1、第3章 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)(xtng) 內(nèi)容提要本章以微型計(jì)算機(jī)為例介紹計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成，包括系統(tǒng)單元、內(nèi)存、系統(tǒng)總線、擴(kuò)展卡以及(yj)常用的輸入輸出設(shè)備和輔助存儲(chǔ)器。通過本章學(xué)習(xí)，要求掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，了解多種輸入輸出設(shè)備及其功能。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè) 總體上講，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)兩大組成。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由一系列電子元器按照一定邏輯關(guān)系聯(lián)接而成，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)由操作系統(tǒng)、語(yǔ)言處理系統(tǒng)、以及各種( zhn)軟件工具等軟件程序組成。計(jì)算機(jī)軟件指揮、控制計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)按照預(yù)定的程序運(yùn)行、工作，從而達(dá)到我們預(yù)定的目標(biāo)。3.1 計(jì)算機(jī)

2、的基本結(jié)構(gòu)與工作(gngzu)原理計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè) 體系結(jié)構(gòu)指的是,構(gòu)成(guchng)系統(tǒng)主要部件的總體布局、部件的主要性能以及這些部件之間的連接方式。馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)：計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5大部分組成?？刂破骱瓦\(yùn)算器是其核心，稱為CPU按存儲(chǔ)程序原理進(jìn)行工作3.1.1 計(jì)算機(jī)硬件的基本(jbn)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè) 馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)控制器輸入設(shè)備運(yùn)算器（ALU）輸出設(shè)備存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)計(jì)算機(jī)硬件的基本(jbn)結(jié)構(gòu)輔助存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn) 算 器 控 制 器輸入設(shè)備輸出設(shè)備 程序原始數(shù)據(jù) 運(yùn)算 結(jié)果控制信息數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do

3、 ln)共七十八頁(yè) 輸入設(shè)備:輸入設(shè)備是將程序(chngx)和數(shù)據(jù)以計(jì)算機(jī)所能識(shí)別和接受信息形式輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)。根據(jù)不同的應(yīng)用，可選擇各種不同輸入設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有：鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、掃描儀等。 輸出設(shè)備:各種輸出設(shè)備是將計(jì)算機(jī)處理過的信息以用戶熟悉、方便的形式輸送出來。常用的輸出設(shè)備有：屏幕顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音箱等。 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) 存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的記憶裝置，用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序(chngx)的部件。存儲(chǔ)器內(nèi)的信息是按地址存取的。向存儲(chǔ)器內(nèi)存入信息也稱為“寫入”。從存儲(chǔ)器里取出信息，也稱為“讀出”。信息讀出后并不破壞原來存儲(chǔ)的內(nèi)容。 存儲(chǔ)單位：“位”（bi

4、t）、“字節(jié)”（byte）、“字”和“字長(zhǎng)” 存儲(chǔ)器的分類：內(nèi)存儲(chǔ)器：又稱為主存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱為內(nèi)存或主存，用來存放現(xiàn)行程序的指令和數(shù)據(jù)。包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）等。外存儲(chǔ)器：又稱為輔助存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱為外存或輔存，用來存放需要長(zhǎng)期保存的信息。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) 運(yùn)算器：對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行運(yùn)算的部件。它在控制器的控制下執(zhí)行程序中的指令,完成各種算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、比較運(yùn)算、移位運(yùn)算以及字符運(yùn)算等。 運(yùn)算器的組成：算術(shù)邏輯部件（ALU）完成加、減、乘、除等四則運(yùn)算以及與、或、非、移位等邏輯運(yùn)算；寄存器用來暫存參加(cnji)運(yùn)算的操作數(shù)或中間結(jié)果。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do

5、ln)共七十八頁(yè) 控制器：是整個(gè)計(jì)算機(jī)的指揮中心。它負(fù)責(zé)對(duì)指令(zhlng)進(jìn)行分析、判斷，發(fā)出控制信號(hào)，使計(jì)算機(jī)的有關(guān)設(shè)備協(xié)調(diào)工作，確保系統(tǒng)正確運(yùn)行。 控制器的組成：程序計(jì)數(shù)器（PC）：用來對(duì)程序中的指令進(jìn)行計(jì)數(shù)，使控制器能依次讀取指令；指令寄存器（IR）：在指令執(zhí)行期間暫時(shí)保存正在執(zhí)行的指令。指令譯碼器（ID）：用來識(shí)別指令的功能，分析指令的操作要求。微操作控制電路：用來產(chǎn)生各種控制操作命令。時(shí)序控制電路：用來生成時(shí)序信號(hào)，以協(xié)調(diào)在指令執(zhí)行周期內(nèi)各部件的工作。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) 控制器和運(yùn)算器一起(yq)組成了計(jì)算機(jī)的核心，稱為中央處理器，即CPU (Central Pro

6、cessing Unit)。 通常把控制器、運(yùn)算器和主存儲(chǔ)器一起稱為主機(jī)，而其余的輸入、輸出設(shè)備和輔助存儲(chǔ)器稱為外部設(shè)備。 微型計(jì)算機(jī)硬件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與馮諾依曼結(jié)構(gòu)無本質(zhì)上的差異，不過CPU已被集成在一片大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路上，稱為MPU。此外，微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的連接方式都是采用總線結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) 輸入(shr)/輸出設(shè)備輸入/輸出設(shè)備：簡(jiǎn)稱為I/O設(shè)備，是外部與計(jì)算機(jī)交換信息的渠道。輸入設(shè)備：用于輸入程序、數(shù)據(jù)、操作命令、圖形、圖像以及聲音等信息。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)器、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀以及語(yǔ)音輸入裝置等。輸出設(shè)備：用于顯示或打印程序、運(yùn)算結(jié)果(ji g

7、u)、文字、圖形、圖像等，也可以播放聲音。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、XY繪圖儀以及聲音播放裝置等。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè) 計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)(zh ln x tn)指令：能被計(jì)算機(jī)識(shí)別(shbi)并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)能完成的某一種操作。指令系統(tǒng)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)能執(zhí)行的所有指令的集合。3.1.2 計(jì)算機(jī)的基本工作原理 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)取指令：即按照指令計(jì)數(shù)器中的地址，從內(nèi)存儲(chǔ)器中取出指令，并送往指令寄存器中。分析指令：即對(duì)指令寄存器中存放的指令進(jìn)行分析，指令的操作碼確定(qudng)執(zhí)行什么操作，指令的地址碼確定(qudng)操作數(shù)的地址。執(zhí)行指令：即根據(jù)分析的結(jié)果，由控制器發(fā)出

8、完成該操作所需要的一系列控制信息，去完成該指令所要求的操作。上述步驟完成后，指令計(jì)數(shù)器加1，為執(zhí)行下一條指令做好準(zhǔn)備。如果遇到轉(zhuǎn)移指令，則將轉(zhuǎn)移地址送入指令計(jì)數(shù)器。指令的執(zhí)行(zhxng)過程計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)3.2 系統(tǒng)(xtng)單元及微處理器系統(tǒng)主板：又稱為底板或母板,它是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通信網(wǎng),系統(tǒng)單元的每個(gè)元器件直接(zhji)連接到系統(tǒng)主板,它們通過系統(tǒng)主板進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。系統(tǒng)時(shí)鐘：控制計(jì)算機(jī)操作的速度，這個(gè)速度用兆赫（MHz）表示。時(shí)鐘速度越快，則計(jì)算機(jī)處理信息的速度就越快。3.2.1 系統(tǒng)主板與時(shí)鐘頻率計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)3.2.2 微處理器結(jié)構(gòu)(jigu)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do

9、ln)共七十八頁(yè)控制單元：計(jì)算機(jī)的“指揮中心”，協(xié)調(diào)和控制出現(xiàn)在微處理器中的所有操作，還與輸入/輸出設(shè)備進(jìn)行通信。寄存器：寄存器的硬件組成相似于內(nèi)存的存儲(chǔ)單元，但其速度更快以及(yj)使用方式不同。專用寄存器：指令寄存器、地址寄存器通用寄存器：暫存數(shù)據(jù)的寄存器算術(shù)/邏輯單元（ALU）：是計(jì)算機(jī)的“計(jì)算器”，完成兩種類型的操作。算術(shù)操作：加、減、乘、除等運(yùn)算邏輯操作：比較操作計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)3.2.3 CPU的性能指標(biāo) CPU (Central Processing Unit)，即中央處理器，它擔(dān)負(fù)著執(zhí)行各種命令、完成各種數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算的任務(wù)，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的核心部件。CPU的

10、主要性能指標(biāo)有： 主頻 主頻即CPU工作的頻率。主頻越高，CPU的工作速度越快。 外頻 實(shí)際上計(jì)算機(jī)的任何部件都按一定的節(jié)拍工作。通常是主板上提供一個(gè)基準(zhǔn)節(jié)拍,主板提供的節(jié)拍稱為(chn wi)外頻。 倍頻 科技的發(fā)展使CPU主頻越來越快，而外部設(shè)備工作頻率跟不上CPU的工作頻率，解決方法是讓CPU以外頻的若干倍工作。CPU主頻相對(duì)的倍數(shù)稱為CPU的倍頻。 CPU工作頻率=倍頻外頻計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) 指令綜合能力 處理器能執(zhí)行的指令條數(shù)(tio sh)和每條指令的能力。 地址總線寬度 PC采用的是總線結(jié)構(gòu)。地址總線寬度（地址總線的位數(shù)）決定了CPU可以訪問的存儲(chǔ)器的容量，不同型

11、號(hào)的CPU總線寬度不同，因而使用的內(nèi)存最大容量也不一樣。32位地址總線能使用的最大內(nèi)存容量為4GB。 數(shù)據(jù)總線寬度 數(shù)據(jù)總線寬度決定了CPU與內(nèi)存、輸入/輸出設(shè)備之間一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒘?。Pentium以上的計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)總線的寬度為64位，即CPU一次可以同時(shí)處理8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) 高速緩存 緩存是位于CPU和內(nèi)存之間的容量較小但速度很快的存儲(chǔ)器，緩存的速度與CPU相當(dāng)，為了(wi le)進(jìn)一步提高速度將緩存分L1、L2、L3，稱為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)緩存。 工作電壓 工作電壓是指CPU正常工作時(shí)所需要的電壓。目前CPU的工作電壓一般在1.6V2.8V之間。CPU制

12、造工藝越先進(jìn)，則工作電壓越低，CPU運(yùn)行的耗電功率就越小。 協(xié)處理器 一般的CPU只能對(duì)定點(diǎn)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算,如要進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，或進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算就需要有專門的處理器協(xié)處理器，Pentium以上的CPU都內(nèi)置了協(xié)處理器。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) 多核(Multi-Core) 多核是指單個(gè)裸片上具有多個(gè)可見的處理器，并且這些處理器各自擁有獨(dú)立的控制和工作狀態(tài)。隨著信息時(shí)代對(duì)計(jì)算能力需求的強(qiáng)勁增長(zhǎng)，也隨著90 、65納米等先進(jìn)制造(zhzo)工藝的應(yīng)用，多核技術(shù)已走向個(gè)人電腦，并成為影響CPU性能的重要的技術(shù)指標(biāo)之一。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)3.2.4 微型計(jì)算機(jī)中常見(chn

13、jin)的CPU產(chǎn)品 CPU從最初發(fā)展至今已經(jīng)有三十多年的歷史了，這期間，按照(nzho)其處理信息的字長(zhǎng)，CPU可以分為4位微處理器、8位微處理器、16位微處理器、32位微處理器以及64位微處理器等。 1.Intel公司產(chǎn)品 Pentium(奔騰)處理器 Celeron(賽揚(yáng))處理器 Itanium(安騰)處理器 Xeon（至強(qiáng)）處理器 Banias(迅馳)處理器 雙核安騰、酷睿處理器計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)Intel 4004Intel 8086Intel 奔騰4Intel 酷睿2計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)2. AMD公司(n s)產(chǎn)品 AMD K6處理器 AMD K6-2處理器 AM

14、D Athlon 7處理器364位處理器 Intel公司 AMD公司 IBM公司 SUN公司計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)3.3 存儲(chǔ)設(shè)備 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用來記錄信息的設(shè)備稱為存儲(chǔ)器。信息是指指令和數(shù)據(jù)，它們都是以二進(jìn)制數(shù)表示的，所以存儲(chǔ)器中存放(cnfng)的是二進(jìn)制數(shù)0和1。 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中的主要設(shè)備之一。 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)通用寄存器組外部存儲(chǔ)器（磁盤(c pn)、光盤等）主存儲(chǔ)器（DRAM）Cache(SRAM)存儲(chǔ)容量(cn ch rn lin)越來越大速度越來越快3.3.1 存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) 寄存器型存儲(chǔ)器。

15、它是由多個(gè)寄存器組成(z chn)的存儲(chǔ)器，當(dāng)前CPU內(nèi)部都有寄存器組。 高速緩沖存儲(chǔ)器。它是計(jì)算機(jī)中的一個(gè)高速小容量存儲(chǔ)器，其中存放的是CPU近期要執(zhí)行的指令和數(shù)據(jù)。 主存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的主要存儲(chǔ)器稱為主存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱主存）。它被用來存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)運(yùn)行期間較常用的大量的程序和數(shù)據(jù)。 。 外存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)主機(jī)外部的存儲(chǔ)器稱為外存儲(chǔ)器，也叫輔助存儲(chǔ)器 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) 存儲(chǔ)容量 存儲(chǔ)容量是指存儲(chǔ)器最多能存儲(chǔ)多少二進(jìn)制信息。最基本單位常用字節(jié)（Byte）作單位。單位有K、M、G、T。如：2GB。 存取速度 把數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器稱為寫入，把數(shù)據(jù)取出稱為讀出。存取速度是指從請(qǐng)求(qngqi

16、)寫入（或讀出）到完成寫入（或讀出）一個(gè)存儲(chǔ)位的時(shí)間。 數(shù)據(jù)傳輸率 用于外部存儲(chǔ)器，衡量它與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)的能力。3.3.2 存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)3.3.3 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 按存儲(chǔ)材料分，存儲(chǔ)器有半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁記錄存儲(chǔ)器、激光(jgung)存儲(chǔ)器等。 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器一般可分為三大類：隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、特殊存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) 2. 只讀存儲(chǔ)器 ROM為只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory）的縮寫。顧名思義，它只能讀出原有的內(nèi)容(nirng)，而不能寫入新內(nèi)容(nirng)，原有內(nèi)容(nirng)由廠家一次性寫入，

17、并永久保存下來，當(dāng)然是非易失的。 1. 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（Read Write Random Access Memory）的縮寫。RAM通常有兩個(gè)特點(diǎn)(tdin)： 可以讀出、也可以寫入。讀出時(shí)并不損壞所存儲(chǔ)的內(nèi)容，只有寫入時(shí)才修改原來所存儲(chǔ)的內(nèi)容。 當(dāng)斷電后，存儲(chǔ)內(nèi)容立即消失，稱為易失性。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè) 3. 主存儲(chǔ)器 主存是CPU可直接訪問的存儲(chǔ)器，用于存放供CPU處理的指令和數(shù)據(jù)。 主存儲(chǔ)器由若干內(nèi)存條組成(z chn)，而內(nèi)存條是把若干片DRAM芯片焊裝在一小條印制電路板上制成的。在微機(jī)中內(nèi)存條必須插在主板上的內(nèi)存條插槽中才能使用。 主存是以字節(jié)為單位進(jìn)行連續(xù)

18、編址，每個(gè)存儲(chǔ)單元為1個(gè)字節(jié)（8個(gè)二進(jìn)位）。主存儲(chǔ)器中所包含的存儲(chǔ)單元的總數(shù)稱為存儲(chǔ)容量（單位：MB或GB）。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)4. 高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache） 高速緩沖存儲(chǔ)器是位于主存與CPU之間的高速小容量存儲(chǔ)器，用于解決CPU與主存之間速度不匹配問題，它存放的是CPU立即(lj)要運(yùn)行或剛使用過的程序和數(shù)據(jù)。CPU讀取數(shù)據(jù)的順序是先Cache后內(nèi)存。 命中率是Cache的一個(gè)重要性能指標(biāo)，它的含義是指CPU需要的指令或數(shù)據(jù)在Cache中能直接取到的概率。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)5.半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)（1）存儲(chǔ)容量 存儲(chǔ)

19、器的存儲(chǔ)容量是指它包含的存儲(chǔ)單元(cn ch dn yun)的總數(shù)。目前常以MB（1MB=220Byte）或GB（1GB=230Byte）為單位計(jì)算，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器DRAM目前水平是每片128MB2GB。（2）存取時(shí)間 存取時(shí)間是在存儲(chǔ)器地址被選定后，存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)并送到CPU（或者是把CPU數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器）所需要的時(shí)間，單位是ns（1ns = 10-9 s）計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)（3）存儲(chǔ)器總線帶寬 指存儲(chǔ)器在單位時(shí)間(shjin)內(nèi)所存取的二進(jìn)制信息的位數(shù)，也稱為數(shù)據(jù)傳輸率。（4）存儲(chǔ)器的可靠性 存儲(chǔ)器的可靠性用平均故障間隔時(shí)間MTBF來衡量。MTBF可以理解為兩次故障之間的平均

20、時(shí)間間隔。MTBF越長(zhǎng)，表示可靠性越高，即保持正確工作能力越強(qiáng)。（5）價(jià)格 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的價(jià)格常用每位價(jià)格來衡量。設(shè)存儲(chǔ)器容量為S位，總價(jià)格為C，則每位價(jià)格可表示為c C/S。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)3.3.4 磁記錄存儲(chǔ)器 利用外加磁場(chǎng)在磁介質(zhì)表面進(jìn)行磁化，產(chǎn)生(chnshng)兩種方向相反的磁疇單元來表示0和1，這是磁記錄的基本原理。外加磁場(chǎng)是磁頭提供的，磁介質(zhì)表面則有磁盤、磁帶等形式。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)1. 軟磁盤及其設(shè)備 軟磁盤（floppy disk）。是前些年人們廣泛使用(shyng)的一種廉價(jià)介質(zhì)。 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)硬盤種類： 內(nèi)置硬盤

21、：簡(jiǎn)稱硬盤，安裝在系統(tǒng)單元的內(nèi)部。硬盤組：存儲(chǔ)大容量信息、可移動(dòng)的存儲(chǔ)設(shè)備，其容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上述(shngsh)硬盤。USB移動(dòng)硬盤：支持即插即用。 2. 硬磁盤及其設(shè)備(shbi) 與軟盤使用薄的、柔性的塑料盤不同,硬盤使用厚的、剛性的金屬磁盤片。硬盤是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最主要的輔助存儲(chǔ)器，硬盤盤片與其驅(qū)動(dòng)器合二為一體，能快速地存儲(chǔ)和讀取信息，并且其容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軟盤。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)硬盤主要的性能指標(biāo)： 容量 硬盤的容量指的是硬盤中可以容納的數(shù)據(jù)量。目前最大容量已經(jīng)(y jing)達(dá)到TB。 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速是指硬盤內(nèi)部馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的速度，目前主流的IDE硬盤有5400R

22、PM和7200RPM。 平均尋道時(shí)間 平均尋道時(shí)間指的是磁頭到達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)所在磁道的平均時(shí)間。目前的主流硬盤中，除了希捷的酷魚稍快（為7.6ms）外，其余品牌基本為（8.59ms）。 緩存 緩存的大小直接影響硬盤整體性能。目前都已增加到4MB。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)3.3.5 光盤(un pn)存儲(chǔ)器 自20世紀(jì)70年代初期光存儲(chǔ)技術(shù)誕生以來，光盤技術(shù)獲得了迅速發(fā)展，形成了固定型光盤，追記型光盤、可改寫型光盤等三種類型產(chǎn)品。 (1) 固定型光盤，又叫只讀光盤，它把需要的信息(xnx)事先制作到光盤上，用戶不能抹除，也不能再寫入，只能讀出盤中的信息(xnx)，現(xiàn)在廣泛使用的CD-ROM

23、光盤就是此類。 (2 )追記型光盤，又叫只寫一次式光盤，它可以由用戶將所需要信息寫入光盤，但寫過后不能抹除和修改，只能讀出。這種光盤主要供用戶作信息存檔和備份一個(gè)大型系統(tǒng)用。 (3) 可改寫型光盤，也叫可擦寫型光盤，用戶可以自己寫入信息，也可以對(duì)寫入的信息進(jìn)行擦除和改寫。就像使用軟盤、硬盤一樣，能反復(fù)使用。這種光盤由于價(jià)格較高，現(xiàn)在很少使用。 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) (4) DVD存儲(chǔ)器 DVD（Digital Video Disk），即數(shù)字視頻光盤或數(shù)字影盤，它利用MPEG2的壓縮技術(shù)來儲(chǔ)存影像。也有人稱DVD是數(shù)字多用途光盤，它集計(jì)算機(jī)技術(shù)、光學(xué)(gungx

24、u)記錄技術(shù)和影視技術(shù)等為一體，其目的是滿足人們對(duì)大存儲(chǔ)容量、高性能的存儲(chǔ)媒體的需求。 DVDROM 電腦軟件只讀光盤，用途類似CDROM，共有四種容量，分別為4.7 GB、8.5 GB、9.4 GB、17 GB、； 可記錄型 包括DVDR和DVDR，也稱DVDWriteOnce，是限寫一次的DVD，用途類似CDR，可與DVDROM兼容； 可改寫型 包括DVDRAM、DVDRW、DVDRW等，是能多次寫入數(shù)字信息的DVD。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)3.3.6 其他(qt)存儲(chǔ)設(shè)備 近年來由于技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)(chxin)了一些新型的存儲(chǔ)器，如優(yōu)盤，移動(dòng)硬盤、以及各種存儲(chǔ)卡（SD卡、CF

25、卡、憶棒、XD卡）等，它們常用在數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、MP3和MP4中。圖2.16 U盤計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)閃存不僅具有RAM內(nèi)存可擦除、可編程的優(yōu)點(diǎn),而且還具有ROM內(nèi)存的寫入數(shù)據(jù)在斷電后不會(huì)消失的優(yōu)點(diǎn)。USB閃存盤（U盤）普遍采用USB接口，與計(jì)算機(jī)的理論傳輸速率可達(dá)12MB/s，具有易擴(kuò)展、即插即用的優(yōu)點(diǎn)。CompactFlash又稱CF卡，是美國(guó)(mi u)SanDisk公司于1994年推出的，它廣泛應(yīng)用于筆記本計(jì)算機(jī)和數(shù)字產(chǎn)品中。SmartMedia又稱SM卡，是東芝和Taec公司于1995年11月發(fā)布的。Memory Stick又稱記憶棒，是索尼公司獨(dú)立推出的，它的體積非常小，廣泛

26、用于索尼公司的電子產(chǎn)品上。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)3.4 輸入輸出設(shè)備(shbi)3.4.1 輸入(shr)設(shè)備 1. 鍵盤 鍵盤上除了英文的26個(gè)字母和0到9數(shù)字等與打字機(jī)相同內(nèi)容外，還增加了小鍵盤和一些特殊功能鍵。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè) 2. 指（定）點(diǎn)設(shè)備(shbi)發(fā)光二極管微型鏡頭右鍵左鍵滾輪（當(dāng)前流行使用） 機(jī)電式鼠標(biāo)器（曾經(jīng)流行使用）滾輪按鍵傳動(dòng)球鼠標(biāo)墊計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)指點(diǎn)桿 觸摸板筆記本電腦使用：無線鼠標(biāo)接收器發(fā)送器軌跡球 操縱桿玩游戲使用計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) 3. 源數(shù)據(jù)自動(dòng)化 光學(xué)記號(hào)識(shí)別 (機(jī)讀試卷） 光學(xué)字符識(shí)別 （文字字符識(shí)別）

27、 條形碼閱讀機(jī) 磁性帶 智能卡（IC卡） 4. 數(shù)字化儀 用戶在特殊的平板上繪圖(hu t)， 并將圖形傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 5. 圖像掃描儀平板式掃描儀 主要掃描反射式稿件，適用范圍較廣。其掃描速度、精度、質(zhì)量比較好。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)6. 數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī) 以數(shù)字形式記錄圖像 。7. 特殊輸入設(shè)備(shbi) 觸摸屏 光筆 語(yǔ)音輸入 視覺輸入普通數(shù)碼相機(jī)專業(yè)數(shù)碼相機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)3.4.2 輸出設(shè)備(sh ch sh bi) 1. 顯示器和終端(zhn dun)S-Video接口DVI接口VGA接口繪圖處理器計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)顯示屏尺寸：以對(duì)角線長(zhǎng)度

28、度量，如，15 吋，17吋， 19吋，21吋屏幕橫向與縱向的比例普通屏：43寬屏： 1610 , 或 169顯示分辨率 整屏可顯示像素的最大數(shù)目，分辨率越高, 圖像越清晰(qngx) 表示： 水平像素個(gè)數(shù)垂直像素個(gè)數(shù) 例：12801024 ,1024768, 800600, 640480在顯卡的控制下，屏幕分辨率是可變的，有多種不同的顯示分辨率（顯示模式）畫面刷新速率畫面每秒鐘更新的次數(shù),通常速率越高圖像穩(wěn)定性越好計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) 2. 打印機(jī) 點(diǎn)陣打印機(jī) 激光打印機(jī) 噴墨打印機(jī) 另外還有高速、低速(d s)，彩色、黑白之分。激光打印機(jī)噴墨打印機(jī)針式打印機(jī)噴墨打印機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論

29、(do ln)共七十八頁(yè)打印(d yn)精度(分辨率)的意義計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) 3. 繪圖儀圖2.21 大型繪圖儀 4. 聲音輸出設(shè)備(sh ch sh bi) 聲卡、音箱。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)P(yáng)C機(jī)的物理組成機(jī)箱、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)器等機(jī)箱內(nèi)包含主板、硬盤、光驅(qū)、電源、風(fēng)扇等主板上安裝CPU、芯片組、內(nèi)存條、總線(zn xin)插槽、I/O控制器、I/O端口、擴(kuò)充卡等部件臺(tái)式機(jī)3.5 微型(wixng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè) 輸入(shr)/輸出設(shè)備輸入/輸出設(shè)備：簡(jiǎn)稱為I/O設(shè)備，是外部與計(jì)算機(jī)交換信息的渠道。輸入設(shè)備：用于輸入程序、數(shù)據(jù)、操作命令、圖

30、形、圖像以及聲音等信息。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)器、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀以及語(yǔ)音輸入裝置等。輸出設(shè)備：用于顯示或打印程序、運(yùn)算結(jié)果、文字、圖形、圖像等，也可以(ky)播放聲音。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、XY繪圖儀以及聲音播放裝置等。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)3.5.1 主板 系統(tǒng)主板是微型計(jì)算機(jī)中最大的一塊集成電路板，是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主體和控制中心，是微型計(jì)算機(jī)中各種設(shè)備的連接載體。CPU插座CPU穩(wěn)壓器芯片組第2級(jí)高速緩存(有些已做在CPU中)內(nèi)存儲(chǔ)器插座(SIMM或DIMM)總線插槽BIOS ROM芯片、CMOS芯片、時(shí)鐘、電池(dinch)、超級(jí)I/O芯片等1. 主板架構(gòu)(ji u

31、)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)CPU插座(chzu)內(nèi)存條插座(chzu) 軟驅(qū)、硬盤IDE連接器電源連接器PCI總線插槽華碩P4T主板實(shí)物照片 芯片組 I/O端口計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)2. 主板主要(zhyo)部件1)芯片組芯片組的作用：集中了主板上幾乎所有的控制電路，是主板電路的核心。主板的功能、性能和技術(shù)特性由芯片組的特性決定的。芯片組實(shí)現(xiàn)CPU與主存、I/O控制器、I/O設(shè)備等的數(shù)據(jù)傳輸。組成：存儲(chǔ)器總線(zn xin)及內(nèi)存控制器（北橋芯片）和I/O控制器（南橋芯片）。圖2.19 Intel 850 芯片組計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)2) CPU插座 用來固定(gdng)連接CPU芯片3) 內(nèi)存插槽

32、微機(jī)上使用的主存被制作成內(nèi)存條的形式出現(xiàn)，通過在主板上的存儲(chǔ)器槽口可插入如圖2.20的內(nèi)存條，其容量可以達(dá)到數(shù)GB。微型計(jì)算機(jī)內(nèi)存條的數(shù)量和容量取決于主板上所采用的內(nèi)存插槽類型和數(shù)量。圖2.20 內(nèi)存條及內(nèi)存條的安裝址計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)4) 擴(kuò)展插槽 擴(kuò)展插槽是主板上用于固定擴(kuò)展卡并將其連接(linji)到系統(tǒng)總線上的插槽，也叫擴(kuò)展槽、擴(kuò)充插槽。5) 基本輸入/輸出系統(tǒng)BIOS BIOS (Basic Input /Output System)：基本輸入/輸出系統(tǒng)，是操作系統(tǒng)最底層的可執(zhí)行程序代碼。通常存放在只讀存儲(chǔ)器芯片中，稱為BIOS芯片。 主要包含4部分程序（通常不能被修

33、改）： POST(Power On Self Test，加電自檢)程序(檢測(cè)計(jì)算機(jī)故障) 系統(tǒng)自舉程序(啟動(dòng)計(jì)算機(jī)) CMOS設(shè)置程序(設(shè)置和修改CMOS中存儲(chǔ)的系統(tǒng)參數(shù)) 基本外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序(實(shí)現(xiàn)常用外部設(shè)備輸入輸出操作的控制程序) 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)6) CMOS CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體存儲(chǔ)器)：存放用戶(yngh)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件所設(shè)置的一些參數(shù)(配置信息)，包括當(dāng)前的日期和時(shí)間、顯示卡的類型、軟盤和硬盤驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量、類型和參數(shù)、Cache的使用狀況、啟動(dòng)程序訪問外存順序等。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)3.5.2 總線(zn xin)1.概述(i sh) 計(jì)

34、算機(jī)系統(tǒng)通過總線將CPU、主存儲(chǔ)器及輸入輸出設(shè)備連接起來?？偩€是它們相互通信的公共通路。 2.總線的層次結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)中的總線分為內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線三個(gè)層次計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)1）內(nèi)部總線 內(nèi)部總線也稱為CPU總線。它位于CPU處理器內(nèi)部，是CPU內(nèi)部各功能單元之間的連線，內(nèi)部總線通過CPU的引腳延伸到外部與系統(tǒng)相連。 2）系統(tǒng)總線 系統(tǒng)總線是指CPU、主存、I/O接口、設(shè)備各大部件的信息傳輸線。從物理結(jié)構(gòu)來看，系統(tǒng)總線是一組用來傳輸信息的導(dǎo)線。按傳輸信息的種類這組傳輸線可分為：地址線、數(shù)據(jù)線和控制線等3種，它們分別用于傳送地址、數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。3）外設(shè)總線 是指計(jì)算機(jī)主機(jī)與外部設(shè)備

35、連接的總線，實(shí)際上是一種外設(shè)的接口標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前在微機(jī)上常用的接口標(biāo)準(zhǔn)有：IDE、EIDE、SCSI、USB和IEEE 1394，IDE、EIDE、SCSI主要是與硬盤、光驅(qū)的接口，后面兩種新型(xnxng)外部總線可以用來連接多種外部設(shè)備。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)3.微型(wixng)計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)聲卡視頻卡ALU寄存器組CPU總線接口PCI 總線主板擴(kuò)展槽PCI接口 南橋芯片主存儲(chǔ)器北橋芯片。顯卡磁盤控制器以太網(wǎng)卡網(wǎng)線disk光驅(qū)鍵盤鼠標(biāo)串并口CPU(前端)總線存儲(chǔ)器總線USB 接口圖2.23 微型機(jī)的總線結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)P(yáng)CI總線(zn xin)擴(kuò)展槽AGP

36、總線(zn xin)擴(kuò)展槽計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè) 接口是指不同設(shè)備為實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)或設(shè)備連接和通信而具有的對(duì)接部分。為使不同設(shè)備能連接在一起，需對(duì)設(shè)備的連接建立(jinl)約束或規(guī)定，這些約束規(guī)定就是接口協(xié)議，實(shí)現(xiàn)接口協(xié)議的硬件設(shè)備稱接口電路3.5.3 輸入/輸出(shch)接口計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)串行接口（串口、COM口）是采用串行通信協(xié)議的擴(kuò)展接口。傳輸速率：115kbps230kbps。連接設(shè)備(shbi)：鼠標(biāo)、外置Modem、攝像頭和寫字板等。連接方式：一一對(duì)應(yīng)。1. 串口計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè)并行接口（并口、LPT口、打印口）是采用并行通信協(xié)議的擴(kuò)展接口。傳輸速率：1Mb

37、ps；連接(linji)設(shè)備：打印機(jī)、掃描儀等。連接方式：一一對(duì)應(yīng)。2. 并口計(jì)算機(jī)導(dǎo)論(do ln)共七十八頁(yè) Universal Serial Bus，通用串行總線接口 特點(diǎn)：1）高速、串行傳輸、可連接多個(gè)設(shè)備；2）所有設(shè)備共享總線帶寬；3）可通過USB接口由主機(jī)向外設(shè)提供電源（+5V）4）符合即插即用規(guī)范(gufn)、支持熱拔插。 傳輸速率:USB的1.1版：1.5 Mb/s和12 Mb/sUSB2.0版：高達(dá)480Mb/s（60MB/s）USB連接器的標(biāo)識(shí)3. USB接口(ji ku)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)連接設(shè)備：鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)、掃描儀、攝像頭、閃存盤、MP3機(jī)、手機(jī)(shu j)、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)硬盤、外置光驅(qū)、USB網(wǎng)卡、ADSL Modem、Cable Modem等幾乎所有外設(shè)。連接方式：采用菊花鏈形式，最多連接127個(gè)外設(shè) 3. USB接口(ji ku)（續(xù)）計(jì)算機(jī)導(dǎo)論共七十八頁(yè)USB集線器, 可擴(kuò)展PC機(jī)的USB接口USB