計算機硬件概述

硬件系統(tǒng)2.1于卜弄機硬件溉運

計算機硬件系統(tǒng)

計算機系統(tǒng)

計算機軟件系統(tǒng)

一、計算機硬件的組成

構成計算機系統(tǒng)的元器件、部件和設備

以及它們的工程實現(xiàn)（設計、制造和檢測）。

元器件：集成電路、印制電路板、磁性

元件、電子元件、光電子元件、接插件等。

部件和設備：運算器、控制器、主存儲

器、輔助存儲器、輸入和輸出設備、電源等

2-1

2-2

硬件系統(tǒng)2.1于卜弄機硬件溉運

二、微型計算機的硬件結構

微型計算機是由微處理器、存儲器、總

線、I/O接口及其相應設備組成。

微處理器總線

CPU

內存外存輸入輸出通信

接口接口接口接口

------X------------A-----

盤

硬

驅鍵盤通信線路

硬儒結陶光顯示器

驅

軟鼠標器打印機

2-3

、硬件系統(tǒng)2.1計算機硬件概運

hr

三、總線結構

總線：與內存和外部設備連接的一組公

用的連接線路。

分類：內部總線、系統(tǒng)總線、外部總線

數據總線、地址總線、控制總線

地址總線

2-4

2.1七卜弄二以硬;序:諭運

多總線結構

AGP總線

AGP顯卡<C7主存儲器

PCI總線

_JL_JLA_JL_

磁盤控制器網絡卡PCI接口

V

USB南橋*鍵盤、鼠標、串并行口

TAISA總線

2-5

▲、CPU的內部結構

CPU一一微處理器一一中央處理器

CPU：控制器、運算器、寄存器

2-6

、硬件系統(tǒng)2.2寧央允法?券

hr

二、CPU的性能指標

1.主頻、外頻和倍頻

主頻：CPU工作的時鐘頻率(MHz,GHz)o

MHz：每秒能執(zhí)行一百萬個時鐘周期。

GHz：每秒能執(zhí)行十億個時鐘周期。

指令執(zhí)行：一些指令需要一個周期

另一些指令需要很多周期

主頻=外頻X倍頻

WindowsXP中文專業(yè)版：300MHz(233MHz)

2-7

2.地址總線寬度

地址總線的位數,它決定了CPU可以訪問

存儲器容量的大小。

20位地址總線：1MB

XP—128MB(64MB)

32位地址總線：4GB

3.數據總線寬度

數據總線的位數,它決定了CPU與內存、

輸入輸出設備之間一次數據傳輸的信息量O

64位數據總線：8B一字長

2-8

4.高速緩存

一種具有很高速度的特殊內部存儲器。

與內存相比，高速緩存能夠使微處理器

更快的獲取數據。

等級：一級緩存、二級緩存

5.CISC和RISC

CISC：復雜指令集計算機

RISC：精簡指令集計算機一帶有有限的

簡單指令集的微處理器。

2-9

2)2寧央代空券

三、c；PU的發(fā)展歷程intel..AMD>Cyrix

時間CPU芯片集成度主頻字長(b)最大內存

197140042300108KHz4640B

19788086/80882.9萬4.77-lOMHz16lMB/20b

19828028614.3萬6-20MHz1616MB/24b

19858038627.5萬12.5-33MHz324GB/32b

198980486125萬33-133MHz324GB/32b

1993Pentium310萬60-233MHz644GB/32b

1997PentiumII750萬233-450MHz644GB/32b

1999PentiumIII2800萬450-800MHz6464GB/36b

2000Pentium44200萬400M-3.2GHz6464GB/36b

硬件系統(tǒng)

，存儲器概述

——第3位(1)

1.基本概念第4位(1)

存儲器：由一些能表示0和1的物理器件

組成的，如雙穩(wěn)態(tài)電路、磁性材料等。

存儲位：存儲信息的最小單位，0或1。

存儲單元：若干個存儲位組成，字節(jié)。

存儲容量：存儲器中存儲單元的總數。

基本操作：讀出數據-一取數

寫入數據--存數

2-11

2.分類

按存儲方式分類

隨機存儲器(RAM)隨機存取任何單元的數據

順序存儲器(SAM)只能按某種順序存取數據

只讀存儲器(ROM)只能讀取任何單元的數據

按功能和存取速度分類

寄存器型存儲器CPU內部的寄存器組

高速緩沖存儲器LICache,L2Cache

主存儲器內部存儲器

輔助存儲器外部存儲器

基本要求：存取時間短、存儲容量大、價格低

2-12

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

單

存

存

位

隼

儲

價

速

容

格

度

量

更

更

更

高

快

大

海量存儲器

2-13

、硬件系統(tǒng)2.3分儲系統(tǒng)

hr

4.性能指標

存儲容量：存儲器可以容納的信息量。

例如：半導體存儲器f64-256MB

硬盤-60T60GB

存取時間：指存儲器從接到讀或寫命令

開始，到讀寫操作完成為止所需時間。

數據傳輸率：外存與內存交換數據的能

力。如硬盤的數據傳輸率：1.25-lOMB/s

2-14

、硬件系統(tǒng)2.3存儲系統(tǒng)

hr

H半導體存儲器

1.分類

按工作性能分類

高速緩沖存儲器容量小，速度高。雙極型半導體存儲器

隨機存取存儲器-RAM(SRAM、DRAM)

主存儲器

只讀存儲器-ROM

輔助存儲器半導體盤(固態(tài)盤)

按制造工藝分類

TTL型存儲器

雙極型半導體存儲器

ECL型存儲器一高速緩沖存儲器

SRAM-存取速度快f高速緩存

MOS存儲器

DRAMf集成度高一主存儲器

2-15

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

2.隨機存取存儲器-RAM

RAMfRandomAccessMemory

特點：存放數據可以隨時讀寫，但斷電

后RAM存放的數據全部丟失。

靜態(tài)隨機存取存儲器SRAM：以反相器交

叉耦合構成的觸發(fā)器作為存儲單元，不需定

時刷新，存取速度快一高速緩存

動態(tài)隨機存取存儲器DRAM：用開關電容

作存儲單元,定時刷新,集成度高一主存儲器

2-16

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

3.只讀存儲器

ROMfReadOnlyMemory

特點：存放的數據只能讀出不能寫入,

但斷電后ROM存放的數據仍存在o

系統(tǒng)主板上裝有ROM-BIOSo

rMROM一掩膜ROM

PROM一可編程ROM

ROM<EPROM-可擦除可編程ROM

E2PROM-電可擦除可編程ROM

〔flashEPROM-快可擦除可編程ROM

2-17

計算:

硬件系名2.3年儲系統(tǒng)

三、磁表面存儲器

1.存儲原理寫入時，數據經

編碼電路產生相應的

電流變化，當數據位

為“1”時，電流發(fā)生

極性變換；數據位為

“0”時，電流極性不

變。電流送到磁頭線

寫入電流圈，在磁表面形成與

數據對應的磁化區(qū)。

讀出時，把磁頭

的感應信號轉換成數

據輸出。

2-18

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

2.硬盤(HardDisk)

又稱硬盤存儲器，硬磁盤存儲器。

特點：存儲容量大、存取速度快

可靠性高、每兆字節(jié)成本低

溫徹斯特技術：工作時磁頭懸浮在高速

轉動的盤片上方，不與硬盤直接接觸。

其精髓是密封、高速旋轉的鍍磁盤片、

磁頭沿盤片徑向移動。

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

⑴硬盤的工作原理

盤組

小車

OO

若從查找操作開始，驅動機構根據柱面

地址把磁頭向目標磁道移動，并定位在目標

磁道上，等待有關信息區(qū)段旋轉到磁頭下，

然后進行讀寫操作。

2-20

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

⑵硬盤的性能指標

平均訪問時間：指磁頭從起始位置到達

目標磁道位置，并從目標磁道上找到要讀寫

的數據扇區(qū)所需的時間。

平均訪問時間=平均尋道時間

+平均等待時間

磁道記錄密度：道密度一沿盤片直徑方

向單位長度內的磁道數。

位密度一磁道上單位長度的數據位數。

2-21

硬件系統(tǒng)2.3存儲系統(tǒng)

數據傳輸率：指硬盤讀寫數據的速度。

其計算公式如下

數據傳輸率=位密度（位/英寸）X

轉速（轉/秒）X2TTR（英寸/轉）

R是最內圈磁道半徑

轉速：指硬盤盤片每分鐘轉動的圈數。

也就是主軸轉速，單位是門）m。

通常的硬盤轉速為5200、5400

7200、lOOOOrpm

2-22

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

硬盤的邏輯容量：硬盤的存儲格式是按

柱面、磁道和扇區(qū)來衡量的，柱面是由一組

盤片上的同一個磁道垂直形成的同心圓柱。

硬盤容量=柱面數x磁道數

X扇區(qū)數X512B

例如：通過BIOS檢測發(fā)現(xiàn)，某型號硬盤

邏輯上的面數為255,每面有1027個磁道，每

磁道有63個扇區(qū)，則

硬盤容量=255X1027X63X512B

=8.056GB

2-23

計算

硬件系綢2.3存儲系統(tǒng)

⑶硬盤的外部結構

硬盤使用前要做：物理格式化、分區(qū)、高級格式化

2-24

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

3.軟驅與軟盤

軟盤存儲器是由軟盤驅動器、軟盤控制

器和軟盤三部分組成。

軟盤驅動器：讀寫軟盤信息的裝置。

軟盤控制器：與主機連接的接口。

軟盤：信息的存儲介質，可脫機保存。

特點：①與硬盤相比，軟盤價格便宜;

②軟盤及其驅動器體積小，攜帶方便;

③可脫機存儲，互換性好。

2-25

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

⑴軟驅的工作原理

工作過程：電機帶動盤片轉動，磁頭定

位器是一個很小的步進電機，它負責把磁頭

移動到正確的磁道，由磁頭完成對軟盤的讀

寫操作。

寫操作：以電脈沖將磁頭下方磁道上那

一點磁化。

讀操作：將磁頭下方的磁化信息轉化為

電信號，通過電信號強弱來判斷是o還是1。

2-26

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

⑵軟驅與軟盤的性能指標

磁道：以盤片中心為圓心的同心圓軌跡

就是記錄數據的磁道。

道密度：沿軟盤徑向方向單位長度上的

磁道數，3.5in軟盤有80個磁道。

扇區(qū)：每個磁道被劃分

為若干扇區(qū),3.5in軟盤的扇

區(qū)一般有18個。

2-27

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

存儲容量：指每張盤片所能記錄的二進

制數據的總和。其計算公式為：

存儲容量=磁面數x磁道數

X扇區(qū)數X512B

數據傳輸率：指軟盤及軟驅每秒鐘與計

算機主機交換二進制數據的位數。

常見的有：125Kb/s、250Kb/s

300Kb/s>500Kb/s

2-28

年儲系統(tǒng)

硬—件i系統(tǒng)2.3

⑶軟盤的外部結構

軟盤是由起保護作用的塑料封套和盤片

組成，其結構包括塑料外殼、快門、標簽、

寫保護口、盤片、金屬環(huán)等。

寫保護口

2-29

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

四、光盤存儲器

光盤存儲器是由光盤、光盤驅動器和光

盤控制器組成。

特點：存儲容量大、非接觸式讀寫、制

作成本低、不怕熱和磁、保存攜帶方便。

分類:只讀型光盤:CD-ROM

一次寫型光盤：WORM、CD-R

可重寫型光盤：CD-RW

2-30

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

1.工作原理

光盤存儲器是利用激光的單色性和相干

性,通過調制激光把數據聚集到記錄介質上,

使介質的光照區(qū)（直徑小于小而發(fā)生物理和

化學變化，以寫入數據。

讀數據時，利用低功

率密度的激光掃描信息軌目標鏡

雎準鏡

道，其反射光通過光電檢光線分離器

感光器

測器檢測、解調，從而獲衍射光柵

透鏡

得所需要的信息。激光頭

2-31

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

2.性能指標

存儲容量：一張光盤的數據存儲量。

CD-ROM—650MB

DVD-4.7-17GB

數據傳輸率：標準速率為150KB/S

2x-300KB/S（倍速）

4x-600KB/S（4倍速）

48x—7200KB/S（48倍速）

2-32

、硬件系統(tǒng)2.3存儲系統(tǒng)

hr

平均訪問時間：

指光驅在盤上定位并讀取一定量的數據

所需要的平均時間。該時間越短，光驅的啟

動速度越快。

MPC-3規(guī)定：平均訪問時間《250ms。

數據緩沖區(qū)：

指光驅內部緩沖存儲器的容量。緩沖區(qū)

越大，光驅的響應速度越快。

其大小一般為：128KB、256KB

2-33

硬件系統(tǒng)2.3年儲系統(tǒng)

3.外部結構

光驅控制面板：立體聲耳機插孔、音量

控制、工作狀態(tài)指示燈、彈出孔、彈出開關

和光盤托盤。

光驅控制接口：電源插口、跳線設置、

數據接口、EIAJ插座、音頻輸出。

2-34

計算:

硬件系與12.3年儲系統(tǒng)

五、可移動存儲器

u盤移動硬盤

2-35

硬件系統(tǒng)24諭人設備

?、輸入設備概述

輸入：指將預備進行處理的數據送入計

算機的過程。

輸入設備：把程序和原始數據等轉變?yōu)?/p>

計算機能識別的信息存放到存儲器中。

分類：①字符輸入設備：鍵盤、磁卡機

②指點輸入設備：鼠標器、觸摸屏

③掃描輸入設備：掃描儀、條形碼

④語音輸入設備：IBMViaVoice

2-36

硬件系統(tǒng)2.4輸入訖/

二、鍵盤

1.鍵盤的結構T1

結構：電路板、按鍵、外殼。電容健機幡■

按鍵：用戶使用鍵盤的區(qū)域。

鍵盤上鍵位的排列有一定規(guī)律,般可

分為四個區(qū)域:

打字機鍵區(qū)

功能鍵區(qū)

2-37

硬件系統(tǒng)24輸入必備

2.鍵盤的工作原理

鍵盤電路大多采用Intel8048或8049單

片機控制的控制電路，該控制電路具有鍵掃

描、消顫、生成鍵掃描碼等功能。

鍵盤上的按鍵排列成矩陣形式，用軟硬

件的方法分別對行、列進行掃描，以獲取按

鍵的位置，并生成鍵掃描碼。

單片機將鍵掃描碼以串行方式傳輸給主

機，主機接到后進行如下操作：

2-38

硬件系統(tǒng)2.4統(tǒng)入笈當

①通過接口電路將串行數據轉換為并行

數據;

②由并行接口送給CPU；

③由軟件將掃描碼轉換為該鍵ASCH碼.

3.鍵盤的種類

機械式鍵盤、薄膜式鍵盤、無線鍵盤

4.鍵盤的接口

AT、PS/2、USB

2-39

硬件系統(tǒng)2.4統(tǒng)入笈當

三、鼠標器

鼠標器是一種手持式屏幕定位裝置，在

圖形界面中大多數操作都可用鼠標來完成。

機械式鼠標：移動鼠標時，用滾動小球

來進行定位。

光電式鼠標：在特定的反射板上移動鼠

標，用鼠標底部光電轉換裝置定位坐標點。

/

（圖，光學*標會以LED來照亮一個超用的工2-40

（圖1，典型的凱跡球鼠標的底部）作表面，所看到的圖形會反射到瀏覽傳感器.）

硬件系統(tǒng)2,5碗r也笈當

一、輸出設備概述

輸出：指將計算機處理的數據轉換為用

戶需要的形式。

輸出設備：把計算機的處理結果以人們

或現(xiàn)場所接受的形式表達出來的設備。

分類：①顯示器：字符方式、圖形方式

②打印機：擊打式、非擊打式

③繪圖儀：平板式、滾筒式

④語音輸出系統(tǒng)：語音輸出、音樂輸出

2-41

碗也笈當

硬件系■統(tǒng)2,5r

二、顯示設備

主機顯示卡顯示器

總線擴展槽多芯視頻電纜

1.顯小k

顯示卡（顯示適配器、顯示接口卡）

顯示卡是用于將主機中的數字信號轉換

成圖像信號"I

PCI\

并顯示在顯AG顯

示

示器上。卡

2-42

、硬件系統(tǒng)2.5播riH?設備

hr

⑴顯示卡的基本結構

顯示卡是由顯不芯片、顯不內存、RAM

DAC、VGABIOS、總線接口等組成。

顯示卡的工作原理示意圖

顯

VGA輸出存

組

模擬信號顯示

BIOS）芯片

PCI總線接口（數字信號）

2-43

、硬件系統(tǒng)2.5新riH%率

hr

⑵顯示卡的性能指標

分辨率：指在顯示器屏幕上所能描繪的

像素個數（橫縱比為4:3）,如640*480、

800*600、1024*768、1280*1024。

顏色深度：指能同屏顯示的色彩數量,

如8、16、24、32(24/8)、36(24/12)位。

顯存的容量大小決定了顯卡支持的最高

分辨率和顏色深度。

顯存=分辨率X顏色深度

2-44

硬件系統(tǒng)2.5績riH%各

2.CRT顯示器（陰極射線管）

⑴顯示器的工作原理

CRT是由電子槍、偏轉線圈、熒光粉層、

蔭罩和玻璃外殼組成，彩色管一三基色。

條電束

玻璃

/3r屏

面上

3色電子槍的

熒光

粉

2-45

旗偵:含

硬-件I系統(tǒng)2.5rth

⑵顯示器的分類

按顯示顏色：單色顯示器、彩色顯示器

按器件材料：陰極射線管、液晶顯示器

等離子體顯示器、發(fā)光二極管顯示器

按屏幕形狀:球面屏幕、柱面屏幕

平面直角屏幕、純平面屏幕

2-46

硬件系統(tǒng)2,5碗r也笈當

⑶顯示器的性能指標

屏幕尺寸：衡量顯示器屏幕大小。

14、15、17、21英寸。

點距：指熒光屏上兩個相鄰的相同顏色

磷光點之間的距離。點距越小，顯示圖像越

細膩。0.28(14in/1024*768)

0.27、0.26、0.25mm

分辨率：指屏幕上可容納像素的個數,

它受到屏幕尺寸和點距的限制。

2-47

硬件系為2.5績r也訖備

掃描方式:

逐行掃描隔行掃描

輻射和環(huán)保:

電腦中多達30%塑料包裝可能有含溟阻燃劑。這些材料和另

一類環(huán)境毒素PCB有關，懷疑可能對哺乳動物生殖能力有損害。

石墨可以在顯示屏、顯像管和電容中找到。它損害神經系統(tǒng)

并較高劑量可導致石墨中毒。鎘在可充電電池和某些電腦顯示器

的色彩顯象層中存在。鎘損害神經系統(tǒng)，高劑量時有毒。

2-48

硬件系統(tǒng)__________2,5鈍出設備

3.液晶顯示器(LCD)

LCD是通過液晶材料和彩色過濾器過濾

光源，在平面面板上產生圖像。

優(yōu)點：空間小、重量輕、低功耗

性能指標：屏幕尺寸13.3、14.1寸

可視角度-水平角度＞140。

垂直角度＞120。

顯示顏色fTFT-LCD

DSTN-LCD