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計(jì)算機(jī)的組成原理
計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中所運(yùn)用的技術(shù)方法和技術(shù)手段。計(jì)算機(jī)技術(shù)具有明顯的綜合特性，它與電子工程、應(yīng)用物理、機(jī)械工程、現(xiàn)代通信技術(shù)和數(shù)學(xué)等緊密結(jié)合，發(fā)展很快。以下是關(guān)于計(jì)算機(jī)的組成原理，希望大家認(rèn)真閱讀!
1.計(jì)算機(jī)主機(jī)所使用的元器件的更新作為計(jì)算機(jī)劃代的主要標(biāo)志，計(jì)算機(jī)的發(fā)展分為四代。目前使用的計(jì)算機(jī)依舊是集成電路計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的新開(kāi)發(fā)著眼于智能化，以知識(shí)處理為核心，稱(chēng)呼為：新一代計(jì)算機(jī)。而不是第五代計(jì)算機(jī)。
2.計(jì)算機(jī)系統(tǒng) = 硬件系統(tǒng) + 軟件系統(tǒng)
3.計(jì)算機(jī)硬件組成：
系統(tǒng)總線(xiàn) 運(yùn)算器
主機(jī)
中央處理器(CPU)
控制器
計(jì)算機(jī)硬件 內(nèi)存儲(chǔ)器
存儲(chǔ)器
外存儲(chǔ)器
輸入設(shè)備
外圍設(shè)備(或外設(shè))
輸出設(shè)備
4. 計(jì)算機(jī)的分類(lèi)：按性能、用途、價(jià)格分巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)
按內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)分單處理機(jī)(1個(gè)CPU)、多處理機(jī)(多個(gè)CPU)
5.目前我們使用的計(jì)算機(jī)的工作原理：“存儲(chǔ)程序與程序控制”。該思想由馮·諾依曼提出。
6.CPU的工作：執(zhí)行指令。
7.CPU的一般結(jié)構(gòu)：
寄存器：暫存數(shù)據(jù)
運(yùn)算器：完成數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器的核心是算術(shù)邏輯運(yùn)算部件(ALU)，可以有多個(gè)ALU。
控制器：CPU的指揮中心。協(xié)調(diào)和控制計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件統(tǒng)一工作
8.高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)：介于高速的CPU和相對(duì)低速的主存之間，解決cpu和主存間速度不匹配問(wèn)題，其存儲(chǔ)容量越大命中率就越高，cpu運(yùn)算速度就越快。
9.影響CPU速度的主要因素：總線(xiàn)頻率、工作頻率、Cache容量、寄存器、運(yùn)算器的位數(shù)等 新指導(dǎo)P42
10. CPU的度量單位：MIPS(100萬(wàn)條定點(diǎn)指令/秒)、MFLOPS(100萬(wàn)條浮點(diǎn)指令/秒)T億
11.計(jì)算機(jī)內(nèi)部，程序的基本單位是指令。
指令的形式：二進(jìn)制
指令的格式： 操作碼 操作數(shù)地址
操作碼：告訴計(jì)算機(jī)做何種操作
操作數(shù)地址：指令要處理的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的位置。
12. 指令的執(zhí)行過(guò)程：取指令、指令譯碼、執(zhí)行指令、保存結(jié)果
13. 指令系統(tǒng)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)的所有指令的集合。不同的計(jì)算機(jī)，它們的指令系統(tǒng)可以不一樣。因此，一臺(tái)計(jì)算機(jī)上可以執(zhí)行的程序，在另一臺(tái)不同的計(jì)算機(jī)上可能無(wú)法執(zhí)行。為了克服這一問(wèn)題，采用“向下兼容方式”：新處理器保留老處理器的所有指令，同時(shí)擴(kuò)充功能更強(qiáng)的指令。舊計(jì)算機(jī)上的程序(軟件)就可以在新計(jì)算機(jī)上繼續(xù)執(zhí)行了。反之不行。同一個(gè)公司生產(chǎn)的處理器采用“向下兼容方式”。不同公司的處理器不一定相互兼容。例，Pentium處理器與Power PC處理器的指令系統(tǒng)互相不兼容。
15. 主板又稱(chēng)母板,在主板上通常安裝有處理器插座、主板芯片組、存儲(chǔ)器插座(SIMM 或DIMM)、I/O總線(xiàn)插槽、BIOS ROM、時(shí)鐘/CMOS RAM、電池、顯示卡插槽、硬盤(pán)插槽等。
16.芯片組是主板電路的核心。由兩塊超大規(guī)模集成電路芯片組成，包括存儲(chǔ)器總線(xiàn)、內(nèi)存控制器、I/O控制器。
17.主板上有兩塊特別有用的集成電路芯片: 1.BIOS ROM芯片:存放BIOS 2.CMOS存儲(chǔ)器
BIOS(Basic Input/Output System)包含四個(gè)部分的程序：POST(Power On Self Test)加電自檢程序，系統(tǒng)自舉程序(BOOT),CMOS設(shè)置程序，基本外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序
CMOS RAM芯片存儲(chǔ)的是用戶(hù)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件所設(shè)置的參數(shù)，可通過(guò)運(yùn)行BIOS中CMOS設(shè)置程序修改CMOS中保存的系統(tǒng)參數(shù)。
BIOS是一組機(jī)器語(yǔ)言程序存放在主板的ROM中，是計(jì)算機(jī)軟件中的最基礎(chǔ)的部分，它啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，診斷故障，控制輸入/輸出操作 順序：開(kāi)機(jī)—post-cmos-自舉程序-引導(dǎo)程序
18.存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)：
容量 速度 價(jià)格/位
寄存器 小 快 高
Cache存儲(chǔ)器
內(nèi) 主存儲(chǔ)器
外 外存儲(chǔ)器
后備存儲(chǔ)器 大 慢 低
主存：
主存儲(chǔ)器每個(gè)單元存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)(8個(gè)二進(jìn)制位)。每個(gè)單元有一個(gè)地址編碼。CPU根據(jù)地址訪(fǎng)問(wèn)主存。分RAM (DRAM(DDR SDRAM),SRAM)新指導(dǎo)P49和ROM(MASK ROM、PROM、EPROM、Flash ROM)
外存
軟盤(pán)：磁性材料作為存儲(chǔ)介質(zhì)。磁道(同心圓軌道)、扇區(qū)(512字節(jié))
存儲(chǔ)容量=2×每個(gè)記錄面上的磁道數(shù)×每個(gè)磁道上的扇區(qū)數(shù)×512(B)
硬盤(pán)硬盤(pán)存儲(chǔ)器：由硬盤(pán)的盤(pán)片、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器及硬盤(pán)控制器組成。又稱(chēng)為溫徹斯特硬盤(pán)。存儲(chǔ)介質(zhì)為涂有磁性材料的鋁合金或玻璃圓盤(pán)
存儲(chǔ)容量=磁頭數(shù)×柱面數(shù)×每個(gè)磁道上的扇區(qū)數(shù)×512(B)
硬盤(pán)上數(shù)據(jù)的地址參數(shù)有三個(gè)：柱面號(hào)、扇區(qū)號(hào)和磁頭號(hào)
讀寫(xiě)硬盤(pán)數(shù)據(jù)的過(guò)程：尋道、定位、讀寫(xiě)
硬盤(pán)接口：IDE接口、SCSI接口
移動(dòng)存儲(chǔ)器：采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片F(xiàn)lash ROM作為存儲(chǔ)介質(zhì)
特點(diǎn)：體積小、重量輕、使用攜帶方便、可長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù) (刪)
接口：USB接口、IEEE-1394接口
USB：高速、串行接口;所有設(shè)備共享總線(xiàn)帶寬;可通過(guò)USB接口由主機(jī)向外設(shè)提供電源(+5V，100—500mA刪);在win98需要驅(qū)動(dòng)，XP中不需要;支持即插即用;使用總線(xiàn)集線(xiàn)器，一個(gè)USB接口最多能連接127個(gè)外設(shè);數(shù)據(jù)傳輸速率有
1.5MB/s(USB1.0，1.1)和60 MB/s(USB2.0)刪
IEEE-1394(Fire Wire)接口：數(shù)字視頻設(shè)備 100MB/s
光盤(pán)：CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD
CD-ROM：只讀型光盤(pán);存儲(chǔ)二進(jìn)制信息原理為壓制凹坑，凹坑邊緣為“1”，內(nèi)外平坦部分為“0”;信息記錄軌道是一條從里向外的螺旋形軌道;存儲(chǔ)容量可達(dá)700MB;CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的主要性能指標(biāo)為數(shù)據(jù)傳輸速率， 倍速
CD-R： 只寫(xiě)一次 刪
CD-RW： 讀寫(xiě)多次 刪
DVD： DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW;容量：1.46GB—17GB
19. I/O設(shè)備：輸入/輸出設(shè)備、外設(shè)。
輸入設(shè)備：A 鍵盤(pán)：分類(lèi)(機(jī)械式、電容式);接口類(lèi)型(PS/2接口、USB接口、無(wú)線(xiàn)
接口);常用控制鍵 新指導(dǎo)P54。 Ctrl+Alt+Del
B 鼠標(biāo)器：一種能方便、準(zhǔn)確定位屏幕位置的指示設(shè)備。中間滾輪的作用
鼠標(biāo)器的分類(lèi)：機(jī)械式、光機(jī)式、光電式
鼠標(biāo)器的性能指標(biāo)(分辨率dpi)：鼠標(biāo)每移動(dòng)一英寸距離可分辨的點(diǎn)的
數(shù)目。分辨率高，定位精度高。
鼠標(biāo)接口：串行口、PS/2接口、USB接口、無(wú)線(xiàn)接口等。
C 掃描儀：將原稿(如照片、圖片、書(shū)稿(OCR軟件)等)輸入計(jì)算機(jī)的一種輸入圖像設(shè)備。分手持式，平板式，膠片式
D 數(shù)碼相機(jī)：一種圖像輸入設(shè)備。成像芯片(數(shù)碼相機(jī)的核心)：CCD、CMOS
存儲(chǔ)器：快擦除存儲(chǔ)器(閃爍存儲(chǔ)器、Flash ROM)。
輸出設(shè)備：A顯示器：一種圖文輸出設(shè)備。數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后，將圖形和文字顯示出來(lái)。由顯示控制器(顯示卡)和監(jiān)視器組成B監(jiān)視器：監(jiān)視器分CRT和LCD，通過(guò)顯示控制器連接到主板上主要性能指標(biāo)：顯示屏尺寸，顯示屏橫向與縱向的比例，最大顯示分辨率，最大可顯示顏色數(shù)目，刷新率等。 顯示器中所有顏色信息保存在顯示存儲(chǔ)器中VRAM
顯示器的分辨率：整屏可顯示像素的多少，用水平分辨率垂直分辨率表示。
C 打印機(jī)
(硬拷貝)
針式打印機(jī)：打印質(zhì)量差，耗材成本便宜，在銀行、商業(yè)等領(lǐng)域有著優(yōu)勢(shì)，可多層套打。
激光打印機(jī)：高質(zhì)量、高速度、價(jià)格適中。
噴墨打印機(jī)：在彩色打印中有優(yōu)勢(shì)，關(guān)鍵是噴頭。
性能指標(biāo)：打印分辨率、打印速度、色彩數(shù)目、噪音、耗材、幅面大小等
20. I/O操作：實(shí)現(xiàn)I/O設(shè)備與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸，包括輸入輸出兩個(gè)方面。
特點(diǎn)：其操作常與cpu操作并行進(jìn)行;多個(gè)I/O設(shè)備能同時(shí)工作。
它與主機(jī)連接不同，有各自專(zhuān)用的控制器，獨(dú)立控制I/O操作。
21. I/O控制器：I/O設(shè)備通過(guò)I/O控制器與主機(jī)連接。如聲卡，網(wǎng)卡
22. I/O接口：主機(jī)箱上的各種插座和插頭，I/O設(shè)備和I/O控制器之間的連接器。
按傳輸方式(串行和并行)：
a串行：鼠標(biāo)，鍵盤(pán)，數(shù)碼相機(jī)，USB2.0，移動(dòng)盤(pán)
b并行：硬盤(pán)，光驅(qū)，軟驅(qū)，打印機(jī)，掃描儀，顯示器
按速率(低速和高速)
按能否連接多個(gè)設(shè)備(總線(xiàn)式和獨(dú)占式);
按是否標(biāo)準(zhǔn)化(標(biāo)準(zhǔn)接口和專(zhuān)業(yè)接口)
23.I/O總線(xiàn)分類(lèi)：(地址總線(xiàn)，數(shù)據(jù)總線(xiàn)，控制總線(xiàn))
總線(xiàn)帶寬的計(jì)算公式：數(shù)據(jù)線(xiàn)寬度/8×總線(xiàn)有效工作頻率(MHz)
學(xué)編程需要以下基礎(chǔ)知識(shí)：
1、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。從計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的歷史來(lái)看，計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型和體系結(jié)構(gòu)等都是有數(shù)學(xué)家提出的，最早的計(jì)算機(jī)也是為數(shù)值計(jì)算而設(shè)計(jì)的。因此，要學(xué)好計(jì)算機(jī)就要有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，初學(xué)者有高中水平就差不多了。
2、邏輯思維能力的培養(yǎng)。學(xué)程序設(shè)計(jì)要有一定的邏輯思維能力，邏輯思維能力的培養(yǎng)要長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐鍛煉。要想成為一名優(yōu)秀的程序員，最重要的是掌握編程思想。要做到這一點(diǎn)必須在反復(fù)的實(shí)踐、觀察、分析、比較、總結(jié)中逐漸地積累。
3、要有一定的編程思想。學(xué)習(xí)一門(mén)語(yǔ)言或開(kāi)發(fā)工具，語(yǔ)法結(jié)構(gòu)、功能調(diào)用是次要的，最主要是學(xué)習(xí)它的思想。
學(xué)會(huì)編程語(yǔ)言，可以從事軟件工程師，就目前而言，軟件工程師就業(yè)前景一片大好，我國(guó)仍然還存在很大的軟件開(kāi)發(fā)人才缺口，并且以每年20%左右的速度增長(zhǎng)。編程語(yǔ)言發(fā)展前景如此好，已經(jīng)成為多數(shù)同學(xué)心中理想的職業(yè)。
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