第三章计算机硬件体系结构

1、计算机科学与工程系计算机科学与工程系 本章主要介绍计算机硬件方面的有关本章主要介绍计算机硬件方面的有关内容，包括计算机硬件系统的构成；微机内容，包括计算机硬件系统的构成；微机的结构的结构(CPU、主板、内存、总线、接口等、主板、内存、总线、接口等)；外部存储器外部存储器(软盘、硬盘、光盘、软盘、硬盘、光盘、U盘等盘等)；常用外部设备常用外部设备(显示器、打印机等显示器、打印机等)；计算机；计算机指令系统等。指令系统等。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 一个完整的计算机系统是由硬件和软件组成。一个完整的计算机系统是由硬件和软件组成。 硬件是由运算器、控制器、存储器、输入设备、硬件是由运算器、

2、控制器、存储器、输入设备、输出设备五部分组成。其中：输出设备五部分组成。其中： 中央处理器中央处理器(简称简称CPU)=运算器运算器+控制器控制器 主机主机=中央处理器中央处理器+主存储器主存储器 软件是指各类程序和数据，计算机软件包括计软件是指各类程序和数据，计算机软件包括计算机本身运行所需要的系统软件和用户完成任务所算机本身运行所需要的系统软件和用户完成任务所需要的应用软件。需要的应用软件。计算机科学与工程系计算机科学与工程系3.1.1 计算机的硬件系统计算机的硬件系统U盘盘计算机科学与工程系计算机科学与工程系 冯冯诺依曼型计算机是将程序和数据事先存放在外存储器诺依曼型计算机是将程序和数据

3、事先存放在外存储器中，在执行时将程序和数据先从外存装入内存，然后让计算中，在执行时将程序和数据先从外存装入内存，然后让计算机在工作时自动地从内存取出指令并加以执行，这就是存储机在工作时自动地从内存取出指令并加以执行，这就是存储程序的基本原理。程序的基本原理。 3.1.2 冯冯诺依曼型计算机的结构诺依曼型计算机的结构 冯冯诺依曼计算机体系结构的主要特点是：诺依曼计算机体系结构的主要特点是： (1) 采用二进制形式表示程序和数据。采用二进制形式表示程序和数据。 (2) 计算机硬件是由运算器、控制器、存储器、输入设备计算机硬件是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成和输出设备五大部

4、分组成 。 (3) 程序和数据以二进制形式存放在存储器中。程序和数据以二进制形式存放在存储器中。 (4) 控制器根据存放在存储器中的指令控制器根据存放在存储器中的指令 (程序程序) 工作。工作。 计算机科学与工程系计算机科学与工程系3.1.3 微型计算机的诞生与发展微型计算机的诞生与发展 微型机属于第四代电子计算机产品，其核心部件是微型机属于第四代电子计算机产品，其核心部件是CPU，因此，因此我们主要通过我们主要通过CPU的发展、演变来介绍微机系统的发展过程。的发展、演变来介绍微机系统的发展过程。 开始时间开始时间CPU芯片芯片集成度集成度主频主频字长字长(b)最大内存最大内存19714004

5、2300108KHz4640B19788086/80882.9万万4.77-10MHz161MB19828028614.3万万6-20MHz1616MB19858038627.5万万12.5-33MHz324GB198980486125万万33-133MHz324GB1993Pentium310万万60-233MHz324GB1997Pentium 750万万233-450MHz324GB1999Pentium III2800万万450-800MHz3264GB2000Pentium 44200万万400M-3.2GHz32/6464GB计算机科学与工程系计算机科学与工程系 微型机基本是由显示

6、器、键盘和主机箱构成。在主机箱内微型机基本是由显示器、键盘和主机箱构成。在主机箱内有有CPU、主板、内存、硬盘、光驱、电源等。、主板、内存、硬盘、光驱、电源等。 3.2.1中央处理器中央处理器 CPU CPU从存储器取出指令，放入从存储器取出指令，放入CPU内部的指令寄存器，并内部的指令寄存器，并对指令译码。它把指令分解成一系列的微操作，然后发出各种对指令译码。它把指令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作系列，从而完成一条指令的执行。控制命令，执行微操作系列，从而完成一条指令的执行。 CPU的主要性能指标的主要性能指标 ： (1) 主频主频/外频（主频外频（主频=外频外频倍频

7、，即倍频，即CPU工作频率）工作频率） (2) 数据总线宽度（即字长，指数据总线宽度（即字长，指CPU传输数据的位数）传输数据的位数） (3) 地址总线宽度（决定了地址总线宽度（决定了CPU可访问的地址空间）可访问的地址空间） (4) 工作电压（低电压可减少工作电压（低电压可减少CPU过热，降低功耗）过热，降低功耗） (5) 高速缓存高速缓存Cache（加速（加速CPU与其它设备间数据交换）与其它设备间数据交换） (6) 运算速度（运算速度（CPU每秒能处理的指令数）每秒能处理的指令数）计算机科学与工程系计算机科学与工程系 1. 运算器运算器 运算器是完成算术和逻辑运算的部件，又称算术和逻辑运

8、算器是完成算术和逻辑运算的部件，又称算术和逻辑运算单元。计算机所完成的全部运算都是在运算器中进行的。运算单元。计算机所完成的全部运算都是在运算器中进行的。运算器的核心部件是运算器的核心部件是: (1) 运算逻辑部件运算逻辑部件 (2) 寄存器部件寄存器部件 2. 控制器控制器 控制器负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码，控制器负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码，并根据指令译码的结果，按指令先后顺序，负责向其它各部并根据指令译码的结果，按指令先后顺序，负责向其它各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地完成各种操作。件发出控制信号，保证各部件协调一致地完成各种操作。计算机科学与工程系计算

9、机科学与工程系 控制器主要由以下部件组成：控制器主要由以下部件组成： 程序计数器。存放下一条将要执行的指令在内存中程序计数器。存放下一条将要执行的指令在内存中的地址；的地址； 指令寄存器。保存现在正在执行的指令；指令寄存器。保存现在正在执行的指令； 指令译码器。用来识别指令的功能，分析指令的操指令译码器。用来识别指令的功能，分析指令的操作要求；作要求； 时序部件。产生各种定时控制信号。简单讲就是为时序部件。产生各种定时控制信号。简单讲就是为保证不出现任何动作差错而对各种操作实施时间上的控制；保证不出现任何动作差错而对各种操作实施时间上的控制； 微操作控制电路。一条指令的执行可以分解为一系微操作

10、控制电路。一条指令的执行可以分解为一系列不可再分的微操作命令信号，这些信号通过微操作控制电列不可再分的微操作命令信号，这些信号通过微操作控制电路以一定的时间顺序发往各部件，控制各部件动作。路以一定的时间顺序发往各部件，控制各部件动作。计算机科学与工程系计算机科学与工程系3.2.2 高级高级CPU技术技术 双核心双核心CPU技术技术：组建双组建双CPU系统成本高且复杂，而系统成本高且复杂，而采用采用“双核双核”技术，就是在单个技术，就是在单个CPU中真正集成两个物理中真正集成两个物理的核心。在实际使用中，这种的核心。在实际使用中，这种“双核心处理器双核心处理器”和使用两和使用两个独立个独立CPU

11、的系统在工作原理和性能上基本没有区别。目的系统在工作原理和性能上基本没有区别。目前，前，CPU已从双核向已从双核向4核、核、8核和多核方向发展。核和多核方向发展。 64位简介：位简介： (1) CPU、操作系统软件是、操作系统软件是64位，且应用软件用位，且应用软件用64编译编译器重新编译，效率最高器重新编译，效率最高(未来未来)。 (2) CPU是是64位，操作系统和应用软件是位，操作系统和应用软件是32位位(现状现状)，64位的位的CPU未发挥很好的作用。未发挥很好的作用。 (3) CPU、操作系统和应用软件是、操作系统和应用软件是32位位(现状现状) 。计算机科学与工程系计算机科学与工程

12、系3.2.3 主板主板 主板是电脑中各种设备的连接载体。它提供了主板是电脑中各种设备的连接载体。它提供了CPU、各种、各种接口卡、内存条和硬盘、软驱、光驱的插槽，其它的外部设备接口卡、内存条和硬盘、软驱、光驱的插槽，其它的外部设备也会通过主板上的也会通过主板上的I/O接口连接到计算机上。接口连接到计算机上。计算机科学与工程系计算机科学与工程系CMOS与与BIOS CMOS是主板上一块可读写的是主板上一块可读写的RAM芯片，用于保存系统芯片，用于保存系统初始化时要用到的许多参数，如硬件配置、启动盘顺序、开初始化时要用到的许多参数，如硬件配置、启动盘顺序、开机密码、机器时间等。可以在开机时按下特定

13、键机密码、机器时间等。可以在开机时按下特定键(一般是一般是Del键键)进入进入CMOS参数设置程序，从而对参数设置程序，从而对CMOS参数进行设置。参数进行设置。 BIOS芯片是一块特殊的芯片是一块特殊的ROM芯片，其中保存芯片，其中保存的最重要程序之一是基本输入的最重要程序之一是基本输入/输出程序，另外还有输出程序，另外还有CMOS参数设置程序、参数设置程序、POST(加电自检程序加电自检程序)等。等。BIOS在开机之后最先执行，它首先检测系统硬件有在开机之后最先执行，它首先检测系统硬件有无故障，给出最低级的引导程序，然后调用操作系无故障，给出最低级的引导程序，然后调用操作系统。统。计算机科

14、学与工程系计算机科学与工程系486到到Pentium II期间，主板一般采用南北桥芯片结构。期间，主板一般采用南北桥芯片结构。Pentium II采用的南北桥芯片结构主板采用的南北桥芯片结构主板 早期的早期的PC机主板是将快速的机主板是将快速的CPU、中速的内存、慢速的、中速的内存、慢速的外设都连接在一条总线上，使系统的总体性能得不到优化。外设都连接在一条总线上，使系统的总体性能得不到优化。北桥：主板上离北桥：主板上离CPU最近最近的一块芯片，负责与的一块芯片，负责与CPU的联系并控制内存、缓存、的联系并控制内存、缓存、显卡数据在北桥内部传输。显卡数据在北桥内部传输。南桥：主板上另一块南桥：主

15、板上另一块芯片，主要负责芯片，主要负责I/O接接口以及口以及IDE设备的控设备的控制等。制等。计算机科学与工程系计算机科学与工程系Pentium III以上的主板结构以上的主板结构(采用中心结构的主板结构采用中心结构的主板结构 )。键盘键盘鼠标鼠标串行口串行口并行口并行口处理器处理器8XX系列系列存储控制中心存储控制中心中心高速接口中心高速接口I/O控制中心控制中心固件中心固件中心PCI槽槽PCI总线总线IDE驱动器驱动器USB端口端口AC97编码编码Super I/OLPC I/FAGP图形控制器图形控制器主存储器主存储器处理器处理器CPU总线总线LAN连接连接芯片组由芯片组由3块芯片构成。

16、跟南北桥块芯片构成。跟南北桥架构相差不大，它主要是把架构相差不大，它主要是把PCI系系统总线控制部分从北桥转到南桥。统总线控制部分从北桥转到南桥。存储控制中心：存储控制中心：相当北桥芯片。相当北桥芯片。I/O控制中心：控制中心：相当南桥芯片。相当南桥芯片。固件中心：固件中心：相当相当BIOS ROM。计算机科学与工程系计算机科学与工程系采用中心结构的主板结构采用中心结构的主板结构 PCI-E :PCI Express的简称，的简称，是用来代替是用来代替PCI、AGP接口的一种接口的一种新的总线和接口新的总线和接口标准，其传输速标准，其传输速度远远高于度远远高于PCI和和AGP总线总线 。计算机

17、科学与工程系计算机科学与工程系 内存储器内存储器 (简称内存简称内存)，由半导体材料构成。内存分为，由半导体材料构成。内存分为只读存储器和随机读写存储器。只读存储器和随机读写存储器。 内存储器分类内存储器分类3.2.4 内存储器内存储器 计算机科学与工程系计算机科学与工程系存储单元地址存储单元地址0000H0001H0002HFFFFH存储体结构图示意存储体结构图示意存储位存储位存储单元存储单元（字节）（字节）存储体存储体 512 MB 2 GB存储单元特点：存储单元特点： 地址与存储单元是一一对应的地址与存储单元是一一对应的 一个数据存放在一个或多个字节中一个数据存放在一个或多个字节中 CP

18、U通过单元地址访问存储单元中的数据通过单元地址访问存储单元中的数据 往存储单元放新数据时原数据将被覆盖往存储单元放新数据时原数据将被覆盖计算机科学与工程系计算机科学与工程系1. 只读存储器只读存储器ROM 特点：存储的信息只能读出，不能随机改写或存入，特点：存储的信息只能读出，不能随机改写或存入，断电后信息不会丢失，可靠性高。断电后信息不会丢失，可靠性高。 ROM分类分类 (1) 掩膜式掩膜式 ROM(Mask ROM) (2) 可编程可编程 PROM(Programmable ROM) (3) 可擦除可擦除 EPROM (Erasable PROM) (4) 电可擦电可擦 EEPROM(El

19、ectrically EPROM) (5) 快擦写快擦写 ROM(Flash ROM)计算机科学与工程系计算机科学与工程系 2. 随机存储器随机存储器RAM 特点：特点：用于存放原始数据、中间结果、最终结果。开机前用于存放原始数据、中间结果、最终结果。开机前是空的，断电后数据消失。是空的，断电后数据消失。 RAM 分类分类: (1) SRAM：静态：静态RAM。不需要充电来保持数据完整性，。不需要充电来保持数据完整性，成本高且集成低，一般做高速缓冲存储器。成本高且集成低，一般做高速缓冲存储器。 (2) DRAM：动态：动态RAM。需要定时充电来保持数据的完整。需要定时充电来保持数据的完整性，通

20、常所说的性，通常所说的“内存内存”主要由它构成。一般指以下两种类型：主要由它构成。一般指以下两种类型： SDRAM-同步动态存储器同步动态存储器 DDR-双倍速率内存双倍速率内存 (DDR2DDR3DDR4DDR5等等)计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机科学与工程系3.2 微型计算机主机结构微型计算机主机结构 3. Cache(高速缓存高速缓存 ) Cache是一种高速缓冲存储器，是为了解决是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU与主存与主存之间速度不匹配而采用的一种重要技术。其中片内之间速度不匹配而采用的一种重要技术。其中片内Cache集集成在成在CPU芯片中，片外芯

21、片中，片外Cache安插在主板上。高速缓存的存安插在主板上。高速缓存的存取速度比主存要快一个数量级，接近取速度比主存要快一个数量级，接近CPU的处理速度。的处理速度。 计算机科学与工程系计算机科学与工程系3.2 微型计算机主机结构微型计算机主机结构 4.多级缓存多级缓存 最早的最早的CPU缓存容量很低。当集成在缓存容量很低。当集成在CPU内核中的缓存内核中的缓存已不能满足已不能满足CPU的需求时，出现了集成在与的需求时，出现了集成在与CPU同一块主板同一块主板上的缓存，此时把上的缓存，此时把CPU内核集成的缓存称为一级缓存，而外内核集成的缓存称为一级缓存，而外部的称为二级缓存。部的称为二级缓存

22、。 现在多数现在多数CPU内部也有二级缓存，于是二级缓存又可分内部也有二级缓存，于是二级缓存又可分为内部二级缓存和外部二级缓存。较高端的为内部二级缓存和外部二级缓存。较高端的CPU中还会带有中还会带有三级缓存三级缓存 。 5.双核心双核心CPU的二级缓存的二级缓存(略略) 计算机科学与工程系计算机科学与工程系 6. 存储器的层次结构存储器的层次结构 既要速度快，又要求容量大，同时价格又要求既要速度快，又要求容量大，同时价格又要求合理，在目前技术条件下这三项指标很难用单一种合理，在目前技术条件下这三项指标很难用单一种类的存储器来实现。折衷的方法是采用层次结构。类的存储器来实现。折衷的方法是采用层

23、次结构。(通用寄存器)计算机科学与工程系计算机科学与工程系3.2.5 总线总线 总线：是一组连接各个部件的公共通信线路，是计算机总线：是一组连接各个部件的公共通信线路，是计算机内部传输指令、数据和各种控制信息的高速通道，是计算机内部传输指令、数据和各种控制信息的高速通道，是计算机硬件的一个重要组成部分。硬件的一个重要组成部分。计算机科学与工程系计算机科学与工程系总线按所传输信号不同可分为：总线按所传输信号不同可分为： 数据总线数据总线 地址总线地址总线 控制总线控制总线。 地址总线。传输的是地址信号，一地址总线。传输的是地址信号，一般是单向传输。当般是单向传输。当CPU需要访问某个外需要访问某

24、个外设时，它向地址总线发出相应外设的地设时，它向地址总线发出相应外设的地址信号，以选择某个外设。址信号，以选择某个外设。 数据总线。传输的是数据，一般是数据总线。传输的是数据，一般是双向传输。双向传输。CPU进行进行“读读”时，数据由时，数据由外设流向外设流向CPU，当，当CPU进行进行“写写”时，时，数据由数据由CPU流向外设。流向外设。 控制总线。有的是控制总线。有的是CPU向内存或外部设备向内存或外部设备发出的信号；有的是内存或外部设备向发出的信号；有的是内存或外部设备向CPU发出的信号。对每条控制线而言信号是单向发出的信号。对每条控制线而言信号是单向传送，但作为整体是双向的。传送，但作

25、为整体是双向的。计算机科学与工程系计算机科学与工程系微机各级总线的简易关系微机各级总线的简易关系 总线按处于计算机硬件系统中的位置来分：总线按处于计算机硬件系统中的位置来分： 片内总线片内总线(又称内部总线又称内部总线)。是指。是指CPU芯片内部的总线。芯片内部的总线。 片间总线片间总线(又称局部总线又称局部总线)。是主板上。是主板上各外围芯片与各外围芯片与CPU之间的总线，用于芯之间的总线，用于芯片一级互连。片一级互连。 系统总线系统总线(又称输入又称输入/输出总线输出总线)。是微。是微机中各插件板与系统主板之间的总线，机中各插件板与系统主板之间的总线，用于插件板一级的互连。用于插件板一级的

26、互连。 外部总线外部总线(又称通信总线又称通信总线)。是微机和。是微机和中低速外部设备之间连接的总线。中低速外部设备之间连接的总线。计算机科学与工程系计算机科学与工程系微机系统三层总线示意简图微机系统三层总线示意简图北桥北桥CPU内存内存Cache南桥南桥PCI 和和PCI Express X1接口接口（网卡、声卡等）（网卡、声卡等）键盘、鼠标接口键盘、鼠标接口USB接口接口前端总线前端总线存储器总线存储器总线PCI Express X16显卡显卡片内总线片内总线PCI扩展总线扩展总线中心快速通道中心快速通道BIOS ROM硬盘、光驱、网硬盘、光驱、网络、音频接口络、音频接口计算机科学与工程系

27、计算机科学与工程系 ISA总线。是最早的总线。是最早的8位系统总线。后位系统总线。后来扩展到来扩展到16位。位。ISA是现代个人计算机是现代个人计算机的基础。的基础。系统总线标准系统总线标准 系统总线标准大致可分为系统总线标准大致可分为ISA总线、总线、PCI总线、总线、PCI Express三个阶段。三个阶段。 PCI总线。主要特点是传输速度高，总线。主要特点是传输速度高，广泛应用于现代微机中。广泛应用于现代微机中。 AGP总线。专为系统中一块图形显示总线。专为系统中一块图形显示卡设计的总线。卡设计的总线。 PCI Express总线。是新一代的总线总线。是新一代的总线接口。接口。计算机科学

28、与工程系计算机科学与工程系 常见的常见的I/O总线：总线： USB总线总线 属高速串行接口总线。该总线最多可连接属高速串行接口总线。该总线最多可连接127个个设备，支持热拔插，支持即插即用，该接口已经成为设备，支持热拔插，支持即插即用，该接口已经成为许多外设的标准接口。许多外设的标准接口。USB有两个规范，即有两个规范，即USB1.1和和USB2.0。 IEEE1394总线总线 属高速串行接口总线，主要用于连接属高速串行接口总线，主要用于连接DV产品。产品。外部总线标准外部总线标准计算机科学与工程系计算机科学与工程系 I/O接口是接口是连接主机和外连接主机和外部设备之间的部设备之间的逻辑部件，

29、由逻辑部件，由I/O接口电路、接口电路、连接器连接器(一般为一般为连接电缆连接电缆)和接和接口软件口软件(即设备即设备驱动程序驱动程序)组成。组成。3.2.6 接口接口计算机科学与工程系计算机科学与工程系 I/O接口分为内置接口分为内置I/O接口和外置接口和外置I/O接口两类。接口两类。 (1) 内置内置I/O接口接口 将将I/O接口电路内嵌接口电路内嵌在主板中，由主板提供在主板中，由主板提供外设接口电路插座，如外设接口电路插座，如键盘接口、鼠标接口、键盘接口、鼠标接口、USB接口、串口、并口接口、串口、并口及软硬盘接口等。及软硬盘接口等。 (2) 外置外置I/O接口接口 将将I/O接口集成到

30、一块独立的接口集成到一块独立的电路板电路板(接口卡接口卡)上，接口卡必须插上，接口卡必须插在总线扩展插槽上在总线扩展插槽上(如如PCI、PCI Express插槽等插槽等) 。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 外部存储器通常用来存放需要长期保存的各种外部存储器通常用来存放需要长期保存的各种程序和数据。当需要执行或处理这些程序和数据时，程序和数据。当需要执行或处理这些程序和数据时，必须将其先调入到内存中然后再被必须将其先调入到内存中然后再被CPU处理，处理， 所以所以外存实际上属于输入输出设备。外存实际上属于输入输出设备。 目前微机常用的外存储器主要有软盘、硬盘、目前微机常用的外存储器主要有

31、软盘、硬盘、光盘、光盘、 U盘等。盘等。 计算机科学与工程系计算机科学与工程系3.3.1 软盘软盘 79计算机科学与工程系计算机科学与工程系3.3.2 硬盘硬盘 硬盘是微机最重要的外部存储器，常用于安装微机运行硬盘是微机最重要的外部存储器，常用于安装微机运行所需的系统软件和应用软件，以及存储大量数据。所需的系统软件和应用软件，以及存储大量数据。柱柱面面磁头磁头臂臂 (1) 硬盘存储格式硬盘存储格式 在对硬盘进行格式化时，将对盘片进行划分磁道和扇区，对于大容在对硬盘进行格式化时，将对盘片进行划分磁道和扇区，对于大容量的硬盘还将多个扇区组织起来成为一个块量的硬盘还将多个扇区组织起来成为一个块“簇簇

32、”，簇成为磁盘读写，簇成为磁盘读写的基本单位。有的簇是一个扇区，有的有好几个扇区，一般在格式化时的基本单位。有的簇是一个扇区，有的有好几个扇区，一般在格式化时根据硬盘大小确定。根据硬盘大小确定。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 (2) 硬盘性能指标硬盘性能指标 硬盘的容量。现在微机配置的硬盘一般在硬盘的容量。现在微机配置的硬盘一般在200GB以上。以上。 硬盘的转速。硬盘的转速越快，硬盘寻找文件的速度也就越快。现硬盘的转速。硬盘的转速越快，硬盘寻找文件的速度也就越快。现在的主流硬盘转速一般为在的主流硬盘转速一般为7200rpm以上。以上。 缓存。硬盘自带的缓存能提高硬盘的访问速度。缓存。硬

33、盘自带的缓存能提高硬盘的访问速度。 (3) 硬盘接口硬盘接口 硬盘接口分为硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI和光纤通道四种，和光纤通道四种，IDE接口硬盘多用接口硬盘多用于家用产品中，于家用产品中，SATA是种新生的硬盘接口类型。是种新生的硬盘接口类型。 (4) 硬盘格式化硬盘格式化 硬盘低级格式化。主要是对一个新硬盘划分磁道和扇区。硬盘低级格式化。主要是对一个新硬盘划分磁道和扇区。 硬盘分区。把硬盘划分为成若干个相对独立的逻辑分区硬盘分区。把硬盘划分为成若干个相对独立的逻辑分区 。 硬盘高级格式化。高级格式化主要是对指定的硬盘分区进行初始化，硬盘高级格式化。高级格式化主要是对指定的硬盘分

34、区进行初始化，建立文件分配表以便系统按指定格式存储文件。建立文件分配表以便系统按指定格式存储文件。计算机科学与工程系计算机科学与工程系3.3.3 光盘存储器光盘存储器 光盘的分类光盘的分类: 1只读型光盘只读型光盘 只读光盘中的数据是在制作时写入的，用户只能读数据，只读光盘中的数据是在制作时写入的，用户只能读数据，而不能写入或修改光盘中的数据。音频光盘而不能写入或修改光盘中的数据。音频光盘CD-DA、数据、数据光盘光盘 CD-ROM、 VCD、DVD等都属于只读光盘。等都属于只读光盘。 2一次写入光盘一次写入光盘 这种光盘允许一次写入数据，但不能修改和擦除数据，这种光盘允许一次写入数据，但不能

35、修改和擦除数据， 如如 CD-R。 3可擦写光盘可擦写光盘 这种光盘可多次写入或修改数据，如这种光盘可多次写入或修改数据，如CD-RW。3.3 外部存储器外部存储器 光盘简称光盘简称CD(Compact Disc)是利用塑料盘片表面凹凸不是利用塑料盘片表面凹凸不平的特征，通过光的反射来记录和识别二进制的平的特征，通过光的反射来记录和识别二进制的0、1信息。信息。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 光驱把经过聚焦后的激光投射到光盘上，利用光盘的凹光驱把经过聚焦后的激光投射到光盘上，利用光盘的凹坑或非凹坑边缘反射的激光强度不同而将其表示为不同的坑或非凹坑边缘反射的激光强度不同而将其表示为不同的电

36、信号。电信号。 光驱倍数是指光盘的数据传输率（光驱倍数是指光盘的数据传输率（150KB/s为单倍，为单倍，以此类推）。以此类推）。CD-ROM光驱能读除光驱能读除DVD以外的所有光盘。以外的所有光盘。而而DVD光驱不仅兼容光驱不仅兼容CD-ROM光驱，还可以读光驱，还可以读DVD光盘。光盘。3.3 外部存储器外部存储器计算机科学与工程系计算机科学与工程系 DVD光盘光盘 DVD盘片的物理规格与盘片的物理规格与CD盘片是一样的，盘片是一样的，CD盘只使用盘只使用一个面记录一层的信息，而一个面记录一层的信息，而DVD盘可分为单面单层、单面双盘可分为单面单层、单面双层、双面单层以及双面双层层、双面单

37、层以及双面双层 4 种结构。种结构。3.3 外部存储器外部存储器 DVD按用途可分为以下几类：按用途可分为以下几类： 应用最广的是应用最广的是DVD-Video 格式，用于存储影音信息。此格式，用于存储影音信息。此外还有外还有DVD-ROM(只读只读DVD)、 DVD-Audio(音频音频DVD)、 DVDR(可写可写DVD)、 DVD-RAM或或DVDRW (可擦写可擦写DVD)。 另外，还有蓝光高清另外，还有蓝光高清DVD光盘。光盘。 计算机科学与工程系计算机科学与工程系 光盘刻录机光盘刻录机 包括包括CD和和DVD两种刻录机。两种刻录机。3.3 外部存储器外部存储器 CD刻录机既有刻录机

38、既有CD-ROM光驱的功能，也能够向刻录光驱的功能，也能够向刻录CD光盘。其传输速率一般标注为光盘。其传输速率一般标注为 A/B/C 的形式（如的形式（如 20/10/40），其中），其中A表示写表示写CD-R盘的倍速，盘的倍速，B表示写表示写CD-RW盘盘的倍速，的倍速，C表示读盘的倍速。表示读盘的倍速。 DVD刻录机既具有刻录机既具有DVD-ROM光驱的功能，也能够刻光驱的功能，也能够刻录录DVD光盘和光盘和CD光盘。光盘。 3.3.4 USB盘盘 通过通过USB接口与电脑连接，无任何机械式装置，抗震性接口与电脑连接，无任何机械式装置，抗震性能强。能强。U盘中的存储模块其实就是盘中的存储模

39、块其实就是Flash-ROM。 移动硬盘一般由笔记本硬盘和硬盘盒组成。移动硬盘一般由笔记本硬盘和硬盘盒组成。 计算机科学与工程系计算机科学与工程系3.4.1 输入设备输入设备 (1) 键盘键盘 (2) 鼠标鼠标 (3) 扫描仪扫描仪 3.4.2 输出设备输出设备 (1) 显示器显示器 (2) 打印机打印机 计算机科学与工程系计算机科学与工程系 (1) 显示器显示器 CRT显示器在工作时，电子枪发出电子显示器在工作时，电子枪发出电子束轰击荧光粉层上的某一点，使该点发光，束轰击荧光粉层上的某一点，使该点发光，每个像素有红、绿、蓝三基色组成，通过对每个像素有红、绿、蓝三基色组成，通过对三基色的强度的

40、控制就能合成各种不同颜色。三基色的强度的控制就能合成各种不同颜色。 液晶显示器液晶显示器LCD的优点在于：的优点在于： 图像稳定。由于只有在画面内容发生变化时才需要刷图像稳定。由于只有在画面内容发生变化时才需要刷新，因此没有闪烁感；新，因此没有闪烁感； 液晶底板整体发光，真正的完全平面；液晶底板整体发光，真正的完全平面； LCD显示器基本上没有辐射；显示器基本上没有辐射； 能耗低。约为能耗低。约为CRT显示器的三分之一。显示器的三分之一。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 (2) 打印机打印机 常用的有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机等。常用的有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机等。 针式

41、打印机特点。利用钢针击打色带把色带上的墨打针式打印机特点。利用钢针击打色带把色带上的墨打印在纸上形成文本或图形。缺点是打印质量差、速度慢、噪印在纸上形成文本或图形。缺点是打印质量差、速度慢、噪声大；优点是可以打多联纸，耗材相对较便宜。声大；优点是可以打多联纸，耗材相对较便宜。 喷墨打印机特点。打印时，墨水经喷头以每秒近万次喷墨打印机特点。打印时，墨水经喷头以每秒近万次的频率喷射到纸上。其打印质量、速度、噪声及成本方面处的频率喷射到纸上。其打印质量、速度、噪声及成本方面处于中等层次。于中等层次。 激光打印机特点。利用激光将碳粉固着在纸上，加热激光打印机特点。利用激光将碳粉固着在纸上，加热后印出文

42、字和图片。优点是打印速度快、噪音低、质量好，后印出文字和图片。优点是打印速度快、噪音低、质量好，缺点是价格及打印成本较高。缺点是价格及打印成本较高。 对三种打印机的打印效果对比来说，激光最好，喷墨其对三种打印机的打印效果对比来说，激光最好，喷墨其次，而针式相对较差。次，而针式相对较差。 计算机科学与工程系计算机科学与工程系 激光打印机工作原理简介激光打印机工作原理简介 硒鼓表面带正电荷，被激光照射时照射点位置的正电荷减弱或消失，硒鼓表面带正电荷，被激光照射时照射点位置的正电荷减弱或消失，而未消失部分吸附带负电荷的碳粉形成潜影。送纸机构将打印纸送入，而未消失部分吸附带负电荷的碳粉形成潜影。送纸机构将打印纸送入，此时打印纸会带上很强的正电荷。打印纸与硒鼓墨粉影像区接触后，墨此时打印纸会带上很强的正电荷。打印纸与硒鼓墨粉影像区接触后，墨粉会在更强的静电作用力下转移到纸张上面，形成打印影像。加热纸张，粉会在更强的静电作用力下转移到纸张上面，形成打印影像。加热纸