第2章微型計算機(jī)及常用軟件

12.1微型計算機(jī)概述2.2系統(tǒng)主板的作用2.3存儲器的安裝及用途2.4總線及其分類2.5常見輸入設(shè)備的連接與使用2.6常見輸出設(shè)備的連接與使用2.7 常用軟件簡介第2章微型計算機(jī)的組成及應(yīng)用22.1微型計算機(jī)概述2.1.1微型計算機(jī)系統(tǒng)的層次及分類1．微型計算機(jī)系統(tǒng)的層次微處理器、微型計算機(jī)和微型計算機(jī)系統(tǒng)3個層次。32.微型計算機(jī)系統(tǒng)的分類按照功能及復(fù)雜程度，將微型計算機(jī)系統(tǒng)分為3類：①單片機(jī)：將微處理器、存儲器、輸入/輸出接口和系統(tǒng)總線集成在一個芯片上。用于控制儀器儀表等。②單板機(jī)：將CPU芯片、存儲器芯片、I/O接口芯片和簡單的I/O設(shè)備(小鍵盤、LED顯示器)等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序(固化在ROM中)，就構(gòu)成了一臺單板微型計算機(jī)(簡稱單板機(jī))。常用于實驗控制、工業(yè)控制等。③個人計算機(jī)：各組成部件裝配在多塊電路板上，如臺式微型計算機(jī)、便攜式PC機(jī)。4單板機(jī)52.1.2微型計算機(jī)系統(tǒng)的配件⑴從外觀來看，臺式微型計算機(jī)主要有主機(jī)箱、顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)器4個配件。根據(jù)需要，還可以添加如打印機(jī)、音箱（耳麥）和掃描儀等。⑵主機(jī)箱內(nèi)配件：基本配件有主板、電源盒、硬盤、光盤和軟盤驅(qū)動器；主板上插接的基本配件有CPU、內(nèi)存條和顯示卡。根據(jù)需要另外擴(kuò)充配件，例如，接音箱需要配聲卡；連接網(wǎng)絡(luò)需要配網(wǎng)卡或Modem。67重新啟動按鈕Reset電源按鈕Power892.2系統(tǒng)主板及其部件的作用

微型計算機(jī)硬件由系統(tǒng)主板、微處理器、存儲器和輸入／輸出（I/O）接口電路及設(shè)備組成，采用總線結(jié)構(gòu)將各部件連接起來，實現(xiàn)與外界信息交換。

102.2.1系統(tǒng)主板系統(tǒng)主板是一塊連接組裝其他部件的母板。主板通過總線將CPU等各種器件和外部設(shè)備有機(jī)地結(jié)合起來，形成一套完整的硬件系統(tǒng)。11北橋芯片CPU插座

內(nèi)存條插槽

PCI_E顯卡插槽PCI插槽BIOS芯片南橋芯片SATA接口IDE插槽外部接口區(qū)

CMOS電池12串并行接口USB接口AGP插槽PCI插槽CPU插座內(nèi)存條插槽電源插座硬盤接口PS/2接口13主板上部件采用固化和插接兩種方式安裝：

固化方式：是將部件焊接在系統(tǒng)主板上，如控制芯片組(南、北橋芯片)、BIOS芯片等，其缺點是部件與系統(tǒng)主板一體，不容易更換部件。插接方式：是將部件(如CPU、內(nèi)存條等)帶金屬絲(總線)的一邊插入到系統(tǒng)主板上的相關(guān)插槽中，若部件破損時不會導(dǎo)致更換系統(tǒng)主板或其他部件。142.2.2主板中的主要部件及其作用⑴CPU152.系統(tǒng)主板上有若干個芯片，其中南橋和北橋芯片是核心部件。

南橋芯片（SouthBridge）：南橋芯片主要協(xié)助CPU對鍵盤控制器、USB(通用串行總線)、磁盤驅(qū)動器和電源管理控制器等進(jìn)行管理。163.北橋芯片（NorthBridge）：主板芯片組中的核心部件，用于協(xié)調(diào)和控制數(shù)據(jù)在CPU、內(nèi)存和各高速部件之間的數(shù)據(jù)傳輸。北橋芯片的型號決定了主板的主要性能，如主板所支持的CPU的類型及主頻、內(nèi)存的類型及最大容量、AGP插槽和ECC糾錯等。北橋芯片主要協(xié)助CPU對內(nèi)存儲器、顯示器、PCI插槽等進(jìn)行管理。17⑷插槽PCI-E插槽：新一代圖形顯示卡插槽,理論上比傳統(tǒng)的AGP傳輸率快4倍。PCI插槽：主要用于插接一些擴(kuò)充微型計算機(jī)功能的板卡。

182.2.3常見外部接口及其作用191.串行接口：雙排9根針D型接口，常稱之為異步通信接口（RS-232）。支持串行數(shù)據(jù)傳輸。如：打印機(jī)、繪圖儀、外部調(diào)制解調(diào)器及鼠標(biāo)等。

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雙排25孔D型接口,該I/O接口以并行格式發(fā)送數(shù)據(jù)。常用于連接打印機(jī)。一般標(biāo)注LPT或Parallel。

LPT1來表示并行接口。2.并行接口：21USB接口：

通用串行總線接口,主要用于連接各種USB兼容外部設(shè)備,支持熱插拔。如：鍵盤、鼠標(biāo)、U盤、移動硬盤、打印機(jī)及揚聲器等。USB接口插針分配表插針信號I/O說明1Vcc無電源電壓2DATA-I/O數(shù)據(jù)3DATA+I/O數(shù)據(jù)4GND無信號接地22PS/2鍵盤和鼠標(biāo)接口：六孔DIN接口4.IEEE1394接口用于連接高速串行通信的外部設(shè)備。23

外部設(shè)備接口圖USB接口

PS/2鍵盤接口并行接口Midi和手柄接口：投影儀、外接顯示器串行接口音頻I/O接口：音箱、耳麥綠色:聲道輸出藍(lán)色:聲道輸入粉紅色:麥克風(fēng)輸入242.3存儲器的安裝及用途內(nèi)存儲器：包括內(nèi)存條、BIOS、CMOS和高速緩存、虛擬內(nèi)存等。25內(nèi)存條

是系統(tǒng)主板上的一種插接部件，目前常用容量在512MB～4GB之間。26BIOS芯片(BasicInput/OutputSystem)用于存儲一組系統(tǒng)程序：自檢測程序、系統(tǒng)啟動自舉程序、系統(tǒng)設(shè)置程序、中斷例程。微型計算機(jī)中的只讀內(nèi)存儲器主要指BIOS芯片。

自檢測程序：自診斷程序POST(PowerOnSelfTest)，檢測內(nèi)容包括CPU、基本內(nèi)存、主板、串并口、顯示卡、磁盤、鍵盤以及CMOS中配置與相關(guān)設(shè)備參數(shù)的一致性等。1聲短音表示系統(tǒng)正常啟動；2聲短音表CMOS中參數(shù)設(shè)置不正確；1長1短音表示內(nèi)存條有問題；1長3短音表示鍵盤有問題等。27(2)系統(tǒng)啟動自舉程序：在完成自檢后，依據(jù)系統(tǒng)CMOS中設(shè)置的啟動盤順序搜尋啟動驅(qū)動器，將外存儲器上的操作系統(tǒng)引導(dǎo)程序裝入內(nèi)存并運行，由引導(dǎo)程序裝入并啟動操作系統(tǒng)。28(3)系統(tǒng)設(shè)置程序：常見的按鍵為Del或F2，運行該程序。系統(tǒng)設(shè)置程序為用戶提供字符操作界面，允許查看和設(shè)置的信息包括：系統(tǒng)日期及時間，開機(jī)密碼，串行口和并行口的名稱，鍵盤初始狀態(tài)，顯示器和磁盤的有關(guān)參數(shù)，系統(tǒng)自檢級別，操作系統(tǒng)啟動盤的搜索順序等。系統(tǒng)設(shè)置程序?qū)⑦@些信息保存到CMOS（RAM）中，因此，通常將系統(tǒng)設(shè)置程序也稱為CMOS設(shè)置程序。29(4)中斷例程：即中斷服務(wù)程序。它對硬件實現(xiàn)最低層、最直接的控制，是軟件操作硬件的接口。303.CMOS芯片

CMOS是系統(tǒng)主板上一個可讀寫存儲器（RAM）芯片，用于保存用戶的系統(tǒng)日期及時間、開機(jī)密碼和某些硬件參數(shù)等信息。關(guān)于CMOS芯片有一個對應(yīng)的跳線槽，通常稱為CMOS跳線。跳線槽中有3根針，短接（鍵帽套扣）第1和2針，表示CMOS電池正常為CMOS芯片供電；短接第2和3針（5秒鐘以上），表示為CMOS芯片斷電，即清除CMOS中的全部信息。

31虛擬內(nèi)存

“虛擬存儲技術(shù)”是通過軟件方法，將主存和一部分外存空間構(gòu)成一個整體，提供一個比實際物理內(nèi)存儲器大得多的存儲空間。高速緩存Cache

高速緩存（Cache）是位于CPU與主存之間的隨機(jī)存儲器，其容量并不大，但信息交換速度很快，主要用于解決CPU運行速度與主存儲器的訪問速度不匹配問題，32CPU與各類存儲器之間的信息交換關(guān)系如下圖所示： 實現(xiàn)存儲器多級管理器的目的是盡量減少CUP訪問低速存儲器的次數(shù)，節(jié)省CPU的時間。一級Cache的速度最快。332.3.2外存儲器

常使用的外存儲器主要有固定硬盤、光盤、U（優(yōu)）盤和移動硬盤。34固定硬盤：硬盤容量已達(dá)到數(shù)TB，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)。電源接口跳線插針數(shù)據(jù)接口35硬盤接口廣泛使用的硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)是IDE（PATA）和SATA。PATA(ParallelAdvancedTechnologyAttachment，并行ATA)接口：即IDE接口，是并行ATA硬盤接口規(guī)范。

36并行接口，采用多通道傳輸，在數(shù)據(jù)總線中一次傳輸16位信號。一般主板上有2個IDE接口。IDE接口IDE接口優(yōu)點：價格低廉、兼容性強、性價比高。IDE接口缺點：數(shù)據(jù)傳輸速度慢、線纜長度過短、連接設(shè)備少。37

是SerialATA的縮寫，即單數(shù)據(jù)通道串行接口，新型硬盤接口類型。目前SATA接口已發(fā)展了三代，第一代寫入速度為150MB/s，第二代寫入速度則高達(dá)300MB/s，第三代已經(jīng)提升到了600MB/s。串行接口結(jié)構(gòu)簡單、支持熱插拔。SATA接口38SATA改用線路相互之間干擾較小的串行線路進(jìn)行信號傳輸，因此相比IDE的并行總線，SATA的工作頻率大大提升。并且S-ATA具有更簡潔方便的布局連線方式，更有利于散熱，降低內(nèi)部電磁干擾。SATA與IDE接口傳輸線比較：SATA接口與IDE硬盤接口不兼容，供電接口方式也不相同。電源的輸入接口也與原來的4pin電源不同，需要經(jīng)過轉(zhuǎn)換。39U(優(yōu))盤體積小、耗電量低、支持熱插拔的設(shè)備，目前容量已達(dá)GB級。熱插拔設(shè)備，與固定硬盤類似，目前容量已達(dá)TB級。光盤驅(qū)動器：可讀取存儲在CD和DVD盤中信息。移動硬盤402.4總線及其分類總線是計算機(jī)中各部件（設(shè)備）之間傳輸信息的一組公用信號線，是各部件的分時共享傳輸媒介。

一組總線在某一時刻只能傳輸一個部件發(fā)送的信息，因此，各個部件要分時占用總線。衡量總線的性能指標(biāo)主要包括總線寬度、帶寬和工作頻率3個方面的內(nèi)容。41指每秒總線上能傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量，通常用字節(jié)數(shù)/秒(B/s)表示。1.總線的主要性能指標(biāo)：總線由多條通信線路組成，每條都能傳輸二進(jìn)制信號，能同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)稱為總線寬度。常見16、32或64位?？偩€時鐘頻率總線帶寬=總線寬度×總線頻率÷83者之間的關(guān)系：總線寬度

總線頻率：總線帶寬：422.總線的層次芯片內(nèi)總線指芯片內(nèi)部連接各元件的通信連線。芯片間總線以CPU為核心與南橋和北橋之間直接相連的通信線路。

按總線在微機(jī)系統(tǒng)中的位置及功能不同，分為4個層次：芯片內(nèi)總線、芯片間總線、系統(tǒng)總線、系統(tǒng)外總線43微型計算機(jī)與外部設(shè)備之間的總線，也稱之為外部總線。通常又分并行總線和串行總線。系統(tǒng)總線

又稱板級總線。因為該總線是用來連接微機(jī)各功能部件而構(gòu)成一個完整微機(jī)系統(tǒng)的，所以稱之為系統(tǒng)總線。系統(tǒng)外總線44局部總線控制器ISA總線控制器磁盤控制器圖形卡PCI接口卡聲效卡網(wǎng)絡(luò)卡ISA接口卡CPUCache控制芯片組主存儲器453.總線的分類(按傳輸信息的性質(zhì)):總線按傳輸信息的性質(zhì)可分為地址總線（AddressBus，AB）、數(shù)據(jù)總線（DataBus，DB）和控制總線（ControlBus，CB）數(shù)據(jù)總線(DataBus,DB)CPU與主存儲器、I/O接口之間傳送信息的雙向總線地址總線(AddressBus,AB)給出源數(shù)據(jù)或目的數(shù)據(jù)所在的主存單元或I/O端口的地址信息，是單向總線。地址總線的寬度決定了微型計算機(jī)的最大的尋址能力。46用于傳輸CPU向其他部件發(fā)出的控制信號(指令)、其他部件反饋給CPU的狀態(tài)信息(中斷請求、設(shè)備就緒等信號)。因此，控制總線是雙向總線。

控制總線(ControlBus,CB)47微型計算機(jī)系統(tǒng)特點:采用總線結(jié)構(gòu)總線:微處理器通過總線及接口電路連接輸入、輸出設(shè)備，組成微型計算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)。482.5常見輸入設(shè)備的連接與使用輸入設(shè)備主要用于計算機(jī)系統(tǒng)接收來自用戶的數(shù)據(jù)、程序或命令，并將其轉(zhuǎn)換成計算機(jī)可識別和存儲的信息。常見輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。

49鍵盤(Keyboard)基本鍵區(qū)取消鍵Esc功能鍵區(qū)編輯鍵區(qū)數(shù)字小鍵盤50鼠標(biāo)(Mouse)遙控器左鍵右鍵滾動球51掃描儀(Scanner)原件操作鍵52其他輸入設(shè)備手寫板、條形碼掃描器、磁卡讀寫器、IC卡讀寫器等。

條形碼掃描器

532.6常見輸出設(shè)備的連接與使用將計算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們能夠識別的數(shù)字、字符（文字）、圖像和聲音等形式。常用輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、投影儀和音箱等。常見輸出設(shè)備： 顯示器、投影儀、打印機(jī)、繪圖儀等。54顯示器目前與計算機(jī)相關(guān)的常見顯示器有如下3種。(1)CRT顯示器：陰極射線管(CathodeRayTube)。成本低，色彩還原度高，響應(yīng)時間短，使用壽命長，體積大且重，功耗高并發(fā)熱，有一定的電磁輻射。(2)LCD顯示器：液晶顯示器（LiquidCrystalDisplay）。體積小且輕，耗電少，輻射小，圖像穩(wěn)定；與CRT顯示器相比缺點是成本高，使用壽命短。(3)LED顯示器：基本組件是發(fā)光二極管(LightEmittingDiode)。色彩鮮艷，動態(tài)范圍廣，亮度高，壽命長，工作穩(wěn)定可靠，功耗低（約為LCD的1/10），視角寬達(dá)160°，耐低溫（在