第2章2 2.4微型计算机硬件系统——讲
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第2章计算机系统的组成
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2.2 计算机硬件系统
算
输 入 设 备 备 设 出
输
1.1 计算机硬件
2. 2. 1
微型计算机的硬件组成
微型计算机硬件系统由主机和常用外围设备两大部分 组成。 组成。 主机由中央处理器(CPU)和内存储器 和内存储器(ROM,RAM)组 主机由中央处理器 和内存储器 组 用来执行程序、处理数据， 成，用来执行程序、处理数据，主机芯片都安装在一 块电路板上，这块电路板称为主机板（主板）。 ）。为了 块电路板上，这块电路板称为主机板（主板）。为了 与外围设备连接， 与外围设备连，在主机板上还安装有若干个接口插 槽，可以在这些插槽上插入不同外围设备连接的接口 用来连接不同的外部设备。 卡，用来连接不同的外部设备。 主机与外围设备之间信息通过两种接口传输。 主机与外围设备之间信息通过两种接口传输。一种是 串行接口，如鼠标；一种是并行接口，如打印机。 串行接口，如鼠标；一种是并行接口，如打印机。
常用的总线结构有： 常用的总线结构有： （1）ISA总线 ） 总线 （2）MCA总线 ） 总线 （3）EISA总线 ） 总线 （4）VESA总线 ） 总线 （5）PCI总线 ） 总线
2. 2. 2
微型计算机的常见外设
微型计算机常用外围设备有显示器、键盘、 微型计算机常用外围设备有显示器 、 键盘 、 鼠标器 及外存储器。外存中常用的有硬磁盘（硬盘） 及外存储器 。 外存中常用的有硬磁盘 （ 硬盘 ） 、 软 磁盘（软盘）和光盘。 磁盘 （ 软盘 ） 和光盘 。 如果需要还可以根据用户的 要求配置打印机、绘图仪、投影仪； 要求配置打印机 、 绘图仪 、 投影仪 ； 同时为了联网 还可以配置调制解调器等通信设备。 ，还可以配置调制解调器等通信设备。 微机用键盘按照按键个数多少可分为84键 微机用键盘按照按键个数多少可分为 键、101键、 键 104键等几种，目前广泛使用的是 键等几种， 键等几种 目前广泛使用的是101键、104键标准 键 键标准 键盘。这两种键盘一般可分为四个区域： 键盘 。 这两种键盘一般可分为四个区域 ： 主键盘区 功能键区、编辑键区、小键盘区（数字键区） 、功能键区、编辑键区、小键盘区（数字键区）。
2.2 计算机硬件系统
算
输 入 设 备 备 设 出
输
1.1 计算机硬件
2. 2. 1
微型计算机的硬件组成
微型计算机硬件系统由主机和常用外围设备两大部分 组成。 组成。 主机由中央处理器(CPU)和内存储器 和内存储器(ROM,RAM)组 主机由中央处理器 和内存储器 组 用来执行程序、处理数据， 成，用来执行程序、处理数据，主机芯片都安装在一 块电路板上，这块电路板称为主机板（主板）。 ）。为了 块电路板上，这块电路板称为主机板（主板）。为了 与外围设备连接， 与外围设备连，在主机板上还安装有若干个接口插 槽，可以在这些插槽上插入不同外围设备连接的接口 用来连接不同的外部设备。 卡，用来连接不同的外部设备。 主机与外围设备之间信息通过两种接口传输。 主机与外围设备之间信息通过两种接口传输。一种是 串行接口，如鼠标；一种是并行接口，如打印机。 串行接口，如鼠标；一种是并行接口，如打印机。
常用的总线结构有： 常用的总线结构有： （1）ISA总线 ） 总线 （2）MCA总线 ） 总线 （3）EISA总线 ） 总线 （4）VESA总线 ） 总线 （5）PCI总线 ） 总线
2. 2. 2
微型计算机的常见外设
微型计算机常用外围设备有显示器、键盘、 微型计算机常用外围设备有显示器 、 键盘 、 鼠标器 及外存储器。外存中常用的有硬磁盘（硬盘） 及外存储器 。 外存中常用的有硬磁盘 （ 硬盘 ） 、 软 磁盘（软盘）和光盘。 磁盘 （ 软盘 ） 和光盘 。 如果需要还可以根据用户的 要求配置打印机、绘图仪、投影仪； 要求配置打印机 、 绘图仪 、 投影仪 ； 同时为了联网 还可以配置调制解调器等通信设备。 ，还可以配置调制解调器等通信设备。 微机用键盘按照按键个数多少可分为84键 微机用键盘按照按键个数多少可分为 键、101键、 键 104键等几种，目前广泛使用的是 键等几种， 键等几种 目前广泛使用的是101键、104键标准 键 键标准 键盘。这两种键盘一般可分为四个区域： 键盘 。 这两种键盘一般可分为四个区域 ： 主键盘区 功能键区、编辑键区、小键盘区（数字键区） 、功能键区、编辑键区、小键盘区（数字键区）。
第二章 计算机硬件知识
• 算术逻辑运算指令 • 数据传送指令 • 程序控制指令 • 输入/输出指令 • 其他类型的指令 注意：不要把指令系统当作计算机的软件系统， 它属于计算机硬件的范畴。
28
计算机工作原理
原始数据 取数
I/O设备
结果
内存储器
存数
指令
运算器
存取命令
输入/输出命令
控制器
运算命令
29
微机主板示例
软驱 时钟 硬盘 光驱
15
软盘
软盘是一块涂有磁性材料的塑料圆片 磁道——圆片上的同心圆，信息就记录在磁道上 每个磁道又分为若干个扇区，1个扇区=512个字节
容量=面数×磁道数×扇区数×扇区字节数
16
硬盘存储器 由若干同样大小涂有磁性材料的铝合金圆盘片环 绕一个共同的轴心组成，两个盘片之间仅留出安 装磁头的距离，硬盘片的每个面上有若干个磁道， 每个磁道分成若干扇区，每个扇区存储512字节， 每一硬盘片存储面的同一磁道，形成一个圆柱面， 称为柱面。硬盘容量为： 容量=磁头数柱面数扇区数扇区字节数 硬盘有容量大、存取速度快、可靠性高、每兆字 节成本低等优点，但也有怕震动等缺点。
18
位、字节、字及字长
位 字节（8位） ……
数 据 存 储 的 组 织 形 式
字，字长
注意: 字长是CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数.
19
存储位
存储单元
0000H
（字节）
0001H
0002H
存储体
存储单元地址
FFFFH
存储体结构图
20
存储系统的组织结构
CPU 快
存 取 速 度
常用输入设备 ：键盘、鼠标器 、扫描仪 常用输出设备 ：显示器、打印机、绘图仪
28
计算机工作原理
原始数据 取数
I/O设备
结果
内存储器
存数
指令
运算器
存取命令
输入/输出命令
控制器
运算命令
29
微机主板示例
软驱 时钟 硬盘 光驱
15
软盘
软盘是一块涂有磁性材料的塑料圆片 磁道——圆片上的同心圆，信息就记录在磁道上 每个磁道又分为若干个扇区，1个扇区=512个字节
容量=面数×磁道数×扇区数×扇区字节数
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硬盘存储器 由若干同样大小涂有磁性材料的铝合金圆盘片环 绕一个共同的轴心组成，两个盘片之间仅留出安 装磁头的距离，硬盘片的每个面上有若干个磁道， 每个磁道分成若干扇区，每个扇区存储512字节， 每一硬盘片存储面的同一磁道，形成一个圆柱面， 称为柱面。硬盘容量为： 容量=磁头数柱面数扇区数扇区字节数 硬盘有容量大、存取速度快、可靠性高、每兆字 节成本低等优点，但也有怕震动等缺点。
18
位、字节、字及字长
位 字节（8位） ……
数 据 存 储 的 组 织 形 式
字，字长
注意: 字长是CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数.
19
存储位
存储单元
0000H
（字节）
0001H
0002H
存储体
存储单元地址
FFFFH
存储体结构图
20
存储系统的组织结构
CPU 快
存 取 速 度
常用输入设备 ：键盘、鼠标器 、扫描仪 常用输出设备 ：显示器、打印机、绘图仪
第二章微型计算机基础知识
第二章 微型计算机基础知识
教学目标：
1.了解基本的逻辑电路和逻辑代数。 2. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 3.掌握总线的基本概念、作用及使用。 4.掌握控制字的概念及用法。 5. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 6.掌握微机系统的组成与分类 7.掌握微机的外部结构和基本工作原理
教学重点： 1. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 2.掌握总线的基本概念、作用及使用。 3.掌握控制字的概念及用法。 4. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 5.掌握微机的外部结构和基本工作原理 教学难点： 1.总线的基本概念、作用及使用 2.掌握控制字的概念及用法。 3.掌握依照控制字读写存储器的过程。
1.功能强 2.可靠性强 3.价格低 4.适应性强
5.周期短、见效快
6.体积小、重量轻、耗电省
7.维护方便
四、微型计算机的性能指标 衡量一台微机性能的优劣，主要由它的 系统结构、硬件组成、系统总线、外部设 备以及软件配置等因素来决定。具体体现 在以下几个主要技术指标上。 1.字长 微机的字长是指微处理器内部一次可以 并行处理二进制代码的位数。它与微处理 器内部寄存器以及CPU内部数据总线宽度 一致，字长越长，所表示的数据精度就越 高。
（2）第二个控制字是： CpEpLmEr =0001 即Er=1，令ROM放出数据。 也就是说，当Er为高电平，R0中的8位 数据就被送到W总线上去。这样的动作 不需等待 时钟脉冲的同步讯号。 （3）第三个控制字是： CpEpLmEr=1000 即Cp=1，这是命令PC加1,所以PC=0001 这是在取数周期完了时，要求PC进一步 ，以便为下一条指令准备条件。
六、存储器的符号
1.只读存储器(ROM) 只存储固定程序的存储器,一旦写入 后,一般不能改变。即不能再写入新的 字节，而只能从中“读”出其所存储的内 容。 (1)通用的写法是m×nROM
教学目标：
1.了解基本的逻辑电路和逻辑代数。 2. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 3.掌握总线的基本概念、作用及使用。 4.掌握控制字的概念及用法。 5. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 6.掌握微机系统的组成与分类 7.掌握微机的外部结构和基本工作原理
教学重点： 1. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 2.掌握总线的基本概念、作用及使用。 3.掌握控制字的概念及用法。 4. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 5.掌握微机的外部结构和基本工作原理 教学难点： 1.总线的基本概念、作用及使用 2.掌握控制字的概念及用法。 3.掌握依照控制字读写存储器的过程。
1.功能强 2.可靠性强 3.价格低 4.适应性强
5.周期短、见效快
6.体积小、重量轻、耗电省
7.维护方便
四、微型计算机的性能指标 衡量一台微机性能的优劣，主要由它的 系统结构、硬件组成、系统总线、外部设 备以及软件配置等因素来决定。具体体现 在以下几个主要技术指标上。 1.字长 微机的字长是指微处理器内部一次可以 并行处理二进制代码的位数。它与微处理 器内部寄存器以及CPU内部数据总线宽度 一致，字长越长，所表示的数据精度就越 高。
（2）第二个控制字是： CpEpLmEr =0001 即Er=1，令ROM放出数据。 也就是说，当Er为高电平，R0中的8位 数据就被送到W总线上去。这样的动作 不需等待 时钟脉冲的同步讯号。 （3）第三个控制字是： CpEpLmEr=1000 即Cp=1，这是命令PC加1,所以PC=0001 这是在取数周期完了时，要求PC进一步 ，以便为下一条指令准备条件。
六、存储器的符号
1.只读存储器(ROM) 只存储固定程序的存储器,一旦写入 后,一般不能改变。即不能再写入新的 字节，而只能从中“读”出其所存储的内 容。 (1)通用的写法是m×nROM
第2章微型计算机系统基础知识资料
键盘 鼠标 扫描仪 摄象机 数字化仪
键盘
鼠标
其他输入设备
输 入 设 备
扫描仪 摄象机
输出设备
输出设备
将计算机处理和计算后所得 的结果以一种人们便于识别 的形式记录、显示或打印出 来的设备
常输见出输设出备？ 设备？
显示器 打印机 音箱
显示器
打印机
1.3 微型计算机的软件系统
软件是微机的灵魂。
存储容量 内存储器可以容纳的二进制信息量， 以KB、MB、GB为单位
存取周期 存储器两次连续、独立的操作之间所需 的最短时间，以ns为单位
外存储器
外存储器（辅助存储器） 用来长期保存数据、信息； 一般包括存储介质和驱动器。
外存储器有那些种类?
外存器种类
外存储器
软盘存储器 硬盘存储器 光盘存储器 U盘存储器
采用磁性介质进行光 存储的技术 可擦写
光盘存储器分类
光盘存储器
只读型光盘CD－ROM 一次写入型光盘CD－R 可重写刻录型光盘CD－RW
U盘存储器
U盘存储器 USB移动Flash盘，俗称优盘，e盘。
输入设备
输入设备 向计算机输入信息 的设备，是人与计 算机对话的重要工具
常输见入输设入备？ 设备？
硬盘存储器
硬盘存储器构造
盘片
读/写磁头
数据线接口
电源接口
硬盘的存储容量
存存储储容容量量= ？
磁道
柱面
磁头数×柱面数×
扇区
每扇区字节数×扇
区数。
硬盘的主要性能指标
转速 目前硬盘主轴电机的转速为5400r/min 到7200r/min
硬盘的主要性能指标
平均访问时间 磁头从开始到达目标磁道的时间， 硬盘的平均寻道时间为8ms到 12ms。
微型计算机的硬件组成
第4章微型计算机的硬件组成4.1 微型机系统微型计算机包括多种系列，多种档次、型号的计算机。
一个完好的微机系统同样也是由硬件系统和软件系统组成的。
微型机的核心局部是由一片或几片超大规模集成电路组成的，称为微处理器。
例如英特尔公司的Pentium IV。
所谓微型机就是以微处理器为核心，配上大规模集成电路制成的存储器、输入输出接口电路，以及系统总线所组成的计算机。
下面我们介绍微型机的硬件构成。
微型机的根本构成都是由显示器、键盘和主机构成。
在主机箱内有主板、硬盘驱动器、CD ROM驱动器、软盘驱动器、电源、显示适配器〔显示卡〕等。
1. 主板主板也叫系统板或母板，在个人电脑诞生的20多年来，主板一直是个人电脑的主要组成局部。
其中主要组件包括：CMOS、根本输入输出系统〔BIOS〕、高速缓冲存储器、内存插槽、CPU插槽、键盘接口、软盘驱动器接口、硬盘驱动器接口、总线扩展插槽〔ISA，PCI 等扩展槽〕、串行接口〔COM1，COM2〕、并行接口〔打印机接口LPT1〕等。
如下图。
图微型机主板2. 中央处理器〔Central Processing Unit，简称CPU〕是一个体积不大而集成度非常高、功能强大的芯片，也称为微处理器〔Micro Processor Unit，简称MPU〕，是微型机的核心，微型计算机的硬件组成16中央处理器主要包括运算器和控制器两大部件。
计算机的所有操作都受CPU控制，所以它的品质直接影响着整个计算机系统的性能。
如下图。
图1.4.2中央处理器3. 内存储器目前，微型机的内存储器由半导体器件构成。
而半导体器件存储器件由只读存储器ROM〔Read Only Memory〕和随机存储器RAM〔Random Access Memory 〕两局部构成。
只读存储器ROM的特点是只能读出不能写入信息，在主板上的ROM里面固化了一个根本输入/输出系统，称为BIOS〔根本输入输出系统〕。
其主要作用是完成对系统的加电自检、系统中各功能模块的初始化、系统的根本输入/输出的驱动程序及引导操作系统。
计算机PPT课件
•操作速度慢：与不断提高的计算机速度极不相称。
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2.4 计算机操作系统
计算机操作系统的形成与发展： 管理程序阶段
计算机发展到第二代以后，速度和存储容量都 有了很大的增长，人们开始考虑利用计算机自身 的能力来管理计算机，即编写称为“管理程序” 的软件，对计算机的软、硬件进行管理和调度。
外壳型病毒。 •破坏性：良性病毒、恶性病毒。
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27
2.6 计算机文化与道德
病毒的命名
宏病毒
病毒出现的地点：“ZHENJIANG_JES”最先来自镇
江某用户。宏病毒与传统的病毒不同，
病毒中出现它的不人感名染或.特exe征、字.c符om：等“可Z执HA行NGFANG153文5”件、，“D而IS是K 将KI病LL毒ER代”码、以“上“海宏一”号”、CIH
•计算机病毒：计算机病毒是指编制或者在计算机程序中拷 入的破坏计算机功能功或者毁坏数据，影响计算及 系统使用，并能自我复制的一组计算机指令或程序 代码。
•特点：传染性、未经授权而执行、隐蔽性、潜伏性、破坏 性和不可预见性。
•传染方式：引导型病毒、文件型病毒和混合型病毒。 •连接方式：源码型病毒、入侵型病毒、操作系统型病毒、
（病毒发陈作盈时豪的的）形症。式状潜：伏“在火o炬ff”ice、文“件蠕里虫，”。 病毒发作的当时打间开：这“些N文OV件E时M，BE代R码9T执H行”在11月9日
发作。 并产生破坏作用。
包含病毒代码的长度：“PIXEL.xxx”、“KO.xxx”等
。
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2.6 计算机文化与道德
配备一定的软件，才能发挥其功用。
计算机软件一般包括系统软件和应用软件。
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2.4 计算机操作系统
计算机操作系统的形成与发展： 管理程序阶段
计算机发展到第二代以后，速度和存储容量都 有了很大的增长，人们开始考虑利用计算机自身 的能力来管理计算机，即编写称为“管理程序” 的软件，对计算机的软、硬件进行管理和调度。
外壳型病毒。 •破坏性：良性病毒、恶性病毒。
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2.6 计算机文化与道德
病毒的命名
宏病毒
病毒出现的地点：“ZHENJIANG_JES”最先来自镇
江某用户。宏病毒与传统的病毒不同，
病毒中出现它的不人感名染或.特exe征、字.c符om：等“可Z执HA行NGFANG153文5”件、，“D而IS是K 将KI病LL毒ER代”码、以“上“海宏一”号”、CIH
•计算机病毒：计算机病毒是指编制或者在计算机程序中拷 入的破坏计算机功能功或者毁坏数据，影响计算及 系统使用，并能自我复制的一组计算机指令或程序 代码。
•特点：传染性、未经授权而执行、隐蔽性、潜伏性、破坏 性和不可预见性。
•传染方式：引导型病毒、文件型病毒和混合型病毒。 •连接方式：源码型病毒、入侵型病毒、操作系统型病毒、
（病毒发陈作盈时豪的的）形症。式状潜：伏“在火o炬ff”ice、文“件蠕里虫，”。 病毒发作的当时打间开：这“些N文OV件E时M，BE代R码9T执H行”在11月9日
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2.6 计算机文化与道德
配备一定的软件，才能发挥其功用。
计算机软件一般包括系统软件和应用软件。
第2章微型计算机的组成及应用
2. 微型计算机分类
按主机、I/0接口和系统总线组成部件所在位置 划分为：
① 单片机：组成部件集成在一个超大规模芯片 上，用于控制仪器仪表等。、
② 单板机：各组成部件装配在一块电路板上， 常用于实验控制。
③ 多板机：各组成部件装配在多块电路板上， 如台式微型计算机、便携式PC机。
2.1.2 微型计算机系统的配件
2.4.2 CMOS
“小随机存储器”，靠电池供电。用于保存系统当 前配置，如系统日期和时间、硬盘格式和容量、内存 容量等。这些信息既是系统启动时必读信息，也是更 新硬件时要修改的信息。
2.4.3 高速缓存Cache
为了解决CPU与内存之间速度不匹配的问题，引 入高速缓存技术。高速缓存介于内存和CPU之间，是高 速存取信息的芯片。它存取速度比内存快，但容量不 大，主要用于存放当前使用最多的程序段和数据块， 并以接近CPU的速度向CPU提供程序指令和数据。
AGP（Accelerated Graphics Port）扩展槽：专门用于图形显示 卡，是在PCI总线基础上发展起来的，主要针对图形显示方面 进行了优化。AGP插槽通常是棕色，随着显卡速度的提高， AGP接口已经不能满足显卡传输数据速度的要求，目前AGP 显卡已经逐渐被PCI Express接口显卡所取代。
2.4 微型机系统存储器
内存是微机重要配置之一，内存容量及性能是影响微机性 能的重要因素。在Pentium Ⅲ系列微型计算机中，内存条以使 用168 Pin SDRAM(同步动态随机存取存储器 )型为主，目前在 Pentium 4系列微型计算机中，多数采用DDR内存条。
图2.3.1 微型计算机内存储器（条）
为方便识别主板上的各种接口，PC99技术规格规 范了主板设计要求，提出主板各接口必须采用颜色识 别标识。
《计算机基础》计算机系统的构成
4
低噪声
第2章
计算机系统的构成
2.4.5 微型计算机常见故障的诊断与排除
1．硬件故障处理
CPU散热故障 风扇故障导致微型计算机不断重启 主板无法识别内存条 内存损坏导致启动微型计算机时报警 虚拟内存不足
大学计算机应用基础（Windows 10+WPS Office 2019）（微课版）
第2章
计算机系统的构成
计算机系统的构成
课后练习
选择题
1. 简述计算机的工作原理和工作过程。 2. 计算机硬件系统由哪些部件组成，各部件的主要功能是什么？ 3. 什么是微处理器，其主要性能指标有哪些？ 4. 打开“中关村在线”网站，进入CPU专区，在“排行榜”中查看目前市场中热门的CPU类型及主 要的性能参数，对CPU作进一步的了解。 5. 使用绘制工具或使用WPS Office绘制微型计算机的基本结构。 6. 连接计算机的外部设备。
2.4.5 微型计算机常见故障的诊断与排除
3．使用故障处理
（1）开机显示异常 （2）开机无显示 （3）微型计算机开机蓝屏 （4）电脑间断性死机 （5）微型计算机黑屏故障 （6）查杀病毒后微型计算机频繁死机 （7）进入系统后立即自动关机
大学计算机应用基础（Windows 10+WPS Office 2019）（微课版）
第2章
计算机系统的构成
2.4.2 微型计算机系统的组成
6．输入设备
鼠标
键盘
扫描仪
大学计算机应用基础（Windows 10+WPS Office 2019）（微课版）
第2章
计算机系统的构成
2.4.2 微型计算机系统的组成
7．输出设备
显示器 打印机 投影仪
2vbx
输入设备、输出设备、外部存储设备、多媒体设备和数据通信设备等统称为外部设备。
2.1 微型计算机系统
软件分类如图2.4所示
之
微型计算机的软件
2.1 存储器组织
1．字节型数据组织 7 6 5 4 3
之
存储器的数据组织
存储信息的基本单位是二进制位，字节的位编号如下所示： 2 1 0
字节数据用存储单元地址及其内容表示，如：（B8000H）= 34H 2．字型数据组织 字型数据的字长为16位，一个字由两个字节组成，字的位编号如下所示： 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
高位字节（MSB）
低位字节（LSB）
字的低字节存放在低地址的存储单元，字的高字节存放在高地址的存储单元，字 单元的地址用它的低字节地址表示,这种存储数据的方法叫作小地址格式。 如：（01234H）= 1234H 01234H存储单元存放34H，01235H存储单元存放12H
2.1 存储器组织
3．双字型数据组织
2.1 微型计算机系统
5．输入/输出设备 （1）输入设备
之
微型计算机的硬件
输入设备将程序、数据和命令转换成计算机能够接收的代码信息。键盘和鼠标 是当前应用最广泛的输入设备，此外还有扫描仪等。 （2）输出设备 输出设备将计算机处理的中间结果和最终结果，以人们通常能够识别的字符、 表格、图形或图像等形式表示出来。输出设备主要有显示器、打印机和绘图仪 等。
数据总线 微机总线 地址总线 控制总线
2.1 微型计算机系统
之
微型计算机的硬件
微型计算机的硬件系统结构如图2.1所示。
2.1 微型计算机系统
1．微处理器
之
微型计算机的硬件
《大学计算机基础》第2章-计算机系统(2012)OK【OK】
在计算机世界中 也存在等级差别！
28
2.2 计算机软件系统
2.2.1 软件概念
2.2.2 软件分类
29
2.2.1 软件概念
计算机软件 计算机软件是为运行、管理和维护计算机而编制的
各种指令、程序和文档的总称。
指令 程序 文档
软件
软件是计算机的灵魂， 是人机之间的接口
30
软件概念
基本概念
程序 程序是按照一定顺序执行的、能够完成某一任务的指 令集合。
将1传送至AL寄 Int a =1; 存器 将2传送至BL 寄 Int b =2; 存器
2
MOV BL, 2
3
4 5
将寄存器BL的内 容与寄存器AL的 Int c = a+b; ADD AL, BL 内容相加，结果 保存在AL中 将寄存器AL中的 MOV [06H], AL 内容传送到内存 地 址 为 06H 的 存 储单元中 HLT 停止操作
11
2.1.3 存储器
存储器——帮助计算机记忆信息
存储器是存取程序和数据的部件。 类型划分：依据CPU是否可以直接访存将存储器划 分为内存和外存。
随机存储器
内存
只读存储器 高速缓冲存储器
存储器
硬盘
外存
光盘
快速闪存
12
存储器—内存
（1）内存
内存可以被CPU直接访问。内存容量小、速度快、掉电后 RAM信息全部消失。
2.1.4 输入设备
2.1.5 输出设备
2.1.6 硬件连接
4
计算机硬件系统
什么是计算机？
计算机是能按照人的要求接受和存储信息，自动进行数据处 理和计算，并输出结果信息的机器系统。
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同济大学
31
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。 – DVD-ROM光驱：可以读取CD和DVD光盘 – COMBO光驱：“康宝” 是一种集合了CD、 DVD的读取和CD的刻录。 – DVD刻录光驱：包括了CD、 DVD的读取和 刻录。
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。
主频＝外频×倍频
Intel 875芯片组
同济大学
11
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）
• 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。
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微处理器的发展标志着微型计算机的发展。速度是 非常快的
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
如今这一翻番的周期已缩短为12个月甚至更短。
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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
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PCI
• PCI是一种32位数据的并行总线（可扩展为64位） • 总线频率为33MHz或66MHz，则 最大传输速率（总线带宽）＝66M×64×1/8＝532MB/s。 • 优点是结构简单、成本低、设计容易。 • 缺点是总线带宽有限（总线频率有限），同时多个设备是共享总带宽。
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第二章 计算机基础知识
2.1 计算机系统概述
2.2 计算机硬件系统和工作原理 2.3 计算机软件系统 2.4 微型计算机硬件组成
1
2.4
微型计算机硬件系统
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，
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• 字长和位数
–通常，CPU位数=CPU的字长=通用寄存器位数 –作为一个整体参与运算、处理和传送的一串二进制数称 为一个“字”。
• 高速缓冲存储器容量
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• 核心数量
–通过提高CPU主频来提高计算机运算能力，在早期主频比 较低的时候还可行。 随着频率越高，耗电越多，热量越 大，问题越多。 –多核心可以在较低主频，提高性能。
– 主要解决散热、噪声等
• 常见架构
– ATX:最常见的主板架构 ,扩展插槽较多，数量在4-6个
– Micro ATX:常说的“小板”，扩展插槽较少 ，用于品牌机并配备小型机 箱
– BTX:新一代主板结构，是将来的发展趋势
ATX
BTX
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CPU主要性能指标
• 主频、外频和前端总线频率关系 –主频：CPU的时钟频率，一般是主频越高，运算速度也就越快。实 际上CPU的运算速度受许多因素的影响，例如高速缓存的大小，主 频高的不一定比主频低的运算速度快。例如：1GHzItanium的运算 速度与2.66GHzXeon差不多。 –外频：系统的时钟频率，系统总线的工作频率，CPU与外围设备传 输数据的频率，CPU到芯片组之间的总线速度。 –倍频：主频是外频的倍数。 –主频＝外频×倍频系数 • 前端总线（FSB）频率：（新引入的） –前端总线：CPU和北桥芯片之间的总线，CPU和外界交换数据的唯 一通道 –前端总线频率：Intel CPU，FSB能在一个时钟周期内传输数据4次， 所以FSB频率=外频*4；AMD CPU，FSB能在一个时钟周期内传输数 据两次，所以FSB频率=外频*2. –前端总线数据传输速率＝前端总线频率×前端总线数据宽度（64 位）／8
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串行总线和并行总线
将来：串行总线肯定会逐渐取代并行总线 原因：并行总线高频率的条件下容易出错：p47 串行总线：RS232、PS/2、USB、SATA等
速度
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接口
各种接口
USB接口： USB 1.1 最高传输速率可达12Mbps 很少见到 USB 2.0 传输速率可达480Mbps 普遍 IEEE 1394：支持的设备有DV、移动硬盘、音响设备 可以达到400Mbps， 将来会800Mbps，1Gbps，1.6Gbps PS/2接口 串行口 并行口
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AGP
• AGP（Accelerated Graphics Port，图形加速端口) 是显卡的专用扩展插槽，在PCI基础上发展而来的。 • AGP接口也有多个通道的版本，AGP 1x和AGP 2x, AGP 4x, AGP 8x。在微机中应用的主要是AGP 4x，它的数 据传输带宽有1066MB/s。
广告：“512MB 400MHz SDRAM(max 2GB)”
• 容量：512MB • 运行速度：400MHz
• MHz每秒百万个周期 ，MHz 越大，速度越快
• ns纳秒，1纳秒是十亿分之一秒，纳秒越小， 速度越快
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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。
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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
柱面
磁道 扇区
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,每个面都有一个磁头，用于读写 数据。 磁道：盘片上不同半径的同心圆为磁道。 柱面：不同盘片相同磁道构成的圆柱面即柱面 。 扇区：一个磁道被划分为多个扇区。 存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×扇区数×每扇 区字节数(512B)。 存储容量＝盘片数×2(面数)×磁道（柱面）数×扇区 数×每扇区字节数(512B)。 信息记录可表示为：几号磁头，几号磁道（柱面）， 几号扇区。
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硬盘接口
难点：硬盘接口 （1）IDE接口是一种并行接口 连接IDE硬盘 连接CD或DVD驱动器 （2）SATA接口是一种串行接口 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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硬盘种类
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总线分类
连 接 对 象 内部总线：连接CPU的各个组成部件（芯片内部） 系统总线：连接计算机中各大部件 外部总线：连接计算机和外部设备 地址总线:传输地址信息 数据总线:传输数据信息 控制总线:传输控制信息
传 输 内 容
通 信 方 式
并行总线:通信速度快、实时性好 串行总线:简易、方便、灵活
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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
DDR(双倍数据速率SDRAM)
一个总线时钟周期 读写两次数据, 2倍
DDR2
一个总线时钟周期 读写两次数据 并行存取两个数据, 4倍 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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DDR3
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内存条性能指标：容量，运行速度
总线带宽: 衡量总线的指标,指单位时间内总线上传送的数据量， 反映了总线数据传输速率。 总线带宽 = 总线频率 × 总线位数 × 传输次数/8
微机系统总线
• 常见的总线有：
– ISA – PCI
– PCI-E
– AGP
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ISA
• ISA总线是一种并行总线，主要用于早期的微型计算 机中，目前已被LPC总线所代替,用于主板南桥芯片与 BIOS的通信。
• 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。
内存
随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器 (Cache)
数据访问
CPU RAM
磁介质:软盘和硬盘
外存
光盘:CD,DVD Flash存储器 外存
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赛扬
低价位个人电脑,使用相同的核心技术，但二级缓存减少 为奔腾的一半或更少。
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现今微处理器
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酷睿
2005
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安腾
至强
64位CPU,速度最快，用于服务器和工作站
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现今微处理器
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AMD产品系列
国产龙芯系列 龙芯1号 龙芯2号
速龙
龙芯2号E
炫龙
羿龙
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存储器
主机
声 卡
音响 MIDI
鼠标、键盘
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 背板上没有串行口和IEEE 1394接口 但是主板上有引脚
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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