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1、第三章 计算机硬件上海财经大学信息系 刘鹏2023/4/251上海财经大学信息系 刘鹏计算机的发展趋势世界上第一台电子计算机诞生于1946年正在进入第五代下一代计算机：生物计算机？2023/4/252上海财经大学信息系 刘鹏计算机的类型（1）超级计算机主要用于复杂的科学运算 大型计算机 适用于多用户的环境 小型计算机2023/4/253上海财经大学信息系 刘鹏计算机的类型（2）个人计算机（PC机）IBM于1981年推出了IBM PC笔记本电脑工作站（workstations）运行速度输入与输出设备要求更高多媒体计算机多媒体硬件和多媒体软件组成2023/4/254上海财经大学信息系 刘鹏计算机的
2、组成2023/4/255上海财经大学信息系 刘鹏计算机内数据的表示形式计算机中只能表示二进制数一个二进位数记为一个bit。ASCII码是美国标准信息交换码汉字的编码标准区位码。2023/4/256上海财经大学信息系 刘鹏 ASCII 码 2023/4/257上海财经大学信息系 刘鹏计算机工作步骤需先分解成一系列简单的操作步骤再将这些简单的操作步骤编写成能由计算机完成的指令集合 计算机按照指令进行工作，程序是完成某个特定任务的指令集合2023/4/258上海财经大学信息系 刘鹏指令的机器周期（1）计算机能够理解和执行的指令是计算机机器指令。机器指令的最基本格式包含两个部分：操作码一个或多个操作数
3、一条指令的执行可以分为两个阶段：指令阶段取指令，指令译码执行阶段执行指令，保存运行结果指令阶段与执行阶段构成一个机器周期 2023/4/259上海财经大学信息系 刘鹏指令的机器周期（2）2023/4/2510上海财经大学信息系 刘鹏计算机程序的执行（1）按照程序中的指令顺序执行可并行执行2023/4/2511上海财经大学信息系 刘鹏计算机程序的执行（2）一段BASIC程序：要求输入两个数据，然后完成累加任务程序为：INPUT “INPUT X=”;XINPUT “INPUT Y=”;YLET SUM=X+Y2023/4/2512上海财经大学信息系 刘鹏计算机指令系统能够执行的指令类型的总和称为
4、该机器的指令系统指令系统里包含的指令越多，计算机功能越强，实现指令操作的线路也就越复杂 基本指令：数据传送指令算术运算指令逻辑运算指令程序控制指令输入/输出指令其他指令2023/4/2513上海财经大学信息系 刘鹏CPU的组成CPU主要由控制部件、算术逻辑部件和寄存器三部分组成（图3-1）这三部分通过总线相互连接2023/4/2514上海财经大学信息系 刘鹏CPU的性能（1）时钟频率MHz（Megahertz）计算机用赫兹描述CPU的时钟频率内频 外频 倍频系数MIPSMIPS表示CPU每秒可执行的指令数以百万为计量单位FLOPSFLOPS表示每秒执行浮点运算次数2023/4/2515上海财经
5、大学信息系 刘鹏CPU的性能（2）总线宽度与字长总线宽度数据总线宽度：一次所能传送的二进位的位数地址总线宽度：决定了CPU的寻址空间。字长在一个机器周期内，CPU所能处理的二进位数总线宽度应与字长相匹配2023/4/2516上海财经大学信息系 刘鹏CPU的发展辅助处理器集成在单个的微处理器芯片上 对偶处理器采用多CPU或主微处理器进行多道并行处理 并行处理设计使用几个指令处理器或者成千上百个指令处理器，以网络形式组织在一起 RISC处理器采用精简指令集 MMX多媒体处理器处理文本、图像、声音等多种媒体 2023/4/2517上海财经大学信息系 刘鹏主存储器简称主存，也称作内存，与运行效率密切相
6、关容量：8bit=1byte,1kb=210(1024)b,1mb,1gb只读存储器存储的内容可永久保存只能读出不能写入BIOS是基本输入、输出系统随机存储器 RAM是可读可写的存储器两种类型的随机存储器DRAM、SRAM高速缓存 高速缓存是一个存储区域能以比内存更快、但比CPU慢的速度存取数据 2023/4/2518上海财经大学信息系 刘鹏辅助存储设备内容一般是不会丢失容量比内存大得多存取速度比内存慢通常程序和数据都存放在辅助存储器上，处理时才将其调入内存 2023/4/2519上海财经大学信息系 刘鹏磁盘存储器可随机访问的存储器磁盘是一种磁性介质记录在磁性介质表面上的数据非常容易被改变或遭
7、受破坏 软磁盘 硬盘 2023/4/2520上海财经大学信息系 刘鹏磁带存储器磁带存储器是一种顺序存取的存储器具有容量大、访问速度快、价格便宜的特点主要用作备份数据2023/4/2521上海财经大学信息系 刘鹏RAID系统冗余独立磁盘阵列（redundant array of independent/inexpensive disks，简称RAID）是存储数据的一种方法当磁盘的某个关键部件出问题时，能用其恢复丢失的数据 用于存储系统以提高系统性能和可靠性 2023/4/2522上海财经大学信息系 刘鹏PC卡大量用于手提式计算机和笔记本电脑中2023/4/2523上海财经大学信息系 刘鹏快速存储
8、器快速存储器硅材料的芯片，具有不易丢失数据的特性体积小，存取速度快，消耗能源少 大量用于蜂窝电话、掌上电脑、数字照相机，地震仪，汽车的黑匣子等设备中2023/4/2524上海财经大学信息系 刘鹏快速存储器（图）用途：数码相机；PDA及掌上电脑；GPS；笔记本电脑；MP3播放机；其他便携式2023/4/2525上海财经大学信息系 刘鹏光存储器和磁光软盘驱动器光存储器只读光盘（CDROM）数字视频光盘（DVD）一次写光盘（WORM）磁光软盘驱动器使用磁性介质存储数据，但使用的是精密光学技术能够在3.5英寸磁盘上存储更多的数据 2023/4/2526上海财经大学信息系 刘鹏输入设备（1）键盘（Key
9、board）字母数字键盘：101键盘特殊功能键盘：例如，收银机终端使用的键盘 人体工程键盘 描准与拖曳设备 鼠标、跟踪球、跟踪板或触摸屏、数字转换输入板与笔、操纵杆等2023/4/2527上海财经大学信息系 刘鹏输入设备（2）扫描仪（Scanner）源数据自动输入的一种方法手持标签扫描仪，又称条形码阅读器固定标签扫描仪使用激光技术的扫描仪,凡使用条形码阅读器的地方都可使用固定标签扫描仪文档扫描仪：可扫描各种大小尺寸文档的扫描仪 数码相机(Digital Cameras)其他输入设备语音识别设备 卡片识读器（Card And Badge Readers）桌面视频系统（desktop video
10、system）2023/4/2528上海财经大学信息系 刘鹏输出设备显示屏（Display Screen）显示屏有不同大小和分辨率显示屏幕需要配置图形适配器（卡）平板显示器（flat-panel display）又称液晶显示屏幕（LCD）打印机（Printers）击打式打印机非击打式打印机:喷墨打印机和激光打印机其他输出设备2023/4/2529上海财经大学信息系 刘鹏端口串行端口一次只传送一个二进位数 并行端口同时平行传送几个二进位数：数据、控制信号 SCSI端口并行传送，可用于连接外部设备 USB端口用于连接高速设备：数字照相机、扫描仪和Moden 专用键盘与鼠标端口红外线端口2023/4/2530上海财经大学信息系 刘鹏案例讨论P74案例1&22023/4/2531上海财经大学信息系 刘鹏