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第11章 电脑时代话电脑(5)

彩壳电脑

你知道彩壳电脑吗?

自美国人埃德·罗伯茨于1975年向市场推出第一台个人计算机以来,其中央处理器CPU已历经沧桑,从早期Intel公司推出的8086、8088、286、386……直到PentiumⅢ,其CPU一换再换,而其操作系统亦由最初的OS软件,历经DOS,各版Windows走到今天,可是你注意过没有,而计算机的外观几乎没什么变化,几十年如一日地固守着昔日的旧模样。淡色灰方盒子,淡灰色外壳,毫无个性的多媒体音箱。几十年来,PC“灵魂”和“心脏”不断变化更新,而身上却一直穿着同款同色的“旧”衣服!

而1995年5月出现了第一个敢于“吃螃蟹”的人,台湾宏基集团率先在美国推出墨绿色个人电脑——渴望系列电脑,流线型柔和线条与墨绿色亮丽的机壳令人耳目一新,赢得业界关注和掌声!

时至1998年,苹果公司乔布斯宣布IMAC电脑问世,在计算机史上是一个质的飞跃。半透明的5种彩色外壳极具诱惑力,美国十余家报刊授予IMAC“1998年最佳电脑、最佳年度产品设计奖”,赢得了用户好评!大约每隔15秒美国便有一台IMAC售出,1997年乔布斯宣布便携式电脑ibook采用透明机身设计,无疑又是一个先例!

在即将到来的新世纪,“后PC时代”在未来市场争夺战中,机身外观与色彩正变成与技术指标同样重要的竞争焦点!

绿色电脑

你也许听说过绿色食品、绿色工程,可是,你听说过绿色电脑吗?

其实,满足下面条件之一的电脑都能算为绿色电脑:

1.符合EPA的能源之星标准(美国环保局于1992年提出的“能源之星”计划的达标产品标识。首期目标要求每台主机或显示器在不用时进入休眠状态,功耗达30W以下,即可获得“能源之星”标志)。

2.制造厂商能够对制造电脑时的废弃物进行再回收,保护环境不受污染。

3.彻底削减或消除电磁辐射等不利于人体健康的因素。

4.制造厂商在包装过程中,使用有益于环境的材料。

即绿色电脑是节能、对人体无害,对环境无害的新型电脑。

毫无疑问,绿色电脑的诞生,将是一件令人兴奋的事!现在很多着名的电脑厂商纷纷与美国环保局签订协议,进行绿色电脑的开发。就操作者本身而言,整天盯着图像闪烁的显示器时,不会像普通电脑那样,时间一久就头昏跟花;不会因为极低频辐射和射频干扰引发疾病;在计算机的生产过程中,将废弃物回收令你生活的环境赏心悦目;其耗电量将大大降低。

现在有些绿色电脑部件设计得比较奇特,有人把桌上型电脑设计成桌下型,即显示器放在桌面下方,从而减轻眼睛负担。将键盘以不规则的曲线和斜面取代传统直线设计,主键区分左右两个区,使击键异常舒服、灵活!

多媒体终端

多媒体终端是眼下一个比较时髦的话题,那么,具体什么是多媒体终端呢?

多媒体终端指跑在“信息高速公路”上的“车”。把图像、声音、文字、数据活动影像等多种媒体中至少两种媒体进行储存和显示,并能进行加工处理和联网传输综合在一起。集电话机、电视机、计算机、传真机等为一体的新的通信终端,不是依靠单一的媒体传递信息。它能通过多种媒体及先进的通信网的配合,实现媒体的远距离传输。多媒体终端可以显示、存储、处理两种以上媒体,其显示的声音、图像、文字步调一致,作为完整统一的信息出现在用户面前。可以说是“十八般武艺,样样精通”!它还具有声像图书馆的功能,一种称为“百科全书”的多媒体产品,包括21000篇文章和插图,伴有动画、诗人的朗读和46种语言的实例!内容十分精彩!

如果让多媒体终端这样的“车”跑在“信息高速公路”上,人们将会用它随心所欲地获得最新信息。使远距离个人一个人通信和人机通信达到一个新境界。通过一次呼叫能完成包括数据、电视节目、图像、文字的传输。多媒体——跑在“信息高速公路”上的“车”飞速地将信息传向四面八方,实现其高速传递、共享和增值。还可以收发多媒体电子邮件、学习多媒体课程、召开多媒体电视学习,最终实现个人通信全球通。

当然,要让多媒体终端的“车”跑在“信息高速公路上”不是轻而易举的事,还有许多技术难题;目前,一些国家正致力于多媒体终端和多媒体通信技术的研究。

到21世纪,多媒体终端将走人普通家庭,使人类通信面貌发生革命性变化的多媒体通信技术,将成为计算机和通信发展史上新的里程碑!

计算机内存和外存

我们大家都知道,计算机具有“记忆”能力。正是由于有这种记忆能力,才保证了机器自动而快速的运算,向人们提供需要的数据或结果。

在计算机中用来完成记忆功能的设备叫做存储器,它的职能就是用来“记住”计算机运算过程中所需要的一切原始数据、运算指令以及中间结果,并且根据需要还能快速地提供数据和资料。

当我们做各种数学演算时,需要用我们的大脑来记住被运算的原始数据;加、减、乘、除四则运算法则;乘法九九表以及演算的中间结果等等。谁能记住的数据和法则越多,反应越快,谁的计算能力就越强。当数据相当多时,大脑就记不过来了,就得要写到纸上或笔记本上,用纸和笔记本来帮助大脑记忆。

计算机的存储器也跟人们在演算过程中,运用大脑和纸、笔记本记忆的原理一样。我们把计算机内相当于大脑作用的存储器叫做“内存储器”,也叫“内存”;而相当于纸和笔记本作用的叫做“外存储器”,也叫“外存”。

内存储器直接和运算器配合工作。运算器需要数据时,内存储器就迅速供给;运算器想把计算结果保留下来,内存储器就迅速替它存储起来。这种来来往往的打交道有一个特点,就是动作非常快,否则不能适应运算器的快速运算。内存储器具有快速的特点,它的职能就是用来存放参加计算的数据、运算指令和中间结果。计算机的内存储器经过磁芯、半导体、集成电路和大规模集成电路几个阶段的发展,现在普遍使用的是大规模的集成电路内存。随着集成度的提高,内存容量已大大增加;但由于寻址能力等技术条件与经济实用等因素的限制,内存储器的容量终归是有限的。

外存储器的特点是容量大,作为内存储器的补充,就像纸和笔记本对大脑的补充一样。它把大量的暂时不直接参与运算的数据、指令和中间结果存放起来,当需要时可以成批地补充给内存储器,以参加运算。正如我们的大脑可记住的东西有限,而笔记本可记录的东西却可以足够多一样,计算机外存储器的容量也是足够大的。今天,计算机的外存储器一般由磁盘机、磁带机和软磁盘机等担任。充当外存储器的磁带机和软磁盘机与我们所熟悉的录音机原理一样。假如我们有一台录音机,就可以用它录制许许多多存储数据的。一片软盘或一盘磁带满了,可以再换一盘。这样,就使得它的存储能力相当大。

我们已经知道内存储器具有快速的特点,而外存储器容量大,造价相对较低。采用内外存储器相结合的办法,就圆满地解决了技术上的困难、经济上的合理等问题,也解决了运算速度和存储容量之间的矛盾。

计算机操作系统

操作系统是为了提高计算机的利用率,为了方便用户使用,以及提高计算机的系统响应速度而给计算机配备的一种大型系统程序,用它来实现计算机系统自身的硬件和软件资源的管理。

未配置操作系统和其他系统软件的计算机称为裸机。直接使用裸机,不仅不方便,而且人的工作效率和机器的使用效率都不可能高。操作系统为用户提供一套简单的操作命令,并为设计语言处理程序、调试程序等系统软件提供方便。裸机配备操作系统和其他系统软件后,便成为一台既懂命令,又懂各种高级语言,使用操作十分方便的计算机系统。

由于计算机的中央处理器与外部设备在工作速度上存在很大悬殊,中央处理器执行一条指令的时间为微秒或毫微秒,而外部设备的存取时间往往要几十毫秒或更长,两者相差成千上万倍。为了充分发挥整个计算机系统的效能,在同一规定的时间内,让计算机系统,特别是中央处理机做更多的工作,由此产生了多道程序运行的思想。比如,当甲程序需要使用速度较慢的外部设备时,把相应的外设分配给它,立即让乙程序占据主机运行;乙程序需要使用外设时,又让丙程序运行;直到甲程序交给外部设备的任务完成后,再恢复甲程序的运行。如此等等。

随着计算机技术的发展,计算机的应用范围也越来越广。从计算机技术角度来看,其应用领域可分为三类:批处理、实时处理和分时操作。

批处理是指计算机具有多道程序运行能力后,把若干个用户的任务,成批地交给计算机,然后由计算机来对各个任务进行调度处理,就像前面所举的例子那样,直到完成用户提交的全部任务。

实时处理则是指计算机系统根据外部“请求”的信号,在规定的时间内处理这一请示。当然,在处理完紧迫请示之后,在下一个请求到来之前,计算机还可以照旧执行其他的例行任务。

所谓分时系统,是指在计算机系统同时为多个终端用户所用酌情况下,由中央处理器每次分配给每个用户一小段时间,称为一个时间片,依排队先后次序或优先权等办法,轮流为每个用户服务。由于中央处理器速度极快,所以用户感觉不到分时,只觉得是自己在独享计算机。

对于多道程序,批处理、实时处理或分时操作,都有一个调度管理问题。于是,就形成了操作系统的初期阶段——管理程序。这种程序本身不能产生直接数据处理的结果,但它却对许多程序的运行全过程起着调度管理的作用。

随着现代计算机的运行环境越来越复杂,起调度管理作用的管理程序走向了操作系统。除了做以处理机为主要对象的管理外,还进行存储空间的分配与调度,对各种外存文件进行调度管理、外部设备分配调度管理、数据通信的控制管理等。

操作系统主要有下述功能:

处理机管理。主要是作业调度管理和进程调度管理。作业调度管理程序的职能是从一批已提交给计算机的后备作业中,按照一定的算法挑选作业,使其转入运行状态,一旦作业完成,则把该作业撤消。转入运行状态的作业,意味着作业进程已建立,该作业已具备占有处理机的权利。至于什么时候才能真正占有处理机进入运行,则取决于进程管理程序的调度。如何在不发生冲突的前提下,既能有效地完成所有已提交的作业,同时又使处理器发挥最大的效能,使处理器空闲时间减至最少,这就是处理器管理要解决的主要问题。

存储管理。存储管理程序负责为进入运行状态的作业分配适当的内存空间。由于作业的大小不同,内存分配表和空白区的大小及部位在运行过程中不断地变化,因此,这种内存分配必须是动态的。存储管理程序还承担存储保护任务。由于在同一时间内,内存中可能储存着许多不同作业的数据和程序,还有一些系统软件也占用一定的内存空间,为了防止因各程序互相越界访问而发生混乱,必须采取相应的内存保护措施。存储管理程序还负责存储空间的扩充。一种是虚拟存储方法。当实际地址空间小于直接寻址能力时,可以把超出实际地址空间的部分放在磁盘或磁带上,使用户看起来觉得:计算机可直接寻址的逻辑地址空间有多大,用户可以支配的存储空间就有多大。另一种是计算机直接寻址能力小,而实际的内存容量可以扩大。这时就是如何把逻辑地址空间映射到实际地址空间的问题了。

输入/输出管理。由于计算机的外部设备种类和数量很多,为了避免或减少中央处理机因等待那些速度较慢的外部设备操作而占用的时间,在中央处理机引入了与外部设备打交道的通道和中断技术,以提高计算机系统效率。由于输人/输出设备工作速度比中央处理器慢得多,当第二次请求启动通道输入或输出一批数据时,第十批数据可能还没有处理完,此时通道正处于繁忙状态。特别是在多道程序环境下,更容易发生上述设备冲突情况。解决好这个问题,是输入/输出管理程序的主要责任之一。

文件管理。各种数据,各种程序通常是以文件的形式有组织地存放在磁盘、磁带等存储介质上的。当需要某个文件时,可由操作系统中的文件管理程序调用。文件管理程序还可用来创建和删除文件。为了保证文件使用的安全,防止滥用和失密,在使用文件时,还必须有相应的保护和保密措施,这也是文件管理程序的责任。

电子计算机的基本组成部分

数字电子计算机种类繁多、功能差别也很大,但它们都属于冯·诺依曼型计算机。它们硬件的基本组成是相似的。电子计算机的硬件主要由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备组成。

控制器是统一指挥和控制计算机各部件的中央机构。它从存储器顺序地取出指令,安排操作顺序,并向各部件发出相应的命令,使它们按部就班地执行程序所规定的任务。

运算器能够接收数据,并对数据进行算术运算或逻辑运算。在微型电子计算机中,控制器和运算器通常做在一块集成电路块上,叫做中央处理机(简称CPU)。

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