第2章微型计算机及常用软件

1、12.1 2.1 微型计算机概述微型计算机概述 2.2 2.2 系统主板的作用系统主板的作用2.3 2.3 存储器的安装及用途存储器的安装及用途2.4 2.4 总线及其分类总线及其分类2.5 2.5 常见输入设备的连接与使用常见输入设备的连接与使用2.6 2.6 常见输出设备的连接与使用常见输出设备的连接与使用2.72.7常用软件简介常用软件简介第第2 2章章 微型计算机微型计算机的组成及应用的组成及应用22.1 2.1 微型计算机概述微型计算机概述2.1.1 2.1.1 微型计算机系统的层次及分类微型计算机系统的层次及分类1 1微型计算机系统的层次微型计算机系统的层次微处理器、微型计算机和微

2、型计算机系统微处理器、微型计算机和微型计算机系统3 3个层次个层次。 32. 2. 微型计算机系统的分类微型计算机系统的分类按照功能及复杂程度，将微型计算机系统分为按照功能及复杂程度，将微型计算机系统分为3 3类：类：单片机单片机： 将微处理器、存储器、输入将微处理器、存储器、输入/ /输出接口和系统总线集输出接口和系统总线集成在一个芯片上。用于控制仪器仪表等。成在一个芯片上。用于控制仪器仪表等。单板机：单板机：将将CPUCPU芯片、存储器芯片、芯片、存储器芯片、I/OI/O接口芯片和简单的接口芯片和简单的I/OI/O设备设备( (小键盘、小键盘、LEDLED显示器显示器) )等装配在一块印刷

3、电路板上，再配等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序上监控程序( (固化在固化在ROMROM中中) )，就构成了一台单板微型计算机，就构成了一台单板微型计算机( (简称单板机简称单板机) )。 常用于实验控制、工业控制等。常用于实验控制、工业控制等。个人计算机个人计算机：各组成部件装配在多块电路板上，如台式微型计：各组成部件装配在多块电路板上，如台式微型计算机、便携式算机、便携式PCPC机。机。4单板机单板机52.1.2 微型计算机系统的配件微型计算机系统的配件 从外观来看，台式微型计算机主要有主机箱、显示从外观来看，台式微型计算机主要有主机箱、显示器、键盘和鼠标器器、键盘和鼠标器4 4个配

4、件。根据需要，还可以添加个配件。根据需要，还可以添加如打印机、音箱（耳麦）和扫描仪等。如打印机、音箱（耳麦）和扫描仪等。 主机箱内配件：基本配件有主板、电源盒、硬盘、主机箱内配件：基本配件有主板、电源盒、硬盘、光盘和软盘驱动器；主板上插接的基本配件有光盘和软盘驱动器；主板上插接的基本配件有CPUCPU、内存条和显示卡。根据需要另外扩充配件，例如，接内存条和显示卡。根据需要另外扩充配件，例如，接音箱需要配声卡；连接网络需要配网卡或音箱需要配声卡；连接网络需要配网卡或ModemModem。67重新启动重新启动按钮按钮ResetReset电源按钮电源按钮PowerPower892.2 2.2 系统主

5、板及其部件的作用系统主板及其部件的作用 微型计算机硬件由系统主板、微处理器、存储器微型计算机硬件由系统主板、微处理器、存储器和输入输出（和输入输出（I/OI/O）接口电路及设备组成，采用总）接口电路及设备组成，采用总线结构将各部件连接起来，实现与外界信息交换。线结构将各部件连接起来，实现与外界信息交换。 102.2.1 2.2.1 系统主板系统主板系统主板是一块连接组装其他部件的母板。系统主板是一块连接组装其他部件的母板。主板通过主板通过总线将总线将CPUCPU等各种器件和外部设备有机地结合起来，等各种器件和外部设备有机地结合起来，形成一套完整的硬件系统。形成一套完整的硬件系统。11北桥芯片北

6、桥芯片CPUCPU插座插座 内存条内存条插槽插槽 PCI_EPCI_E显卡显卡插槽插槽PCIPCI插槽插槽BIOSBIOS芯片芯片南桥南桥芯片芯片SATASATA接口接口IDE插插槽槽外部接口区外部接口区 CMOS电池电池12串并行接口串并行接口USB接口接口AGP插槽插槽PCI插槽插槽CPU插座插座内存条插槽内存条插槽电源插座电源插座硬盘接口硬盘接口PS/2接口接口13主板上部件采用固化和插接两种方式安装：主板上部件采用固化和插接两种方式安装： 固化方式：是将部件焊接在系统主板上，如控制芯片组固化方式：是将部件焊接在系统主板上，如控制芯片组( (南、北桥芯片南、北桥芯片) )、BIOSBIO

7、S芯片等，其缺点是部件与系统芯片等，其缺点是部件与系统主板一体，不容易更换部件。主板一体，不容易更换部件。插接方式：是将部件插接方式：是将部件( (如如CPUCPU、内存条等、内存条等) )带金属丝带金属丝( (总线总线) )的一边插入到系统主板上的相关插槽中，若部件破损的一边插入到系统主板上的相关插槽中，若部件破损时不会导致更换系统主板或其他部件。时不会导致更换系统主板或其他部件。142.2.2 2.2.2 主板中的主要部件及其作用主板中的主要部件及其作用 CPU CPU 152.2.系统主板上有若干个芯片，其中南桥和北桥芯片是核系统主板上有若干个芯片，其中南桥和北桥芯片是核心部件。心部件。

8、 南桥芯片南桥芯片 （South BridgeSouth Bridge）：南桥芯片主要协助）：南桥芯片主要协助CPUCPU对键盘控制器、对键盘控制器、USB(USB(通用串行总线通用串行总线) )、磁盘驱动器和、磁盘驱动器和电源管理控制器等进行管理。电源管理控制器等进行管理。163. 3. 北桥芯片（北桥芯片（North BridgeNorth Bridge）：主板芯片组中的核心）：主板芯片组中的核心部件，用于协调和控制数据在部件，用于协调和控制数据在CPUCPU、内存和各高速部、内存和各高速部件之间的数据传输。北桥芯片的型号决定了主板的主件之间的数据传输。北桥芯片的型号决定了主板的主要性能，

9、如主板所支持的要性能，如主板所支持的CPUCPU的类型及主频、内存的的类型及主频、内存的类型及最大容量、类型及最大容量、AGPAGP插槽和插槽和ECCECC纠错等。纠错等。 北桥芯片主要协助北桥芯片主要协助CPUCPU对内存储器、显示器、对内存储器、显示器、PCIPCI插槽等插槽等进行管理。进行管理。17 插槽插槽 PCI-EPCI-E插槽：新一代图形显示卡插槽插槽：新一代图形显示卡插槽, ,理论上比传统的理论上比传统的AGPAGP传输率快传输率快4 4倍。倍。PCIPCI插槽：主要用于插接一些扩充微型计算机功能的板插槽：主要用于插接一些扩充微型计算机功能的板卡。卡。 182.2.3 常见外部

10、接口及其作用常见外部接口及其作用191. 1. 串行接口：串行接口： 双排双排9 9根针根针D D型接口，常称之为异步通信接口（型接口，常称之为异步通信接口（RS-232RS-232）。支）。支持串行数据传输。如：打印机、绘图仪、外部调制解调器及鼠标持串行数据传输。如：打印机、绘图仪、外部调制解调器及鼠标等。等。 20 双排双排2525孔孔D D型接口型接口, ,该该I/OI/O接口以并行格式发送数据。常用于接口以并行格式发送数据。常用于连接打印机连接打印机 。一般标注一般标注LPTLPT或或ParallelParallel。 LPT1LPT1来表示并行接口。来表示并行接口。2. 2. 并行接

11、口：并行接口：21USB接口：接口： 通用串行总线接口通用串行总线接口, ,主要用于连接各种主要用于连接各种USBUSB兼容外部设备兼容外部设备, , 支支持热插拔。如：键盘、鼠标、持热插拔。如：键盘、鼠标、U U盘、移动硬盘、打印机及扬声器盘、移动硬盘、打印机及扬声器等。等。USBUSB接口插针分配表接口插针分配表插针插针信号信号I/OI/O说明说明1 1VccVcc无无电源电压电源电压2 2DATA-DATA-I/OI/O数据数据3 3DATA+DATA+I/OI/O数据数据4 4GNDGND无无信号接地信号接地22PS/2 键盘和鼠标接口：键盘和鼠标接口：六孔DINDIN接口4. IEE

12、E 1394接口用于连接高速串行通接口用于连接高速串行通信的外部设备。信的外部设备。23 外部设备接口图外部设备接口图USBUSB接口接口 PS/2PS/2键盘接口键盘接口并行接口并行接口MidiMidi和手柄接口：和手柄接口：投影仪、外接显投影仪、外接显示器示器串行接口串行接口音频音频I/O接口接口：音箱、耳麦音箱、耳麦绿色绿色: :声道输出声道输出 蓝色蓝色: :声道输入声道输入 粉红色粉红色: :麦克风输入麦克风输入242.3存储器的安装及用途存储器的安装及用途内存储器：包括内存条、内存储器：包括内存条、BIOSBIOS、CMOSCMOS和高速缓存、虚拟和高速缓存、虚拟内存等。内存等。2

13、5内存条内存条 是系统主板上的一种插接部件，是系统主板上的一种插接部件， 目前常用容目前常用容量在量在512MB512MB4GB4GB之间之间。26BIOS BIOS 芯片芯片(Basic Input/Output System )(Basic Input/Output System )用于存储一组系统程序：自检测程序、系统启动自举用于存储一组系统程序：自检测程序、系统启动自举程序、系统设置程序程序、系统设置程序 、中断例程。、中断例程。微型计算机中微型计算机中的只读内存储器主要指的只读内存储器主要指BIOSBIOS芯片。芯片。 自检测程序：自诊断程序自检测程序：自诊断程序POST(Power

14、 On Self POST(Power On Self Test)Test)，检测内容包括，检测内容包括CPUCPU、基本内存、主板、串、基本内存、主板、串并口、显示卡、磁盘、键盘以及并口、显示卡、磁盘、键盘以及CMOSCMOS中配置与相中配置与相关设备参数的一致性等。关设备参数的一致性等。(1)(1) 1 1声短音表示系统正常启动；声短音表示系统正常启动；2 2声短音表声短音表CMOSCMOS中参中参数设置不正确；数设置不正确；1 1长长1 1短音表示内存条有问题；短音表示内存条有问题；1 1长长3 3短音表示键盘有问题等。短音表示键盘有问题等。27(2) (2) 系统启动自举程序：在完成自

15、检后，依据系统系统启动自举程序：在完成自检后，依据系统CMOSCMOS中设置的启动盘顺序搜寻启动驱动器，将外存储器上中设置的启动盘顺序搜寻启动驱动器，将外存储器上的操作系统引导程序装入内存并运行，由引导程序装的操作系统引导程序装入内存并运行，由引导程序装入并启动操作系统。入并启动操作系统。28(3) (3) 系统设置程序：常见的按键为系统设置程序：常见的按键为DelDel或或F2F2，运行该程，运行该程序。序。系统设置程序为用户提供字符操作界面，允许查看和设系统设置程序为用户提供字符操作界面，允许查看和设置的信息包括：系统日期及时间，开机密码，串行口置的信息包括：系统日期及时间，开机密码，串行

16、口和并行口的名称，键盘初始状态，显示器和磁盘的有和并行口的名称，键盘初始状态，显示器和磁盘的有关参数，系统自检级别，操作系统启动盘的搜索顺序关参数，系统自检级别，操作系统启动盘的搜索顺序等。等。系统设置程序将这些信息保存到系统设置程序将这些信息保存到CMOSCMOS（RAMRAM）中，）中，因此，通常将系统设置程序也称为因此，通常将系统设置程序也称为CMOSCMOS设置程序。设置程序。 29(4) (4) 中断例程：即中断服务程序。它对硬件实现最低层、中断例程：即中断服务程序。它对硬件实现最低层、最直接的控制，是软件操作硬件的接口。最直接的控制，是软件操作硬件的接口。303.CMOS3.CMO

17、S芯片芯片 CMOSCMOS是系统主板上一个可读写存储器（是系统主板上一个可读写存储器（RAMRAM）芯片）芯片，用于保，用于保存用户的系统日期及时间、开机密码和某些硬件参数等信息。存用户的系统日期及时间、开机密码和某些硬件参数等信息。关于关于CMOSCMOS芯片有一个对应的跳线槽，通常称为芯片有一个对应的跳线槽，通常称为CMOSCMOS跳线。跳线槽跳线。跳线槽中有中有3 3根针，短接（键帽套扣）第根针，短接（键帽套扣）第1 1和和2 2针，表示针，表示CMOSCMOS电池正常电池正常为为CMOSCMOS芯片供电；短接第芯片供电；短接第2 2和和3 3针（针（5 5秒钟以上），表示为秒钟以上）

18、，表示为CMOSCMOS芯片断电，即清除芯片断电，即清除CMOSCMOS中的全部信息。中的全部信息。 31虚拟内存虚拟内存 “虚拟存储技术虚拟存储技术”是通过软件方法，将主存和一是通过软件方法，将主存和一部分外存空间构成一个整体，提供一个比实际物理内部分外存空间构成一个整体，提供一个比实际物理内存储器大得多的存储空间。存储器大得多的存储空间。 高速缓存高速缓存CacheCache 高速缓存（高速缓存（CacheCache）是位于）是位于CPUCPU与主存之间的随机存与主存之间的随机存储器，储器，其容量并不大，但信息交换速度很快，主要用其容量并不大，但信息交换速度很快，主要用于解决于解决CPUC

19、PU运行速度与主存储器的访问速度不匹配问题，运行速度与主存储器的访问速度不匹配问题， 32CPUCPU与各类存储器之间的信息交换关系如下图所示：与各类存储器之间的信息交换关系如下图所示：实现存储器多级管理器的目的是尽量减少实现存储器多级管理器的目的是尽量减少CUPCUP访问低速访问低速存储器的次数，节省存储器的次数，节省CPUCPU的时间。的时间。 一级一级CacheCache的速度最快。的速度最快。332.3.2 外存储器外存储器 常使用的外存储器主要有固定硬盘、光盘、常使用的外存储器主要有固定硬盘、光盘、U U（优）（优）盘和移动硬盘。盘和移动硬盘。34固定硬盘：硬盘容量已达到数固定硬盘：

20、硬盘容量已达到数TBTB，主轴转速可达每分，主轴转速可达每分钟数千转。钟数千转。电源接口电源接口跳线插针跳线插针数据接口数据接口35硬盘接口硬盘接口广泛使用的硬盘接口标准是广泛使用的硬盘接口标准是IDEIDE（PATAPATA）和）和SATASATA。PATA(Parallel Advanced Technology AttachmentPATA(Parallel Advanced Technology Attachment，并行并行ATA)ATA)接口：即接口：即IDEIDE接口，是并行接口，是并行ATAATA硬盘接口规范。硬盘接口规范。 36并行接口，采用多通道传输，在数据总线中一次传输并

21、行接口，采用多通道传输，在数据总线中一次传输1616位信号。一般主板上有位信号。一般主板上有2 2个个IDEIDE接口。接口。IDEIDE接口接口IDEIDE接口优点：价格低廉、兼容性强、性价比高。接口优点：价格低廉、兼容性强、性价比高。 IDEIDE接口缺点：数据传输速度慢、线缆长度过短、连接接口缺点：数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备少。设备少。 37 是是Serial ATASerial ATA的缩写，即单数据通道串行接口，的缩写，即单数据通道串行接口，新新型硬盘接口类型。目前型硬盘接口类型。目前SATASATA接口已发展了三代，第一接口已发展了三代，第一代写入速度为代写入速度为15

22、0MB/s150MB/s，第二代写入速度则高达，第二代写入速度则高达300MB/s300MB/s，第三代已经提升到了，第三代已经提升到了600MB/s600MB/s。串行接口结构简单、支持热插拔。串行接口结构简单、支持热插拔。SATASATA接口接口38SATA改用线路相互之间干扰较小的串行线路进行信号传输，因此相比IDE的并行总线，SATA的工作频率大大提升。并且S-ATA具有更简洁方便的布局连线方式，更有利于散热，降低内部电磁干扰。SATASATA与与IDEIDE接口传输线比较：接口传输线比较：SATASATA接口与接口与IDEIDE硬盘接口不兼容，供电接口方式也不硬盘接口不兼容，供电接口

23、方式也不相同。电源的输入接口也与原来的相同。电源的输入接口也与原来的4pin4pin电源不同，需电源不同，需要经过转换。要经过转换。39U(优优)盘盘体积小、耗电量低、支持热插拔的设备，目前容量已体积小、耗电量低、支持热插拔的设备，目前容量已达达GBGB级。级。 热插拔设备，与固定硬盘类似，目前容量已达热插拔设备，与固定硬盘类似，目前容量已达TBTB级。级。 光盘驱动器：可读取存储在光盘驱动器：可读取存储在CDCD和和DVD DVD 盘中信息。盘中信息。移动硬盘移动硬盘402.4 2.4 总线及其分类总线及其分类总线是计算机中各部件（设备）之间传输信息的一组公总线是计算机中各部件（设备）之间传

24、输信息的一组公用信号线，是各部件的分时共享传输媒介。用信号线，是各部件的分时共享传输媒介。 一组总线在某一时刻只能传输一个部件发送的信息，因一组总线在某一时刻只能传输一个部件发送的信息，因此，各个部件要分时占用总线。此，各个部件要分时占用总线。衡量总线的性能指标主要包括总线宽度、带宽和工作频衡量总线的性能指标主要包括总线宽度、带宽和工作频率率3 3个方面的内容个方面的内容 。41指每秒总线上能传输的最大数据量，通指每秒总线上能传输的最大数据量，通常用字节数常用字节数/ /秒秒(B/s)(B/s)表示。表示。 1. 1. 总线的主要性能指标：总线的主要性能指标：总线由多条通信线路组成，每条都能传

25、输二进制信总线由多条通信线路组成，每条都能传输二进制信号，能同时传输的数据位数称为总线宽度。常见号，能同时传输的数据位数称为总线宽度。常见1616、3232或或6464位。位。总线时钟频率总线时钟频率总线带宽总线带宽= =总线宽度总线宽度总线频率总线频率8 83 3者之间的关系：者之间的关系：总线宽度总线宽度 总线频率总线频率：总线带宽总线带宽：422. 2. 总线的层次总线的层次芯片内总线芯片内总线指芯片内部连接各元件的通信连线。指芯片内部连接各元件的通信连线。芯片间总线芯片间总线以以CPUCPU为核心与南桥和北桥之间直接相连的通信线路。为核心与南桥和北桥之间直接相连的通信线路。 按总线在微

26、机系统中的位置及功能不同，分为按总线在微机系统中的位置及功能不同，分为4 4个层个层次：芯片内总线、芯片间总线、系统总线、系统外总线次：芯片内总线、芯片间总线、系统总线、系统外总线43微型计算机与外部设备之间的总线，也称之为外部总微型计算机与外部设备之间的总线，也称之为外部总线。通常又分并行总线和串行总线。线。通常又分并行总线和串行总线。 系统总线系统总线 又称板级总线。因为该总线是又称板级总线。因为该总线是用来连接微机各功能部件而构成一个用来连接微机各功能部件而构成一个完整微机系统的，所以称之为系统总完整微机系统的，所以称之为系统总线。线。 系统外总线系统外总线44局部总线控制器局部总线控制

27、器ISA总线控制器总线控制器磁盘控制器磁盘控制器图形卡图形卡PCI接口卡接口卡声效卡声效卡网络卡网络卡ISA接口卡接口卡CPUCache控制芯片组控制芯片组主存储器主存储器453. 3. 总线的分类总线的分类( (按传输信息的性质按传输信息的性质) ) : :总线按传输信息的性质可分为地址总线（总线按传输信息的性质可分为地址总线（Address Address BusBus，ABAB）、数据总线（）、数据总线（Data BusData Bus，DBDB）和控制）和控制总线（总线（Control BusControl Bus，CBCB） 数据总线数据总线(Data Bus,DB)(Data Bu

28、s,DB)CPU CPU 与主存储器、与主存储器、I/O I/O 接口之间传送信息的接口之间传送信息的双向总线双向总线 地址总线地址总线(Address Bus,AB)(Address Bus,AB)给出源数据或目的数据所在的主存单元或给出源数据或目的数据所在的主存单元或I/OI/O端口的端口的地址信息，地址信息，是单向总线。地址总线的宽度决定了微是单向总线。地址总线的宽度决定了微型计算机的最大的寻址能力型计算机的最大的寻址能力 。46用于传输用于传输CPUCPU向其他部件发出的控制信号向其他部件发出的控制信号( (指令指令) )、其他、其他部件反馈给部件反馈给CPUCPU的状态信息的状态信息

29、( (中断请求、设备就绪等信中断请求、设备就绪等信号号) )。因此，。因此，控制总线是双向总线控制总线是双向总线。 控制总线控制总线(Control Bus,CB)(Control Bus,CB)47微型计算机系统特点微型计算机系统特点: : 采用总线结构采用总线结构 总线总线: :微处理器通过总线及接口电路连接输入、输出设备，微处理器通过总线及接口电路连接输入、输出设备，组成微型计算机的硬件结构。组成微型计算机的硬件结构。 482.5 2.5 常见输入设备的连接与使用常见输入设备的连接与使用输入设备主要用于计算机系统接收来自用户的数据、程输入设备主要用于计算机系统接收来自用户的数据、程序或命

30、令，并将其转换成计算机可识别和存储的信息。序或命令，并将其转换成计算机可识别和存储的信息。常见输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、数码相机、数字常见输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、数码相机、数字摄像机等。摄像机等。 49键盘 ( Keyboard )基本键区基本键区取消键取消键Esc功能键区功能键区编辑键区编辑键区数字小键盘数字小键盘50鼠标 ( Mouse )遥控器左键左键右右 键键滚动球滚动球51扫描仪 ( Scanner )原原 件件操作键操作键52其他输入设备手写板 、条形码扫描器 、磁卡读写器 、IC卡读写器 等。 条形码扫描器条形码扫描器 532.62.6常见输出设备的连接与使用常见输出设

31、备的连接与使用将计算机处理的结果转换成人们能够识别的数字、字符将计算机处理的结果转换成人们能够识别的数字、字符（文字）、图像和声音等形式。常用输出设备有显示（文字）、图像和声音等形式。常用输出设备有显示器、打印机、投影仪和音箱等。器、打印机、投影仪和音箱等。常见输出设备：常见输出设备： 显示器、投影仪、打印机、绘图仪等。显示器、投影仪、打印机、绘图仪等。54显示器显示器目前与计算机相关的常见显示器有如下目前与计算机相关的常见显示器有如下3 3种。种。(1) CRT(1) CRT显示器：阴极射线管显示器：阴极射线管(Cathode Ray Tube)(Cathode Ray Tube)。成本低，

32、色。成本低，色彩还原度高，响应时间短，使用寿命长，体积大且重，功耗彩还原度高，响应时间短，使用寿命长，体积大且重，功耗高并发热，有一定的电磁辐射。高并发热，有一定的电磁辐射。(2) LCD(2) LCD显示器：液晶显示器（显示器：液晶显示器（Liquid Crystal DisplayLiquid Crystal Display）。体）。体积小且轻，耗电少，辐射小，图像稳定；与积小且轻，耗电少，辐射小，图像稳定；与CRTCRT显示器相比缺显示器相比缺点是成本高，使用寿命短。点是成本高，使用寿命短。 (3) LED(3) LED显示器：基本组件是发光二极管显示器：基本组件是发光二极管(Light Emitting (Light Emitting Diode)Diode)。色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳。色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠，功耗低（约为定可靠，功耗低（约为LCDLCD的的1/101/10），视角宽达），视角宽达160160，耐低，耐低温（在温（在40oC40oC能正常工作）等；缺点是