人教版 信息技术 必修1 7.3计算机结构原理初步课件（共57张ppt)
文档属性
| 名称 | 人教版 信息技术 必修1 7.3计算机结构原理初步课件（共57张ppt) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2019-08-22 09:10:07 | ||
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文档简介
课件58张PPT。计算机应用基础第1章第2节课堂目标
认识作为信息技术基本工具之一的计算机的硬件结构概貌；
理解二进制数的基本原理以及与计算机内部的信息存储的关系；计算机系统的基本组成：硬件和软件
硬件构成：中央处理单元、输入接口和设备、输出接口和设备、以及存储器等
软件组成：程序、文件以及有关的文档资料了解计算机 基本工作原理、理解基本结构及其发展的趋势，
将有利于在计算机技术高速发展的形势下，跟上它前进的步伐。1.2 计算机基本结构和原理1.2 计算机基本结构和原理 1.2.1计算机基本结构
冯.诺依曼：本世纪最伟大的科学家之一。
1913年出生于匈牙利首都布 达佩斯，6岁能心算8位数除法，17岁发表了第一篇数学论文，不久后掌握七种语言，又在最 新数学分支——集合论、泛函分析等理论研究中取得突破性进展。
1928年，美国数学泰斗韦伯伦教授聘请这位26岁的柏林大学讲师到美国任教， 冯.诺依曼从此到美国定居。
1933年，他与爱因斯坦一起被聘为普林斯顿 大学高等研究院的第一批终身教授。1.2 计算机基本结构和原理1.2.1计算机基本结构
1．基本组成组成：存储器、运算器、控制器、输入设备与输出设备等五大部分
运算器、控制器制作在同一芯片内合称“中央处理器（CPU）”
早期的以控制器、运算器为机器的中心
快速中央处理在等待慢速的外围设备
控制器的负担过重
现在计算机改成以主存储器为中心
系统的输入／输出与CPU的运算并行
多种输入和输出并行 （外）存储器（内）存储器中央处理器（CPU）控制器输入
设备输出
设备运算器计算机硬件基本组成框图执行算术
和逻辑运算的
部件计算机的指挥中心，负
责对控制指令进行分析，
然后发出操作控制信号，
控制并协调计算机各个
部分的工作。主要是存放程序和数据。存
储器有内存和外存，外存
是存放程序和数据的“仓库”
可以长时间保存大量信息，
但是程序必须调入内存方
可执行，待处理的数据也
只有进入内存后才能被程
序加工。运算器：执行算术和逻辑运算的部件。
控制器：计算机的指挥中心，负责对控制指令进行分析，然后发出操作控制信号，控制并协调计算机各个部分的工作。
CPU：控制器和运算器被集成 在 一块超大规模集成电路芯片中被称为中央处理器（Central Processing Uint)
存储器:主要是存放程序和数据。程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。为了实现自动计算，各种信息必须预先存放在计算机的某个地方，即存储器。存储器有内存和外存，外存是存放程序和数据的“仓库”可以长时间保存大量信息，但是程序必须调入内存放可执行，待处理的数据也只有进入内存后才能被程序加工。
输入输出设备：(input/output)简称I/O设备，它们实现了外部世界与主机之间的信息交换，提供了人机交互的硬件环境。几种类型的CPU1．2 计算机基本结构和原理1．2．1计算机基本结构
2．二进制编码
计算机内部采用二进制编码1．2 计算机基本结构和原理1．2．1计算机基本结构
2．二进制编码
(1)十进制转换成其他进制： 1．2 计算机基本结构和原理1．2．1 计算机基本结构
2．二进制编码
（2）其他进制转换为十进制：由于进位的关系，任何进制的数中，各位数字表示的值是该数字本身乘以所在位置的“权值”，例如十进制156中的个位6表示6×100，十位5表示5×101，百位数1表示1×102，同理2进制数1001011表示的值变成十进制就是：1×26+0×25+0×24+1×23+0×22+1×21+1×20=75。1．2 计算机基本结构和原理1．2．1计算机基本结构☆不同进制数的转换与运算利用WINDOWS操作系统中的 “计算器”程序完成转换.
1．2 计算机基本结构和原理1．2．1计算机基本结构
3．程序和数据的存储
存储器中有许多存放指令或数据的存储单元。每一个存储单元都有一个地址的编号，地址编号由小到大顺序增加，对该存储单元取用或存入的二进制信息称为该地址的内容，可以按地址去寻找访问存储单元里的内容。
1．2 计算机基本结构和原理1．2．1计算机基本结构
3．程序和数据的存储
存储器：存放程序和数据的部件。
存储器可分为两类：
随机存取：按地址存取，如内存
顺序存取：依次存取，如磁带
内存(或称主存)基本单位：字节 Byte
内存地址：每个存储单元都有一个唯一的序号
存储器系统在一般计算机中主要有两种存储系统 Cache存储系统主存储器
高速缓冲存储器虚拟存储系统主存储器
磁盘存储器存储器系统的主要技术指标容量：位b(bit) 字节B(Byte)
KB 1KB=210 B =1024B
MB 1MB=210 KB =1024KB
GB 1GB=210 MB =1024MB
TB 1TB=210 GB =1024GB
速度
价格
内存储器特点:
存取速度较快，容量相对较小，在系统关机后其内部存放的信息会丢失 随机存取存储器（RAM）
只读存储器（ROM）内存储器几个概念：
内存单元的地址和内容
内存容量
内存的操作 内存单元的地址和内容
每个单元都对应一个地址，以实现对单元内容的寻址。
1011011038F04H内存地址单元内容内存容量内存所含存储单元的个数，以字节为单位。
内存容量的大小依CPU的寻址范围而定（即CPU地址信号线的位数）。
内存操作读：将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变；
写：CPU将信息放入内存单元，单元中原来的内容被覆盖。1．2 计算机基本结构和原理4．指令系统
指 令：计算机能够识别的“命令”；
指令系统：计算机能够识别的所有指令的集合。
程 序：按一定顺序组织在一起的指令序列。
1．2 计算机基本结构和原理4．指令系统
指令格式
1．2 计算机基本结构和原理5．指令的执行
指令执行步骤：
取指令
指令译码
执行指令存
存操作结果 1．2 计算机基本结构和原理1．2．2信息在计算机内部的表示
1、西文字符在计算机中的存储
ASCII码：使用7个二进制数表示1个字符，可以表示27即128个字符。由于存储器基本单位是字节，1个字符使用一字节的低7位，最高位不用，用0表示。
例：A 用 0100 0001表示，即41H
1．2 计算机基本结构和原理1．2．2信息在计算机内部的表示
2.汉字在计算机中的存储
一个汉字用两个字节表示。
汉字输入编码：区位码、拼音、五笔字型等
汉字内部存储：国标内码，即国标码每个字节的最高位固定为1。
汉字输出编码：汉字在屏幕上显示或打印机上打印。
点阵字形：将一方块划分为许多小方格，组成一个点阵，每一个小方格就是点阵中的一个点。 1．2 计算机基本结构和原理1．2．2信息在计算机内部的表示
2、汉字在计算机中的存储
汉字信息：“我们都是学生”
内码 区位码
我→CED2 4650
们→C3C7 3539
都→B6BC 2228
是→CAC7 4239
学→D1A7 4907
生→CAFA 4190 汉字信息的输出－点阵00，80
00，80
20，80
10，80
11，FE
05，02
09，44
0A，48
10，40
10，40
60，A0
20，A0
21，10
21，08
22，04
0C，0300，80
00，80
20，80
10，80
11，FE
05，02
09，44
0A，48
10，40
10，40
60，A0
20，A0
21，10
21，08
22，04
0C，031．2 计算机基本结构和原理1．2．2信息在计算机内部的表示
3、图像信息在计算机中的存储
图像信息编码：使用位图编码表示，类似于汉字点阵。
图像信息颜色：每个点称为像素，一个像素用3个字节表示其中的信息，分别表示“红、绿、蓝”(RGB)三基色。1．2 计算机基本结构和原理1．2．2信息在计算机内部的表示
4、声音信息在计算机中的存储
声音信息的物理载体原本是声波，每一时刻声波的强度是不同的，利用话筒可以把声波变成电波
声音的声波图(见教材P.22图1-2-13)：横坐标表示时间，纵坐标表示电信号强度。
声音信息编码：每一间隔用8位二进制数表示，最高位0表示负数，1表示正数。1．2 计算机基本结构和原理1．2．2信息在计算机内部的表示
4、声音信息在计算机中的存储
2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理33 1.2.3 存储器及其管理 1．存储器器件的变革 存储器器件的基本要求
能表示两个状态（电路、磁性体、光器件 ）
能保持状态的稳定 （磁性体最佳）
在控制条件下可以实现状态转换
存储器器件变革
电子管存储器 20世纪40年代，速度快，容量小，不能停电
磁芯存储器 20世纪50年代
半导体存储器 20世纪60年代 、速度快、体积小、耗电省 2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理342019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理35 1.2.3 存储器及其管理 1．存储器器件的变革 半导体存储器分为：
RAM芯片：随机存储器 ROM芯片：只读存储器
目前常用内存半导体存储器类型
DRAM：电容充放电、结构简单、容量大、功耗小
SRAM：集成度低、成本高、功耗较大
内存：采用DRAM (Dynamic动态存储器)
Cache：采用SRAM(Static静态存储器)
2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理36 1.2.3 存储器及其管理 2．现代信息存储技术(1)直接连接存储技术
磁盘、磁带、光存储器
(2)移动存储设备
目前大致分为3类：
闪存卡：
低功耗、高可靠性、高存储密度、高读写速度
Compact Flash (CF)卡 Smart Media (SM)卡
Multi Media Card(MMC) Scan Disk(SD)
优盘 ： 通用USB接口
移动硬盘：USB接口2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理37 1.2.3 存储器及其管理 3.存贮器的层次结构Cache – Memory – Disk三层结构，CPU能直接访问高速缓存和内存，但不能直接访问外存。
计算机内存储器的层次结构形式：
Cache
Memory
Disk
2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理38 1.2.3 存储器及其管理 高速缓冲存储器技术 目的：解决快速CPU和低速内存之间的矛盾
多级高速缓存
第一级Cache：在CPU的芯片内外部连线用内部连线替代提高对Cache的存取速度，容量小
第二级Cache：在片外，安装在主板上，容量为256K字节或512K字节
各级缓存和内存间内容保持一致的问题
同步更新内存内容
滞后更新内容的方法 2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理39 1.2.3 存储器及其管理 虚拟存储技术 目的：扩大内存容量
方法：
暂时不用的内存数据存入外存 —虚拟内存
需要时从外存调入内存运行
得失：增加内存容量、降低运行速度2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理40 1.2.4 总线、外设和接口 1．计算机中的内部总线总线是各模块之间数据信息交换的公共通道
类型：数据总线、地址总线、控制总线
总线的管理：申请、等待、判定、交用2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理41 1.2.4 总线、外设和接口 2．外部设备外存储器：软盘、硬盘、光盘和磁带机
输入设备：键盘和鼠标
输出设备：显示器和打印机
其他设备： 绘图机、扫描仪、摄像头、照片输出机、 数码照相机、声卡、音响等等 2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理42 1.2.4 总线、外设和接口 2．外部设备(1)磁盘、光盘、驱动器和接口
IDE、EIDE接口：已淘汰。
SATA接口：目前PC上常用的接口
SCSI接口：主要用于高端服务器和高档图形工作站
USB、1394接口：接移动硬盘
光盘分类
只读光盘：CD-ROM、DVD-R
一次性写：CD-R、DVD-R
多次读写：CD-R/W、DVD-R/W1．2 计算机基本结构和原理6．总线、外设和接口
磁盘、光盘驱动器和接口
1．2 计算机基本结构和原理光盘库 磁带机
1.2.4 总线、外设和接口 2．外部设备(2)显示器显示、键盘和鼠标
显示器
类型：CRT、LCD
尺寸：14 ～ 24英寸
点距：0.24 ～0.28MM，越小越好
分辩率：屏幕水平方向和垂直方向显示的点数，如1024×768、1440×900、1920×1080
响应速度： CRT：1ms，LCD：≤5ms
显卡：独立显卡与主板集成显卡，显存容量越大能显示颜色数和分辨率也越高
键盘：101/102键 、Windows 、无线键盘
鼠标：机械、光电、无线遥控 1．2 计算机基本结构和原理 1.2.4 总线、外设和接口 2．外部设备(3)打印机和扫描仪
打印机类型：针式打印机、喷墨打印机、激光打印机
打印机性能指标：
分辨率：每英寸打印的点数dpi
打印速度：每分钟打印页数ppm
打印幅面：A4、A3等
扫描仪主要指标
分辨率：每英寸扫描的点数dpi
色彩位数：共可表示颜色数目，如24位、36位等
扫描幅面：A4、A3等
扫描速度1．2 计算机基本结构和原理1．2 计算机基本结构和原理2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理50 1.2.4 总线、外设和接口 2．外部设备(4)其他设备和接口
声卡：多媒体功能必不可少的，用于录音和放音
技术指标：
采样位数： 分为8位和16位
采样可达到的最高频率：11.025KHz～48KHz
是否采用数字信号处理器DSP：提高处理速度
是否带波表合成：还原MIDI声音
是否带有内置混响效果芯片和功率放大的芯片
调制解调器：普通电话上网
网卡 :连局域网和Internet必备。
按位分：分为32位网卡和64位网卡
按速度分：百兆网卡和千兆网卡。2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理51 1.2.4 总线、外设和接口 3．个人计算机的扩展总线ISA、EISA总线：已淘汰。
PCI总线： CPU与外部设备之间的高速通道。 32位，数据传输率133MB/s；64位，267MB/s
主要插 声卡、Modem卡、网卡、TV卡等
AGP总线：32/64位，数据传输率1064MB/s，
主要插高速图形显示卡，目前已淘汰。
PCI-E总线：64位，数据传输率4GB/s(16X)，
主要插 PCI-E设备，目前主要插PCI-E显卡
PCMCIA总线：用于笔记本电脑，主要插硬盘、网卡等。2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理52 1.2.4 总线、外设和接口 4．从RS232到USB RS232C：通用的串行端口, COM1、COM2，已淘汰。
USB：通用串行总线（Universal Serial Bus）由Intel提出的一种新型接口标准，目前已是主流规范
使所有的低速设备都可以连接到统一接口上
支持功能传递，可以相互连接成串
USB接口本身就提供动力来源
具有即插即用功能
以树状结构连接127个几乎目前所有种类的外设
最大数据传输速率为12Mbps
USB 2.0的数据传输速率可达到480Mbps
USB 3.0可达4.8Gbps
IEEE 1394：
另一个用于高速传输数据的串行接口标准
数据传输速率可达到400Mbps。 1.2.4 总线、外设和接口 磁盘、光盘驱动器和接口
1.2.4 总线、外设和接口 1.2.5 计算机技术的发展 --微电子技术大规模集成电路
微米工艺
摩尔定律：集成电路芯片的集成度每18个月翻一番，而价格保持不变或下降 1.2.5 计算机技术的发展微电子技术– Intel芯片
2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理57 1.2.5 计算机技术的发展 --超级计算机定义：每秒运算速度>万亿次
组成：成千上万个处理器
2011年6月底世界排名
第一名：日本富士通“京”，每秒8160万亿次，共有68544个处理器，每个处理器有8个核心。
第二名：中国的“天河一号”，每秒2570万亿次，共有14336个6核的处理器。
第三名：美国克雷公司的“美洲虎”，每秒1640万亿次，共有11508个双核的处理器。
认识作为信息技术基本工具之一的计算机的硬件结构概貌；
理解二进制数的基本原理以及与计算机内部的信息存储的关系；计算机系统的基本组成：硬件和软件
硬件构成：中央处理单元、输入接口和设备、输出接口和设备、以及存储器等
软件组成：程序、文件以及有关的文档资料了解计算机 基本工作原理、理解基本结构及其发展的趋势，
将有利于在计算机技术高速发展的形势下，跟上它前进的步伐。1.2 计算机基本结构和原理1.2 计算机基本结构和原理 1.2.1计算机基本结构
冯.诺依曼：本世纪最伟大的科学家之一。
1913年出生于匈牙利首都布 达佩斯，6岁能心算8位数除法，17岁发表了第一篇数学论文，不久后掌握七种语言，又在最 新数学分支——集合论、泛函分析等理论研究中取得突破性进展。
1928年，美国数学泰斗韦伯伦教授聘请这位26岁的柏林大学讲师到美国任教， 冯.诺依曼从此到美国定居。
1933年，他与爱因斯坦一起被聘为普林斯顿 大学高等研究院的第一批终身教授。1.2 计算机基本结构和原理1.2.1计算机基本结构
1．基本组成组成：存储器、运算器、控制器、输入设备与输出设备等五大部分
运算器、控制器制作在同一芯片内合称“中央处理器（CPU）”
早期的以控制器、运算器为机器的中心
快速中央处理在等待慢速的外围设备
控制器的负担过重
现在计算机改成以主存储器为中心
系统的输入／输出与CPU的运算并行
多种输入和输出并行 （外）存储器（内）存储器中央处理器（CPU）控制器输入
设备输出
设备运算器计算机硬件基本组成框图执行算术
和逻辑运算的
部件计算机的指挥中心，负
责对控制指令进行分析，
然后发出操作控制信号，
控制并协调计算机各个
部分的工作。主要是存放程序和数据。存
储器有内存和外存，外存
是存放程序和数据的“仓库”
可以长时间保存大量信息，
但是程序必须调入内存方
可执行，待处理的数据也
只有进入内存后才能被程
序加工。运算器：执行算术和逻辑运算的部件。
控制器：计算机的指挥中心，负责对控制指令进行分析，然后发出操作控制信号，控制并协调计算机各个部分的工作。
CPU：控制器和运算器被集成 在 一块超大规模集成电路芯片中被称为中央处理器（Central Processing Uint)
存储器:主要是存放程序和数据。程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。为了实现自动计算，各种信息必须预先存放在计算机的某个地方，即存储器。存储器有内存和外存，外存是存放程序和数据的“仓库”可以长时间保存大量信息，但是程序必须调入内存放可执行，待处理的数据也只有进入内存后才能被程序加工。
输入输出设备：(input/output)简称I/O设备，它们实现了外部世界与主机之间的信息交换，提供了人机交互的硬件环境。几种类型的CPU1．2 计算机基本结构和原理1．2．1计算机基本结构
2．二进制编码
计算机内部采用二进制编码1．2 计算机基本结构和原理1．2．1计算机基本结构
2．二进制编码
(1)十进制转换成其他进制： 1．2 计算机基本结构和原理1．2．1 计算机基本结构
2．二进制编码
（2）其他进制转换为十进制：由于进位的关系，任何进制的数中，各位数字表示的值是该数字本身乘以所在位置的“权值”，例如十进制156中的个位6表示6×100，十位5表示5×101，百位数1表示1×102，同理2进制数1001011表示的值变成十进制就是：1×26+0×25+0×24+1×23+0×22+1×21+1×20=75。1．2 计算机基本结构和原理1．2．1计算机基本结构☆不同进制数的转换与运算利用WINDOWS操作系统中的 “计算器”程序完成转换.
1．2 计算机基本结构和原理1．2．1计算机基本结构
3．程序和数据的存储
存储器中有许多存放指令或数据的存储单元。每一个存储单元都有一个地址的编号，地址编号由小到大顺序增加，对该存储单元取用或存入的二进制信息称为该地址的内容，可以按地址去寻找访问存储单元里的内容。
1．2 计算机基本结构和原理1．2．1计算机基本结构
3．程序和数据的存储
存储器：存放程序和数据的部件。
存储器可分为两类：
随机存取：按地址存取，如内存
顺序存取：依次存取，如磁带
内存(或称主存)基本单位：字节 Byte
内存地址：每个存储单元都有一个唯一的序号
存储器系统在一般计算机中主要有两种存储系统 Cache存储系统主存储器
高速缓冲存储器虚拟存储系统主存储器
磁盘存储器存储器系统的主要技术指标容量：位b(bit) 字节B(Byte)
KB 1KB=210 B =1024B
MB 1MB=210 KB =1024KB
GB 1GB=210 MB =1024MB
TB 1TB=210 GB =1024GB
速度
价格
内存储器特点:
存取速度较快，容量相对较小，在系统关机后其内部存放的信息会丢失 随机存取存储器（RAM）
只读存储器（ROM）内存储器几个概念：
内存单元的地址和内容
内存容量
内存的操作 内存单元的地址和内容
每个单元都对应一个地址，以实现对单元内容的寻址。
1011011038F04H内存地址单元内容内存容量内存所含存储单元的个数，以字节为单位。
内存容量的大小依CPU的寻址范围而定（即CPU地址信号线的位数）。
内存操作读：将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变；
写：CPU将信息放入内存单元，单元中原来的内容被覆盖。1．2 计算机基本结构和原理4．指令系统
指 令：计算机能够识别的“命令”；
指令系统：计算机能够识别的所有指令的集合。
程 序：按一定顺序组织在一起的指令序列。
1．2 计算机基本结构和原理4．指令系统
指令格式
1．2 计算机基本结构和原理5．指令的执行
指令执行步骤：
取指令
指令译码
执行指令存
存操作结果 1．2 计算机基本结构和原理1．2．2信息在计算机内部的表示
1、西文字符在计算机中的存储
ASCII码：使用7个二进制数表示1个字符，可以表示27即128个字符。由于存储器基本单位是字节，1个字符使用一字节的低7位，最高位不用，用0表示。
例：A 用 0100 0001表示，即41H
1．2 计算机基本结构和原理1．2．2信息在计算机内部的表示
2.汉字在计算机中的存储
一个汉字用两个字节表示。
汉字输入编码：区位码、拼音、五笔字型等
汉字内部存储：国标内码，即国标码每个字节的最高位固定为1。
汉字输出编码：汉字在屏幕上显示或打印机上打印。
点阵字形：将一方块划分为许多小方格，组成一个点阵，每一个小方格就是点阵中的一个点。 1．2 计算机基本结构和原理1．2．2信息在计算机内部的表示
2、汉字在计算机中的存储
汉字信息：“我们都是学生”
内码 区位码
我→CED2 4650
们→C3C7 3539
都→B6BC 2228
是→CAC7 4239
学→D1A7 4907
生→CAFA 4190 汉字信息的输出－点阵00，80
00，80
20，80
10，80
11，FE
05，02
09，44
0A，48
10，40
10，40
60，A0
20，A0
21，10
21，08
22，04
0C，0300，80
00，80
20，80
10，80
11，FE
05，02
09，44
0A，48
10，40
10，40
60，A0
20，A0
21，10
21，08
22，04
0C，031．2 计算机基本结构和原理1．2．2信息在计算机内部的表示
3、图像信息在计算机中的存储
图像信息编码：使用位图编码表示，类似于汉字点阵。
图像信息颜色：每个点称为像素，一个像素用3个字节表示其中的信息，分别表示“红、绿、蓝”(RGB)三基色。1．2 计算机基本结构和原理1．2．2信息在计算机内部的表示
4、声音信息在计算机中的存储
声音信息的物理载体原本是声波，每一时刻声波的强度是不同的，利用话筒可以把声波变成电波
声音的声波图(见教材P.22图1-2-13)：横坐标表示时间，纵坐标表示电信号强度。
声音信息编码：每一间隔用8位二进制数表示，最高位0表示负数，1表示正数。1．2 计算机基本结构和原理1．2．2信息在计算机内部的表示
4、声音信息在计算机中的存储
2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理33 1.2.3 存储器及其管理 1．存储器器件的变革 存储器器件的基本要求
能表示两个状态（电路、磁性体、光器件 ）
能保持状态的稳定 （磁性体最佳）
在控制条件下可以实现状态转换
存储器器件变革
电子管存储器 20世纪40年代，速度快，容量小，不能停电
磁芯存储器 20世纪50年代
半导体存储器 20世纪60年代 、速度快、体积小、耗电省 2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理342019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理35 1.2.3 存储器及其管理 1．存储器器件的变革 半导体存储器分为：
RAM芯片：随机存储器 ROM芯片：只读存储器
目前常用内存半导体存储器类型
DRAM：电容充放电、结构简单、容量大、功耗小
SRAM：集成度低、成本高、功耗较大
内存：采用DRAM (Dynamic动态存储器)
Cache：采用SRAM(Static静态存储器)
2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理36 1.2.3 存储器及其管理 2．现代信息存储技术(1)直接连接存储技术
磁盘、磁带、光存储器
(2)移动存储设备
目前大致分为3类：
闪存卡：
低功耗、高可靠性、高存储密度、高读写速度
Compact Flash (CF)卡 Smart Media (SM)卡
Multi Media Card(MMC) Scan Disk(SD)
优盘 ： 通用USB接口
移动硬盘：USB接口2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理37 1.2.3 存储器及其管理 3.存贮器的层次结构Cache – Memory – Disk三层结构，CPU能直接访问高速缓存和内存，但不能直接访问外存。
计算机内存储器的层次结构形式：
Cache
Memory
Disk
2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理38 1.2.3 存储器及其管理 高速缓冲存储器技术 目的：解决快速CPU和低速内存之间的矛盾
多级高速缓存
第一级Cache：在CPU的芯片内外部连线用内部连线替代提高对Cache的存取速度，容量小
第二级Cache：在片外，安装在主板上，容量为256K字节或512K字节
各级缓存和内存间内容保持一致的问题
同步更新内存内容
滞后更新内容的方法 2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理39 1.2.3 存储器及其管理 虚拟存储技术 目的：扩大内存容量
方法：
暂时不用的内存数据存入外存 —虚拟内存
需要时从外存调入内存运行
得失：增加内存容量、降低运行速度2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理40 1.2.4 总线、外设和接口 1．计算机中的内部总线总线是各模块之间数据信息交换的公共通道
类型：数据总线、地址总线、控制总线
总线的管理：申请、等待、判定、交用2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理41 1.2.4 总线、外设和接口 2．外部设备外存储器：软盘、硬盘、光盘和磁带机
输入设备：键盘和鼠标
输出设备：显示器和打印机
其他设备： 绘图机、扫描仪、摄像头、照片输出机、 数码照相机、声卡、音响等等 2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理42 1.2.4 总线、外设和接口 2．外部设备(1)磁盘、光盘、驱动器和接口
IDE、EIDE接口：已淘汰。
SATA接口：目前PC上常用的接口
SCSI接口：主要用于高端服务器和高档图形工作站
USB、1394接口：接移动硬盘
光盘分类
只读光盘：CD-ROM、DVD-R
一次性写：CD-R、DVD-R
多次读写：CD-R/W、DVD-R/W1．2 计算机基本结构和原理6．总线、外设和接口
磁盘、光盘驱动器和接口
1．2 计算机基本结构和原理光盘库 磁带机
1.2.4 总线、外设和接口 2．外部设备(2)显示器显示、键盘和鼠标
显示器
类型：CRT、LCD
尺寸：14 ～ 24英寸
点距：0.24 ～0.28MM，越小越好
分辩率：屏幕水平方向和垂直方向显示的点数，如1024×768、1440×900、1920×1080
响应速度： CRT：1ms，LCD：≤5ms
显卡：独立显卡与主板集成显卡，显存容量越大能显示颜色数和分辨率也越高
键盘：101/102键 、Windows 、无线键盘
鼠标：机械、光电、无线遥控 1．2 计算机基本结构和原理 1.2.4 总线、外设和接口 2．外部设备(3)打印机和扫描仪
打印机类型：针式打印机、喷墨打印机、激光打印机
打印机性能指标：
分辨率：每英寸打印的点数dpi
打印速度：每分钟打印页数ppm
打印幅面：A4、A3等
扫描仪主要指标
分辨率：每英寸扫描的点数dpi
色彩位数：共可表示颜色数目，如24位、36位等
扫描幅面：A4、A3等
扫描速度1．2 计算机基本结构和原理1．2 计算机基本结构和原理2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理50 1.2.4 总线、外设和接口 2．外部设备(4)其他设备和接口
声卡：多媒体功能必不可少的，用于录音和放音
技术指标：
采样位数： 分为8位和16位
采样可达到的最高频率：11.025KHz～48KHz
是否采用数字信号处理器DSP：提高处理速度
是否带波表合成：还原MIDI声音
是否带有内置混响效果芯片和功率放大的芯片
调制解调器：普通电话上网
网卡 :连局域网和Internet必备。
按位分：分为32位网卡和64位网卡
按速度分：百兆网卡和千兆网卡。2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理51 1.2.4 总线、外设和接口 3．个人计算机的扩展总线ISA、EISA总线：已淘汰。
PCI总线： CPU与外部设备之间的高速通道。 32位，数据传输率133MB/s；64位，267MB/s
主要插 声卡、Modem卡、网卡、TV卡等
AGP总线：32/64位，数据传输率1064MB/s，
主要插高速图形显示卡，目前已淘汰。
PCI-E总线：64位，数据传输率4GB/s(16X)，
主要插 PCI-E设备，目前主要插PCI-E显卡
PCMCIA总线：用于笔记本电脑，主要插硬盘、网卡等。2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理52 1.2.4 总线、外设和接口 4．从RS232到USB RS232C：通用的串行端口, COM1、COM2，已淘汰。
USB：通用串行总线（Universal Serial Bus）由Intel提出的一种新型接口标准，目前已是主流规范
使所有的低速设备都可以连接到统一接口上
支持功能传递，可以相互连接成串
USB接口本身就提供动力来源
具有即插即用功能
以树状结构连接127个几乎目前所有种类的外设
最大数据传输速率为12Mbps
USB 2.0的数据传输速率可达到480Mbps
USB 3.0可达4.8Gbps
IEEE 1394：
另一个用于高速传输数据的串行接口标准
数据传输速率可达到400Mbps。 1.2.4 总线、外设和接口 磁盘、光盘驱动器和接口
1.2.4 总线、外设和接口 1.2.5 计算机技术的发展 --微电子技术大规模集成电路
微米工艺
摩尔定律：集成电路芯片的集成度每18个月翻一番，而价格保持不变或下降 1.2.5 计算机技术的发展微电子技术– Intel芯片
2019-8-22第一章第二节计算机基本结构和原理57 1.2.5 计算机技术的发展 --超级计算机定义：每秒运算速度>万亿次
组成：成千上万个处理器
2011年6月底世界排名
第一名：日本富士通“京”，每秒8160万亿次，共有68544个处理器，每个处理器有8个核心。
第二名：中国的“天河一号”，每秒2570万亿次，共有14336个6核的处理器。
第三名：美国克雷公司的“美洲虎”，每秒1640万亿次，共有11508个双核的处理器。
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