ROMRAMcache凡要執行的程序和參加運算的數據都必須先調入內存(和)。輔助存儲器也RAMcache稱外存儲器,簡稱外存。外存容量大,但存取速度較慢,常用的外存有磁盤、磁帶、光盤等。它用來存放暫時不用的而又需長期保存的數據,需要時可調入內存使用。
計算機的輸入()可以包括鍵入、提交和傳送給計算機的任何數據。輸入者可以input是人、外部設備或另一台計算機。計算機可輸入的數據類型包括文檔中的字、符號,用於計算的數字、圖像,來自自動調溫器的溫度,由麥克風輸入的聲音信號和計算機的指令,等等。由於信息的載體不同,所需信息的轉換並輸入給計算機的設備也不同,可供使用的輸入設備很多,如鍵盤、鼠標器、掃描儀、磁盤機等。
輸出()指的是計算機產生的結果。計算機的輸出包括報表、文檔、音樂、圖表output和圖像等。輸出設備用於顯示、打印和傳輸處理的結果,對於不同的信息由計算機輸出的設備也不盡相同,常見的輸出設備有很多,如顯示器、打印機、音箱、繪圖儀等。
1.3.3計算機軟件的係統軟件是計算機的靈魂。沒有安裝軟件的計算機稱為“裸機”,無法完成任何工作。硬件為軟件提供運行平台。軟件和硬件相互關聯,兩者之間可以相互轉化,互為補充。計算機的軟件分成係統軟件和應用軟件兩大類。
係統軟件1.
係統軟件是向用戶提供的一係列程序和文檔資料的統稱。它麵向計算機的硬件,與計算機的硬件結構、邏輯功能有密切關係。它的主要功能是對整個計算機係統進行調度、管理、監視及服務等。係統軟件分為操作係統、語言處理程序、係統管理與服務軟件等。
()操作係統1
操作係統是控製和管理計算機軟硬件資源,以盡量合理有效的方法組織多個用戶共··14享多種資源的程序集合。它是計算機係統中最基本的係統軟件,是用戶和計算機硬件之間的接口。操作係統的主要功能有:處理機管理、存儲器管理、設備管理、文件管理和用戶接口管理。操作係統的主要特征為:並發性、共享性、不確定性、虛擬性。常用的操作係統有:、、、、、等。
MS-DOSWindowsXPWindows7WindowsServer2010UNIXLinux()語言處理程序2
程序就是一係列的操作步驟,計算機程序就是由人事先規定的計算機完成某項工作的操作步驟。每一步驟的具體內容由計算機能夠理解的指令來描述,這些指令告訴計算機“做什麼”和“怎樣做”。編寫計算機程序所使用的語言稱為程序設計語言。
機器語言:計算機最早的語言處理程序是機器語言,它是計算機能直接識別的語言,而且速度快。機器語言是用二進製代碼來編寫計算機程序,因此又稱二進製語言。例如用機器語言來表示“”這個算式,是一串二進製碼“”。
8+4000010000000010000000100機器語言書寫困難、記憶複雜,一般很難掌握。
彙編語言:由於機器語言的缺陷,人們開始用助記符編寫程序,用一些符號代替機器指令所產生的語言稱為彙編語言。但是用彙編語言編寫的源程序不能被計算機直接識別,必須使用某種特殊的軟件將用彙編語言寫的源程序翻譯和連接成能被計算機直接識別的二進製代碼。彙編源程序翻譯連接過程如圖所示。
1-2圖彙編源程序翻譯連接過程1-2彙編語言雖然采用了助記符來編寫程序,比機器語言簡單,但是彙編語言仍屬於低級語言。它與計算機的體係結構有關,在編寫程序前要花費相當多的時間和精力去熟悉機器的結構,因此工作量大、煩瑣,而且程序可移植性差。
高級語言:為了克服機器語言和彙編語言的缺陷,使普通人都能使用計算機語言來編寫程序,人們開始研究一種既接近自然語言又簡單易懂的語言。經過長時間的實踐,產生了我們今天的高級語言。如、、、、、、PascalVisualBasicCC++VisualC++JavaC#等。與彙編語言一樣,計算機也不能識別用高級語言編寫的源程序,它必須用某種特殊的軟件將用高級語言寫的源程序翻譯和連接成能被計算機直接識別的二進製代碼。高級語言的翻譯程序有解釋方式和編譯方式種工作方式。解釋方式的翻譯工作由“解釋2
程序”來完成,它對源程序的語句解釋一條,執行一條,不產生目標程序。高級語言解釋過程如圖所示。這種方式程序執行速度快,而且可以隨時發現和修改源程序在解1-3釋過程中出現的問題,非常適合初學者使用。常用的解釋語言有、等。
PHPJavaScript圖高級語言解釋過程1-3··15編譯方式的翻譯工作由“編譯程序”來完成,它是先將整個源程序都轉換成二進製代碼,生成目標程序,然後把目標程序連接成可執行的程序。高級語言編譯過程如圖1-4所示。
圖高級語言編譯過程1-4使用編譯語言程序將整個源程序編譯連接可執行的文件,這種方式效率高、可靠性高、可移植性好。不過當源程序修改後,必須重新編譯。常用的編譯型語言有、、CJavaC等。
#()係統管理與服務軟件3
係統管理與服務軟件包括數據庫管理係統、實用工具服務軟件等。數據庫和數據管理軟件一起組成數據庫管理係統。實用工具服務軟件由診斷軟件、調試開發工具、文件管理專用工具、網絡服務程序等組成。
應用軟件2.
應用軟件是用戶為了解決各自的應用領域裏的具體任務而編寫的各種應用程序和有關文檔資料的統稱。這類軟件能解決特定問題。應用軟件與係統軟件的關係是:係統軟件為應用軟件提供基礎和平台,沒有係統軟件應軟件是無源之本,反過來應用軟件又為係統服務。
常用的應用軟件有以下幾類:字處理軟件、電子製表軟件、計算機輔助設計軟件、圖形軟件、教育軟件、電子遊戲。
係統軟件與應用軟件的關係如圖所示。
1-5圖係統軟件與應用軟件的關係1-51.3.4計算機的工作原理計算機在硬件係統與軟件係統相互合作下才能工作。計算機要完成某項任務,是通過在存儲器中取出程序並執行程序來實現的,而程序實質上是由一個一個的指令序列組成。因此,計算機的工作過程就是取指令、執行指令的不斷循環的過程。
··16計算機指令係統1.
指令是能被計算機直接識別並執行的二進製代碼,每個指令規定計算機執行個11基本操作。在微機的指令係統中,條指令由個部分組成。第個字節是操作碼:規定121計算機要執行的基本操作,如加、減、乘、除、傳送、移位、比較等。第個字節是操作數:2
用來指定操作的對象,其內容可以是操作數本身,也可以是操作數的地址。
一種計算機所能識別的一組不同指令的集合,稱為該種計算機的指令集合或指令係統。計算機執行程序就是執行一串指令序列,通過指令序列完成一個完整的工作任務。
不同類型的計算機指令係統的指令數不一定相同。但所有的計算機指令係統應具有這些功能指令類型:數據傳送指令,算術、邏輯運算指令,程序控製指令,輸入、輸出指令,狀態管理指令,其他指令,等等。
計算機的工作過程2.
計算機在任何一個時刻隻能進行一種操作。為了完成某種工作任務,需要把任務分解成若幹個基本操作,確定完成工作任務的基本操作的先後順序,然後用計算機可以識別的指令來編排完成工作任務的操作順序。計算機按照事先設計好的操作步驟,每一步操作都是由特定的指令完成,一步一步地進行,從而完成一個完整的工作任務。
歸納起來,計算機指令的執行過程分為個階段:第一,取指令。第二,分析指令。
4第三,執行指令。第四,一條指令執行完成,程序執行的指針指到下一條指令,然後取第二條指令。這是一個循環的過程。計算機工作過程如圖所示。
1-6圖計算工機工作過程1-61.3.5微型計算機硬件係統微型計算機硬件係統結構相對簡單,通常是由內部設備和外部設備組成。這些設備主要包括下列部件:主板1.
主板是一切部件的基礎,它是將、內存及外部設備連成一體的橋梁,是一塊層CPU4或層的電路板。
6主板上提供了各種設備的接口或插槽,主要包括:插槽、插槽、插CPUPCIPCI-e槽、串口插槽、內存插槽、聲卡芯片、網卡芯片、南橋芯片、北橋芯片、\/接口、電源接口、IO芯片和電池等。主板的組成如圖所示。
BIOSCMOS1-7··17圖主板的組成1-7由南橋芯片和北橋芯片組成的芯片組,決定了主板的性能和主板所支持的其他設備的類型。南橋芯片管理、總線與硬件監控等低速設備,北橋芯片管理、IDEPCICPUAGP總線、以及內存間的數據交流等高速設備。目前,中低檔主板的芯片組主要是采PCI-e用的芯片組和芯片組,中高檔主板的芯片組主要是采用的IntelICH5ICH6IntelICH7芯片組和芯片組。當然也有些主板采用和芯片組。
ICH8VIASIS2.CPU(中央處理單元)是微機的核心部件,它是決定微機性能的關鍵部件。世紀CPU20年代,微型機的問世,微型計算機的核心部件微處理器從、、70CPUIntel400480286、發展到、和,數位從位、位、位、8038680486PentiumⅡPentiumⅢPentiumⅣ481632位發展到位,主頻從幾到今天的數以上(),芯片64MHzGHz1GHz=1000MHzCPU裏集成的晶體管數由萬個躍升到萬個以上。的發展和技術的進展直接推動21000CPU了微型計算機的發展,也是微機各個發展階段的主要標誌。
從原理上看,的內部結構分控製單元、邏輯單元、存儲單元個部分。從組成器CPU3件上看,的內部是由成千上萬個晶體管組成,晶體管實質上就是一雙位開關:“開”和CPU“關”。圖所示的是幾種常見的。
1-8CPU圖示意圖1-8CPU的主要性能指標包括主頻、字長、高速緩存容量、指令集合和動態處理技術、製CPU造工藝、封裝方式和工作電壓等。
主頻是指的工作時鍾頻率,是內核電路的實際運行頻率。一般說主頻越CPUCPU··18高,一個時鍾周期裏麵完成的指令數也越多,速度也越快。主頻的單位為兆赫茲()MHz和吉赫茲()。我們通常所說的、就是指的主頻。
GHz2.8GHz3.0GHzCPU字長指的是微處理器能夠同時處理的二進製數的位數。字長的大小取決於中ALU寄存器的容量和連接著這些寄存器的電路性能。例如,位字長的微處理器有位的寄88存器,每次能處理位的數據,因此被稱為“位處理器”。有更大字長的處理器能夠在每88個處理器周期內處理更大的數據,因此字長越長計算機性能越好。目前的個人計算機通常都帶有位或位的處理器。
3264高速緩存有時也稱為“緩存”或“緩衝存儲器”。它是一種具有很高速度的特殊RAM內部存儲器,與安裝在主板上其他位置的內存相比,它能夠使微處理器更快地獲得數據。
一些計算機廣告中對緩存的類型和容量進行了詳細說明。緩存分為兩個等級,早期的一級緩存()被安裝在處理器芯片內部,而二級緩存()則存在於另一個芯片中,需要處L1L2理器花長一點時間才能獲得數據。現在的一、二級都安裝在處理器芯片內部。緩存的容量通常用來描述,理論上講,緩存容量越大處理速度就越快。然而,在目前的計算機KB中,緩存的容量通常與某種處理器的型號密切相關。對於用戶來說,是否知道緩存容量並不重要,因為緩存是不能被配置的。例如,不更換微處理器,你就不可能給你的計算機添加更大的一級緩存。
存儲器3.
存儲器是計算機存儲數據和運行程序的部件。按照用途的不同分為主存儲器和輔助存儲器,主存儲器也稱為內存,輔助存儲器也稱為外存。內存安裝在主板上,可以與直接交換信息。外存也必須與主板連接,但不能和直接交換信息。
CPUCPU()內存儲器1
內存儲器是由()和()組成。
RAMrandomaccessmemoryROMread-onlymemory。也稱為可讀寫存儲器或隨機存儲器,它是一塊能夠暫時存儲數據、①RAMRAM應用程序指令和操作係統的固定區域。在個人計算機中,通常由幾塊芯片或幾個RAM小電路板組成,一般都插在計算機係統單元中的主板上。
特點是容量小,存儲速度快,斷電後數據會消失。把數據保存在電路中,RAMRAM而硬盤存儲器把數據保存到磁性介質上;是暫時性存儲器,如果計算機被關機,或RAM是電源斷電的話,所有存儲在中的數據都會立刻並永遠地消失,而硬盤保存數據可RAM更長久一些。此外,在存儲容量通常比硬盤的要小。內存條示意圖如圖RAM1-9所示。
圖內存條示意圖1-9··19的容量通常以或是為單位。目前的個人計算機通常都帶有左RAMMBGB4GB右的。計算機所需的容量取決於所用的軟件。按照慣例,軟件的外包裝上RAMRAM都標有所需的容量。許多計算機廣告都提供了關於的個方麵的信息,但RAMRAM3是消費者們必須費力讀懂其中的首字母縮拚詞或技術術語,才能弄清楚意思,如“1GB()”。
8nsRDRAMmax.2GB的速度常以納秒(,)來表示。是的十億分之一。就RAMnanosecondns1ns1s的速度而言,較小的數字更好一些,因為它意味著電路能夠更快地更新其中RAMRAM存儲的數據。例如,的比的速度更快。
8nsRAM10nsRAM現在來說明一台計算機廣告中“()”的意思:該計算機的1GB8nsRDRAMmax.2GB容量為,它以的速度運行,它使用(比快一些,但價格RAM1GB8nsRDRAMSDRAM更高),這台計算機能夠安裝的的最大容量為。
RAM2GB。也稱隻讀存儲器,是一種用於存儲計算機的開機例行程序的內存電②ROMROM路。它被安裝在一塊插在主板上的獨立的集成電路中———通常具有很大的、毛蟲狀DIP封裝。存儲的數據是長久的、不易丟失的。電路存儲著“被固化了的”指令。
ROMROM這些指令是電路永久的組成部分,即使在計算機斷電時,它們也保存在原位而不會丟失。
裏的這些指令是長久性的,改變指令的唯一方法就是把芯片換掉。
ROMROM計算機裏有了,為什麼還需要?當打開計算機時,微處理器有了供電就RAMROM開始準備執行指令。但是,在電源被切斷時是空的,其中不能保存任何用於讓微處RAM理器執行的指令。此時,就起作用了,中存儲著一套稱為基本輸入\/輸出係統ROMROM()的指令集合。這些指令告訴計算機如何讀寫硬盤,如何在硬盤上找到操作係統並BIOS把它裝載到中,一旦操作係統被裝入,計算機就能輸入,就能顯示輸出、運行軟件和RAM存取數據了。
()外存儲器2
外存儲器主要有硬盤、可移動硬盤、盤、光盤、磁U
帶等。
硬盤。硬盤是存儲用戶數據的主要設備。硬盤的①
存儲速度相對內存要慢,但是外存器中,是存儲速度較快的設備。硬盤的主要特點是存儲速快,容量大。目前的硬盤容量可達數百甚至數。
GBTB硬盤的類型按盤徑尺寸分為、、、英寸5.253.52.51.8(英寸為厘米)種,按接口類型分為、12.544IDESATA(串口)、種。目前市場上主流的微機硬盤是SCSI33.5英寸的、硬盤。數據是存儲在硬盤的盤片上,IDESATA盤片是由柱麵、扇區和磁道構成。“西部數據”品牌的硬圖“西部數據”硬盤1-10··20盤如圖所示。
1-10磁道:每個盤片的每一麵都要劃分成若幹形如同心圓的磁道,這些磁道就是磁頭讀寫數據的路徑。磁盤的最外層是第道,最內層是第n道。
0柱麵:一個硬盤由幾個盤片組成,每個盤片又有個盤麵,每個盤麵都有相同數目的2
磁道。所有盤麵上相同半徑的磁道組合在一起,就是一個柱麵。
扇區:為了存取數據的方便,每個磁道又分為許多稱之為扇區的小區段。每個磁道(不管是裏圈還是外圈)上的扇區數是一樣的,每個磁道記錄的數據也是一樣多。所以內圈磁道上的記錄密度要大於外圈磁道上的記錄密度。
例如,英寸軟盤有個磁道,每道分個扇區,每扇區可存個字節,且磁盤3.58018512正反麵都可以存儲數據,所以,軟盤的容量是。為了存取磁512B×18×80×2=1.44MB盤上的數據,係統最終要給出如下的地址格式:驅動器號盤麵號柱麵號扇區號。
...
影響硬盤的主要性能參數有轉速、緩存、平均尋道時間、數據傳輸率、連續無故障時間()、硬盤表麵溫度等。一般硬盤轉速越快、緩存越大性能就越好。目前的硬盤MTBF的轉速一般在轉\/秒轉\/秒;緩存在。
5400~10000512KB~10MB盤和可移動硬盤。移動硬盤和盤有以下區別:②UU存儲的原理不同:盤是以半導體材料(芯片)作為存儲單元,又叫固體存儲器,沒有U
機械部分。移動硬盤則是以磁性介質作為存儲器,有機械部分。
能耗不同:盤沒有機械部分,需要提供的能量小得多,一般不會超過,而移U100mA動硬盤耗能相對較大,有的個口提供的電流不能很好地保證其正常運行,因此移1USB動硬盤一般配的數據線都是可以插個端口,甚至需要配置專門的電源。這也是2USB有時候移動硬盤不能正常工作的主要原因。
體積不同:盤比移動硬盤明顯體積小了很多,攜帶更為方便。
U安全性不同:盤由於沒有機械部分,因此比移動硬盤具有優異的抗震動、潮濕性U
能,但要按照規定的程序操作和使用。盤也要買質量過硬的,萬一出了問題,數據挽救U
比移動硬盤難度大多了,畢竟數據無價!
容量差別大:目前盤常見的在,現在最大的有,但比起移動硬盤U1G~32G128G來還是小了很多。但隨著製造技術的進步,盤的容量將會突飛猛進出現新的發展。
U盤和移動硬盤的示意圖如圖所示。
U1-11圖盤和移動硬盤1-11U光盤存儲器。光盤有種類型,即:隻讀型、一次性寫入型和可擦寫型。
③3隻讀光盤():上的內容在光盤生產時就已經確定,盤片一旦製CD-ROMCD-ROM··21成,其內容不可改變,隻能讀取。這種光盤的容量一般為。在計算機領650MB~700MB域,主要用於視頻盤和數字化唱盤以及各種多媒體出版物。目前,各種軟件CD-ROM也都是以此種光盤為介質來提供。
一次寫入型光盤():這種光盤買來時為空白盤,可以分一次或幾次對它寫入CD-R數據,但寫入的內容不可以修改而隻能讀取。一般可用於資料的永久性保存,也可用於自製多媒體光盤或光盤拷貝。容量一般為。
650MB~700MB可擦寫光盤():這種光盤可以反複讀寫。它的容量可達數百至數。
CD-RWMBGB顯示卡4.
顯示卡是連接主板與顯示器的部件,其輸出口包含個插孔或個插孔顯示器的1524形插頭針相連。顯卡的主要性能參數有:顯存容量、分辨率、顏色數、刷新頻率、總線速D