大学计算机-计算思维导论哈尔滨工业大学.

大学计算机-计算思维导论哈尔滨工业大学

教学内容 Chapter 1. 引论 Chapter 2. 计算系统的基本思维 Chapter 3. 问题求解框架

第二章计算系统的基本思维

第2章计算系统的基本思维要点： 2.1 0和1的思维，即语义符号化、符号计算化、计算自动化、分层构造化和构造集成化的思维；
2.1 0和1的思维，即语义符号化、符号计算化、计算自动化、分层构造化和构造集成化的思维； 2.2 冯诺依曼计算机，即关于指令、程序及其硬件执行的计算思维； 2.3 现代计算机，即关于操作系统对硬件功能扩展的计算思维； 2.4 不同抽象层面的计算机，即关于语言/编译器、协议/编码解码器、虚拟机器(软件)的计算思维。硬盘：在每个同心圆的磁道上就好像有无数的任意排列的小磁铁，它们分别代表着0和1的状态。当这些小磁铁受到来自磁头的磁力影响时，其排列的方向会随之改变。利用磁头的磁力控制指定的一些小磁铁方向，使每个小磁铁都可以用来储存信息。内存：电容二极管通过电容电荷量的高低来储存信息组成二进制光盘：凸凹 5 5

2.1 理解0和1的思维

2.1.1 0和1与《易经》----语义符号化的典型案例
和1与《易经》----语义符号化的典型案例 0和1与《易经》----语义符号化的典型案例《易经》最早采用二进制思想《易经》相关概念三画阴阳-----八卦六画阴阳-----六十四卦爻的本义是“交”、“效”，综横之交、阴阳之交，“效”则是通过“交”所产生的“效用”，在《易经》中并没有“阴阳”二字，数百年后的《易传》才把“—”叫阳爻，把“--”叫阴爻。八卦是以阴阳符号反映客观现象。二爻的本义是什么，有多种看法。有人认为，“爻”，皎也。一指日光，二指月光，三指交会(日月交会投射)。“爻”代表着阴阳气化，由于“爻”之动而有卦之变，故“爻”是气化的始祖 ④爻辞，一卦共六爻，即由六个符号组成，每爻都有一个意思，表达这个意思的文辞叫做爻辞。一卦有六爻，故共有六条爻辞。在卦辞下，六条爻辞有“九”“六”作为爻题，阳爻称九，阴爻称六。一卦六爻自下而上，若为阳爻依次为初九，九二，九三，九四，九五，上九；若为阴爻依次为初六，六二，六三，六四，六五，上六，以乾卦为例：编辑本段引申意义　　一说：在粤语中，“八卦”的本意就是到处搬弄是非、饶舌。娱乐新闻和狗仔队为了吸引读者，到处挖掘明星的隐私广而告之，所以，这样挖出来的新闻被称为“八卦新闻”。　　另一说好像追溯得更远，更能体现八卦精神：“八卦杂志”的称号由来是早年香港黄色书刊发行时，封面上极其清凉养眼的照片会在重点部位加贴八卦图，类似马赛克效果，这类报道明星私生活内容的杂志由此得名，“八卦”一词，甚至从名词衍生出形容词和动词。　　还有一说说民国时期某些茶馆为了增加生意，在馆外墙上按八卦形状贴放各种小道消息，八卦之称由此而来。 7 7

和1与《易经》----语义符号化的典型案例 0和1与《易经》----语义符号化的典型案例三位数码，有八种变化乾天坤地坎水震雷艮(gen) 山巽（xun) 风离火兑沼泽六位数码，有六十四种变化乾坤屯蒙需讼师比北京故宫内廷后三宫之一，位于乾清宫和坤宁宫之间，殿名取自《易经》，含"天地交合、康泰美满"之意。雍正皇帝以后，皇帝移住养心殿，皇后也不再住坤宁宫，坤宁宫实际上已作为专供萨满教祭神的场所。　交泰殿为皇后千秋节受庆贺礼的地方，是皇后生日时接受庆贺礼的地方。乾清宫是明清两代皇帝在紫禁城中居住和处理日常政事的地方。它是后三宫之首，位于乾清门内。“乾”是“天”的意思，“清”是“透彻”的意思，一是象征透彻的天空，不浑不浊，象征国家安定；二是象征皇帝的所作所为象清澈的天空一样坦荡，没有干任何见不得人的事。 8

和1与《易经》----语义符号化的典型案例 0和1与《易经》----语义符号化的典型案例《易经》是一种人工编码系统、符号语义系统抽象形成了本体概念，可扩展应用范围：《关于仅用0与1两个符号的二进制算术的说明，并附其应用以及据此解释古代中国伏羲图的探讨》。透过这个长题目，不难窥出莱布尼兹在此论文中不但阐明了二进制，而且已经把它与中国的八卦联系在一起了。他为几千年前中国圣人的创造与自己的发现相一致而高兴，并为自己解开了《周易》之谜而欣喜若狂。现在让我们再回到计算机的世界 9 9

2.1.2 0和1与逻辑----思维方式与逻辑运算德国数学家莱布尼茨创建了现代计算机二进制。计算机中信息的表示就是用0和1编码的。
和1与逻辑----思维方式与逻辑运算德国数学家莱布尼茨创建了现代计算机二进制。计算机中信息的表示就是用0和1编码的。之所以青睐二进制是因为： (1)二进制算术运算规则简单； (2)二进制算术运算可以与逻辑运算实现统一，或者说可以用逻辑运算实现算术运算； (3)能表示两种状态的元器件容易找到，比如继电器开关、灯泡、前述的二极管三极管等。因此，计算机硬件存储和处理的是二进制数。但因为二进制的不方便之处，计算机系统也多采用八进制、十六进制和十进制等表示数值性信息。其运算有两种： 1.逻辑运算：是与进位无关的运算。经常用于判断和推理方面的一种运算，结果只能是“真”或“假”。 2.算术运算：是位相关运算,即逢二进一、借一当二。二者有何关系？

2.1.2 0和1与逻辑----思维方式与逻辑运算复杂命题的推理可被认为是关于命题的一组逻辑运算的过程。
和1与逻辑----思维方式与逻辑运算复杂命题的推理可被认为是关于命题的一组逻辑运算的过程。基本的逻辑运算包括“或”运算、“与”运算、“非”运算、“异或”运算等。

和1与逻辑----思维方式与逻辑运算现实中的命题判断与推理(真值/假值)以及数学中的逻辑均可以用1和0来表达与处理，如1表示真，0表示假。既然0和1能表示逻辑运算，则逻辑推理也就能被计算机处理。 0和1表达的逻辑运算示意

2.1.3 0和1与数值信息----二进制与算术运算算术运算规则简单 + 0 1 + 0 + 1 1 1 + 1 加法运算 – 0 1
和1与数值信息----二进制与算术运算算术运算规则简单 + 0 1 + 0 + 1 1 1 + 1 加法运算 – 0 1 – 0 – 1 1 1 – 1 减法运算乘除法运算可转为多次加减法运算来进行！

2.1.3 0和1与数值信息----二进制与算术运算例：X=10111，Y=10011，求X+Y＝？
和1与数值信息----二进制与算术运算例：X=10111，Y=10011，求X+Y＝？ X=10111，Y=10011，求X-Y =？ 10111 ───── 101010 10111 － 10011 ───── 00100

2.1.3 0和1与数值信息----二进制与算术运算进位计数制先参考一下 (2 4 5 . 2 5)10 十进制的特点
和1与数值信息----二进制与算术运算进位计数制先参考一下十进制的特点 ( )10 (245.25)10 = 2× ×101+ 5× × ×10-2 每个位置可以是0,1,2,3,4,5,6,7,8,9，共计十个数码数码的位置规定了数码的等级“权/数位”：10i 逢十进一、借一当十、高数位的1相当于低数位的10 “十”----基值，十进制

2.1.3 0和1与数值信息----二进制与算术运算进位计数制从十进制抽象到 r 进制有0,1,… …,r-1 共 r 个数码
和1与数值信息----二进制与算术运算进位计数制从十进制抽象到 r 进制有0,1,… …,r-1 共 r 个数码数码的位置规定了数码的等级“权/数位”：ri 逢r进一、借一当r、高数位的1相当于低数位的r “r”----基值，r进制 r进制的例子, 如2进制、8进制、16进制： 2进制数码： 0 和 1 8进制数码： 0,1,2,3,4,5,6,7 16进制数码：0，1,2,3,4,5,6,7,8,9，A,B,C,D,E,F

和1与数值信息----二进制与算术运算进位计数制 r进制数及其示例

2.1.3 0和1与数值信息----二进制与算术运算进位计数制--二进制与十进制的转化二进制数如何转化为十进制数
和1与数值信息----二进制与算术运算进位计数制--二进制与十进制的转化二进制数如何转化为十进制数 N = (dn-1dn-2……d2d1d0.d-1d-2……d-m)r =dn-1rn-1 + dn-2 rn-2+…+d2 r2 + d1 r1 + d0 r0 + d-1 r-1 +d-2 r-2 + … + d-m r-m 例如 ( )二 =1×27+1×26+1×25+1×24+0×23+1×22+0×21+1×20 +0×2-1+1× = (245.25)十

2.1.3 0和1与数值信息----二进制与算术运算进位计数制--二进制与十进制的转化 (19)10=(10011)2
和1与数值信息----二进制与算术运算进位计数制--二进制与十进制的转化十进制数如何转为二进制数 2 19 余数低位 2 9 1 4 1 2 2 2 1 2 连续除以2，然后把余数从下往上连写。例如100 2| | | | | | | |0 化为二进制数就是 1 高位 (19)10=(10011)2 问题：请把十进制的100转为二进制数 19

2.1.3 0和1与数值信息----二进制与算术运算进位计数制--二进制与十六进制的转化关键点(技巧)：因为2的4次方等于16，所以
和1与数值信息----二进制与算术运算进位计数制--二进制与十六进制的转化 A. “二进制”转“十六进制” B. “十六进制”转“二进制” 关键点(技巧)：因为2的4次方等于16，所以 4位二进制数等于1位十六进制数。 (101111) 2=( ) 2 =( F ) 16 ( A F ) 16 =( ) 2 =( ) 2 前面补0成4位一组注意不能写成15

2.1.3 0和1与数值信息----二进制与算术运算进位计数制--二进制与十六进制的转化二进制与十六进制转化的例子例如:
和1与数值信息----二进制与算术运算进位计数制--二进制与十六进制的转化二进制与十六进制转化的例子例如: H H H 数字(如41)后的H意味着该数字是一个十六进制数（Hex）

2.1.3 0和1与数值信息----二进制与算术运算小数点表示问题
和1与数值信息----二进制与算术运算小数点表示问题在计算机中，通常是用定点数来表示整数和纯小数，分别称为定点整数和定点小数。对于既有整数部分、又有小数部分的数，一般用浮点数表示。计算机中实数的两种表示方式：一种是小数点位置固定，称为定点数。小数点以默认方式处理并未出现在二进制数值中。如果在符号位的后面，说明机器数全为小数。如果在整个数值的尾部，说明机器数全为整数。另一种是小数点浮动，借鉴科学计数法，被称为浮点数。浮点数由三个部分构成：浮点数的符号位，浮点数的尾数位，浮点数的指数位。单精度： 32位：其中，8位阶码，1位符号，剩下23位尾数。双精度：64位，其中，11位阶码，1位符号，剩下52位尾数。

2.1.3 0和1与数值信息----二进制与算术运算小数点表示问题
和1与数值信息----二进制与算术运算小数点表示问题这个数是 /1024= 。 *2^-1010 .1101= * 2^-1010=2^(-10) 机器数的小数点处理示意图浮点数的指数采用平移的方式将(-n, n)区间的数转换为(0, 2n)区间上的数来表示，避免了指数的符号占位问题。浮点数依据表达数值的位数多少区分为单精度数和双精度数。 23

和1与非数值信息----编码与符号运算基于0和1的编码思考：（计算机为什么要涉及到编码问题？）

2.1.4 0和1与非数值信息----编码与符号运算编码的基本概念是以若干位数码的不同组合来表示一组字、字母及符号的方法；
和1与非数值信息----编码与符号运算编码的基本概念是以若干位数码的不同组合来表示一组字、字母及符号的方法；是人为的对若干位数码的每一种组合指定一种含义。例如就代表1代表校本部的本科生 08代表08级012代表1系的第二个专业 03待变这个专业的第三个班 04代表这个班的第四个人 25

2.1.4 0和1与非数值信息----编码与符号运算编码的要求编码具有以下三个主要特征： 1、唯一性 2、时空性
和1与非数值信息----编码与符号运算编码的要求编码具有以下三个主要特征： 1、唯一性 2、时空性 3、易于记忆性/有一定规律编码的信息容量如何提高：增加位数；提升进制。而同样一所学校在不同时期的编码规则也可能不同，这就是编码的时空性。 26

2.1.4 0和1与非数值信息----编码与符号运算 1.3 计算机中信息的表示计算机中的信息均是用0和1表示的
和1与非数值信息----编码与符号运算 1.3 计算机中信息的表示计算机中的信息均是用0和1表示的 0和1可以表示数值型信息，如整数、小数 0和1也可以表示非数值型信息，如文字、图片既然任何信息都可以用0和1表示，也就都能利用计算机进行处理下面看一下计算机常用编码：ASCII码， BCD码

2.1.4 0和1与非数值信息----编码与符号运算 ASCII码----英文字母符号的编码 B7B6B5B4B3B2B1B0
和1与非数值信息----编码与符号运算 ASCII码----英文字母符号的编码 ASCII码:American Standard Code for Information Interchange 1位数码有2种组合，i位数码可以有 2i种组合; 英文字母+符号<=128个, 所以英文字母及符号用7位数码表示。考虑二进制计数特点，一个符号用8位来表示其最高位始终为0 B7B6B5B4B3B2B1B0 0 x x x x x x x

2.1.4 0和1与非数值信息----编码与符号运算标准ASCII码表
和1与非数值信息----编码与符号运算标准ASCII码表如信息“We are students”，如果按ASCII码存储成.txt文件，则为一组0,1串： b7b6b5 b4b3b2b1 000 001 010 011 100 101 110 111 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US SP ! " # $ % & . （） * + ， - / 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; < = > ? @ A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z [ ] \ ^ ` a b c d e f g h i j k l m n o { } ~ DEL LF（Line feed, 0Ah）或CR（Carriage Return, 0Dh 29

ASCII码的例子 2.1.4 0和1与非数值信息----编码与符号运算 ASCII码基本规律如下： 0100 0001 A 41 H
和1与非数值信息----编码与符号运算 ASCII码的例子 A H B H F H ASCII码基本规律如下：每8位为一个字符 41H~~5AH: “A”~~ “Z” 61H~~7AH: “a”~~ “z” 0AH: 换行符号LF（Line feed） 0DH: 回车符号CR（Carriage Return） 30H~~39H: “0”~~ “9” 回车和换行在计算机还没有出现之前，有一种叫做电传打字机（Teletype Model 33）的玩意，每秒钟可以打10个字符。但是它有一个问题，就是打完一行换行的时候，要用去0.2秒，正好可以打两个字符。要是在这0.2秒里面，又有新的字符传过来，那么这个字符将丢失。于是，研制人员想了个办法解决这个问题，就是在每行后面加两个表示结束的字符。一个叫做“回车”，告诉打字机把打印头定位在左边界；另一个叫做“换行”，告诉打字机把纸向下移一行。这就是“换行”和“回车”的来历，从它们的英语名字上也可以看出一二。后来，计算机发明了，这两个概念也就被般到了计算机上。那时，存储器很贵，一些科学家认为在每行结尾加两个字符太浪费了，加一个就可以。于是，就出现了分歧。 Unix系统里，每行结尾只有“<换行>”，即“\n”；Windows系统里面，每行结尾是“<换行><回车>”，即“\n\r”；Mac系统里，每行结尾是“<回车>”。一个直接后果是，Unix/Mac系统下的文件在Windows里打开的话，所有文字会变成一行；而Windows里的文件在Unix/Mac下打开的话，在每行的结尾可能会多出一个^M符号。 c语言编程时（windows系统）\r 就是return 回到本行行首这就会把这一行以前的输出覆盖掉如： Example 1 int main() { cout << "hahaha" << "\r" << "xixi" ; } 最后只显示 xixi 而 hahaha 被覆盖了 \n 是回车＋换行把光标先移到行首然后换到下一行也就是下一行的行首拉 Example 2 cout << "hahaha" << "\n" << "xixi" ; 则显示 hahaha Xixi 电传打字机（Teleprinter）是随着计算机的发展而出现的一种远距离信息传送器械。形状像是一个大号的打印机。功能和结构　　电传打字机通常由键盘、收发报器和印字机构等组成。发报时，按下某一字符键，就能将该字符的电码信号自动发送到信道；收报时，能自动接收来自信道的电码信号，并打印出相应的字符。装有复凿孔器和自动发报器的电传机，能用纸带收录、存贮和发送电报。电传机操作方便，通报手续简单，因而得到了广泛的应用。特点　　电传既具有电话的快速，又具有打字机的准确，尤其是当电文中有资料时，这种优点表现得特别明显。人们普遍认为，电传这种通讯方式，除了具备高效性和精确性之外，还比电报和电话更为便宜。　　与传真有不同区别，电传是一个比较早出现的产品，为在传真机普遍使用以前的通信设备，其原理采用有点近似电报。早期国家政府单位、国有进出口公司皆普见使用，但现在基本上已经被传真机或因特网所取代。

2.1.4 0和1与非数值信息----编码与符号运算十个数字符号的编码----BCD码
和1与非数值信息----编码与符号运算十个数字符号的编码----BCD码 BCD码：Binary Coded Decimal(二-十进制编码) 10个数字，需4位数码表示. 十进制 BCD码十进制 BCD码例如，十进制数5328的BCD码为 BCD码这种编码形式使二进制和十进制之间的转换得以快捷的进行。

同一信息不同表示方法的对比 2.1.4 0和1与非数值信息----编码与符号运算 245的十进制记为245
和1与非数值信息----编码与符号运算同一信息不同表示方法的对比 245的十进制记为245 245的二进制记为 245的八进制记为365 245的十六进制记为F5 245的BCD码记为 245的ASCII码记为

补充内容：汉字编码及相关问题: ANSI(GB2312） Unicode

汉字编码及相关问题（Unicode,ANSI,GB2312）(1)
由于各国语言的加入，ASCII已经不能满足信息交流的需要; 因此，为了能够表示其它国家的文字，各国在ASCII的基础上制定了自己的字符集，这些从ANSI标准派生的字符集被习惯的统称为ANSI（American National Standards Institute 美国国家标准学会）字符集（它们正式的名称应该是MBCS(Multi-Byte Chactacter System，即多字节字符系统)）我们常见的GB-2312就是其中之一。补充： GB 2312标准共收录6763个汉字，其中一级汉字3755个，二级汉字3008个；同时收录了包括拉丁字母、希腊字母、日文平假名及片假名字母、俄语西里尔字母在内的682个字符。 GB 2312的出现，基本满足了汉字的计算机处理需要，它所收录的汉字已经覆盖中国大陆99.75%的使用频率。在中文和日文操作系统里生成的（txt和xml）文件的编码虽然都是ANSI，但是，在简体中文系统下，ANSI 编码代表 GB2312 编码，在日文操作系统下，ANSI 编码代表 JIS 编码。 34

例如，“连通”的GB-2312编码为C1 AC CD A8。软件在读取时，根据指定的编码方式，知道每两个字节构成一个汉字。所以C1 AC一同构成一个整个的编码，在GB-2312字符集中表示“连 ”字. 而CD A8表示“通”字. 问题：ANSI和GB-2312是什么关系？连：C1 AC: 通：CD A8: 在中文和日文操作系统里生成的（txt和xml）文件的编码虽然都是ANSI，但是，在简体中文系统下，ANSI 编码代表 GB2312 编码，在日文操作系统下，ANSI 编码代表 JIS 编码。 35

由于每种语言都制定了自己的字符集，在国际交流中要经常转换字符集非常不便。因此提出了Unicode字符集，标准的Unicode称为UTF-16，它固定使用16 bits（两个字节，即一个字）来表示一个字符，共可以表示65536个字符。将世界上几乎所有语言的常用字符收录其中，方便了信息交流。后来为了双字节的Unicode能够在现存的处理单字节的系统上正确传输，出现了UTF-8. 例如“连通”两个字的Unicode标准编码UTF-16 为：DE 8F 1A 90, 而其UTF-8编码为：E8 BF 9E E9 80 9A

当一个软件打开一个文本时，它要做的第一件事是决定这个文本究竟是使用哪种字符集的哪种编码保存的。软件有三种途径来决定文本的字符集和编码：途径A：最标准的途径是检测文本最开头的几个字节，如下表：开头字节Charset/encoding FF FE　　　(UTF-16) EF BB BF　(UTF-8) 例如：插入上述标记后，连通”两个字的UTF-16 和UTF-8码分别为： FF FE DE 8F 1A 90 EF BB BF E8 BF 9E E9 80 9A

但早期的和一些设计不良的软件在保存Unicode文本时不插入这些位于开头的字符集标记。因此，软件不能依赖于这种途径。途径B: 这时，软件可以采取一种比较安全的方式来决定字符集及其编码，那就是弹出一个对话框来请示用户，例如将那个“连通”文件拖到MS Word中，Word就会弹出一个对话框。途径C:如果软件不想麻烦用户，或者它不方便向用户请示，那它只能采取自己“猜”的方法，软件可以根据整个文本的特征来猜测它可能属于哪个charset，这就很可能不准了。使用记事本打开那个“连通”文件就属于这种情况。

我们可以证明这一点: 在记事本中键入“连通”后，选择“Save As”，会看到最后一个下拉框中显示有“ANSI”，这时保存。当再当打开“连通”文件出现乱码后，再点击“File”->“Save As”，会看到最后一个下拉框中显示有“UTF-8”，这说明记事本认为当前打开的这个文本是一个UTF-8编码的文本。而我们刚才保存时是用ANSI字符集保存的。这说明，记事本猜测了“连通”文件的字符集，认为它更像一个UTF-8编码文本。这是因为“连通”两个字的GB-2312编码看起来更像UTF-8编码导致的，这是一个巧合，不是所有文字都这样。可以使用记事本的打开功能，在打开“连通”文件时在最后一个下拉框中选择ANSI，就能正常显示了。反过来，如果之前保存时保存为UTF-8编码，则直接打开也不会出现问题。

MS WORD（采用途径B）如果将“连通”文件放入MS Word中，Word也会认为它是一个UTF-8编码的文件（出现乱码），但它不能确定，因此会弹出一个对话框询问用户，这时选择“简体中文（GB2312）”，就能正常打开了。记事本在这一点上做得比较简化罢了，这与这个程序的定位是一致的。

汉字编码(1) ----怎样输入由外到内计算机内部由内到外用键盘上的字母符号编码汉字, 以便键入字母符号代替键入汉字
输入码有若干：拼音码、字型码等… …

汉字编码(2) ----怎样保存 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 由外到内计算机内部由内到外
以“大”字为例用0和1编码汉字,每个汉字在计算机内部由 2个字节表示 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 显然，汉字机内码的每个字节都大于128，这就解决了与西文字符的ASCII码冲突的问题。 (机)内码 42

“大” 汉字编码(3) ----怎样输出由外到内计算机内部由内到外用0和1编码无亮点和有亮点形成字型信息, 便于显示… …
oooooo11oooooooo oooooo11ooooo1oo oooooo111ooooooo ooooo11oo1oooooo oooo11oooo1ooooo ooo11ooooo11oooo ooo1ooooooo11ooo oo1ooooooooo111o 11ooooooooooo1oo 用0和1编码无亮点和有亮点形成字型信息, 便于显示… … 字模点阵码古代的茶壶工匠喜欢在献给皇室的茶壶最隐秘处刻上自己的名字，虽然被发现是要杀头 ,但是很多人仍乐此不疲。如今，微软公司中也出现了如此一幕，此人叫胡万进，从97年起便一直为微软制作字库。所以在word97以后版本中， 1、在WORD文档中用“隶书”输入一个“胡” 2、把字体大小设为初号 3、把“显示比例”换成500% 4、“格式”－－字体－－选“空心”，这时候您会看到“胡万进印” 另外，除了“隶书”字体外，“幼圆”字体同样存在这种情况，步骤如下：（如“珐”字为例） 1、在WORD文档中用“幼圆”输入一个“珐” 存在类似“彩蛋”的汉字还包括有“胡、淠、恶、讫、扎、哟、冈、汚、汩、浞、珐、杌、柿、壳、砼、钵、错、镁、秫、耒、玍、翟、卯、卞、畋、曰、莱、隹”等字。其数量之多，很难让人不产生一些过分的想法。不过事实仅为留名那么简单？当然No！信息产业部电子工业标准化研究所是我国国标汉字字符编码体系主要起草单位之一，该所的研究人员戴女士说，她们早就知道这件事情，并称，如果追溯可能要说到上世纪90年代初期之前。戴女士说，当时有一些人有自己的做字公司，主营业务主要就是向别人卖字库。也许是从知识产权等方面考虑，他们在一些字体中加入了自己的一些特别的记号。她说，在目前的国标汉字中并不存在这样的现象。微软称尽快答复对于微软在当时汉化office软件时是否知情等问题，微软中国公司公关部的杨小姐表示，目前还不知道相关事宜，但是会尽快就记者的采访要求给出答复。能够在word中显出“胡万进印”字样的汉字，除了胡之外，还有其他一些生僻字。这批汉字库符合2000年3月17日颁布的GB2311体系的字符编码的标准。该标准的起草单位为信息产业部电子工业标准化研究所等，主要起草人：陈堃銶、黄疆、胡万进、张建国、陈壮。现在WORD2007中已无此彩蛋现在WORD2003中SP3版本也无此彩蛋！而且还蒙蔽了幼圆和隶书两种字体，选择字体时候，写上隶书幼圆等，字不能做空心处理！已经被锁定！ 2南京市副市长 “大”

汉字编码总结计算机内部由外到内由内到外 oooooo11oooooooo oooooo11ooooo1oo
oooooo111ooooooo ooooo11oo1oooooo oooo11oooo1ooooo ooo11ooooo11oooo ooo1ooooooo11ooo oo1ooooooooo111o 11ooooooooooo1oo da “大” 下面看一下电子元器件是如何实现0、1以及算术运算、逻辑运算的

和1与电子元器件可以用简单的电路实现逻辑关系用开关电路实现的基本逻辑运算示意注意灯L与开关A、B的关系

2.1.5 0和1与电子元器件基本的逻辑运算也可以由电子元器件及其电路连接来实现。在图（a）中，高电平为1，低电平为0。
和1与电子元器件基本的逻辑运算也可以由电子元器件及其电路连接来实现。在图（a）中，高电平为1，低电平为0。二极管是一种可表示0和1的元器件，二极管的导通与断开即可表示1和0。三极管是在二极管基础上增加了一个基极b（base），当b极施加一个高电平时，c极（collector）和e极（emmiter）连通；否则，当b极施加一个低电平时，c极和e极断开。这样就可由b极控制三极管的c极为低电平(0)或高电平(1)。(三极管的另一种作用为信号放大)作用。数字电平与二极管三极管电路示意

用二极管、三极管实现的基本集成电路 2.1.5 0和1与电子元器件当有了与门、或门和非门等门电路后，便可利用这些门电路构造更为复杂的电路。
和1与电子元器件用二极管、三极管实现的基本集成电路一般的数字电路逻辑，低电平为0，高电平为1。什么是低电平呢，一般在TTL(VCC=5V)电路中，<1.4V的电压为低电压，>2.7V的为高电压。我们假设VCC为5V (a)图是三极管，当A点电压<0.7V时（A为低电平，0），三极管从上到下截止，VCC到地之间，是断开的，那么F的输出就是VCC（F为高电平，1）。同时，如果A点电压比较高，比如说为5V，那么此时三极管从上到下导通，即VCC通过Rc接到了地，此时F点输出就为0了，所以由此可以得出，F点，从逻辑上来说，是A点得反。左：基极； base 带箭头的是发射极 emmiter 上面是集电极 collector 当有了与门、或门和非门等门电路后，便可利用这些门电路构造更为复杂的电路。 47

2.1.5 0和1与电子元器件半加法器算术运算可以通过逻辑运算得到。如下面的半加法器。异或运算与运算
和1与电子元器件算术运算可以通过逻辑运算得到。如下面的半加法器。异或运算与运算全加器的输入不仅有两个1位二进制数相加，还需加上低位送来的进位，它可以由两个半加器实现。半加法器 48

和1与电子元器件如何利用门电路来构造加法器等复杂的电路

如何判断所构造的加法器电路是否正确呢？ 2.1.5 0和1与电子元器件
和1与电子元器件如何判断所构造的加法器电路是否正确呢？我们可通过如下方法来判断：“模拟所有可能的输入，得到输出，判断输出是否是期望的输出”。如图2.12所示意，在Ai，Bi，Ci端输入一种可能情况1，0，1, 然后依据门电路的特性，一步一步得到输出。可以看出输出是符合期望的运算逻辑，电路也即是正确的。一般的数字电路逻辑，低电平为0，高电平为1，可以理解吧。那么什么是低电平呢，一般在TTL(VCC=5V)电路中，<1.4V的电压为低电压，>2.7V的为高电压。有了上面基础，我们再说上面的电路。我们假设VCC为5V (a)图是三极管，当A点电压<0.7V时（A为低电平，0），三极管从上到下截止，VCC到地之间，是断开的，那么F的输出就是VCC（F为高电平，1）。同时，如果A点电压比较高，比如说为5V，那么此时三极管从上到下导通，即VCC通过Rc接到了地，此时F点输出就为0了，所以由此可以得出，F点，从逻辑上来说，是A点得反。左：基极； base 带箭头的是发射极 emmiter 上面是集电极 collector 由于二进制数之间的算术运算无论是加、减、乘、除，都可转化为若干步的加法运算来进行。因此，实现了加法器就能实现所有的二进制算术计算，加法器是构成算术运算的基本单元。 50

再看一个利用门电路构造复杂电路的例子 2.1.5 0和1与电子元器件
和1与电子元器件再看一个利用门电路构造复杂电路的例子该示例是输入两位的0,1编码，输出的是4条线，每一条线对应一个编码，这种电路称为译码器，经常用于地址编码的翻译电路中。右图中给出的A1A0输入为01，一步步验证可知Y01为高电平，有效。如果所有可能的输入模拟得到的结果都是正确的，则电路正确。典型的2-4译码器电路及其正确性判断示意

2.1.5 0和1与电子元器件 0和1思维小结下面看一下计算机的理论模型和实际模型
和1与电子元器件 0和1思维小结全加器的输入不仅有两个1位二进制数相加，还需加上低位送来的进位，它可以由两个半加器实现。下面看一下计算机的理论模型和实际模型 52

2.2 图灵机与冯.诺依曼计算机

2.2.1 图灵机----关于通用机器及指令、程序及其自动执行
算法：就是采用有限的、机械的步骤解决具体的问题。图灵提出来的图灵机模型直观形象，而且用他的图灵机模型能够清清楚楚地解释明白算法这样一个最基本、最深刻的概念。正是因为有了图灵机理论模型，才发明人类有史以来最伟大的科学工具：计算机。

输入+当前状态 ==> 输出+后一状态.
2.2.1 图灵机----关于通用机器及指令、程序及其自动执行图灵机装置图灵机的工作过程可以这样表示图灵机: 输入+当前状态 ==> 输出+后一状态.

2.2.2 冯诺依曼计算机冯.诺依曼计算机的基本思想。前述的图灵机给出的是理论模型，而冯诺依曼则实际做出了计算机。人们称其为“计算机之父”，现在的普通计算机被称为“冯.诺伊曼计算机”等。 “冯.诺伊曼计算机”的基本思想是存储程序的思想，即“将指令和数据以同等地位事先存于存储器中，可按地址寻访，机器可从存储器中读取指令和数据，实现连续和自动的执行”。它将存储和执行分别进行实现，解决了计算速度(快)与输入输出速度(慢)的匹配问题。

2.2.2 冯诺依曼计算机存储器运算器控制器输入设备输出设备 CPU 五部分组成存储器运算器输出设备输入设备控制器
CPU: Central Processing Unit, 即中央处理器. 是一台计算机的运算核心和控制核心。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，并对指令译码，执行指令。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。内存可以和CPU直接交换数据；外存不能直接和CPU直接交换数据!

2.2.3 存储器---可按地址自动存取内容的部件存储器的概念结构图
三态缓冲器（Three-state-buffer），又称为三态门、三态驱动器，其三态输出受到使能输出端的控制，当使能输出有效时，器件实现正常逻辑状态输出（逻辑0、逻辑1），当使能输入无效时，输出处于高阻状态，即等效于与所连的电路断开。存储器的概念结构图 58

2.2.3 存储器---可按地址自动存取内容的部件存储矩阵的示意图存储矩阵示意图
W0（00）, W1（01）,W2（10）,W3（11）注意：该图中打圆点的表示有连接，否则只是交叉，并无连接。这个图实际上是只读存储器ROM，(而内存RAM一般用电容存储数据:一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷，有电荷代表1，无电荷代表0。但时间一长，代表1的电容会放电，代表0的电容会吸收电荷，这就是数据丢失的原因；刷新操作定期对电容进行检查，若电量大于满电量的1／2，则认为其代表1，并把电容充满电；若电量小于1／2，则认为其代表0，并把电容放电，藉此来保持数据的连续性。）如图2.20为一个存储矩阵的示意图。图中有4个存储单元，每个存储单元有4个存储位，总计16个存储位，4个存储单元由4条地址线分别控制；如果某存储单元的地址线Wi为高电平(有效)，如某存储位数据线Dj与它有二极管相连，则输出数据线上也为高电平，表示该存储位存储的是1；如某存储位数据线Dj与它没有二极管相连，虽然Dj可能与其他地址线有二极管相连，但因其他地址线都为低电平(无效)，所以Dj上也为低电平，表示该存储位存储的是0。因此，图中四个存储单元分别存储着1001，0111，1110和0101。存储器有两条地址编码线A1A0可产生4个存储单元的地址，W0（00）, W1（01）,W2（10）,W3（11）。当输入任何一个地址编码时，例如输入11，通过地址译码器，可产生地址线W3（11）为高电平(有效)，而其他三条地址线均为低电平(无效)，此时看输出缓冲器及与其连接的数据线： D3，与W3没有二极管相连，而有二极管与其连接的地址线均为0，所以其为0； D2，与W3有二极管相连，所以其为1； D1，与D3相似，其为0； D0，与D2相似，其为1。所以输出的是0101，正好是W3存储单元的内容。图2.20(b)给出了存储读写过程的模拟示意。存储矩阵示意图 59

利用存储器芯片扩展更大容量的存储器示意图
2.2.3 存储器---可按地址自动存取内容的部件 A8,A7…A0,共计8位，256个存储单元，A10,A9用来选中其中一个芯片。而上面的IO7,….IO0用来传送取出或者送入的数据（8位） SDRAM:Synchronous Dynamic Random Access Memory,同步动态随机存取存储器，同步是指Memory工作需要步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准；动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失；随机是指数据不是线性依次存储，而是由指定地址进行数据读写。 DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写 SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据，它是在时钟的上升期进行数据传输；而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。利用存储器芯片扩展更大容量的存储器示意图地址编码线的位数决定了存储容量，即存储空间。例如10位的地址编码，其存储空间为210，即有1024个存储单元；而若要达到1GB的存储空间，则其地址线需要30条，230=1GB。 60

2.2.4 机器指令与机器级程序与算法

2.2.5 机器级程序的存储与执行机器如何理解和执行程序呢？典型机器的概念结构及时钟控制示意图
图中给出了运算器、控制器和存储器及其相互之间的连接关系示意。运算器中有一个算术逻辑运算部件和若干临时存储数据的“寄存器（register）”，算术逻辑运算部件的两个输入端和输出端均与这些寄存器相连接，表示两个操作数和结果都可以由这些寄存器来存储。控制器中也有一些寄存器：其中“指令寄存器”IR（instructions）用于存放当前正在执行的指令 “程序计数器”PC（program counter）用于存放下一条指令的地址。信号发生器，可以产生控制各部件的电平信号。还有一个时钟与节拍发生器。所谓指令的执行，即是由信号发生器产生各种电平信号，发送给各个部件，各个部件依据控制要求再产生相应的电平信号，这种信号的产生、传递和变换过程即是指令的执行过程。机器中有一个时钟发生器，产生基本的时钟周期，而其快慢即决定了机器运行速度的快慢，通常所说的CPU主频即是指该时钟发生的频率，是机器信号区分的最小单位。通常把一条标准指令执行的时间单位称为一个机器周期，一个机器周期可能包含若干个时钟周期，即节拍，不同节拍发出不同的信号完成不同的任务，如图 (b)所示，一个机器周期包含4个节拍，第1个节拍发送指令地址给存储器，第2个节拍取出存储器中指令给控制器，第3个节拍控制器解析指令码，第4个节拍控制器依据指令码控制相关动作执行即产生各种信号。典型机器的概念结构及时钟控制示意图时钟周期：机器中有一个时钟发生器，产生基本的时钟周期（节拍）。通常所说的CPU主频即是指该时钟发生的频率，是机器信号区分的最小单位。机器周期：一条标准指令执行的时间称为一个机器周期。一个机器周期可能包含若干个时钟周期（不同时钟周期发出不同的信号完成不同的任务）。如右图所示。 62

2.2.5 机器级程序的存储与执行一条指令的完整执行过程
在第1个节拍内，将PC中的地址发往存储器，并由信号发生器发出一信号通知存储器工作。第2个节拍内，存储器进行译码找到相应的号存储单元，通过输出缓冲器输出其内容，同时，信号发生器发出一信号控制IR接收其内容。

在第3个节拍内，指令码000001(取操作数指令)控制产生信号，首先使PC内容加1，以使其指向下一指令的存储地址；同时，将指令中的地址码发往存储器。由信号发生器发出一信号通知存储器工作。第4个节拍内，存储器进行译码找到相应的号存储单元，通过输出缓冲器输出其内容，同时，指令码000001(取操作数指令)控制发出信号使寄存器R2接收其内容。至此完成一条指令的执行。

在第1个节拍内，将PC中的地址发往存储器，并由信号发生器发出一信号通知存储器工作。第2个节拍内，存储器进行译码找到相应的号存储单元，通过输出缓冲器输出其内容，同时，信号发生器发出一信号控制IR接收其内容。在第3个节拍内，指令码000001(取操作数指令)控制产生信号，首先使PC内容加1，以使其指向下一指令的存储地址；同时，将指令中的地址码发往存储器。由信号发生器发出一信号通知存储器工作。第4个节拍内，存储器进行译码找到相应的号存储单元，通过输出缓冲器输出其内容，同时，指令码000001(取操作数指令)控制发出信号使寄存器R2接收其内容。至此完成一条指令的执行。

2.2.6 关于冯.诺依曼计算机的贯通性思维小结冯.诺依曼计算机的贯通性思维示意

2.3 现代计算机

2.3.1 现代计算机的构成现代计算机系统示意图

内存储器和外存储器的区别 2.3.1 现代计算机的构成内存容量小(MB/GB级)，硬盘容量大(GB/TB级)；
内存存取速度快(访问一个存储单元的时间在ns纳秒级)，硬盘存取速度慢(读取磁盘一次的时间在毫秒/微秒级)；内存可临时保存信息，硬盘可永久保存信息；外存速度慢，可以块为单位进行读写(一块为一个扇区或其倍数)，一次将更多的信息读写到内存，然后再被CPU处理。而内存速度快，其可与CPU按存储单元/存储字交换信息

2.3.1 现代计算机的构成所有外部设备都必须与主机相连接 Modem调制解调器/电话

2.3.1 现代计算机的构成计算机系统基本组成：软件系统

2.3.1 现代计算机的构成现代计算机是若干体系协同工作的典型代表。
从存储能力来看，它由单一内存扩展为内存管理与磁盘管理相结合的存储体系；从输入输出能力来看，它由简单的键盘/显示器扩展为设备管理体系；指令与计算能力来看，它由控制器和运算器扩展为程序管理体系、作业管理体系和CPU管理体系。

2.3.2 存储体系---不同性能资源的组合优化思维
计算机存储体系包括如下几类部件： A.寄存器:CPU内部有若干寄存器，每个寄存器可以存储一个字(少则一个字节、多则8个字节)。它和CPU采用相同工艺制造，速度可以和CPU完全匹配，但其存储容量却特别少，只能用于指令级数据的临时存储。 B.RAM：随机存取存储器(Random Access Memory)，访问每一个存储单元时间都是相同的，又称为主存或内存，通常采用半导体材料制作，具有电易失性，只能临时保存信息，它基本上能和CPU速度匹配。 C.ROM：只读存储器，它由半导体材料制作但具有永久性存储特点，即其信息事先写在存储器中，只能读出不能写入，与RAM一同管理，可按地址访问。由于其容量也非常小，通常用于存放启动计算机所需要的少量程序和参数信息。所谓「随机访问」，指的是当存储器中的讯息被读取或写入时，所需要的时间与这段信息所在的位置无关。相对的，存取顺序访问（Sequential Access）存储设备中的信息时，其所需要的时间与位置就会有关系（如磁带）。

D.硬盘。硬盘是一种采用磁性材料制作的大容量存储器，可永久保存信息。但因需要磁性翻转，所以需要专门的机械机构来读写它存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数信息记录可表示为：××磁道（柱面），××磁头，××扇区

IDE硬盘与SATA硬盘 IDE SATA ATA其实是IDE设备的接口标准，大部分硬盘、光驱、软驱等等都使用的是ATA接口。譬如现在绝大部分的朋友用的都是并行ATA接口的硬盘，应该对它80针排线的接口是再熟悉不过了吧？平常我们说到硬盘接口，就不得不提到什么Ultra-ATA/100、Ultra-ATA/133，这表示什么呢？这告诉我们该硬盘接口的最大传输速率为100MB/s和133MB/s，且硬盘是以并行的方式进行数据传输，所以我们也把这类硬盘称为并行ATA。何谓串行ATA 串行ATA全称是Serial ATA，它是一种新的接口标准。与并行ATA的主要不同就在于它的传输方式。它和并行传输不同，它只有两对数据线，采用点对点传输，以比并行传输更高的速度将数据分组传输。现在的串行ATA接口传输速率为150MB/s，而且这个值将会迅速增长。串行ATA和并行ATA传输的区别举个比较夸张的例子，A、B两支队伍在比赛搬运包裹，A代表并行ATA，B代表串行ATA。比赛开始，A派出了40个人用人力搬运包裹，而B只派出去了一辆货车来搬运。在一个来回里他们搬运的包裹数量都相同，大家可以很清楚最后的结果，当然是用货车搬运的B队先把包裹运完，因为货车的速度比人步行的速度快得多多了。同样，串行传输比并行传输的速率高就类似这个道理。回到现实中来，现在的并行ATA接口使用的是16位的双向总线，在1个数据传输周期内可以传输4个字节的数据；而串行ATA使用的8位总线，每个时钟周期能传送1个字节。这两种传输方式除了在每个时钟周期内传输速度不一样之外，在传输的模式上也有根本的区别，串行ATA数据是一个接着一个数据包进行传输，而并行ATA则是一次同时传送数个数据包，虽然表面上一个周期内并行ATA传送的数据更多，但是我们不要忘了，串行ATA的时钟频率要比并行的时钟频率高很多，也就是说，单位时间内，进行数据传输的周期数目更多，所以串行ATA的传输率高于并行ATA的传输率，并且未来还有更大的提升空间内部IDE 50～90之间外部 IDE 100～133 串口 SATA1 150 SATA 不过外部传输率受内部传输限制再高也没用硬盘由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成，这些碟片外覆盖有铁磁性材料，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘安装起来也更为方便。

IDE硬盘与SATA硬盘 SATA（串口）硬盘相对于IDE（并口）硬盘具有很多优势： SATA硬盘比IDE硬盘传输速度高。目前SATA可以提供150MB/s的高峰传输速率。IDE一般为几十MB/S. SATA的线缆少而细，传输距离远，可延伸至1米，使得安装设备和机内布线更加容易。连接器的体积小，这种线缆有效的改进了计算机内部的空气流动，也改善了机箱内的散热。 SATA还支持热插拔，可以象U盘一样使用。而IDE硬盘不支持热插拔。串口形容一下就是一条车道，而并口就是有8个车道同一时刻能传送8位（一个字节）数据。但是并不是并口快，由于8位通道之间的互相干扰。传输受速度就受到了限制。而且当传输出错时，要同时重新传8个位的数据。串口没有干扰，传输出错后重发一位就可以了。所以比并口快。串口硬盘就是这样被人们重视的。笔记本上使用的2.5寸硬盘基本上全面使用了SATA接口。内部IDE 50～90之间外部 IDE 100～133 串口 SATA1 150 SATA 不过外部传输率受内部传输限制再高也没用

硬盘的RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks冗余磁盘阵列)技术：是指为提高硬盘的访问速度和可靠性，所采取的数据组织方法，如下面的RAID0和RAID1. Redundant Arrays of Inexpensive Disks，RAID），有“价格便宜具有冗余能力的磁盘阵列”之意。磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。阵列还能利用（Parity Check）的观念，在数组中任一颗硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将数据经计算后重新置入新硬盘中。

现在我们总结一下内存和外存的基本存取原理以及二者与CPU内寄存器的协作原理：可总结为：“以批量换速度，以空间换时间”来实现外存、内存和CPU内寄存器之间速度的匹配，可使用户感觉到速度很快同时容量又很大。

现代计算机存储体系不同性能资源组合后不同协同方式执行效率：图（a）为低产出；图（b）、（c）为两种解决方法

现代计算机存储体系上图中涉及的两种解决不同性能资源匹配与协同的技术： “缓冲技术---当高效率资源和低效率资源工作不匹配时，通过设置缓冲池，以匹配不同效率资源的处理速度”； “并行技术---将多个低效率资源组织起来同步并行地读取对象以满足高效率资源处理的效率。从存储体系而言，还要解决内存的自动分配与回收问题，要解决磁盘信息的自动组织问题，要解决内存外存传输信息的协同问题等，这就需要现代计算机的核心---操作系统。

当有存储体系时，执行程序所要解决的问题示意
2.3.3 为什么要有操作系统----硬件功能扩展的基本思维由于硬件的功能在实现时就已经固定化了，这些问题的解决就需要操作系统这一核心软件来实现，因此操作系统被认为是扩展硬件功能的一种软件系统。操作系统是控制和管理计算机系统各种资源(硬件资源、软件资源和信息资源)、合理组织计算机系统工作流程、提供用户与计算机之间接口以解释用户对机器的各种操作需求并完成这些操作的一组程序集合，是最基本、最重要的系统软件。当有存储体系时，执行程序所要解决的问题示意

2.3.4 磁盘与文件管理----化整为零的基本思维
“化整为零”管理的基本思维示意磁盘与文件管理体现的是一种化整为零的基本思维。化整为零需要解决几个问题：一是确定零存块(簇块)的大小，二是要解决将一个整体物体分解为零存物体过程中的编号及次序问题，三是能够自动完成化整为零和还零为整的操作，以使用户不必考虑这一过程，应该说现代计算机在这方面解决的是非常好的。

操作系统对文件与磁盘管理的基本思想示意图
2.3.4 磁盘与文件管理----化整为零的基本思维操作系统对文件与磁盘管理的基本思想示意图文件分配表FAT（File Allocation Table）：其作用是记录硬盘中有关文件如何被分散存储在不同扇区的信息。因而其不真正存储文件内容。如上图中，文件A被存储在编号为13,24,26,38,55,43的等6个簇中。

当我们理解了磁盘与文件管理的基本思维后，便可理解计算机病毒会攻击的区域。磁盘目录、文件分配表是磁盘上的重要数据保存地: 如果破坏了系统引导区、逻辑分区信息等可能造成整个磁盘信息的破坏。如果病毒进入到内存中，则很有可能破坏正在运行的操作系统、正在读写的文件等。如果磁盘目录被破坏，则将有许多文件的簇块因为其所在链的第一簇块编号被破坏，而将永远被占用，从而可能出现磁盘上一个文件没有，但磁盘却没有存储空间的现象。如果FAT表被破坏，则整个文件的簇链就被破坏了，文件便不能被正确读取。如果破坏了文件的某一簇块，则可能造成局部内容的损坏. 计算机病毒攻击的存储区域示意

Winhex软件典型操作系统的重要区域信息显示示意图

2.3.5 任务-作业与内存管理---分工-合作与协同求解复杂系统问题的基本思维
内存、外存和处理机的分工、合作与协同（在操作系统的协调下）任务-作业管理与内存管理示意图

程序与进程 2.3.5 任务-作业与内存管理---分工-合作与协同求解复杂系统问题的基本思维
我们知道，只有被装入内存（RAM）的程序和数据，才有可能被CPU执行和处理，为叙述方便，我们区分两个概念“程序(Program)”和“进程(Process)”。以文件形式存储于磁盘上的程序文件，被称为“程序”。磁盘上的程序文件可能包含源程序文件及可运行程序文件，可运行程序文件在操作系统的管理下被装载入内存，形成“进程”，进程中除可执行程序外，还应包含一部份描述信息，用于操作系统对程序和进程的调度与管理。简单理解，进程即内存中的可执行程序。磁盘上的不同程序文件可依次被装载到内存中，形成多个进程，但每个进程占用不同的内存段，相互独立运行，可以互不干扰。磁盘上的同一个程序文件也可被装载多次，形成多个进程，互不干扰的被执行。

2.3.5 任务-作业与内存管理---分工-合作与协同求解复杂系统问题的基本思维
程序与进程管理示意图

2.3.5 任务-作业与内存管理---分工-合作与协同求解复杂系统问题的基本思维当用户请求执行一个程序后，
“任务与作业管理”将识别任务，并产生一个作业序列，通过有序的调度执行一个个作业，这些作业包括后续步骤。 调用“进程管理”产生一个进程，为CPU执行一个进程做准备，确定其在磁盘上的存储位置和所需要的内存空间，然后 调用“内存管理”为进程申请内存空间。“内存管理”将依据当前内存使用情况进行内存空间的分配，将所分配的存储空间的地址返回给调用者。 再通过调用“外存管理”(即磁盘与文件管理)读写磁盘，找到程序文件所在的簇块，将簇块写入到相应地址的内存中，这一工作被称为“程序装载”。 当进程准备完毕后，便可调用“处理机管理”以进入CPU执行进程的控制阶段。 “处理机管理”依据CPU和当前存在进程的运行状态，调度CPU执行该进程。 如果该进程可被执行，“处理机管理”则将当前进程的程序地址赋予CPU中控制器的程序计数器，进程后续的执行过程如前2.2节所述。如果该进程被挂起或等待，则处理机管理将要保存当前进程的执行状态。

处理机(CPU)管理 2.3.6任务-作业管理与处理机管理---分时-并行控制思维
CPU是计算机系统中最重要、最宝贵的硬件资源，所有程序(此时即指进程)都需要CPU来执行，因此，CPU也是计算机中争夺最激烈的资源。操作系统对CPU的管理原则是：有多个进程占用CPU时，则让其中一个进程先占用CPU；若一个进程运行结束或因等待某个事件而暂时不能运行时，操作系统则把CPU的使用权转交给另一个进程；在出现了一个比当前占用CPU的进程更重要、更迫切的进程时，操作系统可强行剥夺正在使用CPU的进程对CPU的使用权，将该进程挂起，把CPU让给有紧迫任务的进程，等该进程执行结束，再去运行已挂起的进程，从而解决了多个进程同时工作的优先级控制问题。所谓进程获得了CPU控制权，即CPU中的PC(程序计数器，其指向下一条要被执行的指令)被设置成该进程所在的内存地址，CPU依次读取指令并执行指令。如果该进程被CPU挂起，则需要将进程当前执行的状态(例如当前进程执行被中断的位置，即将要执行的指令地址)，保存起来，以便重新执行该进程时，能够按此状态恢复执行。

单CPU分时调度、多CPU并行调度和多操作系统并行调度示意
2.3.6任务-作业管理与处理机管理---分时-并行控制思维电脑和人脑的并发问题。在计算机发展初期，CPU的计算能力非常有限，计算资源稀缺而昂贵。最早的时候一个CPU只能同时运行一个任务，这简直让人无法忍受。什么叫做只能运行一个程序呢？这就像大学上自习占座一样，一旦一本书、一张纸、一个包或一个活人占有了那个桌子，其他人就再也没法用了，无论是这个人出去上厕所，踢球，你都不能去用那个座位，如果你贼胆包天敢偷着去坐，这时候就会有个神秘人突然拍拍你的肩膀告诉你「童靴，这里有人」，这就是常说的「见鬼的故事」。故事里的座位就是CPU，无论当前任务在使用CPU进行计算，还是在读写磁盘IO或进行网络交互，丫都得占着CPU，黑客极客和各种无证程序员们觉得，这，不，科，学！于是大家试图通过各种方式来改变这一现象。首先出场的是多通道程序，程序员们很快写了一个监控程序，发现当前任务不用CPU计算时，就唤醒其他等待CPU资源的程序，让CPU资源能够得到充分利用。但多通道的问题是调度乏力，不分青红皂白和轻重缓急，不管是急诊还是普通门诊，该等都得等。第二出场的是分时系统，分时系统是一种协作模式，每个程序运行一小段时间都得主动把CPU让出来给其他程序，这样每个程序都有机会用到CPU一小段时间。这时操作系统的监控程序也完善了一些，能够处理相对复杂的请求。早期的Windows和Mac OS（注意没有X）都是采用这种方式来调度程序的。分时系统的问题是，一旦某个程序死循环，系统就没招了，只能干等着，就像死机了一模一样，程序员们说，这是不可接受的！第三个隆重登场的是多任务系统，程序员们让操作系统接管了所有的硬件资源，变得更加高级智能，系统进程开始分级，有的是特权级别，有的是平民级别（你就知道，在计算机世界都特么是这个样子！），所有的应用程序以进程和线程方式运行，CPU的分配方式采用了抢占式，就是说操作系统可以强制把CPU的资源分配给目前最需要的程序。程序员们成功了，几乎完美的控制了一切，并造成了很多任务都在同时运行的假象，如果用两个字来形容的话，那就是「和谐」！目前OS X、Unix、Linux、Windows都是采用这种方式进行任务管理的。以上都是单核单CPU的情况，但无论线程间的切换多么快，这些都是并发，而不是并行。好吧，中间插播一段并发和并行的区别。并发的英文单词是Concurrency，并行是Parallelism。如果一个系统支持两个或多个动作（Action）同时存在，那就是一个并发系统。如果一个系统支持两个或多个动作同时执行，那就是一个并行系统。也就是说，单个CPU永远无法同时执行两个或以上的任务，但是允许任务同时存在。所以，只有多核或多个CPU才可能发生并行，如果单核单CPU只能发生并发行为。如果有人以为单核单CPU的并发就是同时执行很多任务，那么这是个错觉。不知道解释清楚了木有。插播完毕！终于，多核CPU和分布式系统被干出来了，一台计算机可以拥有多颗CPU，每颗CPU可以有多核，同时，成千上万台的机器被连接在一起进行计算，大家一看都晕了，史称「云计算」。随着硬件的变化，软件技术同时开始革新，各种语言开始支持并行计算，比如Erlang/Scala的Actor&Message模型，Go语言的goroutine机制，Java的ForkJoinPool，Objective-C的Grand Central Dispatch技术，当然还有Hadoop等分布式框架。总之，到了目前这个阶段，无论是并发，还是并行，计算机和CPU都算是解放了，它们不仅在单台机器上可以执行并行计算，在横向扩展上也变得随心所欲，各种云平台应运而生，公有云私有云混合云balabala，反正是比较晕…… 人脑就比较惨了，在电脑突飞猛进的这几十年里，几乎没有任何进展，脑袋仍然只有一个，也没有裂变出多核…… 上文书谈了电脑的并发和并行的事情，有读者反馈，像一个有趣的教科书！我特么最烦教科书，就因为教科书，哥写了几年程序才把这些事捋清楚，为了让你们不再重蹈覆辙，我容易吗我！好，下面我们谈一下人脑的并发，先看一个读者反馈，你们感受一下：看过一个关于人脑的理论，说不清是并发还是异步。有时候我们很努力的想一个问题，但却怎么也想不起来，于是我们放弃了。但是大脑并没有放弃，此时它会自动起一个gorouting，继续再大脑的各个角落去寻找这个记忆碎片，当找到时执行回调告诉你。而此时你可能正边洗澡边哼着小曲儿！关于人脑的机制，其复杂程度超过CPU何止万倍，比如上古奇人周伯通郭靖小龙女的双手互搏到底是并发还是并行呢，Mac君万不敢断言，未来还是让研究人脑图谱的人去探索其真正的奥秘吧。我们在这篇文章中把「一心二用」或「一心多用」统称为人脑的并发。俗话说「一心不能二用」，这句话常常送给那些做事三心二意的人，但是我们真的不能一心多用吗？或者说并发带给我们的到底是效率的提升还是状态的下降？关于这件事Mac君的看法是，不可一概而论。「好吧，那位同学请把砖头继续放入怀中，我们还没有讲完」。关于人脑的多任务处理，应该从个人特点、所处环境和任务特性来考虑。其实人脑天生就是用来处理多任务的，比如你可以一边洗澡一边唱歌，一边看电影一边磕瓜子还要注意不要被飞来的砖头砸到等等，不过这样的多任务都是在放松环境下的简单任务，对我们提升效率没什么意义。但是，当我们在健身房跑步时听英语，写文章或编码的时候听歌（所有不让听音乐编程的公司都将死于心碎），坐地铁的时候阅读，步行的时候思考，这就变得非常有意义的，因为我们在一个相对宽松的环境下把复杂的逻辑任务和简单的机械任务结合在一起，既不影响A，也不会干扰B，这种情况是我们优先要采取的并发策略。类似的事情，比如开车时听英语，就要因人而异了。我有近10年的驾驶经验，喜欢开车，驾驶基本上已经形成下意识的动作，从出发到目的地往往不会记得自己做了哪些操作，所以我经常开车时听英语并有所收获。但有些人开车仅仅是驾驶已经够紧张忙乱了，倒一次车能车头入绝不车尾进，开次长途出的汗够洗澡的，那么就专心开车好了，车内最好保持安静或听一些舒缓的音乐。我曾经看过一本叫做《错觉》的书，书中有一段描述了一位机长在飞机飞行的过程中发现机上设备出了点小故障，于是他和副机长一起排查，接着又找来机械师，哥三忙的不亦乐乎，过了一段时间，有人问，谁在开飞机呢？这时飞机无人驾驶已经很久了，等反应过来之后，飞机已经开始俯冲坠地，机上人员全部罹难！这种空难并不是意外，一架状况良好的飞机直接撞向地面不是偶尔发生，这种现象在航空领域被称作「可控飞行撞地」，其根本原因就是，人们太相信自己的多任务处理能力！驾车虽然比驾驶飞机简单多了，但同样是一项非常危险的工作，所以我建议大家，听听音乐就好，另外千万别玩手机。还有一种情况就是，在同一时间做两项或多项复杂任务，比如你让程序员在编码的同时帮助别人解决问题，能不能做好？也许有人可以，但我的感觉是，这种安排效率反而会打折扣。人们在很多时候会低估自己的能力，但在更多时候会高估自己。在复杂任务并发处理的时候，人脑往往会高估自己的处理能力，以为可以，其实任务的并行，上下文的切换，注意力的分散，都会让你的效率大打折扣，所以设计模式中的职责单一原则不是盖的，一个类尽可能只做一件事情，无论是效率还是后期维护都会好很多，人脑其实也是一样。总结一下： 1、简单任务的并发是大脑天生的nature，每个人都不在不自觉的应用。 2、在宽松的环境中让简单机械的任务和复杂有机的任务并行完成是非常不错的做法，提高效率节省时间。 3、在高危环境中（驾驶、高空作业等等）我们应该专心致志的只做当前的工作。 4、对于复杂任务，我们最好一件一件完成，即使有些人能够同时处理多重任务，那也需要长期的艰苦训练，比如郭靖君，你能否做到，就得看有没有周伯通那样的大哥！单CPU分时调度、多CPU并行调度和多操作系统并行调度示意

2.3.7 现代计算机的工作过程计算机在接通电源之前，内存（又称RAM）中没有任何信息，操作系统、应用程序以及数据等都保存在外存中。
ROM-BIOS。BIOS，基本输入输出系统，通常存于计算机的只读存储器中，又称为ROM-BIOS，它里面由机器制造者事先存入了一些程序和相关的重要参数，和内存一样管理但其程序和数据又不因关机而丢失，所以它是机器接通电源开始执行的第一个程序，通常它包括一些硬件检测程序及基本硬件输入输出相关的一些程序，还包括控制CPU读写磁盘获取引导扇区及装载操作系统的程序。操作系统的几个部分。操作系统通常存放于磁盘上，也被分成两部分：一部分以特殊方式存于磁盘上，由ROM-BIOS程序和磁盘引导扇区中相关信息，通过直接读写磁盘扇区的方式将其载入内存。另一部分以文件形式存于磁盘上，这部分程序需要在前一部分程序控制下才能被使用。主要是操作系统核心部分，包括如前所述通常包括处理机调度程序、内存分配与回收管理程序、作业管理程序、磁盘文件读写控制程序及一些必要的设备驱动程序等。补充知识： RAM:所谓“随机存取”，指的是当存储器中的数据被读取或写入时，所需要的时间与这段信息所在的位置无关。相对的，读取或写入顺序访问（Sequential Access）存储设备中的信息时，其所需要的时间与位置就会有关系（如磁带）。

2.3.7 现代计算机的工作过程操作系统启动过程的任务是：加载系统程序，初始化系统环境，加载设备驱动程序，加载服务程序等，简单说就是，使操作系统进行资源管理的核心程序装入内存并投入运行以便随时为用户服务。操作系统关闭过程的任务是：保存用户设置，关闭服务程序，并通知其他联机用户，保存系统运行状态，并正确关闭相关外部设备等。无论操作系统的启动还是操作系统的关闭都十分重要，只有正确的启动，操作系统才能处于良好的运行状态，只有正确的关闭，系统信息和用户信息才不会丢失。设备管理。操作系统对设备的管理是指对CPU和内存以外的其它硬件资源的管理。常驻内存程序与服务管理。操作系统会有很多程序常驻内存，用于随时接收各种用户和程序的操作信息，完成各种各样的系统管理工作。服务通常是可为应用程序或者进程所调用、能够完成某一方面工作的系统程序，如能够提供网络连接、错误检测、安全性和其他基本操作的系统程序，可以常驻内存(即启用)，也可以从内存中退出(即关闭)，命令解释器和程序管理器。命令解释器或桌面及程序管理器是用户和操作系统的直接界面，是操作系统的重要组成部分。它负责接收、识别并执行用户输入的命令或用户选择的程序。

2.3.8现代计算机的发展现代计算机的发展示意图

2.3.9 关于现代计算机的贯通性思维小结本节介绍的是基本计算机(控制器、运算器和存储器)协同执行一个程序的过程，本节介绍的是现代计算机围绕多性能资源组合环境，协同执行一个程序的过程。通过操作系统对硬件功能的扩展，形成了内存管理体系、外存管理体系、任务与作业管理体系、CPU管理体系、设备管理体系，实现了协同解决程序执行问题的多体系分工与合作。简单来讲，所有信息被组织成了文件，文件被存储于磁盘等外存储器中，外存中的程序需要被装载进内存才能被CPU解释和执行，内存中的程序被称为进程，内存中可以有多个进程，每个进程可被CPU执行，这些过程是由操作系统统一管理的，无需用户关心。操作系统可以优化的方式管理着各种硬件资源，实现了对硬件功能的有效扩展，使得计算机不再是硬件，而是由硬件和操作系统所构成的一个系统。

2.4 不同抽象层级的计算机(软件)

2.4.1 人-机交互层面的计算机：计算机语言与编译器
1. 汇编语言与编译器(汇编程序) 机器语言：所有程序都需转换成机器语言程序，计算机才能执行。汇编语言：但机器语言理解困难，所以出现了汇编语言，其理解起来容易了。机器语言、汇编语言及汇编过程示意

2.4.1 人-机交互层面的计算机：计算机语言与编译器
2. 高级语言与编译器：虽然用汇编语言编程序比用机器语言编程序方便，但仍有许多不方便之处，比如，一条指令一条指令的书写程序就不方便。高级语言与编译器。人们设计了一套用类似于自然语言方式，以语句和函数为单位书写程序的规范/标准，被称为高级语言。用高级语言书写编出的程序被称为高级语言源程序。 “高级语言源程序”也需要翻译成“机器语言程序”才能被执行，完成这种翻译工作的程序被称为“编译器”或者“编译程序”。不同于汇编语言到机器语言的一一对应性，高级语言具有(1)机器无关性，即人们在用高级语言编程序时无需知晓和理解硬件内部的结构。(2)一条高级语言语句的功能往往相当于十几条甚至几十条汇编语言的指令，程序编写相对简单，但“翻译”工作却相当复杂。如何实现这种编译器呢？

高级语言源程序的翻译有两种方式： 2.4.1 人-机交互层面的计算机：计算机语言与编译器高级语言的编译有两种方式：
解释方式：高级语言编写的程序,是在解释系统中运行的,. 运行时,逐条逐句地解释不产生可执行的二进制目标程序程序再执行,要再度解释. 优点: 灵活方便、程序可以随时修改、并有错误提示。缺点：运行速度相对慢，适合于速度要求不高的应用编译方式：源程序编写完，经编译后，生成二进制码的可执行文件。编译程序将高级语言一次性翻译成二进制码的目标程序程序可分为一个主程序，和若干个子程序，分别编译，然后连接优点：源程序保密性强，执行速度快。缺点：这种方式不如解释程序灵活

计算机语言的功能扩展路线图及典型的扩展示意
2.4.1 人-机交互层面的计算机：计算机语言与编译器 3、不同层级语言计算机语言的功能扩展路线图及典型的扩展示意

2.4.2 机-机交互层级的计算机：协议与编码器/解码器/转换器/处理器
容量单位： bit Binary Digit/1位二进制位/0和1 Byte 字节/8位二进制位 1KB = 210字节 1MB = 210KB 1GB = 210MB 注意：2的幂次方为计算单位

像素表达颜色的不同，需要编码的位数不同。
2.4.2 机-机交互层级的计算机：协议与编码器/解码器/转换器/处理器图像编码位图图像将图像划分成均匀的网格状，每个单元格称为-像素像素表达颜色的不同，需要编码的位数不同。黑白-1位 256级灰度-8位 16色彩色-4位 256色彩色-8位 24位真彩色-24位

图像压缩 2.4.2 机-机交互层级的计算机：协议与编码器/解码器/转换器/处理器
所谓图像压缩其实就是一种图像编码的方法，图像编码既要考虑每个像素的编码，同时又要考虑如何组织行列像素点进行存储的方式(编码)，图像压缩即通过分析图像行列像素点间的相关性来实现压缩，压缩掉冗余的像素点实现存储空间占用的降低。例如：原始数据为，压缩后的数据为，此例压缩的原则是用4位编码表示两个1之间0的个数。显然，压缩后的数据不能直接用，所以使用前要先进行解压缩，恢复原来的形式。

2.4.2 机-机交互层级的计算机：协议与编码器/解码器/转换器/处理器
声音编码

视频编码 2.4.2 机-机交互层级的计算机：协议与编码器/解码器/转换器/处理器视频：时间序列的动态图像(如25帧/秒) 视频轨文字轨
音频轨

一些编码标准 2.4.2 机-机交互层级的计算机：协议与编码器/解码器/转换器/处理器静止图像
JPEG：国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合成立的“联合照片专家组” 于1991年3用提出了JPEG标准(Joint Photographic Experts Group) 。其他常用编码格式有：BMP，GIF，TIFF，… 视音频 MPEG是Moving Pictures Experts Group(动态图象专家组)的缩写。提出了四个版本：MPEG-I(VCD: Video CD) 、MPEG-II (DVD:Digital Versatile Disk) 、MPEG-III、MPEG-Ⅳ(多媒体)。帧内压缩　　帧内压缩（Intraframe compression）　　帧内（Intraframe）压缩也称为空间压缩（Spatial compression）。当压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息，这实际上与静态图像压缩类似。帧内一般采用有损压缩算法。帧间压缩　　帧间压缩（Interframe compression）　　帧间（Interframe）压缩是基于许多视频或动画的连续前后两帧具有很大的相关性，或者说前后两帧信息变化很小的特点。也即连续的视频其相邻帧之间具有冗余信息，根据这一特性，压缩相邻帧之间的冗余量就可以进一步提高压缩量，减小压缩比。帧间压缩也称为时间压缩（Temporal compression）。 106

信息表示与处理的基本思想 2.4.2 机-机交互层级的计算机：协议与编码器/解码器/转换器/处理器
实现任何信息用0和1表示需要：信息表示/绑定、协议/语言、协议解析器/语言编译器。

2.4.3 分层抽象进行复杂问题化简的示例---操作系统对设备的分层控制
操作系统管理设备需要解决的问题示意

操作系统管理设备---分层与分离控制示意
2.4.3 分层抽象进行复杂问题化简的示例---操作系统对设备的分层控制操作系统管理设备---分层与分离控制示意

checkpoint 图灵将控制处理的规则用__和__表达, 将待处理的信息及处理结果也用__和__表达, 提出了图灵机模型。
将图像划分成均匀的网格状，每个单元格称为什么？像素表达颜色的不同，需要编码的位数不同。256色需要几个二进制位？ Jpeg和mpeg分别是哪个图像专家组的缩写？声音从模拟信号到数字信号需经历哪三个阶段？ 245的十六进制和BCD码分别如何表示？ 1G,1M,1K的换算关系如何？国标码用0和1编码汉字,每个汉字在计算机内部由几个字节表示？高级语言的翻译有哪两种方式？ CPU是哪三个词的缩写？CPU由那两个部分组成？简要说明程序和进程的区别？

checkpoint 12. RAM和ROM分别代表什么，其区别是什么？ 13.定点数和浮点数的区别是什么？那个表示的精度高，范围大？
14. 计算机中的信息表示的两个最基本的数是什么？采用二进制有何优点？ 15. 乱码出现的原因是什么？（内存、外存）可以和CPU直接交换数据；（内存、外存）不能直接和CPU直接交换数据。

计算机主板及常用设备…… 补充内容一：

电脑主板 AGP:1064MB/sec 插CPU 插内存接串口硬盘接并口硬盘北桥芯片负责CPU和内存、显卡之间的数据交换
PCI:133MB/sec 插内存接串口硬盘北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输.北桥芯片就是主板上离CPU最近的芯片，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。因为北桥芯片的数据处理量非常大，发热量也越来越大，所以现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热，有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。南桥芯片（South Bridge）是主板芯片组的重要组成部分，一般位于主板上离CPU插槽较远的下方，PCI插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多，离处理器远一点有利于布线。相对于北桥芯片来说，其数据处理量并不算大，所以南桥芯片一般都没有覆盖散热片。南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过一定的方式（不同厂商各种芯片组有所不同，例如英特尔的英特尔Hub Architecture以及SIS的Multi-Threaded“妙渠”）与北桥芯片相连。南桥芯片负责I/O总线之间的通信，如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等 BIOS是英文“Basic Input Output System”的缩略语，直译过来后中文名称就是“基本输入输出系统”。它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。 SATA全称是Serial Advanced Technology Attachment（串行高级技术附件，一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口），是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范。 PCI插槽是基于PCI局部总线(Peripheral Component Interconnection，周边元件扩展接口)的扩展插槽，其颜色一般为乳白色，位于主板上AGP插槽的下方，ISA插槽的上方。其位宽为32位或64位，工作频率为33MHz,最大数据传输率为133MB/sec(32位)和266MB/sec(64位)。可插接显卡、声卡、网卡、内置Modem、内置ADSL Modem、USB2.0卡、IEEE1394卡、IDE接口卡、RAID卡、电视卡、视频采集卡以及其它种类繁多的扩展卡。PCI插槽是主板的主要扩展插槽，通过插接不同的扩展卡可以获得目前电脑能实现的几乎所有功能，是名副其实的“万用”扩展插槽。　AGP(Accelerated Graphics Port)即加速图形端口。它用于连接显示设备的接口，是为了提高视频带宽而设计的一种接口规范。早期的显示接口卡通过ISA总线或者PCI总线与主板连接，但是ISA、PCI显卡均不能满足3D图形/视频技术的发展要求。PCI显卡处理3D图形有两个主要缺点，一是PCI总线最高数据传输速度仅为133MB/s，不能满足处理3D图形对数据传输率的要求。二是需要足够多的显存来进行图像运算，这将导致显示卡的成本很高。AGP接口把显示部分从PCI总线上拿掉，使其它设备可以得到更多的带宽，并为显示卡提供高达1064MB/s(AGP 4x)的数据传输速率。AGP以系统内存为帧缓冲(Frame Buffer)，可将纹理数据存储在其中，从而减少了显存的消耗，实现了高速存取，有效地解决了3D图形处理的瓶颈问题。接并口硬盘南桥芯片负责CPU和PCI总线以及外部设备的数据交换。

微星的K8N Neo2白金版主板，这款主板内存插槽的颜色设计得比较特别，为异色双通道，绿色为通道A，紫色为通道B，只有将两条内存插在相邻的不同颜色的插槽上才会形成双通道。
双通道内存技术其实就是双通道内存控制技术，它能有效地提高内存总带宽，从而适应新的微处理器的数据传输、处理的需要。双通道DDR有两个64bit内存控制器，双64bit内存体系所提供的带宽等同于一个128bit内存体系所提供的带宽。双通道体系包含了两个独立的、具备互补性的智能内存控制器，两个内存控制器都能够并行运作。例如，当控制器B准备进行下一次存取内存的时候，控制器A就在读/写主内存，反之亦然。两个内存控制器的这种互补“天性”可以让有效等待时间缩减50%，因此双通道技术使内存的带宽翻了一翻。它的技术核心在于：芯片组（北桥）可以在两个不同的数据通道上分别寻址、读取数据，RAM可以达到128bit的带宽。 3弹性介绍 1 首先走出一个误区双通道就是双通道,不是什么双通道内存而是一种主板和CPU之间的一种内存控制技术。市面上内存都可以用来组成双通道，只要你的主板支持。 2、双通道的优点（1）可以带来2倍的内存带宽，从而可以那些与必须内存数据进行频繁交换的软件得到极大的好处，譬如SPEC Viewperf、3DMAX、IBM Data Explorer、Lightscape等。（2）在板载显卡共享内存的时候，双通道技术带来的高内存带宽可以帮助显卡在游戏中获得更为流畅的速度，以3Dmark2001Se为例，其得分成绩的差距，可以拉大到15-40%。 3、双通道的缺点（1）必须构架在支持双通道的主板上，并且必须要有两条相同容量、类型内存条。英特尔的双通道对于内存类型和容量要求很高，两根内存条必须完全一致。而SIS和VIA的双通道主板则允许不同容量和类型的内存共存，只要是两根内存条就行。（2）双通道内存控制技术在普通的游戏和应用上，与单通道的差距极小。（3）需要购买支持双通道内存控制技术的主板和两根内存条，而这需要更多的成本。（4）双通道的接法，对于初手来说十分重要，一旦接法不正确，将无法使双通道起作用。（5）双通道内存架构，其超频比较困难，这就影响喜欢DIY超频朋友 115

主板AGP接口

主板SATA接口 CMOS芯片集成在南桥芯片之中，是容量仅有128字节或256字节的RAM芯片，必需外接后备电池维持，CMOS资料是保存在CMOS芯片之中的BIOS设置时需经常更改的时间信息、设置配置信息等数据。 BIOS芯片:我们在主板上能看到的(一般为方型,带座的那个)芯片,容量2M或4M,芯片中固化着BIOS资料。首先不能把BIOS芯片和BIOS程序资料混淆。可以将BIOS芯片理解为计算机硬盘,BIOS程序资料理解为装在硬盘中的系统程序。 BIOS芯片是个ROM(只读存储器),断电或卸下芯片都不会丢失其中保持的BIOS程序资料。 BIOS程序资料我们称之为"基本输入输出系统",BIOS程序包括三组功能模块：(第一个模块)微机正常启动所必需的基本程序。这段程序一开机自动启动，首先进行自检，检查是否需要口令，然后检查CPU、内存等硬件是否正常。在屏幕上我们能看到自检信息，有问题时给出声音告警或屏幕提示。自检通过后，进行系统初始化。然后进入系统自举程序，按照BIOS设置保存的数据分步启动CD-ROM、硬盘等硬件，从而完成微机的启动。(第二个模块)微机启动后程序服务处理和硬件中断处理，它实际上是微机启动后经常反复调用的软件与硬件之间的接口程序。（第三个模块）CMOS设置程序。也称为BIOS设置程序。我们进入BIOS设置就能看到这个固化在BIOS芯片中的CMOS设置程序。混淆就是从这里出来的，我们进行CMOS设置也叫BIOS设置，产生的COMS数据保存在南桥芯片中整合的COMS芯片之中。 118

主板IDE接口

主板控制线

主板控制线发光二极管（英语：Light-Emitting Diode，LED简称) 121

PS/2是在较早电脑上常见的接口之一，用于鼠标、键盘等设备。一般情况下，PS/2接口的鼠标为绿色，键盘为紫色。PS/2 原是“Personal System 2”的意思，“个人系统2”，是IBM公司在上个世纪80年代推出的一种个人电脑。

Pause Break 　　可中止某些程序的执行，比如Bios和DOS程序，在没进入操作系统之前的DOS界面显示自检内容的时候按下此键，会暂停信息翻滚，以便查看屏幕内容，之后按任意键可以继续。。在EXCEL中，在Scroll Lock关闭的状态下，使用翻页键（如Page Up和Page Down）时，单元格选定区域会随之发生移动。但是当我们按下了Scroll Lock键后，就不会移动个选定的单元格了。这是一组“魔术组合键”，只要内核没有被完全锁住，不管内核在做什么事情，使用这些组合键能即时打印出内核的信息。使用sysrq组合键是了解系统目前运行情况的最佳方式。如果系统出现挂起的情况或在诊断一些和内核相关，比较怪异，比较难重现的问题的时候，使用sysrq键是个比较好的方式。这个功能只有在Linux等开源系统中才有用，window下一般是和print screen 这个功能绑定在一起，用来截图 NumLock 键　　名称:小键盘锁定键　　功能:开关小数字键盘功能.对应的有NumLock指示灯.(亮为小键盘可用,灭为小键盘不可输入数字，但在按的时候可以输入数字下面的字母的对应按键.) 　　有时用大键盘的数字按键不是很方便,所以可以用小键盘来输入.

DVD-9 DVD是“数字多功能光盘”(Digital Versatile Disc) ，或 “数字激光视盘”(Digital Video Disc)。 DVD-9简称D9，即单面双层数据光碟，最大容量8.5G。激光头在读取双层光盘时，激光束先到达的记录层（下层）称为0层，可以读取数据，因此它是反射层。但0层实际上是半透明层，又称半反射层。因为激光束还可以透过它读取上层（1层，即反射层）的数据。双层盘的容量比单层盘的两倍稍小，这是因为激光束要“透过”半反射层读取上层的数据。 D9容量大，画面质量音效也高. 所有D5都是单面单层，容量4.5GB左右。通俗地说一张D9就是两张D5的容量，而DVD5为了容纳同样的内容，就只能减低数据流，牺牲了画面质量和音乐效果。目录简介物理结构 DVD9 结构原理 DVD9优于DVD5的主要表现　　dvd9 编辑本段简介　　DVD 的全名是什么? DVD目前是"数字多功能光盘"(Digital Versatile Disc)的简称，你也可能会看到(或听到)有人称它为　　"数字激光视盘"(Digital Video Disc)，基本上两种称呼都对，只是在DVD发展的过程中，因其功能特性的　　不同，而有了不同的称呼，未来你也有可能会听到HD-DVD"高画质数字多功能光盘。　　DVD-9简称D9（同时D9还是D9数字大会的简称），即双层单面数据光碟，最大容量8.5G。以D9光碟的发行的影片一般是AC3和DTS伴音制式的影片，或者是超过120分钟的长片。编辑本段物理结构　　单面双层SSDL(Single Sided, Double Layer)光盘 DVD9（简称D9）　　这是指单面双层的DVD光盘。总容量达 8.54GB，可以储存大约播放241分钟的视频数据。　　双层光盘有两种方案，一种是将两层记录层都放在一片片基上，而另一片是空白片基，然后黏合。这种方案在实际生产时因工艺要求高，良品率低而不被采用。另一方案是将两层记录层分别放在上下两片片基，将下面的记录层制成半透明层，上面的记录层制成反射层，然后将两片片基黏合。这是目前DVD-9普遍采用的方案。　　激光头在读取双层光盘时，激光束先到达的记录层（下层）称为0层（L0，Layer 0），可以读取数据，因此它是反射层。但激光束又可以透过它读取上层（1层，即反射层，L1，Layer 1）的数据。因此，0层是半透明层，又称半反射层。读0层时总是从内圈开始，并从里往外读取，读完0层后再读1层。读取1层有两种方法：　　(1)逆光路径OTP（Opposite Track Path）法，即读1层时从外圈开始，并从外向里移动；　　(2)顺光路径PTP（Parallel Track Path）法，即读1层时从内圈开始，并从里向外移动。　　顺光路径两层记录层的螺旋轨道与单层光盘是一样的，而逆光路径的1层（L1）的螺旋轨道是反向的，因此，逆光路径OTP双层光盘也被称为RSDL（Reverse Spiral Dual Layer，逆向螺旋双层盘）。制作双层DVD光盘时，可以选择是逆光路径OTP还是顺光路径PTP，并在0层数据末尾写入指令。按照这个指令，母盘刻录设备会自动按要求刻录第二层母盘。光驱在读取数据时，也是按照这个指令来采用逆光路径或是顺光路径方式读取1层数据。读数激光头在读0、1层的数据时，其光学焦点会相应改变。采用顺光路径时，激光头需要从外圈回到内圈，在播放视频节目时将会有一个小小的停顿，因此，厂商一般愿意采用逆光路径OTP的方式。　　双层盘的容量比单层盘的两倍稍小，这是因为激光束要"透过"半反射层读取上层的数据，而两层记录层的间距很小，仅为20到70微米，　　为了减少两个层之间的干扰，两个层的最小光坑长度从0.4 um 增加到 0.44 um。为了补偿，参考扫描速度也要稍微快一点，需将3.49 m/s（单层盘）提高到3.84 m/s。较长的光坑，间隔更远些，保证数据能正确读取，而不易受抖晃影响.。增加最小光坑长度意味着每圈的光坑数减少，结果导致每层的数据容量减少。编辑本段DVD9 结构原理　　DVD9由两片不同的基片组成，两片基片都有各自的溅镀层，这两层被分别称为DVD9的0层和1层。在DVD播放机中0层靠近播放机激光读取头，因此0层必须是半反射层，这样读取激光束才能穿透0层到达1层。1层像CD一样是全反射层，它也是用铝做溅镀层。DVD9的半反射层通常是金或硅做溅镀层, 虽然在理论上，也可以用铝溅镀半反射层，但在目前实际生产中是行不通的。　　DVD9和CD一样有铝层，但DVD9和CD之间存在明显的不同，CD的读取光束穿过透明基片在铝反射层读取信息，而DVD播放机实际读取的是DVD9的1层的背面。这虽然不是一个重大的问题，但却意味着实际的坑点大小对读取激光而言会稍小一些（多少将取决于溅镀层的厚度），而这个问题需要在制作母盘时加以补偿。　　另一个问题是在整个坑点中溅镀层的厚度增加是不一致的，在溅镀过程中，较多的铝会沉积在基片上平坦的表面，即坑底和台上，而坑壁则较少，这个因数也必须加以考虑，否则电信号将会改变。　　溅镀机阴极的设计也非常重要，需要进行有效的设计以减小基片上溅镀层厚度的变化，这也是DVD9和CD溅镀工艺的重要区别。对CD而言，坑壁和坑底溅镀层厚度的不同以及溅镀层整体的均匀性相对并不重要，只要有足够的铝沉积层满足反射率的要求，那么厚度只是成本的问题而不是技术问题。　　0层和1层的反射率最初设定为25-40%，但现在已降至18-30%，因为读取激光束必须穿过0层到达1层，0层的厚度直接影响到将有多少光实际到达下一层，当读取激光束通过0层反射回播放机时，对信号的强度也有同样的影响。信号强度的衰减量不但与溅镀层厚度相关，也和所用溅镀材料的不同而随之变化。　　铝的溅镀厚度沉积窗口很窄，在靶材的使用寿命内，很难设计出这种阴极能达到所需的一致性，这也是为什么目前铝不适合在生产状态下使用的原因。虽然金是非常昂贵的材料，但能提供大得多的工艺窗口。　　硅、氮化硅、碳化硅等电介质与纯金属的铝、金等材料在反射性能方面有点不同，由于它们的折射率与基片（聚碳酸酯）的折射率不同而产生所需的反射率，反射率的大小与读取激光束的波长有关。这些电介质的另一个优点是它们吸收的光比金属少，这使它们在这个领域里有很有用的优点。铝的吸收值k如果为5.5，那么硅只有0.35（与其化学计量有关）。虽然这些电介质有这种优点，并且使用时能很容易达到DVD规格的要求，但在使用SiN和SiC时，实际的溅镀工艺需要非常复杂的设备和丰富的工艺知识，这是因为需要使用活性气体来生成这些反射层。就如SiN，在实际的溅镀过程中，硅靶只有在充满氮气的情况下，原子才能合成产生SiN。这使得象金这样的金属有机会应用于生产中，因为溅镀金或铝等良导体类材料是相对容易的，当然这也关系到溅镀系统的制造成本。　　最近在使用纯硅方面取得了进展，降低了在溅镀室内引入活性气体的复杂性。　　有趣的是所谓的“纯”硅层无论是真的由纯硅组成，还是由实际上硅已与存在于溅镀室本底压力内部分氮、氧、氢等发生反应后产生的纯硅、SiN和各种其它氧化物的混合物，如果不同盘片进料室真空度稍有不同，溅镀室的剩余压力随之变化，这意味着剩余气体的量将会随机改变，因此很难推断出半反射层的最终成分及其反射率。　　迄今为止，结果显示可以用纯硅做DVD9的靶材，许多客户也有兴趣使用。　　虽然硅引起了人们的广泛兴趣，事实上每个刚开始着手做DVD9的人最初都使用金靶，但一旦人们熟悉了DVD9的生产工艺，那么他们将会改用硅靶，就如设备一样，实际的靶材切换并不困难。如果你在使用金靶，那改用硅靶只是时间问题，也许在将来能见到用铝作为半反射层的生产工艺--当然这有助于降低靶材的成本。编辑本段DVD9优于DVD5的主要表现　　一、D9和D5的最大区别就在音效上，D5至多只可能是AC-3解码，而D9全部都是DTS或者以上，而且还有THX认证的，DTS的码率远高于AC3的。而且DTS编码容量也大的惊人，所以D9格式的盘片，当然效果也是优于AC3编码的... 　　二、D9容量大，画面质量也高.D5:所有D5都是单面单层，容量4.5GB左右(也就是130分钟左右的内容)。D9:D9有单面双层、双面双层...等格式，通俗地说吧，一张D9就是两张D5的容量，而DVD5为了容纳同样的内容，就只能减低数据流，牺牲了画面质量和音乐效果。　　三、技术先进，保护版权.DVD9无论从制作还是在生产方面，技术含量都相当高.DVD5的制作生产技术已经成熟，目前盗版市场中，绝大多数都是DVD5.而DVD9的制作复杂程度远高于DVD5，整个过程中每一个步骤与选项都不能出现错误，就目前来讲，DVD9的检测还存在一个主要问题，现在DVD刻录机可以刻录DVD5，DVD9刻录成本与难度更大，因此检测相对要烦琐些，时间要多一点。DVD-9的刻模与压碟技术目前国内尚未完善，只有少数的厂家可以生产。DVD5的生产厂家相对来说要多得多.。　　四、节目内容丰富.一般来看，DVD5的内容比较单一，还没有达到DVD标准中的诸多功能.从以往的VCD来看，只是在产品的质量上提高，并没有太多的功能.DVD9产品增添了一些真正DVD的功能，包括多语言、多字幕、多角度等一系列功能，让消费者能够真正体会到DVD的优点. 　　五、品质高　　DVD9的总体品质高于DVD5.DVD9采用纯金作为反射层，在外观上是黄金色，而DVD5却是银色.

通常显示器分隔行扫描和逐行扫描两种扫描方式。
逐行扫描相对于隔行扫描是一种先进的扫描方式，它是指显示屏显示图像进行扫描时，从屏幕左上角的第一行开始逐行进行，整个图像扫描一次完成。因此图像显示画面闪烁小，显示效果好。目前先进的显示器大都采用逐行扫描方式。隔行扫描电视有个缺点，就是当图像上下两行的对比度差别很大时产生行间闪烁

计算机常用接口…… 补充内容二：

补充：计算机外部设备的接口

补充：计算机外部设备的接口 1、串行口串口是计算机上一种外部设备接口，按位（bit）发送和接收字节。
常用的串口是基于RS232的串口，可用于许多用途，比如连接鼠标、打印机或者Modem，同时也可以连接工业仪器仪表。 RS-232只限于PC串口和设备间点对点的通信。RS-232串口通信最远距离是50英尺（1英尺＝0.3048米）。　台式机的串口都是RS232的，232和485的串口用针脚来定义的话有两种。一种是9针的，一种是25针的，232和485的差别是两个通讯距离的差别，232的串口界面只能支持15米的范围，485可以拓展到1200米 RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。 9针串行口的针脚功能针脚功能针脚功能 1 载波检测 6 数据准备好 2 接受数据 7 请求发送) 3 发出数据 8 清除发送 4 数据终端准备好) 9 振铃指示) 5 信号地线

补充：计算机外部设备的接口老式打印机线 2、并行口计算机中的并行接口主要作为打印机端口，一般使用25 针D 形接头。
所谓“并行”，是指8 位数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限制，因为长度增加，干扰就会增加，数据也就容易出错。 1、25针并行口插口的针脚功能：针脚功能针脚功能 1 选通 (STROBE低电平) 10 确认 (ACKNLG低电平) 2 数据位0 (DATAO) 11 忙 (BUSY) 3 数据位1 (DATA1) 12 却纸 (PE) 4 数据位2 (DATA2) 13 选择 (SLCT) 5 数据位3 (DATA3) 14 自动换行 (AUTOFEED低电平) 6 数据位4 (DATA4) 15 错误观点(ERROR低电平) 7 数据位5 (DATA5) 16 初始化成(INIT低电平) 8 数据位6 (DATA6) 17 选择输入 (SLCTIN低电平) 9 数据位7 (DATA7) 地线路(GND) 老式打印机线

补充：计算机外部设备的接口 3、USB接口 USB是Universal Serial Bus的英文缩写，也称通用串联接口。
USB是一种常用的pc接口，他只有4根线，两根电源两根信号。因此信号是串行传输的，USB接口也称为串行口，USB2.0的速度可以达到480Mbps。 USB线长度最大为5米。打印机、扫描仪、数字摄像头、数码相机、MP3播放器、MODEM等都开始使用USB做为接口模式 usb接口的4根线一般是下面这样分配的，需要注意的是千万不要把正负极弄反了，否则会烧掉usb设备或者电脑的南桥芯片：黑线：gnd 红线：vcc 绿线：data+ 白线：data- VCC：电源（Volt Current Condenser 136

VCC：电源（Volt Current Condenser)
137

补充：计算机外部设备的接口连接显示器或投影仪的接口

补充：计算机外部设备的接口连接网线的接口网络不通的常见故障及解决方法
常见故障一：连接指示灯不亮（正常应呈绿色并且长亮）。绿灯不亮，意味着网卡连接到HUB或交换机之间的连接有故障。常见故障二：信号指示灯不亮（红灯，正常应该不停的闪烁）说明没有信号进行传输，可以检查网卡安装是否正常、IP设置是否错误，可以尝试Ping一下本机的IP地址，如果能够Ping通则说明网卡没有太大问题。如果不通，则可以尝试重新安装网卡驱动来解决。或者将网卡禁用，然后再重新启用。常见故障三：防火墙导致网络不通.例如用户初次使用IE访问某个网站时，防火墙会询问是否允许该程序访问网络，一些用户因为不小心点了不允许这样以后都会延用这样的设置，自然导致网络不通了。比较彻底的解决办法是在防火墙中去除这个限制连接网线的接口四、防火墙导致网络不通在局域网中为了保障安全，很多朋友都安装了一些防火墙。这样很容易造成一些“假”故障，例如Ping不通但是却可以访问对方的计算机，不能够上网却可以使用QQ等。判断是否是防火墙导致的故障很简单，你只需要将防火墙暂时关闭，然后再检查故障是否存在。而出现这种故障的原因也很简单，例如用户初次使用IE访问某个网站时，防火墙会询问是否允许该程序访问网络，一些用户因为不小心点了不允许这样以后都会延用这样的设置，自然导致网络不通了。比较彻底的解决办法是在防火墙中去除这个限制。例如笔者使用的是金山网镖，那么则可以打开其窗口，切换到“应用规则”标签，然后在其中找到关于Internet Explorer项，单击“允许”即可。

补充：计算机外部设备的接口声卡接口 MIC－IN是麦克风输入口 LINE－IN是音频输入口，比如MP3 MP4等音频输入口
line out就是线路输出，接音箱或者耳机

补充：计算机外部设备的接口 USB转1394设备接口，俗称火线接口 1394主要用来采集视频，比如摄像机和数码相机。
IEEE1394接口也称火线接口。同USB一样，IEEE1394也支持外设热插拔，可为外设提供电源，省去了外设自带的电源。但随着硬盘价格愈来愈便宜，加上USB 2.0开发便宜，速度也不太慢，IEEE 1394逐渐被USB取代。 USB转1394设备接口，俗称火线接口

补充：计算机外部设备的接口鼠标和键盘绝大多数采用PS/2接口，鼠标和键盘的PS/2接口的物理外观完全相同，初学者往往容易插错，以至于用两种不同的颜色来将其区别开，而事实上它们在工作原理上是完全相同的。目前PS/2接口已經慢慢的被USB所取代，但大部份的桌上型電腦仍然提供PS/2接口。 PS/2接口是不可以熱插拔的。

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