第一篇計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識:第三章計(jì)算機(jī)硬件組成概述

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第三章 計(jì)算機(jī)硬件組成概述
    3.1 微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)
     硬件是組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各部件的總稱,它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)快速、可靠、自動工作的物質(zhì)基礎(chǔ),是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的執(zhí)行部分。硬件系統(tǒng)一般指用電子器件和機(jī)電裝置組成的計(jì)算機(jī)實(shí)體。組成微型計(jì)算機(jī)的主要電子部件都由集成度很高的大規(guī)模集成電路及超大規(guī)模集成電路構(gòu)成,“微”的含義是指微型計(jì)算機(jī)的體積小。微型化的中央處理器稱為微處理器,它是微機(jī)系統(tǒng)的核心。微處理器送出三組總線:地址總線AB、數(shù)據(jù)總線DB和控制總線CB。其他電路(常稱為芯片)都可連接到這三組總線上。由微處理器和內(nèi)存儲器構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的主機(jī)。此外,還有外存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備,它們統(tǒng)稱為外部設(shè)備。
    計(jì)算機(jī)硬件的基本功能是接收計(jì)算機(jī)程序的控制來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、運(yùn)算、數(shù)據(jù)輸出等一系列根本性的操作。雖然計(jì)算機(jī)的制造技術(shù)從計(jì)算機(jī)出現(xiàn)到今天已經(jīng)發(fā)生了極大的變化,但在基本的硬件結(jié)構(gòu)方面,一直沿襲著馮.諾依曼的傳統(tǒng)框架,即計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由控制器、運(yùn)算器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大基本部件構(gòu)成。原始數(shù)據(jù)的程序通過輸入設(shè)備送入存儲器,在運(yùn)算處理過程中,數(shù)據(jù)從存儲器讀入運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算,運(yùn)算的結(jié)果存入存儲器,必要時(shí)再經(jīng)輸出設(shè)備輸出。指令也以數(shù)據(jù)形式存于存儲器中,運(yùn)算時(shí)指令由存儲器送入控制器,由控制器控制各部件的工作。
    由此可見,輸入設(shè)備負(fù)責(zé)把用戶的信息(包括程序和數(shù)據(jù))輸入到計(jì)算機(jī)中;輸出設(shè)備負(fù)責(zé)將計(jì)算機(jī)中的信息(包括程序和數(shù)據(jù))傳送到外部媒介,供用戶查看或保存;存儲器負(fù)責(zé)存儲數(shù)據(jù)和程序,并根據(jù)控制命令提供這些數(shù)據(jù)和程序,它包括內(nèi)存(儲器)和外存(儲器);運(yùn)算器負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算(即對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理);控制器負(fù)責(zé)對程序所規(guī)定的指令進(jìn)行分析,控制并協(xié)調(diào)輸入、輸出操作或?qū)?nèi)存的訪問。
    不管是最早的PC機(jī)還是現(xiàn)在的Pentium Ⅲ 機(jī),它們的基本構(gòu)成都是由顯示器、鍵盤和主機(jī)構(gòu)成。主機(jī)是安裝在主機(jī)箱內(nèi)。主機(jī)箱有臥式和立式機(jī)箱兩種。在主機(jī)箱內(nèi)有主板(系統(tǒng)板、母板)、硬盤驅(qū)動器、CD—ROM驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、電源、顯示適配器(顯示卡)等。系統(tǒng)板上集成了軟盤接口、兩個(gè)IDE硬盤接口、一個(gè)并行接口、兩個(gè)串行接口、兩個(gè)USB(Universal Serial Bus,通用串行總線)接口、AGP(Accelerated Graphics Port,加速圖形接口)總線、PCI總線、ISA總線和鍵盤接口等。
    軟件系統(tǒng)一般指為計(jì)算機(jī)運(yùn)行工作服務(wù)的全部技術(shù)和各種程序。軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分組成。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信管理程序等部分。應(yīng)用軟件包括的面非常廣,它包括用戶利用系統(tǒng)軟件提供的系統(tǒng)功能、工具軟件和其它實(shí)用軟件開發(fā)的各種應(yīng)用軟件。
    3.2 中央處理器
     中央處理器(Central Processing Unit)簡稱CPU,中央處理器包括運(yùn)算器和控制器兩個(gè)部件,它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心。CPU的主要功能是按照程序給出的指令序列分析指令、執(zhí)行指令,完成對數(shù)據(jù)的加工處理。。計(jì)算機(jī)所發(fā)生的全部動作都受CPU的控制。
    控制器是整個(gè)計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞,用來協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作,它本身不具有運(yùn)算功能,而是通過讀取各種指令,并對其進(jìn)行翻譯、分析,而后對各部件作出相應(yīng)的控制。它主要由指令寄存器、譯碼器、程序計(jì)數(shù)器、時(shí)序電路等組成。
    運(yùn)算器主要完成各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算,是對信息加工和處理的部件,它主要由算術(shù)邏輯部件、寄存器組組成。算術(shù)邏輯部件主要完成對二進(jìn)制數(shù)的加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算和或、與、非等邏輯運(yùn)算以及各種移位操作;寄存器組一般包括累加器、數(shù)據(jù)寄存器等,主要用來保存參加運(yùn)算的操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果,狀態(tài)寄存器則用來記錄每次運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài),如結(jié)果是零還是非零、是正還是負(fù)等。
    中央處理器是計(jì)算機(jī)的心臟,CPU品質(zhì)的高低直接決定了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的檔次。能夠處理的數(shù)據(jù)位數(shù)是CPU的一個(gè)重要的品質(zhì)標(biāo)志。人們通常所說的8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)即指CPU可同時(shí)處理8位、16位、32位的二進(jìn)制數(shù)。8位機(jī)是最早的微機(jī)產(chǎn)品,后來的IBM PC/XT、IBM PC/AT及286機(jī)均是16位機(jī),386機(jī)和486機(jī)是32位機(jī),奔騰586機(jī)也是32位機(jī)。其中,IBM PC/XT 機(jī)的CPU芯片為Intel8088、Intel 8086,IBM PC/AT的CPU芯片為Intel 80286,而386機(jī)、486機(jī)、586機(jī)的CPU芯片分別為Intel 80386、80486、Pentium。
    目前,大多數(shù)微機(jī)都使用Intel公司生產(chǎn)的CPU。美國Intel公司成立于1968年,從1971年開始推出4位微處理器至今,Intel公司已生產(chǎn)出高檔32位的微處理器Pentium II,1999年推出Pentium III。表3-1表示了Intel Pentium CPU的主要性能指標(biāo)。
     Intel最近推出時(shí)鐘頻率為400MHz和450MHz的Pentium II微處理器,首次采用100MHz系統(tǒng)總線。
    1999年Intel又推出時(shí)鐘頻率為500MHz的新一代多媒體處理器Kahnai和Tanner,該處理器具有改進(jìn)的多媒體應(yīng)用功能,包括3D圖形和全動作的視頻,并帶有一套新的MMX2的多媒體指令。2000年Intel將推出新一代64位800 MHz的MerCed處理器。2001年Intel將推出1GHz的Foster處理器。
    3.3 輸入輸出設(shè)備
    計(jì)算機(jī)處理的用戶信息通常是以數(shù)字、文字、符號、圖形、圖像、聲音乃至表示各種物理、化學(xué)現(xiàn)象的信息等各種各樣的形式表示出來的,可是計(jì)算機(jī)所能存儲加工的是以二進(jìn)制代碼表示的信息,因此要處理這些外部信息就必須把它們轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼的表示形式。如果這些轉(zhuǎn)換工作由人工去完成,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用就會受到極大的限制,而且有些轉(zhuǎn)換工作人工也很難完成。計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備(簡稱為 I/O設(shè)備),就是完成這種轉(zhuǎn)換的工具。
    輸入設(shè)備將要加工處理的外部信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識別和處理的內(nèi)部表示形式即二進(jìn)制代碼,輸送到計(jì)算機(jī)中去。在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,最常用的輸入設(shè)備是鼠標(biāo)和鍵盤。
    目前微型機(jī)所配置的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤有101(或104)個(gè)按鍵,101鍵盤的布局如圖3.2所示,包括數(shù)字鍵、字母鍵、符號鍵、控制鍵和功能鍵等鍵盤的分區(qū)
    標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的布局分三個(gè)區(qū)域,即主鍵盤區(qū)、副鍵盤區(qū)和功能鍵區(qū)。主鍵盤區(qū)共有59個(gè)鍵,包括數(shù)字、符號鍵(22個(gè))、字母鍵(26個(gè))、控制鍵(11個(gè))。副鍵盤區(qū)共用30個(gè)鍵,包括光標(biāo)移動鍵(4個(gè))、光標(biāo)控制鍵(4個(gè))、算術(shù)運(yùn)算符鍵(4個(gè))、數(shù)字鍵(10個(gè))、編輯鍵(4個(gè))、數(shù)字鎖定鍵、打印屏幕鍵等。功能鍵共有12個(gè),包括F1—F12。在功能鍵中前6個(gè)鍵的功能是由系統(tǒng)鎖定的,后面的6個(gè)功能鍵其功能可根據(jù)軟件的需要由用戶自己定義。副鍵盤的設(shè)置對文字錄入、文本編輯和光標(biāo)的移動進(jìn)行控制,功能的設(shè)置和使用,為用戶的操作提供了極大的方便。
    鍵盤的常用鍵
    *8@
    在101個(gè)鍵中,有4個(gè)“雙態(tài)鍵”,它們是:Ins鍵(包括“插入狀態(tài)”和“覆蓋狀態(tài)”)、Caps Lock鍵(包括大寫字母狀態(tài)和鎖定狀態(tài))、Num Lock鍵(包含數(shù)字狀態(tài)和自鎖狀態(tài))和Scroll Lock鍵(包括滾屏狀態(tài)和鎖定狀態(tài))。它們都有是狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān),當(dāng)計(jì)算機(jī)剛剛啟動時(shí),四個(gè)雙態(tài)鍵都處于第一種狀態(tài),所有字母鍵均固定為小寫字母鍵,再按Caps Lock鍵,指示燈亮,則為大寫鍵;再按該鍵,指示燈滅,則恢復(fù)為小寫字母鍵。
    在101個(gè)鍵中有30個(gè)鍵是“雙符”鍵,即每個(gè)鍵面上有兩個(gè)字符,如 、 等鍵,主鍵盤區(qū)的雙符鍵由Shift鍵控制,副鍵盤區(qū)的雙符鍵由Num Lock鍵控制。另外,在101個(gè)鍵中,鍵面上只有A—Z 26個(gè)大寫英文字母,若要鍵入大寫英文字母,只需在鍵入前先按下Caps Lock鍵。這些雙符鍵和大小寫字母鍵的轉(zhuǎn)換,在計(jì)算機(jī)處于剛剛啟動時(shí),各雙符鍵都處于下面的字符和小寫英文字母的狀態(tài)。
    鍵位功能
    “Back space”,退格鍵每按一次此鍵,將刪除光標(biāo)左邊的一個(gè)字符。
    主要用來清除當(dāng)前行輸錯(cuò)的字符。
    “Shift”換檔鍵也叫換檔鍵,要鍵入大寫字母或“雙符”鍵上部的符號時(shí)按此鍵
    Ctrl控制鍵〈Ctrl〉鍵常用符號“^”表示。此鍵與其它鍵合用,可以完成相應(yīng)的功能。
    Esc強(qiáng)行退出鍵按此鍵后屏幕上顯示“\”且光標(biāo)下移一行,原
    來一行的錯(cuò)誤命令作廢,在新行中鍵正確命令
    Tab制表定位鍵每按一次〈Tab〉鍵,光標(biāo)將向右移動一個(gè)制表位(一般8個(gè)字符)的位置。主要用于制表時(shí)的光標(biāo)移動。
    “Enter”回車鍵按此鍵后光標(biāo)移至下一行行首
    空格鍵也叫〈Space〉鍵,每按一次空格鍵即輸入一個(gè)空格字符。
    “Alt”,交替換檔鍵它與其它鍵組合成特殊功能鍵或復(fù)合控制鍵
    “PrintScreen”打印屏幕鍵用于把屏幕當(dāng)前顯示的內(nèi)容全部打印出來
    鼠標(biāo)器(mouse)是另一種常見的輸入設(shè)備。它與顯示器相配合,可以方便、準(zhǔn)確地移動顯示器上的光標(biāo),并通過按擊,選取光標(biāo)所指的內(nèi)容。鼠標(biāo)器按其按鈕個(gè)數(shù)可以分為兩鍵鼠標(biāo)(PC鼠標(biāo))和三鍵鼠標(biāo)(MS鼠標(biāo));按感應(yīng)位移變化的方式可以分為機(jī)械鼠標(biāo)、光學(xué)鼠標(biāo)和光學(xué)機(jī)械鼠標(biāo)。另外還有掃描儀,是目前剛開始普及的輸入設(shè)備,它的功能是將圖像、圖形和文字表格輸入計(jì)算機(jī)。常見的有手持式掃描儀(超市收款臺使用)、臺式掃描儀(辦公、家用)等。手寫筆是一種方便的漢字輸入工具,使用它可以直接在電腦上寫字。
    輸出設(shè)備則將計(jì)算機(jī)內(nèi)部以二進(jìn)制代碼形式表示的信息轉(zhuǎn)換為用戶所需要并能識別的形式,如十進(jìn)制數(shù)字、文字、符號、圖形、圖像、聲音,或者其它系統(tǒng)所能接受的信息形式,輸出出來。在微型機(jī)系統(tǒng)中,主要的輸出系統(tǒng)是顯示器,打印機(jī)等。
    顯示器是一種輸出設(shè)備,其作用是將電信號表示的二進(jìn)制代碼信息轉(zhuǎn)換為直接可以看到的字符、圖形或圖像。顯示器的類型很多,按顯示的內(nèi)容可以分為只能顯示ASCII碼字符的字符顯示器和能顯示字符與圖形的圖形顯示器;按顯示的顏色可以分為單色顯示器和彩色顯示器;目前顯示器主要是彩色顯示器。影響顯示器的主要指標(biāo)有分辨率、刷新率等。分辨率越高,圖像越細(xì)膩、逼真;刷新率越高,圖像越穩(wěn)定,越不容易損傷視力。一般要求好的顯示器要達(dá)到1024*768@85HZ (即在1024×768的分辨率下達(dá)到85HZ 的刷新率。)同時(shí),顯示器對人體的輻射越小越好,為此國際上制定了MPR 標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格的TCO 92、TCO 95、TCO 99 認(rèn)證,以確保顯示器的健康標(biāo)準(zhǔn)。
    打印機(jī)主要有針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)等。針式打印機(jī)速度慢,噪音大。但在專用場合很有優(yōu)勢,例如票據(jù)打印、多聯(lián)打印等,并且它的耗材便宜。噴墨打印機(jī)價(jià)格便宜、體積小、噪音低、打印質(zhì)量高,但對紙張要求高、墨水消耗量大,適于家庭購買。激光打印機(jī)是激光技術(shù)和電子照相技術(shù)的復(fù)合物。它將計(jì)算機(jī)輸出的信號轉(zhuǎn)換成靜電磁信號,磁信號使磁粉吸附在紙上形成有色字體。激光打印機(jī)印字質(zhì)量高,字符光滑美觀,打印速度快,噪音小,但價(jià)格稍高一些。
    打印機(jī)的技術(shù)指標(biāo)主要有打印速度、印字質(zhì)量、打印噪聲等。
    3.4微機(jī)的存儲器
    存儲器是計(jì)算機(jī)的記憶和存儲部件,用來存放信息。對存儲器而言,容量越大,存取速度越快越好。計(jì)算機(jī)中的操作,大量的是與存儲器之間的交換信息,存儲器的工作速度相對于CPU的運(yùn)算速度要低得多,因此存儲器的工作速度是制約計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的主要因素之一。早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)只有一個(gè)存儲器用來存放程序和數(shù)據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,人們對存儲器提出了更高的要求,即希望在盡可能低的成本價(jià)格下有盡可能快的存取速度和盡可能大的存儲容量。為了解決這個(gè)矛盾,目前計(jì)算機(jī)的存儲系統(tǒng)是由各種不同的存儲器組成的。通常至少有兩級存儲器:一個(gè)是包含在計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存儲器,它直接和運(yùn)算器、控制器聯(lián)系,容量小,但存取速度快,用于存放那些急需處理的數(shù)據(jù)或正在運(yùn)行的程序;另一個(gè)是外存儲器,它間接和運(yùn)算器、控制器聯(lián)系,存取速度慢,但存取容量大,價(jià)格低廉,用來存放暫時(shí)不用的數(shù)據(jù)。
    3.4.1 內(nèi)存儲器
    內(nèi)存又稱為主存,它和CPU一起構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的主機(jī)部分。內(nèi)存由半導(dǎo)體存儲器組成,存取速度較快,由于價(jià)格上的原因,一般容量較小。內(nèi)存中含有很多的存儲單元,每個(gè)單元可以存放1個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù),即一個(gè)字節(jié)。通常一個(gè)字節(jié)可以存放0到255之間的1個(gè)無符號整數(shù)或一個(gè)字符的代碼,而對于其它大部分?jǐn)?shù)據(jù)可以用若干個(gè)連續(xù)字節(jié)按一定規(guī)則進(jìn)行存放。內(nèi)存中的每個(gè)字節(jié)各有一個(gè)固定的編號,這個(gè)編號稱為地址。CPU在存儲器中存取數(shù)據(jù)時(shí)按地址進(jìn)行。所謂存儲器容量即指存儲器中所包含的字節(jié)數(shù),通常用KB和MB作為存儲器容量的單位。
    內(nèi)存儲器按其工作方式的不同,可以分為隨機(jī)存儲RAM和只讀存儲器ROM兩種。RAM 是一種讀寫存儲器,其內(nèi)容可以隨時(shí)根據(jù)需要讀出,也可以隨時(shí)重新寫入新的信息。這種存儲器可以分為靜態(tài)RAM和動態(tài)RAM兩種。靜態(tài)RAM的特點(diǎn)是只要存儲單元上加有工作電壓,它上面存儲的信息就會保持。動態(tài)RAM由于利用MOS管極間電容保存信息的,因此隨著電容的漏電,信息會逐漸丟失,為了補(bǔ)償信息的丟失,要每隔一定時(shí)間對存儲單元的信息進(jìn)行刷新,不論是靜態(tài)RAM還是動態(tài)RAM,當(dāng)電源電壓去掉時(shí),RAM中保存的信息都將會丟失。RAM在微機(jī)中主要用來存放正在執(zhí)行的程序和臨時(shí)數(shù)據(jù)。由于靜態(tài)存儲器成本較高,通常在存儲器較小的存儲系統(tǒng)中采用,以省去刷新電路。在存儲量較大的存儲系統(tǒng)中宜用動態(tài)存儲器,以降低成本。
    ROM是一種內(nèi)容只能讀出而不能寫入和修改的存儲器,其存儲的信息是在制作該存儲器時(shí)就被寫入的。在計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中,ROM中的信息只能被讀出,而不能寫入新的內(nèi)容。計(jì)算機(jī)斷電后,ROM中的信息不會丟失,計(jì)算機(jī)重新加電后,其中保存的信息依然是斷電前的信息,仍可被讀出。ROM 常用來存放一些固定的程序、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)軟件等,如檢測程序、ROMBIOS 等。只讀存儲器除了ROM外,還有PROM、EPROM等類型。PROM是可編程只讀存儲器,但只可編寫一次。與PROM器件相比,EPROM器件是可以反復(fù)多次擦除原來寫入的內(nèi)容,重新寫入新的內(nèi)容的只讀存儲器。EPROM與ROM不同,雖然其內(nèi)容可以多次擦除而多次更新,但只要更新固化好以后,就只能讀出,而不能象RAM那樣可以隨機(jī)讀出和寫入信息。不論那種ROM,其中存儲的信息不受斷電的影響,具有永久保存的特點(diǎn)。
    由于CPU比內(nèi)存速度快,目前,在計(jì)算機(jī)中還普遍采用了一種比主存儲器存取速度更快的超高速緩沖存儲器,即Cache,置于CPU與主存之間,以滿足CPU對內(nèi)存高速訪問的要求。有了CaChe以后,CPU每次讀操作都先查找CaChe,如果找到,可以直接從Cache中高速讀出;如果不在CaChe中再由主存中讀出。
    衡量內(nèi)存的常用指標(biāo)有容量與速度。目前微機(jī)內(nèi)存容量主要有32MB 、64MB、128MB等。微機(jī)內(nèi)存的速度是指讀或?qū)懸淮蝺?nèi)存所需的時(shí)間,數(shù)量級以納秒-ns衡量。目前微機(jī)內(nèi)存速度主要是10納秒、8納秒、7納秒等。在系統(tǒng)版上的隨機(jī)存儲器RAM,也稱主存,內(nèi)存條的容量有16MB、32MB、64MB和128MB,Pentium以上的微機(jī)都是用72線或168線的內(nèi)存條。
    3.4.2 外存儲器
    內(nèi)存由于技術(shù)及價(jià)格上的原因,容量有限,不可能容納所有的系統(tǒng)軟件及各種用戶程序,因此,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都要配置外存儲器。外存儲器又稱為輔助存儲器,它的容量一般都比較大,而且大部分可以移動,便于不同計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行信息交流。
    在微型計(jì)算機(jī)中,常用的外存有磁盤、光盤和磁帶,磁盤又可以分為硬盤和軟盤。
    軟磁盤是一種磁介質(zhì)形式的大容量存儲器。它的磁盤片被裝在一個(gè)保護(hù)套內(nèi),保護(hù)套保護(hù)磁面上的磁層不被損傷,也防止盤片旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生靜電引起數(shù)據(jù)丟失。在軟盤套上開有若干個(gè)孔,其中有主軸孔、磁頭讀寫孔和索引孔等。軟盤驅(qū)動器的主軸通過主軸孔將軟盤卡緊,驅(qū)動軟盤旋轉(zhuǎn)。軟盤驅(qū)動器的讀/寫磁頭通過磁頭讀/寫孔與磁盤接觸,將信息讀出或?qū)懭?。索引孔為磁盤上每個(gè)磁道起始位置的標(biāo)志。除此之外,在保護(hù)套上還有寫保護(hù)口,對磁盤中的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù),磁盤寫保護(hù)時(shí),磁盤上的信息只能被讀出,不能寫入。在軟盤上存有重要數(shù)據(jù)且不再改動時(shí),對軟盤寫保護(hù),以保護(hù)該軟盤上的信息,同時(shí)也可防止感染計(jì)算機(jī)病毒。目前微型機(jī)上常用的軟盤按尺寸劃分有5.25英寸盤和3.5英寸盤。如果按盤片的存儲面數(shù)和存儲信息密度又可分為:單面單密度(SS,SD)、單面雙密度(SS,DD)、雙面單密度(DS,SD)、雙面雙密度(DS,DD)、單面高密度(SS,HD)和雙面高密度(DS,HD),這些信息可以從軟盤的標(biāo)簽上反映出來。目前常用的雙面高密度5.25英寸盤的存儲容量為1.2MB,雙面高密度3.5英寸盤的存儲容量為1.44MB。
     軟盤的每一面包含許多同心圓,稱為磁道。磁道由外向內(nèi)順序編號,最外面的為0磁道,最里面的為末磁道。磁道被從圓心放射出的若干條線分割為若干個(gè)扇區(qū)。軟盤上的信息就是按照磁道和扇區(qū)存放的。扇區(qū)是軟盤的基本存放單位,每當(dāng)讀或?qū)憰r(shí),總是讀寫一個(gè)完整的扇區(qū),不論其中數(shù)據(jù)多少。軟盤在使用前必須格式化,其作用就是劃分磁道和扇區(qū),指明扇區(qū)的位置、大小,并寫入地址標(biāo)志。磁道和扇區(qū)的數(shù)量視各類計(jì)算機(jī)的規(guī)定而有所不同,目前已經(jīng)有大容量的軟盤,稱為“ZIP”,一張盤片存儲容量為100MB~300MB 左右。
    硬磁盤是由若干個(gè)硬盤片組成的盤片組,一般被固定在計(jì)算機(jī)箱內(nèi)。硬盤的存儲格式與軟盤類似,但硬盤的容量要大得多,存取信息的速度也快得多?,F(xiàn)在一般微型機(jī)上所配置的硬盤容量通常在幾百兆或幾個(gè)GB,,甚至幾十個(gè)GB。硬盤在第一次使用時(shí),也必須首先格式化。
    衡量硬盤的常用指標(biāo)有容量、轉(zhuǎn)速、硬盤自帶CaChe(高速緩存)的容量等。容量越大,存儲信息量越多;轉(zhuǎn)速越高,存取信息速度越快;CaChe大,計(jì)算機(jī)整體速度越快。
    目前微機(jī)常用硬盤容量在10GB以上,普通硬盤轉(zhuǎn)速5400轉(zhuǎn),高速硬盤7200轉(zhuǎn),普通硬盤256KB的CaChe,而高速硬盤有2M CaChe。
    光盤的存儲介質(zhì)不同于磁盤,它屬于另一類存儲器。由于光盤的容量大、存取速度快、不易受干擾等特點(diǎn),光盤的應(yīng)用越來越廣泛。光盤根據(jù)其制造材料和記錄信息的方式的不同一般分為三類:只讀光盤、一次性寫入光盤和可擦寫光盤。
    只讀光盤也稱CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),是生產(chǎn)廠家在制造時(shí)根據(jù)用戶要求將信息寫入到盤上,用戶不能抹掉,也不能寫入,只能通過光盤驅(qū)動器讀出盤中信息。計(jì)算機(jī)上用的CD-ROM有一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸速率指標(biāo),稱為倍數(shù)。一倍速的數(shù)據(jù)傳輸速率是150Kbps,24倍速CD-ROM的數(shù)據(jù)傳輸速率是24×150Kbps=3.6MB/s。由于這種光盤具有ROM性質(zhì),因此又稱為CD-ROM。
    一次性寫入型光盤也稱CD-R(Compact Disk-Recordable),可以由用戶寫入信息,但只能寫一次,不能抹除和改寫(像PROM芯片一樣)。這種光盤的信息可多次讀出,讀出信息時(shí)使用只讀光盤用的驅(qū)動器即可。一次寫入型光盤的存儲容量一般為650MB。
    可擦寫光盤用戶可自己寫入信息,也可對已記錄的信息進(jìn)行抹除和改寫,就像使用磁盤—樣反復(fù)使用??刹翆懝獗P需插入特制的光盤驅(qū)動器進(jìn)行讀寫操作,它的存儲容量一般在幾百M(fèi)B至幾個(gè)GB之間。
    DVD-ROM是CD-ROM的后繼產(chǎn)品,DVD-ROM盤片的尺寸與CD-ROM盤片完全一致。不同之處是采用較短的激光波長,為650nm。能讀目前的音頻CD和CD-ROM。
    3.5微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)與基本配置
    微型機(jī)的種類很多,根據(jù)計(jì)算機(jī)處理的字長的不同有8位、16位機(jī)和32位機(jī),我們要選購計(jì)算機(jī)之前,需要了解其各項(xiàng)性能指標(biāo),不同用途的計(jì)算機(jī),其側(cè)重面也不同。下面列出有關(guān)的主要性能指標(biāo):
    一.字長
    字長是指CPU能夠直接處理二進(jìn)制的位數(shù)。它標(biāo)志著計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的精度,字長越長,精度越高。同時(shí)字長與指令長度有一個(gè)對應(yīng)關(guān)系,因而指令系統(tǒng)功能的強(qiáng)弱程度與字長有關(guān)。目前,一般的大型主機(jī)字長在128~256位之間,小型機(jī)字長在32~128位之間,微型機(jī)字長在16~64位之間,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,各型計(jì)算機(jī)的字長有所加長。
    二.內(nèi)存容量
    任何程序和數(shù)據(jù)的存取都要通過內(nèi)存,內(nèi)存容量的大小反映了存儲程序和數(shù)據(jù)的能力,從而反映了信息處理能力的強(qiáng)弱。存儲容量越大,所運(yùn)行的軟件越豐富。目前,在微機(jī)上流行的Windows系列軟件,一般需要較大的內(nèi)存容量。
    三.主頻
    主頻是指計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘頻率,它在很大程度上決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。一般時(shí)鐘頻率越高,運(yùn)算速度就越快。主頻的單位是MHz。如微處理器Pentium/100的主頻為100MHz。但也不要把CPU的時(shí)鐘頻率簡單地等同于計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。
    四.外設(shè)配置
    外設(shè)是指計(jì)算機(jī)的輸入/輸出設(shè)備以及外存儲器,如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、磁盤驅(qū)動器、鼠標(biāo)等。其中,鍵盤的質(zhì)量反映在每一個(gè)按鍵的反應(yīng)靈敏與手感是否舒適;顯示器有單色與彩色之分,也有高、中、低3種分辨率之分;磁盤有軟盤與硬盤之分,軟盤有高密度與低密度之分。
    五.軟件配置
    軟件配置包括操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)語言、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信軟件、漢字軟件及其他各種應(yīng)用軟件等。由于目前微型機(jī)的種類很多,特別是各類兼容機(jī)種類繁多,因此,在選購微型機(jī)時(shí),應(yīng)以軟件兼容比較好為主。一般微型機(jī)之間的兼容性包括軟盤格式、接口、硬件總線、鍵盤形式、操作系統(tǒng)和I/O規(guī)范等方面。
    以上只是一些主要的性能指標(biāo)。對于微型機(jī)的優(yōu)劣不能根據(jù)一兩項(xiàng)指標(biāo)來評定,而是需要綜合考慮。要考慮經(jīng)濟(jì)合理、使用效率及性能價(jià)格比等多方面因素,以滿足應(yīng)用需求為目的。
    3.6 多媒體計(jì)算機(jī)簡介
    3.6.1什么是多媒體
    現(xiàn)實(shí)世界中,信息的表現(xiàn)形式是豐富多彩的,我們將信息的表現(xiàn)形式稱為媒體。所謂媒體(Media)是指承載信息的載體,它包括信息的表現(xiàn)和傳播載體。如人們?nèi)粘I钪惺褂玫臄?shù)字、文字、聲音、圖形、圖像、幻燈片、視頻、交通信號燈等都可稱之為媒體,所謂“多媒體”(Multimedia)從字面上理解就是“多種媒體的集合”。目前,對多媒體的定義還沒有一個(gè)權(quán)威性的定義,但這并沒有妨礙多媒體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。
    從應(yīng)用的角度來看,我們可以將多媒體定義為:多媒體是指把文本、聲音、圖形、圖像、視頻等多種媒體的信息通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化加工處理,集成為一個(gè)具有交互性系統(tǒng)的一種技術(shù)。注意,這個(gè)定義中體現(xiàn)出了多媒體的兩個(gè)關(guān)鍵的特性:媒體的數(shù)字化及交互性。這也正是我們并不將彩色畫報(bào)、電視等稱為“多媒體”的緣由。
    3.6.2多媒體計(jì)算機(jī)
    在一臺普通計(jì)算機(jī)上添加一些多媒體卡件,如光驅(qū)、聲卡、視頻卡等就可以組成一個(gè)多媒體計(jì)算機(jī)(Multimedia Personal Computer—MPC)。多媒體計(jì)算機(jī)能夠編輯和播放聲音、視頻片斷、錄像、動畫、圖像或文本,它還能夠控制諸如光驅(qū)、MIDI合成器、錄像機(jī)、攝像機(jī)等外圍設(shè)備。
    目前,市面上主流微機(jī)產(chǎn)品的CPU主頻大都超過了300MHZ。32MB的內(nèi)存、3.2GB以上的硬盤、24倍速光驅(qū)已經(jīng)成為基本的硬件配置,而且都預(yù)裝了可以滿足當(dāng)今多媒體技術(shù)需求的Windows 95或Windows 98操作系統(tǒng)。因此,只需配置適當(dāng)?shù)亩嗝襟w硬件就可以將一臺計(jì)算機(jī)改造成多媒體計(jì)算機(jī)。
    一、顯示系統(tǒng)
    PC機(jī)的顯示系統(tǒng)由顯示器和圖形適配器(Graphics adapter,也稱為圖形卡或顯卡)組成。它們共同決定了圖像輸出的質(zhì)量。
    1.顯示器的主要技術(shù)指標(biāo)
    分辨率:目前的圖形卡能夠支持1024×768(或1280×1024)像素的分辨率。它的含義是在顯示器水平方向每條掃描線共有1024個(gè)像素點(diǎn),在垂直方向共有768條掃描線。顯示器像素點(diǎn)越多,分辨率越高,圖像就更清晰。
    點(diǎn)距:指兩個(gè)像素點(diǎn)間的距離,點(diǎn)距越小,圖像越清晰,通常顯示器的點(diǎn)距有0.28毫米,0.31毫米或0.39毫米等。提請讀者注意的是多媒體計(jì)算機(jī)的顯示器一定要選擇點(diǎn)距為0.28毫米或0.28毫米以下的顯示器。
    2.圖形卡的視頻隨機(jī)存儲器(Video RAM)
    圖形卡上有它自己的存儲區(qū),它也稱為顯存或VRAM。VRAM用于存儲當(dāng)前正在顯示的有關(guān)數(shù)據(jù),以及此后將要顯示的有關(guān)數(shù)據(jù)。VRAM的大小決定著顯示器分辨率下所能顯示的顏色數(shù)和顯示的速度。要提請讀者注意的是,要想獲得高質(zhì)量的圖像和視頻輸出,VRAM至少應(yīng)有2MB,否則當(dāng)以全屏幕方式播放VCD時(shí),畫面將會出現(xiàn)抖動的現(xiàn)象。一般圖形卡上都留有擴(kuò)充VRAM的插槽,允許用戶擴(kuò)充VRAM以提高圖像和視頻輸出的質(zhì)量。
    二、光盤驅(qū)動器
    光盤驅(qū)動器(CD-ROM drive)是讀取光盤的設(shè)備。CD-ROM的全稱是Compact Disk-Read Only Memory,即只讀式緊湊光盤,簡稱為只讀光盤。它的容量為650MB,可用于存放圖像、音頻、視頻、動畫和文字等信息。一張CD-ROM盤就可存放中國大百科全書(共74卷,約12,568萬字,圖表49765幅)。
    光驅(qū)的一個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)是數(shù)據(jù)傳輸速率,最初的光驅(qū)傳輸速率為150KB/秒。目前,描述光驅(qū)的傳輸速率采用的單位是“倍速”,這個(gè)倍速的基數(shù)就是150KB/秒。例如,我們在光驅(qū)的面板和手冊中經(jīng)常會看到4X或24X的字樣,4X就是指4倍速光驅(qū),其數(shù)據(jù)的傳輸速率為600KB/秒。
    一般的光驅(qū)都帶有一個(gè)耳機(jī)插孔,將光驅(qū)的音頻電纜與聲卡相連,利用Windows 98的“CD播放器”就可以播放音樂CD。這樣你就可以通過耳機(jī)邊聽音樂邊工作了,而且你還可以隨心所欲地控制播放、停止、快進(jìn)、快退和循環(huán)播放等功能。
    三、聲卡
    聲卡又稱音頻卡(Audio Card),它用于處理音頻媒體信息的輸入輸出是一個(gè)重要的多媒體組件,與聲卡相配套的硬件還有麥克風(fēng)和音箱。一般聲卡都具有如下功能:
     1.錄音
    通過麥克風(fēng)和相應(yīng)的軟件,如Windows 98的“錄音機(jī)”可以將聲音錄制到硬盤上,生成一個(gè)數(shù)字化的聲音文件。你也可以將多個(gè)不同的聲音文件合成為一個(gè)文件,甚至可以完成一部立體聲電影的配音工作。
    2.播放聲音
    聲音的播放與錄音正好相反,它是將數(shù)字化的音頻信號轉(zhuǎn)換成模擬信號,經(jīng)放大后從音箱中播出。
    3.樂器數(shù)字接口MIDI
    MIDI是Musical Instrument Digital Interface 的縮寫,是一種將電子樂器與計(jì)算機(jī)連接的標(biāo)準(zhǔn),MIDI接口可以連接32種不同的樂器,利用MIDI音序軟件,你就擁有了一個(gè)交響樂團(tuán),你可以創(chuàng)作自己的交響樂,同時(shí)也可將演奏的樂曲錄制下來,通過Windows 98的“媒體播放機(jī)”來播放它。
    四、掃描儀
    掃描儀(Scanner)是一個(gè)典型的圖像輸入設(shè)備。它可以將照片、圖片、圖形輸入到計(jì)算機(jī)中,并轉(zhuǎn)換成圖像文件存儲于硬盤。掃描儀主要有兩類:手持式和平板式。平板式掃描儀的性能要優(yōu)于手持式掃描儀。掃描儀的主要技術(shù)參數(shù)是分辨率,用每英寸的檢測點(diǎn)數(shù)表示,其單位是DPI。一般的掃描儀的分辨率為600DPI。注意,選擇兩倍于打印機(jī)分辨的掃描儀,這樣才能獲得的圖像效果。
    攝影機(jī)和數(shù)碼照相機(jī)也可以作為圖像的輸入設(shè)備。另外,你也可以從精彩的影視資料截取圖像。如果你沒有這些硬件設(shè)備,那么你可購買藝術(shù)圖片和照片庫光盤,這些光盤中有成千上萬種符號、地圖、旗幟、卡通畫、肖像和圖片,可以直接將它們插入到你的作品中,但在使用圖像資料時(shí),你一定要認(rèn)真閱讀版權(quán)說明和付費(fèi)方式,以免引起法律糾紛。在因特網(wǎng)的新聞組alt.binaries.clipart和comp.graphics組中有許多精美的圖片,是獲取圖片的一個(gè)很好的來源。你不妨瀏覽一下。
    五、視頻捕獲卡
    視頻捕獲卡是視頻媒體信息的輸入設(shè)備,它可以將電視、攝影機(jī)和錄像的視頻信號輸入到計(jì)算機(jī)中,你可以將視頻片斷錄制到硬盤上。視頻片斷一般以AVI(Audio Video Interleaved)格式的文件存放。在購買視頻捕獲卡時(shí)一般提供視頻編輯軟件,但也可以單獨(dú)購買更專業(yè)化的視頻編輯軟件,利用它可進(jìn)行剪輯幀,改變播放順序或添加特殊效果。用Windows 98的“媒體播放機(jī)”,無需任何特殊的硬件就可以播放視頻片斷。
    如果沒有視頻捕獲卡,利用Windows 98的“媒體播放機(jī)”可以從VCD或已有的視頻片斷中剪輯你所需要的視頻片斷。
    制作和播放視頻片斷是多媒體應(yīng)用的目標(biāo)。如果你已將視頻片斷保存為AVI格式的文件,你就可以將它插入到你的演講報(bào)告或幻燈片中進(jìn)行播放,使枯燥沉悶的東西活躍起來,增強(qiáng)對聽眾的感染力。