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1、微型计算机原理1微型计算机基础微型计算机基础第第1 1章章uu1.11.1计算机中的数制与码制计算机中的数制与码制计算机中的数制与码制计算机中的数制与码制 uu 1.21.2微型计算机的组成微型计算机的组成微型计算机的组成微型计算机的组成 1.2.11.2.1微型计算机的结构微型计算机的结构微型计算机的结构微型计算机的结构1.2.21.2.2个人台式计算机的硬件结构实例个人台式计算机的硬件结构实例个人台式计算机的硬件结构实例个人台式计算机的硬件结构实例uu 1.31.3计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理 1.3.11.3.1模型计算机模型计算机模型
2、计算机模型计算机 1.3.21.3.2程序运行过程程序运行过程程序运行过程程序运行过程1、原码、原码1.1.2计算机中的码制及补码运算计算机中的码制及补码运算例例例例1-51-5设机器字长为设机器字长为设机器字长为设机器字长为n=8n=8时，试求时，试求时，试求时，试求+0+0、+6+6、+127+127、-0-0、-6-6、-127-127的原码的原码的原码的原码解：解：解：解： +0+0原原原原=00000000-0=00000000-0原原原原=10000000=10000000+6+6原原原原=00000110-6=00000110-6原原原原=10000110=10000110+12
3、7+127原原原原=01111111-127=01111111-127原原原原=11111111=11111111正数：原码与相应的二进制数完全相同；正数：原码与相应的二进制数完全相同；正数：原码与相应的二进制数完全相同；正数：原码与相应的二进制数完全相同；负数：二进制数的最高位一定是负数：二进制数的最高位一定是负数：二进制数的最高位一定是负数：二进制数的最高位一定是“ “1”1”，其余各位是该，其余各位是该，其余各位是该，其余各位是该数的绝对值。数的绝对值。数的绝对值。数的绝对值。零：有正零和负零之分。零：有正零和负零之分。零：有正零和负零之分。零：有正零和负零之分。原码表示法最大优点：简单
4、直观，但不便于加减运算。原码表示法最大优点：简单直观，但不便于加减运算。原码表示法最大优点：简单直观，但不便于加减运算。原码表示法最大优点：简单直观，但不便于加减运算。2、反码、反码3 3、补码、补码、补码、补码减法运算变成了加法运算：减法运算变成了加法运算：减法运算变成了加法运算：减法运算变成了加法运算：3+10=13+10=1（时针经过（时针经过（时针经过（时针经过1212点时自动丢失一个数点时自动丢失一个数点时自动丢失一个数点时自动丢失一个数1212）相当于相当于相当于相当于3-2=3+(-2)=13-2=3+(-2)=11010与与与与-2-2有什么关系？有什么关系？有什么关系？有什么
5、关系？自动丢失的一个数自动丢失的一个数自动丢失的一个数自动丢失的一个数1212是什么？是什么？是什么？是什么？数学上把数学上把数学上把数学上把1212这个数叫做这个数叫做这个数叫做这个数叫做“ “模模模模” ”1010是（是（是（是（2 2）对模）对模）对模）对模1212的补码的补码的补码的补码在在在在模模模模1212的的的的条条条条件件件件下下下下，负负负负数数数数就就就就可可可可以以以以转转转转化化化化为为为为正正正正数数数数，而而而而正正正正负负负负数相加也就可以转化为正数间的相加。数相加也就可以转化为正数间的相加。数相加也就可以转化为正数间的相加。数相加也就可以转化为正数间的相加。补码
6、的概念：补码的概念：补码的概念：补码的概念：4 4、偏移码、偏移码、偏移码、偏移码 偏偏偏偏移移移移码码码码主主主主要要要要用用用用于于于于模模模模数数数数转转转转换换换换过过过过程程程程中中中中，若若若若被被被被转转转转换换换换数数数数需参加运算，则仍要转换为补码。需参加运算，则仍要转换为补码。需参加运算，则仍要转换为补码。需参加运算，则仍要转换为补码。 设设设设机机机机器器器器字字字字长长长长为为为为n n，数数数数x x的的的的移移移移码码码码为为为为xx移移移移，则则则则移移移移码码码码的的的的定定定定义如下：义如下：义如下：义如下：（1 15 5）例例例例1-81-8 设设设设机机机
7、机器器器器字字字字长长长长为为为为n=8n=8时时时时，试试试试求求求求-128-128、0 0、+127+127的的的的偏偏偏偏移码。移码。移码。移码。解：解：解：解：-128移移=000000000移移=10000000+127移移=111111115、补码运算、补码运算在在计计算算机机中中带带符符号号二二进进制制数数通通常常采采用用补补码码形形式式表表示示。补补码码有有两两个个主主要要特特点点：一一是是可可以以使使符符号号位位与与数数一一起起参参加加运运算算；二二是是将将两两数数相减变为减数变补后再与被减数相加来实现。相减变为减数变补后再与被减数相加来实现。加法规则：加法规则：X+Y补补
8、=X补补Y补补减法规则：减法规则：X-Y补补=X补补-Y补补其中，其中，-Y补补称作变补运算，可以用称作变补运算，可以用Y补补再再作一次求补运算即可得到。作一次求补运算即可得到。例例例例1-9X=64-12=521-9X=64-12=52（字长为（字长为（字长为（字长为8 8位）位）位）位） XX补补补补=64=64补补补补十十十十-12-12补补补补6464补补补补=01000000B-12=01000000B-12补补补补=11110100B=11110100B0100000001000000 1111010011110100100110100100110100自然丢失自然丢失自然丢失自然
9、丢失 由于字长为由于字长为由于字长为由于字长为8 8位，最高有效位的进位自然丢失。位，最高有效位的进位自然丢失。位，最高有效位的进位自然丢失。位，最高有效位的进位自然丢失。其结果为（其结果为（其结果为（其结果为（5252）1010的补码的补码的补码的补码计算机中为什么采用补码进行加、减运算？计算机中为什么采用补码进行加、减运算？计算机中为什么采用补码进行加、减运算？计算机中为什么采用补码进行加、减运算？例l-10X=34-98=-64（字长为8位）X补=34补+-98补34补=00100010B-98补=10011110B001000101001111011000000和的最高位是1，表示结果
10、为负数，其结果为（-64）10的补码。微型机中常用的溢出判别法：双高位判别法微型机中常用的溢出判别法：双高位判别法Cs：如最高位（符号位）有进位，：如最高位（符号位）有进位，CS=1，否则，否则，CS=0。CP：如次高位有进位，：如次高位有进位，CP=1，否则，否则，CP=0。判别法则：判别法则：无溢出：若最高位进位无溢出：若最高位进位Cs和次高位进位和次高位进位Cp相同相同同为同为0或同为或同为1有有溢溢出出：Cs和和Cp相相异异。当当CSCp=1时时，表表示示有有溢溢出出产产生，生，否则无溢出产生否则无溢出产生正溢出：正溢出：CS=0，CP=1负溢出：负溢出：CS=1，CP=06、溢出判别
11、、溢出判别例1.11试判别下列二进制补码运算溢出的情况（字长为8位）（1）92+105（2）（-115）+（-87）（3）35+55（4）（-15）+（-67）（1）解：010111009201101001105011000101-59（结果为负数）CS=0CP=1正溢出，结果出错可见上述两个正数相加，运算结果的数值部分有进位，即CP1，而符号位无进位，即CS=0。按上述判别方法可得，这种溢出为“正溢出”。（2）解：10001101-115补10101001-87补10011011054CS=1CP=0负溢出，结果出错可见上述两个负数相加，运算结果的数值部分无进位，即CP0，而符号位有进位，即
12、CS=1。按上述判别方法可得，这种溢出为“负溢出”。（3）解：）解：001000113500110111550101101090CS=0CP=0无溢出无溢出可见两个正数相加，若和小于可见两个正数相加，若和小于2n-1时，必有时，必有CS=0，CP=0，则无溢出发生。，则无溢出发生。（4）解：11110001-15补10111101-67补110101110-82（结果求补）CS=1CP=1可见两个正数相加，若和的绝对值小于2n-1时，必有CS=1，CP=1，则无溢出发生。一个正数和一个负数相加，和肯定不溢出。此时，若和为正数，则CS=1，CP=1；若和为负数，则CS=0，CP=0。请读者自己验
13、证。1.1.31.1.3计算机中的小数点问题计算机中的小数点问题计算机中的小数点问题计算机中的小数点问题1 1、定点表示法、定点表示法、定点表示法、定点表示法小数点在数中的位置是固定不变的，通常有两种，小数点在数中的位置是固定不变的，通常有两种，小数点在数中的位置是固定不变的，通常有两种，小数点在数中的位置是固定不变的，通常有两种，即定点整数和定点小数。即定点整数和定点小数。即定点整数和定点小数。即定点整数和定点小数。2 2 2 2、 浮点表示法浮点表示法浮点表示法浮点表示法将二进制数将二进制数将二进制数将二进制数N N N N表示成如下形式：表示成如下形式：表示成如下形式：表示成如下形式：N
14、=N=N=N= S S S S 2 2 2 2 J J J J （1.61.61.61.6）该表达式在计算机中表示为：该表达式在计算机中表示为：该表达式在计算机中表示为：该表达式在计算机中表示为：S S S S： 称称称称作作作作尾尾尾尾数数数数，表表表表示示示示全全全全部部部部的的的的有有有有效效效效数数数数字字字字，一一一一般般般般以以以以纯纯纯纯小小小小数数数数表示；表示；表示；表示； S S S Sf f f f： 尾符，即浮点数的符号；尾符，即浮点数的符号；尾符，即浮点数的符号；尾符，即浮点数的符号； J J J J： 阶数，它与阶符一起来决定小数点的实际位置；阶数，它与阶符一起来决
15、定小数点的实际位置；阶数，它与阶符一起来决定小数点的实际位置；阶数，它与阶符一起来决定小数点的实际位置； J J J Jf f f f 阶符，即阶数符号；阶符，即阶数符号；阶符，即阶数符号；阶符，即阶数符号； 例例例例1-121-12 若若若若用用用用一一一一个个个个1616位位位位二二二二进进进进制制制制表表表表示示示示浮浮浮浮点点点点数数数数，其其其其中中中中阶阶阶阶符符符符尾尾尾尾符符符符各各各各占占占占一一一一 位位位位，阶阶阶阶数数数数占占占占5 5位位位位，尾尾尾尾数数数数占占占占9 9位位位位，试试试试写写写写出出出出10110.101B10110.101B的的的的具具具具体体体
16、体格式。格式。格式。格式。解：设尾数以纯小数表示，则解：设尾数以纯小数表示，则解：设尾数以纯小数表示，则解：设尾数以纯小数表示，则10110.101B=0.1011010110110.101B=0.10110101可得可得可得可得S=101101010S=101101010SSf f=0=0J=00101J=00101JJf f=0=0在计算机中的表示形式为：在计算机中的表示形式为：在计算机中的表示形式为：在计算机中的表示形式为：浮点数应用中必须注意两个问题：浮点数应用中必须注意两个问题：浮点数应用中必须注意两个问题：浮点数应用中必须注意两个问题： 浮点数的规格化浮点数的规格化浮点数的规格化浮
17、点数的规格化 规格化的浮点数可以保留最多的有效数字。浮点数规格表示结规格化的浮点数可以保留最多的有效数字。浮点数规格表示结规格化的浮点数可以保留最多的有效数字。浮点数规格表示结规格化的浮点数可以保留最多的有效数字。浮点数规格表示结果如下：果如下：果如下：果如下：对浮点二进制正数，其尾数数字部分的最高位必须是对浮点二进制正数，其尾数数字部分的最高位必须是对浮点二进制正数，其尾数数字部分的最高位必须是对浮点二进制正数，其尾数数字部分的最高位必须是1 1 1 1。对浮点二进制负数，其尾数数字部分的最高位必须是对浮点二进制负数，其尾数数字部分的最高位必须是对浮点二进制负数，其尾数数字部分的最高位必须是
18、对浮点二进制负数，其尾数数字部分的最高位必须是0 0 0 0。 浮点数的对价原则浮点数的对价原则浮点数的对价原则浮点数的对价原则 在在在在运运运运用用用用浮浮浮浮点点点点数数数数进进进进行行行行加加加加减减减减时时时时，两两两两数数数数的的的的阶阶阶阶码码码码必必必必须须须须取取取取得得得得一一一一致致致致，否否否否则则则则不能进行加减运算，对阶原则如下：不能进行加减运算，对阶原则如下：不能进行加减运算，对阶原则如下：不能进行加减运算，对阶原则如下：1 1）以大的阶码为准对阶。）以大的阶码为准对阶。）以大的阶码为准对阶。）以大的阶码为准对阶。2 2）对对对对阶阶阶阶后后后后数数数数的的的的大大
19、大大小小小小不不不不变变变变（在在在在精精精精度度度度允允允允许许许许范范范范围围围围内内内内），对对对对阶阶阶阶规规规规则则则则是是是是：阶阶阶阶码码码码每每每每减减减减少少少少1 1，尾尾尾尾数数数数向向向向左左左左移移移移一一一一位位位位，阶阶阶阶码码码码每每每每增增增增加加加加1 1，尾尾尾尾数数数数向向向向右右右右移移移移一一一一位。位。位。位。定点与浮点表示法各有哪些优缺点？定点与浮点表示法各有哪些优缺点？定点与浮点表示法各有哪些优缺点？定点与浮点表示法各有哪些优缺点？1.1.41.1.4计算机中信息的编码计算机中信息的编码计算机中信息的编码计算机中信息的编码信信信信息息息息编编编
20、编码码码码：十十十十进进进进制制制制数数数数的的的的二二二二进进进进制制制制编编编编码码码码、字字字字符符符符信信信信息息息息的的的的编编编编码码码码和和和和汉汉汉汉字字字字编码。编码。编码。编码。1 1、十进制数的二进制编码、十进制数的二进制编码、十进制数的二进制编码、十进制数的二进制编码由四位二进制数来表示一位十进制数。称作由四位二进制数来表示一位十进制数。称作由四位二进制数来表示一位十进制数。称作由四位二进制数来表示一位十进制数。称作BCDBCDBCDBCD码码码码 1 1 1 1） 8421842184218421码：码：码：码：四位二进制数的权分别为四位二进制数的权分别为四位二进制数
21、的权分别为四位二进制数的权分别为8 8 8 8、4 4 4 4、2 2 2 2、1 1 1 1的的的的BCDBCDBCDBCD码码码码 324.6 324.6 324.6 324.6 对应的对应的对应的对应的8421BCD8421BCD8421BCD8421BCD码是码是码是码是 0011 0010 0100. 01100011 0010 0100. 01100011 0010 0100. 01100011 0010 0100. 0110 2 2 2 2） 2421242124212421码：码：码：码：四位二进制数的权分别为四位二进制数的权分别为四位二进制数的权分别为四位二进制数的权分别为2
22、 2 2 2、4 4 4 4、2 2 2 2、1 1 1 1的的的的BCDBCDBCDBCD码码码码 724.6 724.6 724.6 724.6 对应的对应的对应的对应的2421BCD2421BCD2421BCD2421BCD码是码是码是码是 1101 0010 0100. 11001101 0010 0100. 11001101 0010 0100. 11001101 0010 0100. 1100 3 3 3 3）余）余）余）余 3 3 3 3码：码：码：码：将将将将 8421842184218421码加上码加上码加上码加上 0011001100110011。余余余余3 3 3 3码也
23、是一种自补码，码也是一种自补码，码也是一种自补码，码也是一种自补码，对各位取反就得到它的对各位取反就得到它的对各位取反就得到它的对各位取反就得到它的9 9 9 9补码。补码。补码。补码。 825.7 825.7 825.7 825.7 对应的余对应的余对应的余对应的余 3 3 3 3码是码是码是码是 1011 0101 1000. 10101011 0101 1000. 10101011 0101 1000. 10101011 0101 1000. 10102 2、字符信息的编码、字符信息的编码、字符信息的编码、字符信息的编码字字字字母母母母、数数数数字字字字和和和和符符符符号号号号等等等等各
24、各各各种种种种字字字字符符符符按按按按特特特特定定定定的的的的规规规规则则则则用用用用二二二二进进进进制制制制编编编编码码码码在计算机中的表示。在计算机中的表示。在计算机中的表示。在计算机中的表示。在微型机中表示字符的常用码制是在微型机中表示字符的常用码制是在微型机中表示字符的常用码制是在微型机中表示字符的常用码制是ASCIIASCII码，它是美国信码，它是美国信码，它是美国信码，它是美国信息交换标准码（息交换标准码（息交换标准码（息交换标准码（AmericanStandardCodeforInformationAmericanStandardCodeforInformationInterch
25、angeInterchange）它能用它能用它能用它能用6 6位、位、位、位、7 7位或位或位或位或8 8位二进制数对字符编码。位二进制数对字符编码。位二进制数对字符编码。位二进制数对字符编码。7 7位位位位ASCIIASCII码可表示码可表示码可表示码可表示128128种字符，它包括种字符，它包括种字符，它包括种字符，它包括5252个大、小写字个大、小写字个大、小写字个大、小写字母、母、母、母、0909十个数字和控制符号十个数字和控制符号十个数字和控制符号十个数字和控制符号8 8位位位位ASCIIASCII码是在码是在码是在码是在7 7位位位位ASCIIASCII码基础上加一个奇偶校验位而码
26、基础上加一个奇偶校验位而码基础上加一个奇偶校验位而码基础上加一个奇偶校验位而构成。构成。构成。构成。奇偶校验码，是对每一组二进制编码配置一个二进制位奇偶校验码，是对每一组二进制编码配置一个二进制位奇偶校验码，是对每一组二进制编码配置一个二进制位奇偶校验码，是对每一组二进制编码配置一个二进制位（称称称称为为为为奇奇奇奇偶偶偶偶校校校校验验验验位位位位），通通通通过过过过将将将将该该该该位位位位置置置置“ “0”0”或或或或置置置置“ “1”1”而而而而使使使使每每每每组组组组二进二进二进二进制编码中制编码中制编码中制编码中“ “1”1”的个数为奇数（即形成奇校验码）或偶数（即的个数为奇数（即形成
27、奇校验码）或偶数（即的个数为奇数（即形成奇校验码）或偶数（即的个数为奇数（即形成奇校验码）或偶数（即形成偶校验码）。形成偶校验码）。形成偶校验码）。形成偶校验码）。奇偶校验码中，校验位只用来使每组二进制编码奇偶校验码中，校验位只用来使每组二进制编码奇偶校验码中，校验位只用来使每组二进制编码奇偶校验码中，校验位只用来使每组二进制编码“ “1”1”的个的个的个的个数具有奇偶性数具有奇偶性数具有奇偶性数具有奇偶性3 3、汉字编码、汉字编码、汉字编码、汉字编码 汉字编码的类型有四种：汉字编码的类型有四种：汉字编码的类型有四种：汉字编码的类型有四种：外部码、内部码、交换码和输出码。外部码、内部码、交换码
28、和输出码。外部码、内部码、交换码和输出码。外部码、内部码、交换码和输出码。 （1 1） 外部码外部码外部码外部码每每每每个个个个汉汉汉汉字字字字对对对对应应应应一一一一个个个个外外外外部部部部码码码码。对对对对同同同同一一一一个个个个汉汉汉汉字字字字不不不不同同同同的的的的输输输输入入入入方方方方法法法法其其其其外外外外部部部部码码码码也也也也不不不不相相相相同同同同。目目目目前前前前外外外外部部部部码码码码大大大大致致致致可可可可分分分分为为为为四四四四种种种种类类类类型型型型：数数数数字码、音码、形码和音形码。字码、音码、形码和音形码。字码、音码、形码和音形码。字码、音码、形码和音形码。
29、（2 2）内部码）内部码）内部码）内部码每每每每个个个个汉汉汉汉字字字字对对对对应应应应一一一一个个个个内内内内部部部部码码码码。同同同同一一一一汉汉汉汉字字字字的的的的内内内内部部部部码码码码是是是是唯唯唯唯一一一一的的的的。内部码通常反映了汉字在字库中的位置。内部码通常反映了汉字在字库中的位置。内部码通常反映了汉字在字库中的位置。内部码通常反映了汉字在字库中的位置。（3 3）交换码）交换码）交换码）交换码 用用用用于于于于计计计计算算算算机机机机之之之之间间间间或或或或计计计计算算算算机机机机与与与与终终终终端端端端之之之之间间间间交交交交换换换换信信信信息息息息。该该该该标标标标准准准准
30、编编编编码字符集共收录汉字和图形符号码字符集共收录汉字和图形符号码字符集共收录汉字和图形符号码字符集共收录汉字和图形符号74457445个。个。个。个。（4 4）输出码）输出码）输出码）输出码 同同同同一一一一汉汉汉汉字字字字的的的的输输输输出出出出码码码码因因因因选选选选择择择择点点点点阵阵阵阵的的的的不不不不同同同同而而而而异异异异。目目目目前前前前常常常常用用用用的的的的汉汉汉汉 字字字字 点点点点 阵阵阵阵 有有有有 ： 16161616、 24242424、 32323232、 40404040、 48484848、64646464、72727272、96969696、1081081
31、08108等。等。等。等。1.21.2微型计算机的组成微型计算机的组成微型计算机的组成微型计算机的组成1.2.11.2.1微型计算机的结构微型计算机的结构微型计算机的结构微型计算机的结构微处理器、微型计算机、微型计算机系统的含义和它们之间的关系。微处理器、微型计算机、微型计算机系统的含义和它们之间的关系。微处理器、微型计算机、微型计算机系统的含义和它们之间的关系。微处理器、微型计算机、微型计算机系统的含义和它们之间的关系。 算逻运算器算逻运算器寄存器寄存器控控制制器器内内部部总总线线内外存储器内外存储器系系统统总总线线I/O接接口口微型计算机系统微型计算机系统微处理器微处理器外外围围备备设设系
32、系统统软软件件微型计算机微型计算机图图1-1微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者关系微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者关系1 1 1 1、微处理器、微处理器、微处理器、微处理器 CPUCPUCPUCPU算术与逻辑运算部件、控制器部件、累加器与寄存器、内部总线算术与逻辑运算部件、控制器部件、累加器与寄存器、内部总线算术与逻辑运算部件、控制器部件、累加器与寄存器、内部总线算术与逻辑运算部件、控制器部件、累加器与寄存器、内部总线图图1-2微处理器内部结构框图微处理器内部结构框图ALU通用通用寄存器堆寄存器堆累加器累加器指令寄存器指令寄存器指令译码器指令译码器定时与控制电路定时与控制电路I/
33、O信号信号存存储储器器写写存存储储器器读读等等待待中中断断请请求求时时钟钟复复位位I/O写写I/O读读堆栈指示器堆栈指示器程序计数器程序计数器地址寄存器地址寄存器地址缓冲器地址缓冲器地址总线地址总线内部内部总线总线数数据据总总线线标志标志寄存器寄存器数数据据锁锁存存器器缓缓冲冲器器2 2 2 2、微型计算机、微型计算机、微型计算机、微型计算机CPUCPUCPUCPU、存储器、输入和输出接口电路、系统总线、存储器、输入和输出接口电路、系统总线、存储器、输入和输出接口电路、系统总线、存储器、输入和输出接口电路、系统总线CBCB控制总线控制总线图图1-3 1-3 微型计算机微型计算机ABAB地址总线
34、地址总线DBDB数据总线数据总线 存储器存储器I/OI/O接口接口CPUCPU 存存存存储储储储器器器器：存放数据和程序存放数据和程序字节为单位存储字节为单位存储地址地址读写读写 I/OI/O接口电路接口电路接口电路接口电路：CPU与外设（与外设（输入、输出、输入输出输入、输出、输入输出）相连相连8255825182598253823708090832 总总总总 线线线线 结结结结 构构构构：各部件关系：各部件关系面向总线的单一关系面向总线的单一关系内总线（微处理器内部）、外总线（内总线（微处理器内部）、外总线（DBABCB）3 3、微型计算机系统、微型计算机系统 微型计算机、系统软件和外设微
35、型计算机、系统软件和外设1.2.2 1.2.2 1.2.2 1.2.2 个人台式计算机的硬件构成实例个人台式计算机的硬件构成实例个人台式计算机的硬件构成实例个人台式计算机的硬件构成实例图图1-4 1-4 个人台式计算机的外观组成个人台式计算机的外观组成图图1-5主机的内部组成主机的内部组成图图1-6主板的组成主板的组成1 1、主板、主板2 2 2 2、中央处理器、中央处理器、中央处理器、中央处理器CPUCPUCPUCPU图图1-7CPU主频主频字长字长缓存缓存温度温度（过（过高降高降低寿低寿命）命）2 2 2 2、中央处理器、中央处理器、中央处理器、中央处理器CPUCPUCPUCPUCPU的的
36、外频外频，通常为系统总线的工作频率（系统，通常为系统总线的工作频率（系统时钟频率时钟频率），），CPU与周边设与周边设备传输数据的频率，具体是指备传输数据的频率，具体是指CPU到芯片组之间的总线速度。目前到芯片组之间的总线速度。目前CPU外频外频已经达到了已经达到了200MHzCPU主频主频即即CPU内核工作的时钟频率（内核工作的时钟频率（CPUClockSpeed）。表示在）。表示在CPU内数内数字脉冲信号震荡的速度，与字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接关系。简单的说实际的运算能力并没有直接关系。简单的说就是外频就是外频倍频倍频CPU的的倍频倍频，全称是倍频系数。，全称是
37、倍频系数。CPU的核心工作频率与外频之间存在着一个的核心工作频率与外频之间存在着一个比值关系，这个比值就是倍频系数，简称倍频。理论上倍频是从比值关系，这个比值就是倍频系数，简称倍频。理论上倍频是从1.5一直到无一直到无限的，但需要注意的是，倍频是以限的，但需要注意的是，倍频是以0.5为一个间隔单位。外频与倍频相乘就是为一个间隔单位。外频与倍频相乘就是主频，所以其中任何一项提高都可以使主频，所以其中任何一项提高都可以使CPU的主频上升。的主频上升。2 2 2 2、中央处理器、中央处理器、中央处理器、中央处理器CPUCPUCPUCPU然后说说然后说说20132013年后的年后的CPUCPU发展的可
38、能方向，什么光子芯片计算机，生物芯片计发展的可能方向，什么光子芯片计算机，生物芯片计算机等等，现在还只是停留在理论阶段，几十年内变成产品的可能性很低算机等等，现在还只是停留在理论阶段，几十年内变成产品的可能性很低唯一行的通的办法就是通过特殊方法降低唯一行的通的办法就是通过特殊方法降低CPUCPU内部运行温度来提高内部运行温度来提高CPUCPU运行速运行速度致力于科技前沿研究的度致力于科技前沿研究的公司，在其实验室里通过特殊方法将公司，在其实验室里通过特殊方法将CPUCPU运运行时的内部温度降低至行时的内部温度降低至零下零下270270度度（已经接近（已经接近绝对零度绝对零度），可以实现），可以
39、实现500G500G（500000MHZ500000MHZ）的）的CPUCPU运行频率！其实验证明了完全可以用降低温度的方运行频率！其实验证明了完全可以用降低温度的方法继续提高法继续提高CPUCPU的运行速度这可能是的运行速度这可能是20132013年以后年以后CPUCPU技术发展的方向吧！技术发展的方向吧！ 3 3 3 3、内存储器、内存储器、内存储器、内存储器图图1-8 1-8 内存条内存条 容量容量速度速度3 3 3 3、内存储器、内存储器、内存储器、内存储器内存主要有：内存主要有：内存主要有：内存主要有：DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM)DDR SDRA
40、M(Double Data Rate SDRAM)DDR2/3（主流）（主流）:一个缺口，一个缺口，240线线/金手指金手指DDR（现在少且贵）（现在少且贵）:一个缺口，一个缺口，184线线/金手指金手指SDRAM（淘汰）：中间有（淘汰）：中间有2个缺口，个缺口，168线线/金手指金手指EDO（淘汰）：（淘汰）：72线线/金手指金手指以前以前586电脑用电脑用不能通用不能通用！72线的内存条是每条线的内存条是每条32bit的规格的规格168线的内存条是每条线的内存条是每条64bit的规格的规格上市时间：上市时间：2010年年08月月容量描述：单条容量描述：单条2GB内存适用内存适用：台式机：台
41、式机内存容量内存容量：2048MB内存主频内存主频：1333MHz内存传输类型内存传输类型：DDR3颗粒封装颗粒封装：FBGA内存电压内存电压：1.35VTeam2GDDR313333 3 3 3、内存储器、内存储器、内存储器、内存储器美国美国美国美国JEDECJEDEC启动启动启动启动DDR4DDR4内存峰会，而这也标志着内存峰会，而这也标志着内存峰会，而这也标志着内存峰会，而这也标志着DDR4DDR4标准制定工标准制定工标准制定工标准制定工作的展开。作的展开。作的展开。作的展开。 基于差分信号存储器标准的基于差分信号存储器标准的基于差分信号存储器标准的基于差分信号存储器标准的DDR4DDR
42、4内存。内存。内存。内存。DDR4DDR4内存或于内存或于内存或于内存或于20142014年年年年首先用于服务器领域，然后再过一年半左右首先用于服务器领域，然后再过一年半左右首先用于服务器领域，然后再过一年半左右首先用于服务器领域，然后再过一年半左右进入桌面。进入桌面。进入桌面。进入桌面。4 4 4 4、外存储器、外存储器、外存储器、外存储器 外存储器包括硬盘、软盘、光驱等设备。外存储器包括硬盘、软盘、光驱等设备。外存储器包括硬盘、软盘、光驱等设备。外存储器包括硬盘、软盘、光驱等设备。（1 1 1 1） 硬盘硬盘硬盘硬盘图图1-9 1-9 硬盘硬盘（1 1 1 1） 硬盘硬盘硬盘硬盘硬盘（港台
43、称之为硬碟，英文名：硬盘（港台称之为硬碟，英文名：Hard Disc Drive Hard Disc Drive 简称简称HDD HDD 全名全名 温温彻斯特式硬盘）是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者彻斯特式硬盘）是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的玻璃制的碟片碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器硬盘驱动器中。中。 （1 1 1 1） 硬盘（发展历史）硬盘（发展历史）硬盘（发展历史）硬盘（发展历史）1956年，年，IBM的的
44、IBM350RAMAC是现代硬盘的雏形，它相当于两个冰是现代硬盘的雏形，它相当于两个冰箱的体积，不过其储存容量只有箱的体积，不过其储存容量只有5MB。1973年年IBM3340问世，它拥有问世，它拥有“温彻斯特温彻斯特”这个绰号，来源于他两个这个绰号，来源于他两个30MB的储存单元，恰是当时出名的的储存单元，恰是当时出名的“温彻斯特来福枪温彻斯特来福枪”的口径和填弹量。的口径和填弹量。至此，硬盘的基本架构被确立。至此，硬盘的基本架构被确立。1980年，两位前年，两位前IBM员工创立的公司开发出员工创立的公司开发出5.25英寸规格的英寸规格的5MB硬盘，硬盘，这是首款面向这是首款面向台式机台式机
45、的产品，而该公司正是希捷（的产品，而该公司正是希捷（SEAGATE）公司。）公司。80年代末，年代末，IBM公司推出公司推出MR（MagnetoResistive磁阻）技术令磁头灵敏磁阻）技术令磁头灵敏度大大提升，使盘片的储存密度较之前的度大大提升，使盘片的储存密度较之前的20Mbpsi（bit/每平方英寸）提每平方英寸）提高了数十倍，该技术为高了数十倍，该技术为硬盘容量硬盘容量的巨大提升奠定了基础。的巨大提升奠定了基础。1991年，年，IBM应用该技术推出了首款应用该技术推出了首款3.5英寸的英寸的1GB硬盘。硬盘。1970年到年到1991年，硬盘盘片的储存密度以每年年，硬盘盘片的储存密度以
46、每年25%30%的速度增长；从的速度增长；从1991年开始增长到年开始增长到60%80%；至今，速度提升到；至今，速度提升到100%甚至是甚至是200%，从，从1997年开始的惊人速度提升得益于年开始的惊人速度提升得益于IBM的的GMR（GiantMagnetoResistive，巨磁阻巨磁阻）技术，它使磁头灵敏度进一步提升，进而提高了储）技术，它使磁头灵敏度进一步提升，进而提高了储存密度。存密度。1995年，为了配合年，为了配合Intel的的LX芯片组，昆腾（芯片组，昆腾（Quantum）与）与Intel携手发布携手发布UDMA33接口接口EIDE标准将原来接口数据传输率从标准将原来接口数据
47、传输率从16.6MB/s提升到提升到了了33MB/s同年，希捷开发出液态轴承（同年，希捷开发出液态轴承（FDB，FluidDynamicBearing）马达。所谓的马达。所谓的FDB就是指将陀螺仪上的技术引进到硬盘生产中，用厚度就是指将陀螺仪上的技术引进到硬盘生产中，用厚度相当于头发直径十分之一的油膜取代金属轴承，减轻了硬盘噪音与发热相当于头发直径十分之一的油膜取代金属轴承，减轻了硬盘噪音与发热量量。1996年，希捷收购康诺（年，希捷收购康诺（ConnerPeripherals）。）。（1 1 1 1） 硬盘（发展历史）硬盘（发展历史）硬盘（发展历史）硬盘（发展历史）1998年年2月，月，UD
48、MA66规格面世规格面世。2000年年10月，迈拓（月，迈拓（Maxtor）收购昆腾。）收购昆腾。k2003年年1月，月，日立日立宣布完成宣布完成20.5亿美元的收购亿美元的收购IBM硬盘事业部计划，并成硬盘事业部计划，并成立日立环球储存科技公司（立日立环球储存科技公司（HitachiGlobalStorageTechnologies,HitachiGST）。）。l2005年日立环储和希捷都宣布了将开始大量采用磁盘垂直写入技术年日立环储和希捷都宣布了将开始大量采用磁盘垂直写入技术（perpendicularrecording），该原理是将平行于盘片的磁场方向改变为），该原理是将平行于盘片的磁场
49、方向改变为垂直（垂直（90度），更充分地利用的储存空间。度），更充分地利用的储存空间。m2005年年12月月21日日,硬盘制造商希捷宣布收购迈拓（硬盘制造商希捷宣布收购迈拓（Maxtor）。）。n2007年年1月，日立环球储存科技宣布将会发售全球首只月，日立环球储存科技宣布将会发售全球首只1Terabyte的硬盘，的硬盘，比原先的预定时间迟了一年多。硬盘的售价为比原先的预定时间迟了一年多。硬盘的售价为399美元，平均每美元可以美元，平均每美元可以购得购得2.75GB硬盘空间。硬盘空间。o2007年年11月，月，Maxtor硬盘出厂的预先格式化的硬盘，被发现已植入会盗硬盘出厂的预先格式化的硬盘，
50、被发现已植入会盗取在线游戏的帐号与密码的木马。取在线游戏的帐号与密码的木马。（1 1 1 1） 硬盘（发展历史）硬盘（发展历史）硬盘（发展历史）硬盘（发展历史）未来的发展趋势：未来的发展趋势：希捷存储新技术：希捷存储新技术：2009年出年出2500G硬盘。硬盘。硬盘记录密度越大就可以实现越大的磁盘容量，希捷最近发布的硬盘记录密度越大就可以实现越大的磁盘容量，希捷最近发布的160GB5400rpm2.5英寸垂直纪录英寸垂直纪录笔记本硬盘笔记本硬盘的纪录密度是每平方英寸的纪录密度是每平方英寸135Gbits，东芝最新展示的，东芝最新展示的2.5英寸硬盘每平方英寸纪录密度是英寸硬盘每平方英寸纪录密度
51、是188Gbits，而在加，而在加州硅谷的州硅谷的IDEMADiSKON展会上，希捷展示了展会上，希捷展示了1种磁记录设备，每平方种磁记录设备，每平方英寸可以纪录英寸可以纪录421Gbits数据！数据！据国外媒体报道，日立日前宣布，将于据国外媒体报道，日立日前宣布，将于2010年推出年推出5TB(5120G)硬盘，从硬盘，从而向新兴的固态硬盘发起挑战。而向新兴的固态硬盘发起挑战。如今，固态硬盘逐渐蚕食传统硬盘业务，如今，固态硬盘逐渐蚕食传统硬盘业务，尤其是在尤其是在笔记本电脑笔记本电脑市场。但是，这并不意味着传统硬盘将从此退出历市场。但是，这并不意味着传统硬盘将从此退出历史舞台。史舞台。硬盘专
52、家日立的做法是，尽可能提升硬盘的存储空间。据悉，日立计划硬盘专家日立的做法是，尽可能提升硬盘的存储空间。据悉，日立计划5TB3.5英寸商用硬盘英寸商用硬盘。该硬盘采用了电流正交平面垂直巨磁阻。该硬盘采用了电流正交平面垂直巨磁阻(CPP-GMR)技术，使每平方英寸的存储密度达到技术，使每平方英寸的存储密度达到1TB。（1 1 1 1） 硬盘（未来发展趋势）硬盘（未来发展趋势）硬盘（未来发展趋势）硬盘（未来发展趋势）ATA：全称全称AdvancedTechnologyAttachment，是用传统的，是用传统的40-pin并口数并口数据线连接主板与硬盘的，外部接口速度最大为据线连接主板与硬盘的，外
53、部接口速度最大为133MB/s，因为并口线的，因为并口线的抗干扰性太差，且抗干扰性太差，且排线排线占空间，不利计算机散热，将逐渐被占空间，不利计算机散热，将逐渐被SATA所取所取代。代。IDE：IDE的英文全称为的英文全称为“IntegratedDriveElectronics”，即，即“电子集成电子集成驱动器驱动器”，俗称，俗称PATA并口。并口。（1 1 1 1） 硬盘（接口）硬盘（接口）硬盘（接口）硬盘（接口）SATA：用用SATA（SerialATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是未来）口的硬盘又叫串口硬盘，是未来PC机硬盘的机硬盘的趋势。趋势。2001年，由年，由Intel、APT、Del
54、l、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组、希捷、迈拓这几大厂商组成的成的SerialATA委员会正式确立了委员会正式确立了SerialATA1.0规范，规范，2002年，虽然串年，虽然串行行SATA的相关设备还未正式上市，但的相关设备还未正式上市，但SerialATA委员会已抢先确立了委员会已抢先确立了SerialATA2.0规范。规范。SerialATA采用串行连接方式，串行采用串行连接方式，串行ATA总线使用总线使用嵌入式嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动
55、矫正，于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持支持热插拔热插拔的优点。的优点。（1 1 1 1） 硬盘（接口）硬盘（接口）硬盘（接口）硬盘（接口）SATA2：希捷在希捷在SATA的基础上加入的基础上加入NCQ本地命令阵列技术，并提高了磁盘速率。本地命令阵列技术，并提高了磁盘速率。SCSI全称为全称为SmallComputerSystemInterface（小型机系统接口），历经多（小型机系统接口），历经多世代的发展，从早期的世代的发展，从早期的
56、SCSI-II，到目前的，到目前的Ultra320SCSI以及以及Fiber-Channel（光纤通道光纤通道），接头类型也有多种。），接头类型也有多种。SCSI硬盘广为硬盘广为工作站工作站级级个人个人计算机计算机以及以及服务器服务器所使用，因为它的转速快，可达所使用，因为它的转速快，可达15000rpm，且数据传输，且数据传输时占用时占用CPU运算资源较低，但是单价也比同样容量的运算资源较低，但是单价也比同样容量的ATA及及SATA硬盘昂硬盘昂贵。贵。SAS（SerialAttachedSCSI）是新一代的）是新一代的SCSI技术，和技术，和SATA硬盘硬盘相同，都是采取序列式技术以获得更高
57、的传输速度，可达到相同，都是采取序列式技术以获得更高的传输速度，可达到3Gb/s。此外也。此外也透过缩小连接线改善系统内部空间等。透过缩小连接线改善系统内部空间等。此外，由于此外，由于SAS硬盘可以与硬盘可以与SATA硬硬盘共享同样的背板，因此在同一个盘共享同样的背板，因此在同一个SAS存储系统存储系统中，可以用中，可以用SATA硬盘来取硬盘来取代部分昂贵的代部分昂贵的SCSI硬盘，节省整体的存储成本。硬盘，节省整体的存储成本。（1 1 1 1） 硬盘（接口）硬盘（接口）硬盘（接口）硬盘（接口）SATA IIISATA III正式名称为正式名称为“SATARevision3.0”SATARev
58、ision3.0”，是串行，是串行ATAATA国际组织国际组织(SATA-IO)(SATA-IO)在在20092009年年5 5月份发布的新版规范，主要是传输速度翻番达到月份发布的新版规范，主要是传输速度翻番达到6Gbps6Gbps，同，同时向下兼容旧版规范时向下兼容旧版规范“SATARevision2.6”(SATARevision2.6”(也就是现在俗称的也就是现在俗称的SATA3Gbps)SATA3Gbps)，接口、数据线都没有变动。，接口、数据线都没有变动。SATA3.0SATA3.0接口技术标准是接口技术标准是20072007上半年英特尔公司提出的，由英特尔公司的上半年英特尔公司提出
59、的，由英特尔公司的存储存储产品架构设计产品架构设计部技术总监部技术总监KnutKnut GrimsrudGrimsrud负责，负责，KnutKnut GrimsrudGrimsrud表示，表示，SATA3.0SATA3.0的传的传输速率将达到输速率将达到6Gbps6Gbps，将在，将在SATA2.0SATA2.0的基础上增加的基础上增加1 1倍。倍。 （1 1 1 1） 硬盘（接口）硬盘（接口）硬盘（接口）硬盘（接口）SCSISCSISCSISCSI的英文全称为的英文全称为“Small Computer System Interface”Small Computer System Interf
60、ace”（小型计小型计算机系统接口算机系统接口），是同），是同IDEIDE（ATAATA）完全不同的接口，）完全不同的接口，IDEIDE接口是普通接口是普通PCPC的标准接口，而的标准接口，而SCSISCSI并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于应用于小型机小型机上的高速数据传输技术。上的高速数据传输技术。优点：优点：SCSISCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPUCPU占用率低，以及热占用率低，以及热插拔等优点插拔等优点应用：应用：但较高的价格使得它很难如但较高的价格使得它很难如IDEIDE硬盘般普及，
61、因此，硬盘般普及，因此，SCSISCSI硬盘主要应硬盘主要应用于中、高端用于中、高端服务器服务器和高档和高档工作站工作站中。中。 光纤通道光纤通道（1 1 1 1） 硬盘（接口）硬盘（接口）硬盘（接口）硬盘（接口）光纤通道光纤通道英文拼写是英文拼写是FibreFibre Channel Channel，和，和SCISSCIS接口接口一样光纤通道最初也不是为硬一样光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术，是专门为网络系统设计的，但随着盘设计开发的接口技术，是专门为网络系统设计的，但随着存储系统存储系统对对速度的需求，才逐渐应用到硬盘系统中。光纤通道硬盘是为提高多硬盘速度的需求，才逐渐应用到硬盘
62、系统中。光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的，它的出现大大提高了多硬盘系统的存储系统的速度和灵活性才开发的，它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。通信速度。光纤通道的光纤通道的主要特性主要特性有：有：热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。 光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计，能满足光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计，能满足高端工作站、服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、高端工作站、服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、交换机交换机和点对和点对点连接进行双向、串行数据通讯等系统对
63、点连接进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率高数据传输率的要求。的要求。 （1 1 1 1） 硬盘（接口）硬盘（接口）硬盘（接口）硬盘（接口） SAS SAS接口接口SAS(SerialSAS(Serial Attached SCSI) Attached SCSI)即串行连接即串行连接SCSISCSI，是新一代的，是新一代的SCSISCSI技术，技术，和现在流行的和现在流行的Serial ATA(SATA)Serial ATA(SATA)硬盘相同硬盘相同，都是采用串行技术以获，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空
64、间等。SASSAS是并行是并行SCSISCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储存储系系统的效能、可用性和扩充性，并且提供统的效能、可用性和扩充性，并且提供与与SATASATA硬盘的兼容性硬盘的兼容性。 （1 1 1 1） 硬盘（接口）硬盘（接口）硬盘（接口）硬盘（接口）5.25英寸硬盘；早期用于台式机，已退出历史舞台。英寸硬盘；早期用于台式机，已退出历史舞台。3.5寸台式机硬盘；风头正劲，广泛用作各式电脑。寸台式机硬盘；风头正劲，广泛用作各式电脑。2.5寸笔记本硬盘；广泛用于笔记本电脑，桌面一体机，寸笔记本硬盘；广泛用于笔记本
65、电脑，桌面一体机，移动硬盘移动硬盘及便携式及便携式硬盘播放器。硬盘播放器。1.8寸微型硬盘；广泛用于超薄笔记本电脑，移动硬盘及苹果播放器。寸微型硬盘；广泛用于超薄笔记本电脑，移动硬盘及苹果播放器。1.3寸微型硬盘；产品单一，三星独有技术，仅用于三星的移动硬盘。寸微型硬盘；产品单一，三星独有技术，仅用于三星的移动硬盘。1.0寸微型硬盘；最早由寸微型硬盘；最早由IBM公司开发，公司开发，MicroDrive微硬盘微硬盘（简称（简称MD）。因）。因符合符合CFII标准，所以广泛用于单反数码相机。标准，所以广泛用于单反数码相机。0.85寸微型硬盘；产品单一，日立独有技术，已知仅用于日立的一款硬盘手寸微
66、型硬盘；产品单一，日立独有技术，已知仅用于日立的一款硬盘手机。机。（1 1 1 1） 硬盘（尺寸）硬盘（尺寸）硬盘（尺寸）硬盘（尺寸）EMCEMC为一家美国信息存储资讯科技公司，为一家美国信息存储资讯科技公司，主要业务为信息存储及管理产主要业务为信息存储及管理产品、服务和解决方案。品、服务和解决方案。EMC公司创建于公司创建于1979年，总部在马萨诸塞州霍年，总部在马萨诸塞州霍普金顿市普金顿市EMCClariionCX500EMC公司的股票符号是公司的股票符号是EMC，在纽约股票交易所，在纽约股票交易所交易，并且是交易，并且是S&P500成份股之一。成份股之一。（1 1） 硬盘（制造商硬盘（制
67、造商硬盘（制造商硬盘（制造商 ）希捷希捷(Seagate)希捷科技（英语：希捷科技（英语：SeagateTechnology，NYSE：STX）是全球主要的硬盘）是全球主要的硬盘厂商之一，于厂商之一，于1979年在美国加州成立，现时在开曼群岛注册。现时，希捷年在美国加州成立，现时在开曼群岛注册。现时，希捷的主要产品包括桌面硬盘，企业用硬盘，笔记本电脑硬盘和微型硬盘。在的主要产品包括桌面硬盘，企业用硬盘，笔记本电脑硬盘和微型硬盘。在专门研发硬盘的厂商中，希捷是历史最悠久的。它的第一个硬盘产品，容专门研发硬盘的厂商中，希捷是历史最悠久的。它的第一个硬盘产品，容量是量是5MB。在。在2005年，希捷
68、科技收购了另一间硬盘厂商迈拓公司。产品年，希捷科技收购了另一间硬盘厂商迈拓公司。产品销量方面，希捷报称自己是第一间公司，售出销量方面，希捷报称自己是第一间公司，售出10亿个硬盘产品。亿个硬盘产品。（1 1） 硬盘（制造商硬盘（制造商硬盘（制造商硬盘（制造商 ）西部数据西部数据(Westdigital)市场占有率仅次于希捷。以桌面产品为主。其桌面产品分为侧重高市场占有率仅次于希捷。以桌面产品为主。其桌面产品分为侧重高IO性性能的能的Black系列（俗称系列（俗称“黑盘黑盘”），普通的），普通的Blue系列（俗称蓝盘），以及系列（俗称蓝盘），以及侧重低功耗、低噪音的环保侧重低功耗、低噪音的环保Gr
69、een系列（俗称系列（俗称绿盘绿盘）。）。西部数据同时也提供面向企业近线存储的西部数据同时也提供面向企业近线存储的RaidEdition系列，简称系列，简称RE系系列。同时也有列。同时也有SATA接口的接口的10000RPM的猛禽系列和迅猛龙的猛禽系列和迅猛龙(VelociRaptor)系列。系列。（1 1） 硬盘（制造商硬盘（制造商硬盘（制造商硬盘（制造商 ）日立日立(Hitachi)第三大硬盘厂商。主要由收购的原第三大硬盘厂商。主要由收购的原IBM硬盘部门发展而来。硬盘部门发展而来。日立制作所（日文：株式会社日立制作所；英文：日立制作所（日文：株式会社日立制作所；英文：Hitachi,Lt
70、d.），简称），简称日立，总部位于日本东京，致力于家用电器、电脑产品、半导体、产业日立，总部位于日本东京，致力于家用电器、电脑产品、半导体、产业机械等产品，是日本最大的综合电机生产商。机械等产品，是日本最大的综合电机生产商。（1 1） 硬盘（制造商硬盘（制造商硬盘（制造商硬盘（制造商 ）三星三星(Samsung)三星电子三星电子（SamsungElectronicsKSE：005930、KSE：005935、LSE：SMSN、LSE：SMSD）是世界上最大的电子工业公司，）是世界上最大的电子工业公司，三星集团三星集团子公司子公司之一。之一。1938年年3月它于大韩民国大邱广域市成立，创始人是李
71、秉喆，现月它于大韩民国大邱广域市成立，创始人是李秉喆，现在的社长是李健熙。一开始它是一个出口商，但很快它就进入了许多其在的社长是李健熙。一开始它是一个出口商，但很快它就进入了许多其它领域。今天它在全世界它领域。今天它在全世界58个国家拥有个国家拥有20多万职员。多万职员。2003年，它的周转年，它的周转值为值为1017亿美元。在世界上最有名的亿美元。在世界上最有名的100个商标的列表中，三星电子是个商标的列表中，三星电子是唯一的一个韩国商标，是韩国民族工业的象征。唯一的一个韩国商标，是韩国民族工业的象征。（1 1） 硬盘（制造商硬盘（制造商硬盘（制造商硬盘（制造商 ）迈拓（迈拓（Maxtor）
72、迈拓（迈拓（Maxtor）是一家成立于）是一家成立于1982年的美国硬盘厂商，在年的美国硬盘厂商，在2006年被另外年被另外一家硬盘厂商希捷公司收购。一家硬盘厂商希捷公司收购。1在在2005年年12月即收购前，迈拓公司是世月即收购前，迈拓公司是世界第三大硬盘生产商。现在迈拓公司作为希捷公司的一家子公司运营。界第三大硬盘生产商。现在迈拓公司作为希捷公司的一家子公司运营。迈拓同时经营桌面电脑与服务器市场迈拓同时经营桌面电脑与服务器市场,相对于速度而言，迈拓更关注于相对于速度而言，迈拓更关注于硬盘容量。硬盘容量。（1 1） 硬盘（制造商硬盘（制造商硬盘（制造商硬盘（制造商 ）东芝（东芝（Toshib
73、a）是日本最大的半导体制造商，亦是第二大综合电机制造商，隶属于三井是日本最大的半导体制造商，亦是第二大综合电机制造商，隶属于三井集团旗下。东芝是由两家日本公司于集团旗下。东芝是由两家日本公司于1939年合并成的。年合并成的。东芝是世界上芯片制造商中的重要成员。东芝是世界上芯片制造商中的重要成员。2009年年2月，东芝并购富士通硬月，东芝并购富士通硬盘部门。盘部门。富士通（富士通（Fujitsu）富士通株式会社（富士通株式会社（FujitsKabushiki-gaisha）是一家日本公司，专门制）是一家日本公司，专门制作半导体、电脑作半导体、电脑(超级电脑、超级电脑、个人电脑个人电脑、服务器、服
74、务器)、通讯装置及服务，总、通讯装置及服务，总部位于东京。部位于东京。2009年年2月，东芝并购富士通硬盘部门。月，东芝并购富士通硬盘部门。（1 1） 硬盘（制造商硬盘（制造商硬盘（制造商硬盘（制造商 ）容量容量时至时至2009年年12月初，月初，1TB（1000GB）的希捷硬盘网购报价是￥）的希捷硬盘网购报价是￥650元，元，500G的硬盘大概是￥的硬盘大概是￥500元以上。元以上。转速转速家用的普通硬盘的转速一般有家用的普通硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm几种，高转速硬盘也是现几种，高转速硬盘也是现在台式机用户的首选；而对于笔记本用户则是在台式机用户的首选；而对于笔记本用户则
75、是4200rpm、5400rpm为主，虽为主，虽然已经有公司发布了然已经有公司发布了10000rpm的笔记本硬盘，但在市场中还较为少见；服务的笔记本硬盘，但在市场中还较为少见；服务器用户对硬盘性能要求最高，服务器中使用的器用户对硬盘性能要求最高，服务器中使用的SCSI硬盘转速基本都采用硬盘转速基本都采用10000rpm，甚至还有，甚至还有15000rpm的，性能要超出家用产品很多。的，性能要超出家用产品很多。（1 1） 硬盘（基本参数硬盘（基本参数硬盘（基本参数硬盘（基本参数 ）平均访问时间平均访问时间平均访问时间平均访问时间(AverageAccessTime)是指磁头从起始位置到达目标磁道
76、位是指磁头从起始位置到达目标磁道位置，并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。置，并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。平均访问时间体现了硬盘的读写速度，它包括了硬盘的寻道时间和等待平均访问时间体现了硬盘的读写速度，它包括了硬盘的寻道时间和等待时间，即：平均访问时间时间，即：平均访问时间=平均寻道时间平均寻道时间+平均等待时间。平均等待时间。硬盘的平均寻道时间硬盘的平均寻道时间(AverageSeekTime)是指硬盘的磁头移动到盘面指是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间。这个时间当然越小越好，目前硬盘的平均寻道时间定磁道所需的时间。这个时间当然越小越好，目前硬盘的平均
77、寻道时间通常通常在在8ms到到12ms之间之间，而，而SCSI硬盘则应小于或等于硬盘则应小于或等于8ms。硬盘的等待时间硬盘的等待时间，又叫潜伏期，又叫潜伏期(Latency)，是指磁头已处于要访问的磁道，是指磁头已处于要访问的磁道，等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半，一般应在一周所需的时间的一半，一般应在4ms以下以下。（1 1） 硬盘（基本参数硬盘（基本参数硬盘（基本参数硬盘（基本参数 ）容量是选购硬盘最为直观的参数。容量是选购硬盘最为直观的参数。在选购硬盘时，接口也是需要考虑的因
78、素之一。在选购硬盘时，接口也是需要考虑的因素之一。其次选购硬盘要考虑其稳定性其次选购硬盘要考虑其稳定性（1 1） 硬盘（选购指南）硬盘（选购指南）硬盘（选购指南）硬盘（选购指南）（2 2 2 2） 软盘软盘软盘软盘图图1-10 1-10 软盘驱动器软盘驱动器 （3 3 3 3）光盘存储器）光盘存储器）光盘存储器）光盘存储器 图图1-11 1-11 光盘驱动器光盘驱动器 分不可擦写光盘，如分不可擦写光盘，如CD-ROMCD-ROM，DVD-ROMDVD-ROM等；和可擦写光盘，如等；和可擦写光盘，如CD-RWCD-RW，DVD-RAM DVD-RAM 5 5 5 5、显示卡、声卡、网卡、显示卡、
79、声卡、网卡、显示卡、声卡、网卡、显示卡、声卡、网卡图图1-12 1-12 显示卡显示卡 5 5 5 5、显示卡、声卡、网卡、显示卡、声卡、网卡、显示卡、声卡、网卡、显示卡、声卡、网卡显示卡显示卡：接收：接收CPUCPU和内存发来的信息并将这些信息转换成显示器和内存发来的信息并将这些信息转换成显示器能接收的视频信号和同步信号。能接收的视频信号和同步信号。主要指标主要指标：工作频率、显示缓存的大小、像素填充率：工作频率、显示缓存的大小、像素填充率显示卡、声卡、网卡是主机与显示器、音箱和外部网络之间的接口卡，显示卡、声卡、网卡是主机与显示器、音箱和外部网络之间的接口卡，他们直接插在主板总线扩展槽上或
80、集成他们直接插在主板总线扩展槽上或集成声卡声卡：接收：接收CPUCPU和内存发来的信息并将这些信息转换成音频信号。和内存发来的信息并将这些信息转换成音频信号。主要指标主要指标：声音处理芯片：声音处理芯片网卡网卡：把计算机内的信息转换后再通过网络电缆传输出去，外面的：把计算机内的信息转换后再通过网络电缆传输出去，外面的信息通过网络电缆线传输到网卡上，再经过转换送给计算机。信息通过网络电缆线传输到网卡上，再经过转换送给计算机。6、显示器、鼠标、键盘、机箱 显示器显示器：性能取决于显像管，分为球面屏幕、平面直角屏幕、柱面屏幕：性能取决于显像管，分为球面屏幕、平面直角屏幕、柱面屏幕真正平面屏幕、真正平
81、面屏幕、LCD液晶显示器等五种，液晶显示器等五种，LCD体积最小且分辨率最高。体积最小且分辨率最高。选择显示器时，从扫描方式、点距、刷新频率、视频带宽、分辨率选择显示器时，从扫描方式、点距、刷新频率、视频带宽、分辨率控制方式等控制方式等6方面的因素考虑。方面的因素考虑。鼠鼠标标：坐标定位输入设备，机械式和光电式两种，通过鼠标的移动测量坐标定位输入设备，机械式和光电式两种，通过鼠标的移动测量出各方位的相对位移量，从而换算出在屏幕上的光标位置。出各方位的相对位移量，从而换算出在屏幕上的光标位置。键键盘盘：数字和字符输入装置：数字和字符输入装置机机箱箱：固定主板及外设等：固定主板及外设等1.3 1.
82、3 1.3 1.3 计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理 1.3.1 1.3.1 1.3.1 1.3.1 模型计算机模型计算机模型计算机模型计算机1 1 1 1、 模型计算机模型计算机模型计算机模型计算机CPUCPUCPUCPU的结构的结构的结构的结构图图1-13 1-13 模型计算机的模型计算机的CPUCPU结构结构 J J2 2I I2 2ALUALUF F内内部部数数据据总总线线A AB BPCPCARARPLAPLAIDIDDRDRCPUCPU3E3E48485F5F87876A6AC5C51212 3E 3E0000ABAB5E5EE6E6
83、ABABDBDB存储器存储器IRIR1 1 1 1、 模型计算机模型计算机模型计算机模型计算机CPUCPUCPUCPU的结构的结构的结构的结构n n算术逻辑单元算术逻辑单元算术逻辑单元算术逻辑单元n n标志寄存器标志寄存器标志寄存器标志寄存器n n程序计数器程序计数器程序计数器程序计数器n n地址寄存器地址寄存器地址寄存器地址寄存器ARARn n数据寄存器数据寄存器数据寄存器数据寄存器DRDRn n指令寄存器指令寄存器指令寄存器指令寄存器IRIRn n指令译码器指令译码器指令译码器指令译码器IDID 都是都是都是都是8 8位的位的位的位的2 2 2 2、 模型计算机的存储器结构及其操作模型计算
84、机的存储器结构及其操作模型计算机的存储器结构及其操作模型计算机的存储器结构及其操作 地址寄存器地址寄存器地址寄存器地址寄存器ARARARAR定为定为定为定为8 8 8 8位，可寻址位，可寻址位，可寻址位，可寻址256256256256个单元，模型计算机存储器由个单元，模型计算机存储器由个单元，模型计算机存储器由个单元，模型计算机存储器由256256256256个单元组成。个单元组成。个单元组成。个单元组成。 图图1-14 1-14 模型计算机的模型计算机的存储器存储器结构结构 地地址址译译码码器器0000单元单元0101单元单元0202单元单元FFFF单元单元000001010202FFFF地
85、址地址单元内容单元内容ABABCBCBDBDBI/OI/O缓冲缓冲器器控控 制制 逻逻 辑辑DRAR存储器中的两种操作：读操作和写操作。存储器中的两种操作：读操作和写操作。存储器中的两种操作：读操作和写操作。存储器中的两种操作：读操作和写操作。 （1 1 1 1）读操作）读操作）读操作）读操作 图图1-15 1-15 存储器读操作示意图存储器读操作示意图 地地址址译译码码器器0 0单元内容单元内容3EH3EHFFFF单元内容单元内容0202控控 制制 逻逻 辑辑地址地址单元内容单元内容ABAB读信号读信号DBDB02023EH3EHI/OI/O缓冲缓冲器器（2 2 2 2）写操作）写操作）写操
86、作）写操作 图图1-16 1-16 存储器写操作示意图存储器写操作示意图 写信号写信号地地址址译译码码器器0 0单元内容单元内容FFFF单元内容单元内容I/OI/O缓冲缓冲器器0303地址地址单元内容单元内容ABABDBDB03030FH0FH0FH0FH控控 制制 逻逻 辑辑DR3 3 3 3、总线：、总线：、总线：、总线：内部总线实现信息传递内部总线实现信息传递内部总线实现信息传递内部总线实现信息传递4 4 4 4、模型计算机的指令与指令系统、模型计算机的指令与指令系统、模型计算机的指令与指令系统、模型计算机的指令与指令系统指指指指 令：计算机能实现的各种基本操作，我们把每一种基本操作令：
87、计算机能实现的各种基本操作，我们把每一种基本操作令：计算机能实现的各种基本操作，我们把每一种基本操作令：计算机能实现的各种基本操作，我们把每一种基本操作 用命令的形式来表示。用命令的形式来表示。用命令的形式来表示。用命令的形式来表示。 操作码（操作码（操作码（操作码（OpcodeOpcodeOpcodeOpcode，即，即，即，即Operation codeOperation codeOperation codeOperation code）和操作数（）和操作数（）和操作数（）和操作数（OperandOperandOperandOperand） 操操操操 作作作作 码：表示计算机执行什么操作；
88、码：表示计算机执行什么操作；码：表示计算机执行什么操作；码：表示计算机执行什么操作； 操操操操 作作作作 数：指明参加操作的数本身或操作数所在的地址。数：指明参加操作的数本身或操作数所在的地址。数：指明参加操作的数本身或操作数所在的地址。数：指明参加操作的数本身或操作数所在的地址。 指令系统：计算机所能执行的全部指令。指令系统：计算机所能执行的全部指令。指令系统：计算机所能执行的全部指令。指令系统：计算机所能执行的全部指令。程程程程 序：把人的操作意图经分解后，用对应于所规定的指令系统序：把人的操作意图经分解后，用对应于所规定的指令系统序：把人的操作意图经分解后，用对应于所规定的指令系统序：把
89、人的操作意图经分解后，用对应于所规定的指令系统 的一串指令序列来描述。的一串指令序列来描述。的一串指令序列来描述。的一串指令序列来描述。模型计算机的指令系统模型计算机的指令系统P20表表1-31.3.2 1.3.2 程序运行过程程序运行过程1 1、 程序的编写与存放程序的编写与存放用模型计算机来完成一个简单的计算，假设要把用模型计算机来完成一个简单的计算，假设要把15H15H与与25H25H相相加，运算结果送到加，运算结果送到16H16H存储单元，然后停机。存储单元，然后停机。首先用助记符进行编程首先用助记符进行编程MOV BMOV B，15H15HMOV AMOV A，25H25HADD A
90、ADD A，B BMOV 16HMOV 16H，A AHLTHLT二进制代码如下：二进制代码如下：二进制代码如下：二进制代码如下：程序地址程序地址机器码程序机器码程序助记符程序助记符程序0001HMOVB,15H0115H0200HMOVA,25H0325H0403HADDA,B0502HMOV16H,A0616H0704HHLT2 2 2 2、程序的运行过程、程序的运行过程、程序的运行过程、程序的运行过程CPUCPUCPUCPU的执行过程：的执行过程：的执行过程：的执行过程：取取取取出指令出指令出指令出指令执行执行执行执行指令指令指令指令 两个阶段的循环两个阶段的循环两个阶段的循环两个阶段的
91、循环在开始执行程序时，在开始执行程序时，在开始执行程序时，在开始执行程序时，PCPCPCPC自动设置为自动设置为自动设置为自动设置为00H00H00H00H，这样就自然地进入程序，这样就自然地进入程序，这样就自然地进入程序，这样就自然地进入程序第一条指令的取指阶段，具体过程如下：第一条指令的取指阶段，具体过程如下：第一条指令的取指阶段，具体过程如下：第一条指令的取指阶段，具体过程如下：（1 1 1 1）第一条指令的取指阶段）第一条指令的取指阶段）第一条指令的取指阶段）第一条指令的取指阶段J J2 2I I2 2ALUALUF F内内部部数数据据总总线线A AB B0000PLAPLAIDID0
92、1H01H01H01HCPUCPU 01H 01H 15H 15H 00H 00H 25H 25H 03H 03H 02H 02H 16H 16H 3E 3E 04H 04H DBDB存储器存储器PCPC0000+1+1ARARDRDRIRIR ABAB 读读图图1-18 1-18 取第一条指令的操作示意图取第一条指令的操作示意图 程序地址程序地址机器码程序机器码程序助记符程序助记符程序0001HMOVB,15H0115H（2 2）第一条指令的执行阶段）第一条指令的执行阶段）第一条指令的执行阶段）第一条指令的执行阶段J2I2ALUF内内部部数数据据总总线线A15H01PLAIDIR15HCPU
93、01H15H00H25H03H02H16H3E04HDB存储器存储器PC01+1ARDRABB读读图图1-19执行第一条指令的操作示意图执行第一条指令的操作示意图程序地址程序地址机器码程序机器码程序助记符程序助记符程序0001HMOVB,15H0115H （3 3）第二条指令的取指阶段）第二条指令的取指阶段）第二条指令的取指阶段）第二条指令的取指阶段（4 4）第二条指令的执行阶段）第二条指令的执行阶段）第二条指令的执行阶段）第二条指令的执行阶段J2I2ALUF内内部部数数据据总总线线25HB03PLAIDIR25HCPU01H15H00H25H03H02H16H3E04HDB存储器存储器PC0
94、3+1ARDRABA读读图图1-20执行第二条指令的操作示意图执行第二条指令的操作示意图0200HMOVA,25H0325H（5 5 5 5）第三条指令的取指阶段）第三条指令的取指阶段）第三条指令的取指阶段）第三条指令的取指阶段（6 6 6 6）第三条指令的执行阶段）第三条指令的执行阶段）第三条指令的执行阶段）第三条指令的执行阶段J J2 2I I2 2ALUALUF F内内部部数数据据总总线线25H25H15H15H0303PLAPLAIDIDIRIR25H25HCPUCPUPCPC0303+1+1ARARDRDR A AB B3A3AH H3AH3AH图图1-21 1-21 执行第三条指令
95、的操作示意图执行第三条指令的操作示意图 0403HADDA,B（5 5 5 5）第三条指令的取指阶段）第三条指令的取指阶段）第三条指令的取指阶段）第三条指令的取指阶段（6 6 6 6）第三条指令的执行阶段）第三条指令的执行阶段）第三条指令的执行阶段）第三条指令的执行阶段J J2 2I I2 2ALUALUF F内内部部数数据据总总线线3AH3AH15H15H0303PLAPLAIDIDIRIR25H25HCPUCPUPCPC0303+1+1ARARDRDR A AB B3A3AH H3AH3AH图图1-21 1-21 执行第三条指令的操作示意图执行第三条指令的操作示意图 0403HADDA,B
96、二进制代码如下二进制代码如下程序地址程序地址机器码程序机器码程序助记符程序助记符程序0001HMOVB,15H0115H0200HMOVA,25H0325H0403HADDA,B0502HMOV16H,A0616H0704HHLT（7 7）第四条指令的取指阶段）第四条指令的取指阶段）第四条指令的取指阶段）第四条指令的取指阶段J2I2ALUF内内部部数数据据总总线线AB06PLAIDIR16HCPU01H15H00H25H03H02H16H3E04HDB存储器存储器PC06+1ARDRAB读读图图1-22执行第四条指令的操作示意图之一执行第四条指令的操作示意图之一二进制代码如下二进制代码如下程序地址程序地址机器码程序机器码程序助记符程序助记符程序0001HMOVB,15H0115H0200HMOVA,25H0325H0403HADDA,B0502HMOV16H,A0616H0704HHLT图图1-23 1-23 执行第四条指令的操作示意图之二执行第四条指令的操作示意图之二J2I2ALUF内内部部数数据据总总线线3AHB16HPLAIDIR3AHCPU01H15H00H25H03H02H16H3E04H3AHDB存储器存储器PC07+1ARDRIRAAB写写1111n n微处理器、微型计算机、微型计算机系统n n程序的运行过程？
