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第三章 计算机硬件,上海财经大学信息系 刘鹏,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,2,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?,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,3,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,4,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,5,计算机的组成,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,6,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。,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,7,ASCII 码,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,8,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,9,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 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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,10,指令的机器周期(2),2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,11,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,12,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=”; X INPUT “INPUT Y=”; Y LET SUM = X + Y,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,13,计算机指令系统,能够执行的指令类型的总和称为该机器的指令系统 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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,14,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,15,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 MIPS MIPS表示CPU每秒可执行的指令数 以百万为计量单位 FLOPS FLOPS表示每秒执行浮点运算次数,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,16,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,17,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,18,主存储器,简称主存,也称作内存,与运行效率密切相关 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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,19,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,20,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受破坏 软磁盘 硬盘,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,21,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,22,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,23,PC卡,大量用于手提式计算机和笔记本电脑中,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,24,快速存储器,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,25,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,26,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,27,输入设备(1),键盘(Keyboard) 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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,28,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 system),2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,29,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,30,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,2019年8月4日,上海财经大学信息系 刘鹏,31,案例讨论,P74案例1&2,
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