第1章_计算机系统

ATX BTX
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主板的主要性能指标及选购
• 支持CPU的类型与频率范围：CPU只有 在相应主板的支持下才能达到其额定频率 • 对内存的支持：内存插柄一般有2-4插槽，表 现了其不同程度的扩展性 • 对显示卡的支持 • 对硬盘与光驱的支持 • 扩展性能与外围接口 • BIOS技术
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CPU的发展
CPU Cache 内存
• 一级缓存L1 Cache，容量小。二级缓存L2 Cache ， 容量大。 • 一般由SRAM(静态存储器)构成。
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内存性能指标
• 内存的性能指标包括存储速度、存储容量
–存取速度用cpu存取一次数据的时间来表示，采用纳 秒和MHz来衡量。纳秒数越少， MHz数越高就意味着 内存越快。 –内存容量是指一台计算机实际配置的内存储器的容量， 以GB为单位。
外存
外存
磁介质,软盘和硬盘 光盘 Flash存储器
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RAM的发展
SDRAM(同步动态存储器) 一个总线时钟周期 读写一次数据 一个总线时钟周期 读写两次数据, 2倍 一个总线时钟周期 读写两次数据 并行存取两个数据, 4倍
DDR(双倍数据速率SDRAM)
DDR2
DDR3
一个总线时钟周期 读写两次数据 并行存取四个数据, 8倍
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硬盘接口
硬盘接口 IDE接口是一种并行接口 速度快，价格低廉 连接IDE硬盘 连接CD或DVD驱动器 SATA接口是一种串行接口 纠错能力强，可靠 SATA 1.0 数据传输率达到150MBps SATA 2.0 数据传输率达到300MBps SATA 3.0 数据传输率达到600MBps
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输入和输出设备
基本输入和输出设备 键盘、鼠标、触摸屏、显示器、打印机 新型数码设备 数码相机、数码摄像机、摄像头、投影仪
硬盘性能指标
• 硬盘的性能指标包括接口类型、容量、转速、缓存、 平均访问时间和保护技术
– 容量：计算机的计算与生产厂商的计算方式存在差异 – 转速：主轴电机的旋转速度，指硬盘盘片在一分钟内所完成 的最大转速。转速越快，寻找文件的速度就越快。 – 缓存是硬盘控制器上的一块内存芯片，一般有8M、16M、和 32M。 – 平均访问时间是指磁头从起始位置到达目标磁道位置，找到 读写数据扇区多需的时间。
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外存储器
• 外存储器，大容量、能长期保存数据，价格 便宜。
外存 磁盘:软盘和硬盘 光盘：CD,DVD Flash存储器：U盘和各种Flash卡
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硬盘
硬盘(Hard Disk) 微机中最主要 的辅存，容量大。 盘片：一个硬盘有多个盘片，每 盘片有上下两个面，都可以保 存数据。 磁道：盘片上不同半径的同心圆 为磁道。 扇区：一个磁道被划分为多个扇 区。 柱面：不同盘片相同磁道构成的 圆柱面即柱面 。 存储容量＝盘片数×磁道（柱面） 数×扇区数×每扇区字节数。 信息记录可表示为：几号磁头 （盘片），几号磁道（柱面）， 几号扇区。
• 硬盘在使用过程中要注意防震、定期清理磁盘碎片、 尽量避免插拔硬盘数据线和电源连接线。 • 虚拟存储技术
– 将内存和外存有机的结合起来，得到一个很大的“内存”
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光盘
• CD的容量一般为680M ,
• DVD的容量为4.7G~50G，采用更细的激 光束，具有更高的磁道密度。
• 光驱：
– CD-ROM光驱：只能读取CD光盘。
硬件
计 算 机 系 统
外部设备
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪等 输出设备：显示器、打印机、音响等 外 存：软盘、硬盘、光盘、U盘等
操作系统：DOS、Windows、Unix、Linux 语言处理程序：C、Pascal、VB等 实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统
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系统软件 软件 应用软件
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主流CPU产品
Intel产品系列 AMD产品系列 龙芯 龙芯1号 龙芯2号
龙芯2号E
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存储器
数据访问
• 内存储器（主存储器）, 速度快，容量 小，价格较高，可由CPU直接访问。 • 外存储器（辅助存储器）,速度慢，容 量大，价格低，CPU不可以直接访问。
CPU RAM
内存
随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器 (Cache)
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主机系统
• 主机的基本组成 – 主板 – CPU – 存储器：内存、外存
显示器 显卡 话筒 网络 网 卡 主机 声 卡 音响 MIDI 扫描仪 打印机 光驱
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主板（Main Board）也叫母板（Mother Board
1. 主板
注：集成了声卡、网卡、IEEE 1394卡 没有集成显卡 17
目的: • 计算机与人交互的接口,不必了解计算机内部结构 • 合理地使用系统内包含的各种软、硬件资源，提高整 个系统的使用效率和经济效益。 目前典型的操作系统有：Windows、UNIX、Linux等
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实用程序
完成一些与管理计算机系统资源及文件有关的任务 系统设置软件 （不必直接修改注册表） 超级兔子软件、Windows优化大师
存储程序工作原理
冯· 诺依曼存储程序工作原理 1、指令和数据用二进制表示 2、自动执行事先编写并存储 在内存中的程序
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冯· 诺依曼体系结构
• 冯· 诺依曼体系结构思想： • 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出 设备五大部分组成 • 数据和程序以二进制代码形式存放在存储器中，存放 的位置由地址确定。 • 采用存储程序的方式
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• 引导操作系统过程
– 自检。检查电脑硬件是否良好。
– 初始化，读取CMOS里设置的参数,对硬件进 行设置。 – 引导操作系统。
常见的ROM包括EPROM、EEPROM和FLASH ROM。
Cache
• 高速缓存(Cache) ,CPU的速度很快而内存速度较慢， 怎么办？ Cache，它集成在CPU内部，高速，容量小。 • Cache与内存数据交换是以块（页）为单位的 。 • CPU首先从Cache中查找 ，如果没有找到，再从内存 中读取，同时把这个数据所在的数据块调入Cache中
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CPU的选购
目前市场上主要有两个CPU品牌选择： Intel和AMD。 不同品牌和系列CPU的识别方法不一 样，比较复杂。大家可以借助于工具软件 来测试，如Intel的CPU可以用Intel Processor Frequency ID Utility，AMD的 CPU可以用AMD CPU Information Display Utility工具软件测试，这样更可靠些。
诊断程序（识别并且改正计算机系统存在的问题 ）
控制面板的系统 备份程序（备份程序把硬盘上的文件复制到其他存储设备上） “附件|系统工具|”的“备份” 反病毒程序
文件压缩程序
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2.应用软件
为某一专门的应用目的而开发的软件称为应用软件 。 例如： 1. 办公软件包 2. 图形和图象处理软件
3.数据库系统
4. Ineternet服务软件
5.娱乐与学习软件
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1.4
微型计算机硬件系统
2.4 .1主机系统
1. 微型计算机的诞生 1971年Intel的工程师马西安· 霍夫(M.E.Hoff)成 功地在一个芯片上实现了中央处理器： 第一片4位微处理器 — Intel 4004， 第一台4位微型计算机 — MCS-4， 2. 摩尔定律 每18个月，集成度将翻一翻， 速度将提高一倍， 而其价格将降低一半
主板总线图
各种指标及相互关系 最重要的是前端总线频率和外频 频率越高则性能越好 芯片组： CPU是大脑，芯片组是心脏 由南桥，北桥组成 主板架构 板载功能
就是将某一些接口卡的功 能集成到主板上。最常见 的就是集成声卡和网卡的 功能。
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芯片组
• 是主板的核心，决定了主板的功能和档次， 由北桥和南桥芯片组成。 • 北桥芯片（Memory Control Hub，MCH）
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输入、输出设备
常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。
常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。
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1.3 计算机软件系统
软件是指程序、程序运行所需要的数据以及开发、使 用和维护这些程序所需要的文档的集合。
系统软件
语言处理程序 操 作 系
应用软件 用户
统
实用程序
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1.系统软件
操作系统
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ROM
• 只读存储器,可读，不可写；掉电后数据 不会丢失 • BIOS(Basic Input Output System)即基 本输入输出系统。是被固化到主板ROM芯 片上的程序。 • BIOS主要功能:
– 识别各种硬件(包括型号) – 引导操作系统 – 进行硬件最直接的操作，如读文件等。
开机 自检 执行ROM中的启动程序 加载操作系统 执行操作系统
第一章 计算机基础知识
1.1 计算机系统概述
1.2 计算机硬件系统和工作原理 1.3 计算机软件系统 1.4 微型计算机硬件组成
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1.1 计算机系统概述
硬件
软件 系统软件 应用软件
计算机系统=硬件系统+软件系统
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计算机系统的组成
CPU 主机
内存
运算器 控制器 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器(Cache)
–负责与CPU的联系，决定主板支持的CPU的类型、内存的类型 等。 –位置：CPU和内存插槽最近 –北桥芯片决定了主板的性能，人们常用北桥芯片的代号来称 呼主板，如使用Intel 915北桥芯片的主板称为915主板。
• 南桥芯片（I/O Control Hub，ICH）
–负责与I/O总线的通信，如PCI总线、USB、IDE、SATA等，以 及负责管理音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高 级电源管理等。 –位置：离CPU插槽较远的下方