第二章计算机硬件

信息处理概论,曹妍2011.10,第2章计算机硬件,计算机硬件,第2章,本章内容,A部分:个人计算机基础知识B部分:微处理器和内存（重点）C部分:存储设备（重点）D部分:输入和输出设备（重点）E部分:硬件安全,个人计算机基础,桌面计算机和便携式计算机,2,家庭、媒体、游戏和小型企业系统,3,购买计算机系统部件,4,个人计算机系统,指个人使用的计算机、软件和外围设备组成的系统外围设备：输入、输出和存储设备,主机箱,个人计算机所包括的部件,计算机=系统单元（主机）+外围设备系统单元：主板，微处理器，内存，电源和存储设备等外设：鼠标，键盘，硬盘驱动器，CD，DVD驱动器，其它存储器，声音系统（声卡+扬声器），显示系统（显卡+显示器），网络和因特网接入，打印机,主机,外部设备,运算器,控制器,内存储器,外存储器,存储器,输出设备,硬件,CPU,输入设备,计算机硬件结构图,内存（ROM/RAM/Cache）,I/O接口,外存储器,输入设备,输出设备,总线,I/O设备,计算机硬件结构图,计算机系统的构成,个人计算机基础,桌面计算机和便携式计算机,2,家庭、媒体、游戏和小型企业系统,3,购买计算机系统部件,4,桌面计算机,个人计算机具有各种外形桌面计算机放置在桌子上，并通过墙上的电源插座供电,便携式计算机,是一种体积小、重量轻的，并将屏幕、键盘、存储器及处理器整合到一起的个人计算机，并能使用电池供电,个人计算机基础,桌面计算机和便携式计算机,2,家庭、媒体、游戏和小型企业系统,3,购买计算机系统部件,4,家庭、媒体、游戏和小型企业系统,请同学们作为基本的课外内容阅读教材P36-37,家庭、媒体、游戏和小型企业系统,家庭计算机适用于对计算机不太了解的用户功能：网页浏览，邮件，照片处理，音乐，下载，文字处理等一般办公应用媒体中心PC机（娱乐PC机）将计算机、电视、家庭影院和音响系统整合在一起的计算机关键部件：遥控设备，无线键盘，图形系统，相应软件，扬声器，录像机等,家庭、媒体、游戏和小型企业系统,游戏PC机用来玩游戏的最前卫的计算机。小型企业计算机应用在企业中的满足基本商业应用的计算机功能：文字处理，电子表格分析，清算账目以及电子邮件收发,个人计算机基础,桌面计算机和便携式计算机,2,家庭、媒体、游戏和小型企业系统,3,购买计算机系统部件,4,购买计算机系统部件,打开书，参见图2-7，2-8,购买前的准备工作,中关村在线,怎样理解计算机行话,如：RAM,ROM,MHZ,USB,48倍速CD-RW，主频利用Google，百度，维基百科，百度百科等维基百科是一个自由、免费、内容开放的百科全书协作计划，参与者来自世界各地这个站点使用Wiki，这意味着任何人都可以编辑维基百科中的任何文章及条目。,升级计算机系统部件的难易程度,除了购买新计算机，还可以考虑升级（图2-9）,本章内容,A部分:个人计算机基础知识B部分:微处理器和内存（重点）C部分:存储设备（重点）D部分:输入和输出设备（重点）E部分:硬件安全,微处理器和内存,微处理器基础知识,1,当今的微处理器,2,随机访问存储器RAM,3,只读存储器ROM,4,EEPROM,5,什么是微处理器用来处理指令的集成电路算术逻辑单元ALU寄存器Registers控制器Controlunit指令集Instructionset封装方式：PGA(pingridarray),微处理器基础知识,影响计算机性能的因素,前端总线,兆赫MHz,微处理器时钟,千兆赫GHz,字长,缓存,CISCvs.RISC技术,一级缓存,二级缓存,专用的高速内存,微处理器能同时处理的位数,是决定执行指令速度的计时器,是用来与微处理器交换数据的电路,1MH:表示1秒内有1百万个周期1GH:表示1秒内有10亿个周期,当今大多数PC使用CISC,影响计算机性能的因素,串行处理,流水线,并行处理,双核、四核处理器,超线程技术,将单处理器模拟成双处理器的电路,一个芯片上有两个微处理器电路,微处理器和内存,微处理器基础知识,1,当今的微处理器,2,随机访问存储器RAM,3,只读存储器ROM,4,EEPROM,5,当今的微处理器,应用见图2-14,超频,超频：电脑的超频就是通过人为的方式将CPU、显卡等硬件的工作频率提高，让它们在高于其额定的频率状态下稳定工作。以IntelP4C2.4GHz的CPU为例，它的额定工作频率是2.4GHz，如果将工作频率提高到2.6GHz，系统仍然可以稳定运行，那这次超频就成功了。,存储器,存储器：是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。存储器的分类：,存储器,内存储器,RAM,ROM,外存储器,硬盘,EEPROM,光盘,软盘,Cache,“内存”又称为主存储器，是一种用于临时存储的工作存储器，用来存储需要马上由CPU处理的数据和程序，可以将它理解为计算机处理器的“等候室”。,内存,内存的分类,按工作原理分两类内存：ROM（ReadOnlyMemory只读存储器）特点：所存数据只能读出（调用），不能用一般的方法修改；断电数据不丢失用途：一般用于存放系统信息RAM（RandomAccessMemory随机访问存储器）特点：可读可写，非破坏性读(取)/破坏性写(入)，断电数据全部丢失,普通内存条,安装在主板上的插槽中,内存大小对电脑运行影响很大。目前家用电脑内存的标准配置为：2GB-4GB,RAM,RAM的容量和速度,RAM的容量以兆字节或者千兆字节来表示主流计算机内存大小通常为2GB-4GBRAM的速度一般用纳秒ns或MHz来表示1ns十亿分之一秒,8Bit=1字节Byte（B）：最常用的基本单位,K字节1KB=2B=1024BM字节1MB=2B=1024KBG字节1GB=2B=1024MBT字节1TB=2B=1024GB,10,20,30,40,B字节,只读存储器ROM,ROM只读存储器永久的，非易失存的指令固化在电路里，用来存放计算机启动程序的存储器电路，ROMBIOS告诉计算机如何访问硬盘、找到操作系统并将其载入RAM,有RAM为什么还要ROM？,EEPROM存储基本的硬件配置,电擦除可编程只读存储器,比RAM更持久,不如ROM持久,不需要电源来存放数据,(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory),本章内容,A部分:个人计算机基础知识B部分:微处理器和内存（重点）C部分:存储设备（重点）D部分:输入和输出设备（重点）E部分:硬件安全,存储设备,存储基础知识,1,磁盘和磁带技术,2,CD和DVD技术,3,固态存储器,4,存储知识总结,5,数据存储系统,由于RAM的“易失的”性，所以在计算机中还需要一种所谓“辅助存储器”（如磁盘、磁带等）来存储数据和信息。他们也叫“外存储器”,数据存储系统,数据存储系统主要包括：存储介质：用来容纳着数据存储设备：在存储介质上记录和读取数据,存储介质存储设备包括：,存储介质及存储设备,软盘-软盘驱动器硬盘-硬盘驱动器磁带-磁带驱动器CD-CD驱动器DVD-DVD驱动器半导体存储芯片-闪存,43,三种存储技术,0和1必须要转化成存储介质表面的替代物，才能存储,磁存储：磁带、磁盘耐用性不好，容易受外界干扰光存储：CDDVD固态存储：U盘(闪存)、SD卡等,影响数据存储的因素,访问时间：计算机查找存储介质上的数据并读取数据的平均时间，用毫秒度量数据传输率：每秒内存储设备从存储介质传给计算机的数据量存储密度：存储介质在给定区域内所能存储的数据量随机存取：存储设备直接跳到指定数据的能力顺序存取：读取数据从起始位置开始,磁盘和磁带技术,磁存储通过磁化分布在磁盘或者磁带表面的微粒来存储数据,硬盘,硬盘的盘面和读写头被封闭在驱动器容器中，以阻止灰尘或其他污染物的进入。,硬盘的部件,硬盘的部件,一个硬盘由若干个磁性圆盘组成，每个圆盘有2个面，各个面依次成为0面、1面，每个盘面逻辑地划分成若干个同心圆，各盘面上相同的同心圆称为一个柱面，每个同心圆称为一个磁道，磁道又分为若干个扇区，一个扇区存放512B的数据。,软盘和磁带,软盘是一张柔软的圆形聚酯薄膜塑料片，它的表面覆盖着一层薄的磁性氧化物，整张软盘被封装在一个保护套中磁带驱动器是这样一种设备，它使用一种类似于普通录音机使用的磁带的长带状可记录介质来读写数据磁带是顺序存储介质,CD和DVD,CD（CompactDisc），是一种用以储存数字资料的光学碟片，原被开发用作储存数字音乐。DVD（DigitalVideoDisk），即数字视频光盘它利用MPEG2的压缩技术来储存影像。也有人称DVD是DigitalVersatileDisk，是数字多用途的光盘，它集计算机技术、光学记录技术和影视技术等为一体，其目的是满足人们对大存储容量、高性能的存储媒体的需求。,CD和DVD技术,采用光存储：光点和暗点（凹点）光存储是由光盘表面的介质影响的，光盘上有凹凸不平的小坑，光照射到上面有不同的反射，再转化为0、1的数字信号就成了光存储。光盘外面还有保护膜，耐久性好刻录光盘也是这样的原理，就是当刻录的时候光比较强，烧出了不同的凹凸点,CD和DVD技术,光存储将数据存储为光盘表面上微小的亮点和暗点,CD和DVD容量,CD的容量为：650MB、700MBDVD标准容量：4.7GB其容量是CD-ROM的7倍左右；单面单层的光盘的容量达到4.7GB，双层光盘的容量为8.5GB；双面单层的容量为9.4GB；双面双层的DVD光盘高达17GB。,CD和DVD技术,只读(ROM),可记录(R),可擦写(RW),三种光存储技术类型,把150KB/s的数据传输率定为单倍速光驱现在的CD驱动器可为52X倍速，数据传输速度达60Mbps,硬盘数据传输速度达5200Mbps,常见CD和DVD格式,DVD-RW或DVD+RW,CD-RW,DVD-R或DVD+R,CD-R,DVD-ROM,CD-ROM,DVD-Video,CD-DA,数字音频光盘数字多用途视频光盘只读存储光盘只读存储数字多用途光盘可记录光盘可记录数字多用途光盘可擦写光盘数字多用途可擦写光盘,56,固态存储器,固态存储器也叫“闪存”，flashmemory固态存储技术在可反复擦写的电路中存储数据非易失存的,固态存储器,U盘是一种便携式固态存储设备，可以直接插在使用内置连接器的计算机USB端口上,U3驱动器是一种特殊的U盘，它被预配置成在插入计算机后自动运行,存储知识总结,P57，图2-34,本章内容,A部分:个人计算机基础知识B部分:微处理器和内存（重点）C部分:存储设备（重点）D部分:输入和输出设备（重点）E部分:硬件安全,输入和输出设备,基本的输入设备,1,显示设备,2,打印机,3,安装外设,4,输出设备,输入设备,常用的输入设备,基本的输入设备,定点设备允许操作屏幕上的指针和屏幕的图形控件,键盘,触摸屏,鼠标,指针棒,触摸板,跟踪球,操纵杆,显示设备,CRT显示设备使用了体积庞大的电子管,LCD因为使用一层液体晶状单元所以很轻,显示设备-影响图像质量的因素,分辨率:屏幕上像素数量,色深:屏幕能显示的颜色数量8位、16位、24位,刷新频率:屏幕重画速度(Hz)70-85Hz,视角宽度：在显示器的侧面能能清晰看到图像的最远距离,点距:像素间距(mm).23mm.26mm,屏幕尺寸：17、21英寸是指显示器的屏幕尺寸可视图像尺寸总是小于显示器屏幕尺寸,显示设备的分辨率,1024768,640480,显卡,用来生成在屏幕上显示图像的信号,显卡：生成显示图像的小型电路板,显存：是视频内存，存储正在处理而未被显示的图像,GPU：图形处理单元,打印机,喷墨打印机用喷嘴状的打印头将墨水喷射到纸上激光打印机工作起来像复印机点阵打印机就是用针撞击色带进行打印,喷墨打印机墨盒,打印机工作原理,70,点阵打印机,点阵打印机用细金属丝网格来产生字符和图形金属丝撞击色带和纸张,打印机特性因素,分辨率实际就是每平方英寸上点的个数(dpi)。分辨率越高，图像精度越高，打印质量也就越好。300dpi是人眼分辨打印文本与图像的边缘是否有锯齿的临界点。一般情况下，针式打印机不强调分辨率。,分辨率、打印速度、网络功能、双面功能,安装外设,端口是计算机与外界通讯交流的出口，也称接口,与外设连接的板卡,USB端口,USB端口：UniversalSerialBus（通用串行总线)简称USB，是目前电脑上应用较广泛的接口规范。许多外围设备都能连接到外部的USB端口，Windows能自动加载它们的设备驱动程序，因此，USB支持即插即用，设备安装非常简单,总线,数据总线：计算机内传输数据的线路系统总线：RAM与微处理器连接扩展总线（I/O总线）：从RAM延伸到外设的数据总线,扩展槽,扩展槽,ISA,PCI,AGP,PCMCIA槽,PC卡,扩展槽：主板上用于插放扩展卡的长窄插口扩展卡：是给计算机额外功能的小型电路板,77,扩展卡,扩展端口,扩展端口：计算机与外设传输数据的连接器外设可能包括即插即用功能，也可能需要设备驱动程序,安装外设,安装外设小结,当数据沿着扩展总线传送时，它们便可以经过扩展槽，扩展卡，端口以及电缆到达外设。,本章教学目标,掌握微处理器的概念及其在计算机中的作用；计算机硬件基本知识（1）中央处理器（CPU）。（2）主存储器（RAM、ROM）。（3）辅存储器（软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、移动存储器）。（4）输入/输出设备（键盘、显示器、打印机、扫描仪、数码相机）。（5）微型计算机硬件系统的构成和基本配置。,1.