理论知识点整理-大学计算机信息技术教程

理论知识点整理-大学计算机信息技术教程内容摘要：

越高 ， 执行一条指令所需时间越少， CPU 的处理速度 越 快  CPU 总线（前端总线）的速度 ： CPU 总线速度决定了 CPU 与内存间数据传输速度的快慢 ，总线速度越快， CPU 的性 能发挥得越充分  高速缓存（ cache）的容量与结构 ： cache 有利于 CPU 访问内存的次数，通常 cache容量越大、级数越多，其效用就越显著  CPU 的指令系统 ： 指令的 类型、数目和 功能会影响程序的执行速度  CPU 的逻辑结构 ： CPU 包含的定点运算器和浮点运算器数目 、 是否具有数字信号处理功能 、 有无指令预测和数据预测功能 、 流水线的 结构 和级数 都对指令的速度有影响 PC 机的主机  PC 机通常由机箱、显示器、键盘、鼠标和打印机组成  机箱内有主板、硬盘、软驱、光驱、电源和风扇等  主板上安装了 CPU、内存、总线、 I/O 控制器等部件，是 PC 机的核心 主板、芯片组与 BIOS  主板的作用：安装所有的电子器件、电路与连接件  主板 上通常安装有 CPU 插座、芯片组、存储器插槽、扩充卡插槽、 BIOS、 CMOS 存储器、辅助芯片和若干用于连接外部设备的 I/O 插口  芯片组的作用：是 PC 机各组成部分相互连接和通信的枢纽  芯片组一般由两块超大规模集成电路芯片组成：北桥芯片和南桥芯片。  北桥芯片： 存储控制 中心（ MCH），用于高速 连接 CPU、存储器、显卡 ，并与 南桥芯片 相连；  南桥芯片： I/O 控制 中心（ ICH），主要与 PCI 总线 槽、 USB 接口、硬盘 接口、音频解码器、 BIOS 和 CMOS 存储器等连接，并借助 Super I/O 芯片提供对键盘、鼠标、串行口和并行口的控制。  关于芯片组的一些说明 ：  芯片组与 CPU 芯片同步发展，有什么样功能和速度的 CPU，就有什么样的芯片组与之配套  由于集成电路集成度越来越高，为降低系统成本，芯片组中集成了越来越多的功能，包括网卡、显卡、声卡等功能  BIOS（ Basic Input/Output System） 即 “基本输入 /输出系统”，它是存放在主板上只读存储器（ ROM）芯片中的一组机器语言程序。 BIOS 是 PC 机软件中最基础 的部分，没有它机器无法启动。  BIOS 功能：诊断计算机故障 ； 启动计算机工作 ； 控制基本的输入输出操作 ( 键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等 )  BIOS 芯片中包含的程序 ：  加电自检程序程序 POST(Power On Self Test)： 用于检测计算机硬件故障  系统 主引导记录的装入程序 （ Boot）： 将主引导程序装入内存，并由引导程序 加载操作系统 ，成功后进入操作系统 运行状态  CMOS 设置程序 ： 设置系统参数 ，包括 日期、时间、口令、配置参数等  常用外部设备的驱动程序（ Driver） ： 实现对键盘、显示器、软驱和硬盘等 常用外部设备输入输出操作的控制  CMOS 存储器：是一个容量很小的 RAM 存储器，存放 与计算机硬件相关的一些参数（配置信息），包括系统的 日期、时间、口令 ，已安装的 软盘 、 硬盘 、 光盘驱动器的数目、类型及参数、显卡类型、启动机器时访问外存的顺序等，供 BIOS 程序使用  CMOS 芯片是一种易失性存储器，必须使用电池供电，才能使 计算机关机后 它 也不会丢失所存储的信息  PC 机的启动工作过程 ：  接通电源时 CPU 首先 执行 BIOS 中的加电自检程序 ， 按 CMOS 中的内容来识别硬件的配置 ，根据系统的配置信息对各部件进行测试 (发现错误则报错 ，系统将不能继续启动或不能正常工作 )和初始化， 初始化 包括 CPU、内存、 ROM、主板、 CMOS、显示卡、键盘、软驱和硬盘等设备 ；  若用户按下某一热键（ Del 或 F F F8）可启动 BIOS 中的 CMOS 设置程序，允许用户对系统的硬件配置信息进行修改；  若用户没有按下某一热键，而且加电自检无致命错误， CPU 自动执行 主引导记录装入 程序 ， 按照 CMOS 中预先设定的启动顺序，搜寻外存储器（软、硬盘或光盘） ，将其第一扇区的内容（主引导记录） 读 出并装入到内存；  控制权交给操作系统引导程序 ，由引导程序 继续将 操作系统装入内存 ；  操作系统装入成功后 ，将控制权交给操作系统，整个计算机由操作系统所控制 内存储器  计算机中的存储器分为内存和外存两大类  通常，存取速度较快的存储器成本较高，存取速度较慢的存储器 成本较 低。 为了获得好的性能 /价格比，计算机中各种 内 存储器 和外存储器 组成一个层状的塔式结构 （ P52 页） ，取长补短，协调工作  内存储器从应用角度可分为：主存储器（内存条）、 cache 存储器和寄存器  内存储器 由半导体存储器芯片组成，芯片有多种类型：  随机存储器 RAM：关机或断电时，其中的信息随之丢失。 根据其保存数据的机理可分为：  动态随机存 取存储器（ DRAM）：电路简单，集成度高，功耗小，成本低，一般用于做主存  静态随机存取存储器（ SRAM）：电路复杂，集成度低，功耗较大，成本高，一般用于做 cache 高速缓冲存储器  只读存储器 ROM：能够永久或半永久地保存数据的存储器，即使掉电后，存放在 ROM中的数据也不会丢失。 按照 ROM 中的内容是否能够在线改写，可分为：  不可在线改写的 ROM：如掩膜 ROM、 PROM 和 EPROM  Flash ROM：在低电压下，存储的信息可读不可写；在较高电压下，所存储的信息可以更改和删除，可用于存储 BIOS 程序或用在数码相 机和优盘中  主存储器 (RAM)由 DRAM 芯片组成， 是 CPU 可直接访问的存储器，用于存放供 CPU 处理的指令和数据  主存 1 个字节（ 8 个二进位） 为一个 存储单元 ，对每个存储 单 元 进行连续编址， CPU 按地址对存储器进行访问  存储容量：主存储器中所包含的存储单元的总数（单位： MB 或 GB）  存储器 存取时间：从 CPU 给出存储器 地址开始，到 存储器 读出数据并送到 CPU（或者是把 CPU 数据写入 存储器 ）所需要的时间（单位： ns， 1ns=109s）  PC 机主存储器 由 1～ 4 个内存条组成 ， 内存条 是 把若干片 DRAM 芯片焊装在一小条印制电路 板上制成 ， 内存条必须插在主板上的内存条插槽中才能使用  主存中的常见术语： SDRAM：单速率同步 DRAM DDR SDRAM：简称 DDR，双倍数据速率的同步 DRAM，采用双列直插式内存条（ DIMM） DDR2 SDRAM：简称 DDR2，四倍数据速率的同步 DRAM，采用双列直插式内存条（ DIMM） DDR3 SDRAM：简称 DDR3，八倍数据速率的同步 DRAM  Cache： 是一种小容量高速缓冲存储器，由 SRAM 组成 ， 速度几乎与 CPU 一样快  程序运行时， CPU 使用的一部分数据 /指令会预先成批拷贝在 cache 中， cache 的内容是主存储器中部分内容的映象 ； 当 CPU 需要从内存读 (写 )数据或指令时，先检查 cache中有没有，若有，就直接从 cache 中读取，而不用访问主存储器 I/O 总线 与 I/O 接口  I/O 操作的任务 ： 将输入设备输入的信息送到内存储器的指定区域 ，或 将内存储器指定区域的内容送出到输出设备  I/O 操作的特点 ：  I/O 操作 速度比 CPU 慢很多，因此 I/O 与 CPU 数据处理往往是并行处理；  多个 I/O 设备必须 同时进行工作  配置的 I/O 设备数量和品种可经常增减或变换  每类 I/O 设备都有各自的控制器，它们按照 CPU的 I/O 操作命令，独立地控制 I/O操作的全过程  I/O 设备、 I/O 接口、 I/O 控制器和 I/O 总线的关系： I/O 控制器：是控制 I/O 设备正常运行的一组电子线路，可制成扩充卡插在主板的插槽中，也可集成在芯片组中 I/O 控制器通过 I/O 总线 与 CPU、内存相连 I/O 设备通过 I/O 接口与 I/O 控制器相连  I/O 总线 ： 各类 I/O 控制器与 CPU、内存之间传输数据的一组公用信号线 及相关控制电路 ，这些信号线在物理上与主板扩展槽中插入的 I/O 控制器扩展卡直接连接。  I/O 总线中包括了三种信号：数据信号、地址信号和控制信号  I/O 总线的带宽 ：也称总线的数据传输率，是指单位时间内总线上可传输的最大数据量，是总线的最重要的性能指标。 其计算公式： 总线的数据传输速率 (MB/s) = 数据线位数 /8 总线工作频率（ MHz） 每个总线周期的传输次数  目前 PC 机使用的 I/O 总线 ： PCI 总线 PCIExpress(高速 PCI 总线 )： 采用高速串行传输，以点对点的方式与主机进行通信。 目标是全面取代现行的 PCI 和 AGP，实现总线接口的统一。  I/O 接口： I/O 设备与 I/O 控制器之间的连接器  I/O 接口的分类： 按数据传输方式：串行接口（一位一位传 输）和并行接口（ 16 或 32 位一起传输） 按数据传输速率：低速口和高速口 按连接设备的数量：总线式（可串接多个设备，被多个设备共享）和独占式（只能连接一个设备） 按是否符合标准：标准接口和专用接口  USB 接口 ： 通用串行总线式接口（ Universal Serial Bus ）  USB 特性：  高速 串行 传输 ，可连接多个设备，一个 USB 口 用 USB 集线器最多 可 连接 127 个设备  所有设备共享总线带宽  符合即插即用规范（ Plug amp。 Play,即 PnP） ，支持热拔插  可通过 USB 接口由主机向外设提供电源（＋ 5V， 100～ 500 mA）  USB 传输速率： （ 版 ）、 12Mb/s（ 版 ）和 60MB/s（ 版 ）  IEEE1394 接口：又称 FireWire 接口，主要用于连接需要高速传输大量数据的音频和视频设备，其数据传输速率可达 50MB/s～ 100MB/s。 常用输入设备 键盘  作用：向计算机输入字母、数字、符号、命令等信息  键盘的结构 机械式键盘：早期曾使用 电容式键盘：击键声音小，无磨损和接触不良问题，耐久性、灵敏度和稳定性都比较好，手感较好，寿命较长  与主机的接口 ： PS/2 接口 ； USB 接 口 ； 无线接口（红外线或无线电波） 鼠标器（ Mouse）  作用：控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处，然后通过按键（左键或右键）发出命令，完成各种操作  工作过程：用户移动鼠标器时，借助于机械或光学原理，将鼠标在 X 方向和 Y 方向移动的距离变换成脉冲信号输入计算机 ， 计算机中的鼠标驱动程序把接收到的脉冲信号转换成水平和垂直方向的位移量，继而控制屏幕上鼠标箭头的移动  优点：外型轻巧，操纵自如，使用方便，价格低廉  鼠标器的类型 ： 机电式鼠标 、光电式鼠标  与主机的接口 ： RS－ 232 串行口（ D 形 9 针） ； PS/2（圆形 6 针） ； USB； 无线鼠标 笔输入设备  作用：兼有键盘、鼠标和写字笔的功能，可以替代键盘和鼠标输入文字、命令和作图  类型 ： 电阻式 ； 电容式 ； 电磁感应式  与主机的接口类型 ： 串行口 ； USB 扫描仪  作用 ： 将原稿（图片、照片、底片、书稿）输入计算机的一种输入设备 扫描仪输入到计算机中的是原稿的“图象” (bitmap)  扫描仪的 3 种类型 ：手持式；平板式；胶片专用和滚筒式  平板式扫描仪工作原理 ： 被扫描的文稿正面朝下放置在玻璃上 ， 一束强光从下方打到文稿上并移动 ， 文稿的图像 通过 一系列透镜反射到达 CCD 芯片，并转换为模拟电流 ； 模拟电流信号通过模数转换器 (ADC)被转换为数字信号 ， 被送到计算机中 ,由软件进行处理之后，以文件形式保存在硬盘中  扫描仪的性能指标  分辨率（ dpi） ： 反映了扫描仪扫描图像的清晰程度，用每英寸生成的像素数目（ dpi）来表示 ， 如： 6001200dpi ， 12002400dpi  色彩位数（色彩深度） ： 反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力，位数越多，扫描仪所能反映的色彩就越丰富，扫描的图象效果也越真实 ， 如： 24bit， 32bit， 36bit，42bit， 48bit  扫描幅面 ： 指容许原稿的最大尺寸 ， 如 A4 幅面 ,A3 幅面 ， A0 幅面  与主机的接口类型 ： SCSI； USB； 1394 接口 数码相机  数码相机的作用：获取现实世界中景物的数字图像  数码相机原理 ： 光信号聚焦在 CCD 或 CMOS 成像芯片上转换成电信号，经模数转换 (A/D转换 )变成数字图像，经过必要的图像处理和数据压缩后，存储在相机内部的存储器中。