【正文】 PU訪問存儲器時，無論是取指令還是取數(shù)據(jù)，所訪問的存儲單元都趨于聚集在一個較小的連續(xù)區(qū)域中。 光盤存儲器可分為固定型、只寫一次型和可擦寫型。 （5）存儲密度高，體積小，能自由更換盤片。 （1）記錄密度高、存儲容量大。 3. 光盤存儲器 ①、位交叉技術。 2. 磁盤陣列RAID 硬盤出廠后必須經(jīng)過格式化才能使用，由于硬盤容量大，可以分成若干個區(qū)，供不同操作系統(tǒng)使用，所以硬盤格式化比軟盤格式化要復雜得多，硬盤格式化需要經(jīng)過下述三個步驟。SCSI是廣泛應用于小型機上的高速接口，光纖通道是專門為網(wǎng)絡系統(tǒng)設計的接口，二者都不是專門為硬盤設計的接口。 硬盤接口是硬盤與主機系統(tǒng)間的連接部件，用于硬盤緩存和主機內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸。為了減少出錯率，需要采用校驗碼。 （7）數(shù)據(jù)傳輸率。在硬盤內(nèi)部讀寫電路與接口之間設置一個緩沖存儲區(qū)，可以解決二者速度不匹配的問題，從整體上提高硬盤讀寫速度。近似等于平均尋區(qū)時間和尋道時間之和。又稱為查找時間，指的是磁頭找到目的磁道需要的時間，它由磁盤存儲器的性能來決定，一般都在10ms以下。主軸轉(zhuǎn)速快，磁頭達到目的扇區(qū)的速度就快。 在每個盤片上，磁介質(zhì)均勻地分布在一些同心圓上，形成一個盤面的磁道。 磁盤是一些圓片形的磁表面介質(zhì)存儲器，其基體可以是聚酯薄膜，也可以是鋁合金。 （4）調(diào)頻制（FM或FD）。當記錄連續(xù)的0或1時，信號交界處也要翻轉(zhuǎn)一次。 （3）調(diào)相制（PE或PM）。在記錄信息時，磁頭線圈中總是有電流，不是正向電流，就是反向電流，不需要磁化電流回到無電流的狀態(tài)。這種方式記錄密度低，抗干擾能力差。 若寫線圈中沒有脈沖電流，那么存儲元中的剩磁由于電磁感應原理，可以在讀線圈中感應出脈沖電流，從而完成讀操作。 1. 磁表面存儲器對輔存的基本要求，是容量大、成本低、可以脫機保存信息。 （5）可靠性。 4. 主存儲器的主要指標 （1），是早期內(nèi)存工作模式EDO的改進，該方式將CPU與RAM通過一個相同的時鐘鎖在一起，使得RAM與CPU共享一個時鐘，以相同的速度同步工作。 ROM是一種非易失性器件，它所存儲的信息用特殊方式寫入，主要存儲經(jīng)常要用的一些固定信息。DRAM則除了要電源有電外，還必須動態(tài)地每隔一定的時間間隔進行一次刷新，否則信息會丟失。 1. 主存記憶元件由主存和輔存構成，它緩解了存儲器大容量與低成本之間的矛盾。該層次工作時完全由輔助硬件來實現(xiàn)，對所有程序員都是透明的。 三級存儲系統(tǒng)單從改進存儲技術的途徑來提高存儲器性能，很難滿足上述要求。按存儲介質(zhì)分類，存儲器分為半導體存儲器、磁存儲器和光存儲器。 把指令的執(zhí)行過程分解為若干個子過程，分別由不同的硬件去執(zhí)行。 ③優(yōu)點是提高指令的控制速度，缺點是技術較復雜，實現(xiàn)起來難度比較大。 超前執(zhí)行方式具有下述特點： ①指令與指令之間是順序地串行執(zhí)行。CPU的控制部件對當前指令進行取指、分析和執(zhí)行。 （2）分析（指令譯碼）。 指令執(zhí)行控制 在實際應用中，應該根據(jù)不同編址和尋址方式的特點，結合具體問題來分析，選擇合適的編址和尋址方式。指令尋址方式有順序?qū)ぶ贩绞胶吞S尋址方式兩種。如果采用字編制方式，那么地址碼位數(shù)就短些，但對字符操作就比較困難。 編址方式是對寄存器、主存儲器及輸入/輸出設備等進行編址的方式。 指令字長度指一個指令字中包含的二進制代碼位數(shù)，機器字長指計算機能直接處理的二進制數(shù)據(jù)位數(shù)。計算機指令指令系統(tǒng)決定了計算機硬件的主要性能和基本功能，它應根據(jù)計算機的使用要求來設計，不僅與計算機的硬件結構有關，也直接影響到系統(tǒng)軟件和應用軟件，是計算機系統(tǒng)軟、硬件的界面，是了解或設計一臺計算機系統(tǒng)的基本出發(fā)點。 87區(qū)以上為空白區(qū)，可供造新字使用。 （2）區(qū)位碼。二級漢字3008個，按部首排序。 （1）國標碼。 在某些應用中，需要使用ASCII碼的高位信息，這種被擴充的編碼方式稱為擴展ASCII碼，它采用8位二進制數(shù)表示一個字符，一共可以表示256個不同的字符。常見的ASCII碼為7位二進制代碼，可以表示128種不同字符符號，它包括10個十進制數(shù)字、52個英文大小寫字母、34個專用符號和32個控制符號，這128個符號中有96個是可打印的字符。 則：. 設有兩個數(shù)x和y，它們表示為， 則： .設一個數(shù)x表示成 Fy），即商的尾數(shù)是二者尾數(shù)之商，商的階碼是二者階碼之差。 X=2ExFx 3. 浮點乘除運算 0舍1入法.如果右移時被丟掉數(shù)位的最高位是0,則舍去，否則將尾數(shù)的末位加1.在對階或向右規(guī)格化時，尾數(shù)向右移動，這樣被右移尾數(shù)的最低位部分就會丟掉，從而造成一定誤差，此時需要舍入處理。若尾數(shù)沒有溢出，但數(shù)值部分的最高位與符號位相同，表明不滿足規(guī)格化，此時應使尾數(shù)結果左移一位，階碼減1,重復執(zhí)行直到數(shù)值部分最高位與符號位不同為止，稱為左規(guī)格化。說明X和Y階碼相同，可以直接進行尾數(shù)加減運算。 設有兩個浮點數(shù)X和Y,它們分別是X=2ExFx , Y=2Ey：而當 S1S2=00:結果為正數(shù)，無溢出 將符號位擴充到兩位：S1和S2,用S1S2=00表示正數(shù)，S1S2=11表示負數(shù)。 兩個正數(shù)相加，當最高有效位產(chǎn)生進位（C1=1），而符號位不產(chǎn)生進位（Cs=0）時，發(fā)生上溢；兩個負數(shù)相加，當最高有效位不產(chǎn)生進位（C1=0），而符號位產(chǎn)生進位（Cs=1）時，發(fā)生下溢。 ②進位位判別法。當Xs=Ys=0,Ss=1時，產(chǎn)生上溢。[X]補=01001,[Y]補=00101,[Y]補=11011,符號位參與運算，過程如下。 由[X]補求[X]補的方法是：[X]補的各位取反（包括符號位），符號位和碼值一起參與運算，符號位相加后如果有進位，該進位應當被舍去。 常見BCD碼與十進制數(shù)符的對應關系 根據(jù)二進制代碼中不同位置是否有確定的權值，BCD碼分成有權碼和無權碼。 表13 浮點數(shù)表示有一定范圍，超出后就會溢出。 在計算機中，基數(shù)R一般都是2,階碼E采用定點整數(shù)的形式，尾數(shù)F采用定點小數(shù)的形式，E和F決定浮點數(shù)的表示精度，E和R決定浮點數(shù)的表示范圍。一個R進制數(shù)N通常表示為如下形式。如遇到絕對值小于最小正數(shù)的數(shù)，則被當作機器數(shù)0來處理，稱為下溢.而大于最大正數(shù)和小于絕對值最大負數(shù)的數(shù)，則稱為溢出,此時計算機暫停當前工作，而轉(zhuǎn)去進行溢出處理。 定點數(shù)是指小數(shù)點位置固定的數(shù)，一般將定點數(shù)分成定點整數(shù)和定點小數(shù)兩種。 [X]移=2n1+x（2n1=X2n1）又稱為增碼、余碼或偏碼，常用于表示浮點數(shù)中的階碼。 采用補碼進行加減運算時，若運算結果不超出機器所表示范圍，則有如下關系。 [+0]補=00000000[0]補=00000000 （3）補碼。 最高位是符號位，對正數(shù)而言，最高位為0,其余各位是數(shù)的絕對值二進制代碼；對負數(shù)而言，最高位為1,其余各位是數(shù)的絕對值二進制代碼各位取反。 原碼表示方法簡明易懂，與其真值轉(zhuǎn)換方便，比較容易進行乘除運算，但是在進行加減運算時，原碼運算不方便，主要源于符號位不能參加運算，需要增加很多判斷條件。 最高位是符號位，0代表正，1代表負，其余各位是數(shù)的絕對值的二進制代碼。 在計算機中表示實際數(shù)據(jù)時，有兩個問題需要解決，一是數(shù)值的正負，二是小數(shù)點位置。 ③八進制與十六進制相互轉(zhuǎn)換。 從小數(shù)點起，把二進制數(shù)每三位分成一組，然后寫出每一組的等值八進制數(shù)，順序排列起來就得到所要求的八進制數(shù)。 如圖16所示。轉(zhuǎn)換方法是乘積取整，上左下右.用要轉(zhuǎn)換的十進制小數(shù)去乘以基數(shù)R,將乘積的整數(shù)部分作為結果數(shù)據(jù)中各位的數(shù)字，小數(shù)部分繼續(xù)與基數(shù)R相乘。 轉(zhuǎn)換方法是除基取余，上右下左.用要轉(zhuǎn)換的十進制整數(shù)去除以基數(shù)R,將得到的余數(shù)作為結果數(shù)據(jù)中各位的數(shù)字，直到余數(shù)為0為止。圖16 十進制整數(shù)轉(zhuǎn)化為二進制 例如，：2. 不同計數(shù)進位制之間的轉(zhuǎn)換表11 （6）網(wǎng)絡計算機。20世紀80年代興起的面向工程技術人員的計算機系統(tǒng)，其性能介于小型計算機和微型計算機之間。微型機采用微處理器、半導體存儲器和輸入/輸出接口等芯片組裝而成，使得微型機具有設計先進、軟件豐富、功能齊全、價格便宜、可靠性高和使用方便等特點。小型機打開了在控制領域應用計算機的局面，適用于數(shù)據(jù)的采集、整理、分析和計算等方面。 運算速度一般在100萬次/秒至幾千萬次/秒，字長32位~64位，主存容量在幾百兆字節(jié)以上。其結構復雜，價格昂貴，研制這類巨型機是現(xiàn)代科學技術，尤其是國防尖端技術發(fā)展的需要。 （5）輔助教學和醫(yī)療。簡稱為CAD/CAM,它是借助計算機進行自動化或半自動化設計/制造的一項實用技術，它可以大大縮短設計/制造周期，加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，降低生產(chǎn)成本。計算機在這方面的應用，不僅節(jié)省了大量的人力物力，在某些方面還為科學決策提供了準確的依據(jù)。 （1）科學計算。 計算機雖然只有僅僅60多年的歷史，但已被廣泛地應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科研、教育、商業(yè)、醫(yī)療及日常生活的各個領域。 數(shù)據(jù)是程序處理的對象及結果。 3. 計算機的軟件系統(tǒng) 是連接計算機中各部件的數(shù)據(jù)通路，實現(xiàn)各部件之間的信息交流，其主要特征是共享傳輸介質(zhì)。連接時除其本身的控制驅(qū)動電路外，還需要接口電路（適配器）。常用外部設備包括鍵盤、鼠標、顯示器、打印機、繪圖儀及掃描儀等。 （3）外存儲器。 ⑤讀寫控制電路。 ④數(shù)據(jù)緩沖寄存器。 ③地址譯碼器。 ②地址寄存器。是指存放信息的實體，由若干存儲單元組成，每個存儲單元存放一串二進制數(shù)。圖13 它一般包括下述部件。其中ALU是主要部件，它的核心是加法器，任何運算都可以轉(zhuǎn)化為加法運算，寄存器組保存參與運算的數(shù)據(jù)及結果。主要工作是執(zhí)行指令，按照指令的要求對數(shù)據(jù)進行運算和處理，這部分工作由運算器和控制器分工合作完成。外部設備種類繁多，它們通過適配器（轉(zhuǎn)換器）與主機相連接。 諾依曼結構計算機，如數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)流計算機、需求驅(qū)動的歸約計算機和模式匹配驅(qū)動的智能計算機等。 （1）計算機（指硬件）由運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備五大基本部件組成。諾依曼1946年6月在《關于電子計算裝置邏輯結構初探》報告中提出的設計思路。 1. 馮 一個完整的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成，如圖11所示。它能接收輸入的數(shù)字信息，按照內(nèi)部存儲的指令序列去處理，并將產(chǎn)生的結果輸出。本章在考綱中涉及到的考點如下： 信息處理技術員教程第計算機硬件基礎主要涉及到數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)運算、主板的結構、CPU的組成、存儲器以及常用I/O設備等。掌握各種進制之間互相轉(zhuǎn)換，掌握常用的邏輯運算，掌握補碼表示法進行加減運算。掌握帶符號定點數(shù)的原碼、反碼及補碼表示法，理解浮點數(shù)的表示方法，理解常用的二/十進制編碼，理解ASCII碼表示原理，掌握漢字編碼原理。了解主板上的主要電子組件、插座和接口的名稱、類型、位置和基本特性。了解馮．諾依曼計算機的特點，掌握CPU的基本構成及各部分的功能，理解指令在CPU中的執(zhí)行過程。了解存儲器的分類方法，理解Cache主存輔存三級存儲系統(tǒng)的原理，了解主存儲器基本構成，掌握存儲器主要指標的計算，了解常用RAID系統(tǒng)的功能。了解常用的I/O設備分類，重點掌握顯示器、打印機、硬盤、鼠標的原理、構成、分類、性能標準等。計算機概述計算機是一種能自動、高速、正確地完成數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理和實施控制等功能的電子設備。 60多年來，盡管計算機性能發(fā)生了翻天覆地的變化，但是其基本體系結構和工作原理并沒有太大的改變，仍然遵循馮 （2）計算機內(nèi)部采用二進制數(shù)來表示程序和數(shù)據(jù)。諾依曼結構的計算機，統(tǒng)稱為非馮 2. 計算機的硬件系統(tǒng)計算機硬件系統(tǒng)其中，主存儲器與CPU稱為主機，輔助存儲器、輸入設備和輸出設備稱為外部設備。 （1）CPU（中央處理器）。 運算器由算術邏輯部件（ALU）、寄存器組以及一些控制電路組成。 控制器負責對指令進行譯碼，產(chǎn)生一系列控制信號，指揮和協(xié)調(diào)計算機的各個部件有序工作。 ①，以便在整個指令執(zhí)行過程中，實現(xiàn)一條指令的全部功能控制。其基本結構如圖13所示，主要包括下述基本部件。 ①存儲體。 當主機讀寫數(shù)據(jù)時，首先訪問Cache,只有在Cache中不含所需數(shù)據(jù)時，CPU才會訪問主存，從而很好地解決了CPU和主存之間的速度匹配問題。也稱外圍設備，主要包括輸入設備和輸出設備。 外部設備與CPU、主存等設備不同，有其自身特點種類繁多，速度遠低于CPU,數(shù)據(jù)形式多種多樣，所以不能和主機直接相連。 （6）總線。總線結構圖 程序是完成某一任務的指令或語句的有序集合。 如果沒有計算機的快速和精確計算能力，解決這些問題幾乎不可能。主要應用于國防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領域，據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)外大約20%的微機用于該領域。主要指處理大量文字、圖像、聲音等非數(shù)值信息，其處理范圍隨著計算機的發(fā)展也逐漸擴大。 （4）輔助設計和輔助制造。 在醫(yī)療衛(wèi)生方面，借助計算機的各種醫(yī)療設備，如CT圖像處理設備，心、腦電圖分析儀等，為早期疾病診斷提供了強有力的手段。指的是計算機具有模仿人的高級思維活動（如感知、思維、推理、學習、理解等）的能力，這類計算機主要應用于專家系統(tǒng)、模式識別、問題求解、定理證明、機器翻譯及自然語言理解等。計算機應用的不斷擴展推動著計算機技術快速發(fā)展，計算機技術的不斷進步，又大大推動著計算機應用的迅猛發(fā)展。計算機的分類按照所處理的數(shù)據(jù)類型可分為模擬計算機、數(shù)字計算機