微型计算机硬件组成ppt课件.ppt

第三章微型计算机硬件组成 3 1微型计算机3 2微型计算机硬件系统 1 59 3 1微型计算机3 1 1微型计算机概述P43 20世纪70年代诞生微型计算机 微型计算机与大 中 小型计算机的区别在于微型机计算机的CPU采用了大规模和超大规模集成电路技术 通常将微型计算机的CPU芯片称作微处理器 MicroProcessingUnit MPU 2 59 微型计算机的发展是与微处理器的发展同步的 著名的摩尔定律 计算机的CPU性能每18个月 集成度将翻一翻 速度将提高一倍 价格将降低一半如今这一翻番的周期已缩短为12个月甚至更短 3 59 摩尔定律 4 59 微型计算机的发展方向 高速化处理器主频 超小型化典型的标志是笔记本电脑和PDA的流行 PersonalDigitalAssistant个人数字助理 多媒体化全新的多媒体处理芯片 多媒体和超媒体系统的开发和标准化 虚拟现实技术和发展多媒体通信等 网络化网络计算机 具有联网功能的PDA以及各种类型的个人计算机等正在飞速发展 隐形化今后将摆脱显示屏 键盘加主机的传统形像 电视计算机 影音计算机等将大量出现 5 59 3 1 2微型计算机的分类 按用途分类微型计算机按用途可分为台式 便携式 手持式等 1按组成结构分类单片机组成部分集成在一个超大规模芯片上 广泛用于控制 仪器仪表 通信 家用电器等领域 单板机各组成部分装配在一块印刷电路板上 常用于过程控制或作为仪器仪表的控制部件 多板机各组成部分装配在多块印刷电路板上 如台式 便携式PC机 6 59 微型计算机的主要性能指标 微型计算机的主要性能指标CPU指标 CPU字长 32位 64位 双内核处理器时钟频率 例如2 1GHZ运算速度 计算机的运算速度通常指平均运算速度 即每秒钟所能执行的指令条数 内存容量 内存容量反映了内存储器存储数据的能力 存储容量越大 其处理数据的范围就越广 并且运算速度一般也越快 7 59 3 2微型计算机硬件系统 微型计算机组成部件包括 显示器 键盘 鼠标 主机主机箱内系统主板 又称母板 CPU硬盘驱动器DVD ROM驱动器软盘驱动器显示器适配器 显卡 内存电源 资料 主板图解 主板是微型计算机中最大的一块集成电路板 是各种设备的连接载体 8 59 系统主板 内存插槽 PCI插槽 接口卡 CPU插槽 串行接口 USB接口 9 59 资料 主板结构图 10 59 芯片组 芯片组决定了主板的结构及CPU的使用 根据芯片的功能 可分为南桥芯片和北桥芯片 北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存 AGP PCI数据在北桥内部传输 由于北桥芯片的发热量较高 所以芯片上会装有散热片南桥芯片主要负责I O接口控制 IDE设备 硬盘等 控制以及高级能源管理等 北桥芯片 南桥芯片 11 59 系统主板即母板也称底板 它是整个计算机系统的通信网 由5个部分组成 CPU 存储器 总线 插槽以及电源 CPU 存储器 总线 插槽 电源 主机 系统主板 CPU 行政领导机构存储器 住宅 仓库 宾馆总线 大街小巷及交通指挥中心插槽 车站 码头 机场电源 电厂 12 59 微处理器 CPU 它是计算机系统的核心 运算器 算术运算和逻辑运算 是对信息加工处理的部件 控制器 用来协调和指挥整个计算机系统的操作 3 2 2CPUP48 13 59 CPU 早期使用过的微处理器 14 59 奔腾安腾至强 赛扬 现今微处理器 速度最快 用于服务器和工作站 低价位个人电脑 15 59 国产CPU 龙芯 标志着我国在现代通用微处理器设计方面实现了 零 的突破 打破了我国长期依赖国外CPU产品的无芯的历史 16 59 衡量cpu性能的主要技术指标 CPU字长 位宽 与外部设备之间一次能够传递的数据位 x位CPU 通常用CPU字长和位宽来称呼CPU 例如 386的字长是32位 位宽是16位 称为准32位CPU 例如 PentiumCPU字长是32位 位宽是64位 称为超32位CPU CPU外频 CPU总线频率200MHzCPU主频 17 59 处理器数字 PN Processornumber 04年代替时钟频率例如 奔腾43 6GHz的微处理器变成了奔腾4560注 处理器数字与时钟频率无关 只有同系列机型处理器之间有可比性 例如 奔腾4560比奔腾4540快但IntelM755处理器不比奔腾4560快 18 59 内部存储器访问速度快信息暂时性相对价格高 外部存储器访问速度慢信息永久性相对价格低 3 2 3存储器 微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器 计算机处理器的等待室 19 59 1 随机存取存储器 RandomAccessMemory RAM 通常指计算机主存或内存 信息暂时性 断电时信息会丢失CPU对它们既可读出又可写入数据 微型计算机上广泛采用动态随机存储器DRAM 制作成内存条形式出现 内部存储器 SDRAM 同步动态RAMDDRRAM 双倍速率的SDRAM双通道技术 双数据速率RDRAM 总线动态RAM 用在高性能个人计算机中 例如多媒体计算机 20 59 用于笔记本电脑内存条 用于台式机内存条 SDRAM DDRRAM 21 59 内存条性能指标 容量 运行速度 容量 512MB运行速度 400MHzMHz每秒百万个周期 MHz越大 速度越快ns纳秒 1纳秒是十亿分之一秒 纳秒越小 速度越快 广告 512MB400MHzSDRAM max2GB 22 59 2 只读存储器 ReadonlyMemory 简称ROM CPU对它们只能取不能存 其信息用户无法修改 断电时信息不会丢失 ROM中一般存放计算机系统管理程序 例如BIOS芯片参见 什么是BIOS与CMOS doc 什么是cmos doc BIOS中英文对照表 doc Cmos设置或BIOS设置 计算机BIOS系统设置 ppt 内部存储器 23 59 三级Cache 板载cache 在主板上 负责整个CPU与内存之间的缓冲 速度以主板总线频率工作 一级Cache 在CPU内核中 负责在cpu内部的寄存器与外部Cache之间的缓冲 速度以CPU主频工作 二级Cache 片载cache 与CPU内核封装在同一块芯片中 但不属于CPU 全速cache 为了解决板载Cache速度与CPU速度之间的瓶颈 内部存储器 3 高速缓冲存储器Cache介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片 用于解决它们之间的速度冲突问题 Cache视频 24 59 Cache一般采用静态随机存取存储器SRAM构成 它的访问速度是DRAM的10倍左右 Cache容量较小 一级缓存的容量基本在4KB到64KB之间 二级缓存的容量则分为128KB 256KB 512KB 1MB 2MB等 一级缓存容量 各产品之间相差不大 而二级缓存容量 则是提高CPU性能的关键 见p49表3 2 1 内部存储器 存储器读操作工作原理 存储器写操作工作原理 25 59 外部存储器 辅助存储器 辅助存储器作为内存的后援设备 又称作外部存储器 简称外存 特点 它与内存相比 辅存具有容量大 速度慢 价格低 可脱机保存信息等特点 属 非易失性 存储器 广泛用于计算机系统的辅助存储器有硬磁盘 软磁盘 磁带 光盘等 前三种均属磁表面存储器 26 59 外部存储器 软盘的每一面包含许多同心圆 称为磁道 0磁道 末磁道扇区 一个扇区一般可存放512B的数据 磁盘总容量 磁道数 扇区数 磁面数 扇区字节数软盘容量大小计算格式化作用 磁盘划分示意图 27 59 硬盘的磁道 扇区 柱面 硬盘 资料 硬盘图解 主盘 从盘 IDE 数据线 28 59 硬盘容量的计算公式 要点 1 硬盘有数个盘片 每盘片两个面 每个面一个磁头 2 盘片被划分为多个扇区 3 同一盘片不同半径的同心圆为磁道 4 不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面 存储容量 磁头数 磁道 柱面 数 每道扇区数 每扇区字节数例子 p54 29 59 存储设备如何存取数据 硬盘 靠小磁粒的方向来存储内存 靠电容光盘 靠激光烧出来的小坑 30 59 硬盘的指标 广告 160GB8ms7200RPMHD容量 160GB访问时间 8ms 平均寻道时间 转速 每分钟7200转 31 59 光介质存储器 光盘 常用的光盘存储器可分为三类 只读型光盘 CD ROM 只写一次型光盘 CD R WriteOnceReadMany可重写型光盘存储器 CD RW 这种光盘存储器类似于磁盘 可以重复读写 它是很有前途的辅助存储器 衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速 一倍速率为150KB s 如果在一个40倍速光驱上读取数据 数据传输速率可达到40 150kB s 6MB s 资料 光驱和光盘 CD R和刻录机 32 59 光介质存储器 DVD DigitalVersatileDisk 数字多功能光碟 也称作DigitalVideoDisk 数字影像光碟 是代替CD的下一代存储媒体 DVD容量 普通CD的8 25倍 如双面双层DVD容量约17GBDVD读取速度 普通CD的9倍以上 一倍速率为1 3MB sDVD光驱可读CD和CD ROM 33 59 移动存储产品 1 移动硬盘移动硬盘直接由台式电脑硬盘或者由笔记本电脑硬盘改装而成 这类产品性价比非常好 通常来讲可按产品的接口类型分为USB1 1 USB2 0和IEEE1394这三种 USB UniversalSerialBus 通用串行总线 USB1 1的最大传输速度为12MbpsUSB2 0的最大传输速度为480Mbps 34 59 USB1 1 USB2 0接口 35 59 IEEE1394接口 DV就是数字电影 Digitalvideo AV是音频 audio 视频 video 的简称 36 59 移动存储产品 2 Flash存储设备FlashMemory是一种非易失性半导体存储器 即在无电源状态仍能保持片内信息 不需要特殊的高电流就可实现片内信息的擦除和重写 其名称来源于TOSHIBA公司用Flash这个词来描述这种存储器瞬间的清除能力 资料 优盘 u盘加密 37 59 3 2 4总线与接口 总线 微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路 BUS 高速公路 38 59 总线分类 地址总线 AB 传输地址信息数据总线 DB 传输数据信息控制总线 CB 传输控制信息 内部总线 连接CPU的各个组成部件 芯片内部 系统总线 主板上连接计算机中各大部件外部总线 连接计算机和外部设备 连接对象 传输对象 并行总线 通信速度快 实时性好并行传送串行总线 简易 方便 灵活串行传送 通信方式 39 59 总线 微处理器 微处理器 总线 存储器 接口电路和外设逻辑关系 微型计算机系统基本结构 40 59 ISA 早期8086 80486机使用的PCI 在CPU与外部设备之间提供了一条独立的数据通道 让每种设备都能直接与CPU取得联系 使图形 通信 视频 音频设备都能同时工作 AGP 可自由扩展的图形总线 能增大图形控制器的可用宽度 3D图形 总线标准 41 59 网络适配卡 网卡微型计算机系统接口卡SCSI是Novell公司生产的高速磁盘接口卡 可以连接不同的设备 如硬盘驱动 扫描仪 CD ROM等 一个SCSI接口可支持多台设备 显示卡 显卡 图形加速卡关键指标 刷新频率声频卡 声卡关键指标是采样频率和采样值的编码位数 扩展槽和适配卡 适配卡又称扩展卡 控制卡或接口卡 系统主板上一般有多个扩展槽 是用来连接各种适配卡的 42 59 PCI总线 外部设备互联 P59 PCI总线功能框图 43 59 5端口和连接电缆 端口 port 是系统单元和外部设备的连接槽 专用端口 是用于连接固定设备的 如 鼠标端口 通用端口 具有通用性 如USB口 端口又分为串行口和并行口 串行口 在单一导线上以二进制形式一位一位地传输 连接鼠标和调制解调器并行口 在一个多导线的电缆上以字节为单位同时进行传输 连接打印机 44 59 45 59 46 59 47 59 48 59 49 59 6输入设备P61 常用输入设备如下 键盘鼠标器机械式光电式鼠标器触摸屏语音输入设备其他输入设备光笔画笔和图形板图像输入设备 摄像机 50 59 7输出设备 1 显示器 CRT显示器单色CRT显示器 彩色CRT显示器 分辨率 平板显示器平板显示 平板显示器具有体积小 重量轻 功耗低等优点 液晶显示器电致发光显示器气体等离子显示器 51 59 屏幕保护程序不是保护眼睛的 屏幕保护程序是保护显示器的 CRT显示器的显像原理是电子枪向屏幕上发射电子束 电子束遇到荧光粉产生光线来组成图像 当电子束长时间固定扫射同样区域时 会造成屏幕表面过度老化 影响屏幕寿命 而液晶显示器的显像原理是微小的液晶点通过旋转来改变透明度 让背后灯光穿过而形成图像 所以液晶显示器没有固定画面会破坏屏幕的担心 液晶显示器最好不用了就关闭 因为液晶显示器里寿命最短的是背后的灯管 为什么液晶显示器不需要屏保 52 59 为什么液晶显示器不需要屏保 液晶显示器刷新太高 影响显示器的寿命传统CRT 大块头 显示器是靠电子束重复撞击到荧光粉来达到发光的 这样会导致亮度周期性闪烁 长时间使用之后容易造成人眼的不适 CRT的显示原理是从左上角的第一个点开始显示 然后是一直下去 到了第一行结尾处就自动显示第二行的第一个点 如此到右下角的最后一个点再回过来 我们平时说的85HZ就是指电子枪每秒打85个来回 当然 这个过程很快 肉眼是无法辨别的 所以 从理论上来说是刷新越高越舒服 液晶显示器在普通情况下刷新率设定在60Hz下即可工作良好 无刷新频率高低一说 但是 液晶的刷新越高 在高速画面下会更舒服的 可以自己找个超级大片的DVD试试 液晶显示器在通电之后就一直在发光 背光灯工作在高频下 只要一直通电 就一直在工作 显示画面稳定而不闪烁 有利于长时间的使用电脑 如果液晶刷新太高 反而影响显示器的寿命 就如同连拍次数超强的数码单反的CCD用不长是一个道理 CRT也一