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1、在此输入您的封面副标题（中职）第1章 计算机概述第 1 章 计算机概述进入 21 世纪，随着科技的发展、信息化的普及，计算机已经渗透到人们工作、生活、学习和娱乐等各个方面，极大地改变了人们的经济和社会活动。在网络信息化迅速发展的今天，信息能力已经成为衡量一个国家综合国力的重要标志。1.1 了解计算机计算机是一种能够快速、高效地完成信息处理的数字化电子设备，它能按照人们编写的程序对输入的数据进行加工处理、存储、传送并输出信息，使用计算机可以提高社会生产率和改善人们的生活质量。因此可以说计算机是现代化社会的重要标志。1.1.1 计算机的发展和分类1计算机的发展史从第 1 台计算机在美国加州的问世，
2、计算机便成为人类最伟大的科学技术成就之一，其发展主要经历了以下四个阶段。（1）第 1 代计算机（19461958 年）。1946 年，第 1 台电子计算机在美国宾夕法尼亚大学研制成功，名为 ENIAC（Electronic NumericalIntegrator And Computer，电子数字积分计算机）第 1 代计算机也称为电子管计算机，其硬件以电子管为基本逻辑电路元件，主存储器采用延迟线或磁鼓（后期采用磁心），外存储器采用磁带存储器。第 1 代计算机的主要特点是体积庞大、功耗大、可靠性差、价格昂贵。（2）第 2 代计算机（19591964 年）第 2 代计算机也称为晶体管计算机，其硬件
3、以晶体管为基本逻辑电路元件，主存储器全部采用磁心存储器，外存储器采用磁鼓和磁带。计算机的体系结构也从第 1 代的以运算器为中心改为以存储器为中心，从而使计算机的速度提高、体积减小、功耗降低、可靠性增强。（3）第 3 代计算机（19651971 年）第 3 代计算机也称为集成电路计算机，其硬件采用中、小规模集成电路为主要逻辑电路元件，主存储器从磁心存储器逐步过渡到半导体存储器，使得计算机体积进一步减小，运算速度、运算精度、存储容量以及可靠性等主要性能指标大为改善。（4）第 4 代计算机（1971 年至今）计算机进入了超大规模集成电路时代，其硬件采用大规模和超大规模集成电路，主存储器采用半导体存储
4、器，提供虚拟能力，计算机外围设备多样化、系列化。其软件实现了软件固化技术，出现了面向对象的程序设计思想，并广泛采用了数据库技术、计算机网络技术。其发展过程中最重要的成就之一表现在微处理器（microprocessor）技术上，微处理器是一种超小型化的电子器件，它把计算机的运算器、控制器等核心部件集成在一个集成电路芯片上。微处理器的出现为微型计算机的诞生奠定了基础。随着大规模、超大规模集成电路的广泛应用，计算机在存储容量、运算速度和可靠性等各方面都得到了很大的提高。人们正试图用光电子元件、超导电子元件、生物电子元件等来代替传统的电子元件，制造出在某种程度上具有模仿人的学习、记忆、联想和推理等功能
5、的新一代计算机。2计算机的分类计算机按照规模和处理能力可以分为以下几类。（1）巨型计算机（supercomputer）人们通常把最大、最快、最昂贵的计算机称为巨型计算机（超级计算机）。巨型机一般用在国防和尖端科学领域。目前，巨型机主要用于战略武器（如核武器和反导弹武器）设计、空间技术、石油勘探、长期天气预报以及社会模拟等领域。世界上只有少数几个国家能生产巨型计算机，例如，美国的克雷系列（Cray-1、Cray-2、Cray-3、Cray-4 等），我国自行研制的银河-（每秒运算 1 亿次以上）、银河-（每秒运算 10 亿次以上）和银河-（每秒运算 100 亿次以上）。现在世界上运行速度最快的巨
6、型机已经达到每秒 1 万亿次浮点运算。（2）大型主机（large-scale computer）大型主机包括大型计算机和中型计算机，一般只有大中型企事业单位有必要配置和使用它，以大型主机和其他外部设备为主，放在计算中心的玻璃机房中，用户在计算中心的终端上工作，组成一个计算机中心。美国 IBM 公司在大型主机市场上一直处于霸主地位，拥有很多在国际上有代表性的大型主机，DEC、富士通、日立、NEC 也生产大型主机。不过随着计算机与网络的快速发展，许多计算机中心的大型主机正在被高档计算机群取代。（3）小型计算机（minicomputer）在集成电路推动下，20 世纪 60 年代 DEC 推出一系列小
7、型机，例如 PDP-11 系列、VAX-11 系列，另外还有 HP 生产的 1000 和 3000 系列、IBM 公司生产的 AS/400 机以及我国生产的太极系列机，这些都是小型计算机的代表。小型计算机一般为中小型企事业单位或某一部门所有。例如，高等院校的计算机中心都以一台小型计算机为主机，配以几十台甚至上百台终端机，以满足学生学习程序设计课程的需要。（4）个人计算机（personal computer）个人计算机（简称 PC）是第 4 代计算机时期出现的一个新机种，虽然问世较晚，却发展迅猛。初学者接触和认识计算机，多数是从 PC 开始的。PC 的特点是轻、小、价廉、易用。PC 的应用已经遍
8、及各个领域，从工厂的生产控制到政府的自动化办公，从商店的数据处理到个人的学习娱乐，几乎无处不在。（5）工作站（workstation）工作站是介于 PC 和小型计算机之间的一种高档微型计算机。1980 年，美国 Appolo 公司推出世界上第 1 台工作站 DN-100。二十几年来，工作站迅速发展，现在已经成长为专门处理某类特殊事物的一种独立的计算机系统。著名的 Sun、HP 和 SGI 等公司是目前三个较大的生产工作站的厂家。工作站通常配有高档 CPU、高分辨率的大屏幕显示器和大容量的内外存储器，具有较强的数据处理能力和高性能的图形功能。它主要用于图像处理、计算机辅助设计（CAD）等领域。（
9、6）服务器（server）随着计算机网络的日益普及，一种可供网络用户共享的、高商业性能的计算机应运而生，这就是服务器。服务器一般具有大容量的存储设备和丰富的外部设备。服务器上运行的网络操作系统要求较高的运行速度，为此很多服务器配置了双 CPU。服务器上的资源可供网络用户共享。（7）笔记本式计算机（notebook computer）随着时间的推移以及电子技术的不断发展，如今的笔记本式计算机（本书以下简称为笔记本）已经基本上确定了板块的架构和模型，如图 1-1-1 所示，包括 CPU（中央处理器）、主板、内存、硬盘、显卡、LCD（液晶显示屏）等部件。图 1-1-1 笔记本整体架构第一台笔记本的发
10、明者是美国人亚当奥斯本（Adam Osborne），他被称为便携计算机之父。他发明并开始销售的第一台笔记本名叫 Osborne 1，重 24 磅，价格为 1 795 美元，如图 1-1-2所示。该笔记本与当时的计算机明显不同，之所以被称作便携式计算机是因为它有一个超袖珍的内置显示屏，当然这个显示屏是显像管而非 LCD。它的键盘等外设一应俱全，Osborne 当时也想到了便携时的软件问题所以将所有软件都与这台笔记本捆绑销售，这些软件当时价格为 1 500 美元。图 1-1-2 第一台笔记本这台笔记本采用 CP/M 操作系统，如图 1-1-3 所示，装有 WordStar 字处理软件、SuperC
11、alc 电子表格软件、微软 MBASICx 编程语言、C、BASIC 语言等。在硬件方面，它内置了两个软驱，没有光驱。图 1-1-3 CP/M 操作系统1.1.2 计算机系统1工作原理计算机每经历一次更新换代，它的体积和耗电量都大大减小，功能大大增强，应用领域进一步拓宽。就其基本工作原理而言，绝大部分的计算机采用冯诺依曼体系工作，遵循存储程序控制的原理，由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。计算机处理信息的顺序也可归纳为输入处理输出。首先由输入设备将一系列指令和数据送到内部存储器；控制器根据人们编制的程序指挥其他各部分协同工作；运算器承担具体计算任务；存储器犹如仓库，存放数据
12、和指令；输出设备则把结果通过一定方式传递出来（如显示、打印、绘制图形等）。整个系统是一个非常精巧和协调的有机整体，如图 1-1-4 所示。图 1-1-4 计算机工作流程图2系统分类计算机系统由硬件（hardware）和软件（software）组成。硬件是软件工作的基础，离开了硬件，软件无法独立工作；软件又是硬件功能的扩充和完善，有了软件的支持，硬件功能才能得到充分的发挥。计算机的功能强弱取决于硬件的档次，而硬件是否能工作要取决于是否有合适的软件，两者相互渗透、相互促进，可以说硬件是基础，软件是灵魂。因此要运用计算机开展工作，计算机系统就得配备必要的硬件与相应的软件。（1）硬件系统硬件系统是指构
13、成计算机的电子线路、电子元器件和机械装置等物理设备，是一些有形实体。硬件接受计算机软件的控制，协调人与计算机的交互，实现基本操作。从结构上划分，硬件由主机和外设两部分组成，如图 1-1-5 所示。从外观上来看，计算机由主机、显示器、键盘、鼠标、音箱和耳麦等组成，如图 1-1-6 所示。我们通常看到的主机实际上是机箱的外观，一台计算机所需要的重要硬件设备都安装在机箱内部，通常包括主板、CPU、内存、硬盘、显卡、声卡、光驱、电源以及网卡等。而显示器、打印机、扫描仪、键盘和鼠标等输入/输出设备并不安装在机箱内部，它们被称之为外设。中央处理器（ CPU ）运算器控制器主机随机存储器硬件系统内（主）存储
14、器只读存储器外（辅）存储器：硬盘、光驱等外设输入设备：鼠标、键盘、扫描仪等输出设备：显示器、打印机等图 1-1-5 硬件系统的组成图 1-1-6 计算机外观（2）软件系统仅仅有硬件系统，还不能驾驭计算机，要实现人机对话，还需要借助一些软件。软件系统是指程序及有关程序的技术文档资料，包括计算机本身运行所需要的系统软件、各种应用程序和用户文件等。软件是计算机系统的重要组成部分，是辅助人控制计算机、实现人机交互的工具。现在的软件很丰富，基本可以分为系统软件和应用软件两大类，如图 1-1-7 所示。操作系统系统软件服务程序：诊断、排错、编辑等软件系统通用应用软件应用软件专用应用软件图 1-1-7 软件
15、系统的组成系统软件是一种特殊的软件，主要包括操作系统（OS）和系统维护软件等。操作系统是一套复杂的系统程序，用于提供人机接口和管理、调度计算机的所有硬件与软件资源，管理整个计算机系统资源（硬件资源和软件资源），调节计算机各部分功能。不同类型的计算机可能配有不同的操作系统。常见的操作系统有 DOS、Windows、UNIX、Linux、OS/2 等。应用软件是为解决实际问题而编制的计算机应用程序及其有关资料。对于一般使用者来说，只要选择合适的应用软件并学会使用该软件，就可以完成自己的工作任务。如果要通过计算完成作图工作的话，那么需要安装 Adobe Photoshop 等软件。如果要通过计算机来
16、实现文字编辑工作，那么需要安装 Microsoft Office 系列软件等。1.1.3 计算机的应用1计算机的特点计算机系统正朝着巨型化、微型化、网络化和智能化等方向更深入地发展，作为一种智能工具它具有以下几个特点。（1）运算速度快电子计算机的运算速度从最初的每秒几千次提高到了现在的每秒几百亿次甚至更高。（2）运算精度高使用计算机进行数值计算可以精确到小数点后几十位、几百位甚至更多位。数值在计算机内部是用二进制数编码的，其精度主要由这个数值的二进制码的位数决定，可以通过增加数的二进制位数来提高精度，位数越多精度就越高。（3）具有记忆功能计算机的存储器类似于人类的大脑，可以“记忆”（存储）大量
17、的数据和计算机程序。计算机的存储容量不断增大，可以存储的信息量也越来越大。（4）具有逻辑判断功能计算机在程序的执行过程中，会根据上一步的执行结果，运用逻辑判断方法自动确定下一步的执行命令。正是因为这种逻辑判断能力，使得计算机不仅能解决数值计算问题，而且能解决非数值计算问题，例如信息检索、图像识别等。（5）具有自动执行程序的能力计算机可以在人们事先编制的程序的控制下自动进行工作，不需要人为控制。2计算机的应用领域计算机应用已经广泛深入到科学研究、军事技术、工农业生产、文化教育等现代人类社会的各个领域中，成为人类不可缺少的重要工具。（1）科学计算（数值计算）最初计算机的发明，是为了解决科学技术研究
18、和工程应用中需要的大量数值计算问题。例如，利用计算机高速度、高精度的运算能力可以解决气象预报、火箭发射、地震预测、工程设计等庞大、复杂、人工难以完成的计算任务。（2）数据处理（信息管理）数据处理泛指非科学、非工程方面的所有对数据的计算、管理、查询和统计等。利用计算机信息存储容量大、存取速度快等特点，采集数据、管理数据、分析数据、处理大量的数据并产生新的信息形式，方便人们查询、检索和使用数据。例如人口统计、企业管理、情报检索、档案管理等。（3）计算机通信（电子邮件、IP 电话等）计算机通信是计算机应用最为广泛的领域之一，是计算机技术和通信技术高度发展、密切结合产生的一门新兴科学。目前 Inter
19、net 已经成为覆盖全球的计算机网络，在世界的任何地方，人们都可以彼此进行通信。例如，收发电子邮件、进行文件的传输、拨打 IP 电话等。Internet 还为人们提供了内容广泛、丰富多彩、各种各样的信息。（4）计算机辅助工程计算机辅助工程的应用，可以提高产品设计、生产和测试过程的自动化水平，降低成本，缩短生产的周期，改善工作环境，提高产品质量，获得更高的经济效益。计算机辅助设计（CAD）是指利用计算机来辅助设计人员进行产品和工程的设计，如机械设计、集成电路设计、建筑设计、服装设计等各个方面。计算机辅助制造（CAM）是指利用计算机来进行生产设备的管理、控制。例如，利用计算机辅助制造自动完成产品的
20、加工、装配、包装、检测等制造过程。计算机辅助教学（CAI）是指利用计算机进行辅助教学、交互学习。例如，利用计算机制作的多媒体课件，可以使教学内容生动、形象逼真，取得良好的教学效果。计算机辅助测试（CAT）是指利用计算机进行产品的辅助测试。计算机网络辅助实验是 CAT 领域的新课题，利用计算机网络将图像、声音、数值信息进行远距离、多点、实时传输与控制，CAT是在远程与特殊条件实验方面最有生命力和应用前景的领域。（5）过程控制（实时控制）随着生产自动化程度的提高，对信息传递速度和准确度的要求也越来越高，这一任务靠人工操作已无法完成，只有计算机才能胜任。以计算机为中心的控制系统可以及时地采集数据、分
21、析数据、制订方案，进行自动控制。它不仅可以减轻劳动强度，而且可以大幅度提高自动控制的水平，提高产品的质量和合格率。因此，过程控制在冶金、电力、石油、机械、化工以及各种自动化部门得到广泛的应用，同时还应用于导弹发射、雷达系统、航空航天等各个领域。（6）人工智能（AI）人工智能是指利用计算机来模拟人类的智力活动，例如机器人的研制。（7）电子商务电子商务是指依托于计算机网络而进行的商务活动。例如银行业务结算、网上购物、网上交易等，它是近年来兴起并迅速发展的应用领域之一。（8）休闲娱乐使用计算机玩电子游戏、听音乐、看 VCD 等已经成为人们休闲娱乐的主要内容之一。1.2 计算机的组成下面从 PC 的硬
22、件组成和笔记本的硬件组成两方面对计算机组成进行介绍。1.2.1 PC 的硬件组成一台 PC 主要由主板、CPU、内存、硬盘等部件组成。根据其功能和重要性，通常把这些部件划分为 PC 系统的核心设备、外部存储设备、输入/输出设备以及网络设备四大部分。本节针对这些组成部分，对具体的设备部件进行分类介绍。1核心设备（1）机箱机箱是主机的外壳，它支撑并固定主机的各种板卡、线缆插口、数据存储设备以及电源等配件，如图 1-2-1 所示。（a）机箱外壳（b）机箱内部图 1-2-1 机箱机箱可以为电源、主板、各种扩展板卡、光驱、硬盘等存储设备提供空间，并通过机箱内部的支撑、支架、各种螺钉或卡扣等连接件将这些零
23、配件牢固固定在机箱内部，形成一个集约型的整体。它具有防压、防冲击、防尘、防电磁干扰及防辐射的功能，起屏蔽电磁辐射的作用。它还提供了许多便于使用的面板开关指示灯等，让操作者更方便地操作计算机或观察计算机的运行情况。（2）主板主板是一块矩形的印刷电路板，可以支持 CPU、各功能卡和各总线接口的正常运行，是 PC 的“总司令部”，如图 1-2-2 所示。主板上的 CPU（中央处理器）、chipset（芯片组）、DRAM（存储器）、BIOS（基本输入/输出系统）等决定了它是什么“级别”。判断一台主机的标准就是其所用的主板和 CPU，换句话说，若换上更好的主板和 CPU，就可以把计算机从低端机升级成为高
24、端机，而其他的设备（如显示器、声卡、键盘等）基本上是通用的。（3）CPUCPU 的英文全称是 central processing unit，即中央处理器。CPU 作为整个计算机系统的核心，负责系统中最重要的数值运算和逻辑判断工作，如图 1-2-3 所示。图 1-2-2 主板图 1-2-3 CPUCPU 的功能主要有三个：读数据、处理数据和写数据。几乎所有大大小小的工作，都需要由CPU 来下达命令，传达到其他设备执行。CPU 不但需要负责处理传送进来的信息，还要处理及运算资料，最后将处理后的信息送到指定的设备上，所以 CPU 执行的速度和计算机执行的效率有密切的关系。（4）内存内存是计算机系统
25、存放数据与指令的半导体存储器单元，如图 1-2-4 所示。内存一般指的是随机存取存储器，简称 RAM，分为静态随机存储器（静态内存）和动态随机存储器（动态内存）。静态内存（SRAM）用作系统的高速缓存，而人们平常所说的计算机的内存指的是动态内存（DRAM）。动态内存中所谓的“动态”，指的是当数据写入 DRAM 后，经过一段时间数据会丢失。图 1-2-4 内存除此之外，还有各种用途的内存，例如，显示卡使用的 VRAM，存储系统设置信息的 CMOS RAM等。（5）CPU 散热器CPU 散热器的作用是帮助 CPU 散热，使 CPU 能够正常工作，如图 1-2-5 所示。图 1-2-5 CPU 散热
26、器随着 CPU 性能的提高，其在工作时往往会散发很大的热量，如果这些热量不能很好地散发会影响其工作，甚至导致主机出现故障。因此目前出售的盒装 CPU 都会附赠一个散热器，目的就是帮助CPU 散热，使其能够长时间正常工作。目前大部分的 CPU 散热器都是由散热片加风扇组成的，其工作原理是通过散热片迅速传导 CPU工作中所产生的热量，传导出来并通过风扇吹到附近的空气中去，以达到为 CPU 散热的目的。（6）机箱电源电源可以为计算机的各个部件提供稳定的电能，如图 1-2-6 所示。图 1-2-6 电源电源产生一个“Power Good”电源信号，该信号表明电源状态正常，并提供给主机以产生硬件复位“R
27、ESET”信号，使系统正常启动。2存储设备（1）硬盘硬盘与其他记录介质相比速度快、容量大，是计算机中最重要的存储设备，如图 1-2-7 所示。目前的主流硬盘容量为 160 GB、250 GB、320 GB、500 GB 等。计算机中显示出来的容量往往比硬盘的标称容量要小，这是由于不同的单位转换关系造成的。我们知道，在计算机中 1 GB1 024 MB，而硬盘厂家通常是按照 1 GB1 000 MB 进行换算的。（2）移动硬盘移动硬盘是以硬盘为存储介质，强调便携性的存储产品，以高速、大容量、轻巧便捷等优点赢得许多用户的青睐，更大的优点还在于其存储数据的安全可靠性，如图 1-2-8 所示。图 1-
28、2-7 硬盘图 1-2-8 移动硬盘目前市场上绝大多数的移动硬盘都是以标准硬盘为基础的，而只有很少部分的移动硬盘是以微型硬盘（1.8 英寸硬盘等）为基础的，但价格因素决定着主流移动硬盘还是以标准笔记本硬盘为基础。由于采用硬盘为存储介质，移动硬盘数据的读写模式与标准 IDE 硬盘是相同的。移动硬盘多采用 USB、IEEE 1394 等传输速度较快的接口，可以以较高的速度进行数据传输。（3）优盘优盘给人们的日常工作和生活带来了极大的便利。它传输保存文件方便、快捷，容量又大，体积还小，数据存储更安全，如图 1-2-9 所示。（4）光驱和光盘光驱是可以读取光盘的设备，现在比较常见的光盘类型是 CD-R
29、OM、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RW等，如图 1-2-10 所示。多媒体信息数字化后常常以五种数据存在，图像（image）、声音（audio）、MIDI（乐器数字接口）文件、文本（text）和动画（animation）。保存这些数据需要巨大存储空间，通常用户使用光盘，如图 1-2-11 所示，它具有存储容量大、保存时间长、工作稳定可靠、便于携带、价格低廉等优点。图 1-2-9 优盘图 1-2-10光驱图 1-2-11光盘3输入设备（1）键盘键盘是最常用也是最主要的输入设备，通过键盘可以将英文字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等，如图 1-2-12 所
30、示。图 1-2-12 键盘图 1-2-12 键盘（2）鼠标鼠标是一种快速定位器，功能与键盘的光标键相似，可以快速移动屏幕上的鼠标箭头，是计算机图形界面交互的必用外部设备，如图 1-2-13 所示。图 1-2-13 鼠标（3）手写板对于大多数年龄较大的用户来说，文字输入成为他们使用计算机的最大障碍。而文字输入、编辑又是目前使用计算机的基本技能，手写板的出现为大多数不习惯用键盘输入文字的人们带来了方便，如图 1-2-14 所示。图 1-2-14 手写板（4）扫描仪扫描仪可以将拍好的照片、报刊杂志上的图像或影像通过扫描生成文件并保存到计算机中。此外，扫描仪还可以将纸上的文字经扫描后，通过“OCR”软
31、件识别自动转成计算机里可编辑的文本文件，这样可以大大减少打字时的文字录入量，如图 1-2-15 所示。4输出设备）（1）显卡显卡是系统必备的设备，负责将 CPU 送来的影像数据处理成显示器可以识别的格式，再送到屏幕上形成影像，如图 1-2-16 所示。图 1-2-15 扫描仪图 1-2-16 显卡显卡基本上都是由显示主芯片、显示缓存（简称“显存”、BIOS、数字/模拟转换器（RAMDAC）接口、卡上的电容和电阻组成。一些多功能显卡还配备了视频输出及输入功能，现在大多数显卡都将 RAMDAC 集成到主芯片中。如果 CPU 的速度非常快，而显示速度却很慢，那就造成了“瓶颈”，运算结果要花很长的时间
32、才能显示到屏幕上，可见显卡对整机性能的影响非常大。（2）显示器显示器（display）又叫监视器（monitor），计算机所有的反馈信息都是通过显示器显示到人们面前的，如图 1-2-17 所示。图 1-2-17 显示器（3）声卡声卡的主要工作是将数字数据转换成模拟信号送到音箱上发出声音，也负责其他声源的传送和放大，其性能的好坏直接影响到计算机播放声音的效果，如图 1-2-18 所示。现在的很多主板上都集成了声卡，如果对声音的质量没有太高的要求的话，那么就不需要另配独立声卡了。但是对于音乐发烧友以及游戏玩家来说，想要听到美妙的旋律、逼真的音效以及大型游戏中那些震撼人心的质感背景音乐，没有一块好的
33、独立声卡会使享受质量大打折扣。（4）音箱好的声卡，必须要有一套合适的音箱与之相配才能发挥最佳的效果。所以选择一款性能优异、音质良好的音箱也十分重要。音箱如图 1-2-19 所示。图 1-2-18声卡图 1-2-19音箱音箱是计算机的一个外部多媒体设备，它使我们在使用计算机的过程中听到计算机发出的各种声音。虽然在计算机的使用过程中，音箱并不是必需的设备，但是随着多媒体软件越来越多的使用，音箱已经成为计算机的一种标准配置。（5）打印机打印机是实现办公自动化必不可少的设备，它可以将已有的文档输出于纸上，或者将图片、照片输出于纸上，如图 1-2-20 所示。5网络设备（1）网卡网卡是局域网中最基本的部
34、件之一，又称为网络卡或网络接口卡，英文简称 NIC（networkinterface card）。它的主要工作原理是整理计算机中发往网络上的数据并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一的 MAC 地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入 ROM 中的。以太网地址管理机构（IEEE）将以太网地址，也就是 48 bit 的不同组合，分为若干独立的连续地址组，生产以太网网卡的厂家购买其中一组，具体生产时，逐个将唯一地址赋予以太网卡。形象地说，MAC 地址就如同我们身份证上的身份证号码，具有全球唯一性。图 1-2-20 打印机有线网卡，通过网线进行设备的连接，实
35、现网络间数据的传输，如图 1-2-21 所示。无线网卡，利用无线电波作为信息媒介，无线网卡相当于接收器，还需要无线路由进行协作发出信号，实现网络间数据的传输，如图 1-2-22 所示。图 1-2-21 有线网卡图 1-2-22无线网卡（2）网线网线（network cable）是从一个网络设备（如计算机）连接到另外一个网络设备传递信息的介质，是网络的基本构件。在常用的局域网中，使用的网线具有多种类型。通常情况下，一个典型的局域网一般不会使用多种不同类型的网线来连接网络设备，在大型网络或者广域网中为了把不同类型的网络连接在一起就会使用不同类型的网线。在众多种类的网线中，具体使用哪一种网线需要根据
36、网络的拓扑结构、网络结构标准和传输速度来进行选择。 双绞线（twisted pair，TP）可以分为屏蔽（shielded twisted pair，STP）和非屏蔽（unshielded twisted pair，UTP）两种。所谓的屏蔽就是指网线内部信号线的外面包裹着一层金属网，在屏蔽层外面才是绝缘外皮，屏蔽层可以有效地隔离外界电磁信号的干扰，如图 1-2-23 左图所示；而非屏蔽双绞线则没有金属网，如图 1-2-23 右图所示。图 1-2-23 双绞线 同轴电缆（coaxial cable）是指有两个同心导体，而导体和屏蔽层又共用同一个轴心的电缆。如图 1-2-24 所示。图 1-2-2
37、4 同轴电缆由于它在主线外包裹绝缘材料的外面又有一层网状编织的屏蔽金属网线，所以能很好地阻隔外界的电磁干扰，提高通信质量。同轴电缆的优点是可以在相对长的无中继器的线路上支持高带宽通信，而其缺点是体积大，细缆的直径就有 3/8 英寸，要占用电缆管道的大量空间，而且成本高。 光缆（fiber optic cable）以光脉冲的形式来传输信号，因此材质也以玻璃或者有机玻璃为主，它由纤维心、包层和保护套组成，如图 1-2-25 所示。图 1-2-25 光缆光缆的结构和同轴电缆类似，中心也是一根由玻璃或透明塑料制成的光导纤维，周围包裹着保护材料，根据需要还可以将多根光纤合并在一根光缆里面。根据光信号发生
38、方式的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。光纤传导的是光信号，因此不受外界电磁信号的干扰，信号的衰减速度很慢，所以信号的传输距离比传送电信号的各种网线要远得多，特别适用于电磁环境恶劣的地方。由于光纤的光学反射特性，一根光纤内部可以同时传送多路信号，所以光纤的传输速度非常快，目前 1 GB/s 的光纤网络已经成为主流高速网络，理论上光纤网络最高可达到 50 000 GB/s 的速度。光纤网络由于需要把光信号转变为计算机电信号，因此在接头上更加复杂，除了具有连接光导纤维的多种类型接头（例如 SMA、SC、ST、FC 光纤接头）以外，还需要专用的光纤转发器等设备，负责把光信号转变为计算机电信号，并把
39、光信号继续向其他网络设备传送。（3）ADSL modem在家庭用户中，现有的宽带上网方式中 ADSL 占了绝大部分，甚至很多小型办公室也是通过 ADSL专线来实现上网的，只是不同地区的电信服务商提供的服务不同，用户的速度不同而已。一般电信运营商都会对 ADSL 线路的速度进行限制，一般家庭用户中以 1 Mbit/s 的下行速度和 512 kbit/s的上行速度为主，提供接入网段的方式也以 PPPoE 拨号方式居多。一般采用图 1-2-26 所示的设备来连接用户主机的网卡以及提供网络的媒介（例如有线电话、有线电视等）进行通信。（4）宽带路由器在家庭用户中一般只提供一个可以接入到 WAN 网的端口
40、，如果要实现多用户共享上网，可以使用宽带路由器来实现，它可以提供多点接入网络的“私有基站”，如图 1-2-27 所示。将宽带路由器的 WAN 口连接到 WAN 网（例如，可以连接到 ADSL modem 的 LAN 口），对于有线宽带路由器来说，一般有 48 个 LAN 口，再连接到相应主机的网卡上，经过配置宽带路由器即可实现多用户共享上网；对于无线宽带路由，则各主机需要安装无线网卡，再对其配置方可实现多用户共享上网。图 1-2-26ADSL modem图 1-2-27宽带路由器1.2.2 笔记本式计算机的硬件组成1CPU（中央处理器）在 Intel 发布 386DX 处理器之前，笔记本和台式
41、机使用相同的 CPU，当发布 386DX 以后，Intel逐渐注意到笔记本的散热问题，并开始划分产品线，并于 1989 年推出笔记本专用的 386SL 低功耗CPU，主频为 16 MHz，这也是历史上第一款笔记本专用 CPU。其实这时的笔记本 CPU 只是通过降低台式机的 CPU 频率来实现功耗的降低。此后，随着技术的进步，台式机 CPU 和笔记本 CPU 的区别开始逐渐增大，19941997 年间，Intel先后为笔记本开发了 VoltageReduction（1994 年，可以根据情况自动调节电压，控制功耗）、ClockGating（1996 年，作用是自动调节 CPU 主频以控制发热量）
42、、QuickStart（1997 年，在 CPU空闲时使它进入休眠状态，类似于 CPU 降温软件的作用）等笔记本 CPU 专用技术，并且在 1999 年开发了集合以上三种技术的 SpeedStep 技术。至此台式机 CPU 和笔记本 CPU 完全分开，形成了两条阵线分明的产品线。虽然笔记本所用的移动 CPU 与台式机 CPU 有所不同，但其还是基于台式机 CPU 的核心研发的，只是相应地降低工作频率，并使用相对低的总线频率，同时降低工作电压并采用了一些特定技术而已，除此而外，在理论上与台式机 CPU 几乎一模一样。然而，从使用 Banias 核心的 Pentium-M CPU开始，Intel
43、不再使用台式机 CPU 核心来研发移动 CPU，而是代以全新的架构。2003 年 1 月 9 日，英特尔公司正式宣布其推出的无线移动计算技术的品牌名称，即迅驰移动计算技术（centrino mobile technology），其 LOGO 如图 1-2-28 所示。这一全新品牌代表了英特尔为笔记本提供的最佳技术，基于全新移动 CPU 微架构和无线连接功能，并在电池寿命、轻薄外形和移动性能方面具有增强特性。以“迅驰”品牌命名的新移动计算技术包括一个微处理器、相关的芯片组和 802.11（Wi-Fi）无线联网功能。这些组成部分都由英特尔公司设计、优化和验证，为移动用户提供最佳移动计算体验。迅驰品
44、牌是英特尔首次将一系列技术用一个名字来命名。从迅驰的组成上我们不难看出，CPU 仍然是其重要部分之一，而这时所采用的 CPU 代号为“Banias”，后来又发布代号为“Dothan”的 CPU。自此以后，Intel 以平均一年一代的速度对笔记本 CPU 及其平台进行更新，时至今日已经发展到最新的迅驰 2 平台，其 LOGO 如图 1-2-29 所示。”图 1-2-28 迅驰 1 的 LOGO图 1-2-29迅驰 2 的 LOGO除了 Intel 以外，AMD 也是笔记本 CPU 的较大生产与供应商之一，与 Intel 一样，AMD 也有自身专门为笔记本开发的 CPU 与平台，其最新 CPU 代
45、号为“Griffin（格里芬），其最新的平台名为“PUMA”，如图 1-2-30 所示。AMD PUMA 平台不同于 Intel 迅驰 2 平台所倡导的高性能低功耗和强悍的无线传输能力，而是转向为用户提供良好的视觉性能体验，这是 AMD 和 ATI（现已被 AMD 收购）合并之后，在移动处理器平台上面最成功的一次融合。PUMA 平台主要包括 AMD Turion2 Ultra 处理器、AMD 7 系列芯片组（北桥 RS780M+南桥 SB700）、ATI Radeon HD 3000 显示芯片以及第三方的 Wi-Fi 芯片。在全新的 PUMA 平台中，处理器的性能和显卡的 3D 性能都有着非常
46、大的提高，具有良好的高清视觉享受。图 1-2-30AMD 的 PUMA 平台 LOGO2芯片组与台式机相同，笔记本也有相应的独特芯片组，以 Intel 为例，其最新的迅驰 2 平台便采用了 Cantiga GM45/GM47/PM45 芯片组。Intel 将 Cantiga 分为了 GM45/GM47 和 PM45 三种不同类型的芯片组。命名规则延续了一贯的风格，GM 代表集成有英特尔显示核心的芯片组，而 PM 则表示芯片组提供独立显示核心支持。明显有别于以往的是，GM 集成显示核心芯片组分为了 GM45 和 GM47 两个版本，尽管两个芯片组都采用了英特尔最新的 GMA X4500 HD 的
47、图形处理芯片，但 GM45 的频率较低为 533 MHz，主要面向入门级和对3D 图形显示要求不高的用户；而 GM47 的显示核心频率更高，为 633 MHz，在 3D 图形处理方面更为出色一些。当然 PM45 芯片组不需要做更多的介绍，其提供了对独立显示核心的支持，满足更高的3D 图形处理需求。其次，Cantiga 芯片组所提供的 GMA X4500 HD 图形处理芯片，也是英特尔公司首次推出的面向移动平台的 DirectX 10 产品。使用者仅仅凭借主板集成的显示核心，就可以享受到 DirectX 10硬件加速技术带来的炫酷游戏画面。与之前 GM965 系列的 GMA X3100 相比无疑
48、有本质上的飞跃。Cantiga 芯片组提供了对 DDR3 内存的支持，这个变化对于笔记本而言可以说是性能上的又一大飞跃。由于之前的 DDR2 笔记本内存外频最高只能达到 800 MHz，而 SantaRosa 系统总线频率也只有800 MHz，因此造成整个笔记本性能无法更进一步地向台式机看齐。在实现了对 DDR3 内存的支持之后，主板总线的频率可达 1 066 MHz，同时内存频率也将达到同样的水平，性能的提升也在预料之中，DDR3 内存插槽及 Mini PCI-E 插槽如图 1-2-31 所示。当然，随着高清技术的普及，消费者对于视频的流畅度和清晰度也有了新的要求。所以 Cantiga芯片组
49、还集成了 VC-1/MPEG-4 AVC 硬件解码器，可以更好地支持 HD DVD 或蓝光 DVD 的播放，同时也加入了 Intel Clear Video 清晰视频技术，保证高清视频播放时更流畅。提供更多的接口也是 Cantiga 带来的一个明显的变化，ICH9 替代了之前英特尔 GM/PM965 芯片组的 ICH8 南桥芯片，最大可提供 12 个 USB 2.0 接口，Serial ATA-300 接口也由原来的三个增加到了四个。虽然在实际的普通笔记本制造中，如此多的接口并不能完全应用，但在针对某些特殊的需求时技术升级的优势也就显得更为明显。3无线模块众所周知，处理器、芯片组以及无线网络模
50、块是目前笔记本无线平台组成的基础。下面以 Intel迅驰 2 平台为例，了解一下它所采用的无线模块技术。Cantiga GM45/GM47/PM45 搭建了迅驰 2 代移动计算平台 CPU 和芯片组两个部分，而剩下的则是代号为“EchoPeak”的无线网络模块。该模块中包含了千兆以太网控制器 82567LM/82567LF 和无线局域网控制器 WiFi Link 5100/5300 两个重要的组成部分，如图 1-2-32 所示。其中，后者将为消费者带来更加极速的无线网络连接体验，同时还可以支持 3G 技术。图 1-2-31DDR3 内存插槽及 Mini PCI-E 插槽图 1-2-32 WiF