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可编辑 计算机应用基础 主讲教师 陈宇峰电子邮件 yfchen 计算机科学技术学院 1 第三章计算机硬件3 1计算机的存储程序工作原理3 2计算机系统的基本组成3 3微型计算机 2 2 205 计算器 205 3 615 中间结果615 819 计算器 819 615 204 最后结果204 一 用计算器解题的过程 例 819 205 3 步骤 计算机是如何知道先乘后减的 头脑 程序 知识 3 3 程序中用到五大部件 五大部件的功能 运算器完成所有的算术运算和逻辑运算存储器存储数据 程序和结果控制器指挥各部件协调工作输入设备将外部信息送入计算机输出设备将计算机内部的信息送到外部 脑计算器纸手笔 控制器 运算器 存储器 输入设备 输出设备 4 二 计算机的基本结构 冯 诺依曼结构 运算器 存储器 控制器 输出设备 输入设备 1 控制流2 数据流 中央处理器 CPU 外部设备 主机 数据 数据 数据 地址 数据 指令 程序 控制信息 命令数据程序指令地址 CentralProcessingUnit 5 EDVAC计算机方案 他提出2条思想 采用2进制存储程序原理 1945年6月 著名美籍匈牙利数学家冯 诺依曼 把程序指令 计算步骤 和数据以2进制形式存放在存储器中 计算机运行时 从存储器中逐条取出程序指令并执行 使计算机能自动执行计算任务 6 冯 诺依曼结构也称普林斯顿结构 是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构 指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置 7 7 8 一条指令由操作码和地址码两部分组成 8 8 070 执行前主存和寄存器中的内容 9 9 第一条指令执行后 10 10 072 第二条指令执行后 11 11 12 073 14 10 第三条指令执行后 12 12 073 14 10 4 4 第四条指令执行后 13 13 14 10 4 4 最后一条指令执行后 14 14 第三章计算机硬件3 1计算机的存储程序工作原理3 2计算机系统的基本组成3 3微型计算机 15 15 系统 硬件 是指计算机的各部件的集合 软件 是所有程序的总称 用程序设计语言编写的程序 可驱动硬件设备按照规定进行动作 由硬件系统和软件系统组成 硬件软件 一个完整的计算机系统 16 机箱 CPU 存储器 鼠标 键盘 打印机 显示器 输出设备 输入设备 17 17 1 微机硬件的功能结构 18 微机系统硬件组成 1 主板 微处理器2 内存条 适配器和端口 适配器及端口 外部数据线 软驱 硬盘 光驱 电源 3 外存 硬盘 软盘和光盘驱动器 4 I O设备 键盘 鼠标 显示器 打印机 5 电源 19 19 微机组装结构 三个层次 芯片 主板 系统单元 2 微机硬件系统的组装结构 20 20 主机板 主机板也称为主板 motherboard 它是一块印刷电路板 集中放置了微型机的主要部件 目前一些常用的接口电路也放在主板上 主机板的作用是将各组件有机地组织起来 21 微型计算机主机组装起来简单 它是由主板 内存条 CPU 电源 硬盘 软盘 光驱 显卡 网卡 Modem 机箱组成 微机硬件的功能结构和组装结构 22 CPU 内存条 总线 光驱 显卡 硬盘 主板 电源 电源 微机通常用 5V或 12V直流电 耗电功率大多约为200 500瓦 微机电源系统用于将220V的交流电转换成系统所需的直流电 23 微机的CPU称为微处理器 MPUMicroProcessorUnit 微处理器是微机的核心 它是由运算器和控制器组成的集成电路芯片 完成计算机所有的运算和控制工作 中央处理器 CPU 24 24 1 运算器 存储器 寄存器 运算控制线路 ALU 控制器 寄存器 取数 存数 ALU算术逻辑运算单元ArithmeticalandLogicalUnit 运算器的组成 ALU 寄存器组 直接执行各种运算的装置 寄存器 暂存参与运算的数据或结果 位数决定精度 结果 累加 工作过程 25 分析指令 时序节拍发生器 译码器 存储器 操作控制部件 指令计数器 2 控制器 取指令 工作过程 操作数地址 如何自动执行 控制器是计算机的指挥中心 它根据指令指挥全机协调工作 26 一 时钟频率 主频 系统时钟芯片不断发出脉冲 两个脉冲之间的时间间隔为时钟周期 每秒发出脉冲个数为时钟频率 主频 时钟频率越快 CPU每秒执行指令越多如 80386 40MHZi7 2 3GHZ 27 27 二 字长 CPU能同时处理的2进制位数 与CPU中寄存器长度有关 字长越长 CPU处理数据的能力越强 字长有8位 16位 32位 64位等 AMD2003年推出64位处理器Athlon64 28 28 三 指令集与兼容性 1 指令集指令 CPU能直接执行的操作命令指令集 CPU能执行的各种指令的集合 有序指令的集合称为程序计算机解决问题的过程就是 执行程序的过程 CPU有各自的指令集 某种CPU编写的程序一般不能在另一CPU计算机上运行 不兼容 如PC机的程序不能在苹果机上执行 29 29 2 兼容性若其他计算机上编写的程序也能在本机上运行 则称该程序与本机兼容 如 P 上的程序与P 兼容 而PC机的程序与苹果机不兼容 指令系统兼容的计算机是系列机 如PC系列微机Intel系列CPU 80286 80386 80486 Pentium Pentium Pentium Pentium4 30 30 四 协处理器 协处理器可以提高科技计算和处理图形的速度 一般集成在CPU中 Intel公司推出的80X86 Pentium P P P4 双核PentiumD CoreDuo CoreI7 AMD公司推出的与IntelCPU兼容的CPU产品 如K6 Athlon64 双核Athlon64X2等 此外还有Motorola68000 Alpha DEC 等 五 微处理器的主要产品 31 31 AMDCPU INTELCPU 32 32 内存储器 内存 主存 位于主计算机内 微处理器之外 外存储器 辅助存储器 存储器的分类 大型的数据存储仓库 功能 直接与CPU相连 临时存放要执行的程序 所需的数据和有关信息 1 内存 内存分类 随机存储器RAM RandomAccessMemory 只读存储器ROM ReadOnlyMemory 高速缓冲存储器 Cache CMOS存储器 微机的内存储器 33 一 随机存储器RAM RandomAccessMemory 随机存储器中存放 系统软件 如操作系统 用户的应用软件和该应用软件所处理的数据 34 34 RAM也称读写存储器 存放当前使用的程序和数据 目前计算机通常使用半导体RAM 掉电后数据会丢失 随机存储器的种类 根据半导体存储元件的结构RAM可分为 动态RAM DRAM DynamicRAM 电容记忆信息 电容上有无电荷来表示 0 和 1 由于电荷随电容漏电会逐渐消失 所以需周期性对电容充电 刷新 这种存储器容量大 价格低 需刷新 电路复杂 速度较慢 目前普遍使用的一种新型的DRAM SDRAM及DDRAM由于采用与系统时钟同步的技术 比DRAM快的多 静态RAM SRAM StaticRAM 利用触发器的两个稳态记忆信息 这种存储器不需要定期刷新 所以工作稳定 速度快 但是价格高 用于微机的高速缓存 35 内存条内存芯片焊接在印刷电路板 PCB 上 SIMM 单面直插式存储器模块 DIMM 双面直插式存储器模块 目前主要使用DIMM插槽 36 36 2 RAM的存取时间 存取时间 处理器从启动存取操作到完成该操作所用的时间 用纳秒ns 10 9秒 计算 1毫秒 ms 106纳秒 ns 用70ns从内存中存取数据比硬盘需用15ms快20万倍 37 37 为了缓和CPU与主存储器之间速度的矛盾 在CPU和主存储器之间设置一个缓冲性的高速存储部件 它的工作速度接近CPU的工作速度 但其存储容量比主存储器小得多 它存储的是CPU当时需要的一部分程序和数据 现在多数计算机都配有二级缓存 一级缓存设计在CPU内部 容量小 16 128KB二级缓存为外部缓存 独立的SRAM芯片 速度比一级缓存慢 但容量大 通常为 64 xMB CPU读取指令或数据的顺序一级缓存 二级缓存 RAM 高速缓冲存储器 38 0 2 1 1023 1011010111010001 字 字节 存储单元 地址内容 位 位 bit 最小存储单位 b 字节 Byte 8位二进制串 B 字 作为一个整体被传送和运算的一串二进制数码称为字 字所含的二进制位数称为字长 存储单元 1个可访问地址所对应的最小存取单位称为存储单元 286机 16位机486机 32位机 二 存储器的几个重要概念 39 39 按字节编址 称为字节寻址 按字编址 称为字寻址 字节容量 B 用字节 Byte 度量 0 2 512 1011010111010001 地址 内容 存储容量 计算机存储信息的能力 字长通常是字节的整数倍 8位16位32位64位 1KB 千字节 1024B1MB 兆字节 1024KB1GB 千兆字节 1024MB1TB 1024GB 40 40 41 三 只读存储器 ROM 存放启动计算机等常用程序和数据 如BIOS 设备驱动程序等 制造时固化信息 永久保存 可读不可写 1 PROM 可编程ROM 可以一次性写入内容 2 EPROM 可擦除ROM 可用专用设备擦除原有内容 再写入内容 3 FLASHROM 可电擦除 重新写入内容 42 42 四 CMOS 存放计算机重要配置信息 硬盘 显示器类型 日期时间等 用锂电池供电 关机后仍能保持其中信息 要改变计算机的配置或意外情况导致CMOS内容丢失时 可以在开机后出现 HitifyouwanttorunSETUP按键就可以进入CMOS设置主菜单 43 43 44 45 CMOS的特点 CMOS芯片一般用来存储计算机系统每次开机时所需的重要信息 例如计算机贮存容量 键盘类型 鼠标 监视器以及磁盘驱动器的有关信息 它与RAM的区别在于 CMOS芯片通过锂电池提供电源 即关机后其存储的信息不会丢失 它与ROM的区别在于 其内容随着计算机系统配置的改变或用户的设置而发生变化 45 主存储器 高速缓冲存储器 寄存器 速度 辅助存储器 容量 小 大 快 慢 不同的存储器具有不同的存储容量 不同存取速度 46 46 47 高速缓冲存储器 Cache 高速缓冲存储器的存取速度比主存快 但比CPU内部的寄存器慢 高速缓冲存储器容量较小 常置于CPU和主存之间 主存 47 47 cache用来存放主存中一部分内容的副本 拷贝 即当前正在执行的程序中的活跃部分 CPU可以直接访问cache 以便快速地向CPU提供指令和数据 当CPU需要程序和数据时 首先检索内部cache 然后检索外部cache 再往后是RAM 只有前者中找不到所需内容时才继续检索后者 48 48 内存槽 这组扩展卡 如 显示卡 声卡 网卡等 可以为计算机增加新设备或扩展功能 是适配器于微机总线之间的物理连接装置 1 扩展槽和扩展卡 扩展卡也叫适配器是插在扩展槽中的电路板 扩展槽固定在主板上的插槽 扩展槽 扩展卡和接口 49 接口 通常外设不能直接挂在内部总线上 它是通过接口完成和主机的信息交换 所以接口是将外设和主机连接起来构成微机系统的电路模块 它可以是扩展卡的一部分 也可以不通过扩展卡直接与主板相连 主机是统一标准的集成电路 而外设种类多 工作原理不同主机与外设使用的信号不同信息传输形式不同外设的速度比主机低的多 外设与主机之间的问题是 接口是为了缓解主机与外设之间的矛盾而设计的功能模块电路 接口应该包括硬件和软件两部分 软件就是设备驱动程序 什么是接口 为什么要用接口 50 2 串口与并口 接口 串口 并口 一次只能传输一个比特 速度较慢 用于鼠标 键盘等设备 一次可以同时传输多个比特 速度较快 用于打印机等设备 51 51 数据的各位同时由源到达目的地 快多根数据线 距离短 远程费用高 并行通信与串行通讯并行通讯 将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输 并行通信适于短距离 高速通信 52 数据的各位依次由源到达目的地 慢数据线少 远程 费用低 串行通信 数据的各位按时间顺序依次在一根传输线上传输 01101010 串行通信适于长距离 中低速通信 53 3 USB接口 USB UniversalSerialBus通用串行总线 是新一代多媒体电脑的外设接口技术 许多设备都可以通过USB接口与主机相连 在计算机上添加设备时不必打开机箱 安装板卡 甚至都不必重新启动 就可以使用新的设备 54 54 连接多种设备可连接 数码相机 扫描仪 鼠标 显示器 打印机 移动硬盘 优盘等 USB特点 速度快USB1 1标准 12Mbps USB2 0标准 480Mbps 55 55 I O接口电路 微处理器 外部设备 内部总线 外部数据线 接口电路板 插在主板上与总线相连 外部端口与外设相连 56 56 CPU插座 打印机接口 显示器接口 硬盘接口 软盘接口 内存插槽 PCI总线控制芯片 I O控制芯片 时钟电池 ISA总线扩展槽 PCI总线扩展槽 57 微机总线 总线类型 总线就是连接CPU和内存 缓存 外部控制芯片之间的数据通道 系统总线 连接CPU和内存以及其他主板设备的总线 数据线和地址线 扩展总线 连接CPU和外部设备的总线 主板控制芯片和扩展槽之间的数据通道 ISA PCI AGP USB 总线宽度就是总线一次所能传输比特的数目 总线频率表示传递速度的一个重要参数 总线即数据的流动通道 58 58 系统总线按信号的作用 总线分为三类 地址总线 数据总线 控制总线 59 地址总线 用来传送CPU输出的地址信号 确定被访问的存储单元 I O端口 地址总线的条数决定CPU的寻址能力 10根 21010241K20根 2201024K1M32根 23222 2304G36根 23626 23064G 60 数据总线DB DataBus 双向用来在CPU与存储器 I O接口之间进行数据传送 数据总线的条数决定一次可最多传送数据的宽度 8根 一次传送8位16根 一次传送16位32根 一次传送32位64根 一次传送64位 61 硬件系统 主机 外部设备 输入设备 输出设备 外存储设备 1 输入设备是指将外部信息转换为二进制编码传送到计算机主机中去的设备 外部设备的组成 键盘输入指点输入扫描输入传感输入手写输入语音输入影象输入 键盘鼠标 触摸屏 轨迹球等扫描仪 条型码传感器光笔麦克风数码相机 摄相机 计算机主机与其它设备进行交换信息的工具 输入 计算机输入输出设备 62 主区 副区 打字键 控制键 功能键 键盘 63 63 定位设备 鼠标 机械鼠标 光电鼠标 有线鼠标 无线鼠标 两键鼠标 三键鼠标 连接到串口上 触摸屏幕 触摸板和游戏杆等 触摸杆 游戏杆 常用的输入设备 触摸板 64 扫描仪 原理 扫描仪通过光源照射到被扫描的材料上来获得材料的图像 由于材料不同的位置反射的光线强弱不同就获得了材料的图像 扫描仪将照片 书籍上的文字或图片获取下来 以图片文件的形式保存在电脑里 大批量文本录入 可以通过OCR 光学字符识别 软件将图像形式的文字转换成ASCII文字 可以减轻录入工作 65 65 数码相机 数码相机不需要胶卷 拍摄的照片自动存储在相机内部的存储卡中 拍摄照片数量与存储卡容量有关 可随时删除不满意的照片 相机上有一个串口 可以使用专门的数据线和电脑USB接口连接 照片通过数据线经USB口输送到电脑 66 66 CCD 存储器 67 67 用户通过输入设备使用计算机 声音输入即语音识别 指可以用说话的方式对计算机输入命令或数据 68 显示输出打印输出绘图输出缩微音像输出投影输出 输出 显示器打印机绘图机缩微胶片音像输出投影机 2 输出设备将计算机内部的二进制信息转换为用户需要的结果信息并输出到计算机外部的设备 69 按色彩分 黑白和彩色显示器按显示方式分 CRT 阴极射线管显示器LCD 液晶显示器按显示器的外表分 平面和球面显示器 显示器 视觉效果好图象变形小 15寸以上都是平面直角显示器 70 显示器的性能指标 常用的分辨率有 300 200低分辨率600 350中分辨率640 480 1024 768 1280 1024高分辨率 点距 两个相邻象素之间的距离通常点距 28mm 尺寸 9 14 15 17 20英寸 像素越多分辨率越高分辨率决定显示清晰度 像素 分辨率 象素的个数 刷新频率 每秒钟重画图象的次数 通常 75HZ 扫描方式 隔行扫描 逐行扫描 71 显示器适配器 显示卡 主机 显示卡的作用是什么 显示卡转换信息 显示卡的作用是将主机输出的信号转换成监视器所能接受的形式 显示卡是显示器类型和性能的重要部件 72 按印字过程采用的方式分为 击打式和非击打式 二 打印机 1 打印机的技术指标 印字质量 打印速度 噪音 2 打印机的分类 速度慢 噪音大 按工作方式分为 串行和并行式 速度快 噪音小 按字符形成过程分为 全字符式和点阵式 快 慢 73 3 常见的几种打印机 24针击打式打印机消耗小 噪音大 激光式打印机质量好 消耗小噪音低 价格高 喷墨式打印机质量好 噪音低价格低 消耗大 适于连接小型设备的热敏打印机 74 四 数据投影设备例如 投影板 投影机 三 绘图机按计算机主机中的数据绘制出图形的输出设备 五 声音输出将计算机中的字词转换成相应的发音传送给用户 75 绘图仪 76 为什么要使用外部存储器 内存的两个突出缺点是 信息不能永久性保存 存储容量受CPU地址线的限制 外存采用两种方式弥补内存的不足 采用磁性材料或光学方式取代半导体材料 做到信息永久性保存 存取信息则利用电磁转换或光电转换原理进行 外存不直接挂在CPU的地址总线上 而是通过接口电路与内存交换信息 其容量不受CPU地址线的限制 CPU地址线寻址范围8028624根224 16MB8038632根232 4GB8048632根232 4GBPentium32根232 4GB 外存储器 77 77 磁介质 磁带 磁盘 硬盘 软盘 光盘 只读型 一次性写入型 可擦写型光盘 优盘 软盘存储系统 硬盘 软盘 软盘驱动器 光盘存储系统 一 外存分类 优盘 78 78 写保护口 读写孔 塑料保护套 3 5英寸软盘 1 44MB 标签 读写孔保护套 写保护 见亮 二 软磁盘 79 79 软驱的组成 控制电路板 马达 磁头定位器和磁头 磁头上下各有一个 工作过程 马达带动软盘的盘片转动 转速大概为每分钟300转 磁头定位器是一个很小的步进马达 它负责把磁头移动到正确的磁道 由磁头完成读写操作 右图是3寸盘插到软驱中的情况 它的读写孔被打开 磁头通过这个位置和盘片接触 80 80 软盘的内部的逻辑结构 磁道 磁道扇区 磁盘扇区 每片磁盘分为上下2个磁表面许多同心圆环称为磁道 track 圆环的一部分称为扇区 sector 扇区是磁盘最小的物理存储单位 具有固定大小 每个扇区可容纳512字节簇 cluster 簇是一个磁盘存储单位 包含固定数量 一般2到8个 的扇区 用于操作系统读写信息 簇 包括两个磁道扇区 整个磁盘分为18个扇区 2面 80道 18 512B 1 474560B约1 44MB 软盘存储容量的计算 磁道数 扇区数 扇段字节数 面数 软盘按磁道和扇区组织存储 81 存储密度 磁盘单位面积上存储2进制位的数量 位密度 有单密度 9个扇区 道 双密度 15个扇区 道 和高密度 18个扇区 道 道密度 单道密度 软盘有40个磁道 倍道密度 软盘有80个磁道 单面和双面磁盘 存储容量 磁道数 扇区数 扇区字节数 面数3 5英寸软盘存储容量 80 18 512 2 1474560B 1 44MB 2 磁盘的技术指标 82 82 二 硬盘 83 83 84 硬盘驱动器 84 要存取硬盘上数据时 首先确定数据在硬盘的位置 然后磁头定位系统将磁头正确定位并进行读写操作 1 硬盘组成与工作原理 内部组成 记录数据的一组刚性磁片 马达 磁头及定位系统 电子线路 工作原理 马达带动固定在马达上的磁片高速转动 每个磁片的上下两面各有一个磁头 因为硬盘转速 7200转 分钟 比软盘 300转 分钟 快 所以硬盘存取速度比软盘快 85 85 2 硬盘容量 硬盘容量计算 柱面数 扇区数 每扇区字节数 磁头数 标准IDE接口支持1024个柱面 63个扇区 16个磁头 则容量 1024 63 512 16 528 482 304字节 86 86 3 移动硬盘与优盘 优盘 容量32MB 16GB 体积小 重量轻 十几克 移动硬盘 存储容量大 如120GB 携带方便 87 87 磁带宽度不一 磁带用两个卷轴承接起来 当磁带运动时 可以通过读 写磁头来读写磁带上的数据 磁带是顺序访问的 用户要找一个文件 必须从磁带头开始 磁带 88 88 89 磁带 89 四 光盘 光盘驱动器的激光二极管发出激光光源 光束打在光盘上 再由光盘反射回来 经过光检测器捕获信号 光盘上有两种状态 即凹点和平面 它们的反射信号相反 分别代表0和1 1 光盘存储数据原理 90 90 以150KB 秒为标准速度 32倍速驱动器是指32 150 4 800KB 秒 2 光盘驱动器的速度 3 光盘分类 1 CD ROM CompactDiskROM 厂家预先写入信息 用户只能读取不能修改 2 CD R CompactDiskRecordable 用户可以写入自己的信息 但同一存储区只能写一次 这种光盘的写入必须使用光盘刻录机 CD R驱动器 91 91 3 CD RW CompactDiskRewritable CD RW是可擦除型光盘 用户可多次进行读写 必须使用CD RW驱动器 但速度慢而且不兼容CD ROM 4 DVD DVD DigitalVersatileDisk 数字多功能光碟 是代替CD的大容量存储媒体 它的存储容量为4 7GB 17GB 而CD ROM为650MB 为防盗版 DVD驱动器含有地区码 DVD光盘可包含有地区码 只有驱动器和盘片的地区码相同时才可以播放 92 92 常用的几种外存的特点 硬盘 容量大 nGB 速度快 5400转 分钟 7200转 分钟 使用方便 软盘 容量小 1 44MB 速度慢 几百转 分钟 便于保存 光盘 容量大 600MB以上 速度介于软盘和硬盘之间 如果写入需要专用的CD RW驱动器和相应的软件 与标准CD ROM不兼容闪存 U盘 容量居中 几十MB nGB 速度快 U盘硬盘光盘软盘磁带 93 蓝光盘 BD 利用波长较短 405nm 的蓝色激光读取和写入数据 并因此而得名 而传统DVD需要光头发出红色激光 波长为650nm 来读取或写入数据 通常来说波长越短的激光 能够在单位面积上记录或读取更多的信息 因此 蓝光极大地提高了光盘的存储容量 对于光存储产品来说 蓝光提供了一个跳跃式发展的机会 94 94 目前为止 蓝光是最先进的大容量光碟格式 在一张单碟上存储25GB的文档文件 这是现有 单碟 DVD的5倍 在速度上 蓝光允许1到2倍或者说每秒4 5至9兆的记录速度 95 95 优盘 Type AUSB插头 USB大量存储设备控制器 测试接点 闪存芯片 石英振荡器 发光二极管 写入保护开关 预留给第二颗存储器芯片的空间 其他存储设备 96 96 固态硬盘 SolidStateDisk SolidStateDrive 简称SSD 准确的技术称呼应为固态驱动器 是一种基于永久性存储器 如闪存 或非永久性存储器 同步动态随机存取存储器 SDRAM 的计算机外部存储设备 固态硬盘用来在便携式计算机中代替常规硬盘 虽然在固态硬盘中已经没有可以旋转的盘状结构 但是依照人们的命名习惯 这类存储器仍然被称为 硬盘 97 97 2 5英寸SSD SSD中芯片 98 98 第三章计算机硬件3 1计算机的存储程序工作原理3 2计算机系统的基本组成3 3微型计算机 99 99 微机的硬件组成 100 100 现代微机 台式 一般至少拥有以下的组件 1 显示器2 主板3 中央处理器 CPU 4 主存 随机存取存储器 5 微机接口 如PCI等 6 电源7 光盘驱动器 CD VCD DVD 蓝光光盘 8 硬盘9 键盘10 鼠标 101 101 主板 Motherboard Mainboard 典型的主板能提供一系列接口 供处理器 显卡 声卡 硬盘 存储器 外部设备等连接 主板上最重要的构成组件是芯片组 而芯片组通常由北桥和南桥组成 这些芯片组为主板提供一个通用平台供不同设备连接 控制不同设备的沟通 它亦包含对不同扩充插槽的支持 例如处理器 PCI ISA AGP和PCIExpress 芯片组亦为主板提供额外功能 例如集成显卡 集成声卡 一些高档主板还集成红外通讯技术 蓝牙和802 11 Wi Fi 等功能 102 102 CPU 北桥 南桥 103 103 104 104 北桥是基于Intel处理器的主板芯片组两枚芯片中的一枚 北桥设计用来处理高速信号 通常处理中央处理器 随机存取存储器 AGP或PCIExpress的端口 还有南桥之间的通信 南桥是基于Intel处理器的主板芯片组两枚芯片中的一枚 南桥设计用来处理低速信号 通过北桥与CPU联系 南桥包含大多数外部设备接口 多媒体控制器和通信接口功能 105 105 计算机基础 第三节微型计算机 大部分的主板会有BIOS存储在EEPROM芯片内 用于对主板作启动的初始化 在启动的过程中包含存储器 周边设备都会被测试以及做初始设置 这个过程称为加电自检 POST 若是在POST的过程中出现错误 则主机会发出 哔 声或是出现错误消息在屏幕上 主板通常有数条插槽供扩展之用 AGP插槽用来接上显卡 现被PCI Express16x逐渐取代 PCI亦开始被PCI Express取代 106 106 计算机基础 第三节微型计算机 CPU是微型计算机的核心 它完成计算机所有的运算和控制工作 107 107 计算机基础 第三节微型计算机 内存条是将内存集成电路封装在一块条形电路板上 SDRAM在计算机中被广泛使用 从起初的SDRAM到之后一代的DDR 或称DDR1 然后是DDR2和DDR3进入大众市场 而DDR4现在也在筹划中 预计在2012年投入市场 108 108 计算机基础 第三节微型计算机 同步动态随机存取内存 SynchronousDynamicRandomAccessMemory 简称为SDRAM 是一种与系统时钟同步的DRAM 取消了主存的等待时间 加快了系统速度 109 109 计算机基础 第三节微型计算机 双倍数据率同步动态随机存取内存 DoubleDataRateSynchronousDynamicRandomAccessMemory 简称DDRSDRAM 为具有双倍数据传输率之SDRAM 其数据传输速度为系统时钟两倍 由于速度增加 其传输效能优于传统的SDRAM 110 110 计算机基础 第三节微型计算机 第二代双倍数据率同步动态随机存取存储器 Double Data RateTwoSynchronousDynamicRandomAccessMemory 一般称为DDR2SDRAM 提供了相较于DDRSDRAM更高的运行性能与更低的电压 是DDRSDRAM 双倍数据率同步动态随机存取存储器 的后继者 也是现时流行的存储器产品 111 111 计算机基础 第三节微型计算机 第三代双倍数据率同步动态随机存取内存 Double Data RateThreeSynchronousDynamicRandomAccessMemory 一般称为DDR3SDRAM 提供了相较于DDR2SDRAM更高的运行效能与更低的电压 也是现时流行的内存产品 112 112 计算机基础 第三节微型计算机 显卡又称为显示适配器 用来连接显示器 目前台式微型计算机有两类显卡可供选择 独立显卡上有自己的显示核心芯片和显存 不占用CPU和主存 其优点是处理数据速度快 缺点是功耗比较高 集成显卡是指芯片组内集成了显示核心芯片 使用这种芯片组的主板可以在不需要独立显卡的情况下实现普通的显示功能 113 113 计算机基础 第三节微型计算机 独立显卡 GPU 图形处理器 114 114 115 115 计算机基础 第三节微型计算机 辅助存储器包括硬盘驱动器 光盘驱动器 移动硬盘等 116 116 计算机基础 第三节微型计算机 微机电源是一个装在金属盒里的电子装置 它能将220V的交流电转换成微机所需要的直流电 117 117 计算机基础 第三节微型计算机 上述硬件装在微机的机箱里 118 118 计算机基础 第三节微型计算机 微机的输入 输出设备有键盘 鼠标 显示器 打印机等 这些设备经端口与主机相连 119 119 计算机基础 第三节微型计算机 微机主板的插槽 ISA 8 16 bit 旧制式扩展插槽 现较少使用 16 bit版兼容于8 bit版 EISA 32 bit 兼容8 bitISA与16 bitISA PCI 32 64 bit 较常用 能接上电视卡 声卡 AGP 32 bit 显卡用 PCI Express 串行传输 1 bit 16 bit皆可 简称PCI E 与ISA PCI等相同 皆为通用型扩充槽 120 120 计算机基础 第三节微型计算机 PCI PeripheralComponentInterconnect 外设互联标准 是一种连接主板和外部设备的总线标准 PCI是用于连接PC各种板卡 比如网卡 Modem卡 声卡和视频编辑卡等等 121 121 计算机基础 第三节微型计算机 AGP AcceleratedGraphicsPort 加速图像处理端口 是主板上的一种高速点对点传输通道 供显卡使用 目前大多数显卡都使用图形加速接口 AGP 少数电脑还在使用PCI接口显卡 而新一代的PCIExpress接口来势汹汹 大有取代AGP之势 122 122 计算机基础 第三节微型计算机 PCIExpress 简称PCI E 是电脑总线PCI的一种 它沿用了现有的PCI编程概念及通讯标准 但建基于更快的串行通信系统 PCI E仅应用于内部互连 由于PCI E是基于现有的PCI系统 只需修改物理层而无须修改软件就可将现有PCI系统转换为PCI E PCI E拥有更快的速率 以取代几乎全部现有的内部总线 包括AGP和PCI 123 123 计算机基础 第三节微型计算机 PCIExpressX16插槽 图片上方 和2个2PCIExpressX1插槽 图片下方 124 124 计算机基础 第三节微型计算机 上为AGP显卡 下为PCIExpress显卡 125 125 计算机基础 第三节微型计算机 微机内部接口 IDE接口 接驳硬盘 光盘驱动器和软盘驱动器SATA接口 接驳硬盘和光盘驱动器 126 126 计算机基础 第三节微型计算机 IDE 这是一种用于连接硬盘和光驱 CD和DVD 的并行总线 也称作ParallelATA 并行ATA 最新版本的并行ATA使用40针 80线的扁平数据线来连接主板和驱动器 每条数据线最多可以连接2台设备 需要将设备分别设置为主盘 master 和从盘 slave 这样的设置一般通过驱动器上的跳线实现 127 127 计算机基础 第三节微型计算机 IDE插座与排线 128 128 计算机基础 第三节微型计算机 SerialATA SATA SerialAdvancedTechnologyAttachment 亦称串行ATA 主要功能是用作主板和大量存储设备 如硬盘及光盘驱动器 之间的数据传输 SATA是已经完全取代旧式PATA ParallelATA或称IDE 的新型硬盘接口 因采用串行方式传输数据而得名 在数据传输上这一方面 SATA的速度比以往更加快捷 并支持热插拔 使电脑运作时可以插上或拔除硬件 另一方面 SATA总线具备了比以往更强的纠错能力 能对传输指令 不仅是数据 进行检查 如果发现错误会自动矫正 提高了数据传输的可靠性 129 129 计算机基础 第三节微型计算机 SATA插座与排线 130 130 计算机基础 第三节微型计算机 两种接口的区别 131 131 计算机基础 第三节微型计算机 微机外部接口 COM接口 接驳旧式鼠标 手写板或其他工业电脑设备LPT接口 接驳旧式打印机PS 2接口 用来接驳键盘和鼠标之用USB接口 接驳所有USB接口的装备火线接口 用来接驳专业的数字摄录机网卡接口 连接上网或内部网显卡接口 D型口或DVI 132 132 计算机基础 第三节微型计算机 COM口串行接口 是指数据一位位地顺序传送 其特点是通信线路简单 只要一对传输线就可以实现双向通信 并可以利用电话线 从而大大降低了成本 特别适用于远距离通信 但传送速度较慢 LPT接口并行接口 指采用并行传输方式来传输数据的接口标准 最常用的是8位 可通过接口一次传送8个数据位 133 133 134 串行接口 并行接口 计算机基础 第三节微型计算机 PS 2是一种古老的接口 广泛用于键盘和鼠标的连接 PS 2接口一般都带有颜色标示 紫色用于连接键盘 绿色用于连接鼠标目前PS 2接口已经慢慢的被USB所取代 但大部份的桌上型电脑仍然提供PS 2接口 有些鼠标可以使用转换器将接口由USB转成PS 2 亦有可从USB分接成键盘鼠标用PS 2接口的转接线 还有USB供电不足时 用PS 2接口来补助 多用于移动硬盘 PS 2接口是不可以热插拔的 135 135 计算机基础 第三节微型计算机 PS 2插座 136 136 计算机基础 第三节微型计算机 USB UniversalSerialBus通用串行总线 用于将鼠标 键盘 移动硬盘 数码相机或打印机等外设等连接到PC 理论上单个USBhost控制器可以连接最多127个设备 USB接口有3种类型 TypeA 一般用于PC TypeB 一般用于USB设备 Mini USB 一般用于数码相机 数码摄像机 测量仪器以及移动硬盘等 137 137 TypeA TypeB Mini A 138 138 计算机基础 第三节微型计算机 IEEE 1394是一种广泛使用在数码摄像机 外置驱动器以及多种网络设备的串行接口 苹果公司又把它称作Firewire 火线 普通火线设备使用的6针线缆可提供电源 另外还有一种不提供电源的4针线缆 139 139 计算机基础 第三节微型计算机 IEEE1394 6针 4针 140 140 计算机基础 第三节微型计算机 RJ45接口千兆以太网正在逐步取代百兆以太网 网线主要有两种类型 直通线 最广泛使用的双绞线 交叉线 用于特殊情况下的连接使用直通线的网络设备一般连接到交换机 switch 或集线器 hub 上 如果想要直接连接两种同类设备 比如两台PC 则可以使用交叉线而无需通过交换机或集线器 141 141 网口 网线 142 142 计算机基础 第三节微型计算机 显卡上的VGA显示接口显示器使用一种15针Mini D Sub 又称HD15 接口通过标准模拟界面连接到PC上 143 143 计算机基础 第三节微型计算机 显卡上的DVI显示接口DVI是一种主要针对数字信号的显示界面 这种界面无需将显卡产生的数字信号转换成有损模拟信号 然后再在数字显示设备上进行相反的操作 因为数字显示取代模拟显示的进程还比较缓慢 目前这两种技术还处于并存阶段 现在的显卡通常可以支持双显示器 广泛使用的DVI I接口可以同时支持模拟和数字信号 144 144 计算机基础 第三节微型计算机 显卡接口 DVI I插头