计算机系统结构 输入输出设备发展史
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计算机的发展历史以及当前最新发展1.背景如今,计算机已经进入了千家万户,改变了人们的生活,随着科技的快速增长,计算机离我们的学习、工作、生活越来越近,甚至密不可分。
计算机可以帮助我们完成更为复杂的算法和工作,简化工作流程,达到节省工作时间的目的。
在广告公司,航空公司,农业生产公司,艺术,导航设备,书店,化工,通信,计算机,咨询,娱乐,财贸,各类商店,旅馆等等100多类业务中都有计算机的影子,它覆盖了社会生活的方方面面,构成了一个信息社会的缩影。
同时,计算机的应用行业渗透到了各个领域,从学术研究到股票交易、从学校教育到娱乐游戏、从联机信息检索到在线居家购物等。
计算机市场具有巨大的发展潜力,未来其应用将会涵盖从办公室共享信息到市场营销、服务等广泛领域。
另外,计算机带来的电子贸易正改变着如今商业活动的传统模式,其提供的方便而广泛的互连一定会对未来社会生活的各个方面带来显著的影响。
计算机网络有非常多的功能,如可以进行数据通信、资源共享等。
下面简单地介绍一下它的主要功能。
(1). 数据通信数据通信即实现计算机与终端、计算机与计算机间的数据传输,是计算机网络的最基本的功能,也是实现其他功能的基础。
如电子邮件、传真、远程数据交换等。
(2). 资源共享实现计算机网络的主要目的是共享资源。
一般情况下,网络中可共享的资源有硬件资源、软件资源和数据资源,其中共享数据资源最为重要。
(3). 远程传输计算机已经由科学计算向数据处理方面发展,由单机向网络方面发展,且发展的速度很快。
分布在很远的用户可以互相传输数据信息,互相交流,协同工作。
(4). 集中管理计算机网络技术的发展和应用,已使得现代办公、经营管理等发生了很大的变化。
目前,已经有了许多MIS系统、OA系统等,通过这些系统可以实现日常工作的集中管理,提高工作效率,增加经济效益。
计算机最主要的应用是科学计算和数据处理两大方面,另外还有自动控制、人工智能等等。
总结起来就是通信和资源共享。
计算机及其发展史概述人类所使用的计算工具是随着生产的发展和社会的进步,从简单到复杂、从低级到高级的发展过程,计算工具相继出现了如算盘、计算尺、手摇机械计算机、电动机械计算机等。
1946年,世界上第一台电子数字计算机(ENIAC)在美国诞生。
这台计算机共用了18000多个电于管组成,占地170m2,总重量为30t,耗电140kw,运算速度达到每秒能进行5000次加法、300次乘法。
从计算机的发展趁势看,大约2010年前美国就可以研制出千万亿次计算机。
电子计算机在短短的50多年里经过了电子管、晶体管、集成电路(IC)和超大规模集成电路(VLSI)四个阶段的发展,使计算机的体积越来越小,功能越来越强,价格越来越低,应用越来越广泛,目前正朝智能化(第五代)计算机方向发展。
从历史上看,计算工具的演化经历了由简单到复杂、从低级到高级的不同阶段,例如从"结绳记事"中的绳结到算筹、算盘计算尺、机械计算机等。
它们在不同的历史时期发挥了各自的历史作用,同时也启发了电子计算机的研制和设计思路。
1889年,美国科学家赫尔曼·何乐礼研制出以电力为基础的电动制表机,用以储存计算资料。
1930年,美国科学家范内瓦·布什造出世界上首台模拟电子计算机。
1946年6月美籍匈牙利科学家冯诺依曼教授发表了"电子计算机装置逻辑结构初探"的论文。
并设计出了第一台"存储程序"计算机EDVAC(埃德瓦克),即离散变量自动电子计算机(The Electronic Discrete Variable Automatic Computer).这种结构的计算机为现代计算机体系结构奠定了基础,成为"冯诺依曼体系结构",主要特点是:(1)采用二进制0和1直接模拟开关电路通、断两种状态,用于表示数据或计算机指令。
(2)把指令存储在计算机内部,且能自动执行指令。
计算机的发展史及基本操作一、第一台计算机的诞生第一台计算机ENIAC于1946年2月,在美国诞生; ENIAC和PC机比较 ENIAC PC机耗资 100万美圆 600美圆重量 30吨 10kg 占地 150平方米 0.25平方米电子器件 1.9万只电子管 100块集成电路运算速度 5000次/秒 500万次/秒二、计算机发展历史1、第一代计算机1946~1958 电子管为基本电子器件;使用机器语言和汇编语言;主要应用于国防和科学计算;运算速度每秒几千次至几万次;2、第二代计算机1958~1964 晶体管为主要器件;软件上出现了操作系统和算法语言;运算速度每秒几万次至几十万次;3、第三代计算机1964~1971 普遍采用集成电路;体积缩小;运算速度每秒几十万次至几百万次;4、第四代计算机1971~ 以大规模集成电路为主要器件;运算速度每秒几百万次至上亿次;三、我国计算机发展历史从1953年开始研究,到1958年研制出了我国第一台计算机在1982年我国研制出了运算速度1亿次的银河I、II型等小型系列机; §2 计算机特点 1、具有逻辑判定能力,能在程序控制下自动地进行工作 2、运算速度快 3、计算精度高 4、存储容量大,记忆能力强§3 计算机的应用 1、科学计算 2、数据处理 3、自动控制 4、计算机辅助设计/辅助制造/辅助教学 5、办公自动化 6、人工智能§4 计算机组成一、PC机硬件基本配置 1、主机:机箱、电源、主机板、CPU、内存、接口卡、硬盘、软驱、光驱 2、显示器 3、键盘、鼠标 4、音箱、打印机二、PC机主要部件与技术指标1、 CPU 运算器和控制器合在一起,做在一块半导体集成电路中,称为中心处理器CPU,也即微处理器; 它是计算机的核心,用于数据的加工处理并使计算机各部件自动协调地工作; CPU品质的高低直接决定了一个计算机系统的档次;反映CPU品质的最重要的指标是主频与字长; 1字长:CPU能同时处理的二进制数据的位数bit ,它决定了计算机的运算精度和运行速度; 2主频:CPU在单位时间内发出的脉冲数,单位是MHz;主频越高,CPU速度就越快; PC 机中用过的CPU CPU 字长位主频MHZ 兼容芯片 8088 准16 位 5 80286 16位 7~15 80386 32位 20~33 AMD、IBM、Cyrix 80486 32位 25~100 5X86 Pentium586 64位 66~166 6X86、K5 Pentium MMX 64位 166~233 PⅡ赛扬 64位 233~600 K6 PⅢ 64位 600~800 K72、主机板主机板上有CPU插座、内存插座、ROMBIOS、 CMOS及电池、输入输出接口和输入输出扩展槽系统总线等PC机的主要部件;不同档次的CPU需用不同档次的主机板;机板的质量直接影响等PC机的性能和价格;流行的主机板生产厂家有华硕、技嘉等3、内存储器存储器的主要功能是存放程序和数据;存储器中的信息是用“1”和“0”组成的二进制的形式来表示,一个二进制位为1 bit比特 ; 存储器所能容纳的信息量称为存储容量,度量单位是“字节”BYTE;八个二进制位组成一个字节; 1 KB千字节 = 1024 字节 1 MB 兆字节 =1024 KB 1 GB千兆字节 =1024 MB 内存储器存放正在运行的程序和数据;PC机的内存做成内存条形式,目前流行的内存条容量有64MB,128MB;不同档次PC机的内存条不兼容引脚;4、外存储器:又称为辅助存储器;用来存储大量的暂时不处理的数据和程序;外存储容量大,速度慢,价格低,在停电时能永久地保存信息; 最常用的外存储器是软磁盘、硬磁盘和光盘; 硬盘:其特点是固定密封、容量大、运行速度快,可靠性高;磁盘片和驱动器做在一起;又叫固定盘;硬盘是PC机主要信息系统软件、应用软件、用户数据等存放的地方;目前流行硬盘的容量有6、3、8、2、10、15GB等;闻名品牌有IBM、 Seagate 希捷、Quantum昆腾、Maxtor 钻石等软盘驱动器:软盘容量小、速度低,但价格便宜、可脱机保存、携带方便,主要用于数据后备及软件转存;目前PC机所用的软盘都是3.5英寸软盘,容量为1.44MB;在3.5英寸磁盘中写保护口打开时为写保护; 光盘驱动器:目前PC机所装的光盘都是只读光盘CD-ROM,速度为24速到40速;5、键盘和鼠标器 1键盘:键盘一般使用101~104键,有大小两种插口,某些品牌机使用小插口; 2鼠标:鼠标器有机械式和光电式两种,一般使用比较便宜的机械式鼠标;插口有矩形COM 口和小圆形两种,某些主机板没有小圆形鼠标插座;6、显示器显示器:除了笔记本电脑使用液晶显示器以外,台式机一般使用与电视机相似的阴极射线管CRT显示器;目前PC机都采用彩色显示器,大小为14、15及17英寸; 显示卡:显示器需要通过显示卡与主机相连,若用于图象处理或大型游戏,需采用较好的显示卡;7、打印机针式打印机:价格低,但噪声大,打印质量差; 喷墨打印机:价格低,噪声小,打印质量好,可打印彩色,适合家庭使用,但消耗费用高墨盒贵; 激光打印机:速度快,分辨率高,无噪声,价格高,难实现彩色打印;8、机箱与电源机箱有立式与卧式两种,目前PC机的机箱与相应电源及主板配套都是ATX机箱,具有节能功能,其开关为软开关按钮,关机时机内还带电;几年前的机箱则是AT机箱,采用硬开关;9.多媒体设备多媒体技术是把数字、文字、声音、图形、图像和动画等各种媒体有机组合起来,利用计算机进行加工处理; 多媒体的硬件设备有光驱、声卡、音箱、图象采集卡、电视卡、触摸屏等;目前一般的家用机都有前三项部件,可以播放音乐和电影VCD;三、软件系统1、软件定义所谓软件就是在计算机硬件上运行的各种程序系统和文档资料;它和硬件有密切的联系,没有软件的硬件称为“裸机”,没有任何用处;同样的硬件,配置不同的软件,其功能也大不一样;如DOS与Windows;2、计算机软件分类: 系统软件:治理、监控和维护计算机资源以及开发其它软件的软件;有操作系统、程序设计语言处理程序、支持软件等;其中最重要的是操作系统,它是控制和治理计算机的核心;用来对计算机系统中的各种软、硬件资源进行统一的治理和调度;它也是人和计算机的操作界面,我们使用计算机就是和操作系统打交道,我们学习使用计算机就是学习操作系统的使用;常用的操作系统有DOS、Windows、UNIX等;目前普遍使用Windows 98/95; 应用软件:为解决各种实际问题而编制的计算机程序;如财务软件、学籍治理系统等;应用软件可以由用户自己编制,也可以由软件公司编制;如 Microsoft office 就是微软Microsoft公司开发的办公自动化软件包,包括字处理软件 Word、表格处理软件 Excel、演示软件 Powerpoint等;第二章 Windows98 §1 Windows98 入门一、Windows98的启动和退出 1、启动:打开电源开关后等待一分钟左右,系统自动进入Windows 98登录界面,用鼠标左击确定按钮或按键盘上的Enter键; 2、退出:先退出所有应用程序,再按Alt F4键或用鼠标依次左击:开始按钮→关闭系统→关闭计算机→是注重:不要在退出Windows 98以前直接关机或按“Reset”按钮二、Windows98基本界面1、桌面2、图标我的电脑、网上邻居、回收站3、开始按钮:程序、查找、文档、运行、帮助4、任务栏:任务按钮:快速启动栏中英文输入法标志时间标志§2 Windows98基本操作功能键盘区编辑键区打字机键盘区 fficeffice" /> ○○○一、键盘介绍 1、Enter 键:回车,确认命令、段落结束换行 2、Shift 键:换档,按下此键,可输入表示上档符号或改变字母大小写; 3、CapsLock键:字母锁定,按此键可切换字母大小写;注重对应的CapsLock 指示灯; 4、放弃键Esc:放弃操作; 5、空格键:产生一个空位置; 6、删除键Delete: 删除选中对象或光标所在处的字符; 7、插入键Ins:插入/替换状态切换; 8、退格键“←”:删除光标前面的字符; 9、PgDn/ PgUp:屏幕画面向下/上翻滚一页; 10、Tab键:输入制表符,使光标进一大格; 11、Home/ End :光标移到行首/行末; 12、光标键:光标上、下、左、右移动; 13、控制键Ctrl及变换键Alt :通常和其它键配合来实现非凡功能,如快速功能选择等; 14、功能键:F1~F12二、鼠标操作 1、左击单击:选中某个对象或启动按钮 2、双击:启动某个对象选中 Enter 键 3、右击:启动快捷菜单 4、拖动:按住左键不放,移动鼠标把对象拖到某个位置再松开;可改变对象位置或大小;三、开始菜单 1、程序:显示可运行的程序清单 2、文档:显示近段时间打开过的文档 3、设置:对计算机进行设置 4、查找 5、帮助 6、运行 7、关闭系统:关闭计算机或重新启动计算机四、桌面图标的操作 1、排列图标:右击桌面→排列图标→按名称等 2、图标换名:右击图标→重命名→输入新名字 3、删除图标:左击图标→Delete 4、增加图标:右击桌面→新建→快捷方式 5、运行:双击图标 6、改图案:右击图标→属性→快捷方式→更改图标→选取合适图案→确定--------------------------------------------------------------------------------§3 Windows98应用程序简介一、Windows98应用程序 Windows98应用程序有记事本、写字板、计算器、画图、游戏等; 启动步骤:开始→程序→附件→应用程序二、窗口特性 1、控制菜单图标:窗口左上角,左击此图标有一菜单; 2、标题栏:窗口最顶端 3、最大化还原、最小化、关闭按钮:在窗口右上角,最大化按钮是三个按钮的中间一个,可把窗口扩大成跟桌面一样大,扩大后此图标变成还原按钮,还原按钮可把窗口还原成扩大以前的大小;最小化按钮是三个按钮的左边一个,它可把窗口缩小并放在任务栏上,要把最小化后的窗口还原,只要用鼠标左击任务栏上相对应的窗口;关闭按钮是最右边一个,用来关闭窗口; 4、菜单栏 5、工具栏 6、垂直、水平滚动条 7、状态栏三、活动窗口与非活动窗口: 1、活动窗口:可以在其中进行操作的窗口叫活动窗口,每个时间只有一个活动窗口,活动窗口标题栏为兰色; 2、活动窗口的切换:单击非活动窗口、单击任务栏、 Alt Tab 、 Alt Esc四、退出程序单击关闭按钮、双击控制菜单图标、文件→退出;五、计算器 1、启动步骤:开始→程序→附件→计算器 2、类型选择:查看→标准型/科学型六、游戏 Windows98的游戏有扫雷、纸牌、空档接龙、红心大战 1、启动:开始→程序→附件→游戏→游戏名 2、学习游戏方法:帮助→帮助主题→目标/规则/显示§4 记事本及中文输入一、进入记事本:1、进入:开始→程序→附件→记事本:进入记事本并新建一个”无标题“文档;2、记事本的文档:用记事本所写的文章称为文档;记事本的文档是一个纯文本文件.TXT,即只有文字及标点符号,没有格式;3、记事本的文档操作: 1新建文档:文件→新建 2打开文档:文件→打开→选择要打开文档的路径即文件保存在计算机里的位置→找到并选中此文档→打开 3保存文档:文件→保存→选择要文档保存的路径→在文件名一栏中输入文档的名称→保存;只在第一次保存时需进行后四步操作; 4另存为:操作跟第一次保存操作相同,另存为操作是把原文档更换文档名称或文档路径后重新存储;二、中文输入法1、中西文的切换: 1中西文的切换:按 Ctrl 空格键或则单击任务栏的文字切换按钮En →选择输入法 2中文输入法切换:按Ctrl Shift键或则单击任务栏的文字切换按钮En→选择输入法2、输入法状态图标 1输入法标志 2输入法切换 3全/半角切换 4中/西文标点切换 5小键盘三、智能ABC输入法 1、智能ABC输入法的两大特点:音形混合、智能词组 2、智能ABC输入法的帮助获得:右击输入法标志→帮助→双击输入法入门 3、智能ABC输入法的输入过程: 1小写状态 CapsLock指示灯不亮,输入法标志不是“A” 2按拼音或音形混合规则输入代码 3按空格键,从汉字列表中选择所需的汉字,若找不到可按“=/-”或“PageUp/Down”键翻页 4、智能ABC音形混合输入 1规则:汉字的声母加一到两个笔划代码八笔划; 2八笔划代码表笔形代码笔形笔形名称实例注解 1 一P 横提二、要、厂、政“提”也算作横 2 │竖同、师、少、党 3 ノ撇但、箱、斤、月 4 、è点捺写、忙、定、间“捺”也算作点 5 ┐折竖弯勾对、队、刀、弹顺时针方向,多折笔画,以尾折为准,如“了” 6 L 弯匕、她、绿、以逆时针方向,多折笔画,以尾折为准,如“乙” 7 十Î叉草、希、档、地交叉笔画只限于正叉 8 口方国、跃、是、吃四边整洁的方框取码时按照笔顺;含有笔形“十7”和“口8”的结构,按笔形代码 7 或 8 取码,而不将它们分割成简单笔形代码 1~6 ; 5、音形混合输入例宁 n44 波b44 山s2 国g8 家j44 地d71 6智能词组输入能用词组的地方,尽量用词组输入全拼音或音形混合;原来词组库没有的词组,可以自己创造,新词用过后,能自动记忆,可以和基本词汇库中的词条一样使用; 例中华人民共和国 z’hrmghg 注重: 1当无法区分是一个字还是两个字时,两字之间用分隔符“‘”分开,如“中华”z'h;“平安”p'an; 2在新词输入选择过程中,假如结果与用户需要不符,可用退格“←”键进行干预后重新选择; 7、非凡符号输入方法右击小键盘→选择单击符号类→单击小键盘 8、智能ABC属性设置方法右击智能ABC标志→属性设置四、文本文档的修改 1、光标的移动: 1利用光标上、下、左、右箭头键可使光标移动一格; 2Home键:光标移到一行最前面; 3End键:光标移到一行最后面; 4PageUp及PageDown 键:上/下翻一页; 5鼠标单击字符位置; 2、滚行及翻页光标不动:鼠标单击滚动条 3、插入字符:可与输入一样在文本的光标前面插入任意字符; 4、删除字符:用退格“←”键可删除光标前面字符,用“Delete”键可删除光标后面字符;五、文本块操作—文本的选择、剪切、复制、与粘贴所谓文本块指的是把指定的某部分文本以反白显示选中,然后进行移动或拷贝; 1、文本块的定义选中: 1拖动鼠标:移动鼠标到要选的文字块头,按下左键不放,拖动鼠标到文字块尾再放开,使文本以反白显示; 2光标键移动到要选的文字块头,按下Shift键不要放,然后移动鼠标到文字块尾单击; 2、文本块操作 1文本块的移动:选中文本→编辑→剪切→光标移到目标位置→编辑→粘贴 2文本块的复制:选中文本→编辑→复制→光标移到目标位置→编辑→粘贴 3、关于剪贴板剪贴板是内存中一块非凡的区域,可以把选中的文本或其它对象保存到剪贴板中,再把它们粘贴到目标位置; 剪切:把选中对象移到剪贴板,原来内容消失; 复制:把选中对象移到剪贴板,原来内容仍存在; 粘贴:把剪贴板内容移到目标位置,剪贴板内容仍存在; 剪贴板中只能存放一个内容,新的一次剪切或复制,都会使剪贴板的内容改变; §5 画图一、画图程序的启动:开始→程序→附件→画图二、画图窗口 1、菜单栏 2、工具箱 3、颜料盒:在绘画中,我们经常要改变颜色;为改变颜色,我们可以移动鼠标到颜料盒的任何一种颜色,单击左键指定前景颜色或单击右键指定背景颜色; 4、状态栏:在上面会显示各种工具的作用及坐标位置; 窗口内容的隐藏与显示:查看→工具箱 /颜料盒 /状态栏三、利用工具箱画图 1、文字输入 1输入过程: 1单击“文字”工具工具框的“A”处 2用鼠标在绘图区中拉出一个虚线文字 3在文字框光标位置输入汉字或西文字符 2利用字体工具栏改变字体:字体、大小、加粗、倾斜、下划线、竖排 3改变其颜色:左击颜料盒的对应颜色注重:鼠标在文字框外面点一下,文字框消失,结束这次文字输入过程;字体大小及颜色都不能改变了; 2、画各种线条和图形 1单击工具箱的相应图标铅笔、刷子、直线、矩形、椭圆、多边形 2按下左键并拖动鼠标,使线条或图形足够大小,松开左键即可; 3单击工具箱下面的选择栏可改变线条粗细或图形外形设置; 4左击颜料盒的对应颜色可改变图形的颜色; 3、喷枪和颜料罐 1喷枪:用喷枪在绘图区中点一下,该处就会出现一簇彩色细点,其大小和颜色由工具箱下面的选择栏和颜料盒设定; 2颜料罐用颜色填充:用颜料罐在一个封闭图形中点一下,该图形就被颜料盒设定的颜色填充;若点在不封闭图形上,整个绘图区就会被颜色填充; 4、图形擦除 1利用工具框的橡皮,可擦除绘图区中的图象,橡皮的大小可用鼠标在工具箱下面的选择栏选择; 2橡皮擦除以后的颜色即“背景颜色” 3擦除绘图区中的全部图象:编辑→全选→Delete或图象→清除图象 5、对图形的细微处进行修正:利用放大镜放大图象后再用铅笔修正擦除可将前景色设成背景颜色后再修正; 6、取色:此工具可将现有图象中的某一点颜色设成前景色;四、块操作 1、块定义:单击“选定”或“任意外形裁剪”工具,绘图区的鼠标变为十字形;移动鼠标到要裁剪的矩形块的左上角,按下左键往右下角拖,会出现一个虚线方框,松开左键,方框里面的内容就被选定为图象块; 2、块移动与块复制将鼠标移到块内任意位置,按下左键,拖动鼠标,图形块跟着移动,松开左键,图形块即固定在那里;在拖动鼠标时按Ctrl键,即可复制块内容; 或:编辑→复制→编辑→粘贴 3、块删除:按Delte键可删除所定义的块内容;五、图象变换利用图象菜单可以对已有的图象进行变换; 1、翻转/旋转选定图象→图象→翻转/旋转→水平翻转/垂直翻转/按一定角度旋转→确定;若不选定图象块,则对整个图象翻转; 2、拉伸/扭曲:选定图象块→图象→拉伸/扭曲→水平/垂直→输入大小值→确定; 若不选定图象块,则对整个图象变换; 3、撤消前一次操作:编辑→撤消六、图象属性设置: 1、设置画面的大小:图象→属性→选择大小单位一输入宽度与高度值→确定; 2、设置图象颜色黑白或彩色:图象→属性→黑白/彩色→确定;七、把其它图象文件粘贴到画图窗口中编辑→粘贴自八、将图象设置为墙纸文件→设置为墙纸§6 资源治理器一、文件及其存放 1、文件:在 Windows 98中,所有信息程序、数据、文本都是以文件形式存在磁盘上的;文件是一组信息的有序集合; 2、文件名:每个文件都有一个文件名,文件名可以用英文或汉字取,最好不超过4个汉字8个英文字母多数文件还有一个扩展名,扩展名表示这个文件的性质:如.DOC是Word文档;.EXE或是程序文件; 3、文件夹:文件存放在文件夹中,在DOS中叫子目录; 4、树形目录结构:为了有效的组织文件存放,文件夹目录采用层次结构;每个磁盘的根部可以直接存放文件,叫做根目录;根目录下面还可放子目录文件夹,子目录下面还可再放子目录文件夹……二、文件及文件夹的治理——资源治理器文件及文件夹是PC机的重要软件资源,它们可以用资源治理器或“我的电脑”来治理; 1、资源治理器的启动鼠标右击“我的电脑”→资源治理器或:开始→程序→资源治理器或:鼠标右击“开始”→资源治理器 2、资源治理器窗口:除了标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏外其工作区分为左、右两栏,左边为目录树窗口,右边为文件窗口; 3、目录树的打开与收缩:单击文件夹左边的“”或“-”; 4、文件的四种查看形式:通过“查看”菜单或工具栏选择 1大图标 2小图标 3列表 4具体资料:可显示文件名、文件大小、类型及修改建立时间;三、文件和文件夹的浏览和查找 1、浏览:可通过我的电脑或资源治理器查看文件太多时可使用滚动条; 2、查找: 1知道文件存放位置的可浏览我的电脑或资源治理器; 2只知道名称、不知道存放位置的,可使用开始菜单中的查找功能:开始→查找→选择搜索区域一输入查找名称→开始查找;名称不全面的可用“”或“”来代替;“”表示一串字符串;“”表示一个字符;如查找以“S”开头的文件即在查找名称框中打入S.四、对象文件或文件夹的选择单击对象,使它变成兰底白字,叫做这个对象被选中;对文件或文件夹的改名、删除、移动、复制等所有操作,都需要先选中对象; 1、选择对象 1单击对象,可选中一个对象; 2在单击对象时,按住Ctrl键,可选中多个对象; 3若要选中一片对象,可先单击最前面的对象,按住Shift键,单击最后的对象,也可按住鼠标左键在对象区的右上角拖到左下角放开; 2、当前目录:单击目录树窗口的一个目录文件夹,该目录被选中文件夹打开这个目录称为当前目录;当前目录也显示在地址栏中;五、文件或文件夹的新建、删除、改名 1、新建:选定新建位置→单击文件/右击文件窗口→新建→文件夹/文件类型→输入文件/文件夹名 2、改名选中改名对象→右击→重命名鼠标在改名对象上多按一会放开 3、删除 1选中对象→按Delete/单击工具栏上删除按钮 2选中对象→单击文件/右击→删除六、文件及文件夹的移动与复制 1.移动 1选中对象→按住鼠标左键把它们拖到目的地在同一盘中 2选中对象→右击/常用工具栏/编辑菜单→剪切→目的地→粘贴; 2.复制 1选中对象→按住Ctrl键并用鼠标把它们拖到目的地; 2选中对象→右击/常用工具栏/编辑菜单→复制→目的地→粘贴; 注重:复制、剪切以后都要使用“粘贴”才有效果; 例把硬盘上的文件或整个文件夹复制到软盘 1使用前面文件夹复制的两种方法中的一个; 2选中对象→右击→发送→3.5英寸软盘A七、文件及文件夹的属性 1、属性查看 1选中对象→鼠标右键→属性 2选中对象→工具栏的属性按钮 2、属性种类:存档;只读;隐藏;系统八、其它操作 1、工具栏中的其它功能按钮:向上、后退、撤消、查看; 2、在资源治理器中直接启动应用程序文件及文档文件; 双击需启动的文件; 若文档文件没有对应的应用程序,系统会提醒你选择一个可对它进行操作的应用程序;而且以后始终用此程序打开这类文档文件相同的扩展名; 3、创建快捷方式 1利用在资源治理器创建快捷方式:按住鼠标左键将文件或文件夹拖到桌面上; 2在桌面上创建:右击桌面→新建→快捷方式→浏览→找到文件所在位置文件夹→打开→输入快捷方式名称→完成 3快捷方式的删除:选中图标→按Delete键九、硬盘的文件组织目录治理 1、根目录下只存放必需的系统文件 , 2、系统软件和用户自己的文档文件要存放在不同的子目录文件夹中,不要把用户文档放在系统软件文件夹中; 3、每个用户都要有自己的文件夹,当文件很多时要建立多级文件夹子目录,各种文档分别存放;4、当有多个逻辑盘时,系统软件与用户文件应存放在不同的盘上;一般C盘只存放系统软件; §7 改变Windows98的设置一、总的设置方法:一般可通过“控制面板”设置,进入“控制面板”的方法是:开始→设置→控制面板; 或:双击“我的电脑”→双击控制面板;二、日期和时间的调整 1、设置界面的进入双击任务栏右边的时间标志控制面板→双击日期/时间 2、调整日期:选择年、月、日 3、调整时间:用拖动鼠标方法选中小时或分,然后从键盘输入;三、显示器及桌面主题的改变 1、设置界面的进入控制面板→双击显示/桌面主题, 或:右击桌面→属性 2、桌面背景及墙纸选择:显示属性→背景→墙纸→选择HTML文档或图片→确定 1利用“浏览”可使用其它图片文件作为墙纸; 2“显示”有“居中”、“平铺”、“拉伸”三种选择; 3、屏幕保护:显示属性→屏幕保护程序→选择屏幕保护程序→确定 1可调整等待时间最小1分钟 2可使用密码保护四、键盘的设置:控制面板→双击键盘字符重复延时及字符重复速度调整:“速度”“语言”对话页:同“输入法”设置对话框。
计算机体系结构概述计算机体系结构是指计算机硬件与软件之间的组织和交互方式。
它定义了计算机系统内部各个组成部分的功能、连接方式以及数据传输的路径等。
计算机体系结构的设计直接影响了计算机性能、可扩展性和能效等方面的表现。
本文将概述计算机体系结构的基本概念、发展历程和常见结构类型。
一、基本概念计算机体系结构是计算机系统的“蓝图”,可以将其比作大楼的设计图。
它包括了各个部分之间的功能划分、数据传输和操作方式等。
计算机体系结构主要由以下几个方面组成:1. 处理器:负责执行计算机指令,包括算术逻辑运算、控制逻辑和数据处理等功能。
2. 存储器:用于存储程序和数据。
常见的存储器有主存储器和辅助存储器,如内存和硬盘等。
3. 输入输出设备:用于与用户进行信息交互,如键盘、鼠标、显示器等。
4. 总线:用于连接各个组件之间的数据传输通路。
主要包括数据总线、地址总线和控制总线。
二、发展历程计算机体系结构随着计算机技术的发展而不断演变和完善。
以下是计算机体系结构的三个主要发展阶段:1. 单指令流单数据流(SISD):早期计算机采用的体系结构,指令和数据都从单一的内存存取,处理器按照指令序列依次执行,没有并发操作。
2. 单指令流多数据流(SIMD):在SISD的基础上,引入多个处理器核心,它们可以同时处理不同的数据,但执行的指令序列相同。
3. 多指令流多数据流(MIMD):当前普遍采用的体系结构,具有多个独立的处理器核心,可以同时执行不同的指令和处理不同的数据。
三、常见结构类型根据计算机体系结构的特点和应用需求,发展出了多种常见的结构类型。
以下是几种常见的计算机体系结构:1. 冯·诺依曼结构:由冯·诺依曼于20世纪40年代提出的经典计算机结构。
它以存储程序的概念为基础,包含了用于指令和数据存取的存储器、算术逻辑单元(ALU)、控制单元和输入输出设备等。
2. 流水线结构:将指令执行划分为多个阶段,并行处理不同的指令。
计算机(全称:电子计算机;别称:电脑)中文:计算机。
汉语拼音:jì suàn jī英文:Computer、calculation machine、PC(个人计算机)、laptop(笔记本电脑)、Workstation(工作站)、Server(服务器)、Mainframe(大型机)、Supercomputer(超级计算机)电脑的学名为电子计算机,是由早期的电动计算器发展而来的。
1946年,世界上出现了第一台电子数字计算机“ENIAC”,用于计算弹道。
是由美国宾夕法尼亚大学莫尔电工学院制造的。
1956年,晶体管电子计算机诞生了,这是第二代电子计算机。
只要几个大一点的柜子就可将它容下,运算速度也大大地提高了。
1959年出现的是第三代集成电路计算机。
最初的计算机由约翰·冯·诺依曼发明(那时电脑的计算能力相当于现在的计算器),有三间库房那么大,后逐步发展。
1946年面世的“ENIAC”,它主要是用于计算弹道。
是由美国宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院制造的,它的体积庞大,占地面积170多平方米,重量约30吨,消耗近150千瓦的电力。
显然,这样的计算机成本很高,使用不便。
这个说法被计算机基础教科书上普遍采用,事实上在1973年根据美国最高法院的裁定,最早的电子数字计算机,应该是美国爱荷华州立大学的物理系副教授约翰·阿坦那索夫和其研究生助手克利夫·贝瑞(Clifford E. Berry ,1918-1963)于1939年10月制造的"ABC"(Atanasoff- Berry-Computer)。
之所以会有这样的误会,是因为“ENIAC”的研究小组中的一个叫莫克利的人于1941年剽窃了约翰·阿坦那索夫的研究成果,并在1946年时,申请了专利。
由于种种原因直到1973年这个错误才被扭转过来。
(具体情况参阅百度百科----“约翰·阿坦那索夫”词条,希望大家记住ABC和约翰·阿坦那索夫,希望以后的教科书能够修改这个错误)。
计算机听课笔记范文10篇一、课程主题:计算机基础知识概述。
1. 计算机的发展历程。
- 第一代计算机(1946 - 1957):电子管计算机,体积庞大,运算速度慢,例如ENIAC。
主要用于军事和科学计算。
- 第二代计算机(1958 - 1964):晶体管计算机,体积减小,运算速度提高,可靠性增强。
开始应用于商业和工业领域。
- 第三代计算机(1965 - 1971):中小规模集成电路计算机,性能进一步提高,成本降低,出现了操作系统。
- 第四代计算机(1972年至今):大规模和超大规模集成电路计算机,计算机走向微型化、网络化、智能化。
2. 计算机的组成部分。
- 硬件:- 中央处理器(CPU):包括运算器和控制器。
运算器进行算术和逻辑运算,控制器控制计算机各部件协调工作。
- 存储器:分为内存储器(主存)和外存储器。
内存储器速度快,容量相对小;外存储器速度慢,容量大,如硬盘、U盘等。
- 输入设备:如键盘、鼠标等,用于向计算机输入数据和指令。
- 输出设备:如显示器、打印机等,用于输出计算机处理的结果。
- 软件:- 系统软件:如操作系统(Windows、Linux等),管理计算机的硬件资源和软件资源,为用户提供操作界面。
- 应用软件:如办公软件(Word、Excel等),用于满足用户特定的需求。
二、重点内容。
1. 计算机发展历程中各代计算机的主要特点和代表机型。
2. 计算机硬件和软件的基本组成及其功能。
三、个人思考。
了解计算机的发展历程有助于我们理解计算机技术的演进规律。
计算机硬件和软件的协同工作是计算机能够正常运行的关键,在今后的学习中,要深入研究各部分的工作原理和相互关系。
一、课程主题:计算机操作系统。
1. 操作系统的定义与功能。
- 定义:操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序,同时也是计算机系统的内核与基石。
- 功能:- 进程管理:负责进程的创建、调度、终止等操作。
进程是正在运行的程序的实例。
- 内存管理:对内存进行分配、回收和保护。
内部资料,转载请注明出处,谢谢合作;一、计算机系统概述(一)计算机发展历程了解知识点一:第一台计算机 ENIAC知识点二:冯诺依曼VanNeumann首次提出存储程序的概念,将数据和程序一起放在存储器中,使得编程更加方便;50多年来,虽然对冯诺依曼机进行了很多改革,但结构变化不大,仍然称为冯诺依曼机;知识点三:一般把计算机的发展分为四个阶段:第一代1946-50‘s后期:电子管计算机时代;第二代50‘s中期-60’s后期:晶体管计算机时代;第三代60‘s中期-70’s前期:集成电路计算机时代;第四代70‘s初-:大规模集成电路计算机时代;知识点四:冯·诺依曼计算机的特点冯·诺依曼体系计算机的核心思想是“存储程序”的概念;它的特点如下:1 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成;2 指令和数据都用二进制代码表示;3 指令和数据都以同等地位存放于存储器内,并可按地址寻访;4 指令是由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数所在存储器中的位置;5 指令在存储器内是顺序存放的;6 机器以运算器为核心,输入输出设备与存储器的数据传送通过运算器;(二)计算机系统层次结构了解计算机系统的层次结构,通常可有五个以上的层次,在每一个层次上都能进行程序设计;由下自上可排序为:第一级微程序机器级,微指令由机器直接执行,第二级传统机器级,用微程序解释机器指令,第三级操作系统级,一般用机器语言程序解释作业控制语句,第四级汇编语言机器级,这一级由汇编程序支持和执行,第五级高级语言机器级,采用高级语言,由各种高级语言编译程序支持和执行;还可以有第六级应用语言机器级,采用各种面向问题的应用语言;1.计算机硬件的基本组成图中实线为控制线,虚线为反馈线,双线为数据线;图中各部件的功能是:1 运算器用来完成算术运算和逻辑运算,并将运算的中间结果暂存在运算器内;2 存储器用来存放数据和程序;3 控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行及处理运算结果;4 输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式,常见的有键盘、鼠标等;5 输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式如打印机输出、显示器输出等;计算机的五大部件在控制器的统一指挥下,有条不紊地自动工作;由于运算器和控制器在逻辑关系和电路结构上联系十分紧密,尤其在大规模集成电路制作工艺出现后,这两大部件往往制作在同一芯片上,因此,通常将他们合起来统称为中央处理器,简称CPU;把输入设备与输出设备简称为I/O 设备;因此,现代计算机可认为由三大部分组成:CPU、I/O设备及主存储器MM;CPU与MM合起来称为主机,I/O设备叫作外设;存储器分为主存储器MM和辅助存储器;主存可直接与CPU交换信息,辅存又叫外存;2.计算机软件的分类计算机的软件通常又分为两大类:系统软件和应用软件;系统软件又称为系统程序,主要用来管理整个计算机系统,监视服务,使系统资源得到合理调度,确保高效运行;它包括:标准程序库、语言处理程序、操作系统、服务性程序、数据库管理系统、网络软件等等;应用软件又称为应用程序,它是用户根据任务所编制的各种程序;3.计算机的工作过程1.运算器运算器包括三个寄存器和一个算逻单元ALU;其中ACC为累加器,MQ为乘商寄存器,X为操作数寄存器;这三个寄存器在完成不同运算时,所存放在操作数类别也各不相同;2.存储器主存储器包括存储体、各种逻辑部件及控制电路等;主存的工作方式就是按存储单元的地址号来实现对存储字各位的存写入、取读出;这种存取方式叫做按地址存取,也即按地址访问存储器简称访存;为了能实现按地址访问的方式,主存中还必须配置两个寄存器MAR和MDR;MAR是存储器地址寄存器,用来存放欲访问的存储单元的地址,其位数对应存储单元的个数;MDR是存储器数据寄存器,用来存放从存储体某单元取出的代码或者准备往某存储单元存入的代码,其位数与存储字长相等;要想完整地完成一个取或存操作;3.控制器控制器是计算机组成的神经中枢,由它指挥全机各部件自动、协调地工作;具体而言,它首先要命令存储器读出一条指令,这叫取指过程;接着对这条指令进行分析,指出该指令要完成什么样的操作,并按寻址特征指明操作数的地址,这叫分析指令过程;最后根据操作数所在的地址,取出操作数并完成某种操作,这叫作执行过程;以上就是通常所说的完成一条指令操作的取指、分析和执行三阶段; 控制器由程序计数器PC,指令寄存器IR以及控制单元CU几部分组成;PC 用来存放当前欲执行指令的地址, 它与主存的MAR之间有一条直接通路,且具有自动加1的功能, 即可自动形成下一条指令的地址;IR用来存放当前的指令, IR 的内容来自主存的MDR;IR中的操作码送到CU,用来分析指令;其地址码作为操作数的地址送至存储器的MAR; CU用来分析当前指令所需完成的操作,并发出各种微操作命令序列,用以控制所有被控对象;4.I/OI/O子系统包括各种外部设备及相应的接口;每一种设备都是由I/O接口与主机联系的,它接受CU发出的各种控制命令完成相应的操作;计算机的解题过程如下:首先把构成程序的有序指令和数据,通过键盘输入到主存单元中,并置PC的初值为0即令程序的首地址为0;启动机器后,计算机便自动按存储器中所存放的指令顺序,有序地逐条完成取指令、分析指令和执行指令,直至执行到程序的最后一条指令为止;(三)计算机性能指标1. 吞吐量、响应时间1 吞吐量:单位时间内的数据输出数量;2 响应时间:从事件开始到事件结束的时间,也称执行时间;2. CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间1 CPU时钟周期:机器主频的倒数,Tc2主频:CPU工作主时钟的频率,机器主频Rc3CPI:执行一条指令所需要的平均时钟周期4CPU执行时间:T CPU=In×CPI×T CIn执行程序中指令的总数CPI执行每条指令所需的平均时钟周期数T C时钟周期时间的长度3. MIPS、MFLOPS1MIPS:MIPSMillion Instructions Per SecondMIPS = In/Te×106= In/In×CPI×Tc×106= Rc/CPI×106Te:执行该程序的总时间In:执行该程序的总指令数Rc:时钟周期Tc的到数MIPS只适合评价标量机,不适合评价向量机;标量机执行一条指令,得到一个运行结果;而向量机执行一条指令,可以得到多个运算结果;2 MFLOPS:MFLOPSMillion Floating Point Operations Per SecondMFLOPS=Ifn/Te×106Ifn:程序中浮点数的运算次数MFLOPS测量单位比较适合于衡量向量机的性能;一般而言,同一程序运行在不同的计算机上时往往会执行不同数量的指令数,但所执行的浮点数个数常常是相同的;二、数据的表示和运算(一)数制与编码1.进位计数制及其相互转换2.真值和机器数3.BCD码4.字符与字符串5.校验码(二)定点数的表示和运算1.定点数的表示无符号数的表示;有符号数的表示;2.定点数的运算定点数的位移运算;原码定点数的加/减运算;补码定点数的加/减运算;定点数的乘/除运算;溢出概念和判别方法;(三)浮点数的表示和运算1.浮点数的表示浮点数的表示范围;IEEE754标准2.浮点数的加/减运算(四)算术逻辑单元ALU1.串行加法器和并行加法器2.算术逻辑单元ALU的功能和机构三、存储器层次机构cache-主存-外存的层次结构、cache的三种不同映象方式、主存芯片的子扩展和位扩展方案设计以及续存相关地址转换的内容是重点(一)存储器的分类1.按存储介质分1半导体存储器;存储元件由半导体器件组成的叫半导体存储器;其优点是体积小、功耗低、存取时间短;其缺点是当电源消失时,所存信息也随即丢失,是一种易失性存储器;2磁表面存储器;按载磁体形状的不同,可分为磁盘、磁带和磁鼓;现代计算机已很少采用磁鼓;由于用具有矩形磁滞回线特性的材料作磁表面物质,它们按其剩磁状态的不同而区分“0”或“1”,而且剩磁状态不会轻易丢失,故这类存储器具有非易失性的特点;3 磁芯存储器不用了4光盘存储器;光盘存储器是应用激光在记录介质磁光材料上进行读写的存储器,具有非易失性的特点;光盘记录密度高、耐用性好、可靠性高和可互换性强等; 2.按存取方式分类按存取方式可把存储器分为随机存储器、只读存储器、顺序存储器和直接存取存储器四类;1随机存储器RAMRandom Access Memory;RAM是一种可读写存储器, 其特点是存储器的任何一个存储单元的内容都可以随机存取,而且存取时间与存储单元的物理位置无关;计算机系统中的主存都采用这种随机存储器;由于存储信息原理的不同, RAM又分为静态RAM 以触发器原理寄存信息和动态RAM以电容充放电原理寄存信息;2只读存储器ROMRead only Memory;只读存储器是能对其存储的内容读出,而不能对其重新写入的存储器;这种存储器一旦存入了原始信息后,在程序执行过程中,只能将内部信息读出,而不能随意重新写入新的信息去改变原始信息;因此,通常用它存放固定不变的程序、常数以及汉字字库,甚至用于操作系统的固化;它与随机存储器可共同作为主存的一部分,统一构成主存的地址域;只读存储器分为掩膜型只读存储器MROMMasked ROM、可编程只读存储器PROMProgrammable ROM、可擦除可编程只读存储器EPROMErasable Programmable ROM、用电可擦除可编程的只读存储器EEPROMElectrically Erasable Programmable ROM;以及近年来出现了的快擦型存储器Flash Memory,它具有EEPROM的特点,而速度比EEPROM快得多;3串行访问存储器;如果对存储单元进行读写操作时,需按其物理位置的先后顺序寻找地址,则这种存储器叫做串行访问存储器;显然这种存储器由于信息所在位置不同,使得读写时间均不相同;如磁带存储器,不论信息处在哪个位置,读写时必须从其介质的始端开始按顺序寻找,故这类串行访问的存储器又叫顺序存取存储器;还有一种属于部分串行访问的存储器,如磁盘;在对磁盘读写时,首先直接指出该存储器中的某个小区域磁道,然后再顺序寻访,直至找到位置;故其前段是直接访问,后段是串行访问,叫直接存取存储器;3.按在计算机中的作用分类按在计算机系统中的作用不同,存储器又可分为主存储器、辅助存储器、缓冲存储器;(二)存储器的层次化结构主要是为了解决速度匹配问题存储器有3个重要的指标:速度、容量和每位价格,一般来说,速度越快,位价越高;容量越大,位价越低,容量大,速度就越低;上述三者的关系用下图表示:寄存器缓存主存磁盘磁带存储系统层次结构主要体现在缓存-主存-辅存这两个存储层次上,如下图所示:(三)半导体随机存取存储器1.SRAM存储器的工作原理静态RAM由于静态RAM是触发器存储信息,因此即使信息读出后,它仍保持其原状态,不需要再生;但电源掉电时,原存信息丢失,故它属易失性半导体存储器2.DRAM存储器的工作原理(四)只读存储器(五)主存储器与CPU的连接(六)双口RAM和多模块存储器(七)高速缓冲存储器Cache1.程序访问的局部2.Cache的基本工作原理3.Cache和主存之间的映射方式4.Cache中主存块的替换算法5.Cache写策略(八)虚拟存储器1.虚拟存储器的基本概念2.页式虚拟存储器3.段式虚拟存储器4.段页式虚拟存储器5.TLB快表四、指令系统(一)指令格式1.指令的基本格式2.定长操作码指令格式3.扩展操作码指令格式(二)指令的寻址方式1.有效地址的概念2.数据寻址和指令寻址3.常见寻址方式(三)CISC和RISC的基本概念五、中央处理器CPU(一)CPU的功能和基本结构(二)指令执行过程(三)数据通路的功能和基本结构(四)控制器的功能和工作原理1.硬布线控制器2.微程序控制器微程序、微指令和微命令;微指令的编码方式;微地址的形式方式; (五)指令流水线1.指令流水线的基本概念2.超标量和动态流水线的基本概念(一)总线(二)总线概述(三)总线的基本概念总线是连接计算机内部多个部件之间的信息传输线,是各部件共享的传输介质;多个部件和总线相连,在某一时刻,只允许有一个部件向总线发送信号,而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息;总线是由许多传输线或通路组成,每条线可传输一位二进制代码,如16条传输线组成的总线,可同时传输16位二进制代码;(四)总线的分类按数据传送方式:并行传输总线和串行传输总线按总线的适用范围:计算机总线,测控总线,网络通信总线按连接部件不同:重点片内总线:片内总线是指芯片内部的总线,如在CPU芯片内部, 寄存器与寄存器之间、寄存器与算术逻辑单元之间都有总线连接;系统总线:系统总线是指CPU、主存、I/O各大部件之间的信息传输线;按传输信息的不同,可分为三类:数据总线、地址总线和控制总线;数据总线用来传输各功能部件之间的数据信息,它是双向传输总线,其位数与机器字长、存储字长有关;数据总线的条数称为数据总线宽度,它是衡量系统性能的一个重要参数;例子:总线宽8位,指令字长16位,CPU需要两次访主存地址总线主要用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或在I/O设备上的地址;它是单向传输的;地址线的位数与存储单元的个数有关,如地址线为20根,则对应的存储单元个数为220;控制总线是用来发出各种控制信号的传输线;对单一控制线来说,传输单向;对控制总线,是双向的;对CPU而言,控制信号既有输入又有输出;通信总线:这类总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统如控制仪表、移动通讯等之间的通信;(五)总线的组成及性能指标总线的组成:总线组成包括信号线、总线控制器、附属电路;信号线包括数据线、地址线和控制线总线性能指标:1总线宽度:它是指数据总线的根数, 用bit位表示,如8位、16位、32位、64位;2总线带宽:总线的数据传输速率即单位时间内总线上传输数据的位数,通常用每秒传输信息的字节数来衡量,单位为MBps兆每秒;例如,总线频率33MHZ,总线宽度32位4B,则总线带宽334=132MBps;3时钟同步/异步:总线上的数据与时钟同步工作的总线称同步总线,与时钟不同步工作的总线称为异步总线;4总线复用:通常地址总线与数据总线在物理上是分开的两种总线;地址总线传输地址码,数据总线传输数据信息;为了提高总线的利用率,优化设计,特将地址总线和数据总线共用一条物理线路,只是某一时刻该总线传输地址信号,另一时刻传输数据信号或命令信号;这叫总线的多路复用;5信号线数:即地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和;6总线控制方式:包括并发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等;7 其他指标:如负载能力问题等;总线结构的三种形式:以CPU为中心的双总线结构:这种结构在I/O设备与主存交换信息时仍然要占用CPU,因此会影响CPU的工作效率;单总线结构:它是将CPU、主存、I/O设备都挂在一组总线上,允许I/O之间、I/O与主存之间直接交换信息;因为只有一组总线,当某一时刻各部件都要占用时,就会出现争夺现象;双总线结构的特点是将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来,形成主存总线与I/O总线分开的结构;三总线结构中, 主存总线用于CPU与主存之间的传输;I/O总线供CPU与各类I/O之间传递信息;DMA总线用于高速外设磁盘、磁带等与主存之间直接交换信息;在三总线结构中,任一时刻只能使用一种总线;(六)总线仲裁总线控制总线控制主要包括判优控制和通信控制;总线判优控制可分集中式和分布式两种,前者将控制逻辑集中在一处如在CPU中,后者将控制逻辑分散在与总线连接的各个部件或设备上;集中仲裁方式常见的集中控制有三种优先权仲裁方式:1.链式查询菊花链图中控制总线中有三根线用于总线控制BS总线忙;BR总线请求、BG总线同意,其中总线同意信号BG是串行地从一个I/O接口送到下一个I/O接口;如果BG到达的接口有总线请求,BG信号就不再往下传;意味着该接口获得了总线使用权,并建立总线忙BS信号,表示它占用了总线;这种方式的特点是:只需很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制,并且很容易扩充设备,但对电路故障很敏感;2.计数器定时查询计数器定时查询方式如下图所示;它与链式查询方式相比,多了一组设备地址线,少了一根总线同意线BG;总线控制部件接到由BR 送来的总线请求信号后,在总线未被使用BS=0的情况下,由计数器开始计数,向各设备发出一组地址信号;当某个有总线请求的设备地址与计数值一致时,便获得总线使用权,此时终止计数查询;这种方式的特点是:计数可以从“0”开始,此时设备的优先次序是固定的;计数也可以从终止点开始,即是一种循环方法,此外,对电路故障不如链式查询方式敏感,但增加了主控制线设备地址数,控制也较复杂;3.独立请求方式独立请求方式如下图所示;由图可见,每一设备均有一对总线请求线BRi和总线同意线BGi;当设备要求使用总线时,便发出该设备的请求信号;总线控制部件中有一排队电路,可根据优先次序确定响应哪一设备的请求;这种方式的特点是:响应速度快,优先次序控制灵活通过程序改变,但控制线数量多,总线控制更复杂;总线通信控制没要求分布仲裁方式同集中式仲裁相比,分布式仲裁不需要中央仲裁器,而是让各个主设备功能模块都有自己的仲裁号和仲裁电路;需要使用总线时,各个设备的功能模块将自己唯一的仲裁号发送到共享的总线上,各自的仲裁电路再将从仲裁总线上获得的仲裁号和自己的仲裁号相对比,获胜的仲裁号将保留在仲裁总线上,相应设备的总线请求获得响应;分布式仲裁不需要中央仲裁器,每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器;当它们有总线请求时,把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上,每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较;如果仲裁总线上的号大,则它的总线请求不予响应,并撤消它的仲裁号;最后,获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上;显然,分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础(七)总线操作和定时总线操作目前在总线上的操作主要有以下几种:1读和写读是将从设备如存储器中的数据读出并经总线传输到主设备如CPU;写是主设备到从设备的数据传输过程;2块传送主设备给出要传输的数据块的起始地址后,就可以利用总线对固定长度的数据一个接一个的读出或写入;3写后读或读后写主设备给出地址一次,就可以进行先写后读或者先读后写操作,先读后写往往用于校验数据的正确性,先写后读往往用于多道程序的对共享存储资源的保护;4广播和广集主设备同时向多个从设备传输数据的操作模式称为广播;广集操作和广播操作正好相反,它将从多个从设备的数据在总线上完成AND或OR操作,常用于检测多个中断源;定时:事件出现在总线上的时序关系;1、同步定时在同步定时协议中,事件出现在总线上的时刻由总线时钟信号来确定;所以包含始终信号线由于采用了公共时钟,每个功能模块什么时候发送或接收信息都由统一时钟规定,因此,同步定时具有较高的传输频率;同步定时适用于总线长度较短、各功能模块存取时间比较接近的情况;2.异步定时在异步定时协议中,后一事件出现在总线上的时刻取决于前一事件的出现,即建立在应答式或互锁机制基础上;在这种系统中,不需要统一的共公时钟信号;总线周期的长度是可变的;(八)总线标准六、输入输出I/O系统(一)I/O系统基本概念(二)外部设备1.输入设备:键盘、鼠标2.输出设备:显示器、打印机3.外存储器:硬盘存储器、磁盘阵列、光盘存储器(三)I/O接口I/O控制器1.I/O接口的功能和基本结构2.I/O端口及其编址(四)I/O方式1.程序查询方式2.程序中断方式中断的基本概念;中断响应过程;中断处理过程;多重中断和中断屏蔽的概念;3.DMA方式DMA控制器的组成;DMA传送过程;4.通道方式七、计算机系统概述(四)计算机发展历程(五)计算机系统层次结构4.计算机硬件的基本组成5.计算机软件的分类6.计算机的工作过程(六)计算机性能指标吞吐量、响应时间;CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间;MIPS、MFLOPS;八、数据的表示和运算(五)数制与编码6.进位计数制及其相互转换7.真值和机器数8.BCD码9.字符与字符串10.校验码(六)定点数的表示和运算3.定点数的表示无符号数的表示;有符号数的表示;4.定点数的运算定点数的位移运算;原码定点数的加/减运算;补码定点数的加/减运算;定点数的乘/除运算;溢出概念和判别方法;(七)浮点数的表示和运算3.浮点数的表示浮点数的表示范围;IEEE754标准4.浮点数的加/减运算(八)算术逻辑单元ALU3.串行加法器和并行加法器4.算术逻辑单元ALU的功能和机构九、存储器层次机构(九)存储器的分类(十)存储器的层次化结构(十一)半导体随机存取存储器3.SRAM存储器的工作原理4.DRAM存储器的工作原理(十二)只读存储器(十三)主存储器与CPU的连接(十四)双口RAM和多模块存储器(十五)高速缓冲存储器Cache6.程序访问的局部7.Cache的基本工作原理8.Cache和主存之间的映射方式9.Cache中主存块的替换算法10.Cache写策略(十六)虚拟存储器6.虚拟存储器的基本概念7.页式虚拟存储器8.段式虚拟存储器9.段页式虚拟存储器10.TLB快表十、指令系统(四)指令格式4.指令的基本格式5.定长操作码指令格式6.扩展操作码指令格式(五)指令的寻址方式4.有效地址的概念5.数据寻址和指令寻址6.常见寻址方式(六)CISC和RISC的基本概念十一、中央处理器CPU(六)CPU的功能和基本结构(七)指令执行过程(八)数据通路的功能和基本结构(九)控制器的功能和工作原理3.硬布线控制器4.微程序控制器微程序、微指令和微命令;微指令的编码方式;微地址的形式方式;(十)指令流水线3.指令流水线的基本概念4.超标量和动态流水线的基本概念十二、总线(九)总线概述1.总线的基本概念2.总线的分类3.总线的组成及性能指标(十)总线仲裁1.集中仲裁方式2.分布仲裁方式(十一)总线操作和定时1.同步定时方式。
计算机系统结构期末报告
输入/输出设备的发展历程
计算机科学与技术
16 班
2012年12月17日
【摘要】
:
本文章是在参考专业人士学习研究成果的基础上整理编写而成,目的是让
大众对体计算机的输入输出设备有一个简单的了解,为大家在选购和使用这些设备的过
程中提供参考和帮助。本文主要分输入设备和输出设备两个大的方面分别对相关设备的
概念,作用,分类,性能指标做了简单的阐述。由于本人阅历,能力的限制,只是对生
活中常见的相关事物进行了很浅层次的说明,还有很多没有涉及的知识,希望大家能够
加以补充说明。
【关键词】
:
输入设备 输出设备 发展历史 简介
【背景资料】
在介绍计算机的输入输出设备之前,先简单的介绍一下计算机系统。一个完整的计算机
系统包括两大部分——硬件和软件,硬件又分为主机和外部设备,外部设备在整个计算机硬
件系统中占有绝大部分的比重。这是因为主机只能加工和处理二进制电脉冲信号,而人能够
识别的信息的种类是很多的,如文字,图形,图像,语音等。他们是无法与处理器进行直接
联系,必须借助于信息转换装置——外部设备,才能将这些信息转换成二进制电脉冲信号送
到处理器,经过处理器运算处理后,所得到的结果再通过外部设备还原成人们能够是别的文
字,图形,图像,语音等信息。而在外部设备中,输入设备和输出设备占据了一般的比重,
可见其重要性。下面我将从输入输出两个方面分别进行介绍。
一、输入设备
1. 输入设备简介
输入设备是向计算机输入信息的外部设备。他将程序、数据,命令以及某些标志等信息
按一定要求转换成计算机能够接收的二进制代码,并输送到计算机中进行处理的外部设备。
2. 输入设备发展史
计算机从诞生开始,就不可避免地要输入各种各样的信息,如操作指令和数据信息等。
输入设备最基本的作用就是将各种形式的信息转换成适宜计算机处理的形式。输入设备可分
为两种:媒体输入类和交互输入类。
媒体输入设备有纸带输入机、卡片输入机、光标阅读机以及各种磁记录设备。而互交式
输入设备我们就比较熟悉了,比如鼠标、键盘、轨迹球、触摸屏等。是没有互交式输入设备
的,以此来记录数据。但纸带输入机输入速度很慢,可靠性也差,早已经淘汰。
在计算机发展的初期,计算机的输出设备种类非常有限。计算机的一切数据和操作指令
都是通过由纸带输入机进行的,纸带输入机是当时唯一的输入设备。纸带输入机是可以读出
穿孔纸带上的信息并输入到计算机中的设备,穿孔纸带上利用一排孔表示一个字符,用穿孔
或不穿孔表示1和0,来将指令和数据导入内存。但纸带输入机输入速度很慢,可靠性也差,
早已经淘汰。
随着科技的进步,输入的丰富性得到提高。以个人计算机为例:键盘和鼠标是用户向计
算机直接输入信息的主要工具。
键盘(Keyboard)是常用的输入设备,它是由一组开关矩阵组成,包括数字键、字母键、
符号键、功能键及控制键等。每一个按键在计算机中都有它的惟一代码。PC键盘是从打字
机演变而来的。最初的键盘为84键,后来出现了101键的键盘,而101键的键盘使用时间
最长,至今这种键盘还有出售。在Win 95出现以后,104键的键盘又出现了,它和101键
的键盘相比,多了几个快捷键,用来快速调用Win 95里的菜单。微软的Windows98流行后,
市场上又出现了一种108键的“Win98”键盘,区别是多了Win98的功能键:Power、Sleep
和Wake Up。之后的键盘键数就越来越多了,主要提供一些多媒体的功能,如CD播放,互
联网应用等。
当按下某个键时,键盘接口将该键的二进制代码送入计算机主机中,并将按键字符显示
在显示器上。当快速大量输入字符,主机来不及处理时,先将这些字符的代码送往内存的键
盘缓冲区,然后再从该缓冲区中取出进行分析处理。键盘接口电路多采用单片微处理器,由
它控制整个键盘的工作,如上电时对键盘的自检、键盘扫描、按键代码的产生、发送及与主
机的通讯等。
除了键盘,鼠标(Mouse)就是我们平时使用最多的输入设备了,鼠标的历史比键盘短
得多,它于1968年12月9日诞生在美国加州斯坦福大学,它的发明者是Douglas Englebart
博士。Englebart博士设计鼠标的初衷就是为了使计算机的操作更加简便,来代替键盘那繁
琐的指令。他制作的鼠标是一只小木头盒子,工作原理是由它底部的小球带动枢轴转动,并
带动变阻器改变阻值来产生位移信号,信号经计算机处理,屏幕上的光标就可以移动。
除了鼠标键盘之外,计算机还有其它的输入技术也在不断发展完善,比如令人又爱又恨
的语音输入技术。1997年10月,IBM积26年语音技术研究之功底,率先推出了第一台非特
定人连续语句的中文语音识别系统ViaVoice4.0。这标志着人机对话的新开端——人机对
话。但是效果并不理想,识别率只有60%左右,而且至少需要54句话、40分钟或一个小时
建立一个语音模型。到了1998年12月,IBM发布了代表中文语音识别技术真正进入实用的
第二代ViaVoice技术——ViaVoice98。ViaVoice98词库量是ViaVoice4.0的三倍,识别
率较ViaVoice4.0提高了20个百分点以上,平常速度口音读一般文章的识别率真正能达到
了85%~95%,这才使语音输入技术真正走到我们身边。
手写板技术也越来越引起人们的关注,它可以让我们在PC上输入真实的字迹或进行绘
画工作,还能方便电脑初级用户录入文字。最早出现的是电阻式手写板,之后出现了电容式
手写板,最新的一种是电磁压感技术,它是目前最为流行的技术,目前市面上能看到的手写
板大部分都采用了电磁压感技术。
在公共场合,我们还熟悉另外一种PC输入设备,那就是触摸屏。从触摸检测装置所使
用的技术来看,可以分为以下几类:a.红外线触摸屏;b.电容式触摸屏;c.电阻式触摸屏;
d.表面声波触摸屏等。触摸屏技术为我们的生活带来了很多便利,是PC输入设备的新潮流。
二、 输出设备
1. 输出设备简介
输出设备(Output Device)是计算机的终端设备,用于接收计算机数据的输出显示、
打印、声音、控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、
声音等形式表示出来。常见的有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、
磁记录设备等。
2. 输出设备发展
第一代计算机的输出设备种类非常有限。通常的输入用设备是打孔卡片的读卡机,用来
将指令和数据导入内存;而用于存储结果的输出设备则一般是磁带。随着科技的进步,输入
输出设备的丰富性得到提高。用户由输入设备向计算机直接输入信息,而显示器、打印机、
扩音器、耳机则返回处理结果。此外还有许多输入设备可以接受其他不同种类的信息,如数
码相机可以输入图像。在输入输出设备中,有两类很值得注意:第一类是二级存储设备,如
硬盘,光碟或其他速度缓慢但拥有很高容量的设备。第二个是计算机网络访问设备,通过他
们而实现的计算机间直接数据传送极大地提升了计算机的价值。国际互联网成就了数以千万
计的计算机彼此间传送各种类型的数据
显示器(Display)又称监视器,是实现人机对话的主要工具.它既可以显示键盘输入的
命令或数据,也可以显示计算机数据处理的结果.
打印机(Printer)是將计算机的处理结果打印在纸张上的输出设备.人們常把显示器
的输出称为软拷贝,把打印机的输出称为硬拷贝.将计算机输出数据转换成印刷字体的设备。
从使用角度看可分为两类。一类具有键盘输入功能,速度较慢,但与计算机有对话能力。它
价格低廉,除计算机和终端常用外,通信系统也把它用作常规设备。另一类没有键盘输入功
能。这类打印机又可分为条式打印机、窄行式打印机、串行打印机、行式打印机和页式打印
机等。按照物理结构,打印机又可分为击打式和非击打式两类。