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1、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
2、,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
3、）,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
4、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
5、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
6、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,
7、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（redun
8、dant 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
9、：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,2
10、019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,
