第2章 计算机硬件系统.ppt

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1、第二章 计算机硬件系统,什么是计算机硬件？,计算机硬件是由各种电子器件、印刷电路板、导线等构成的复杂系统，是计算机的物理实体。 用户通过硬件向计算机系统发出命令，输入数据并得到计算机的响应，从而完成相应的任务。 计算机硬件的性能、档次从根本上决定整个计算机系统的性能。,计算机逻辑结构最早由冯诺依曼提出，并且延续了60多年基本没变。我们日常使用的计算机均属于冯诺依曼计算机，又称为“存储程序式计算机”,计算机硬件的逻辑结构,经典计算机的逻辑结构（冯.诺依曼计算机）,合成一个整体，称为中央处理器(CPU),计算机硬件的逻辑结构,中央处理器,外存储器,内存储器,输出设备,总线(bus),输入设备,I/

2、O接口,I/O接口,外存储器接口,控制器,控制器,控制器,控制器,主机,外设,从外观上看，一台计算机通常由主机箱、显示器、键盘和鼠标组成，有的还会配备打印机、音箱等外部设备。,计算机硬件的逻辑结构,计算机硬件结构示意图,计算机机 的物理组成,台式PC机(立式)的主机箱,2.1.1 中央处理器,2.1.1 中央处理器,中央处理器（简称CPU）是计算机的核心，是计算机完成取指令、解释指令和执行指令的重要部件。 CPU的主要功能包括： 完成各种算术运算和逻辑运算 执行各种系统软件和应用软件 控制计算机各个部件协调工作。,2.1.1 中央处理器（续）,计算机中通常有多个不同的处理器，各有不同的分工和任

3、务。 这些处理器被集成在一块超大规模集成电路芯片上， 称为微处理器 CPU是其中最重要的一个微处理器。 多数个人计算机只有1个CPU，但有一些计算机包含有2个、4个、8个甚至成百上千个CPU,Intel 4004 chip,Intel 8080 chip,1）CPU的基本结构,CPU基本结构分为三大部分： 运算器 控制器 寄存器组 三个部件通过CPU内部总线连接在一起。,（1）运算器,运算器是计算机中执行各种算术和逻辑运算的部件，也称为“算术逻辑单元”（ALU）。 运算器的基本操作包括加、减、乘、除算术运算，与，或，非、异或等逻辑运算，以及移位、比较和传送等操作。,（2）控制器,控制器是统一指

4、挥和控制计算机各个部件按时序协调操作的中心部件。 主要用于完成指令的分析、指令及操作数的传送、产生和控制协调整个CPU工作所需要的时序逻辑等。,（2）控制器（续）,控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器等部件组成。 程序计数器用于存放执行的指令在主存储器中的存储地址。当一条指令执行结束后，它会自动加1，取下一条将要执行的指令。 指令寄存器用来暂存放从主存中取出的指令 指令译码器用来对指令进行译码，以识别该指令要进行的操作。,（3）寄存器组,寄存器组是用来暂存放数据的部件。 寄存器组分为两大类： 通用寄存器组 用于存放参加运算的操作数或运算的结果 专用寄存器组 用来存放表示当前计算机工作状态

5、的数据,2）CPU性能指标,（1）CPU的字长 即CPU能够同时处理的二进制数据的位数。 字长越长，CPU运行速度越快。 CPU的字长有8位，16位，32位，目前流行的是64位。 （2）主频 即CPU工作的时钟频率，主频越高，CPU工作速度越快。,2）CPU性能指标（续）,（3）CPU总线宽度 CPU总线的工作频率和数据线宽度决定着CPU与内存之间传输数据的快慢。 （4）高速缓存 高速缓存（Cache）解决了CPU和内存存取速度不匹配的问题，提高了CPU的存取速度。 （5）CPU的扩展指令集,2.1.2 存储器,什么是存储器？,存储器是计算机的重要组成部分，其主要功能是存储程序和各种数据信息。

6、 根据存储器在计算机中的位置的不同，可分为主存储器 (也称为内存储器，简称内存)和辅助存储器 (也称外存储器，简称外存)两大类。,内存和外存的特点,外存存取速度较慢，CPU不能直接访问，但容量大，价格低，常由磁性材料做成，如硬盘、软盘、光盘等。,内存和外存的比较,1、内存储器,1. 内存储器,内存的定义：在计算机内部，直接与CPU交换信息的存储器称为内存。 内存的用途：存放计算机运行期间所需的信息，如指令、数据等。 内存的地位：内存的工作速度和存储容量对系统的整体性能有很大影响，占据重要地位。 内存的特点：存取速度快，CPU能够直接访问，容量小，价格高，通常由半导体存储器组成,（1）内存的分类

7、,按照存取方式，内存可以分为随机存储器 （Random Access Memory，RAM）和只读存储器（Read Only Memory，ROM）两大类。, 随机存储器（RAM）,RAM具有两个显著的特点： 一是可读可写的特性，读出时并不损坏原来存储的内容，只有写入时才修改原来所存储的内容； 二是具有易失性，必须持续供电才能保持其数据，一旦供电中断，数据随即丢失，所以RAM适用于临时存储数据。, 随机存储器（RAM）（续）,RAM可以分为动态（ Dynamic RAM）和静态（Static RAM）两大类。 DRAM的特点是集成度高，必须定期刷新才能保存数据，所以速度较慢，通常用DRAM做主

8、存； SRAM的特点是存取速度快，制造成本高，主要用于高速缓冲存储器。,只读存储器(ROM),ROM是只读存储器，它的特点是信息只能读出不能写入，计算机断电后，ROM中原有内容保持不变，重新加电后仍可读出。所以ROM适用于存放一些固定的程序和数据。,只读存储器(续),按照ROM的内容能否改写，可以分为以下四类： Mask ROM：由厂家在制造过程中将信息写入芯片，以后不能改变 PROM：根据用户需要，使用特殊装置将信息写入，写入后不能更改 EPROM：通过特殊装置将信息写入，但写之前须用紫外线照射，将所有存储单元擦除至初始状态后才可重新写入。 Flash ROM：又叫闪存，是一种长寿命的非易失

9、性的存储器，通常用来保存设置信息，如计算机中的BIOS、数码相机等。,（2） 内存的地址,内存分成一个个存储单元，每个存储单元存放一定位数的二进制数据。 为了对内存进行有效的管理，需要对每个存储单元进行编号。 内存以字节为单位进行编址。,（2） 内存的地址（续）,存储单元,地 址,（3）内存的性能指标,衡量内存的常用指标有存取速度和存储容量。 内存的存取速度是指读或写一次内存所需要的时间，通常以ns来衡量，一般为110ns。 内存的存储容量是指内存中有多少个存储单元，其容量实际是指主板插槽上内存条的容量，目前主流产品的容量在512M2G。,高速缓存,高速缓存产生的目的：为了解决内存和CPU之间

10、速度不匹配问题。 现代计算机一般都配有两级缓存。 一级缓存，直接设计在CPU芯片内部，容量小。 二级缓存，一般不在CPU内部而是独立的SRAM芯片，其速度比一级缓存稍慢，但容量较大。 人们一般所说的缓存，通常是指外部缓存。当CPU需要指令或数据时，实际检索顺序是：一级缓存、二级缓存、RAM。,2、外存储器,2. 外存储器,外存储器的主要作用是长期存放计算机工作所需要的程序、文档和数据等。 外存储器的特点是存取速度相对较慢， 断电后信息不会丢失，存储容量大，价格低。 CPU不能直接访问外存，外存中的程序或数据需要先调入内存，然后才可以被CPU所访问。 目前最常用的外存有、硬盘、光盘、移动存储器、

11、软盘等。,（1）软盘存储器,（1） 软盘存储器,软盘存储器由软盘片、软盘驱动器和软盘适配器3部分组成。 目前计算机所配置的通用软盘驱动器大多数是3.5英寸的1.44MB薄型软盘驱动器，适用1.44MB软盘,（1） 软盘存储器（续）,3.5英寸软盘片,优点：携带方便、价格便宜 缺点：容量太小,软盘驱动器,软盘片的结构,目前主要使用3.5英寸软盘,写保护孔,软盘片是两面涂满了磁性材料一张圆形软塑料片,盘片被封装在一个硬塑料保护壳中,读写窗(快门)是可移动的金属套，软盘工作时才打开,移动翼片，露出写保护口，信息就无法记录到盘片，从而实现了写保护,磁盘存储器的信息存储原理,磁盘的磁道和扇区,磁盘表面被

12、分为许多同心圆，每个同心圆称为一个磁道。每个磁道都有一个编号，最外面的是0磁道,每个磁道被划分为若干段（段又叫扇区），每个扇区的存储容量均为512字节。每个扇区都有一个编号,磁盘的磁道和扇区, 软盘的主要技术指标,面数：只用一面存储信息的软盘称为单面软盘，而双面存储信息的软盘称为双面软盘。 磁道：由外向内的一组同心圆。磁道从外向内编号，通常软盘的磁道数为80，磁道从0开始编号。 扇区：每个磁道被划分成若干区域，每个区域称为一个扇区。扇区是软盘的基本存储单位，每个扇区的存储容量为512B。,容量：软盘所能存储数据的字节数，可有如下公式计算得出： 软盘的容量=记录面数磁道数扇区数每扇区的字节数,

13、软盘的主要技术指标,3.5英寸软盘片存储容量的计算,共 2个记录面（双面记录） 每个记录面 80个磁道 (编号:0-79) 每个磁道划分为 18个扇区 (编号:1-18) 每个扇区的存储容量为 512字节 所以，每张盘片的总存储容量为： 存储容量= 2 80 18 512 =1.44MB, 软盘的格式化,新软盘只有经过格式化后才可以使用。格式化是为存储数据做准备，在此过程中，软盘被划分成若干个磁道，磁道又被划分为若干个扇区，,所谓磁盘的格式化操作，就是在盘面上划分磁道和扇区，并在扇区中填写扇区号等信息的过程,（2）硬盘存储器,（2） 硬盘存储器,硬盘是最重要的外存储器，用以存放系统软件、大型文

14、件、数据库等大量程序与数据，它的特点是存储容量大、可靠性高、存取速度快。 作用：长期保存各类信息,（2） 硬盘存储器,硬盘的特点： 可读可写 容量很大 成本极低（110GB/100元） 技术持续很快，容量将更大，成本会更低,硬盘存储器的结构,硬盘一般由一组同样尺寸的磁盘片环绕共同的核心组成 这些磁盘片是涂有磁性材料的铝合金盘片，质地较硬，质量较好。 每个磁面各有一个磁头，磁头在驱动马达的带动下在磁盘上做径向移动，寻找定位点，完成写入或读出数据工作。,硬盘存储器的结构（续）,硬盘存储器的结构（续）,信息的平均存取时间,磁盘上的信息以扇区为单位进行读写，平均存取时间为： T = 寻道时间+旋转等待

15、时间+数据传输时间 寻道时间磁头寻找到指定磁道所需时间 旋转等待时间指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间 (转速：5400/7200/10000rpm) 数据传输时间,硬盘存储器的性能指标,（1）容量：以GB为单位，目前硬盘单碟容量约为40100GB （2）平均存取时间：在几ms几十ms之间，由硬盘的旋转速度、磁头寻道时间和数据传输速率所决定 （3）缓存容量：原则上越大越好，通常为2MB8MB,硬盘存储器的性能指标（续）,（4）数据传输速率 外部传输速率指主机从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度，与采用的接口类型有关 内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度，转速越高内部传输速率越快 （5）与

16、主机的接口 以前常用：并行ATA（IDE）接口 当前流行：串行ATA（SATA）接口, 硬盘的格式化,硬盘格式化的目的与软盘格式化相同，但操作较为复杂。硬盘格式化一般分为低级格式化和高级格式化两种。,硬盘的低级格式化,低级格式化是对硬盘进行初始化，目的是对硬盘重新划分磁道和扇区。 低级格式化是在高级格式化之前进行的，它只能够在DOS环境来完成，而且只能针对一块硬盘而不能针对单独的某一个分区。,硬盘的低级格式化（续）,以下两种情况需要对硬盘进行低级格式化： 一是硬盘出厂前，厂家会对硬盘进行一次低级格式化； 二是当硬盘出现某种类型的坏磁道时，使用低级格式化能起到一定的缓解或屏蔽作用。,硬盘的高级格

17、式化,高级格式化主要是对硬盘的各个分区进行磁道的格式化，在逻辑上划分磁道。 高级格式化有两个作用： 一是装入操作系统，使硬盘兼有系统启动盘的作用； 二是对指定的硬盘分区进行初始化，建立文件分配表以便系统按指定的格式存储文件。, 硬盘的技术指标,（1）容量 容量是硬盘最主要的参数。 硬盘的容量一般以千兆字节（GB）为单位，1GB=1024MB。但硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取1G=1000MB，因此我们在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。, 硬盘的技术指标（续）,（2）转速 转速是指硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为rpm。 目前市场上主流硬盘的转速一般都已达到了7200r

18、pm的转速，而更高的则达到了10000rpm。, 硬盘的技术指标（续）,（3）平均寻道时间 硬盘的平均寻道时间是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间，该时间越小，硬盘的工作速度则越快。目前硬盘的平均寻道时间通常在8ms到12ms之间，, 硬盘的技术指标（续）,（4）平均等待时间 硬盘的平均等待时间是指磁头已处于要访问的磁道，等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半，一般应在4ms以下。, 硬盘的技术指标（续）,（5）传输速率 硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒（MB/s）。 硬盘数据传输率又包括了内部数据传输率和外部数据传输率

19、。, 硬盘的技术指标（续）,硬盘的内部传输率反映了硬盘在盘片上读写数据的速度，主要依赖于硬盘的旋转速度。 外部传输率反映了系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率，外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。 （6）缓存容量 目前，大多数IDE硬盘的缓存在8M左右。,使用硬盘应注意什么?,正在对硬盘读写时不能关掉电源 保持使用环境的清洁卫生，注意防尘；控制环境温度，防止高温、潮湿和磁场的影响 防止硬盘受震动，工作时不要移动机器 及时对硬盘内容进行整理，包括目录的整理、文件的清理、磁盘碎片整理等 防止计算机病毒对硬盘的破坏，对硬盘定期进行病毒检测,(3)光盘存储器,（3）光盘存储器,光盘是利用

20、光学和电学原理进行读/写信息的存储介质，它是由反光材料制成的，通过在其表面上制造出一些变化来存储信息。 当光盘转动时，上面的激光束照射已存储信息的反射表面，根据产生反射光的强弱变化，可以识别存储的信息，从而达到读出光盘上信息的目的。,（一）光盘存储器的优点,第一，存储容量大，例如一张CD-ROM格式的光盘可存储600MB左右的信息，而采用一张DVD格式的光盘其容量可达10GB的级别 第二，可靠性高，例如不可重写的光盘上的信息几乎不可能丢失，特别适用于档案资料管理； 第三，存取速度快，目前CD-ROM光驱一般都在50倍速以上（单倍速是指每秒钟光驱的读取速率为150KB）。,（二）光盘存储器的分类

21、,按存储容量分： CD光盘：大约650MB DVD光盘：(单面单层)大约4.7GB,（二）光盘存储器的分类（续）,按存储特性分： CD-ROM / DVD-ROM: 可读、不可写 CD-R / DVD-R : 可读、可写，但不能改写 CD-RW / DVD-RW: 可读、可写，且可以改写,（三）常用的光盘存储器, CD-ROM光盘 是一种只读型光盘 使用时用户只能读出，不能修改或写入新内容。,（二）常用的光盘存储器（续）, CD-R光盘 CD-R（CD-Recorder）又称只写一次型光盘，这种光盘存储器的盘片可由用户写入信息，但只能写入一次 写入后的信息将永久地保存在光盘上，可以多次读出，但

22、不能重写或修改。,（二）常用的光盘存储器（续）, CD-RW光盘 CD-RW（CD-ReWritable）光盘存储器类似于磁盘，可以重复读写。,（二）常用的光盘存储器（续）, DVD光盘存储器 最早出现的DVD（Digital Video Disk）叫数字视频光盘，是一种只读型光盘，必须由专门的影碟机播放，后来被数字通用光盘（Digital Versatile Disk）所取代。 DVD光盘每张的存储容量可达到4.7GB以上。 DVD的基本类型有DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW等。,（4） 可移动存储器,（4） 可移动存储器,由于软盘存储容量较小，也较易损坏，目前正在逐渐被一种可移动的

23、存储器所取代，这就是U盘和移动硬盘,（4） 可移动存储器（续）, 闪存盘（U盘） U盘采用一种可读写非易失的半导体存储器闪存作为存储介质，通过通用串行总线接口（USB）与主机相连，可以像使用软、硬盘一样在该盘上读写、传送文件。 目前U盘的容量一般在64MB8GB。,U盘的优点,U盘体积小、重量轻，便于携带。 U盘的接口是USB，无需外接电源，支持即插即用和热插拔。在Windows Me以上的操作系统中，不用安装驱动程序就可以使用U盘。 U盘的存取速度至少比软盘快15倍以上，数据至少可保存10年，擦写次数可达10万次以上。 U盘的抗震防潮性能好，还具有耐高低温等特点。, 移动硬盘,和U盘相比，移

24、动硬盘的特点是容量更大（40GB250GB），传输速度更快。 移动硬盘大多采用USB 2.0、IEEE1394接口，能提供较高的数据传输速度。 目前USB2.0接口的传输速率是60MB/s，IEEE1394接口的传输速率高达50MB/s100MB/s。,小结,综上所述，在计算机中存储信息的设备有内存、硬盘、软盘、光盘、U盘等，每种存储设备都有其特点。为了充分发挥各种存储设备的长处，将其有机地组织起来，这就构成了具有层次结构的存储系统,计算机存储器层次结构图,2.1.3 输入/输出设备,什么是输入/输出设备？,输入输出设备是用户与计算机之间进行信息交流的主要设备。 输入设备用来向计算机内部输入信

25、息。 输出设备用来将计算机运行结果转化为用户或其他设备能够识别的形式。,1、输入设备,输入设备用于把原始数据和处理数据的程序输入到计算机中。 计算机的输入设备按功能可分为下列四类： 字符输入设备:键盘、光笔； 图形输入设备:鼠标器、操纵杆、条形码阅读器； 图像输入设备:数码相机、扫描仪； 语音输入设备:语言模数转换识别系统。,（1）键盘,（1）键盘,键盘是微型计算机的主要输入设备，是计算机常用的输入数字、字符的输入设备，通过它可以输入程序、数据、操作命令，也可以对计算机进行控制。 键盘由一组按键排成的开关阵列组成，按下一个键就产生一个相应的扫描码，不同位置的按键对应不同的扫描码。,（1）键盘（

26、续）,键盘上的按键可以划分成四个区域 ： 功能键区：包含12个功能键F1F12，这些功能键在不同的软件系统中有不同的定义。 主键盘区：包含字母键、数字键、运算符号键、特殊符号键、特殊功能键等。 副键盘区 (数字小键盘区)：包含10个数字键和运算符号键，另外还有回车键和一些控制键。所有数字键均有上、下两种功能，由数字锁定键(Num Lock)选择。 控制键区：包含插入、删除、光标控制键、翻屏键等,（1）键盘（续）,PC键盘中主要控制键的作用,PC键盘中主要控制键的作用（续）,键盘与主机的接口,键盘与主机的接口有三种： PS/2接口 USB接口 无线接口（红外线或无线电波）,2、鼠标,（2） 鼠标

27、,鼠标是用于图形界面操作系统的快速输入设备 其功能主要用于移动显示器上的光标并通过菜单或按钮向主机发出各种操作命令，但不能输入字符和数据。 鼠标器通常有两个按键，各个键的功能可以由软件来任意规定，一般左键用得较多。 鼠标的操作包括两种：一种是平面上的移动，另一种就是按键的按下和释放。, 鼠标的分类,鼠标可按照接口类型分为五类：PS/2接口、串行接口、USB接口、红外接口和无线接口。 鼠标还可按其工作原理分为机械式、光机式和光电式三类。目前最流行的是光电鼠标，这种鼠标传送速率快，灵敏度和准确度高。 笔记本计算机的鼠标包括内置式和外置式两种。内置式鼠标按其工作原理分为指点杆式、触摸屏式和轨迹球式。

28、,光电式鼠标器,几种不同形式的鼠标器,几种不同形式的鼠标器, 鼠标的主要技术参数,鼠标最重要的参数是分辨率，它以dpi（dots per inch，像素/英寸）为单位，表示鼠标移动1英寸所通过的像素数。一般鼠标的分辨率为150200dpi，高的可达300400dpi，若屏幕分辨率为640480时，鼠标只要移动1英寸，则对应屏幕300400像素位置，基本遍历屏幕的2/3，因此鼠标的分辨率越高，鼠标移动距离就越短。,鼠标箭头的常见形状及含义,在Windows操作系统中，不同的鼠标形状有不同的含义：,（3）数码相机,（3） 数码相机,数码相机，是一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数据的照相机，它

29、是一种重要的图像输入设备。 传统相机使用“胶卷”作为记录信息的载体，而数码相机的“胶卷”则是成像感光器件，感光器是数码相机的核心，也是最关键的技术。 目前数码相机的核心感光器件主要有CCD（电荷藕合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）元件。,（3） 数码相机（续）,CCD 在影像品质等各方面均优于CMOS，但CMOS具有低成本、低耗电的特性。 目前市场上绝大多数的中高端数码相机都使用CCD作为感应器，而CMOS感应器则作为低端产品应用于数字摄像头。,（3） 数码相机（续）,衡量数码相机性能的重要参数是分辨率和存储容量。 分辨率： 单位为dpi，其数值大小将直接影响到最终图像的质量。

30、常见的分辨率有640480、1024768、16001200、20481536，两者相乘为图片的像素。 图像的分辨率越高，那么图像的尺寸和体积都将越大。,（3） 数码相机（续）,存储容量： 数码相机采用闪存作为存储设备，断电后不会丢失信息。 在图像分辨率和质量要求相同的情况下，存储容量越大，可存储的照片则越多。,（3） 数码相机（续）,说明：对于数码相机中图像分辨率的选择要根据自己的需要，从自身的需求出发。 例如印刷出版的图像的分辨率一般在500万（25601920）像素以上，而供计算机显示的图像的分辨率在1024768左右。,（4）扫描仪,扫描仪就是将照片，书籍上的文字或图片获取下来，以图片

31、文件的形式保存在计算机里的一种设备 扫描仪分为两种：滚筒扫描仪和平板扫描仪。 滚筒扫描仪图像色彩效果好，但价格昂贵（是平板扫描仪的550倍。 中高档平板扫描仪具有滚筒式扫描仪的大多数优点，且价格低，因此更为流行。,（4）扫描仪（续）, 扫描仪的性能指标 分辨率：通常用每英寸长度上扫描图像所含像素点的个数来表示扫描仪的分辨率。dpi数值越大，扫描的图像分辨率越高。 色彩数 扫描幅面 与主机的接口：SCSI接口、USB接口和IEEE1394接口。,（5）光笔,光笔是一种手写输入设备 利用压敏或电磁感应将笔的坐标位置不断送入计算机，并由计算机软件识别所写的字，再把得到的标准代码作为结果存储起来。 手

32、写输入的核心技术是识别软件，软件的识别率越高，就能快而准确地得到所需的汉字。,2. 输出设备,2. 输出设备,输出设备（Output Device）是用户与计算机交互的一种部件，用于数据的输出。 输出设备负责把各种信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。 常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和语音输出系统等。,（1）显示器,显示器是计算机系统中最基本的输出设备，它是用户操作计算机时传递各种信息的窗口。 最常用的显示器有两种类型：阴极射线管（CRT）显示器和液晶显示器（LCD）。 阴极射线管显示曾经是图形显示器中应用最广泛的一种。 但目前由于液晶显示器具有重量轻、体积小、功耗低，辐射小等诸

33、多优点，已逐渐成为一种流行的显示设备。,显示器的主要技术参数,屏幕尺寸：屏幕尺寸是指矩形屏幕的对角线长度，以英寸为单位。现在使用较多的是17、19、22英寸等。传统显示屏的宽度与高度之比为4：3，而宽屏液晶显示器的屏幕比例还有16：9和16：10两种。 点距：点距是不同像素两个颜色相同的磷光体间的距离。点距越小，显示出来的图像越细腻，分辨率越高。,显示器的主要技术参数（续）,像素：像素是显示画面的最小组成单位。一个屏幕像素点数的多少与屏幕尺寸和点距有关。 例如，14英寸显示器的横向长度是240mm、点距为0.3lmm，则横向像素点数是774个。,显示器的主要技术参数（续）,分辨率：分辨率是指整

34、屏可以显示的像素个数。通常写成水平分辨率垂直分辨率的形式，例如l024768。通常，分辨率越高，显示的图像越清晰。 刷新频率：刷新频率是指每秒屏幕画面更新的次数。刷新频率越高，画面闪烁越小。一般在l024768的分辨率下要达到75HZ的刷新频率。, 显卡,显卡是显示器与主机通信的桥梁，是显示器控制电路的接口。 显卡负责把需要显示的图像数据转换成视频控制信号，从而控制显示器显示该图像。因此，显示器和显卡的参数必须相当，只有二者匹配合理，才能达到最理想的显示效果。 显卡通过接口与主板相连，有ISA、PCI、AGP、 PCI-E等几种接口。,（2）打印机,打印机是仅次于显示器的一种重要输出设备。 打

35、印机的分类 按照打印机的工作原理，可以分为击打式打印机和非击打式打印机。 目前市场上常用有的针式打印机、激光打印机和喷墨打印机。 针式打印机属于击打式打印机，激光打印机和喷墨打印机属于非击打式打印机。,针式打印机,针式打印机一般有24根针头，通过调整打印头与纸张的间距，可以适应打印纸的厚度，而且可以改变打印针的力度，以调节打印的清晰度。 广泛用于银行、税务等部门的票据和报表类打印。 优点：便宜、耐用、穿透能力强，能够多层套打 缺点：打印质量不高，噪音大，很少用在普通家庭及办公室中。,激光打印机,激光打印机的原理类似于静电复印机，是将微粒炭粉固化在纸上而形成符和图形，打印质量好，速度很快，噪音小

36、，但必须使用专用的纸张。 激光打印机的分辨率很高，打印效果精美，但价格相对较高，所以常用于办公应用中。 激光打印机也有宽行、窄行及彩色、黑白之分，但宽行和彩色机型都很昂贵，所以用于打A4单页纸的窄行黑白机型是目前比较普遍应用的。,喷墨打印机,喷墨打印机靠喷出的细小墨滴而形成字符或图形。 优点：噪音小，价格便宜，能够输出彩色图像，打印速度相对较快。 缺点：对纸张要求质量较高，消耗墨水多，使用成本高，因此喷墨打印机对一般用户而言有“买得起，用不起”的感觉。,打印机的性能指标,分辨率：分辨率用dpi表示，即每英寸打印点数。针式打印机分辨率较低，一般为180360dpi，激光打印机为3002880dp

37、i，喷墨打印机分辨率一般为3001440dpi。 打印速度：针式打印机的速度用每秒打印字符数表示，一般为100200CPS；而激光打印机和喷墨打印机的打印速度以每分钟打印页数（Pages Per Minute，PPM）表示，一般在几PPM到几十PPM。,打印机的性能指标,打印幅面： 打印缓冲存储器 接口类型 并行接口、串行接口和USB接口。目前流行的USB接口依靠其支持热插拔和输出速度快的特性，在打印机接口类型中应用最为广泛。,（3）绘图仪,绘图仪主要绘制各种管理图表、统计图、大地测量图、建筑设计图、电路布线图、各种机械图和计算机辅助设计图等。 绘图仪除了必要的硬件设备之外，还必须配备丰富的绘

38、图软件，只有软件与硬件结合起来，才能实现自动绘图。 绘图仪在计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）中应用非常广泛，它能将图形准确地绘制在图纸上，供工程技术人员参考。, 绘图仪的性能指标,打印速度：目前主流的绘图仪的打印速度基本上在1020m2/hr之间。 分辨率 幅面尺寸：幅面尺寸有许多种，如滚筒式绘图仪的绘图纸有两种规格：一种是宽270mm，长36m；另一种是宽750mm，长50m。 接口类型：如USB接口、SCSI接口和最新的IEEE1394口。,2.1.4 主板,什么是主板？,主板，又叫系统板或母板，它安装在机箱内，是计算机系统中最大的一块电路板。 主板几乎集中了系统的主要核

39、心部件，通常安装了CPU插槽、内存储器插槽、控制芯片组、总线扩展槽、外设接口、CMOS和BIOS控制芯片等。,例：华硕P4T主板照片,AGP插槽,华硕P6T Deluxe,主板的功能,主板有两个主要功能： 一是为CPU、内存和各种功能卡提供插槽； 二是为各种常用外围设备（硬盘、鼠标、键盘等）提供通用接口。 计算机系统通过主板将CPU等各种部件有机地结合起来形成一套完整的系统，因此主板的性能相当程度上决定了计算机的整体运行速度和稳定性。,1芯片组,芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分，如果说中央处理器（CPU）是整个计算机系统的心脏，那么芯片组将是整个系统的躯干。 芯片组一般由两个超大规

40、模集成电路芯片组成，按照它们在主板的不同位置，通常把两个芯片分别称作“南桥”芯片和“北桥”芯片。,1芯片组（续）,北桥芯片决定CPU的类型、主板的系统总线频率，内存类型、容量和性能，显卡插槽规格等。 南桥芯片决定扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量等。 芯片组被固化在主板上，不能像CPU、内存等进行简单的升级换代，因此在选购计算机时一定要注意CPU与芯片组性能的匹配。,2基本输入输出系统BIOS和CMOS,基本输入输出系统（Basic Input Output System，BIOS）是一组固化到计算机内主板ROM芯片上的程序，主要负责对基本I/O系统进行控制和管理，使用BIOS设置程序还

41、可以排除系统故障或诊断系统问题。,BIOS的组成,（1）加电自检程序 （2）系统自举程序：加电自检后，BIOS将按照系统CMOS设置中的启动顺序搜寻软硬盘驱动器、CD-ROM等有效的启动驱动器，读入操作系统引导程序，然后将系统控制权交给引导程序，由引导程序完成系统的启动。 （3）基本外围设备的驱动程序：包括硬盘、软盘、光驱、键盘等常用外围设备的控制程序。,BIOS的组成（续）,（4）CMOS程序：用于设置计算机中的CPU、软硬盘驱动器、显示器、键盘等部件的配置信息，存放在一块可读写的CMOS RAM芯片中的。关机后，系统通过一块后备电池向CMOS供电以保持其中的信息。 用户还可以利用CMOS来

42、设置系统的日期、时间或口令等。用户在系统自举之前，一般按下Del键（或F2，F8键，各种BIOS规定不同）就可以进入CMOS设置状态。,3插槽和外设接口,（1）CPU插槽 （2）内存插槽 （3）总线扩展槽 主板上由一系列的扩展槽，常见的有AGP、PCI、PCI-E等插槽，用来连接各种功能插卡。 （4）I/O接口,2.1.5 总线与接口,1总线,计算机中的各个部件，包括CPU、内存储器、外存储器和I/O设备的接口之间是通过一条公共信息通路连接起来的，这条信息通路称为总线。,（1）总线的分类, 数据总线、地址总线和控制总线 根据总线上传送信息的不同，可将总线分为三类：数据总线、地址总线和控制总线。

43、 数据总线用于传输数据信号，其宽度决定每次能同时传输信息的位数，是决定计算机性能的主要指标。 地址总线用于传输地址信号，其位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小，比如地址总线为20位，其可寻址空间为2201MB。 控制总线用来传送控制信号。,（1）总线的分类(续), 内部总线、系统总线和外部总线 根据总线的位置和功能不同，总线可以分为内部总线、系统总线和外部总线。 通常所说的总线是指系统总线。 目前常见的系统总线有PCI总线、AGP总线、PCI-E总线。,（1）总线的分类(续),PCI总线用在声卡、网卡、视频卡等，数据传输速率为133MB/s。 AGP总线用于AGP显卡，数据传输速率可达2.

44、1GB/s。 PCI-E用在高端显卡 ，数据传输速率可达10GB/s，,（2）总线的性能指标, 总线位宽：指总线能同时传送的数据位数，。 总线工作频率：总线工作频率也称为总线的时钟频率，以MHz为单位。例如PCI总线有33.3MHz、66.6MHz两种总线频率。,（2）总线的性能指标（续）, 总线带宽：指单位时间内总线上可传送的最大数据量，单位为MB/s，它与总线位宽和总线工作频率有关。 总线带宽（MB/s）（总线频率总线位宽每个总线周期的传输次数）/8。 例如PCI总线频率为33.3MHz，总线宽度32位，则带宽为32b/833.3 MHz =133.2MB/s。,2. I/O接口,什么是I

45、/O接口？,I/O接口是CPU和I/O设备之间信息交换的桥梁，用于实现将CPU与I/O设备联系在一起。 PC机中常见的接口标准有串行口、并行口、IDE接口、USB接口、显示器输出接口等。,I/O设备接口,台式PC机箱背板照片,常用的I/O接口及其性能参数,关于USB接口,USB即通用串行总线式接口（Universal Serial Bus） 特点：高速、可连接多个设备（使用“USB集线器”最多可连接127个） 、即插即用（Plug & Play,即PnP），可通过USB接口由主机向外设提供电源 传输速率： USB的1.1版：1.5 Mb/s和12 Mb/s USB2.0版：高达480Mb/s（

46、60MB/s）,USB接口的3种类型,接口类型A,通常在PC上出现,接口类型B,通常在USB设备上出现,Mini-USB,数码相机、移动硬盘等设备经常使用,2.2 计算机的工作原理,计算机的工作由程序控制 因此首先要将问题的求解步骤编制成程序。 程序运行时，CPU将从内存中一条条地取出指令，并按指令规定的操作对数据进行处理。,2.2.1 指令与指令系统,1、指令及其格式,指令是指能向计算机发出的，同时能被计算机理解的命令，它能使计算机执行一个最基本的操作，指令全部由“0”和“1”二进制编码组成。,1、指令及其格式(续),指令一般都由操作码和操作数地址两部分组成。 操作码指出指令完成哪一种操作，

47、如加、减、乘、除或传送等。 操作数地址则指出参加操作的数据在主存中存放位置。,2、指令的执行过程,取指令： 指令译码 取操作数 执行指令 修改指令计数器，,1 取指令,4 修改指令计数器,3 执行指令,2 指令译码,指令执行周期,3、指令系统,一台计算机能够识别的所有指令的集合称为计算机的指令系统。 计算机的指令系统完备与否决定了该计算机的处理数据的能力。,3、指令系统（续）,Intel CPU发展过程为：8088（8086）80286 8038680486 PentiumPentium PROPentium II Pentium III Pentium 4 奔腾D奔腾至尊酷睿酷睿2,3、CP

48、U指令系统的兼容性问题,CPU厂商采用“向下兼容方式”开发新的处理器，即所有新处理器均保留老处理器的全部指令，同时还扩充功能更强的新指令。 同一公司同一系列的CPU具有向下兼容性。 不同公司的不同CPU产品其指令系统不同，它们互相不兼容。 RISC：精简指令系统计算机,2.2.2 计算机工作原理,存储程序控制原理,由美国数学家冯诺依曼提出。 存储程序控制原理： 把要解决的问题编成程序并以二进制的形式保存在存储器中； 程序运行时，从存储器中逐条取出指令，并按照指令规定的功能执行相应的操作。 计算机执行完一段程序后，将获得的处理结果保存到存储器中，或者通过输出设备输出。,“存储程序控制” 原理,(

49、1) 计算机的工作由程序控制，程序是一个指令序列，指令是能被计算机理解和执行的操作命令； (2)将问题的解算步骤编制成为程序，程序连同它所处理的数据都用二进位表示并预先存放在存储器中 (3) 程序运行时，CPU从内存中一条一条地取出指令和相应的数据，按指令操作码的规定，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止,小 结,计算机的逻辑结构包括运算器、控制器、输入设备、存储器、输出设备。 主机包括CPU和内存。外设包括外存、输入设备和输出设备。 运算器和控制器合称CPU。CPU由运算器、控制器和寄存器组组成。 存储器分为内存和外存两大类。 内存又分为随机存储器RAM和只读存储器ROM两种。,小 结,外存分为软盘、硬盘、光盘、U盘、移动硬盘等。 光盘按存储容量分为CD光盘和DVD光盘两种。 CD光盘按读写能力分为：CD-ROM,CD-R,CD-RW三种。 指令用二进制编码表示，由操作码和操作数地址组成。 计算机工作原理是程序存储控制原理。 CPU的指令系统向下兼容低版本CPU。,