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第2章：计算机硬件,2,2.1 A部分： 数据表示和数字电子技术,2.1.1 数据表示 数据表示 把各种不同的数据形式转换成能让计算机处理的形式的过程。 数字设备 处理离散数据的设备 模拟设备 处理连续数据的设备,3,二进制数字系统 逢二进一 只有两个个数字： 1 和 0 计算机中通过“开”和“关”的电子信号来表示 文字表示方法 ASCII 码 American Standard Code for Information Interchange, 美国信息交换标准码 用7位二进制数表示字符 统一编码 Unicode 用16为二进制数表示 可用来表示多种语言字母 数字化 把原始的模拟数据转换为由0和1表示的数字形式,4,十进制（D）二进制（B） 整数部分“除二取余”，小数部分“乘二取整” 二进制（B）十进制（D） 2n 二进制（B）八进制（O） 把二进制数从右到左3位一撇 二进制的3位对应八进制的一位 二进制（B）十六进制（H） 把二进制数从右到左4位一撇 二进制的4位对应十六进制的一位 十六进制（H）二进制（B） 十六进制的一位对应4位二进制数,5,计算机中的数制表示及相互转换 二进制： (101.011)B1220 21 1 20 0 21 1 22 1 23 八进制： (123)Q 182281380 十进制： (123)D 110221013100 十六进制： (1AB4)H 11631016211161 4160,6,1、十进制（D） 二进制（B）,整数部分“除二取余”，小数部分“乘二取整”。 例如： 25.375 bin 2n,2,2,2,2,2,25,12,6,3,1,0,1,0,0,1,1,0.375,2 0.75,0,2 1.5,1,2 1.0,1,11001,.011,12412302202112025,02-112-212-30.375,7,2、二进制（B） 十六进制（H）,把二进制数从右到左4位一撇1位Hex 十六进制数的每1位对应4位二进制数,1010101011,2 A B,00,1A2B,0001,1010,0010,1011,8,3、任意进制间转换,(100)H (1 0000 0000)B (256)D (400)O (75)H ,Bin,1110101B,Dec,71615160117,Oct,HBO 165O,B: 1111 1111,D: 128,64,32,16,8,4,2,1,9,2.1.2 位和字节,位 bit , 二进制数字（binary digit)的缩写 可进一步缩写为：“b” 字节 由8个位组成 可缩写为：byte，也可缩写为：“B” 1B=8bit,10,单位换算,Kilo: 缩写为：K，千 1KB=210B=1024B Mega: 缩写为：M，兆 1MB=210KB=1024KB=220B Giga: 缩写为：G，千兆 1GB=210MB=1024MB=220KB=230B Tera: （trillion)缩写为：T，兆兆 1TB=210GB=1024GB=220MB=230KB=240B peta: （thousand trillion)缩写为： P，千兆兆 1PB=250B exta:（quintillion）缩写为： E，兆兆兆 1EB=260B,11,集成电路 （IC：Integrated Circuit ） 也时称为芯片或微芯片 一种半导体电子设备 由上千至数百万的微电阻、电容和晶体管组成。 广泛应用于扩音器、振荡器、定时器、计数器、计算机存储器、视频和音频设备或微处理器等 微处理器走在集成电路应用前端 IC 分为 线性（Linear IC） /模拟 通常用于音频（AF）和无线电频率（RF）扩音器 数字集成电路芯片 应用于计算机、计算机网络、调制解调器和频率计数器,2.1.3 数字电子技术,12,集成电路（IC）,所谓集成电路（IC） 集成半导体电路，integrate circuit。 指在一半导体基板上，利用氧化、蚀刻、扩散等方法，将众多电子电路组成各式二极管、晶体管等电子组件，做在一个微小面积上，以完成某一特定逻辑功能，达成预先设定好的电路功能要求的电路系统。,13,主板（母板）,如果把中央处理器CPU比喻为整个电脑系统的心脏，那么主板上的芯片组就是整个身体的躯干。 “Mainboard”或“Motherboard” 简称M/B 又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)和母板(motherboard)； 安装了组成计算机的主要电路系统 将CPU等各种器件和外部设备有机地结合起来形成一套完整的系统。 主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次,14,主板的性能影响着整个微机系统的性能 电脑在正常运行时对系统内存、存储设备和其它I/O设备的操控都必须通过主板来完成 不同的CPU需要搭配不同的主板 根据主板上所设置的CPU安装插座类型分为 Slot 架构中又分为 Slot 1、Slot 2 仅用于Intel的CPU Slot A 仅用于AMD公司的K7（Athlon）； Socket架构中分为 Super 7主板上的Socket 7插座 目前仍为各种品牌的586和686级CPU共用 Socket 370 目前则由Intel的赛扬专用。,15,16,17,2.2 B部分：微处理器和存储器,2.2.1 微处理器基础知识（自学） 算术逻辑单元 Arithmetic Logic Unit, ALU,18,2.2.2 微处理器的性能指标 集成晶体管数量 时钟频率 系统时钟频率 用来定时发出脉冲以控制所有系统的同步 决定了计算机执行指令的速度 字长 中央处理器可以同时处理的位数 决定于CPU的寄存器尺寸和总线的数据线个数 字长越长，速度越快 高速缓存：Cache 速度比主板上的内存快，但比微处理器慢 指令集 处理技术,19,处理技术分类 串行处理技术 一次执行一条指令 流水线技术 在完成一条指令前就开始下一条指令 并行处理技术 可以同时处理多条指令 超线程技术（Hyper-Threading）,20,2.2.3 现代微处理器,当前流行的为处理器 Intel 目前世界上最大的芯片制造商 奔腾（Pentium）4、酷睿（Core 2 Duo） 赛扬（Celeron）系列 AMD Advanced Micro Decives 目前世界上第二大芯片制造商 Ahtlon系列 VIA（威盛电子） 该公司出品的控制芯片组称为Apollo系列 摩托罗拉 主要为苹果公司提供芯片,21,国产CPU动态,龙芯2E通用64位处理器 最高主频达到1.0GHz 峰值运算速度达每秒40亿次双精度浮点运算 实测性能超过1.5GHz奔腾处理器的水平 样机使用64位Linux 操作系统，能流畅运行Mozilla浏览器、OpenOffice办公套件、Mplayer流媒体播放器等应用程序，并能正确支持中文输入和显示。 预计量产后将以1200元的价格出售,22,总体分类 Xeon（至强）和Itanium（安腾）系列 面向的服务器市场 Pentium（奔腾）和Celeron（赛扬）系列 赛扬这个系列的产品价格相对便宜，比较适合学生、网吧、简单办公室的文字处理,Intel篇,23,Celeron（赛扬）系列 可以看作是Pentium的简化版本 一般情况下往往是二级缓存减半 现在还包括前端总线的降低、取消对超线程的支持等 目前市场上有两个独立的分支： Celeron4 CeleronD系列 分为Socket478和LGA775两种接口类型 流水线31级、二级缓存256KB 较好的超频性能 主频为2.4GHz的CeleronD 320，一般能超到3.8GHz，性能可以和Pentium4 2.8E比肩 但是需要在散热器上投入更多 推荐使用848P芯片组以上性能的主板,24,Intel 系列低、中、高热销CPU 低端精选 Intel Celeron D326/336/351 主频分别为2.53GHz、2.8GHz和3.2GHz 中端主流： Intel Pentium 4 530/630 主频均为3.0GHz，前端总线为800MHz端总线为800MHz，接口采用LGA 775，同为64位处理器。 两者最大的区别是前者二级缓存为1M，后者缓存高达2M 双核心Pentium D 820 主频2.8GHz，拥有高达2M的二级缓存和800MHz的前端总线，双内核设计，支持EMT 64位技术 高端推荐： Intel Core 2 Duo E6300 采用65nm工艺制造、双核心设计，主频为1.86GHz，二级为缓存2MB 适合发烧友选购,25,AMD篇,Sempron和Althon 64系列,26,AMD系列低、中、高热销CPU 低端精选 64位AM2 SEMPRON（闪龙） 2800+/3000+(盒) 主频同为1600MHz，区别在于两者的二级缓存有所不同，前者拥有128KB的二级缓存，而后者则提高到265K 中端主流 ATHLON （速龙） 64 3000+(AM2) 属于常规版Athlon，主频为1.8GHz，二级缓存512K 采用Manila核心，0.9微米工艺，支持DDR2 800MHz内存 高端双核推荐： AM2 ATHLON（速龙） 64 X2 3800+(盒) 主频为2000MHz，拥有1024KB的二级缓存 采用90纳米制造工艺,27,AMD Vs Intel,一种说法： AMD 在三维制作、游戏应用、视频处理等方面相比同档次的INTEL的处理器有优势 INTEL 在商业应用、多媒体应用、平面设计方面有优势 本人观点： 随着各自技术发展，动态变化。 有兴趣的同学可以去网上搜索一下最新情况 下次上课交流,在性能上，同档次的INTEL处理器整体来说可能比AMD的处理器要有优势一点，不过在价格方面，AMD的处理器总体占优,闪龙对赛扬，P4对速龙系列，P4至尊版对速龙FX,28,AMD Vs Intel（接口）,AMD目前有三种接口 Socket A接口 自03年9月份推出速龙64位的754平台 939平台 特点是支持双通道DDR,29,INTEL的CPU比AMD的CPU要稳定？ 是一个长期存在消费者当中的一个误区 只要是正货、在默认频率下工作，基本不存在稳定性的问题 造成这个误区的主要原因 是以前的AMD的老毒龙系列CPU的发热量比较大，如果配的散热器不好，温度一高，很容易造成死机。 只要散热器比较好，基本不再存在这个问题 现在由于制造工艺的发展，AMD的CPU的发热量控制的比较好，相比于高频的Pentium4系列来说，总体还要好一些。,一家之言仅供参考,30,双核处理器,“双核”的概念 主要是指基于X86开放架构的双核技术 在一定的功耗范围内提高性能的唯一途径 既可继续改善处理器性能，又可暂时避开功耗和散热难题 在一个处理器上集成两个运算核心 从而提高计算能力。 最早提出者 IBM、HP、SUN等的高端服务器厂商 由于服务器价格高、应用面窄，没有引起广泛的注意 双核处理器不等于性能加倍 双核不一定会使你的电脑时钟速度更快 但将提高PC的整体性能,31,Netburst微架构,Intel Pentium 4处理器 2000年发布 进入3GHz的时代 “时钟频率”论英雄 在主频逼近4GHz大关时，基于Netburst微架构的处理器产品的功耗已经十分惊人 遭遇无法解决的功耗问题，发展受阻,32,AMD K8微架构,2003年推出 AMD Athlon 64 FX-62 性能和功耗两方面都表现良好 内置内存控制器 利用 Hyper Transport 总线 内存访问比Pentium 4更加高效 引入了对DDR2内存的支持,33,Core（酷睿）微架构,Intel 于2006年7月 发布 Intel 位于以色列海法的研发团队在 Yonah 微架构之后的最新杰作 标志着“频率至上”年代的结束 处理器的竞争将跨入微架构比拼的更高层面 更新微架构的目的 在于让处理器拥有更为强大的性能和更低的功耗 引入了Mobile核心的节能技术 设置了数码热量传感器，能够实时侦测处理器热量 并通过专门的电路控制动态电压调节、运行模式调节和风扇运行调节 创新功能 宽位动态执行 （ Wide Dynamic） 智能电源管理（Intelligent Power Capability） 高级职能高速缓存 （Advanced Smart Cache） 智能缓存加速（Smart Memory Acceleratory） 高级数字媒体增强（Advanced Digital Media Boost）,34,代号 桌面平台级产品 Conroe 移动平台处理器 Merom 用于笔记本 服务器平台处理器 Woodcrest,命名,Core 2 Duo,命名,Core 2 Extreme,35,36,多核处理器将成为未来发展方向,x86领域 英特尔已在准备四核服务器处理器，计划在2007年推出。 再远一些，英特尔正在准备一款代号为“Yorkfield”的八核芯片，计划在2008年推出。 AMD也在开发四核芯片 预计在2007年使内核数量增至两个以上 非x86领域 Sun已在供应一款八核服务器处理器 即UltraSparcT1(以前的“Niagara”),37,散装与盒装的区别,没有本质的区别，在质量上是一样的。 盒装和散装产品在性能、稳定性以及可超频潜力方面不存在任何差距 主要差别 质保时间的长短以及是否带散热器。 盒装CPU的保修期要长一些(通常为三年) 而且附带有一只质量较好的散热风扇 散装CPU一般的质保时间是一年，不带散热器。 AMD散装的CPU存在假货问题 分辨是否是Remark的时候主要观察CPU金桥上面(特别注意L2）是否有给改过的痕迹 建议选择三年保修的盒装 AthlonXP Intel的CPU却在盒装上出现假盒装的问题 盒装CPU所带的散热器是假的，质量跟正品的散热器有一定的差距 现在市场上大部分只有一年保修的Intel盒装CPU的散热器大多是假货 盒装的话，最好就是要挑三年保修那种盒装产品 Intel的CPU，反而推荐用散装的,38,2.2.4 随机访问存储器,随机访问存储器 Random Access Memory ，RAM 通常称作内存，也叫“内存条” 临时存放数据、应用程序指令和操作系统的地方 内容可随机读出和写入 但计算机断电后RAM中的信息将随之丢失。 使用电容来保存数据的电信号 充电表示“1”，放电表示“0” 目前市场上，内存DDR（Double Date Rate 双数据速度）II占据主导地位 DDRIII也已经推出,39,40,随机访问存储器（RAM）的功能 保存等待处理的数据及将要用于处理的数据 数据存放到磁带或磁盘等永久存储器之前 都要靠RAM来保存数据！ RAM的容量 目前市场上的标配：512M 最近发展趋势：1G RAM的速度 纳秒：nonsecond ，ns 一秒的十亿分之一 频率 MHz 同步态RAM Synchronous Dynamic RAM, SDRAM,41,计算机需要多少内存（ RAM ）？,取决于所使用的软件 理论上，越大越好 常见操作系统对内存的要求 Windows XP 最低支持 64M 流畅运行内存256M以上 Windows Vista 最低要求内存512M 显示卡64 M 流畅运行内存1G 显卡128M 推荐配置内存2G 显卡256 M,42,虚拟内存,使用磁盘存储器（通常是硬盘）模拟的内存 速度比内存要慢 通常访问时间10毫秒 RAM访问速度60纳秒 断电后数据不能再次访问,43,44,2.2.5 只读存储器（ROM）,Read Only Memory 内容只能读出而不能写入修改，一般在出厂前已被固化在其中，计算机断电后也不会丢失。 用于存放一些固定不变的程序和数据 如计算机的基本输入输出管理程序（Basic Input/Output System, BIOS）和检测程序等,45,2.2.6 CMOS存储器 P.89,互补金属氧化物半导体 Complementary Metal Oxide Semiconductor memory 读作：SEE moss 只需极少的电能就可保持其中的数据。 使用主板电池供电 这种供电电池在计算机通电时，能够自动充电 即使关机，数据也不会丢失 保存系统配置等重要数据 参考： CMOS模拟程序 使用Esc（Escape)键退出,46,2.3 C部分：存储设备,2.3.1 存储基础知识 数据存储系统 存储介质 磁盘、磁带、CD、DVD、纸张等包含数据的物质 存储设备 在存储介质上记录和读取数据的机械装置 目前普遍使用的存储技术 磁存储 软盘、硬盘、磁带 光存储 CD、DVD 固态存储 U盘、SD卡、TF卡等,47,磁存储 硬盘、软盘和磁带存储技术 通过磁化磁盘或磁带表面细小粒子来存储数据 读写头 读取和写入表示数据的磁化粒子,48,优缺点： 优点： 存储的数据容易被改变或删除 缺点 数据容易受磁场、灰尘、潮湿、烟尘、高温等，以及存储设备机械问题的影响而改变 建议 每隔两年重新备份数据 磁性会随时间流逝而降低，最终导致数据丢失 通常可靠生命期为三年,49,光存储 通过光盘表面的微光点和暗点来存储数据 凹点 暗点 记录数据为：0 平面 没有凹点的表面区域 记录数据为：1 利用低强度激光读取数据 理论寿命：可超过200年,50,固态存储器 使用不易失存、可删除、低功率的芯片存储 数据被存储后不易失存，不需要外部电源 不会受到震动、磁场和强烈温度波动的影响 相对价格昂贵,51,存储设备四个标准 多功能 是否可以访问多种类型介质上的数据 耐用性 光存储和固态存储相对较好 容量 速度 由访问时间和数据传输速率决定,52,访问时间： 定位存储介质上的数据并读取的平均时间 随机访问 “直接访问” 设备直接“跳到”包含所请求数据的磁带或扇区的能力 顺序访问 每次访问数据时从开始处定位数据 磁带驱动器必须使用顺序访问 数据传输速率 存储设备在每秒时间内从存储介质传输到计算机的数据量,53,2.3.2 软盘技术,软盘： 面（site）： 有两个，分别称为0面和1面 磁道（track）： 磁道编号，最外圈的为0道，向内依次递增。 扇区（sector）： 每一个磁道被分成若干相同数量的段 一个每一个扇区的容量：512字节 每一磁道中的扇区都从1开始编号 扇区是对软盘进行读写的基本单位。 目前使用的软盘直径为3.5英寸，每面80磁道，每磁道有18个扇区，容量为1.44MB,54,软盘驱动器： 工作时，软盘高速旋转，读写磁头径向移动定位，读写不同磁道上的信息。 双面盘片 DSD或DS 容量比单面盘片多一倍 磁盘密度 磁盘表面上磁粒的密度和大小 高密度磁盘（HD或HDD）,55,2.3.3 硬盘技术,硬盘： 是目前计算机必配的一种外存。 fixed disk 或 hard disk 用硬质的铝合金材料或玻璃制成碟片 ； 可由多个盘片组成 内部结构： 面：分别称为0面、1面、2面、； 读写磁头： 每个面都对应一个，常称之为0头（head）、1头、2头、。 各面上相同的磁道合称为柱面（cylinder）。,56,硬盘的结构,柱面、磁头、扇区,唯一确切的扇区： 0 柱面、1 磁头、12 扇区,柱面,57,常用技术参数： 单碟容量： 单碟容量的大读取的速度越快 目前,市场上主流硬盘的单碟容量多为160GB 已有单碟容量250GB的上市报道 ； 硬盘的缓存 2M和8M价格相差十几元 SATA硬盘大部分提供8M的缓存 250GB 等海量硬盘缓存容量提升至了16M 转速： 目前主流的是7200转/分 速度高的每分钟超过万转,58,目前的主要接口 SATA 传输速度300MB/s 易于安装，更便于系统的散热 PATA 传输速度仅为150MB/s 两者价格相差不多，建议选购SATA硬盘,59,2.3.4 磁带存储,用来备份硬盘数据 可备份整张硬盘内容,60,2.3.5 CD和DVD技术,光盘：(Compact Disc, CD) 最初为74分钟的唱片音乐而设计的 对应的数据容量为：650M 改进版：80分钟音乐或700M数据 DVD Digital Video Disc , 数字视频光盘 Digital Versatile Disk, 数字多用途光盘 起初DVD是VCD的替代品 容量: 单层：4.7G 双层：8.5G,61,光盘分类 只读光盘（CD/DVD-ROM）： 信息在出厂前已存入，用户只能读取，而不能写入修改 利用融刻微小洞穴的方法来记录二进制信息 一次写光盘（CD/DVD-Recordable）： 用户只能写入信息一次，以后可多次读取，但不能写入修改 利用融刻微小洞穴的方法来记录二进制信息 可读写光盘（CD/DVD-ReWritable）： 可重复擦写，功能类似磁盘。 利用磁光介质薄膜的磁化方式存储二进制信息 。,62,光盘驱动器： 只读光盘驱动器： CD-ROM DVD-ROM 刻录机： CD刻录机 COMBO DVD刻录机 技术指标 倍速 CD的单倍速：150K/s 目前主流为：52倍速 DVD的单倍速：91501350K/s 目前主流为：16倍速,63,2.3.6 固态存储器,种类 闪存 Flash drive, U盘 快闪记忆卡 CompactFlash, CF 安全数字系统卡 SecureDigital , SD,64,2.4 D部分：输入和输出设备,2.4.1 基本的输入设备 键盘(Keyboard)和鼠标(Mouse) 驱动程序： 键盘的驱动程序做在BIOS内 鼠标的驱动程序一般由操作系统提供，并自动安装 接口：COM 、PS/2、USB2.0 分类： 键盘： 手写键盘 、笔记本键盘 、人体工程学键盘、多媒体键盘 、 无线键盘 、集成鼠标的键盘 鼠标： 双键鼠、三键鼠 、多键鼠标、无线鼠标 按内部构造分为：机械式、光机式和光电式,65,2.4.2 显示设备 阴极射线管（Cathode Ray Tube, CRT） 其主要指标： 点距 屏幕上两象素点的距离，点距越小，图像越清晰 分辨率 指屏幕垂直和水平方向的扫描线数也即象素点数，如分辨率为1024768, 表示水平方向有1024个象素点，垂直方向有768个象素点，属于高分辨率。 刷新速度 屏幕画面每秒刷新的次数，一般达50帧以上 尺寸 指屏幕对角线长度,66,液晶显示器（Liquid Crystal Display，简称LCD） 主要性能参数 屏幕尺寸 与CRT相同； 面板 ： 亮点：屏幕显示黑色时仍然发光的像素点 暗点：不显示颜色的像素点 亮度 ： 单位为cd/m2（流明） 亮度越高，显示的色彩就越鲜艳，现实效果也就越好 对比度 对比度就越高，显示的画面就越清晰亮丽，色彩的层次感就越强 目前主流： 1000：1,67,分辨率： 1024768 12801024 响应速度： 分为： Tr（上升时间）：从黑变白 Tf（下降时间）：白到黑 响应时间是这两个数值之和。 目前主流：8ms , 最快达到：1ms 可视角度 水平可视角度 垂直可视角度 接口类型： VGA接口：经过两次转换的模拟传输信号 长时间使用后，会出现效果模糊的状况，需要重新校对才能恢复正常效果。 DVI接口：全数字无损失的传输信号。 在长时间使用后，显示效果依然优秀。,68,显示控制适配器卡 简称显示卡 显示器与主机的接口。 是除显示器本身外决定显示质量的另一因素。 显示存储器（video RAM）：（显存） 用于缓冲存储显示信息，它的大小决定了显示卡的分辨率和颜色数。 普遍用的是AGP接口 （Accelerated Graphics Port）： 是Intel公司开发的为快速、优质地显示3D图像的一种总线。,69,2.4.3 打印机,喷墨打印机 价格便宜 多用于家庭和小型企业 激光打印机 打印质量好，价格相对较贵 点阵打印机 针式打印机 主要用于账单打印,70,点阵打印机 (Video) 针式打印机 主要用于账单打印 多功能打印机 常见品牌 惠普、佳能、爱普生 HP、Canon和Epson,71,打印机选购 分辨率 点距越细则效果越好 打印速度 打印机成本 耗材成本 每张打印成本 打印类型 主要打印什么文档？ 根据调查，目前大多数家庭的打印日常比例为 黑白文档约