储的数据就会丢失，存储单元需要定时刷新，否则存储的数据就会丢失，存取速度比较慢存取速度比较慢，但集成度高、体积小、，但集成度高、体积小、成本低成本低。常用的是同步动态随机存储器常用的是同步动态随机存储器（Synchronous DRAM，SDRAM）单倍数据速率单倍数据速率SDRAM（SDR-SDRAM）双倍数据速率双倍数据

13、速率SDRAM（DDR-SDRAM）四倍数据速率四倍数据速率SDRAM（QDR-SDRAM）计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.2 3.2.2 内存储器内存储器 只读存储器只读存储器可编程只读存储器可编程只读存储器 （Programmable ROM，PROM）可擦可编程只读存储器可擦可编程只读存储器 （Erasable Programmable ROM，EPROM）电可擦可编程只读存储器电可擦可编程只读存储器 （Electrically Erasable Programmable ROM，EEPROM）快闪存储器：快闪存储器：Flash Memory，是一种长寿命的非，是一种

14、长寿命的非易失性（在断电情况下仍能保持所存储的数据信易失性（在断电情况下仍能保持所存储的数据信息）的存储器，数据删除不是以单个的字节为单息）的存储器，数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位（注意：位而是以固定的区块为单位（注意：NOR Flash 为字节存储。），区块大小一般为为字节存储。），区块大小一般为256KB到到20MB。闪存是电子可擦除只读存储器（闪存是电子可擦除只读存储器（EEPROM）的变）的变种，闪存与种，闪存与EEPROM不同的是，不同的是，EEPROM能在字能在字节水平上进行删除和重写而不是整个芯片擦写，节水平上进行删除和重写而不是整个芯片擦写，而闪存的大部分

15、芯片需要块擦除。由于其断电时而闪存的大部分芯片需要块擦除。由于其断电时仍能保存数据，闪存通常被用来保存设置信息，仍能保存数据，闪存通常被用来保存设置信息，如在电脑的如在电脑的BIOS（基本程序）、（基本程序）、PDA（个人数字（个人数字助理）、数码相机中保存资料等。助理）、数码相机中保存资料等。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.2 3.2.2 内存储器内存储器 高速缓存高速缓存存储容量不大，存取速度很快存储容量不大，存取速度很快直接集成在直接集成在CPU内部内部用于存放部分正在运行的程序和数据用于存放部分正在运行的程序和数据由静态存储器构成由静态存储器构成 计算机导论计算机导

16、论(2014)(2014)3.2.3 3.2.3 外存储器外存储器 主要特点主要特点断电后存储的断电后存储的数据不丢失数据不丢失。作为内存的后援设备，存放暂时不执行而将来要执行的作为内存的后援设备，存放暂时不执行而将来要执行的程序和相应的数据。程序和相应的数据。常用的外存种类常用的外存种类软盘（软盘（Floppy Disk）硬盘（硬盘（Hard Disk）固态硬盘（固态硬盘（Solid State Disk）光盘（光盘（Compact Disc）U盘（盘（USB接口盘接口盘,Universal Serial Bus）计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.3 3.2.3 外存储器外

17、存储器 软盘软盘内部是一种表面涂覆一层均匀磁性材料的软质圆形盘片。内部是一种表面涂覆一层均匀磁性材料的软质圆形盘片。存储的数据是按一系列同心圆记录在其表面上的。存储的数据是按一系列同心圆记录在其表面上的。软盘的存储容量计算公式：软盘的存储容量计算公式：盘面数盘面数每面磁道数每面磁道数每磁道扇区数每磁道扇区数每扇区字节数每扇区字节数软盘的使用要有软盘驱动器的配合。软盘的使用要有软盘驱动器的配合。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.3 3.2.3 外存储器外存储器 硬盘硬盘一个硬盘可以有多张一个硬盘可以有多张硬质镀磁盘片硬质镀磁盘片。硬盘的存储容量计算公式：硬盘的存储容量计算公式：

18、磁头数磁头数柱面数柱面数每磁道扇区数每磁道扇区数每扇区字节数每扇区字节数硬盘与硬盘驱动器是封装在一起的。硬盘与硬盘驱动器是封装在一起的。巨磁阻效应巨磁阻效应的发现催生了大容量的小体积硬盘。的发现催生了大容量的小体积硬盘。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.3 3.2.3 外存储器外存储器 巨磁阻效应巨磁阻效应非常弱小的磁性变化就能导致磁性材料发生非常显著的电阻变化。非常弱小的磁性变化就能导致磁性材料发生非常显著的电阻变化。法国科学家阿尔贝法国科学家阿尔贝费尔和德国科学家彼得费尔和德国科学家彼得格林贝格尔分别独格林贝格尔分别独立发现此现象，二人共同荣获立发现此现象，二人共同荣获2

19、007年度诺贝尔物理学奖。年度诺贝尔物理学奖。硬盘要向小体积高密度方向发展，势必要求磁盘上每一个被划硬盘要向小体积高密度方向发展，势必要求磁盘上每一个被划分出来的独立区域越来越小，这就导致了每个独立区域所能记分出来的独立区域越来越小，这就导致了每个独立区域所能记录的磁信号也越来越弱。借助录的磁信号也越来越弱。借助巨磁阻效应巨磁阻效应，人们能够制造出更，人们能够制造出更加灵敏的数据读写头，将越来越弱的磁信号读出后因为电阻的加灵敏的数据读写头，将越来越弱的磁信号读出后因为电阻的巨大变化而转换成为明显的电流变化，使得大容量的小硬盘成巨大变化而转换成为明显的电流变化，使得大容量的小硬盘成为可能。为可能

20、。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.3 3.2.3 外存储器外存储器 固态硬盘固态硬盘用用固态电子存储芯片固态电子存储芯片阵列制成。存储介质分为两种，一种是采阵列制成。存储介质分为两种，一种是采用闪存作为存储介质，另外一种是采用动态随机存取存储器作用闪存作为存储介质，另外一种是采用动态随机存取存储器作为存储介质。为存储介质。基于闪存的固态硬盘是目前的主流产品，其内部主体是一块印基于闪存的固态硬盘是目前的主流产品，其内部主体是一块印刷电路板（刷电路板（PCB），），PCB上最主要的部件是上最主要的部件是控制芯片控制芯片、缓存芯缓存芯片片和和闪存芯片阵列闪存芯片阵列。控制芯片的主

21、要作用是合理调配数据在各个闪存芯片上的存储及控制芯片的主要作用是合理调配数据在各个闪存芯片上的存储及对外接口。对外接口。缓存芯片辅助控制芯片进行数据处理。缓存芯片辅助控制芯片进行数据处理。闪存芯片阵列用于存储数据。闪存芯片阵列用于存储数据。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.3 3.2.3 外存储器外存储器 固态硬盘固态硬盘固态硬盘（固态硬盘（Solid State Drives），简称固盘，固态硬盘（），简称固盘，固态硬盘（Solid State Drive）用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制）用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（单元和存储单元（

22、FLASH芯片、芯片、DRAM芯片）组成。固态硬盘芯片）组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。同，在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。相对于普通硬盘，固态硬盘的优点是相对于普通硬盘，固态硬盘的优点是读写速度快读写速度快、防震动抗摔、防震动抗摔碰性能好、无噪音、更轻便，缺点是价格比较高、擦写次数有碰性能好、无噪音、更轻便，缺点是价格比较高、擦写次数有限制、硬盘损坏后数据难以恢复。限制、硬盘损坏后数据难以恢复。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.3 3

23、.2.3 存储器存储器 光盘光盘：根据激光照射后反射的不同表示不同信息。根据激光照射后反射的不同表示不同信息。CD（Compact Disc）。）。CD-ROM（CD-Read Only Memory，只读光盘）。，只读光盘）。CD-R（CD-Recordable，一次写入型光盘）。，一次写入型光盘）。CD-RW（CD-ReWriteable，可重复写光盘）。，可重复写光盘）。VCD（Video CD）：可存储）：可存储70分钟的分钟的MPEG-1影视节目。影视节目。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.3 3.2.3 外存储器外存储器 光盘光盘：根据激光照射后反射的不同表示不同

24、信息。根据激光照射后反射的不同表示不同信息。DVD（Digital Versatile Disk，数字通用光盘）。，数字通用光盘）。DVD-Video：用于观看电影和其他可视娱乐节目。用于观看电影和其他可视娱乐节目。DVD-ROM：用于存储数据。：用于存储数据。DVD-R：可供用户写入一次数据。：可供用户写入一次数据。DVD-RAM：能随机存取并可以重写：能随机存取并可以重写100000次。次。DVD-RW：能顺序存取并可以重写：能顺序存取并可以重写1000次。次。DVD Audio：用于存储高质量音质的音频数据。：用于存储高质量音质的音频数据。光盘的使用要有光盘驱动器的配合。光盘的使用要有光

25、盘驱动器的配合。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.3 3.2.3 外存储器外存储器 U U盘盘/优盘优盘通过通过USBUSB接口接口与计算机相连，传输速度快与计算机相连，传输速度快/使用方便使用方便/支持支持热插拔热插拔/连接灵活。连接灵活。是一种基于闪存技术的移动存储设备，用是一种基于闪存技术的移动存储设备，用Flash EPROM芯片来存储数据芯片来存储数据。广泛应用于广泛应用于MP3/MP4/数码相机数码相机/数码摄像机数码摄像机/手机手机/个人数个人数字助理的各种闪存卡都是基于闪存技术的存储设备。字助理的各种闪存卡都是基于闪存技术的存储设备。计算机导论计算机导论(20

26、14)(2014)3.2.3 3.2.3 外存储器外存储器 存储器的层次结构存储器的层次结构存储器的指标主要有存储器的指标主要有存取速度存取速度、存储容量存储容量和和单位价格单位价格。存取速度快、单位价格高的存储器容量少一些。存取速度快、单位价格高的存储器容量少一些。存取速度慢、单位价格低的存储器容量多一些。存取速度慢、单位价格低的存储器容量多一些。存储容量从小到大形成如下层次：存储容量从小到大形成如下层次：寄存器。寄存器。高速缓存。高速缓存。主存储器主存储器/内存。内存。辅助存储器辅助存储器/外存。外存。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.4 3.2.4 输入设备输入设备 键

27、盘键盘鼠标鼠标扫描仪扫描仪跟踪球跟踪球 触摸屏触摸屏 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.4 3.2.4 输入设备输入设备 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.4 3.2.4 输入设备输入设备 键盘键盘最常用的输入设备。通过键盘，可以向计算机输入数据，最常用的输入设备。通过键盘，可以向计算机输入数据，也可以输入命令控制计算机的运行。也可以输入命令控制计算机的运行。在在DOS作为主流操作系统的时代，作为主流操作系统的时代，83键的键盘为主流产键的键盘为主流产品。品。Windows取代取代DOS成为主流操作系统后，成为主流操作系统后，8383键键盘键键盘被被101键

28、和键和104104键键盘键键盘取代。取代。在在104键键盘之后出现的是新兴键键盘之后出现的是新兴多媒体键盘多媒体键盘，对于收发电，对于收发电子邮件、打开浏览器和启动多媒体播放器等都只需要按子邮件、打开浏览器和启动多媒体播放器等都只需要按一个特殊按键即可，使微型机的操作进一步简化。一个特殊按键即可，使微型机的操作进一步简化。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.4 3.2.4 输入设备输入设备 鼠标鼠标鼠标的使用给人们鼠标的使用给人们操作各种图形界面软件操作各种图形界面软件带来了极大的方便，带来了极大的方便，省却了记忆各种操作命令的烦扰。省却了记忆各种操作命令的烦扰。鼠标的发明人是

29、美国人鼠标的发明人是美国人恩格尔巴特恩格尔巴特，因此发明获得，因此发明获得1992年度的年度的IEEE-CS计算机先驱奖和计算机先驱奖和1997年度的年度的ACM图灵奖。图灵奖。目前常用的目前常用的光电式鼠标光电式鼠标的内部有红外光发射和接收装置，它利的内部有红外光发射和接收装置，它利用光的反射来确定鼠标的移动，是目前常用的一种鼠标。用光的反射来确定鼠标的移动，是目前常用的一种鼠标。鼠标上一般有两个按键，左键用作确定操作，右键用作弹出菜鼠标上一般有两个按键，左键用作确定操作，右键用作弹出菜单等特殊功能。单等特殊功能。滚轮鼠标滚轮鼠标是在原有两键鼠标的基础上增加了一个滚轮键，手指是在原有两键鼠标

30、的基础上增加了一个滚轮键，手指轻轻滑动滚轮就可以使页面上下翻动，对于翻页比较多的操作轻轻滑动滚轮就可以使页面上下翻动，对于翻页比较多的操作非常有效。非常有效。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.4 3.2.4 输入设备输入设备 扫描仪扫描仪是一种将图像信息输入计算机的输入设备，它将大面积的图像是一种将图像信息输入计算机的输入设备，它将大面积的图像分割成条或块，分割成条或块，逐条或逐块依次扫描逐条或逐块依次扫描，利用光电转换元件转换，利用光电转换元件转换成数字信号并输入计算机。成数字信号并输入计算机。利用扫描仪可以输入图像和图片，也可以输入文字。利用扫描仪可以输入图像和图片，也可

31、以输入文字。跟踪球跟踪球看上去像一个看上去像一个倒置的鼠标倒置的鼠标，功能类似于鼠标。跟踪球常被附加，功能类似于鼠标。跟踪球常被附加在或内置于键盘上，特别是笔记本键盘上。在或内置于键盘上，特别是笔记本键盘上。优点是它比鼠标需要的桌面空间要小，用手指触摸跟踪球就可优点是它比鼠标需要的桌面空间要小，用手指触摸跟踪球就可完成相应的鼠标操作。完成相应的鼠标操作。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.4 3.2.4 输入设备输入设备 触摸屏触摸屏是一种用手指或笔触及屏幕上所显示的选项来完成指定操作的是一种用手指或笔触及屏幕上所显示的选项来完成指定操作的人机交互式输入设备。人机交互式输入设备

32、。由三个部分组成，一是由三个部分组成，一是传感器传感器，把手指或笔触及的地方检测出，把手指或笔触及的地方检测出来；来；二是二是控制卡控制卡，触及信号经过模数转换器形成位置数据，触及信号经过模数转换器形成位置数据，经接口送入计算机；经接口送入计算机；三是三是驱动程序驱动程序，即相应的管理软件。，即相应的管理软件。触摸屏是平板计算机的主要输入设备，触摸屏还广泛应用于手触摸屏是平板计算机的主要输入设备，触摸屏还广泛应用于手机、自动售票、交通信息查询、旅游景点介绍等设备上。机、自动售票、交通信息查询、旅游景点介绍等设备上。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.5 3.2.5 输出设备输出

33、设备显示器显示器打印机打印机3D3D打印机打印机绘图仪绘图仪 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.5 3.2.5 输出设备输出设备显示器显示器：用来显示字符与图形图像信息用来显示字符与图形图像信息。CRT（Cathode Ray Tube，CRT）显示器。）显示器。液晶显示器（液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）。）。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.5 3.2.5 输出设备输出设备CRTCRT显示器显示器 是一种使用是一种使用阴极射线管阴极射线管（CRT）的显示器，其基本原理是使用）的显示器，其基本原理是使用电子枪发射高速电子，

34、经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电电子枪发射高速电子，经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角度，最后高速电子击打屏幕上的荧光物质使其发光，子的偏转角度，最后高速电子击打屏幕上的荧光物质使其发光，通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不同的通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不同的光点以显示各种图形和文字。光点以显示各种图形和文字。彩色屏幕上的每一个像素点都由彩色屏幕上的每一个像素点都由红、绿、蓝红、绿、蓝三种涂料组合而成，三种涂料组合而成，由三束电子束分别激活这三种颜色的荧光涂料，以不同强度的由三束电子束分别激活这三种颜色的荧光涂料，以不同强度的电子束调节三种颜色的

35、明暗程度就可得到所需的颜色。电子束调节三种颜色的明暗程度就可得到所需的颜色。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.5 3.2.5 输出设备输出设备液晶显示器液晶显示器 在两片平行的玻璃当中放置在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。将光线折射出来产生画面。相对于相对于CRT显示器，液晶显示器具有显示器，液晶显示器具有体积小体积小、重量轻重量轻、省电、无闪、省电、无闪烁和不产生辐射等优点。烁和

36、不产生辐射等优点。显示器要通过显示适配器（显示器要通过显示适配器（display adapter,显卡）才能显卡）才能与主机相连，显示适配器是连接微处理器与显示器的接与主机相连，显示适配器是连接微处理器与显示器的接口电路。口电路。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.5 3.2.5 输出设备输出设备打印机打印机：用于将计算机运行结果打印在纸上用于将计算机运行结果打印在纸上。针式打印机针式打印机激光打印机激光打印机喷墨打印机喷墨打印机 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.5 3.2.5 输出设备输出设备针式打印机针式打印机打印头上有若干根打印针打印头上有若干根打印针

37、，打印时相应的打印针撞击色，打印时相应的打印针撞击色带来完成打印工作，常用的是带来完成打印工作，常用的是24针打印机。针打印机。优点是价格低，打印成本低；缺点是打印速度慢，打印优点是价格低，打印成本低；缺点是打印速度慢，打印质量低，噪音大。质量低，噪音大。基本上已被激光打印机取代，在银行、超市和邮局等需基本上已被激光打印机取代，在银行、超市和邮局等需要多联票据打印的地方还在使用。要多联票据打印的地方还在使用。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.5 3.2.5 输出设备输出设备喷墨打印机喷墨打印机打印头上有许多打印头上有许多小喷嘴小喷嘴，使用液体墨水，精细的，使用液体墨水，精细的

38、小喷嘴将墨水喷到纸面上来产生字符或图像等要小喷嘴将墨水喷到纸面上来产生字符或图像等要打印的内容。打印的内容。优点是价格便宜，打印精度较高，噪音低；优点是价格便宜，打印精度较高，噪音低；缺点缺点是墨水消耗量大，打印速度慢。是墨水消耗量大，打印速度慢。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.5 3.2.5 输出设备输出设备激光打印机激光打印机采用采用激光和电子放电技术激光和电子放电技术，通过静电潜像，再用，通过静电潜像，再用碳粉使潜像变成粉像，加热后碳粉固定，最后印碳粉使潜像变成粉像，加热后碳粉固定，最后印出内容。出内容。优点是打印精度高，噪音低，打印速度快；优点是打印精度高，噪音低，

39、打印速度快；缺点缺点是对打印纸的要求较高。是对打印纸的要求较高。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.5 3.2.5 输出设备输出设备3D3D打印机打印机3D打印其实是一种打印其实是一种快速成形技术快速成形技术，以数字模型文件为基础，以数字模型文件为基础，运用粉末状塑料、树脂、陶瓷、金属等可粘合材料，通过逐层运用粉末状塑料、树脂、陶瓷、金属等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。打印的方式来构造物体。两种主要的打印方式两种主要的打印方式每一层的打印过程分为两步，首先在需要成形的区域喷洒每一层的打印过程分为两步，首先在需要成形的区域喷洒一层一层液态粘合剂液态粘合剂，然后喷洒一层

40、均匀的粉末，粉末遇到粘，然后喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到粘合剂会迅速固化粘结，这样在一层液态粘合剂一层粉末的合剂会迅速固化粘结，这样在一层液态粘合剂一层粉末的交替下，实物被逐渐打印成形。交替下，实物被逐渐打印成形。采用基于采用基于激光烧结技术激光烧结技术的打印方式：按形状先喷洒一层粉的打印方式：按形状先喷洒一层粉末，然后通过激光高温烧结后，再喷洒一层粉末，再通过末，然后通过激光高温烧结后，再喷洒一层粉末，再通过激光高温烧结，层层累加，打印出实物。激光高温烧结，层层累加，打印出实物。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.5 3.2.5 输出设备输出设备3D3D打印机打印机基于基于3

41、D打印技术，完成打印技术，完成3D打印工作的设备称为打印工作的设备称为3D3D打印机打印机。从长远来看，从长远来看，3D打印将会冲击基于车床、钻头、冲压机、制打印将会冲击基于车床、钻头、冲压机、制模机等工具的模机等工具的传统制造业传统制造业，但从目前看，由于受到打印但从目前看，由于受到打印 材料、打印性能、打印成本材料、打印性能、打印成本 和打印速度等因素的制约，和打印速度等因素的制约，主要还是用于产品模型、设主要还是用于产品模型、设 计样品、玩具、装饰品等的计样品、玩具、装饰品等的 打印。打印。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.5 3.2.5 输出设备输出设备绘图仪绘图仪：

42、用于在纸张用于在纸张/薄膜薄膜/胶片上绘出图形胶片上绘出图形/图像的设备。图像的设备。滚筒式绘图仪滚筒式绘图仪平台式绘图仪平台式绘图仪 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.6 3.2.6 主板主板主要功能主要功能 提供插接各种功能卡的插槽提供插接各种功能卡的插槽为各种常用外部设备提供通用接口为各种常用外部设备提供通用接口 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.6 3.2.6 主板主板主要组成部分主要组成部分 芯片芯片芯片组芯片组RAID控制芯片控制芯片(Redundant Array of Inexpensive Disks)BIOS 芯片芯片 CMOS(Comp

43、lementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体互补金属氧化物半导体)芯片芯片 扩展槽扩展槽 内存插槽内存插槽AGP(Accelerated Graphics Port)插槽插槽 PCI Express插槽插槽 PCI(Pedpherd Component Interconnect,周边元件扩展周边元件扩展接口接口)插槽插槽 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.6 3.2.6 主板主板主要组成部分主要组成部分对外接口对外接口 硬盘接口：连接硬盘，分为硬盘接口：连接硬盘，分为IDE(Integrated Drive Electronic

44、s,电子集成驱动器电子集成驱动器)接口和接口和SATA(Serial Advanced Technology Attachment)接口。接口。软驱接口：连接软盘驱动器。软驱接口：连接软盘驱动器。COM接口（串口）：连接串口鼠标和外置接口（串口）：连接串口鼠标和外置Modem等。等。PS/2接口：用于连接接口：用于连接PS/2接口的键盘和鼠标。接口的键盘和鼠标。USB接口：连接键盘、鼠标、打印机等设备。接口：连接键盘、鼠标、打印机等设备。LPT接口（并口）：连接打印机或扫描仪。接口（并口）：连接打印机或扫描仪。MIDI(Musical Instrument Digital Interface)

45、接口：连接口：连接各种接各种MIDI设备。设备。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.7 3.2.7 总线总线主要作用主要作用多个功能部件共享的信息传输线多个功能部件共享的信息传输线称为总线。称为总线。采用总线结构便于部件和设备的扩充，使用统一的总线采用总线结构便于部件和设备的扩充，使用统一的总线标准，不同设备间互连将更容易实现。标准，不同设备间互连将更容易实现。总线分类总线分类数据总线数据总线(Data Bus)地址总线地址总线(Address Bus)控制总线控制总线(Control Bus)计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.2.7 3.2.7 总线总线总线标准

46、总线标准ISA总线总线EISA总线总线VESA总线总线(Video Electronic Standard Association,视频电视频电子标准协会子标准协会)PCI总线总线 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.3 3.3 计算机软件子系统计算机软件子系统系统软件系统软件操作系统操作系统语言翻译语言翻译/编译编译程序程序数据库管理系统数据库管理系统软件开发环境软件开发环境 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.3 3.3 计算机软件子系统计算机软件子系统应用软件应用软件办公软件办公软件辅助设计软件辅助设计软件图像处理软件图像处理软件网页制作软件网页制作软件网络通信软

47、件网络通信软件工具软件工具软件实际应用软件实际应用软件 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.4 3.4 数据表示数据表示计算机中的数制计算机中的数制数值型数据的表示数值型数据的表示字符型数据的编码表示字符型数据的编码表示汉字的编码表示汉字的编码表示 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.4.1 3.4.1 计算机中的数制计算机中的数制不同数制的表示不同数制的表示在计算机内部用在计算机内部用二进制二进制形式表示和存储数据。形式表示和存储数据。人们习惯于用十进制记数。人们习惯于用十进制记数。为了书写简单方便也使用八进制和十六进制。为了书写简单方便也使用八进制和十六进制。不同进

48、制所用不同进制所用数码数码：二进制：二进制：0 1八进制：八进制：0 1 2 3 4 5 6 7十进制：十进制：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9十六进制：十六进制：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.4.1 3.4.1 计算机中的数制计算机中的数制不同数制的表示不同数制的表示加加后缀后缀或或角标角标的形式区别不同进制数据：的形式区别不同进制数据：B表示二进制数表示二进制数(Binary)O或或Q 表示八进制数表示八进制数(Octal)D表示十进制数（表示十进制数（D可省略可省略,Decimal）H表示十六进制数表

49、示十六进制数(Hexadecimal)计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.4.1 3.4.1 计算机中的数制计算机中的数制二进制转换成其他进制二进制转换成其他进制二进制数转换成十进制数，二进制数转换成十进制数，按权展开相加按权展开相加即可。即可。二进制数转换成八进制数时，以小数点为界，分别向左二进制数转换成八进制数时，以小数点为界，分别向左向右分成向右分成3 3位一组位一组，不够，不够3位补位补0，分完组后对应成八进制，分完组后对应成八进制数即可。数即可。二进制数转换成十六进制数时，以小数点为界，分别向二进制数转换成十六进制数时，以小数点为界，分别向左向右分成左向右分成4 4位一组

50、位一组，不够，不够4位补位补0，分完组后对应成十六，分完组后对应成十六进制数即可。进制数即可。计算机导论计算机导论(2014)(2014)3.4.1 3.4.1 计算机中的数制计算机中的数制二进制转换成其他进制示例二进制转换成其他进制示例 (1011001.10111)2 =126+124+123+120+12-1+12-3+12-4+12-5 =64+16+8+1+0.5+0.125+0.0625+0.03125 =(89.71875)10 (1011001.10111)2 =(001 011 001 .101 110)2 =(131.56)8 (1011001.10111)2 =(0101