计算机硬件系统概述
计算机硬件系统
•计算机硬件系统概述•中央处理器•存储器•输入输出设备•主板与芯片组•计算机硬件系统的维护与优化contents01计算机硬件系统概述存储器、输入输出设备等。
定义功能定义与功能硬件系统的组成中央处理器中央处理器是计算机的运算核心，负责执行程序中的指令，控制计算机的各个部件协调工作。
存储器存储器是计算机的记忆设备，用于存储程序和数据。
按照存取速度，存储器可分为高速缓存、主存储器和辅助存储器。
输入输出设备输入输出设备是计算机与外部世界进行信息交换的接口，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
数据安全硬件系统的稳定性和可靠性对于保障数据安全至关重要，稳定的硬件系统能够降低数据丢失和损坏的风险。
高效性能硬件系统的性能直接决定了计算机的运行速度和效率，高效的硬件系统能够提高计算机的处理能力和响应速度。
应用支持硬件系统的不断发展和创新为各种应用提供了强大的支持，从科学计算到娱乐游戏，从电子商务到人工智能，都离不开硬件系统的支持。
硬件系统的重要性02中央处理器运算器控制器寄存器负责控制CPU的各个部件协同工作，是CPU的指挥中心。
以及CPU内部状态信息。
030201CPU的组成取指令对指令进行译码，确定指令的操作码和操作数。
指令译码执行指令将结果存回内存或寄存器中，并继续执行下一条指令。
指令结束CPU的工作原理CPU时钟频率，单位为Hz，表示每秒钟CPU执行的时钟周期数。
主频用于存储CPU常用数据和指令的快速存储器，分为一级缓存、二级缓存和三级缓存等。
缓存CPU一次处理的数据长度，通常为8位、16位、32位或64位。
字长CPU正常工作时所消耗的电能，单位为W或mW。
功耗01030204CPU的性能指标03存储器提供临时存储空间，用于存储运行中的程序和数据，断电后数据会丢失。
随机访问存储器（RAM）存储固定数据和程序，只能读取不能写入，断电后数据不会丢失。
只读存储器（ROM）硬盘驱动器（HDD）存储器的性能指标容量速度可靠性04输入输出设备显示器打印机投影仪用于将计算机中的信息投影到大屏幕上，方便多人同时观看。
计算机硬件系统介绍
集成化：硬件设备越来越集成化，功能更加强大
01
高性能：硬件设备的性能不断提高，满足更高要求的应用需求
03
智能化：硬件设备越来越智能化，能够自主学习和适应环境
02
节能环保：硬件设备越来越注重节能环保，降低能耗和污染
04
需求分析
确定计算机用途：办公、游戏、设计等
确定预算：根据经济状况选择合适的硬件配置
计算机硬件系统介绍
演讲人
01.
02.
03.
04.
目录
计算机硬件组成
计算机硬件功能
计算机硬件发展
计算机硬件选购
处理器
中央处理器（CPU）：计算机的“大脑”，负责执行指令和处理数据
内存：用于临时存储数据和程序，提高计算机运行速度
输入输出设备：如键盘、鼠标、显示器等，用于人机交互
图形处理器（GPU）：负责图形处理和渲染，提高图像处理能力
存储设备
硬盘：用于存储操作系统、应用程序和数据
内存：用于临时存储数据和程序，提高计算机运行速度
光盘驱动器：用于读取光盘上的数据
闪存盘：用于存储和传输数据，如U盘、SD卡等
数据处理
计算机硬件系统包括CPU、内存、硬盘、显卡等设备
数据处理是指对数据进行存储、处理、传输等操作
计算机硬件系统通过CPU、内存、硬盘等设备进行数据处理
显示器：从CRT到LCD，从低分辨率到高分辨率
网络设备：从有线到无线，从低速到高速
05
输入设备：从键盘鼠标到触摸屏，从单一功能到多功能
性能提升
01
处理器：从单核到多核，处理能力不断提升
02
内存：从MB到GB，容量不断扩大
03
存储设备：从机械硬盘到固态硬盘，读写速度更快
简述计算机的硬件系统
简述计算机的硬件系统计算机硬件系统是计算机的物理组成部分，包括计算机主机、外设设备及其互连结构。
首先，让我们从计算机主机开始。
计算机主机是计算机硬件系统的核心部分，其中包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘和主板。
中央处理器是计算机的“大脑”，它执行所有的计算和逻辑操作。
内存是计算机用于临时存储数据和程序的地方，它决定了计算机的运行速度和效率。
硬盘是计算机用于永久存储数据的地方，可以保存大量的文件和程序。
主板则负责连接各个组件，使它们可以相互通信和协作运行。
除了主机，计算机还需要外设设备来进行输入和输出。
输入设备使用户能够将信息和指令输入到计算机中，最常见的输入设备有键盘和鼠标。
键盘可以用来输入文字和命令，鼠标可以通过移动和点击来操作计算机界面。
输出设备则将计算机处理的结果显示给用户，最常见的输出设备有显示器和打印机。
显示器用来显示文本、图像和视频，打印机则可以将计算机中的内容打印出来。
这些主机和外设设备通过互连结构进行连接和通信。
连接主机和外设设备的最常用方法是通过USB接口。
USB接口可以同时传输数据和给外部设备供电，使设备之间的连接更加方便。
另外，计算机还可以通过以太网接口连接到局域网或互联网，实现与其他计算机的通信和数据共享。
除了上述的主要组件，计算机硬件系统还包括其他一些重要的部件。
例如，显卡可以提供图形处理能力，使计算机可以处理和显示高质量的图像和视频。
声卡可以提供音频输入和输出功能，使计算机能够播放声音或进行语音通信。
网络适配器则可以使计算机通过无线网络连接到互联网。
在选择计算机硬件系统时，需要根据自己的需求和预算进行合理的选择。
如果你需要高性能的计算机来处理大量的数据和复杂的任务，那么需要选择性能较高的主机和外设设备。
另外，还需要考虑计算机的扩展性和可靠性，以便在日后需要升级或修理时不会遇到太多的困难。
总之，计算机硬件系统是计算机的重要组成部分，它决定了计算机的性能和功能。
了解计算机硬件系统的基本知识可以帮助我们更好地选择和维护计算机，提高计算机的使用效果。
计算机硬件系统和软件系统课件
06 计算机硬件与软件的发展 趋势
硬件性能的提升与成本的控制
硬件性能提升
随着科技的进步，计算机硬件性能不断提升，包括处理器速度、内存容量、存 储介质等方面。这使得计算机能够更高效地处理任务，满足用户对速度和效率 的需求。
成本控制
随着硬件性能的提升，计算机硬件的成本也在逐渐降低。这使得更多的人能够 拥有自己的计算机，提高了计算机的普及率。
应用软件
办公软件
包括文字处理、电子表格、演示文稿等，用 于日常办公。
图像处理软件
如Photoshop、GIMP等，用于编辑、处理 图片和照片。
音频处理软件
如Audacity、Adobe Audition等，用于录 制、编辑音频文件。
视频处理软件
如Adobe Premiere Pro、Final Cut Pro等， 用于编辑、处理视频文件。
更快速度
随着工艺进步，CPU等部件速 度越来越快。
更小体积
微型化、便携化成为硬件设备 的发展趋势。
更高集成度
集成电路的发展使得硬件设备 更加紧凑和高效。
智能化
人工智能技术应用于硬件设备， 实现智能化控制和自主决策。
02 计算机软件系统概述
计算机软件分类
01
02
03
系统软件
操作系统、设备驱动程序、 数据库管理系统等，主要 用于管理和控制计算机硬 件和应用程序。
应用软件
办公软件、图像处理软件、 游戏软件等，主要用于满 足用户特定的需求和任务。
开发软件
编译器、解释器、调试器 等，主要用于编写、测试 和调试计算机程序。
计算机软件功能
信息处理 对输入的数据进行加工、存储、检索 和传输，以满足用户的信息需求。
计算机硬件系统关系
主要包括电阻式、电容式、红外线式和声波式等多种。不同原理的触摸屏技术具有不同的特点和适用场景。例如， 电容式触摸屏具有高精度、高灵敏度等优点，适用于高端智能设备；而电阻式触摸屏则具有低成本、耐磨损等优 点，适用于一些工业控制领域。
03
输出设备及其作用
显示器类型与原理
显示器类型
常见的显示器类型包括液晶显示器（LCD）、有机发光显示器（OLED）和等离子显 示器（PDP）等。
02
输入设备及其作用
键盘与鼠标
键盘
是计算机最基本的输入设备之一，用 于输入文字、数字、符号等信息。键 盘上通常有多个功能键和快捷键，可 以提高操作效率。
鼠标
是计算机图形用户界面中的重要输入 设备，用于在屏幕上选择、拖动、点 击等操作。鼠标的出现极大地方便了 用户对计算机的操作。
扫描仪和摄像头
扫描仪
接口标准与规范
• PCIe接口：一种串行接口标准，用于连接高速设备，如固 态硬盘、高端显卡等。
接口标准与规范
规范 接口的物理尺寸、引脚定义、电气特性等应符合相应的标准。
接口的数据传输协议、控制信号等应遵循相应的规范。
高速传输技术（USB、Thunderbolt等）
USB（Universal Serial Bus）
控制单元（Control Unit）
负责解码和执行指令，控制数据在处理器内部的流动。
算术逻辑单元（ALU）
执行算术和逻辑运算，如加、减、与、或等。
寄存器（Registers）
临时存储数据和指令的高速存储区域。
缓存（Cache）
位于CPU内部的高速存储区域，用于暂时存储频繁访问的数据和指令， 提高处理速度。
指令集与微处理器技术
计算机的硬件系统主要包括
计算机的硬件系统主要包括计算机的硬件系统是指计算机的实体组件，其主要由中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显示器、输入设备和输出设备等部件组成。
中央处理器（CPU）是计算机的大脑，它负责解析和执行计算机程序中的指令。
CPU由控制单元和算术逻辑单元组成，控制单元负责指令的解析和流程的控制，算术逻辑单元则负责执行数学和逻辑运算。
内存是计算机用来存储数据和程序的地方，它被分为主内存和辅助内存。
主内存又称为随机存储器（RAM），它可以读写数据，并且数据的读取速度很快，但一旦计算机断电，内存中的数据就会丢失。
辅助内存包括硬盘、固态硬盘和光盘等，它们能够永久地存储数据，但读写速度相比主内存较慢。
硬盘是用来存储数据的重要组件，它常用于保存操作系统、软件应用和用户文件等。
硬盘有机械硬盘和固态硬盘两种类型，机械硬盘采用磁碟片和磁头进行数据的读写，而固态硬盘则采用闪存芯片来存储数据，具有读写速度快、噪音小和耐震性强等优点。
显示器是用来显示计算机图像和文字的设备，它是计算机的输出设备之一。
显示器采用液晶、LED等技术，将计算机处理的图像和文字以可视形式呈现给用户。
随着科技的发展，显示器的分辨率、色彩和亮度等方面得到了很大的提升，使得用户能够更好地观看和编辑图像和视频。
输入设备是用来向计算机输入数据和命令的设备，常见的输入设备有键盘、鼠标、触摸屏和扫描仪等。
键盘是最常见的输入设备，它通过按下按键将字符和命令输入计算机。
鼠标通过移动和点击来控制光标的移动和选择，触摸屏通过触控手势来实现操作。
扫描仪则可以将纸质文档或图片转换为数字格式，以便于计算机进行处理。
输出设备是用来向用户呈现计算机处理结果的设备，常见的输出设备有打印机、音箱、耳机和投影仪等。
打印机可以将计算机中的文档打印成纸质输出，音箱和耳机则负责输出计算机中的音频。
投影仪可以将计算机中的图像和视频投影到大屏幕上，方便演示和展示。
除了这些主要部件外，计算机的硬件系统还包括主板、电源、风扇和机箱等。
简述计算机硬件系统组成
简述计算机硬件系统组成计算机硬件系统是指由多种不同的硬件设备组合而成的，用于完成各种数字计算与数据处理任务的电子系统。
它主要由以下几个部分组成：一、中央处理器(CPU)CPU是计算机的核心，它类似于人类的大脑，负责处理数据、指令、控制信号和各种计算操作，是整个系统的结构中心。
它包括算术逻辑单元(ALU)、控制单元(CU)、寄存器和缓存等部分，是计算机最重要的组成部分。
二、内存内存是计算机中的一个重要部件，用于存储各种程序与数据。
内存分为物理内存和虚拟内存两种，其中物理内存指计算机实际安装的物理内存数量，虚拟内存是利用硬盘上的空间来模拟物理内存，是一种虚拟存储器技术。
三、硬盘硬盘是计算机中的主要存储设备之一，它用于保存各种文件资料和系统程序等信息。
硬盘通常采用机械式磁盘的形式，可以根据需要进行格式化、分区、安装操作系统等各项工作。
四、显示器显示器是计算机输出设备之一，用于显示各种图形和文字信息。
它是根据CPU的指令控制像素点的变化颜色而实现图像和文字显示的。
现在的显示器基本上都是液晶屏幕，拥有高分辨率和色彩还原度。
五、显卡显卡是计算机里的一个重要部件，用于处理计算机中各种图像和视频数据，将其转换为显示器上的图像。
显卡通常有自己的GPU计算核心和独立的显存，可以进行各种图形渲染和计算操作。
六、主板主板是计算机硬件系统中最重要的组成部分之一，也被称为母板。
它负责连接上述各个硬件设备之间的交互和数据传输，是计算机硬件的主要枢纽。
主板还通常包括BIOS芯片、南北桥芯片、PCI插槽、SATA插槽、USB接口等部分。
以上是计算机硬件系统的主要组成部分，这些硬件设备在正常情况下可以一起协作运行，完成各种任务和工作。
如果你想维护和升级计算机硬件系统，那么你需要对这些硬件设备有一个清晰的了解，才能更好地发现问题，解决问题，使计算机具有更高的性能和更好的用户体验。
计算机硬件系统及组装PPT
ABCD
尺寸
根据个人需要选择合适的机箱尺寸，太小可能无 法容纳所有硬件，太大则浪费空间。
散热性能
良好的散热性能可以保证硬件温度不会过高，延 长硬件使用寿命。
机箱的安装与更换
准备工具
螺丝刀、螺丝、手套等。
安装新机箱
将主板放入机箱中，并固 定好各个部件，连接好线 缆。
拆卸旧机箱
先拧下固定螺丝，然后小 心地将旧机箱从主板上拔 出。
CPU的性能指标
主频
主频越高，CPU处理速度越快 。
核心数
核心数越多，CPU多任务处理 能力越强。
缓存
缓存容量越大，CPU处理速度 越快。
制程工艺
制程工艺越小，CPU功耗和发 热量越低。
CPU的安装与更换
安装
在安装CPU时，需要先打开主板上的CPU插槽的盖子，然后将CPU轻轻放入插 槽中，确保CPU的金手指与插槽对齐，然后缓缓按下CPU，听到咔哒声后即表 示安装完成。
按用途分类
可以分为服务器、工作站、 个人计算机等。
计算机硬件发展趋势
更快速度
更小体积
随着技术的进步，计算机硬件系统的处理 速度越来越快，例如更快的CPU和GPU。
随着微电子技术的发展，计算机硬件系统 的体积越来越小，例如迷你电脑和笔记本 电脑。
更高集成度
更智能
随着集成电路技术的发展，越来越多的功 能被集成到更小的空间内，例如芯片上的 多核处理器。
内存的安装与更换
01
关闭卡扣。
02
更换
关闭计算机，断开电源。
03
内存的安装与更换
1
打开机箱，找到要更换的内存条。
2
拔下与新内存同型号的旧内存。
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外存适配器 USB适配器 网络适配器 声音适配器
CMOS
图形 总线
PCI总线 ISA总线 LPC总线
BIOS
显卡插槽
显卡
PCI插槽 ISA插槽
主板上硬件系统的基本结构
主机箱内的主要部件
主板 (Mother Board, Main Board, System
Board)
CPU (Central Processing Unit) 主存储器 (Main Memory)/内部存储器 外部存储器 (External Storage) 电源适配器 外围设备适配器/控制器
CPU，中央处理器 （Central Processing Unit）
计算机系统的核心设备，其 基本功能就是按照程序执行 指令。
微型计算机使用的CPU通常
称为 MPU（Micro Processor Unit）
Intel AMD
主机箱内的主要部件 ——CPU
CPU的组成及程序控制原理
ALU 算术逻辑运算
第三讲 计算机硬件系统概述
计算机硬件系统和软件系统
计算机系统包括
硬件系统 软件系统
系统软件
操作系统 其它系统软件
应用软件
2
硬件系统概述
从“冯·诺依曼”结构出发 从计算机外观出发（由外而内）
存储器
输入信息
输入设备
运算器
输入信息
输出设备
CPU
Central Process Unit (中央处理器)
存在很多类型的总线；
每一条总线一般会连接 多个适配器；
外部 存储器
适配器
内部 存储器
输入设备 适配器
芯片组
适配器 输出设备
每一个适配器通过插入
总线上的插槽/插座，
和总线连接在一起
CPU
“CPPUU””和和““内内部部存存储储器器”” 是两2个个例例外外：：它它们们不不需需要要通通 过适配器就能和总线连接;。
机器指令格式 操作码 一操作数地址 二操作数地址 结果地址 下一指令地址
机器执行什么操作
执行对象（具体数、存放位置）
程序是为完成一项特定任务而用某种语言
编写的一组指令序列。
PC +1
程序的自动执行
程序的执行过程： 首先要将程序装入内存，程序第一条
指令的地址置入程序计数器。 （1）取指令。 （2）分析指令。 （3）执行指令。 （4）修改程序计数器，使它指向下一
显示器适配器 (显卡) 以太网适配器 (网卡) 声音适配器 (声卡)
鼠标适配器、键盘适配器
……
主板（Mother Board, Main Board ）
个人计算机的电路主体，主 板的数据总线、地址总线和 控制总线将CPU和存储设备 以及输入/输出设备连接集 成。同时还提供多种接口， 以便将更多的存储设备和输 入/输出设备（外围设备） 连接到主机中来。
主机箱内的主要部件
16
主板上的芯片组
芯片组用于配合CPU芯片的工作，提高总线 的性能和进行辅助的信息加工。担负起CPU 和主存、主存与图形加速芯片AGP （Accelerated Graphics Port，加速图形端 口）、主存和硬盘以及各种外围设备的数据 交换等。
南桥芯片、北桥芯片、BIOS、CMOS
输入设备 适配器
如何将这些部件 连接起来？
外部 存储器
适配器
内部 芯存片储组器
CPU
适配器 输出设备
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
总线
(Bus)
输入设备 适配器
如何将这些部件 连接起来？
外部 存储器
适配器
芯片组
内部 存储器
适配器 输出设备
CPU
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
（Million Instructions Per Second）决定CPU性能 的主要因素包括： 指令集：指令系统的处理能力（复杂指令，精简指令） 等。
在实际选购CPU时，则主 要从CPU的制造商、CPU 型号、主频、高速缓存 的容量等几个方面考虑。
20
计算机的指令系统
指令是对计算机进行程序控制的最小单位。 所有的指令的集合称为计算机的指令系统。
寄存器组
CPU内部总线
中断处理
程序控制
CPU内部结构
寄存器组、算术逻辑运算部件、程序控制部件、 中断处理部件
19
CPU主要性能指标
工作主频：内频时钟频率，1.7~3.0GHz 运算字长：CPU一次能够处理的二进制位数，
32bit/64bit 运算速度：每秒钟执行的指令数，1000MIPS
条地址。 （5）重复以上步骤，直至程序结束。
主机箱内的主要部件 ——存储器
存储器主要用于存放计算机指令以及所要 处理的数据。
衡量存储设备的性能指标主要有两个： 存储容量、存取速度
存储容量——存储设备能够存放的二进制位。
存储容量的量化单位
位（bit）：计算存储的基本单位，表示0/1的基本
单位
现在的存储需求
主存储器 (内存)
外部 存储器
这里面是啥？
鼠标
主板
以太网适配器 显示器适配器 声音适配器
键盘
集线器 显示器
音响 麦克风
主机内硬件系统的基本结构
芯片组
CPU
CPU插槽/座
内存插槽
内存
一组端口
前端总线
内存 总线
连接电缆
低速设备 适配器
软驱适配器 键盘适配器 鼠标适配器
……
LPC 总线
北桥芯片
内部 总线
字节（Byte）：8个bi已t经为达1字到节了PB 千字节（KB）：存储容级：量1一PB般＝使用2的整数幂次， 所以1KB表示的是210 = 1012040个0T字B。节。 兆字节（MB，Mega Byte）：百万字节，220字节
控制器
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
输入设备
存储器
外部 存储器
内部 存储器
输出设备
CPU
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
外围设备 通过插入适配
器上的端口，和适配
器连接在一起
输入适设配备器
适存外配储部器器
内部 存储器
CPU
适输配出器设备
硬件系统基本结构
—从“冯·诺依曼”结构出发
—从“冯·诺依曼”结构出发
显示器 (LCD)
主机 (立式机箱)
硬件系统基本结构
—从计算机外观出发（由外而内）
通讯设备
基本输入设备
(键盘、鼠标)
主机
(计算设备、存储设备)
基本输出设备
(显示器)
这里面是啥？
其它外围设备
硬件系统基本结构
—从计算机外观出发（由外而内）
电源 适配器
CPU
主机
外围设备适配器
硬件系统基本结构
或者说：只有外围设备才需 要通过适配器和总线相连。
—从“冯·诺依曼”结构出发
外存
输入设备 输入设备 适配器 适配器
适配器 适配器 外存
外存
外存
适配器
适配器
内存
内存
输出设备 输出设备 适配器 适配器
芯片组
适配器 适配器 输入设备 输入设备
CPU
适配器 适配器 输出设备 输出设备
硬件系统基本结构