第三章微型计算机基础知识.ppt

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1、第三章 微型计算机基础知识,问题的提出： 计算机不仅被用于计算购物账单或从自动柜员机取款，还可帮助作 家、历史学家、音乐家、诗人、教师、电视节目制作人、图像工作者等 完成他们的工作。计算机为什么具有如此大的灵活性呢?,第三章 微型计算机基础知识,学习目的和要求： 了解微型机系统的硬件构成 知道微型计算机的工作过程 熟悉微型机的组装与配置 掌握计算机的操作与维护 培养使用计算机及常用软件的基本技能,微型计算机系统组成,硬件系统 软件系统,微型计算机硬件组成,体系结构指的是,构成系统主要部件的总体布局、部件的主要性能以及这些部件之间的连接方式。 冯诺依曼体系结构的要点： 计算机由运算器、控制器、存

2、储器、输入设备和输出设备5大部分组成。 控制器和运算器是其核心，称为CPU 按存储程序原理进行工作 数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中，存放的位置由地址确定 控制器是根据存放在存储器中的指令序列（程序）进行工作，并由一个程序计数器控制指令的执行。,冯诺依曼体系结构,硬件,外设,主机,CPU,输入设备,输出设备,内存,外存,磁盘,硬盘,光盘,软盘,打印机,音箱,显示器,闪存,扫描仪,键盘,鼠标,摄像头,数码相机,主板,微型计算机硬件组成,微型计算机的硬件结构,微型计算机硬件的系统结构与冯诺依曼结构无本质上的差异，不过CPU已被集成在一片大规模或超大规模集成电路上，称为MPU。此外

3、，微型计算机内部的连接方式都是采用总线结构。 系统总线：把CPU、存储器和输入输出设备连接起来，用来传送各部分之间的信息。 系统总线包括数据总线、地址总线和控制总线三组。,数据总线(DB)：数据总线是传送数据和指令代码的信号线,它是双向总线。 8088 CPU内部的数据线是16位，但CPU与存储器、I/O端口之间是8位。 80286 内/外数据线都是16位宽，是16位的微处理器。 80486 有32位数据线，一次可传输4个字节的数据。 目前流行的计算机基本上都是64位的，一次可以传输8个字节的数据。 信息流向是双向流动。,数据总线,控制总线CB ：控制总线是管理总线上活动的信号线。控制总线中的

4、信号是用来实现CPU对外部部件的控制、状态等信息的传送以及中断信号的传送等。 不同的CPU，其条数不同。 信息流向大部分是单向的：或者是CPU发出的操作命令；或者是其他部件向CPU提出的请求信号。 少数控制线是双向控制线。,控制总线,地址总线AB:传送CPU所要访问的存储单元或输入输出接口地址的信号线，它是单向总线。传输地址信息，用来寻址存储单元和I/O端口。其“宽度”决定了内存的最大容量： 8088/8086有20根地址线，能寻址1兆内存； 80286 有24根地址线，能寻址16兆内存； 80486 有32根地址线，能寻址4G内存； 现在的计算机以64位机为主流，但地址总线未必也就64根，这

5、与CPU的芯片型号、寻址方式有关。,地址总线,主板,内存,总线插槽,接口卡,CPU,串行接口,USB接口,主板,又叫系统板或是母板 主板是整个电脑的基板，是CPU 、内存、显卡及各种扩展卡的载体 主板是否稳定关系着整个电脑是否 稳定，主板的速度在一定程度上也 制约着整机的速度 是计算机各部件的连接工具,CPU中央处理器,英文名称是Central Processing Unit简称为CPU 主要包括运算器和控制器两部分 是电脑的核心部件，决定计算机 的性能 主要由INTEL和AMD公司生产 发展：286、386、486、奔腾、 P、P、P,存储器,存储器的层次结构,存储器容量,存储器的容量是衡量

6、存储器性能的重要指标之一，以字或字节为单位来表示存储器存储单元的总数，就得到了存储器的容量。 1KB等于1024字节。 1MB等于10241024字节。 1GB等于102410241024字节。 1TB等于1024102410241024字节 。,存储器的分类,存储器,内存（主存）：存放将执行的程序（指令）和程序执行所需的数据。目前内存主要由半导体器件构成。相对外存来说，价格贵、容量小。,外存（辅存）：存放备用数据或程序。如软盘、硬盘、CD-ROM等，属于外部设备。相对价格低，容量大。,一般概念上说存储器往往指的是内存。,主存储器,主存储器又称为内存储器或内存，是指能够通过指令中的地址直接访问

7、的存储器，它被用来存储正在被CPU使用的程序和数据。,随机存储器（RAM） 动态RAM（DRAM） 静态RAM（SRAM） 只读存储器（ROM） 可编程只读存储器(PROM) 可删除编程只读存储器(EPROM) 电可删除编程存储器(EEPROM),随机存储器RAM,RAM通常有三个特点： 可以读出、也可以写入。 所谓随机存取，意味着存取任一单元所需的时间相同。 当断电后，存储内容立即消失，称为易失性（volatile）。,通常内存容量为32、64、128、256MB,随机存储器的分类,RAM可分为动态（Dynamic RAM）和静态（Static RAM）两大类。 动态随机存储器DRAM是用M

8、OS电路和电容来作存储元件的，由于电容会放电，所以需要定时充电以维持存储内容的正确。 静态随机存储器SRAM是用双极型电路或MOS电路的触发器来作存储元件的，没有电容造成的刷新问题。只要有电源正常供电，触发器就能稳定地存储数据。 DRAM的特点是高密度，低成本，高耗电量；SRAM的特点是高速度，低密度，高成本。,只读存储器,1ROM ROM为只读存储器（Read Only Memory）的缩写。它只能读出原有的内容，而不能写入新内容，原有内容由厂家一次性写入，并永久保存下来，当然是非易失的。 ROM的用途很广。 （1）与微程序设计相结合。 （2）与操作系统、高级语言相结合。 （3）与应用软件相

9、结合。 （4）无磁盘网络工作站。,只读存储器,2PROM PROM是可编程只读存储器（Programmable Read Only Memory）的缩写。它与ROM的性能一样，存储的程序在处理过程中不会丢失、也不会被替换。区别仅是厂家能针对用户对软件的专门需求来烧制其中的内容。因此，PROM大都固化某些在使用中不需变更的程序或数据，从结构上说它是根本无法擦除的。 3. EPROM EPROM是可删除编程只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory),能通过可编程设备写入程序等信息，并可通过紫外线删除所存储的信息。,只读存储器,4EEPROM EEPR

10、OM是电擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable ROM）的缩写，它包含了 EPROM的全部功能，而在擦除与编程方面更加方便。这就使EEPROM比EPROM有更大的灵活性和更广泛的适应性。,只读存储器,5Flash ROM Flash ROM也是一种ROM，但它也有自己的特点。它是设计在系统内部用于更新BIOS数据时使用，而且无需使用烧录器。 Flash ROM主要用在主板上，用户将可以很容易地更新BIOS，而勿需打开电脑机箱。Flash ROM在写入数据时是以一个块为单位，例如8KB为一块，一次清除及写入8KB，这一点它和EEPROM不一样，

11、EPROM是针对每一字节进行访问的。,外存,是一个外部的，永久的存储区域，当电源关闭时，其存储的信息不会丢失。 软盘 硬盘 光盘 U盘 磁带,软 盘,可以移动的存储介质，但容量很小，常见的有1.2MB 5.25英寸和.44MB 3.5英寸两种规格，5.25英寸盘基本上被淘汰了，目前使用的软盘都是l.44MB的3.5英寸软盘。 通过软盘驱动器进行读写操作 读：从磁盘里读取数据；写：向磁盘里写入数据,5.25英寸软盘外观,3.5英寸软盘外观,软盘的结构和存储原理,软盘片是软盘的核心，是记录数据的载体，它由一种塑料物构成，表面涂着一层由铁氧化物构成的磁性材料。这与录音机中使用的磁带有点相似，盘片在软

12、盘驱动器中水平旋转并通过磁头来读写盘片上的信息，写的过程是以电脉冲将磁头下方磁道上那一点磁化，而读的过程则将磁头下方磁道上那一点的磁化信息转化为电信号，并通过电信号的强弱来判断为“0”还是“1”。,软盘格式化,软盘格式：软盘的平面圆片在逻辑上进一步划分为面，磁道和扇区。,格式化 未格式化,软盘格式化的原理,软盘只有经过格式化后才可以使用。格式化是为存储数据作准备，在此过程中，软盘被划分为若干个磁道，磁道又被划分为若干个扇区。例如，3.5英寸软盘共有80个磁道，18个扇区，每个扇区的容量均为512个字节，两面的总容量约为1.44MB。软盘的容量可以用下列公式计算。 软盘的容量=记录面数磁道数/面

13、扇区数/道字节/扇区,两种密度的软盘格式,使用软盘的注意事项,不要弯曲或放置重物在磁盘上。 不要触摸磁盘保护套内可见的东西。 保存时应避免强磁场，高热和化学物品。 将磁盘放置在硬塑料盒内。,硬 盘,程序、各种数据和结果的存放处 ，里面存储的信息不会由于断电 而丢失 通过硬盘驱动器进行读写操作， 制作时将驱动器与硬盘本身二合 为一 存储容量大，硬盘为10、20、30 、40、60GB,硬盘的分类,从外形磁盘直径尺寸分有5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸和1.8英寸等。 从存储容量上分有8.4GB、10GBG、20GB、30GB等。 从接口分有IDE、EIDE、ATA2、SCSI接口。其中SCS

14、I接口硬盘主要用在服务器上。EIDE、ATA2是在IDE作了改进的接口，其传输速度有了大幅度的提高。,硬盘的结构和存储原理,硬盘与软盘的工作原理相同。硬盘一般由多个盘片固定在一个公共的转轴上，构成盘片组。微机上用的硬盘采用了温彻斯特技术，它把硬盘、驱动电机、读写磁头等组装并封装在一起，成为曼彻斯特驱动器。硬盘工作时，固定同一个转轴上的多张盘片以每分钟数千转甚至更高的速度旋转，磁头在驱动马达的带动下在磁介质盘做径向移动，寻找定位，完成写入或读出数据工作。 硬盘经过低级格式化、分区及高级格式化后即可使用。,硬盘盘片图,硬盘分区,物理磁盘:磁盘实体 逻辑磁盘:经过分割所建立的磁盘区 磁盘分区命令:F

15、DISK,硬盘的磁道、扇区、柱面,硬盘的存储容量,硬盘片以硬质的铝合金片为片基，并涂上精细磁性材料制作而成。磁盘表面也以转轴中心为圆点，被均匀地划分为若干个半径不等的同心圆，称为磁道。不同记录面上相同直径的磁道在垂直方向构成同心圆柱，称为柱面，柱面数等于磁道数。每个磁道同样被划分为若干个扇区，每个扇区的容量均为512字节。,硬盘的容量可用下式计算： 硬盘容量=记录面数柱面数扇区数/磁道字节/扇区,常见硬盘,内置硬盘：简称硬盘，安装在系统单元的内部。 盒式硬盘：与录音机的磁带一样，可以方便的移动，用于作为内置硬盘的补充。 硬盘组：存储大容量信息可移动的存储设备，其容量远远大于上述两种硬盘。 US

16、B移动硬盘：支持即插即用。,光盘,可以移动的存储介质，光盘的容量 比软盘大多了 通过光盘驱动器进行读写操作 普通光盘CD-ROW （600MB）都是只能读不能写的 有一种特殊的光盘CD-R是可以写的，但需要使用“光盘刻录机”才能把 数据写到CD-R光盘上 ，写一次，读多次 DVD（digital video disc):数字化视频光盘，容量可达4.7GB,闪存（优盘）,闪存不仅具有RAM内存可擦除、可编程的优点,而且还具有ROM内存的写入数据在断电后不会消失的优点。USB闪存盘普遍采用USB接口，与计算机的理论传输速率可达12MB/s，具有易扩展、即插即用的优点。 CompactFlash又称

17、CF卡，是美国SanDisk公司于1994年推出的，它广泛应用于笔记本计算机和数字产品中。 SmartMedia又称SM卡，是东芝和Taec公司于1995年11月发布的。 Memory Stick又称记忆棒，是索尼公司独立推出的，它的体积非常小，广泛用于索尼公司的电子产品上。 U盘：可移动存储时髦美观小巧，容量常见16MB、32MB、64MB、128MB，USB接口，即插即用。,显示卡,简称显卡，是主机与显示器之间的接口电路，其功能是将主机输出的信号转换成显示器能接受的信息。,声卡,又称声效卡，声卡又称音频卡，是处理音频信号的硬件，大多数主板集成了声卡，也可安装声卡。,网卡,用来连接一台计算机

18、到其他计算机，或通过网络总线连接多台计算机、打印机、服务器等设备。目前配置有100M和1000M。,输入设备,键盘 鼠标 光笔 数字相机 数字摄像机 扫描仪,键盘,基本的输入设备 常见的为104键位的键盘 键盘是最常用的输入设备，可以输入字符、数字和特殊符号，并需要显示器的配合。 用键盘所输入的符号都要被转换成对应的二进制码，如 ASCII 码。,键盘分区,整个键盘大致分为4个区： 功能键区、打字键区、数字小键盘区、屏幕编辑键和光标移动键区。,打字练习,指法： 关键是把双手的拇指放在空格键上，其他八个手指分别放在基本行上，即两食指放在F、J上，两手在各自的范围内上下移动。按键时要弹击，不要狠敲

19、硬打。,键盘的清洗,关闭电源,拔下键盘与主机的连接线 使用吸尘器清除键盘中的灰尘与垃圾 用软性的布料粘上90%的异丙基酒精,轻轻清洗键盘表面,然后使用干净的软布擦干 当键盘彻底干了以后,重新连接键盘和主机,鼠标,计算机输入设备 使用鼠标使计算机的某些操作更容易、更方便、更有趣，对计算机的普及具有伟大的贡献,鼠标的清洗,关闭电源,拔下鼠标与主机的连接线 将鼠标翻转,打开底盖,取出滚动球 用清洁剂或酒精和软布清洁滚动球,然后擦干 吹出放置滚动球隔舱中的灰尘,用棉花球擦净滚轮上的油腻和垃圾 将滚动球重新放入隔舱中并安装好底盖,光笔,与计算机连接并放置在显示屏旁的特殊输入笔 内部有光电感应器，可检测显

20、示屏上的光栅扫描光束，然后通过相应电路定位光笔所在屏幕的位置,使用了蓝牙协议作为无线传输 发射端接受端都 相当细小，其中接受端使用了USB口，传输距离并没有受到影响，达到了9m，分辨率依然相当高，达到800dpi,摄像头 数码相机,都不是计算机的常规外设，但可以拓展计算机的使用功能。你可以根据需要选择是否配置。,数字摄像机,将场景以数字形式记录在磁盘或摄像机的内存中 质量优于传统摄像机 可捕获静态数字图像，故可作为数字相机使用,扫描仪,输入设备，但不是常规，可以根 据需要选择是否配置 常用扫描图片、像片、文本，有 的扫描仪来可以扫描立体实物,显示器,计算机工作状态的反应、信息处 理结果的输出

21、基本的计算机输出设备,打印机,输出设备 通过并口与主机相连 分非接触式打印机和接触式打印机,打印机,通过打印机或绘图仪将信息输出到纸上称为硬拷贝（显示器输出称为软拷贝） 非接触式打印机 喷墨打印机：喷墨打印机以非常高的速度喷射微滴墨水到打印纸的表面，不仅产生字符质量的图像，也能打印彩色的图像 激光打印机：激光打印机使用与复印机相似的技术，即利用激光束产生很高质量的字符和图像 热学打印机：热学打印机使用热元素在热敏感打印纸上产生字符和图像,打印机（续）,接触式打印机：使用“锤子”敲击字符形体，字符形体进一步敲击色带，引起色带上的字符图像印刷在打印纸上 点针打印机：它通过打印头上的细小针所形成的模

22、型打印字符和图形 菊花轮打印机：使用一个塑料或金属打印元素，其形状相似于菊花上的花瓣 行式打印机：利用一个打印轮或一个运动的链，一次能够打印整个一行,绘图仪,绘图仪是用于产生直方图、地图、建筑图纸以及三维图表的专用输出设备 笔式绘图仪：通过在设计图纸上移动一个水笔或铅笔创建线图 喷墨绘图仪：通过喷射墨水微滴创建线图和彩色立体图像 静电绘图仪：使用静电电荷在特殊处理的纸张上创建高分辨率的“图像点” 直接成像绘图仪：使用热感应纸和电加热针创建图像,软 件,软件可分为两大类 系统软件(system software) 应用软件(application software),应用软件、系统软件、硬件之间

23、的层次关系,用户按下 P 键,Hi ，OS ，发生了 一个事件：P 键 被按下了！,Hi，财务系统，键盘输入的是P，看着办吧！,Hi，OS ，打印我 送到你那里的工资 报表文件 ！,Hi，激光打印机， 把我送给你的数据 打印出来 ！,激光打印机 开始打印,02:42,系统软件,管理和控制计算机的要求,计算机有许多部件，需要对它们进行统一管理，包括： 内存和外存； 各个部件之间的通信与协调运行。 还有许多与硬件有关的、公共的事情： 接受输入设备（例如键盘）送来的数据； 把数据存储到外存，或者从外存读取所需要的数据； 把数据送给输出设备（例如显示器、打印机等）。 这些事情： 完全可以用程序来做。因

24、为计算机不仅可以为用户计算，还可以为自己计算。 不应当由每一个程序都来做，而应当由专门的程序来做。,系统软件,这类软件不需要用户的干预，就能处理技术上很复杂的、繁杂的、一般用户处理不了的那些事情。 这类软件包括： 操作系统 语言处理系统 数据库管理系统 系统实用程序,操作系统,操作系统的功能（Basic functions）： 处理器管理：负责在多道程序之间分配，使每道程序都能高效而有序的执行。 存储器管理：内存空间的分配和回收，地址转换和内存保护，内存的虚拟存储器扩充。 设备管理：统一管理各种已登入系统的外部设备并负责外设和主机之间的信息交换。 文件管理：统一管理各种以文件形式保存在外存上的

25、信息，负责文件的建立、读、写、复制和删除等。 作业和进程管理：对程序运行进行管理。,操作系统,自身的运行方式： 开机即开始运行，关机时终止运行； 开机时，由ROM中的程序从外存读入操作系统的一部分到内存并运行它，再由运行中的操作系统自己把操作系统的其他部分读入内存并执行之； 关机时，操作系统终止其他程序后，最后才终止运行。 操作系统的类别： 单用户操作系统 多用户操作系统 单道批处理操作系统 多道批处理操作系统 分时操作系统 实时操作系统,计算机专业人员应当怎样看待操作系统？,当然要能够熟练地通过操作系统来使用计算机，但绝不能满足于只会手工使用操作系统。 在开发应用系统时： 能够通过系统功能调

26、用，来充分、有效地利用操作系统已有的功能，而不是一切白手起家； 能够充分发挥操作系统同时运行多个应用程序的能力，这就是并发程序设计（Concurrent programming）； 操作系统是一类水平最高的软件，要认真学习其设计思想，以及表示和管理各种资源的手法，再应用到自己的开发工作中去。 建议在学过操作系统课程后，读一读经典操作系统的源程序。,语言处理系统,高级语言，汇编语言，机器语言 将用高级语言或汇编语言编写的程序（源程序，Source programs），翻译成等价的机器语言程序。 翻译时，要对源程序进行检查，来保证翻译后的程序是可执行的。但是，语言翻译程序无法保证程序的执行结果是否

27、正确，这要靠程序设计人员自己来判断。这是因为，在正确地表达了一个错误的源程序时，语言翻译程序只能肯定源程序的表达方式（语法，Syntax）是正确的，而没有能力判断出程序的内涵（语义，Semantics）是错误的。,语言处理系统,类别： 编译程序（Compiler）：将高级语言程序翻译成对应的汇编语言程序，或者直接翻译成对应的机器语言程序（称为目标程序（Object program)，存储于外存，不能直接执行） 。 汇编程序（Assembler）：将汇编语言程序翻译成对应的目标程序。 链接程序（Linker）：将一个或多个目标程序与一个或多个相关的程序库（Library，也是由一些目标程序构成）

28、组织在一起，产生可执行代码（Executable code）并存入外存，在需要运行时再由操作系统加载后执行。 解释程序（Interpreter）：对高级语言程序逐句地进行翻译，产生对应的机器语言指令序列并执行之。,语言处理系统,编译链接加载执行的过程：,编译,链接,目标程序,可执行程序,源程序,加载,Executable Code,执行,语言处理系统,不同的高级语言有不同的编译程序或解释程序。目前主要的高级语言有： C+、C# 、C Java Visual Basic PASCAL、Delphi Ada Fortran COBOL 计算机的机器指令不同，汇编程序就不同。 链接程序通常与操作系统

29、有关，可以链接同一操作系统中不同语言的编译程序或汇编程序所产生的目标程序。,计算机专业人员应当怎样看待语言处理系统？,计算机上所使用的语言并不限于程序设计语言： 计算机总是要与用户对话的。对话时所使用的语言应当易于用户理解和使用，可能是文字语言，可能是图形语言，还可能就直接是用户的声音或图像。 与用户对话的语言，必须能够被翻译成计算机中的程序能够理解和执行的方式。 用户在使用对话语言时，不可能不犯错误，因此需要把能够判断清楚的错误都查出来，而不能稀里糊涂地执行。 因此，计算机专业人员应当能够设计和实现与用户对话的语言。 认真学习语言处理系统的原理和技术是必要的。,系统实用程序,是专门用于系统维

30、护（System maintenance）的程序： 解决系统出现的一些问题； 提高系统的运行效率； 保护系统，使得系统能够安全、可靠、持续地运行。 基本的实用程序所具有的功能： 帮助人来诊断与排除系统故障（Troubleshooting） 防病毒（Antivirus） 安装（Install）和卸载（Uninstall）计算机中的程序 对系统中的程序和数据进行备份（Backup） 对文件进行压缩（File compression），以减少存储空间，提高传送速度,设备驱动程序,外设本身也是靠既定的程序（即设备驱动程序）来控制的，使得外设与计算机系统能够进行通信。 大部分设备驱动程序是在计算机启动时

31、被操作系统加载到内存中并开始运行的，还有一些就包含在操作系统之中。 来源： 操作系统内含 设备供应商提供 从互联网下载（ Download ）,应用软件,什么是应用软件？,应用软件是由信息系统或计算机的使用者（称为最终用户，End users）来使用的那些软件。 应用软件可分为两大类： 通用应用软件（General-purpose applications） 被广泛使用的软件； 完成的是常见的任务。 专用应用软件（Special-purpose applications） 只在特定领域或场合使用的软件； 完成的是专门的任务。 应用软件的共同特征： 具有友好的界面，一般应是 GUI。 能有效地防

32、止各种最终用户可能产生的使用错误。,常用的通用应用软件,字处理程序（Word processing programs）。如： Microsoft Word WPS等 互联网工具。如： 浏览器（Browser）软件：Microsoft IE 电子邮件（E-Mail）软件： Microsoft Outlook 个人数据库。如： Microsoft Access 电子表（Spreadsheets） 。如： Lotus 1-2-3 Microsoft Excel 图形化展示工具。如：Microsoft PowerPoint,专用应用软件,专用应用软件是信息系统中直接面向最终用户、进行相应的业务处理与数

33、据管理的那些部件。如管理信息系统，计算机集成制造系统等。 专用应用软件通常与应用领域有关。常见的领域是： 财务 金融（银行、证券、保险、.） 交通（航空、铁路、公路、水运、海运、城市交通、.） 通信（固定电话、移动通信、网络管理、.） 物流（特快专递、货运、.） 商业与服务业（超市、宾馆、旅游、.） 企业管理 电子商务 电子政务,Computers are everywhere !,本章任务：,1、查阅资料：请你通过互联网或者书籍文献查找“微处理器的发展现状与趋势”相关内容。 2、实践题：到宁德市的计算机市场调查： 目前计算机最流行的品牌、款式和价格； 了解计算机主要配件（如：主板、CPU、硬盘、内存、各种卡等）的流行牌子、性能指标和价格； 按3000元左右的价格，配置一台计算机，开出配置清单（必须配齐，标清各技术指标和价格）,本章任务：,3、讨论：分组根据调研报告讨论各自配机方案。,