第二节：计算机系统概述1：硬件系统

1、2022-5-42022-5-4第二节：计算机硬件系统组成第二节：计算机硬件系统组成v 教学目标：掌握计算机系统的组成，了解计算机硬件各部件的功能，特别是CPU，存储器。v 教学分析： 重难点：计算机硬件组成及各部分的相互关系。掌握RAM，ROM区别，掌握写保护，读、写、格式化的含义。v 教学方法：讲授与练习结合v 课时：2课时v 教学过程： 一、组织教学：清点人数 二、学习补偿：复习表示数据的单位。2022-5-42022-5-4计算机系统组成计算机系统组成 计算机系统硬件系统 (hardware): 能够看得到摸得着的电子设备软件 系统(software) : 为了发挥硬件的功能而开发的人

2、的智能部分（程序及其文档）2022-5-42022-5-4 中央处理器CPU（运算器、控制器） 主机 内存储器(简称内存):只读存储器ROM,随机存储器RAM 硬件 外部存储器(简称外存):硬盘,光盘,软盘,U盘等 外部设备 输入设备:键盘,鼠标,扫描仪等 输出设备:显示器,打印机,绘图仪等.计算机系统 操作系统: WINDOWS、 UNIX 系统软件 语言系统: Fortran、PASCAL、BASIC 、C、C+ 软件 办公自动化 辅助设计/制造/教学(CAD/CAM/CAI)应用软件 信息管理/数据库科学计算其它各应用领域软件系统服务程序2022-5-42022-5-4可以说:一个完整的

3、计算机硬件系统由五大部分组成的： 运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备2022-5-42022-5-4计算机硬件系统组成计算机硬件系统组成微处理器中央处理器中央处理器2022-5-42022-5-4计算机硬件计算机硬件 1、运算器: 算术、逻辑运算单元(ALU) 加减乘除运算用加法器实现2、控制器: 指挥协调计算机整个工作过程中央处理器(CPU)：运算器+控制器计算机的心脏，负责完成各种运算和控制，对微机来说是1块大规模集成电路。2022-5-42022-5-4CPU2022-5-42022-5-4存储程序和程序控制原理存储程序和程序控制原理 程序输入到计算机中，存储在内存储器中（存储程

4、序），在运行时，控制器按地址顺序取出存放在内存储器中的指令（按地址顺序访问指令），然后分析指令，执行指令的功能，遇到转移指令时，则转移到转移地址，再按地址顺序访问指令（程序控制）。2022-5-42022-5-4CPU常见术语常见术语主频：CPU工作的时钟频率 单位是单位是:MHZ:MHZ或或GHZGHZ 外频：外部总线工作频率 800MHz倍频：主频=外频*倍频高速缓存（cache）L1 CacheL2 Cache接口类型 Sochet 478和Socket A Slot1socket72022-5-42022-5-4存储器存储器用来存储程序和数据的记忆装置，是计算机中各种信息的存储和交流中

5、心。 (1)基本概念 存储单元：字节（8位二进制位） 存储单元地址 存储容量：存储设备上可以存储数据的最大数量，通常用字节(Byte)、千字节(KB)、兆字节(MB)和千兆字节(GB)来衡量。2022-5-42022-5-4存储器存储器 采用字节（byte）作为计算机存储信息的基本计量单位。 1个字节由8个二进制位(bit)来组成,可以表示1个英文字母、数字或符号 存贮一个汉字需要两个字节 1 Byte8 bit 1 KB1024 Byte 1 MB1024 KB 1 GB1024 MB2022-5-42022-5-4存储器存储器存储器的种类内存储器：与CPU直接相连的存放数据的器件，如随机存

6、储器(RAM)、只读存储器(ROM)。外存储器：不直接与CPU相连的存储介质，如磁盘等。2022-5-42022-5-4内存储器内存储器内存储器(内存、主存)：以半导体为器件，存取数据的速度很快，但价格昂贵，存储容量受到限制。可直接与CPU交换信息 随机存储器(RAM)：可读可写只读存储器(ROM)：只读不写RAM(随机存取存储器)：主要用于保存计算机在运行过程中使用的数据，便于CPU对数据进行及时处理。RAM就像一块黑板，可以反复擦写。它的内容可以改变，是一个可重用资源。RAM中的数据无法长期保存，如果计算机掉电或关机，中的数据无法长期保存，如果计算机掉电或关机，保存在保存在RAM中的数据就

7、立刻永久丢失。中的数据就立刻永久丢失。2022-5-42022-5-4内存储器内存储器等待CPU处理（临时存放）信息外存RAM保存输入（长久存放）2022-5-42022-5-4内存储器内存储器 内存条 168线SDRAM（Synchronous Dynamic RAM,同步动态内存储器) RDRAM (Rambus DRAM) DDR (Double Data Rate SDRAM)(双倍速率SDRAM,市场的主流) 注注:不同的内存在不同的内存插槽上不能互换使用不同的内存在不同的内存插槽上不能互换使用.2022-5-42022-5-4外存储器外存储器外存储器(外存)：与CPU是间接关系 用

8、来存放“暂时不用”的数据或程序。它的它的容量比内存大得多，但存取信息的速度比内容量比内存大得多，但存取信息的速度比内存慢。外存不怕停电，可长期保存信息，价存慢。外存不怕停电，可长期保存信息，价格便宜。格便宜。当计算机内存不够用时，会借用硬盘的空间作为计算机的虚拟存储器。常用的外存有软盘、硬盘、光盘和优盘2022-5-42022-5-4 软盘软盘 容量为1.44MB,规格为3.5英寸 缺点:容量小,存取速度慢,盘片容易受损.写保护写保护:当滑片使方孔透亮,则该盘进行了写保护,即只读不写.读读:从存储器中获得信息.写写:往存储器中存入信息.2022-5-42022-5-4 硬盘硬盘 硬盘使用厚的、

9、刚性的金属磁盘片硬盘使用厚的、刚性的金属磁盘片 硬磁盘特征硬磁盘特征 大容量，通常可以存储几十个G字节。 高速，硬盘的信息存取速度比较快，其盘片的转速达5400转/分，高的达到7200转/分，甚至10000转/分。 盘片与驱动器密封在一起，不可调换。盘片与驱动器密封在一起，不可调换。2022-5-42022-5-4 硬盘硬盘 构造2022-5-42022-5-4硬盘硬盘 主要性能指标主要性能指标 容量容量 GB为单位，40G200G 转速转速：盘片在1min内所能完成的最大转数。 单位为rpm,一般5400rpm7200rpm 接口类型：接口类型：IDE(也叫ATA接口,一般电脑采用)、SCS

10、I(性能好,价格高,一般应用于服务器等高端专用设备)、SATA（Serial ATA,以连续串行的方式传送资料） 高速缓存：高速缓存：硬盘缓存和内存条上的内存颗粒一样，是一片SDRAM，缓存的作用主要是和硬盘内部交换数据。缓存越大硬盘的读写效率越高，数据交换的速度越快。 数据传输率：数据传输率：硬盘工作时数据的传输速度。分为内部传输率和外部传输率。 平均寻道时间平均寻道时间：硬盘在接收到系统指令后，磁头 从开始移动至寻找到数据所在的磁道所花费时间的平均值。2022-5-42022-5-4 光盘光盘光盘CD最重要指标是旋转速度，如24速、32速等。光驱的标准数据传输速度为150KB/秒 CD-R

11、OM：只读光盘，由工厂加工生产，存入信息，使用时只能读取信息。 CD-R：它只可写一次数据，读多次，市场上的空白光盘，通过刻录机一次性写入。 CD-RW：可写光盘或可删除光盘。2022-5-42022-5-4 光盘光盘数字化视频光盘DVD DVD盘片的容量是CD盘片的720倍。数据传输率大致等同于9倍速CDROM光驱 DVD-ROM：数字化视频光盘-只读存储器，能存放二小时高质量视频。 DVD-R。DVD-R即可记录的DVD，可写一次，读多次。 DVD-RAM（DVD随机存取存储器）和DVD-RW（可写DVD）。2022-5-42022-5-4移动存储设备移动存储设备 优盘采用闪存芯片，它是非

12、易失性存储器，即存储数据是不需要电压维持的，所消耗的能源主要是用在读写数据的。实现即插即用，不需要安装驱动程序，也不用驱动器，使用时只需要插入电脑USB接口，就可以直接进行文件操作了。 它具备速度快，体积超小，重量极轻，非常适合随身携带的特点。由于这种存储器没有机械装置，因此不怕震动. 2022-5-42022-5-4输入设备输入设备 键盘：一般采用的是104键的键盘，主要有 PS/2和USB接口。 鼠标：有机械鼠标和光电鼠标。 手写笔：连接计算机并放置在显示屏旁的特殊的输入笔。 扫描仪：扫描仪可分为平台式和手持式扫描仪，分辨率单位为dpi(dot per inch)。 数码相机：照相机的磁盘

13、或内存中以数字形式记录图像。2022-5-42022-5-4输出设备输出设备 显示器 常用的显示器的尺寸为21、19、17、15英寸，。 分辨率：表示显示器的分辨能力 分辨率越高，屏幕显示的精细程度就越高。同样画1cm的直线，高分辨率下使用的亮点数显然要多。 对桌面图标来说，分辨率提高后，所显示的图标会变小。因为刻划图标的亮点数是固定的，假定某图标是由4040个亮点构成，则它的显示大小在640480分辨率下是40/640=1/16屏幕宽度，而在1024768分辨率下是40/1024=1/25屏幕宽度2022-5-42022-5-4输出设备输出设备 显卡：又称显示适配卡。是插接或集成在主板上又称

14、显示适配卡。是插接或集成在主板上的一块电路板，的一块电路板，显示器是通过显示器是通过“显卡显卡”与主机相连与主机相连接的，所以显示器必须与显卡相匹配。接的，所以显示器必须与显卡相匹配。显卡的主要显卡的主要作用作用就是在程序运行时根据就是在程序运行时根据CPU提供的指令和有关提供的指令和有关数据，将程序运行过程或结果进行相应的处理并转数据，将程序运行过程或结果进行相应的处理并转换成显示器能够接受的文字和图形显示信号后通过换成显示器能够接受的文字和图形显示信号后通过屏幕显示出来。屏幕显示出来。 高级视频图形阵列（SVGA）：最小分辨率为800600像素，主要用在15英寸显示器。 扩展图形阵列（XG

15、A）：最大分辨率为1024768像素，主要用在17英寸和19英寸显示器。 高级扩展图形阵列（SXGA）：分辨率为12801024像素，用在19英寸和21英寸显示器。 超高级图形阵列（UXGA）：分辨率为16001200像素，用于对图像要求较高的领域和21英寸显示器中。 显卡按接口的总线类型分：显卡按接口的总线类型分：ISA，VESA，PCI，AGP。目前广泛使用的是。目前广泛使用的是AGP显卡。显卡。2022-5-42022-5-4输出设备输出设备 显示器类型：按工作原理分为：按工作原理分为： 阴极射线管（阴极射线管（CRT）：CRT通过光栅扫描方法产生图像。分辨率高、动态显示特性好分辨率高、

16、动态显示特性好。 液晶显示器（液晶显示器（LCD）：）：由隐藏在2层玻璃板之间的氩或氖气体，受电流控制发光而成。清晰度高、无闪烁、无辐射清晰度高、无闪烁、无辐射2022-5-42022-5-4输出设备输出设备 打印机 通过打印机或绘图仪将信息输出到纸上称为硬拷贝（显示器输出称为软拷贝） 按打印原理可分为：击打式和非击打式 针式打印机：它通过打印头上的细小针所形成的模型打印字符和图形。（击打式） 喷墨打印机：喷墨打印机以非常高的速度喷射微滴墨水到打印纸的表面，不仅产生字符质量的图像，也能打印彩色的图像。（非击打式） 激光打印机：激光打印机使用与复印机相似的技术，即利用激光束产生很高质量的字符和图

17、像。（非击打式）2022-5-42022-5-4输出设备输出设备打印机的性能指标 分辨率：横向和纵向两个方向上每英寸能够打印的点数 打印速度:每分钟打印输出的纸张页 2022-5-42022-5-4输出设备输出设备 绘图仪 绘图仪是用于产生直方图、地图、建筑图纸以及三维图表的专用输出设备。2022-5-42022-5-4主板主板PCI总线插口ISA总线插口AGP2022-5-42022-5-4系统总线系统总线 总线的类型主要有工业标准体系（ISA） 8位和8位/16位兼容的AT总线命名为工业标准结构(ISA-Industry Standard Architecture)。外围部件互连（PCI）

18、 PCI（Peripheral Component Interconnect）是在CPU和外设之间插入的一级总线，它不依附于具体微处理器，传输速度高于ISA。加速图像端口（AGP）AGP（Accelerated Graphics Port）即加速图形端口，它是一种为了提高视频带宽(3D)而设计的总线规范。2022-5-42022-5-4 后面板后面板I/OI/O接口接口由计算机主板直接提供，而不需要专门接口电路卡。PS/2口并行口(LPT)和串行口(COM)USB端口2022-5-42022-5-4后面板后面板I/OI/O接口接口2022-5-42022-5-4 外设接口 显示器接口卡网络适配

19、卡（网卡）：用于把一台计算机连接到网络上。调制解调器：用于把一台计算机通过电话线连接到网络上。声卡小型计算机接口卡（SCSI）：可用于连接硬盘驱动器等外围设备，其传输速度较高。 TV卡、视频卡2022-5-42022-5-4接口卡的安装 即插即用型 手工安装 关机 插入接口卡到主板总线插槽 开机 添加新硬件 安装驱动程序 调整中断口与输入输出地址2022-5-42022-5-4端口和连接电缆端口和连接电缆 端口是系统单元和外部设备的连接槽 连接电缆是端口与输入/输出设备之间的连接线 连接方式并行口：多根数据传送线，按字节传输，用于连接需要在较短距离内高速收发信息的外部设备,如打印机。串行口：只

20、用一根数据传送线，按位传输。串行口用于连接鼠标、键盘、调制解调器等慢速设备。2022-5-42022-5-4端口和连接电缆端口和连接电缆 USB(Universal Serial Bus)是一种真正的即插即用设计，支持USB的产品只要将连接线接到电脑的USB插槽，电脑内部就会自动分配地址，不需用户参照系统的硬件设定进行设置。它为PC机的即插即用提供了极大的发展空间，其数据传输速度可达12Mbps，这是传统串行口无法比拟的。USB 2.0传输速度达480Mbps.2022-5-42022-5-4注意问题： 内存可直接与总线相连，而外部设备需要通过接口电路与总线相连。2022-5-42022-5-4计算机的性能指标v运算速度：运算速度： 是计算机每秒种所能完成的运算次数或指令条数，单位为每秒百万条指令每秒百万条指令(MIPS)vCPU的主频：的主频：指指CPU的时钟频率。单位：的时钟频率。单位：MHZ或或GHZv字长字长:计算机运算部件一次能同时处理的二进制的位数。字长越计算机运算部件一次能同时处理的二进制的位数。字长越长，运算精度越高，处理能力应越强。如长，运算精度越高，处理能力应越强。如8位机，位机，16位机，位机，32位位机。机。v存取周期存取周期：内存储器完成一次读或与操作所需的时间。内存储器完成