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信息技术知识点整理
傅 宁 121090036
第1章 信息技术概述
1.1 信息与信息技术
1.信息是什么？信息是指“事物运动的状态及状态变化的方式”，它既不是物质也不是能量。
2.客观世界的三大构成要素：信息、物质、能量。
3.信息的性质：普遍性、动态性、时效性、多样性、可传递性、可共享性、快速增长性。
*4.什么是信息处理？信息处理指的是与 信息的收集、加工、存储、传递、施用 相关的行为和活动。
5.什么是信息技术？信息技术（IT，ICT）指的是用来 扩展人们信息器官功能，协助人们更有效地进行信息处理 的一类技术。
信息技术包括：①扩展感觉器官功能的感测（获取）与识别技术；
②扩展神经系统功能的通信技术；
③扩展大脑功能的计算（处理）与存储技术；
④扩展效应器官功能的控制与显示技术。
6.现代信息技术的三大特征：①以数字技术（计算机）为基础；②以计算机及其软件为核心；③采用电子技术（包括激光技术）。
核心技术：计算机、集成电路、通信、广播、互联网、自动控制、机器人等。
7.什么是信息产业？信息产业 (也称为“电子信息产业”) 是指 信息设备生产制造，以及利用这些设备进行信息采集、储存、传递、处理、制作与服务的所有行业与部门的总和。
8.什么是信息化？信息化是指由信息技术驱动的经济和社会的变革。信息化的本质是 利用信息技术帮助社会个人和群体有效利用知识和新思想，从而能建成充分发挥人的潜力，实现其抱负的信息社会。

1.2 数字技术基础
1.什么是比特？比特（b）是数字技术的处理对象，是组成数字信息的最小单位。它只有两种状态（取值）。
计算机（包括其它数字设备）中所有信息都使用比特（二进位）表示，只有使用比特表示的信息计算机才能进行处理、存储和传输。
2.计算机中表示与存储（比特）二进位的方法：电路的高电平状态或低电平状态(CPU)
电容的充电状态或放电状态(RAM)
两种不同的磁化状态(磁盘)
光盘面上的凹凸状态(光盘)
3.用比特表示信息的优点:
① 比特只有0和1两个符号，具有2个状态的器件和装置就能表示和存储比特，而制造两个稳定状态的电路又很容易
② 比特的运算规则很简单，使用门电路就能高速度地实现二进制数的算术和逻辑运算
③ 比特不仅能表示“数”，而且能表示文字、符号、图像、声音，可以毫不费力地相互组合，开发“多媒体”应用
④ 信息使用比特表示以后，可以通过多种方法进行“数据压缩”，从而大大降低信息传输和存储的成本。
⑤ 使用比特表示信息后，只要再附加一些额外的比特，就能发现甚至纠正信息传输和存储过程中的错误，大大提高了信息系统的可靠性

4.存储容量的计量单位：8b＝1B（字节byte，用大写B表示）
计算机内存储器容量的计量单位：
KB: 1 KB=2^10字节=1024 B （千字节）
MB: 1 MB=2^20字节=1024 KB （兆字节）
GB: 1 GB=2^30字节=1024 MB （吉字节、千兆字节）
TB: 1 TB=2^40字节=1024 GB （太字节、兆兆字节）
外存储器容量经常使用10的幂次来计算：
1MB＝10^3 KB ＝1 000 KB
1GB＝10^6 KB ＝1 000 000 KB
1TB＝ 10^9 KB = 1 000 000 000 KB
5. 信息是可以传输的，信息只有通过传输和交流才能发挥它的作用。在数字通信技术中，信息的传输是通过比特的传输来实现的。
近距离传输时直接将用于表示“0/1”的电信号或光信号进行传输（称为基带传输），远距离传输或者无线传输时需要使用调制技术。
传输速率表示每秒钟可传输的二进位数目，常用单位是：
比特/秒(b/s)，也称“bps”。如 2400 bps(2400b/s)
千比特/秒(kb/s)，1kb/s=10^3比特／秒=1 000 b/s
兆比特/秒(Mb/s)，1Mb/s=10^6比特／秒=1 000 kb/s
吉比特/秒(Gb/s)，1Gb/s=10^9比特／秒=1 000 Mb/s
太比特/秒(Tb/s)，1Tb/s=10^12比特／秒=1 000 Gb/s
6. B:二进制 Q：八进制 D：十进制 H：十六进制
二进制
十进制
0.1
0.5
0.01
0.25
0.11
0.75
0.001
0.125
0.011
0.375
0.101
0.625
0.111
0.875
2^11=2048
2^12=4096
2^13=8192
2^14=16384
2^15=32768
2^16=65536
2^20=1M
2^30=1G
2^40=1T

7.数值信息的表示：
（1）无符号整数：只表示正整数。n位二进制数可表示的最大十进制数为2^n-1。
（2）带符号整数：可以表示正整数、负整数、零。
最高位为符号位，“0”表示“+”，“1”表示“-”
n位二进制数可表示的十进制数范围为-2^（n-1）+1~2^（n-1）-1
上面的表示方法称为“原码”。带符号整数在计算机内不采用“原码”而采用“补码”的形式表示。
补码：符号位不变，绝对值部分取反加1。-43的原码：10101011 补码：11010101
相同位数的二进制补码可表示的数的个数比原码多一个。
（3）浮点表示：任一个二进制实数 N 均可表示为 N=±S×2P
（其中， ±是该数的符号； S是N 的尾数；P是N的阶码）
+1001.011B = + 0.1001011B×2^100
-0.0010101=-0.10101*10^（-10）
因此，32位的单精度浮点数在计算机中可表示为：
符号位
8位阶码
32位位数

8.文字符号的表示：
日常使用的书面文字由一系列称为“字符”的书写符号所构成，计算机中常用字符的集合叫做“字符集”（西文字符集、中文(汉字)字符集）。
最常用的西文字符集是ASCII字符集，包含128个字符，包括96个可打印字符和32个控制字符，每个字符采用7个二进位进行编码，计算机中使用1个字节存储1个ASCII 字符。
ASCII字符集中ASCII码从小到大先数字后小写字母再后大写字母。

9.基本逻辑运算：逻辑加：“或”运算
逻辑乘：“与”运算
取反：否定运算

1.3 微电子技术简介
1.微电子技术是信息技术领域中的关键技术，是发展电子信息产业和各项高技术的基础，它是在电子元器件小型化、微型化的过程中发展起来的。微电子技术的核心是集成电路技术。
2.电子电路中元器件的发展演变：电子管→晶体管→小规模集成电路→超大规模集成电路
3.什么是集成电路？
集成电路 (IC)：是以半导体单晶片作为基片,采用平面工艺，将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线所构成的电路制作在基片上所构成的一个微型化的电路或系统。
（1）集成电路的优点：体积小、重量轻；功耗小、成本低；速度快、可靠性高。
（2）集成电路的分类：按用途分：通用集成电路、专用集成电路（ASIC）
按电路的功能分：数字集成电路、模拟集成电路
按晶体管结构、电路和工艺分：双极型（Bipolar）电路、金属氧化物半导体(MOS)电路······
按集成度(芯片中包含的元器件数目)分：小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）、极大规模集成电路（ULSI）
（3）集成电路的发展趋势：集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门电路的开关速度就越快，相同面积的晶片可容纳的晶体管数目就越多。所以从集成电路问世以来，人们就一直在缩小晶体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。
4.什么是IC卡？
IC卡(chip card、smart card)，又称为集成电路卡，它是把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储信息、处理和传递数据的载体
（1）特点：存储信息量大、保密性能强、可以防止伪造和窃用、抗干扰能力强、可靠性高。
(2) IC卡的类型:按芯片分类:①存储器卡 ②CPU卡
按使用方式分类：①接触式IC卡 ②非接触式IC卡（频射卡、感应卡）

第2章 计算机组成原理
2.1 计算机的组成与分类
1. 1946年美国宾州大学研制成功第1台数字电子计算机ENIAC（最致命缺点：程序与计算分离）
2. 第1~4代计算机对比
代别
年代
使用的主要元器件
使用的软件类型
主要应用领域
第1代
20世纪40年代中期~50年代末期
CPU：电子管
内存：磁鼓
外设：磁带
使用机器语言（二进制）和汇编语言（符号化机器语言）编写程序
科学和工程计算
第2代
20世纪50年代中后期~60年代中期
CPU:晶体管
内存：磁芯
外设：磁盘
使用FORTRAN（第一个高级语言）等高级程序设计语言
开始广泛应用于数据处理领域
第3代
20世纪60年代中期~70年代初期
CPU:中、小规模集成电路（SSI、MSI）
内存：SSI、MSI的半导体存储器
操作系统、数据库管理系统等普遍使用
在科学计算、数据处理、工业控制等领域得到了广泛应用
第4代
20世纪70年代中期以来
CPU:大、超大规模集成电路（LSI、VLSI）
内存：LSI、VLSI的半导体存储器
软件开发工具和平台、分布式计算软件等开始广泛使用（软件工程）
深入到各行各业。家庭和个人普遍使用计算机

3.计算机的逻辑结构
（1）硬件：计算机系统中所有实际物理装置的总称。
软件：在计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档。
（2）经典计算机的逻辑结构（冯.诺依曼计算机）:
运算器和控制器
输入设备
输出设备
存储器

(3) 现代计算机的逻辑结构
输入设备：向计算机输入信息
中央处理器：负责对输入信息进行各种处理
内存储器和外存储器：把程序和数据（包括原始数据、中间运算结果、最终结果等）储存起来
输出设备：把信息送出计算机
总线与I/O接口：用于连接CPU、内存、外存和各种I/O设备并在它们之间传输信息的一组共享的传输线及其控制电路，为CPU总线(前端总线)和I/O总线。

中央处理器
(运算器及其控制)
外存储器
内存储器
输出设备
总线(bus)
输入设备
I/O接口
I/O接口
外存储器接口
控制器
控制器
控制器
CPU
控制器
memory
storage
I/O设备通过I/O接口与各自的控制器连接，然后由控制器与I/O总线相连

与经典计算机结构相比的3个变化：
集中控制→分散控制
存储器→内存储器＋外存储器
通过CPU通信→通过总线进行通信

4. 内存与外存对比

内存储器
(简称内存或主存)
外存储器
(简称外存或辅存)
存取速度
很快
较慢
存储容量
较小(因单位成本较高)
很大(因单位成本较低)
性质
断电后信息消失
断电后信息保持
用途
存放已经启动运行的程序和需要立即处理的数据
长期存放计算机系统中几乎所有的信息
与CPU
关系
CPU所处理的指令及数据直接从内存中取出
程序及相关数据必须先送入内存后才能被CPU使用

5.计算机的分类
按内部逻辑结构分类：8位/16位/32位/64位；单CPU/多CPU···
按性能和价格分类：巨型计算机、大型计算机、小型计算机(服务器) 、个人计算机 (台式PC、笔记本P、C平板电脑等)、嵌入式计算机

巨型、大型计算机作为服务器使用，个人计算机独立使用或作为客户机使用
个人计算机特点：价格便宜、使用方便、软件丰富、性能不断提高、适合办公或家庭使用。

按计算机服务的对象和作用分类：

类型
服务对象
应用性质
主要特点
分类或应用举例
软件特点
个人计算机
 直接为用户服务

 通用
 性能/价格比高
多媒体性能好
有通用性和可扩展性

 工作站
台式机
笔记本

 种类多,功能丰富,用户可自行装卸

服务器
 为其它计算机服务

 半通用
 吞吐率高
可用性好
有可扩展性)

 数据库服务器
Web服务器
打印服务器
(企业级,部门级··)

 实时处理和并发工作能力强，可靠性和安全性好

嵌入式计算机
 为其它设备服务

 专业
价格便宜
功耗低
实时处理
软件固化, 扩展性差

 手机
数码相机
MP3播放器
···
 功能专用、单一、结构紧凑，固化在芯片中，不易修改和扩充

2.2 CPU的逻辑结构与工作原理
1.冯·诺依曼计算机的结构与原理（图见P4）
(1) 计算机的工作由程序控制，程序是一个指令序列，指令是能被计算机理解和执行的操作命令；
(2) 程序(指令)和数据均以二进制编码表示，均存放在存储器中；
(3) 存储器中存放的指令和数据按地址进行存取 ；
(4) 指令是由CPU一条一条顺序执行的。

2.“存储程序控制” 原理
将问题的解算步骤编制成为程序，程序连同它所处理的数据都用二进位表示并预先存放在存储器中。
程序运行时，CPU从内存中一条一条地取出指令和相应的数据，按指令操作码的规定，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止。

3.什么是指令？指令就是命令，它用来规定CPU执行什么操作。指令是构成程序的基本单位，程序是由一连串指令组成的。指令采用二进位表示，大多数情况下，指令由两个部分组成：

4.CPU的组成部分：运算器(对数据进行各种算术或逻辑运算，所以称为算术逻辑部件 (ALU)，参加ALU运算的操作数通常来自通用寄存器GPR ，运算结果也送回GPR)、控制器和寄存器
5.CPU的任务：取指令并完成指令所规定的操作。

6. 指令在计算机中的执行过程：指令→指令译码→取数→运算→保存
通常，每一步需要1个或几个时钟周期才能完成。
7.什么4是指令系统？CPU可执行的全部指令称为该CPU的指令系统，即它的机器语言。
8.CPU的性能
（1）计算机的性能主要表现为程序执行速度的快慢，计算机性能由许多因素决定，例如CPU的内存、硬盘、显卡等，但通常CPU是主要因素
（2）CPU的性能高低主要表现为CPU的速度，有两种衡量方法：
1.每秒钟可执行的指令数目(单位：MIPS、MFLOPS)
2.PC大多以常用软件(办公软件、数字媒体处理软件和3D游戏等)的运行速度来测试CPU的性能
（3）影响CPU性能的主要因素：字长（位数）、指令系统；{体系结构}
逻辑结构、高速缓存（cache）的容量与结构；{逻辑实现}
主频（CPU内部时钟频率）、CPU总线速率；{物理实现}
（4）提高CPU性能的3大措施
1改进CPU结构； 2 提高IC速度(主频)；3 增加CPU(核)的数目。

2.3 PC机的组成
1.主板
(1)主板的作用：安装所有的电子器件、电路与连接件。
存储器插槽
处理器
插座
I/O设备插口
光驱及
硬盘连接器
电源连接器
扩充卡插槽
(PCI)

CPU插座

北桥
芯片

南桥
芯片
BIOS ROM
CMOS 存储器
扩充卡插槽
(PCI-E x1)

显示卡插槽
(PCI-E x16)

(2)主板内容：见上图
(3)ROM BIOS：存放最基础的软件——基本输入/输出系统(BIOS)
(4)CMOS存储器：存放硬件配置信息和系统基本参数（日期、时间、口令等）

2.芯片组的作用

CPU芯片
CPU前端总线
北桥
MCH
图形卡接口
双通道
南桥
ICH5
USB 2.0接口(x8)
以太网接口
PCI 插槽(≤6个)
ROM BIOS
硬盘接口(x2)
音频Codec
Super I/O
键盘,鼠标,软驱,并口,串口等
电话Modem
DDR 2
电源管理、时钟生成
DDR 2
存储器

芯片组是PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽
北桥芯片：1.存储器控制功能；2.连接CPU、存储器、显卡、南桥芯片的枢纽
南桥芯片：1.多种I/O设备的控制功能； 2.I/O总线(PCI总线) 功能； 3.提供了各种I/O接口

3.BIOS
(1)什么是BIOS （Basic Input/Output System）？
中文名为“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。
（2）功能：诊断计算机故障、启动计算机工作、控制基本外设的输入输出操作(键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等)
（3） BIOS 芯片：保存BIOS的只读存储器(ROM)芯片
（4）BIOS 芯片中包含的程序：加电自检程序程序（POST）、系统自举程序（Boot）、CMOS设置程序、常用外部设备的驱动程序（Driver）
4.内存储器的分类及应用
内存由半导体存储器芯片组成，芯片有多种类型：

5.主存储器(RAM)的功能与原理

(1)主存是CPU可直接访问的存储器，用于存放供CPU处理的指令和数据
(2)特点：以字节为单位进行连续编址，每个存储单元为1个字节（8个二进位）
(3)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）
(4)存取时间：从CPU送出内存单元的地址码开始，到主存读出数据并送到CPU（或者是把CPU数据写入主存）所需要的时间（单位：ns，1 ns = 10-9 s）
(5)PC机主存储器的物理结构
主存储器由1～4个内存条组成
内存条的组成：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
6. 高速缓存(cache)
（1）cache是一种小容量高速缓冲存储器，它由SRAM组成
（2）cache直接制作在CPU芯片内，速度几乎与CPU一样快
（3）程序运行时，CPU使用的一部分数据/指令会预先成批复制在cache中，cache的内容是主存储器中部分内容的映象
（4）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

7.小结：计算机存储器的层次结构
cache存储器
主存储器(RAM和ROM)
外存储器（软盘、硬盘、光盘）
后备存储器（磁带库、光盘库）
内存储器
外存储器
寄存器
典型容量
<1KB
几个MB
几个GB
100GB-1TB
10TB-100TB
典型存取时间
1 ns
2 ns
10 ns
10 ms
10 s

（1）分析：速度越快，成本较高。 为了获得好的性能/价格比，计算机中各种存储器组成一个层状的塔式结构，取长补短，协调工作
（2）工作过程：
1）CPU运行时，需要的操作数大部分来自寄存器
2）如需要从(向)存储器中取(存) 数据时，先访问cache，如在，取自cache
3）如操作数不在cache，则访问RAM，如在RAM中，则取自RAM
4）如操作数不在RAM，则访问硬盘，操作数从硬盘中读出→RAM →cache

8. I/O操作的任务与特点
（1）输入的任务：将输入设备输入的信息送到内存储器的指定区域
（2）输出的任务：将内存储器指定区域的内容送出到输出设备
（I/O操作也包括外存与内存之间的数据传输）
（3）I/O操作的特点：
①I/O操作与CPU的运算可同时进行
②多个I/O设备的操作也可同时进行工作
③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

9.关于计算机中的总线
（1）总线的定义：用于在CPU、内存、外存和各种输入输出设备之间传输信息的一个共享的信息传输通路及其控制部件。
（2）总线的特点：①共享； ②高速
（3）总线的参数：数据通路宽度；总线工作频率；每秒传输次数
总线带宽(最高传输速率)＝(数据通路宽度/8) x 总线工作频率 x 传输次数
（4）总线的类型：①CPU总线（前端总线FSB）
②存储器总线
③I/O总线（ 目前使用的是PCI 和PCI-E 两种）
10. I/O接口
（1）I/O接口：I/O设备与主机之间的连接器。包括：插头/插座的形式、通讯规程和电器特性等
（2）分类：
从数据传输方式来分：串行（一次只传输1位）、并行（多位一起进行传输）
从是否能连接多个设备来分：总线式（可连接多个设备）、独占式（只能连接1个设备）
从是否符合标准来分：标准接口 （通用接口）、专用接口 （专用接口）
*PC机常用I/O接口
名称
数据传输方式
可连接的设备数目
通常连接的设备
串行口
串行，双向
1
鼠标器，MODEM
并行口（增强式）
并行，双向
打印机，扫描仪
USB(1.0)
USB(1.1)
串行，双向
最多127
键盘，鼠标器，数码相机，移动盘等
USB(2.0)
外接硬盘，数字视频设备，扫描仪等
IEEE-1394a
IEEE-1394b
最多63
数字视频设备
IDE
并行，双向
1~4
硬盘，光驱，软驱
SATA
串行，双向
1
硬盘，光驱
显示器输出接口
并行，单向
显示器
PS/2接口
串行，双向
键盘或鼠标
红外线接口
键盘，鼠标器，打印机等

11. USB接口
(1)通用串行总线式接口（Universal Serial Bus ）
(2)高速、可连接多个设备、串行传输

12. 小结1：I/O总线,I/O控制器,I/O接口与I/O设备的关系
打印机
扫描仪
显示器
麦克风
网线
I/O总线
I/O接口
硬盘光驱
I/O设备
CPU
主板
I/O设备
I/O控制器
（扩充卡）
机箱插座
板卡插座
I/O控制器
PCI插槽
内存
主板插槽
机 箱
芯片组
IDE接口
机箱插座
I/O设备
键盘
鼠标器

(1)I/O设备通常都是物理上相互独立的设备，它们一般通过I/O接口与I/O控制器(或I/O总线)连接
(2)I/O控制器通过扩展卡或者南桥芯片与I/O总线连接
(3)I/O总线经过北桥芯片与内存、CPU连接

13. 小结2： I/O总线,I/O控制器,I/O接口与I/O设备的关系

2.4 常用输入设备
（1）键盘：早期：机械式键盘 现在：电容式键盘
（2）鼠标：早期：机电式鼠标 现在：光电式鼠标
（3）数码相机：

数码相机的主要性能指标：CCD像素数目、存储器容量

2.5 常用输出设备
1.计算机显示器
(1)作用：是计算机必不可少的图文输出设备，它能将数字信号转化为光信号，使文字和图像在屏幕上显示出来
（2）组成与分类:

(3) LED背光显示器3大优点：功耗小对比度大色彩鲜艳
(4)显示器的性能参数:①显示屏尺寸与屏幕宽高比；②显示分辨率：水平像素个数×垂直像素个数；③刷新速率；④响应时间；⑤亮度和对比度 ；⑥背光源类型 ：LED或荧光灯管；⑦辐射和环保。
（5）显示器的新发展：3D立体显示器、有机发光二极管(OLED)可弯曲显示器

2.显示控制器（显卡）
显示使用的存储器需占用内存的一部分
显卡的类型
独立显卡：以扩展卡形式插在机箱中
集成显卡
绘图处理器包含在北桥芯片中，功能较弱
显卡集成在
主板上

显示存储器
(VRAM)
显示控制电路
与北桥芯片的接口

显示器
绘图处理器
（显示卡）
北桥芯片
CPU
内存条

显卡的性能指标
绘图处理器（图形引擎）类型
显存容量
128MB～2GB，大多采用DDR2, GDDR3 或 GDDR4存储器组成
主机接口
AGP x4, x8
PCI-E x16（4GB/s ）
显示器接口：
VGA接口（D-Sub接口）：模拟接口
DVI接口：数字接口
HDMI 全高清多媒体接口（以无压缩方式传送1920 x 1200的数字视频信号和5.1声道音频信号）
3.打印机
（1）作用：将程序、数据、字符、图形打印输出在纸上
（2）类型：针式打印机、激光打印机、喷墨打印机
（3）针式打印机
类型：属于击打式打印机
优点：耗材成本低，能多层套打，适合于票据打印
缺点：打印质量不高，工作噪声很大，速度慢
应用：银行、证券、邮电、商业等领域 用于打印存折和票据 等
（4）激光打印机
类型：属于非击打式打印机
原理：激光技术与复印技术的结合
优点：分辨率较高，打印质量好
速度高，噪声低
价格适中
缺点：彩色输出价格还比较高
接口：过去是并行口，目前流行使用USB接口
应用：办公室和家庭应用

（5）喷墨打印机
类型：非击打式打印机，大多为彩色打印
优点：可以打印近似全彩色图像，经济，效果好，低噪音，使用低电压，环保
缺点：墨水成本高，消耗快
应用：家庭及办公

2.6 外存储器
1.PC机的外存储器
(1)硬盘存储器
功用：长期（非易失性）保存二进制信息
特点：可读可写
容量很大（当前台式PC：250GB~1000GB）
可靠性高
成本极低（当前：0.5GB~1GB/元）
技术发展很快，容量将更大，成本会更低
磁盘存储器的信息存储原理:盘片旋转,磁头写入和读出信息,磁性材料粒子的两种不同磁化方向，分别表示记录的是“0”还是“1”
磁盘的磁道: 磁盘表面被分为许多同心圆，每个同心圆称为一个磁道。每个磁道都有一个编号，最外面的是0磁道.
磁盘的扇区: 每个磁道被划分为若干段（段又叫扇区），每个扇区的存储容量均为512字节。每个扇区都有一个编号
注：所谓磁盘的格式化操作，就是在盘面上划分磁道和扇区，并在扇区中填写扇区号等信息的过程
信息的平均存取时间: 磁盘上的信息以扇区为单位进行读写，平均存取时间为：
T = 寻道时间+旋转等待时间+数据传输时间
寻道时间——磁头寻找到指定磁道所需时间(大约5ms)
旋转等待时间——指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间(大约4～6ms) (转速： 4200/5400/7200/10000rpm)
数据传输时间——(大约0.01ms/扇区)

硬盘存储器的性能指标
（1）容量：以GB为单位，目前硬盘单碟容量约为几百个GB
（2）平均存取时间：在几ms～几十ms之间，由硬盘的旋转速度、磁头寻道时间和数据传输速率所决定
（3）缓存容量：原则上越大越好，通常为几MB～几十MB
（4）数据传输速率
外部传输速率指主机从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度，与采用的接口类型有关
内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度，转速越高内部传输速率越快
（5）与主机的接口：以前使用：并行ATA（PATA）接口
当前流行：串行ATA（SATA）接口

关于硬盘的SATA接口
前几年PC大多使用并行ATA接口
Ultra ATA100或Ultra ATA133接口，传输速率最高分别为100MB/s和133MB/s
近两年开始大量采用SATA接口(150～300MB/s)
串行传输方式，工作频率高(1.5GHz-3GHz)
低电平差分信号，内嵌时钟信号
传输线长度增加，插头插座体积缩小
使用硬盘应注意什么?
①正在对硬盘读写时不能关掉电源
②保持使用环境的清洁卫生，注意防尘；控制环境温度，防止高温、潮湿和磁场的影响
③防止硬盘受震动，工作时不要移动机器
④及时对硬盘内容进行整理，包括目录的整理、文件的清理、磁盘碎片整理等
⑤防止计算机病毒对硬盘的破坏，对硬盘定期进行病毒检测
移动硬盘
工作原理与固定硬盘相同
存储容量较大（30GB～160GB、320GB）
采用USB或IEE1394接口，即插即用，支持热插拔(必须先停止工作)
小巧而便于携带
速度快，安全可靠

（2）U盘、存储卡和固态硬盘
U盘
采用Flash存储器（闪存）芯片，体积小，重量轻
容量按需要而定（几十MB～几十GB），具有写保护功能
数据保存安全可靠，使用寿命长
使用USB接口，即插即用，支持热插拔(必须先停止工作)
读写速度比较快
可以模拟光驱和硬盘启动操作系统
存储卡
原理与U盘相同，也使用闪存芯片（flash memory）做成
长方形或正方形的卡片状，使用印刷插头，不使用USB插头
使用读卡器才能对存储卡进行读写
存储卡的主要种类：
CF卡
MMC卡
SD/SDHC卡（包括Mini SD卡、Micro SD卡）
Memory Stick卡(MS卡)
用途：数码相机、游戏机、手机、MP3播放器
固态硬盘（SSD）
固态硬盘(Solid State Disk、Solid State Drive)是使用NAND型闪存做成的外存储器
用途：在便携式计算机中代替传统的硬盘
外形与常规硬盘相同，如1.8英寸、2.5英寸或3.5英寸，与主机的接口也相互兼容
存储容量：64GB～128GB或更大
优点：低功耗、无噪音、抗震动、低热量，读写速度也快于传统硬盘
存在问题：成本：高于常规的硬盘
寿命：Flash存储器都有一定的写入寿命、寿命到期后数据会读不出来且难以修复

（3）光盘存储器
光盘存储器的发展
分代
年代
名称
激光类型
存储容量
第1代
1982
CD光盘存储器
红外光
650MB
第2代
1995
DVD光盘存储器
红光
4.7GB
第3代
2006
BD光盘存储器
蓝光
25GB

选讲：光盘驱动器的工作原理
驱动器由光头、光头驱动机构、盘片驱动机构、控制电路等组成
激光器发出的激光经过透镜聚焦后到达光盘，从光盘上反射回来的激光束沿原来的光路返回，到达激光束分离器后反射到光电检测器，由光电检测器把光信号变成电信号，再经过电子线路处理后还原成原来的二进制数据

为什么DVD容量比CD大得多？
1) 更小的凹点长度(~2.08x),
2) 数据轨道间隔更紧密 (~2.16x),
3) 采用较短波长的635nm或650nm的红色激光, 使激光斑点直径缩小,提高信息的鉴别能力.
4) 数据区域稍大一点(~1.02x),
5) 更有效的信道比特调制 (~1.06x),
6) 更有效的纠错码(~1.32x),
7) 较少的段开销(~1.06x).
光盘驱动器的类型
按信息读写能力分
只读光驱
可写光驱（光盘刻录机）
按可处理盘片类型进一步分成：
CD只读光驱
CD刻录机
DVD只读光驱
DVD刻录机
DVD只读/CD刻录机组合而成的“康宝”
BD（Blue-ray Disc）只读光驱
BD刻录机
按存储容量与读写特性分：
CD盘片 只读盘片（CD-ROM）
一次性可写盘片（CD-R）
可擦写盘片（CD-RW）
DVD盘片 只读盘片（DVD）
一次性可写盘片（DVD-R, DVD+R）
可擦写盘片（DVD-RW, DVD+RW DVD-RAM ）
蓝光盘片 只读盘片（BD）
一次性可写盘片（BD-R）
可擦写盘片（BD-RE）
资料:DVD刻录机和DVD光盘的容量
DVD刻录盘目前有2大类、5种规格：
一次性可写：DVD-R、 DVD+R
可擦写：DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW
SuperMulti DVD刻录机能够兼容上述大部或全部盘片

第3章 计算机软件
3.1 软件概述
1.什么是计算机软件？计算机系统=硬件+软件，计算机通过软件才能进行信息处理

什么是程序(program) ？程序是告诉计算机做什么和如何做的一组指令(语句)，这些指令(语句)都是计算机能够理解并能够执行的一些命令
程序的特性：
① 用于完成某一确定的信息处理任务
② 使用某种计算机语言描述如何完成该任务
③ 预先存储在计算机中，启动运行后才能完成任务
程序与数据的关系
程序所处理的对象和处理后得到的结果统称为数据（分别称为输入数据和输出数据）
程序必须处理合理的输入数据，否则不会产生有意义的输出
程序和数据有相对性
程序与软件是什么关系？
①软件往往指的是设计比较成熟、功能比较完善、具有某种使用价值、且有一定规模的程序
②软件既包含程序、也包含与程序相关的数据和文档：
程序是软件的主体
数据指的是程序运行过程中处理的对象和必须使用的一些参数（如三角函数表、英汉词典等）
文档指的是与程序开发、维护及操作有关的一些资料（如设计报告、维护手册和使用指南等）
“软件” 强调的是产品、工程、产业或学科等宏观方面的含义，“程序”更侧重技术层面的含义
③软件和程序本质上相同，在不会发生混淆的场合，软件和程序两个名称经常混用，并不严格加以区分

2. 计算机软件的特性
1.不可见性(是无形的，不能被人们直接观察、欣赏和评价)
2. 适用性(可以适应一类应用问题的需要 )
3. 依附性(依附于特定的硬件、网络和其他软件 )
4. 复杂性(规模越来越大，开发人员越来越多，开发成本也越来越高)
5. 无磨损性(功能和性能一般不会发生变化 )
6. 易复制性(可以非常容易且毫无失真地进行复制 )
7. 不断演变性(软件的生命周期 )
8. 有限责任(有限保证)
9. 脆弱性(黑客攻击、病毒入侵、信息盗用……)

3.计算机软件的分类
按产权性质：商品软件、共享软件、自由软件
按软件用途：应用软件、系统软件
计算机软件与知识产权
软件是智力活动的成果，受到知识产权(版权)法的保护
版权授予软件作者(版权所有者)享有下列权利：拷贝、发布、修改、署名、出售……
保护知识产权的目的： 确保脑力劳动成果受到奖励，鼓励人们进行发明创造
购买一个软件，用户仅仅得到了该软件的使用权，并没有获得它的版权
随意进行软件拷贝和分发是一种违法行为
从软件知识产权对软件进行分类
商品软件
共享软件(shareware) （也称为试用软件demoware）
具有版权，可免费试用一段时间，允许拷贝和散发（但不可修改），试用期满后需交费才能继续使用
自由软件 (Free Software)（≈开放源代码软件）
用户可共享，并允许随意拷贝、修改其源代码，允许销售和自由传播。但是，对软件源代码的任何修改都必须向所有用户公开，还必须允许此后的用户享有进一步拷贝和修改的自由
免费软件（Fr