第三章微型计算机硬件组成概要

1、第三章微型计算机硬件组成概要第-三-章-微型计算机硬件组成概要3第三章第三章 微型计算机硬件组成微型计算机硬件组成 3.1 微型计算机微型计算机 3.2 微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统 43.1 微型计算机微型计算机3.1.1 微型计算机概述微型计算机概述 20世纪世纪70年代诞生微型计算机。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。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通常将微型计算机的CPU芯片称作微处理器（芯片称作微处理器（Micro Pr

2、ocessing Unit，MPU）。微型计算机的发展是与微处理器的）。微型计算机的发展是与微处理器的发展同步的。发展同步的。摩尔定律量化和揭示了微型计算机的这一独特的发展速度，而摩尔定律量化和揭示了微型计算机的这一独特的发展速度，而如今这一翻番的周期已缩短为如今这一翻番的周期已缩短为12个月甚至更短。目前，微型计个月甚至更短。目前，微型计算机已达到了算机已达到了32位位Pentium 4高速系列。高速系列。 5摩尔定律摩尔定律晶晶体体管管数数目目4004奔腾奔腾2,30042,000,00032 年年P43,500,000晶晶体体管管数数10K100K1M10M100M19751980198

3、5199519902000单单位位时时间间执执行行的的指指令令数数百万条百万条/每秒每秒0.1110255004004Pentium每每2 2年芯片能力增长一倍年芯片能力增长一倍808080888286838684862000年的年的微处理器微处理器6微型计算机的发展方向微型计算机的发展方向 高速化高速化 处理器主频处理器主频 超小型化超小型化 典型的标志是笔记本电脑和典型的标志是笔记本电脑和PDAPDA的流行。的流行。 多媒体化多媒体化 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。发和标准化、虚拟现实技术

4、和发展多媒体通信等。 网络化网络化 网络计算机、具有联网功能的网络计算机、具有联网功能的PDAPDA以及各种类型的以及各种类型的个人计算机等正在飞速发展。个人计算机等正在飞速发展。 隐形化隐形化 今后将摆脱显示屏、键盘加主机的传统形像，电视计今后将摆脱显示屏、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。算机、影音计算机等将大量出现。73.1.2 微型计算机的分类微型计算机的分类1 按组成结构分类按组成结构分类v 单片机单片机 组成部分集成在一个超大规模芯片上，广泛用于控制、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。仪器仪表、通信、家用电器等领

5、域。v 单板机单板机 各组成部分装配在一块印刷电路板上，常用于过程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控制或作为仪器仪表的控制部件 。v 多板机多板机 各组成部分装配在多块印刷电路板上各组成部分装配在多块印刷电路板上，如台式、便，如台式、便携式携式PC 机。机。 2 2 按用途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。微型计算机按用途可分为台式、便携式、手持式等。 8微型计算机的分类微型计算机的分类单片机芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成单片机芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果赋予它特定的程序，它便

6、构成一个最小的、完整的微电路，如果赋予它特定的程序，它便构成一个最小的、完整的微型计算机控制系统，它与单板机或个人电脑有着本质的区别，单型计算机控制系统，它与单板机或个人电脑有着本质的区别，单片机的应用属于芯片级应用。片机的应用属于芯片级应用。 单板机结构简单、价格低廉、性能较好。单板机结构简单、价格低廉、性能较好。使用单片机芯片构成的仿真系统。使用单片机芯片构成的仿真系统。有镜像功能的有镜像功能的单板机单板机9微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标 CPUCPU指标指标 主要包括主要包括CPUCPU字长、时钟频率。字长、时钟频率。 运

7、算速度运算速度 计算机的运算速度通指平均运算速度，即每秒钟计算机的运算速度通指平均运算速度，即每秒钟所能执行的指令条数。所能执行的指令条数。 内存容量内存容量 内存容量反映了内存储器存储数据的能力。存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。也越快。 103.2 微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统微型计算机基本结构微型计算机基本结构 系统主板（又称母板）系统主板（又称母板）CPU硬盘驱动器硬盘驱动器DVD-ROM驱动器驱动器软盘驱动器软盘驱动器显示器适配器显示器适配器内存内存电源电源

8、资料资料:主板图解主板图解11PC99规范要求主板各接口必须采用有色识别标识，方便识别规范要求主板各接口必须采用有色识别标识，方便识别3.2.1 系统主板系统主板系统主板是微型计算机中最大的一块集成电路板，是微型计算机中各系统主板是微型计算机中最大的一块集成电路板，是微型计算机中各种设备的连接载体。种设备的连接载体。 主板在结构上主要有主板在结构上主要有AT、ATX、NLX、EATX、WATX以及以及BTX等等类型。它们的区别主要在于板上各元器件的布局排列方式、尺寸大小、类型。它们的区别主要在于板上各元器件的布局排列方式、尺寸大小、形状以及所使用的电源规格和控制方式的不同。形状以及所使用的电源

9、规格和控制方式的不同。ATX是目前最常用的是目前最常用的主板结构，扩展插槽较多，配合主板结构，扩展插槽较多，配合ATX电源，可以实现软关机和电源，可以实现软关机和Modem远程遥控开关机等功能。远程遥控开关机等功能。 12系统主板系统主板内存内存总线插槽总线插槽接口卡接口卡CPUCPU串行接口串行接口USB接口接口芯片组芯片组13芯片组芯片组 芯片组决定了主板的结构及芯片组决定了主板的结构及CPU的使用。根据芯片的功能，可的使用。根据芯片的功能，可分为南桥芯片和北桥芯片。分为南桥芯片和北桥芯片。南桥芯片主要负责南桥芯片主要负责I/O接口控制、接口控制、IDE设备（硬盘等）控制以设备（硬盘等）控

10、制以及高级能源管理等；及高级能源管理等；北桥芯片负责与北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北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。散热片。 143.2.2 CPU CPU字长：内部各寄存器之间一次能够传递的数据位字长：内部各寄存器之间一次能够传递的数据位 位宽位宽 与外部设备之间一次能够传递的数据位与外部设备之间一次能够传递的数据位 x位位CPU 通常用通常用CPU字长和位宽来称呼字长和位宽来称呼CPU。例如，。例如，Pentium CPU字长是字长是32位，位宽是位，

11、位宽是64位，称为超位，称为超32位位CPU。 CPU外频外频：CPU总线频率总线频率 CPU主频主频：CPU内核电路的实际工作频率内核电路的实际工作频率 生产工艺技术生产工艺技术：通常用微米数字来描述：通常用微米数字来描述 15CPU早期使用过的微处理器早期使用过的微处理器 16CPUPentium 4Pentium 4微处理器和微处理器和ItaniumItanium微处理器内部结构照片微处理器内部结构照片 17国产国产CPU龙芯龙芯 标志着我国在现代通用微处理器设计方面实现了标志着我国在现代通用微处理器设计方面实现了“零零”的突破，打破了我的突破，打破了我国长期依赖国外国长期依赖国外CPU

12、产品的无芯的历史。产品的无芯的历史。 18内部存储器内部存储器访问速度快访问速度快信息暂时性信息暂时性相对价格高相对价格高外部存储器外部存储器访问速度慢访问速度慢信息永久性信息永久性相对价格低相对价格低 存储器存储器微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器19（1）随机存取存储器）随机存取存储器(Random Access Memory，简称，简称RAM)RAM通常指计算机主存，通常指计算机主存， CPU对它们既可读出又可写入数据。对它们既可读出又可写入数据。微型计算机上广泛采用微型计算机上广泛采用动态随机存储器动态随机存储器DRAM ，制作成内存条形式

13、出现。，制作成内存条形式出现。目前常用的内存条的引脚为目前常用的内存条的引脚为168芯或芯或184芯芯 。内部存储器内部存储器用于笔记本电脑内存条用于笔记本电脑内存条 用于台式机内存条用于台式机内存条20（2）只读存储器）只读存储器(Read only Memory，简称，简称ROM)CPU对它们只取不存，其信息用户无法修改。断电时信息不会丢失。对它们只取不存，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。中一般存放计算机系统管理程序。（3）高速缓冲存储器）高速缓冲存储器Cache是介于是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决和内存之间的一种可高

14、速存取信息的芯片，用于解决它们之间的速度冲突问题，它们之间的速度冲突问题，Cache一般采用静态随机存取存储器一般采用静态随机存取存储器SRAM构成，它的访问速度是构成，它的访问速度是DRAM的的10倍左右。倍左右。 内部存储器内部存储器CPUCacheRAM21软盘软盘用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成制成读写软盘时，磁头直接接触盘面。常读写软盘时，磁头直接接触盘面。常用软盘容量为用软盘容量为v将盘片逻辑地划分成若干个同心圆，每个同心圆称为一个磁道，最外面的将盘片逻辑地划分成若干个同心圆，每个同心圆称为一个磁道，最外面的一个同心圆为一个同心圆为0 0磁道。磁

15、道。v磁道又等分成若干段，每段称为一个扇区。一个扇区一般可存放磁道又等分成若干段，每段称为一个扇区。一个扇区一般可存放512B512B的数的数据。据。磁盘的存储容量可由下面的公式求出：磁盘的存储容量可由下面的公式求出：磁盘总容量磁盘总容量 = = 磁道数磁道数 扇区数扇区数 磁面数磁面数 扇区字节数扇区字节数外部存储器外部存储器22硬盘的磁道、扇硬盘的磁道、扇区、柱面区、柱面柱面柱面扇区扇区磁道磁道硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面使磁头悬浮在盘面上而不接

16、触盘面硬盘容量视具体类型而定硬盘容量视具体类型而定硬盘片硬盘片读写磁头读写磁头硬盘硬盘资料资料:硬盘图解硬盘图解23光介质存储器也是微型计算机上使用较多的存储设备。它利光介质存储器也是微型计算机上使用较多的存储设备。它利用光学方式读用光学方式读/ /写数据，写数据，按按光盘光盘的读的读/ /写性能，可分为只读型与可读写型。只读光盘上的数写性能，可分为只读型与可读写型。只读光盘上的数据采用压模方法压制而成，用户只能读取上面的数据，而不能写入据采用压模方法压制而成，用户只能读取上面的数据，而不能写入或修改光盘上的数据。或修改光盘上的数据。 衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率为衡量光

17、盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率为150kb/s150kb/s。如果在一个。如果在一个4040倍速光驱上读取数据，数据传输速率可达倍速光驱上读取数据，数据传输速率可达到到4040 150kb/s=6Mb/s150kb/s=6Mb/s。 光介质存储器光介质存储器 资料资料:光驱和光盘光驱和光盘24移动存储产品移动存储产品 （1）移动硬盘）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，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、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、和和IEEE 139

18、4这三种。这三种。 25移动存储产品移动存储产品 （2）Flash存储设备存储设备 Flash MemoryFlash Memory是一种非易失性半导体存储器，即在无电源状态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。其名称来源于擦除和重写。其名称来源于TOSHIBATOSHIBA公司用公司用FlashFlash这个词来描述这个词来描述这种存储器瞬间的清除能力。这种存储器瞬间的清除能力。 用用Flash MemoryFlash Memory芯片构成的存储介质，被广泛地应用于数字摄像机、芯片构成的存储介质，被广泛地应用于数字摄像机、数码