02第2章微型計算機概述

1、第二章 微型計算機系統(tǒng)課程內(nèi)容微型計算機概述微型計算機系統(tǒng)微型計算機硬件系統(tǒng)外部存儲器常用外部設(shè)備微型計算機的軟件系統(tǒng)123456課程內(nèi)容微型計算機概述微型計算機系統(tǒng)微型計算機硬件系統(tǒng)外部存儲器常用外部設(shè)備微型計算機的軟件系統(tǒng)123456微型計算機概述最早出現(xiàn)在1971年，典型機型為Z80和6502。1975年，蘋果機推動微機應(yīng)用。1980年，IBM公司推廣微機應(yīng)用。目前，眾多品牌兼容機數(shù)不勝數(shù)。70年代以來微型計算機發(fā)展迅速，從 4位、8位(Apple,PC/XT)、16位(286)、32位 (386,486, Pentium)、發(fā)展到今天的64位微機。計算機兼容：硬件兼容和軟件兼容。比較通

2、用的分類是按微機的CPU性能分類，可分為： 4位8位16位32位64位根據(jù)INTEL公司CPU芯片系列根據(jù)計算機的字長分類8088/8086 802868038680486Pentium（奔騰）Pentium ProPentium Pentium Pentium 所謂的32位與64位實際上是指計算機的尋址空間大小，也就是在一個時鐘頻率動作下尋找內(nèi)存做出多少位的計算動作。微型計算機概述課程內(nèi)容微型計算機概述微型計算機系統(tǒng)微型計算機硬件系統(tǒng)外部存儲器常用外部設(shè)備微型計算機的軟件系統(tǒng)123456在微型計算機系統(tǒng)中存在著從局部到全局的3個層次，其層次及其關(guān)系如圖所示。微型計算機系統(tǒng)微機系統(tǒng)的組成輸入設(shè)

3、備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀 輸出設(shè)備：顯示器、打印機 外 存：軟、硬盤、光盤、閃存 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等 計算機系統(tǒng)軟件外部設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件硬件運算器寄存器控制器主機內(nèi)存CPU隨機存儲器(RAM)只讀存儲器(ROM)高速緩沖存儲器 操作系統(tǒng)：Windows、Unix、Linux語言處理程序：C、Pascal、VB等 實用程序：診斷程序、排錯程序等 辦公軟件包、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 計算機的工作原理指令是用戶對計算機發(fā)出的工作命令，告訴計算機執(zhí)行某種操作。指令的組成指令由操作碼和地址碼兩部分內(nèi)容構(gòu)成。1指令與程序指明該指令要計算機執(zhí)行什么操作，如取數(shù)、做加法運算或輸出數(shù)據(jù)等。地址碼指明參與操作

4、的數(shù)據(jù)在存儲器中所在的地址。指令系統(tǒng)包括以下內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸指令：調(diào)動數(shù)據(jù)在CPU和內(nèi)存之間進(jìn)行流動。數(shù)據(jù)處理指令：對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)、邏輯或關(guān)系運算。程序控制指令：控制程序中指令的執(zhí)行順序。輸入輸出指令：實現(xiàn)主機與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。其他指令：對計算機硬件進(jìn)行控制和管理。計算機的工作原理指令系統(tǒng)一臺計算機所有指令的集合稱為計算機的指令系統(tǒng)。程序按某種步驟編排，能完成某種功能的指令序列，是為解決某一問題而設(shè)計的一系列指令?！按鎯Τ绦蚩刂啤彼枷?計算機內(nèi)部采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令。2用存儲器（內(nèi)存）存放所要執(zhí)行的程序指令，中央處理器（CPU）依次從存儲器中取出程序的每一條指令，并加以解釋和執(zhí)行

5、，直到執(zhí)行完全部指令為止。3由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5個部分組成計算機硬件系統(tǒng),并規(guī)定了這五大部件的基本功能?！按鎯Τ绦蚩刂啤彼枷腭T諾依曼提出了存儲程序工作原理。這一原理確立了現(xiàn)代計算機的基本組成和工作方式。計算機的基本工作原理是存儲程序和程序控制，按照程序編排的順序，一步一步地取出指令，自動地完成指令規(guī)定的操作。輸入設(shè)備運算器存儲器控制器輸出設(shè)備課程內(nèi)容微型計算機概述微型計算機系統(tǒng)微型計算機硬件系統(tǒng)外部存儲器常用外部設(shè)備微型計算機的軟件系統(tǒng)123456微型計算機的硬件包括計算機的主機和外部設(shè)備。主機包括微處理器、內(nèi)存儲器、系統(tǒng)總線和輸入輸出接口，是整個系統(tǒng)的控制中心；外部

6、設(shè)備通過輸入輸出接口及外部總線與主機相連。微型計算機的硬件組成12563471.主機2.顯示器3.鍵盤4.鼠標(biāo)5.音箱6.話筒7.打印機1微處理器的發(fā)展 4位8位 16位 32位 64位2微處理器組成 微處理器是一個超大規(guī)模集成電路器件，在這個芯片中包含有內(nèi)部寄存器組、運算器和控制器，它們通過CPU內(nèi)部總線連接在一起，微處理器 3微處理器性能 微處理器微處理器字長微處理器一次所能處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。微處理器的主頻用來表示CPU的運算和處理數(shù)據(jù)的速度。微處理器內(nèi)核的工作頻率是CPU進(jìn)行運算時的工作頻率，即CPU的工作時鐘頻率，單位為GHz（1 GHz=1000 MHz）或MHz。CPU的基準(zhǔn)頻

7、率，單位與主頻相同。外頻是CPU與周邊設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的頻率，具體是指CPU到芯片組之間的總線速度，即系統(tǒng)總線的工作頻率。微處理器的倍頻CPU和系統(tǒng)總線之間相差的倍數(shù)，即外頻和主頻的倍數(shù)關(guān)系。 3微處理器性能 微處理器前端總線頻率前端總線（Front Side Bus，F(xiàn)SB）將CPU連接到主內(nèi)存和通向磁盤驅(qū)動器、調(diào)制解調(diào)器以及網(wǎng)卡一類系統(tǒng)部件的外設(shè)總線。高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器(Cache)是CPU中可進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換的存儲器，先于內(nèi)存與CPU交換數(shù)據(jù)，對CPU性能有重大影響。核心代號是芯片生產(chǎn)商給CPU設(shè)置的產(chǎn)品代號，以便于區(qū)分和管理。制造工藝制造工藝是指組成芯片的電子線路或元件的細(xì)密程度

8、，單位為微米（m）或納米（nm）。主存儲器存儲器是計算機存儲數(shù)據(jù)和程序的記憶單元集合，每個 記憶單元由8位二進(jìn)制位組成，可讀寫其中的數(shù)據(jù)。存儲器通常分為內(nèi)存儲器和外存儲器。存放大量信息的外存儲器信息交流中心內(nèi)存儲器存儲器主存儲器每個記憶單元由8位二進(jìn)制位組成。1KB=210B=1024B1MB= 210KB= 1024KB1GB= 210MB= 1024MB1TB= 210GB= 1024GB字節(jié)BYTE7 6 5 4 3 2 1 0位Bit1RAM(隨機存儲器)存放模塊、程序、結(jié)果，讀數(shù)據(jù)不變，寫數(shù)據(jù)替換。斷電數(shù)據(jù)消失。2 ROM(只讀存儲器)固化專用程序、管理程序、監(jiān)控程序和與操作系統(tǒng)有關(guān)

9、的模塊。斷電數(shù)據(jù)不丟失。3CACHE（高速緩存）有一、二兩級緩存。一級：減少CPU訪問主存的時耗。二級：使CPU處于零等待狀態(tài)。主存儲器主存儲器內(nèi)存條：內(nèi)存芯片焊接在一定規(guī)格的印刷電路板(PCB)上，現(xiàn)今多采用DIMM（168線）內(nèi)存條，也就是我們通常所說的168線內(nèi)存。主存儲器CACHE（高速緩存）由于CPU的速度比內(nèi)存和硬盤的速度要快得多，所以在存取數(shù)據(jù)時會使CPU等待，影響CPU速度的發(fā)揮。因此使用高速緩存(Cache)。有了高速緩存，可以先把數(shù)據(jù)預(yù)寫到其中，需要時直接從它讀出，這就縮短了CPU的等待時間。為了區(qū)分它們，CPU內(nèi)部的緩存叫內(nèi)部高速緩存(Internal Cache)或一級

10、高速緩存，主板上的緩存叫外部高速緩存(External Cache)或稱二級高速緩存?，F(xiàn)在Pentium機的CPU已經(jīng)將主板上的二級緩存封裝在CPU中，對于這類CPU來說，主板上提供的已是三級緩存了。 主板（Mainboard）1主板是PC機硬件系統(tǒng)集中管理的核心載體，它控制著整個系統(tǒng)中各部件之間的指令流和數(shù)據(jù)流，其性能的優(yōu)劣直接影響到PC機各個部件之間工作是否協(xié)調(diào)。2常見的主板是ATX主板，它是由印刷電路板（PCB）制造而成的，是在一種絕緣材料上采用電子印刷工藝制造的。3主板上主要包括芯片組（北橋芯片、南橋芯片、BIOS芯片等）、CPU插座、電池、內(nèi)存的插槽、硬盤的接口、軟驅(qū)的接口、PCI擴

11、展插槽、AGP擴展插槽及各種外設(shè)接口等。負(fù)責(zé)與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存、AGP、PCI數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部傳輸，由于北橋芯片的發(fā)熱量較高，所以芯片上會裝有散熱片。主要負(fù)責(zé)I/O接口控制、IDE設(shè)備（硬盤等）控制以及高級能源管理等；芯片組決定了主板的結(jié)構(gòu)及CPU的使用。根據(jù)芯片的功能，可分為南橋芯片和北橋芯片。主板（Mainboard）南橋芯片北橋芯片 總 線處理器存儲子系統(tǒng)I/O子系統(tǒng)總線：微處理器與各部件和外圍設(shè)備共用的連接線路。相對位置內(nèi)部總線：在CPU內(nèi)部、寄存器之間和算術(shù)邏輯部件ALU與控制部件之間傳輸數(shù)據(jù)所用的總線。外部總線： CPU與內(nèi)存RAM、ROM和輸入/輸出設(shè)備接口之間進(jìn)行通信的通路

12、。總線功能地址總線:傳送存儲單元或輸入/輸出接口的地址信息數(shù)據(jù)總線:在CPU與內(nèi)存或輸入/輸出接口電路間傳送數(shù)據(jù)控制總線:傳送一個部件對另一個部件的控制信號通信方式并行總線:通信速度快、實時性好串行總線:簡易、方便、靈活 總線分類1總線帶寬：是指一定時間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量。2總線位寬：是指總線能同時傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)?？偩€位寬越寬，則總線每秒數(shù)據(jù)傳輸率越大，也即總線帶寬越寬。 3總線工作時鐘頻率：以MHz為單位，工作頻率越高則總線工作速度越快，也即總線帶寬 越寬?？?線決定總線性能的主要參數(shù)：輸入/輸出接口課程內(nèi)容微型計算機概述微型計算機系統(tǒng)微型計算機硬件系統(tǒng)外部存儲器常用外部設(shè)備微型計算機的

13、軟件系統(tǒng)123456外部存儲器硬盤存儲器硬盤容量的計算公式：硬盤容量=磁頭數(shù)柱面數(shù)每柱扇區(qū)數(shù)每扇區(qū)字節(jié)數(shù)光 盤 CD-ROM是只能讀出而不能寫入的光盤，容量很大，它是光盤家族中的一員，是當(dāng)前最普遍使用的一種。由于聲音、視頻和圖像文件的廣泛使用，使CD-ROM的應(yīng)用極為廣泛。CDROM的印刷面不含數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)刻錄在光滑的一面。在CDROM上，數(shù)據(jù)的讀取靠激光來實現(xiàn)，表面的灰塵和劃痕都會影響到讀盤質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)CD-ROM的容量是640M。 外部存儲器DVD DVD（Digital Versatile Disk，數(shù)字多功能光碟，也稱作 Digital Video Disk，數(shù)字影像光碟）是代替CD的又一

14、代存儲媒體。 它以電影院級的聲像，強大的交互功能，正在給電影界帶來革命；一張和普通CD-ROM大小一樣的DVD光盤上，可以存儲數(shù)倍于CD-ROM的數(shù)據(jù)（可達(dá)14GB），這也給計算機信息界帶來了巨大的進(jìn)步。 外部存儲器外部存儲器-新型硬件設(shè)備UBS（通用串行總線）新型串行接口，它使所有的低速設(shè)備如鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、數(shù)字相機、Modem等，都可以連接到統(tǒng)一的USB接口上。USB2.0接口的傳輸速度可達(dá)480Mbps 無線鼠標(biāo)信號接收器：紅外線、無線電優(yōu)盤隨身型移動存儲設(shè)備，比軟盤容量大課程內(nèi)容微型計算機概述微型計算機系統(tǒng)微型計算機硬件系統(tǒng)外部存儲器常用外部設(shè)備微型計算機的軟件系統(tǒng)123456常用

15、輸入設(shè)備鍵盤掃描儀鼠標(biāo)手寫筆數(shù)碼相機攝像頭鼠 標(biāo)常用輸入設(shè)備從系統(tǒng)內(nèi)部來講，鼠標(biāo)有三種類型：PS/2型鼠標(biāo)、串行鼠標(biāo)和USB接口鼠標(biāo)。串行鼠標(biāo)利用串行口，在電腦上為 COM1或COM2。PS/2鼠標(biāo)使用一個6芯的圓形接口，它要主板提供一個 PS/2的端口。USB接口鼠標(biāo)：使用USB（通用串行總線架構(gòu)）接口連接的鼠標(biāo)。鼠標(biāo)有單鍵、兩鍵和三鍵之分，兩鍵鼠標(biāo)通常叫做MS鼠標(biāo)，三鍵鼠標(biāo)叫做PC鼠標(biāo)。掃描儀常用輸入設(shè)備 顧名思義，掃描儀就是將照片，書籍上的文字或圖片獲取下來，以圖片文件的形式保存在電腦里的一種設(shè)備。 現(xiàn)在大部分的掃描儀通過USB接口連接計算機。常用輸入設(shè)備手寫筆的出現(xiàn)是為了輸入中文，使用

16、者不需要再學(xué)習(xí)其它的輸入法就可以很輕松的輸入中文，當(dāng)然這還需要專門的手寫識別軟件。同時手寫筆還具有鼠標(biāo)的作用，可以代替鼠標(biāo)操作。 手寫筆常用輸入設(shè)備-數(shù)碼相機 數(shù)碼相機的出現(xiàn)改變了以往將圖像輸送到計算機的方法，拍攝的照片自動存儲在相機內(nèi)部的芯片或者存儲卡中，然后就可以方便地輸入到計算機中。數(shù)碼相機就好像普通的照相機和掃描儀的結(jié)合體。它的主要部件是稱作CCD的光敏傳感器，光線通過鏡頭作用到傳感器上，再經(jīng)過芯片將光線轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過處理保存在存儲器中。 常用輸出設(shè)備顯示器音箱打印機投影儀常用輸出設(shè)備顯示器的技術(shù)指標(biāo)點陣(0.31mm,0.28mm,0.25mm)像素(800*600，1

17、024*768, 1280*1024)掃描頻率(隔行,逐行)刷新頻率（赫茲）彩色Color (CGA、EGA、VGA、SVGA)顯示器按顯示器的顯示管分類 傳統(tǒng)的CRT（Cathode-Ray-Tube陰極顯示管）顯示器液晶顯示器LCD（Liquid Crystal Display）按顯示屏幕大小分類以英寸單位，通常有14寸、15寸、17寸和20寸等。 按顯示器屏幕的分類球面、柱面、平面直角常用輸出設(shè)備常用輸出設(shè)備顯 卡顯示卡(又稱顯示適配器)，作用是控制顯示器的顯示方式。在顯示器里也有控制電路，但起主要作用的是顯示卡。從總線類型分，顯示卡有ISA、VESA、PCI、AGP四種。現(xiàn)在， AGP (加速圖形接口)顯示卡已非常普遍，廣泛應(yīng)用于各種電腦；現(xiàn)在多數(shù)都使用AGP的顯示卡，AGP是一種接口規(guī)范，可以使3D圖形在普通個人電腦上以更快的速度顯示。AGP是一種設(shè)計用來更快，更平穩(wěn)地傳送3D圖形的接口。打印機常用輸出設(shè)備打印機在我們?nèi)粘ｋ娔X應(yīng)用中占據(jù)著越來越重要的地位。隨著人們生活水平的提高，家庭選購打印機也越來越普遍。打印機有很多種