《计算机硬》PPT课件.pptx

大学计算机基础 南京师范大学出版 主讲：田挺 1.掌握计算机信息技术、硬件、软件、网络、多媒 体和数据库基础知识。 2.掌握Windows操作系统、Internet工具、Office 、声音处理、图形图像处理等软件的使用。 3.熟练掌握常用软件的使用方法，包括Word、 Excel、PowerPoint、Access等。 4.重点考核学生对计算机基本概念和原理的掌握情 况和利用常用软件解决信息处理问题的能力。 总体要求 1.本试卷满分100分，考试时间90分钟，考试形 式上机考试、闭卷。 2.考试软件版本：Windows2000/XP、 Office2000/2003。 3.考试采用单选题、操作题两种题型，比例分别 为：40%、60%。 4.参考教材：大学计算机基础，蔡绍稷、吉 根林 南京师范大学出版社。 说明 第一节 计算机硬件的基础结构 第二节 常用输入设备 第三节 常用输出设备 第四节 外存储器 第五节 计算机基本工作原理 第六节 微型计算机系统的配置及主要技术指标 实验 认识PC机的主板 第二章 计算机硬件 第一节 计算机硬件的基础结构 第二节 常用输入设备 第三节 常用输出设备 第四节 外存储器 第五节 计算机基本工作原理 第六节 微型计算机系统的配置及主要技术指标 实验 认识PC机的主板 第二章 计算机硬件 l计算机系统组成，计算机硬件基本组成。 l常用输入设备：键盘、鼠标、笔输入设备、扫 描仪、数码相机。 l常用输出设备：显示器、打印机。 l外存储器：软盘、硬盘、光盘、移动存储器。 l计算机基本工作原理。 l微型计算机系统配置、微型计算机主要技术指 标。 考试内容 2.1.1 计算机系统的组成 1946年美国数学家Von Neumann (冯诺依曼) 和同事们设计出的存 储程序计算机ISA，其采用的设计 理念是： 采用二进制形式表示数据和指令。 采用程序存储方式。 由存储器、运算器、控制器、输入和 输出设备5大部件组成计算机。 2.1.1 计算机系统的组成 硬件系统 软件系统 主机外设系统软件应用软件 随机存储器 RAM 只读存储器 ROM 高速缓冲存储器 输出设备 输入设备 操作系统 语言处理程序 网络通信管理程序 数据管理系统 用户程序 应用软件包 控制器 运算器 外存储器 内存储器 中央处理器 U盘 硬盘 光盘 显示器、投影仪 打印机 绘图仪 键盘 鼠标 扫描仪 考试按书本内容为准 2.1.2 计算机硬件系统的组成 家庭网络 计算机 计算机、电视、影 音三模式 平板电脑 移动计算机 2.1.2 计算机硬件系统的组成 n主机的大部分部件主要安装在主机板上。 例如CPU、内存、时钟发生器等重要部件 和电路都安装在主板上。 lCPU插座 l芯片组（固定在主板上的一组超大规模集成电路芯片总称，南桥、 北桥） l内存插槽 l系统BIOS（含上电自检、系统初始化、系统设置） lCMOS（存储系统配置信息） l总线扩展槽 l串行、并行接口 2.1.2 计算机硬件系统的组成 2.1.2 计算机硬件系统的组成 内存条插槽 芯片组 南桥、北桥 BIOS芯片 存放与主板匹配 的基本输入/输 出程序。 CPU插座 串行接口 COM1,COM2连接 串行鼠标和 Modem等设备 AGP扩展槽 加速图形接口 PCI扩展槽 CMOS电池 为CMOS电路 提供电源 2.1.2 计算机硬件系统的组成 2.1.2 计算机硬件系统的组成 CPU背面 CPU 插槽 CPU正面 2.1.2 计算机硬件系统的组成 2.1.2 计算机硬件系统的组成 2.1.2 计算机硬件系统的组成 nPCI扩展插槽 接插各种扩 充设备;例如 网卡、声卡 、多功能卡 、电视卡等 。 2.1.2 计算机硬件系统的组成 n存放与主板匹配的基 本输入/输出程序。 2.1.2 计算机硬件系统的组成 n南桥负责磁盘与PCI之间的数据流通。 2.1.2 计算机硬件系统的组成 n北桥负责CPU、内存和显卡间“交通”。 2.1.2 计算机硬件系统的组成 12V电源接口 IDE接口 IDE 集成设备电子部件，连接硬、软盘、光盘等 USB接口 声卡、Midi接口 串行接口 2.1.2 计算机硬件系统的组成 n供主板时钟电源。 2.1.2 计算机硬件系统的组成 2.1.2 计算机硬件系统的组成 n计算机的五大部件： l运算器 l控制器 l存储器 l输入设备 l输出设备 微处理器（中央处理单元CPU，微处理单元MPU） 2.1.2 计算机硬件系统的组成 n能完成各种算术及逻辑运算 n控制计算机其他各部件协调工作。 n运算器 进行加、减、乘、除运算 n控制器 包括取指令、取数、运算顺序的控制 n内部寄存器组 暂时存放中间的运算结果 运算器 通用寄存器 控制器 专用寄存器 内部总线操作数 结果 三大部件 2.1.2 计算机硬件系统的组成 n时钟频率： l 内部时钟频率:又称为主频，用于CPU内部电路工作的定时。对于同一型 号的CPU，主频越高，CPU的工作速度就越快，同时功耗也越大。主频用 MHZ来表示，即每秒百万次；“Pentium ”达 2.8GHZ，最快的微处 理器主频达3.8GHz。 l 外部时钟频率:用于外部CPU总线的定时。 主频=倍频数外部时钟频率 n指令的执行速度:指CPU每秒种所能执行的指令数目。用MIPS来表示，即每秒 百万条指令；Pentium Pro”可达400MIPS； nCPU的字长:CPU一次所能处理数据的二进制位数。 n指令系统:CPU内部的指令集，指令集功能强，计算机处理能力就强。 l 复杂指令系统计算机（ CISCComplex Instruction Set Computing） ：20世纪60年代 l 精简指令系统计算机（RISC，Reduced Instruction Set Computing） 20世纪80年代 n制造工艺：线宽 27 2.1.2 计算机硬件系统的组成 n每个单元都对应一个地址，以实现对单 元内容的寻址。 1011011 0 38F04H 内存地址 单元内容 喂！赵刚是住在 2031房间吗？ 2.1.2 计算机硬件系统的组成 既可读，也可写；断电后信息丢失。 存取时间短，主 要用于Cache中 通常指计算机主 存，制作成内存 条形式出现。 只能读不能写，断 电后信息不会丢 失。一般存放计算 机系统管理程序。 2.1.2 计算机硬件系统的组成 n总线是一组传输公共信息的信号线的集合，是在计算机系 统各部件之间传输地址、数据和控制信息的公共通路。 n由一组导线和相关的控制、驱动电路组成。在计算机系统 中，总线被视为一个独立部件看待。 2.1.2 计算机硬件系统的组成 n在总线结构中不同的总线其电路工作速度相差较大，把不 同工作速度的电路集成到一个芯片中就构成了主机板上系 统的“芯片组”（Chip Set）。 n主要有双桥和控制中心（Hub）两种结构。 n主桥（俗称“北桥”）将存储器、PCI总线的连接控制电 路集成在一起，同时还包括了存储子系统的DRAM、 Cache控制电路。 n“I/O桥”电路（俗称为“南桥”）将ISA总线的连接控制 电路、系统内中低速设备的I/O接口电路以及相应的中断 控制、DMA控制电路集成在一起。 2.1.2 计算机硬件系统的组成 n总线数据宽度 l能同时传送的数据位数（bit） n总线时钟频率（工作频率） l决定了流量（MHz） l协调总线上各种操作的时钟信号的频率 n总线的带宽（B/S） l单位时间内总线上可传送的最大数据量 n总线的发展趋势是位数越来越宽（从8位发展到64位），传输速 率越来越快（从16MB/s发展到1GB/s）。1 2.1.2 计算机硬件系统的组成 nI/O接口是CPU与外部设备间的桥梁和通道。不 同的外设要与主机相连都要配备不同的接口。 nCPU和外存储器以及输入输出设备之间不能直 接交换数据，必须通过“接口”设备来转接。 第一节 计算机硬件的基础结构 第二节 常用输入设备 第三节 常用输出设备 第四节 外存储器 第五节 计算机基本工作原理 第六节 微型计算机系统的配置及主要技术指标 实验 认识PC机的主板 第一章 计算机硬件 2.2.1 键盘 2.2.1 键盘 小键盘区 功能键区 控制键区主键盘区 2.2.1 键盘 指法分区，是指每个手指分工负责的键位区。从指法分区图可以看出， 每个手指负责的键位区在上下之间呈斜线关系。击键后，手指一定要回 归基准键位，练习时手指必须击打规定的键，不可混合或超越。 nCaps Lock键：大写锁定键。英文是Capital Lock 的缩写。用于 输入较多的大写英文字符。它是一个循环键，再按一下就又恢复 为小写。当启动到大写状态时，键盘上的Caps lock 指示灯会亮 着。注意，当处于大写的状态时，中文输入法无效。 nEsc键：退出键。英文Escape 的缩写，中文意思是逃脱、出口 等。在电脑的应用中主要的作用是退出某个程序。例如，我们在 玩游戏的时候想退出来，就按一下这个键。 2.2.1 键盘 nTab键：表格键。可能大家比较少用这一个键。它是Table的缩写 ，中文意思是表格。在电脑中的应用主要是在文字处理软件里（ 如Word）起到等距离移动的作用。例如我们在处理表格时，我们 不需要用空格键来一格一格地移动，只要按一下这个键就可以等 距离地移动了，因此我们叫表格键。 nShift键：转换键。英文是“转换”的意思。用以转换大小写或上 符键，还可以配合其他的键共同起作用。例如，要输入电子邮件 的，在英文状态下按Shift+2 就可以了。 2.2.1 键盘 nCtrl键：控制键。英文是Control 的缩写，中文意思是控制。需要 配合其他键或鼠标使用。例如我们在Windows状态下配合鼠标使 用可以选定多个不连续的对象。 nAlt键：可选键。英文是Alternative，意思是可以选择的。它需要 和其他键配合使用来达到某一操作目的。例如要将计算机热启动 可以同时按住Ctrl+ Alt+Del 完成。 2.2.1 键盘 nEnter键：回车键，英文是“输入”的意思。是用得最多的键，因 而在键盘上设计成面积较大的键，像手枪的形状，便于用小指击 键。主要作用是执行某一命令，在文字处理软件中是换行的作 用。 nF1F12键：功能键。英文Function，中文为“功能”的意思。 在不同的软件中，起为其定义的相应功能的作用，也可以配合其 他的键起作用。例如在常用软件中按一下F1 是帮助功能。 2.2.1 键盘 nPrint Screen/Sys Rq键：印屏键或打印屏幕键。是捕捉屏幕的， 按了之后当前屏幕的显示内容就保存在剪贴板里面了。可以打印 屏幕上的内容。 nScroll Lock键：屏幕滚动锁定。可以将滚动条锁定。 Scroll Lock在DOS时期用处很大，由于当时显示技术，限制了屏幕只能 显示宽80个字符长25行的文字，在阅读文档时，使用该键能非常 方便地翻滚页面。随着技术发展，在进入Windows时代后， Scroll Lock键的作用越来越小，不过在Excel中它还是有点用处: 如果在Scroll Lock关闭的状态下使用翻页键(如Page Up和Page Down)时，单元格选定区域会随之发生移动;反之，若要在滚动时 不改变选定的单元格，那只要按下Scroll Lock即可。 2.2.1 键盘 nPause break键：暂停键。将某一动作或程序暂停。例如将打印 暂停。可中止某些程式的执行,特别是 DOS 程式在还没进入操 作系统之前的DOS界面的自检显示的内容,按Pause Break, 会暂 停信息翻滚，之后按任意键可以继续。在WINDOWS下按 WINDOWS标志+Pause/Break可以叫出系统属性. nInsert键：插入键。在文字编辑中主要用于插入字符。是一个循环 键，再按一下就变成改写状态。 2.2.1 键盘 nDelete键：和Del键相同，删除键。主要在Windows中或文字编 辑软件中删除选定的文件或内容。 nHome键：原位键。英文Home的中文意思是家，即原地位置。在 文字编辑软件中，定位于本行的起始位置。和Ctrl键一起使用可以 定位到文章的开头位置。 2.2.1 键盘 nEnd 键：结尾键。英文End的中文意思是结束、结尾。在文字编 辑软件中，定位于本行的末尾位置。与Home键相呼应。和Ctrl键 一起使用可以定位到文章的结尾位置。 nPageUp键：向上翻页键。Page，页的意思；Up，向上的意思。 在软件中将内容向上翻页。 nPageDown键：向下翻页键。Page，页的意思，Down，向下的 意思。和Pageup键相呼应。 nNum Lock键：数码（小键盘）锁定键 按下右上角第一个灯亮 表示可以使用小键盘 再按 灯熄灭 表示小键盘不可用。 2.2.1 键盘 2.2.2 鼠标器 n鼠标的技术指标值一是分辨率，用dpi（dot per inch） 2.2.2 鼠标器 2.2.3 笔输入设备 n笔输入设备俗称“手写笔” n按结构分类：手持式、平板式、胶片和滚筒式等 n主要性能指标有： l分辨率 l色彩位数（色彩深度） l扫描幅面 l与主机的接口 2.2.4 扫描仪 2.2.4 扫描仪 2.2.4 扫描仪 2.2.4 扫描仪 2.2.5 数码相机 单反，也就是单镜头反光。 第一节 计算机硬件的基础结构 第二节 常用输入设备 第三节 常用输出设备 第四节 外存储器 第五节 计算机基本工作原理 第六节 微型计算机系统的配置及主要技术指标 实验 认识PC机的主板 第二章 计算机硬件 2.3.1 显示器 2.3.1 显示器 nPC机显示器由两部分组成：监视器（Monitor）和显示控制卡（简称 为显卡）。 n目前常见的监视器有阴极射线管CRT（Cathode Ray Tube）、液晶 显示器LCD（Liquid Crystal Display）、等离子显示器。 n显卡通常包含接口电路、逻辑控制及显示存储器，通常也是一个独立 装置，通过AGP或PCI插槽安装在计算机的主板上。 n常用显示卡的标准为: l ESA增强型图形适配器，640480、16色 l VGA视频图形阵列， 640480、256色 l SVGA超级VGA型，分辨率可达12801024，真彩色（ 16.7M 色) 2.3.1 显示器 像素 B G R B蓝枪 G绿枪 R红枪 荫罩板 荧光屏 偏转系统 CRT彩色显示器的工作示意图 内表面上涂 有一层薄薄 的荧光物质 三个电子枪 分别轰击每 个像素中的 红、绿、蓝 三个小点。 上面有几十万个小孔，保证三个 电子束穿过同一个小孔，打在各 自的荧光小点上。 水平和垂直两个偏 转线圈产生磁场对 电子进行控制 电子束，由高压正电加 速并聚焦后射向屏幕， 并轰击某个荧光点，使 该点发光。 57 2.3.1 显示器 玻璃基板 玻璃基板 电极 偏光板 偏光板 彩色滤光片 存储电容 液晶 配向膜 光管 反射板导光板背光板 TFT 液晶显示器的基本结构图 无须考虑屏幕刷新的问题，画面非常稳定、无闪烁感。 零辐射、全平面。与CRT显示器相比体积小、能耗低 采用液晶控制透光度技术来实现色彩、亮度 2.3.1 显示器 ITO透明电极 前面基板 背面基板 保护层 荧光体 （红） 荧光体（绿） 荧光体 （蓝） Data 电极 阻隔壁 绿光 放电区域 等离子显示器结构图 当电极通电后，两电极间形成电流，形成的电场将惰 性气体激发为等离子状态，等离子状态的惰性气体与电子碰 撞产生紫外线，紫外线激发红、绿、蓝三种荧光粉发光，从 而在每个像素点上产生相应的颜色变化。 2.3.1 显示器 n显示屏的尺寸 l指显示屏幕对角线的尺寸，单位为英寸（in）。 l显示屏的水平与垂直比一般为4比3，宽屏为16比9 n分辨率 l指整个显示屏幕上最多可显示的像素数目。也可理解为 水平和垂直方向上可显示的最大像素个数，分辨率通过 用水平方向像素数垂直方向像素数来表示。如 800600，1024768及高分辨率12801024等， 同等尺寸下屏幕的分辨率越高，图像就越清晰。 n点距 l点距是不同像素中两个颜色相同的小荧光点间的距离。 2.3.1 显示器 n刷新频率 l 指每秒种显示屏幕上所有像素更新的次数，分为水平刷新频率和 垂直刷新频率，水平刷新频率又称为行频，它是指水平方向上扫 描的频率；垂直刷新频率又称为帧频，指垂直方向上扫描的频率 。帧频越高，计算机图像的稳定性越好。目前PC机显示器的帧频 一般在85Hz以上。 n像素的颜色范围 l 一个像素可显示出多少种颜色，由这个像素的深度来决定。像素 的深度实际上是R、G、B三个基色的二进制位位数之和。例如，R 、G、B分别用8bit来表示，则像素的深度是24位，具有 22416.8兆不同的颜色。 2.3.2 打印机 2.3.2 打印机 n打印机是输出设备，可将输出结果打印在纸上。 n分类： l 按印字原理分为击打式和非击打式 u击打式打印机是用机械方法，使打印针或字符锤击打色带，在 打印纸上印出字符。 u非击打式打印机则是通过激光、喷墨、热升华、热敏等多种方 式将字符印在打印纸上。 l 按和主机通讯方式分为串行打印机、并行打印机和USB接口打印机 l 按打印纸的宽度不同分为宽行打印机和窄行打印机等。 2.3.2 打印机 n激光打印机是将激光扫描技术和电子显像技术相 结合的非击打式输出设备。 n激光打印机系统的整个工作流程可分成四部分： l 应用数据转译：把打印内容用打印机语言描述 l 数据传送：通过并口（或USB）传送给打印机 l 光栅或点阵数据生成：将页面描述数据转换成打印机使用的点阵 形式 l 引擎输出：激光扫描部件在硒鼓上形成静电潜影并转印输出 2.3.2 打印机 激光打印机工作原理图 2.3.2 打印机 n分辨率 l 打印分辨率是指每英寸上所打印的点数，用dpi来表示。300dpi是人眼分 辨打印出的文本与图像边缘是否有锯齿的临界点。 n打印速度 l 打印速度是指打印机单位时间里能打印的字符数或页数。针式打印机的速 度用每秒打印字符数（CPS）来衡量。喷墨打印机和激光打印机都属于页 式打印机（即计算机主机输出完一整页的内容后，打印机才开始打印）， 打印速度用每分钟打印多少页纸（PPM）来衡量。 n打印宽度 l 打印宽度是指打印机每行最多能打印的字符数（CPL），表示有效打印区 域的横向长度。针式打印机的宽度有80列和132列两种。非击打式打印机 宽度通常用可打印的某种纸张的最大宽度来表示，如A3、A4。能打印A3 纸张以上的打印机称为宽行打印机。 n缓冲存储器 l 缓冲存储器的大小直接影响着打印机的输出速度。针式打印机的缓冲存储 器容量一般只有16KB，而激光打印机的缓冲存储器容量能达到16MB， 甚至更高。 第一节 计算机硬件的基础结构 第二节 常用输入设备 第三节 常用输出设备 第四节 外存储器 第五节 计算机基本工作原理 第六节 微型计算机系统的配置及主要技术指标 实验 认识PC机的主板 第二章 计算机硬件 2.4 外存储器 n内存之外的存储器称为外存储器，外存储器不能被CPU直 接访问。外存储器通常指磁盘、磁带、光盘等。磁盘又分 为软磁盘和硬磁盘。 n磁盘驱动器 l磁盘是在磁盘驱动器的带动下工作的。驱动器的功能 是： 控制磁盘的机械运动与磁头的定位，执行有关数据的传输命 令。 完成数据的存取操作。 n有哪些常用外存储器？ 2.4.1 软盘存储器 软盘正反示意图软盘正反示意图 2.4.1 软盘存储器 n软磁盘存储器由软磁盘和软磁盘驱动器组成。 n目前常见到的是3.5英寸软盘，简称为软盘。它分为低密 度和高密度两种，低密度软盘格式化后的容量为720KB， 高密度软盘格式化后的容量达到1.44MB。 n软盘是在聚酶塑料薄膜上涂一层磁性材料制成的圆盘。通 过软磁盘驱动器完成电磁或磁电信息的转换。 n而每张盘格式化后的容量计算公式如下： 容量=记录面数磁道数/面扇区数/道字节数/扇区 2 80 18 512 1.44MB n软盘驱动器是用于读/写软盘中信息的物理设备，简称为 软驱。 2.4.1 软盘存储器 保持使用环境的清洁 不能弯折、划伤盘片 注意防潮，不要出现霉点 存放数据的盘，不要长期不用 重要数据盘，要关闭写保护 软盘使用注意事项 读写窗口挡板塑料壳 轴盘连接孔 盘片 写保护孔 3.5英寸软盘示意图 n磁盘结构：硬磁盘存储器包括磁盘驱动器和磁片。磁盘盘片（存 储介质）、主轴、主轴电机、移动臂、磁头和控制电路等组装成 一个整体，即硬盘驱动器 n微机使用的小型硬盘机从外观上看是一个密封的金属盒子，其中 有若干片固定在同一个轴上、同样大小、同时高速旋转的金属圆 盘片。每个盘片的两个表面都涂附了一层磁性材料，作为存储信 息的介质。靠近每个盘片的两个表面各有一个读写磁头。这些磁 头全部固定在一起，可同时移到磁盘的某个磁道位置。读写磁盘 时，磁头直接接触盘面。 2.4.2 硬盘存储器 2.4.2 硬盘存储器 n记录面：每个磁盘盘片的上下两面都能记录信息，称为记录面。 常用磁头号（head）来代替记录面号。 n磁道（Track）:在记录面上由外向里分成一系列同心圆，每个圆 称为一个磁道。每个盘片表面通常有上千个磁道，磁道的编号从 外向里，最外一个同心圆是0磁道。 n扇区（sector）:每条磁道又分为若干个扇区。扇区的容量一般为 512字节。 n柱面（cylinder）:所有记录面上同一编号的磁道构成了柱面。柱 面数等同于每个记录面上的磁道数。 2.4.2 硬盘存储器 2.4.2 硬盘存储器 硬磁盘结构图 2.4.2 硬盘存储器 2.4.2 硬盘存储器 2.4.2 硬盘存储器 n磁盘地址由磁头号、磁道号和扇区号3部分组成，信息就是按扇区存 放的，每个扇区存放一个物理数据块。读写操作以扇区为单位逐位串 行读出或写入。 n硬盘中磁盘扇区的定位过程是这样的： l 首先硬盘驱动器根据柱面号C 将磁头组移动到指定的柱面处，然 后根据磁头号H 选定相应的磁头，即选定柱面中与磁头相对应记 录面上的磁道，最后再根据扇区号S确定选中磁道上的扇区。 n从操作系统的角度看，信息在磁盘中是以文件的形式进行存储和管理 的。文件所占用的磁盘空间通常以簇（Cluster）为单位，每个簇中 包含若干个连续的扇区。 2.4.2 硬盘存储器 n分区： 将硬磁盘的存储容量划分为用户所需要大小的逻辑存储区域 的过程。它由硬盘上的一系列簇组成。每一个分区都可以像一个独立 的磁盘一样被访问、读写数据。 分区的主要操作工作就是在硬盘的0柱0面（头）1扇区中建立一个主 引导记录MBR（Master Boot Record）和一张分区表。 硬盘分区的建立是通过操作系统提供的分区程序来完成的，如DOS环 境下的Fdisk分区程序。在新建的分区中没有任何有效数据，而且多个分 区意味着在一个磁盘驱动器上可以安装多个不同类型的文件系统。 MBRPBRFATDATPBRFATDAT 分区1分区2 FDTFDT 硬盘分区划分示意图 2.4.2 硬盘存储器 n硬盘的格式化分为低级格式化和高级格式化。 n磁盘的低级格式化是对磁盘进行磁道和扇区的划分（或是 重新划分）、填写扇区中的标识和控制信息、标记坏扇区 等工作。通常硬盘在出厂时已经进行了低级格式化。 n磁盘高级格式化是在选定的分区中建立分区引导记录PBR 、文件分配表FAT、文件目录表FDT等内容，以便操作系 统将来能使用和管理这个分区。高级格式化可以通过操作 系统提供的格式化程序来完成。高级格式化会将分区中原 有的信息清除，只有经过高级格式化的分区才能安装操作 系统，进一步安装用户的数据文件、应用程序等。 2.4.2 硬盘存储器 容量：硬盘容量 = 磁头数柱面数扇区数扇区容量 例： 某硬盘的的磁头数是16，柱面数为4096，扇区数为63 。 该硬盘的容量为：16409663512B/扇区 = 2016MB 平均寻道时间（Average Seek Time）：指移动磁头到数据 所在磁道（柱面）所需要的平均时间。一般在5ms10ms之 间。 平均等待时间（Average Latency Time）：是指数据所在的 扇区转到磁头下的平均时间，是盘片旋转周期的1/2。大约在 3ms6ms之间。 2.4.2 硬盘存储器 n平均访问时间（Average Access Time）：是平均寻道时 间与平均等待时间之和。平均访问时间最能代表硬盘找到 某一数据所用的时间，越短的平均访问时间说明磁盘的质 量越好。 n数据传输速率：也称为磁盘的吞吐率（Throughput Rate ） l外部传输速率（External Transfer Rate）指主机系统 （确切地是外设总线）从（向）硬盘缓存读出（写入 ）数据的速度， l内部传输速率（Internal Transfer Rate）是指硬盘在 盘片上读/写数据的速率，它的高低是评价一个硬盘整 体性能的决定性因素。 82 2.4.3 移动存储器 n闪存盘又称为U盘。 nU盘采用可读写非易失的半导体存储器-Flash Memory作为 存储媒介。 n通过通用串行总线接口USB（Universal Serial Bus）与主机相连。 n可以像使用软、硬盘一样在该盘上读写、传送文件，其最大的特点是 支持热插拔功能。 n性能指标：可擦写次数100万次以上，可保存10 年，存取速度比软盘 快15倍，容量在16MB 1GB，可望达到10GB以上。 83 2.4.4 光盘存储器 n光盘存储器由光盘和光盘驱动器两部分组成。数据信息记 录在光盘盘片上，通过光盘驱动器来读写盘片上的信息。 n原理：光盘是利用激光原理存储和读取信息的存储媒介。 运用光盘盘面的凸凹不平，表示“0”和“1”的信息，光驱 利用激光头产生激光扫描光盘般面，读取“0”和“1”的信 息。 n特点：记录密度高，存储容量大，数据保存时间长。 n类型：只读光盘（CD-ROM，Compact Disc-Read Only Memory）、只写一次性光盘（CD-R，CD- Recordable）、可擦写光盘（CD-RW，CD-Rewritable ） 84 2.4.4 光盘存储器 盘片上用于记录数据的刻槽 位于一条由里往外的大螺旋 曲线上。 利用机械的手段在光盘的表 面上压制出凹坑，即刻槽， 激光由坑内移动到平坦处或 由平坦处移动到坑内，在凹 坑的边缘处激光发生了跳变 ，这用来表示数据“1”，而 激光在平坦处和凹坑内移动 时无跳变现象，这时表示数 据“0”。 光盘上的螺旋型光道 1.6m 基 片 0001 00 1000 10100000 100010 保护层 反射层 刻槽 光盘的分层结构图 85 2.4.4 光盘存储器 光盘驱动器由光盘片、 主轴驱动机构、定位机 构、光头（Optical Pickup）装置及有关控 制、驱动电路组成。 86 2.4.4 光盘存储器 光头装置 光头的功能是利用激光在凹槽上反射的激光强度比在平坦处反射的激光强度 弱的多这一个特性，从而区分凹槽和平坦处的长度和它们的跳变沿，把存储 在光盘上的信息转换为电信号。 聚焦伺服 自动聚焦伺服系统来调整光头和光盘之间的距离，以保证聚焦点能落在盘上 。 定位控制 定位控制分为两步：粗定位和精定位 粗定位是由直线电机和小车组成的长行程定位器，把光头直接送到目标光道 上，提高寻道速度。 精定位则是在聚焦伺服的控制下通过聚焦透镜把激光点精确地定位在目标光 道上。 CLV伺服 恒定线速度CLV（Constant Linear Velocity）是指激光光头在读取数据时 ，传输速率保持恒定不变。 87 2.4.4 光盘存储器 87 n性能指标：容量在600MB几十GB，1X（一倍速）是 150kb/s，目前可达60X。 n常用的是只读型光盘CD-ROM n光盘刻录机是写光盘的设备 n后继产品DVD-ROM。 不要用手触摸盘面 不要重压，以免损坏变形 不要用硬物或金属划伤盘面 不要用各种溶液擦洗盘面 防止高温、潮湿、日光直射 光盘使用注意事项 第一节 计算机硬件的基础结构 第二节 常用输入设备 第三节 常用输出设备 第四节 外存储器 第五节 计算机基本工作原理 第六节 微型计算机系统的配置及主要技术指标 实验 认识PC机的主板 第二章 计算机硬件 2.5 计算机基本工作原理 1946年美国数学家Von Neumann (冯诺依曼) 和同事们设计出的存 储程序计算机ISA，其采用的设计 理念是： 采用二进制形式表示数据和指令。 采用程序存储方式。 由存储器、运算器、控制器、输入和 输出设备5大部件组成计算机。 2.5 计算机基本工作原理 存储器 输 入 设 备 运算器 控制器 输 出 设 备 数据/程序 结果 控制流 数据流 请求信号 响应信号 请求信号 响应信号 反馈信号 操作命令 保存信息数据，分为主 存储器和外存储器。在 此讨论的是主存储器， 位于主机内部，由RAM 组成，用来存放当前运 行所需要的程序和数 据。 执行算术运算和逻辑运算 ，它的任务是对信息数据 进行加工处理。 统一指挥和有效控制计算机各部件协调工作的中心机构。从存储器中逐条地取 出指令，翻译指令代码后，向各部件发出相应的操作信号，使它们一步一步地 执行程序所规定的任务。同时还接受运算器、存储器及输入输出设备发回的有 关任务执行情况的反馈信息，以确定下一步的工作状态。 输入操作者提供的 原始信息，并把它 转化为计算机能够 识别的信息。 将计算机的处 理结果，以能 为人们接受的 或能为其他机 器接受的形式 输送出来。 2.5 计算机基本工作原理 将计算过程描述为由多条指令按 一定顺序组成的程序，并放入存 储器保存。 指令按其在存储器中存放的顺序 执行； 由控制器控制整个程序和数据的 存取以及程序的执行； 以运算器为核心，所有的执行都 经过运算器。 运算器 存储器 控制器 存取数据 运算 2.5 计算机基本工作原理 n机器指令（Machine Instruction） l 能够被计算机直接识别的命令。 l 机器指令完全是由二进制数0和1编码构成，其操作由硬件电路来 实现。 n符号指令（Symbolic Instruction） l 用助记符表示的指令。 n指令系统 l 一台计算机上所有指令的集合构成了该机的指令系统。 l 一般包含3种信息，指令操作的类型（如加、减、寻址等）、操作 数的来源和操作数的去向。 n程序：按一定顺序组织在一起的指令序列。 2.5 计算机基本工作原理 n操作码（Operation Code，简称OP） l该字段指明计算机所要执行的指令类型和功能。 n操作数（Operation Date，简称OD） l该字段指明指令执行操作过程中所需要的操作对象。 操作数字段可以是操作数本身，也可以是操作数的地 址，或者是操作数地址的运算方法，还可以是指向操 作数地址的指针。 操作码（OP）操作数（OD） 操作数（OD） 2.5 计算机基本工作原理 计算机是在程序的控制下工作的。计算 机的工作过程就是执行程序的过程。 2.5 计算机基本工作原理 把要执行的指令 从内存储器中取 出送入微处理器 分析取出的 指令所要完 成的动作 控制器发出 相应的控制 信息，使运 算器按照指 令规定的操 作去执行相 应的动作。 否 程 序 执行指令 结 束 分析指令 是 结束指令？ 取指令 程序在运行前 先由输入设备 及操作系统调 入内存储器中 2.5 计算机基本工作原理 1011 0100 0000 0011 0000 0100 0000 0010 1111 0100 ID IR 控制矩阵 0000 0000 00H 01H 02H 03H 04H 05H M A R 取指 执指 控制 控制 +1 PC 控制器 内存 运 算 器 ALU ALL MDR 2.5 计算机基本工作原理 n以中央处理器CPU为主的体系结构： l 程序与数据在计算机中均按二进制存储； l 程序和数据的处理是在内存中执行； l 在CPU的控制下，自动从存储器中取出指令并执行，完成各种工 作。 n指令处理方式按逻辑顺序一条条指令地处理: l 在运行时，从内存中取出一条指令