计算机组成原理课件

1、第2章 计算机组成原理2.1 计算机的组成与分类 2.2 CPU的结构与原理2.3 PC机的主机2.4 常用输入设备2.5 常用输出设备2.6 外存储器2.1 计算机的组成与分类2.1.1 计算机的发展与作用第1台数字电子计算机1946年ENIAC计算机公布 ENIAC（电子数字积分机与计算机）：研制单位：美国宾夕法尼亚大学用 途： 军事计算运算速度：5000次/秒体积价格：170平方米，30吨，140千瓦，40万美元计算机的分代(按使用的元器件)第一代（约1946-1957）电子管计算机 速度：几十几万次/秒 内存：磁鼓，千字 外设：磁带 机器语言或汇编语言编程美国于20世纪50年代生产的I

2、BM704型采用电子管的第一代电子计算机第一代电子计算机中使用的 磁鼓存储器第二代（约1957-1964）晶体管计算机 速度：几十万次/秒， 内存：磁芯，十万字 外设：磁盘 高级语言编程电子管晶体管计算机的分代(按使用的元器件) 第三代（约1965-1973）中小规模集成电路(SSI,MSI)计算机 速度：几十万次几百万次/秒 内存：半导体存储器 高级语言, OS, DBMS第四代（1974年起）大规模(LSI)和VLSI计算机 速度：几百万次亿次/秒 内存：半导体存储器 软件工程，分布式处理等第14代计算机的对比 代 别年 代使用的元器件使用的软件类型主要应用领域第1代20世纪40年代中期5

3、0年代末期CPU：电子管内存：磁鼓使用机器语言和汇编语言编写程序科学和工程计算第2代20世纪50年代中、后期60年代中期CPU：晶体管内存：磁芯使用FORTRAN等高级程序设计语言开始广泛应用于数据处理领域第3代20世纪60年代中期70年代初期CPU：SSI，MSI内存：SSI，MSI的半导体存储器操作系统、数据库管理系统等开始使用在科学计算、数据处理、工业控制等领域得到广泛应用第4代20世纪70年代中期以来CPU：LSI、VLSI内存：LSI、VLSI的半导体存储器软件开发工具和平台、分布式计算、网络软件等开始广泛使用深入到各行各业，家庭和个人开始使用计算机计算机有哪些特性？计算机的特性：（

4、1）速度快（2）存储容量大（3）通用性好不仅能处理数字和文字，而且能对图像、声音等多种形式的信息进行处理不仅能进行数学运算，而且能进行逻辑运算不仅能进行运算，而且具有信息的获取、存储、传输、展现等功能（4）计算机与计算机具有互连、互通和互操作的能力计算机的巨大作用、应用计算机对社会的进步与发展产生了巨大的作用：计算机应用于科学研究，大大增强了人类认识自然、开发自然、改造和利用自然的能力，促进了科学技术的发展。计算机应用于工农业生产，大大提高了人类物质生产水平和社会生产率，促进了经济的飞跃发展。计算机应用于社会服务，大大扩展和改善了服务范围与质量，提高了工作效率，推动了社会进步。计算机应用于社会

5、文化，为人类创造文化提供了现代化工具，改变了人们创造文化和传播文化的方式和方法，扩展了人类文化活动的领域、丰富了内容、提高了质量。2.1.2 计算机的组成计算机是一个复杂系统计算机硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称计算机软件是指在计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档计算机是一个复杂的系统复杂性：硬件由数以亿计的元器件组成，软件由数以亿计的指令组成多样性：硬件与光、电、声等有关，软件与数学、逻辑等有关层次性：分层(hierarchical) 结构计算机硬件的逻辑结构 1经典计算机的逻辑结构（冯.诺依曼计算机）运算器和控制器输入设备输出设备存储器冯.诺依曼计算机的主要特点是：1）

6、由五大逻辑部件组成（运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备）2）存储程序控制计算机的所有操作均由存储在存储器中的程序进行控制3）程序和数据都使用二进制表示计算机硬件的逻辑结构 2现代计算机的逻辑结构与经典计算机结构相比的3个变化：集中控制分散控制存储器内存储器外存储器通过CPU通信通过总线进行通信中央处理器(运算器及其控制)外存储器内存储器输出设备总线(bus)输入设备I/O接口I/O接口外存储器接口控制器控制器控制器CPU控制器memorystorageI/O设备通过I/O接口与各自的控制器连接，然后由控制器与I/O总线相连(1) 输入设备输入(input)的双重含义：1.把信息送入计算

7、机的过程; 2.向计算机输入的内容输入设备(input devices)功能：用来向计算机输入信息输入设备有多种，例如: (要点)键 盘 输入文字、符号和命令鼠标器输入鼠标器移动的位置信息及按钮命令扫描仪输入图片麦克风输入声音输入设备的共性：不论信息的原始形态如何，输入到计算机中的信息都使用二进位来表示(2) 输出设备输出(output)的双重含义：1.把信息送出计算机的过程; 2.从计算机输出的内容输出设备(output devices)功能：从计算机输出信息输出设备有多种，例如: （要点）显示器输出文字、符号和图形打印机打印文字、符号和图形扬声器输出声音绘图仪自动输出图形(多数)输出设备的

8、共性：把计算机中的二进位信息转换成人可感知的形式(文字、符号、图形、声音等)(3) 中央处理器(运算控制器)什么是处理器(processor)？能高速执行指令，完成二进制数据的算术或逻辑运算和数据传送等操作的部件，特点是：由数字电路组成，结构非常复杂所有电路都制作在大规模集成电路芯片上(仅几个平方厘米)，称为“微处理器” (microprocessor)Intel 4004 chipIntel 8080 chip什么是中央处理器(CPU)？计算机中通常有多个不同的处理器，各有不同的分工和任务用于执行系统软件和应用软件的处理器称为CPU，CPU是计算机必不可少的核心组成部件（考点）多数个人计算机

9、只有1个CPU，但有一些计算机包含有2个、4个、8个甚至成百上千个CPU（并行）问题：除了CPU之外，计算机中还有哪些处理器？ 绘图处理器、通信处理器等(4) 存储器功能：储存以二进位形式表示的程序和数据分类：内存储器/外存储器（考点）内存储器(简称内存或主存)外存储器(简称外存或辅存)存取速度很快较慢存储容量较小(因单位成本较高) 很大(因单位成本较低) 性质断电后信息消失（电容等）断电后信息保持（磁等）用途存放已经启动运行的程序和需要立即处理的数据长期存放计算机系统中几乎所有的信息与CPU关系CPU所处理的指令及数据直接从内存中取出程序及相关数据必须先送入内存后才能被CPU使用011010

10、011010101000001000000001000011001001111011111存储内容地 址(5) 总线(bus)功能：用于连接CPU、内存、外存和各种I/O设备并在它们之间传输信息的一组共享的传输线及其控制电路按连接方式分类 （要点）系统总线：连接CPU、内存、I/O接口的总线CPU总线（或前端总线） ：用于连接CPU和内存的总线I/O总线：连接内存和I/O设备（包括外存）的总线按总线上传输信号分类 （考点） 数据总线、地址总线、控制总线2.1.3 计算机的分类计算机的分类（1）按内部逻辑结构分类 （要点）8位/16位/32位/64位单CPU/多CPU按性能和价格分类巨型计算机

11、(supercomputer)大型计算机小型计算机 个人计算机 (personal computer)笔记本PC台式PC平板工作站 (workstation)作为服务器(server)使用独立使用或作为客户机(client)使用曙光4000A巨型计算机计算机的分类（2）按计算机服务的对象和作用划分：类型服务对象应用性质主要特点分类或应用举例软件特点个人计算机服务器嵌入式计算机直接为用户服务通用性能/价格比高多媒体性能好有通用性和可扩展性 工作站 台式机 笔记本种类多,功能丰富,用户可自行装卸为其它计算机服务半通用吞吐率(throughput)高可用性(availability)好有可扩展性(s

12、calability)数据库服务器Web服务器打印服务器(企业级,部门级)实时处理和并发工作能力强，可靠性和安全性好为其它设备服务专用价格便宜功耗低实时(real time)处理软件固化, 扩展性差 手机 数码相机 MP3播放器 功能专用、单一、结构紧凑，固化在芯片中，不易修改和扩充 什么是嵌入式计算机？把运算器、控制器、存储器、输入/输出控制、接口电路全都集成在一块芯片上，这样的超大规模集成电路称为“单片计算机”或“嵌入式计算机” 用途举例：内嵌在其他设备中作为信息处理的核心装置，例如数码相机、MP3播放器、手机、计算机外围设备、汽车、机顶盒等特点：功能固定、专用，软件固化在芯片上，通常不能

13、改变大多应满足实时信息处理的要求以最低成本满足应用要求能适应恶劣工作环境2.1习题解析冯诺依曼结构计算机的基本工作原理是 。从逻辑上(功能上)来讲，计算机硬件主要包括中央处理器、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等，它们通过总线互相连接。下列关于内存和外存的叙述，错误的是 。 A、断电后存放在外存中的信息不会丢失，可以长期保存 B、外存的容量比内存大的多，甚至可以说是海量的 C、外存速度慢，内存速度快 D、内存和外存都是由半导体器件构成的。存储程序控制D一台计算机中采用多个CPU的技术称为“并行处理”。采用并行处理的目的是为了 。 A. 提高计算机的处理速度 B. 扩大计算机的存储容量 C

14、. 降低单个CPU的成本 D. 降低单个CPU的功耗 在下列设备中， 不属于输入设备。 A. 扫描仪 B. 键盘 C. 绘图仪 D. 鼠标AC2.2 CPU的逻辑结构与工作原理2.2.1 CPU的逻辑结构 2.2.2 CPU的性能指标2.2.1 CPU的逻辑结构冯诺依曼计算机的结构与原理(1) 计算机包括运算器、存储器、控制器、I/O设备；(2) 程序(指令)和数据均以二进制编码表示，均存放在存储器中；存储器中存放的指令和数据按地址进行存取 ；(3) 指令是由CPU一条一条顺序执行的，无需人工干预。中央处理器运算器和控制器输入设备输出设备存储器“存储程序控制” 原理将问题的解算步骤编制成为程序

15、，程序连同它所处理的数据都用二进位表示并预先存放在存储器中程序运行时，CPU从内存中一条一条地取出指令和相应的数据，按指令操作码的规定，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止 CPU从内存中逐条读取该程序的指令及相关的数据将指令的运算处理结果送回内存保存任务完成后，将处理得到的全部结果成批传送到外存以长久保存外存储器内存储器CPU任务启动时，执行该任务的程序和数据从外存成批传送到内存指令1指令2指令k指令n程序数据1数据2数据m数据CPU逐条执行指令,按指令要求完成对数据的运算和处理CPU的结构和任务（考点）CPU主要由运算器、控制器和寄存器组3个部分组成CPU的任务：取指令并完成指令所规定

16、的操作寄存器组运算器中央处理器指令计数器指令寄存器控制器数 据程序指令1指令2指令k指令n数据1数据2数据m数据内存储器指 令 指令地址 操作数地址存放待执行指令的地址已经启动运行的程序和数据存放待执行的指令并进行译码完成规定的运算暂存等待处理的数据操作命令2.2.2 指令与指令系统instruction setsoftwarehardware指令是什么？指令就是命令，它用来规定CPU执行什么操作。指令是构成程序的基本单位，程序是由一连串指令组成的指令采用二进位表示，大多数情况下，指令由两个部分组成： （考点）操作码操 作 数 地 址指出CPU应执行何种操作的一个命令词，例如加、减、乘、除、取

17、数、存数等 指出该指令所操作(处理)的数据或者数据所在位置 举例: 10 02 06把02存储单元和06存储单元中的内容相加，和数保存在02单元指令在计算机中的执行过程取指令：CPU的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器指令译码：指令寄存器中的指令经过译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里执行指令3.1 取操作数3.2 进行运算修改指令计数器，决定下一条指令的地址1 取指令4 修改指令计数器3 执行指令2 指令译码指令执行周期关于指令系统CPU可执行的全部指令称为该CPU的指令系统，即它的机器语言（考点）指令应该简单，简单才能提高速度!操作功能要简单，不宜太多、太复杂指令的格式要统

18、一：固定长度、统一分段操作数的来源要有限制：算术逻辑运算指令的操作数只能来自寄存器LOAD/STORE指令的操作数来自(或送到)内存寄存器内存 内存寄存器Intel 奔腾处理器的指令系统由于历史的原因，并不符合上述原则！关于CPU的兼容性不同公司生产不同的CPU产品：Intel公司：Pentium系列、赛扬系列 、至强等AMD公司：独龙、闪龙、炫龙等IBM公司：Power5、Power6等（苹果的Macintosh使用）SUN公司：Ultra SPARC处理器HP公司： PA-RISC、Itanium 处理器同一公司同一系列的CPU具有向下（前）兼容性：A计算机（使用新型号CPU）的程序不能在

19、B计算机（使用老型号CPU）上运行， B计算机的程序却能在A计算机上运行不同公司的不同CPU产品其指令系统不同，它们互相不兼容：A计算机的程序不能在B计算机上直接运行， B计算机的程序也不能在A计算机上直接运行互相兼容2.2.3 CPU的性能指标如何衡量CPU的性能？计算机的性能主要表现在程序执行速度的快慢，它由许多因素决定，例如CPU、内存、硬盘、显卡等，但通常CPU是主要因素CPU性能高低的主要指标是CPU的速度，有2种衡量方法：计算每秒钟可执行的指令数目（单位：MIPS、MFLOPS）（要点）使用常用软件（办公软件、数字媒体处理软件和3D游戏等）的执行速度来衡量CPU的性能 影响CPU性

20、能的主要因素(考点)CPU的字长（位数）目前PC使用的CPU大多是64位处理器（字长定义）主频（CPU时钟频率）主频提高，CPU的处理速度通常也会加快高速缓存（cache）的容量与结构（知识点补充）cache容量越大、级数越多，其效用就越显著 CPU总线速度前端总线速度越快，CPU性能越好 影响CPU性能的主要因素(之二)CPU的指令系统指令的格式和功能会影响程序的执行速度CPU的逻辑结构CPU包含的定点运算器和浮点运算器数目是否流水线结构，流水线的条数和级数有无指令预测和数据预测功能是否具有数字信号处理功能是否多核，有几个内核2.2习题解析根据“存储程序控制的原理”，准确地说，计算机硬件各部

21、件如何动作由 决定。 A、CPU所执行的指令 B、操作系统 C、用户 D、控制器 下列关于CPU的叙述，错误的是 。 A. CPU中指令计数器的作用是统计已经执行过的指令数目 B. CPU所能执行的全部指令的集合称为该CPU的指令系统 C. CPU中含有若干寄存器 D. 时钟频率决定着CPU芯片内部数据传输与操作速度的快慢 AACPU中包含若干个寄存器用来临时存放数据。 计算机中运算器的主要功能是 。 A、控制计算机的运行 B、进行算术运算和逻辑运算 C、分析指令并执行指 D、存取存储器中的数据 下列关于指令系统的叙述，正确的是 。 A、CPU所能执行的全部指令称为该CPU的指令系统 B、用于

22、解决某一问题的指令序列称为指令系统 C、不同公司生产的CPU的指令系统完全不兼容 D、同一公司生产的CPU的指令系统向上兼容 BA下列关于CPU的叙述，正确的是 。 A. 能直接读取硬盘上的数据 B. 能直接与内存储器交换数据 C. 由存储器、运算器和控制器组成 D. 不同公司生产的CPU指令系统均相互兼容 为了提高CPU的处理速度，以下措施无效的是 。 A. 增加ALU数量 B. 提高主频 C. 增加硬盘容量 D. 增加寄存器数目 BC2.3 PC机的主机2.3.1 主板、芯片组与BIOS 2.3.2 内存储器2.3.3 I/O总线和I/O接口台式PC的物理组成台式机2.3.1 主板、芯片组

23、与BIOS台式PC机(立式)的主机箱扩展空间CPU插座内存条插座软驱、硬盘IDE连接器电源连接器PCI总线插槽 芯片组 I/O端口例：华硕P4T主板照片(1) 主板主板的作用：安装所有的电子器件、电路与连接件主板安装内容：见上图ROM BIOS：存放最基础的软件基本输入/输出系统(BIOS) CMOS存储器：存放系统的基本参数（日期、时间、口令等） 存储器插座 处理器插槽外部设备插口(I/O接口)软驱及硬盘的IDE连接器电源连接器 PCI总线槽 CPU插座显示卡的AGP插槽南桥芯片 ROM BIOS CMOS 存储器北桥芯片考点关于CMOS 芯片这是一个容量很小的存储器，由电池供电，即使计算机

24、关机后也不会丢失所存储的信息（考点）作用：存放计算机硬件的参数（称为“配置信息”），包括日期和时间、口令、硬盘/光盘驱动器的数目、类型及参数、显卡类型、cache使用状况、启动机器时访问外存的顺序等，供BIOS程序使用设置和修改CMOS参数的方法：在开机启动BIOS工作时，按下Del键(或F2或F8健)，即可进入BIOS中的CMOS设置程序BIOS什么是BIOS （Basic Input/Output System） ？中文名为“基本输入/输出系统”，它是存放在主板上只读存储器（ROM）芯片中的一组机器语言程序功能：诊断计算机故障启动计算机工作控制基本的输入输出操作(键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕

25、显示等)BIOS 芯片保存BIOS的只读存储器(ROM)芯片BIOS 芯片中包含的程序加电自检程序程序（POST） (Power On Self Test)用于检测计算机硬件故障系统自举程序（Boot） 启动计算机工作，加载并进入操作系统运行状态CMOS设置程序 设置系统参数：日期、时间、口令、配置参数等常用基本外部设备的驱动程序（Driver） 实现对键盘、显示器、硬盘等常用外部设备输入输出操作的控制返回(2)芯片组芯片组的作用：是PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽，是主板的核心存储控制器（北桥）1. 存储器控制功能；2. 连接CPU、存储器、显卡I/O控制器（南桥）1. 多种I/O设备的

26、控制功能；2. I/O总线(PCI总线) 功能；3. 提供了各种I/O接口Pentium 4CPU前端总线北桥82865PMCH图形卡接口双通道南桥82801E ICH5USB 2.0接口(x8)以太网接口PCI 插槽(6个)ROM BIOS硬盘接口(x2)音频CodecSuper I/O键盘,鼠标,软驱,并口,串口等电话ModemDDR 2电源管理、时钟生成DDR 2存储器CPU关于芯片组的一些说明芯片组与CPU芯片同步发展，有什么样功能和速度的CPU，就有什么样的芯片组与之配套 CPU类型或参数的不同，需要使用不同的芯片组。芯片组决定了主板上所能安装的内存的最大容量、速度及可使用内存条的类

27、型（考点）由于集成电路集成度越来越高，为降低系统成本，芯片组中集成了越来越多的功能，包括网卡、显卡、声卡等功能 2.3.2 内存储器复习：内存与外存的关系及比较内存储器(简称内存或主存)存取速度快成本高、容量相对较小直接与CPU连接，CPU(指令)可以对内存中的指令及数据进行读、写操作属于挥发性存储器(volatile)，用于临时存放正在运行的程序和数据内存储器外存储器CPU指令1指令2指令k指令n程序数据1数据2数据m数据任务启动时，执行该任务的程序和数据将从外存成批传送到内存CPU从内存中逐条读取该程序的指令及相关的数据将指令的运算处理结果送回内存保存任务完成后，将处理得到的全部结果成批传

28、送到外存以长久保存逐条执行指令，按指令要求完成对数据的运算和处理外存储器(简称外存或辅存)存取速度慢成本低、容量很大不与CPU直接连接，计算机运行程序时，外存中的程序及相关数据必须先传送到内存，然后才能被CPU使用。属于不挥发性存储器(Nonvolatile)，用于长久存放系统中几乎所有的信息计算机中存储器的层次结构cache存储器主存储器(RAM和ROM)外存储器（软盘、硬盘、光盘）后备存储器（磁带库、光盘库）内存储器外存储器寄存器典型容量1KB1MB256MB-1GB40GB-200GB10TB-100TB典型存取时间1 ns2 ns10 ns10 ms10 s分析：速度越快，成本较高。

29、为了获得好的性能/价格比，计算机中各种存储器组成一个层状的塔式结构，取长补短，协调工作 工作过程：1）CPU运行时，需要的操作数大部分来自寄存器2）如需要从(向)存储器中取(存) 数据时，先访问cache，如在，取自cache3）如操作数不在cache，则访问RAM，如在RAM中，则取自RAM4）如操作数不在RAM，则访问硬盘，操作数从硬盘中读出RAM cache内存储器的分类及应用（要点）内存由半导体存储器芯片组成，芯片有多种类型：半导体存储器只 读存储器(ROM)随机存取存储器(RAM)静态随机存取存储器SRAM动态随机存取存储器DRAM 不可在线改写内容的ROM快擦除存储器（Flash

30、ROM）（用作Cache存储器） （用作主存储器） 每个存储单元(cell)由6个晶体管组成 只要加上电源，信息就能一直保持 对电器干扰相对不很敏感 比DRAM更快，也更贵 每个存储单元由1个电容和1个晶体管组成. 每10-100 ms必须刷新一次 对电器干扰比较敏感 比SRAM慢，但便宜（用作BIOS存储器）(图形卡、硬盘控制器)主存储器(RAM)的功能与原理主存是CPU可直接访问的存储器，用于存放供CPU处理的指令和数据特点： （考点）以字节为单位进行连续编址，每个存储单元为1个字节（8个二进位）存储容量：主存储器中所包含的存储单元的总数（单位：MB或GB）存取时间：从CPU送出内存单元的

31、地址码开始，到主存读出数据并送到CPU（或者是把CPU数据写入主存）所需要的时间（单位：ns，1 ns = 10-9 s）0110100110101010存储内容00001000000001000011001001111011111存储单元地址地址码存储单元地址寄存器地址译码器地址线读写控制电路数据线控制线读/写的数据读/写控制信号(64位)(36位)2.3.3 I/O控制与I/O接口 输入的任务：将输入设备输入的信息送到内存储器的指定区域 输出的任务：将内存储器指定区域的内容送出到输出设备 I/O操作也包括将外存储器的内容传输到内存，或将内存中的内容传输到外存储器 I/O操作的任务I/O 操

32、作的特点（考点）I/O操作与CPU的运算可并行进行多个I/O设备可同时进行工作配置的I/O设备数量和品种可经常增减或变换每类I/O设备都有各自的控制器，它们按照CPU的I/O操作命令，独立地控制I/O操作的全过程 (复习)关于总线总线的定义：用于在CPU、内存、外存和各种输入输出设备之间传输信息的一个共享的信息传输通路及其控制部件。总线的特点：1 共享 ； 2 高速 总线的性能： （考点） 数据通路宽度；总线工作频率；传输次数总线带宽(最高传输速率) (MB/s) (数据通路宽度/8) 总线工作频率（MHz） 传输次数关于I/O总线I/O总线是各类I/O控制器与CPU、内存之间传输数据的一组公

33、用信号线，这些信号线在物理上与主板扩展槽中插入的扩展卡（I/O控制器）直接连接。（P30）I/O总线的类型（ I/O总线上有三类信号）数据总线地址总线控制总线目前PC机使用的I/O总线PCI总线PCI-Express(高速PCI总线)AGP总线I/O总线的带宽总线的数据传输速率(MB/s) = 数据线位数/8总线工作频率（MHz） 每个总线周期的传输次数PCI总线扩展槽PCI-E关于I/O接口I/O接口：I/O设备与I/O控制器之间的连接器包括：插头/插座的形式、通讯规程和电器特性等分类： （考点）从数据传输方式来分：串行（一次只传输1位）并行（多位一起进行传输）从是否能连接多个设备来分：总线

34、式（可连接多个设备）独占式（只能连接1个设备）从是否符合标准来分：标准接口 （通用接口）专用接口 （专用接口）串行口并行口I/O设备接口串行口9针并行口VGA视频口键盘接口双绞线接口PS/2接口串行口25针同轴电缆网络接口显示器接口麦克风音 箱键盘接口并行口USB接口以太网双绞线接口串行口鼠标器接口(安装在主板上的I/O设备接口)台式PC机箱背板照片键盘接口鼠标接口串行接口电源接口打印机(并行)接口(游戏)操纵杆接口显示器接口扬声器接口麦克风接口电话线/MODEM接口常用的I/O接口及其性能参数（要点）名 称数据传输方式数据传输速率标 准插头/插座形式可连接的设备数目通常连接的设备串行口串行,

35、双向5019200 b/sEIA-232或EIA-422DB25F或DB9F1鼠标器，MODEM并行口(增强式)并行,双向1.5MB/sIEEE 1284DB25M1打印机，扫描仪USB(1.0)USB(1.1)串行,双向1.5Mb/s(慢速)1.5MB/s(全速)USB A最多127键盘，鼠标器，数码相机，移动盘等USB(2.0)串行,双向60MB/s(高速)USB A 矩形4线最多127外接硬盘，数字视频设备，扫描仪等USB(3.0)串行,双向400MB/s（超高速）矩形8线最多127几乎所有外围设备IEEE 1394aIEEE 1394b 串行,双向12.5,25,50MB/s100MB

36、/sFireWire(i.Link)最多63数字视频设备IDE并行,双向66MB/s100MB/s133MB/sUltra ATA/66 Ultra ATA/100Ultra ATA/133(E-IDE)14硬盘，光驱，软驱SATA串行,双向150MB/s300MB/sSATA1.0SATA2.07针插头/插座1硬盘显示器输出接口并行,单向200500MB/sVGAHDB151显示器PS/2接口串行,双向低速IBM1键盘或鼠标器红外线接口(IrDA)串行,双向115,000 bps 或 4 Mbps红外线数据协会不需要1键盘，鼠标器，打印机等关于USB接口（考点）通用串行总线式接口（Unive

37、rsal Serial Bus ）高速、可连接多个设备、串行传输传输速率： （重要考点）USB的1.1版：1.5 Mb/s和12 Mb/sUSB2.0版：高达480Mb/s（60MB/s）USB3.0版：400MB/s使用4线连接器，体积小，符合即插即用规范（Plug & Play,即PnP）使用“USB集线器” 扩展机器的USB接口，最多连接127个设备可通过USB接口由主机向外设提供电源（5V，100500 mA）。 USB接口的3种类型接口类型A,通常在PC上出现接口类型B,通常在USB设备上出现Mini-USB,数码相机、移动硬盘等设备经常使用USB集线器, 可扩展PC机的USB接口黑

38、地GND4绿数据DATA3白数据DATA2红电源VCC1导线颜色名 称信 号引 脚PC机使用芯片组大多由两块芯片组成，它们的功能主要是 和I/O控制。 A. 寄存数据 B. 存储控制 C. 运算处理 D. 高速缓冲下面关于BIOS的叙述中，正确的是 。 A. BIOS是存放在ROM中的一组高级语言程序 B. BIOS中含有系统工作时所需的全部驱动程序 C. BIOS系统由POST程序，系统主引导记录的装入程序，CMOS设置程序，基本外围设备的驱动程序组成 D. 没有BIOS的PC机也可以正常启动工作2.3习题解析BC下列关于CMOS的叙述，错误的是 。 A. CMOS需要电池供电 B. CMO

39、S中存放着基本输入输出系统 C. 在CMOS中可以设置开机密码 D. 可以通过CMOS来修改计算机的硬件配置参数下列存储器按读写速度由高到低排列，正确的是 。 A. RAM, cache, 硬盘, 光盘 B. cache, RAM, 硬盘, 光盘 C. RAM, 硬盘, cache, 光盘 D. cache, RAM, 光盘, 硬盘某PC机用34根地址线，则CPU可访问的最大内存空间 。 A. 2GB B. 16B C. 16GB D. 16MBBBC下列关于I/O操作的叙述，错误的是 。 . 1/O设备的种类多，性能相差很大，与计算机主机的连接方法也各不相同 B.为了提高系统的效率I/O操作

40、与CPU的数据处理操作通常是并行进行的 C. I/O设备的操作是由I/O控制器负责完成的 D. PC机中CPU通过执行I/O指令向I/O控制器发出启动I/O操作的命令，并负责对I/O设备进行全程控制 PC机可连接多种I/O设备，不同的I/O设备往往需要使用不同的I/O接口，同一种I/O接口只能连接同一种设备。D硬盘与主机的接口为硬盘与主机之间提供一个通道，实现高速数据传输。目前PC机中常用的硬盘接口有 。 A. COMl B. IDE C. RS-232 D. SATA 下列关于USB接口的叙述，错误的是 。 A. 主机可通过USB接口向外设提供+电源 B. USB接口使用线连接器 C. 一个

41、USB接口通过USB集线器可连接最多127个设备 D. USB接口符合即插即用规范，即不需要关机或重启计算机，就可以插拔设备 BDB2.4 常用输入设备2.4.1 键盘2.4.2 鼠标2.4.3 扫描仪2.4.4 数码相机2.4.1 键盘（Keyboard）键盘作用：向计算机输入字母、数字、符号、命令等信息按键的布局与类型：其它按键： Windows 控制键; 多媒体播放控制键; 若干指示灯小键盘光标控制键功能键打字键盘修饰键PC键盘中主要控制键的作用（要点）控制键名称主 要 功 能AltAlternate的缩写，它与另一个(些)键一起按下时，将发出一个命令，其含义由应用程序决定 Break经

42、常用于终止或暂停一个DOS程序的执行CtrlControl的缩写，它与另一个(些)键一起按下时，将发出一个命令，其含义由应用程序决定Delete删除光标右面的一个字符，或者删除一个(些)已选择的对象End一般是把光标移动到行末EscEscape的缩写，经常用于退出一个程序或操作F1F12共12个功能键，其功能由操作系统及运行的应用程序决定Home通常用于把光标移动到开始位置，如一个文档的起始位置或一行的开始处Insert输入字符时有覆盖方式和插入方式两种，Insert键用于在两种方式之间进行切换Num Lock数字小键盘可用作计算器键盘，也可用作光标控制键，由本键进行切换Page Up使光标向

43、上移动若干行（向上翻页）Page Down使光标向下移动若干行（向下翻页）Pause临时性地挂起一个程序或命令Print Screen记录当时的屏幕映像，将其复制到剪贴板中键盘的结构机械式键盘：早期曾使用电容式键盘：无磨损和接触不良问题，耐久性、灵敏度和稳定性都比较好，击键声音小，手感较好，寿命较长与主机的接口PS/2接口USB接口无线接口（红外线或无线电波）电容式键盘全称无接点静电电容式键盘（Capacitive Key）。特色是你拆开也会看到一片绿绿的电路板，上头有电路，但按键上并没有任何机械式元件“焊”在对应的电路版上。触感用橡胶、弹簧等创造。switch的开与关靠静电容量感应来决定，因

44、此要高技术力才能作的精准，少见。使用类似电容式开关的原理，通过按键时改变电极间的距离引起电容容量改变从而驱动编码器。特点是无磨损且密封性较好。其Switch的可靠性和耐久性，每个Switch可以保证3000万次以上的敲击。敲击键盘的正确姿势正确不正确2.4.2 鼠标器（Mouse）鼠标器的作用作用：控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处，然后通过按键（左键或右键）发出命令，完成各种操作工作过程：用户移动鼠标器时，借助于机械或光学原理，将鼠标在X方向和Y方向移动的距离变换成脉冲信号输入计算机计算机中的鼠标驱动程序把接收到的脉冲信号转换成水平和垂直方向的位移量，继而控制屏幕上鼠标箭头的移动优

45、点：外型轻巧，操纵自如，使用方便，价格低廉鼠标器的类型与组成类型：光电式鼠标器发光二极管微型镜头右键左键滚轮（当前流行使用） 机电式鼠标器（曾经流行使用）滚轮按键传动球鼠标垫鼠标箭头的常见形状及含义 鼠标形状含义鼠标形状含义标准选择调整窗口垂直大小文字选择调整窗口水平大小帮助选择窗口对角线调整后台操作窗口对角线调整忙移动对象在Windows操作系统中，不同的鼠标形状有不同的含义：几种不同形式的鼠标器无线鼠标接收器发送器指点杆 触摸板笔记本电脑使用：轨迹球 操纵杆玩游戏使用鼠标器与主机的接口接口类型RS232 串行口（ D形9针）PS/2（圆形6针）USB无线鼠标USB接口2.4.3 扫描仪扫描

46、仪的作用 扫描仪是将原稿（图片、照片、底片、书稿）输入计算机的一种输入设备 扫描仪输入到计算机中的是原稿的“图像”(bitmap)蓝色分量绿色分量红色分量扫描仪的3种类型滚筒式和胶片专用扫描仪 高分辨率的专业扫描仪，技术性能很高，多用于专业印刷排版领域手持式扫描仪 扫描头较窄，只适用于扫描较小的图件平板式扫描仪 （考点） 主要扫描反射式稿件，适用范围较广。其扫描速度、精度、质量比较好 扫描臂 扫描方向反射镜反射镜反射镜镜头CCD玻璃板被扫描原稿 光源平板式扫描仪工作原理 （CCD 电荷耦合器件：进行光电转换, 产生电流并输出）扫描仪的性能指标（考点）分辨率（dpi）反映了扫描仪扫描图像的清晰程

47、度，用每英寸生成的像素数目（dpi）来表示例如：6001200 dpi，12002400 dpi色彩位数（色彩深度）反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力，位数越多，扫描仪所能反映的色彩就越丰富，扫描的图象效果也越真实例如：24 bit，32 bit，36 bit，42 bit， 48 bit扫描幅面指容许原稿的最大尺寸。例如： A4幅面, A3幅面， A0幅面与主机的接口类型SCSI， USB，1394接口等2.4.4 数码相机数码相机的作用作用：获取现实世界中景物的数字图像与普通相机的区别？普通数码相机专业数码相机数码相机是怎样工作的？1 将数码相机对准景物，按下快门，被景物反射出来的光线进入相

48、机镜头3 CCD将光信号转换为电信号4 模数转换器(ADC)把模拟信号转换为数字信号5 数字信号处理器(DSP)修整图像的质量、压缩图像数据、将图像存储在存储卡中6 将数码相机与计算机连接，把图像传送到计算机中7 运行有关软件，将图像显示在屏幕上2 光线被聚焦在CCD芯片上数码相机的主要性能指标数码相机的性能指标（1）成像芯片的数目（考点）决定数字图像能够达到的最高分辨率例如，分辨率最高达 16001200 时，共有 192000 个像素 (200万像素)判断：某500万像素的数码相机，它所拍摄的图像分辨率最高可达2816*2112（）（2）存储容量成像芯片（考点）CCD：高端数码相机CMOS

49、：200-300万以下普及型相机；单反PC机的标准输入设备是 ，缺少该设备计算机就难以正常工作。 A. 键盘 B. 鼠标器 C. 扫描仪 D. 手写板 键盘上Caps Lock指示灯不亮时，如果需要输入大写英文字母，应进行的操作是 。 A. 按下Shift键的同时，敲击字母键 B. 按下Ctrl键的同时，敲击字母键 C. 按下Alt键的同时，敲击字母键 D. 直接敲击字母键AA2.4习题解析下面关于鼠标器的叙述中，错误的是 。 A. 鼠标器输入计算机的是其移动时的位移量和移动方向 B. 不同鼠标器的工作原理基本相同，区别在于感知位移信息的方法不同 C. 鼠标器只能使用PS/2接口和主机连接 D

50、. 触摸屏具有与鼠标器类似的功能 是目前最流行的一种鼠标器，它的精度高，无需专用衬垫，在一般平面上皆可操作。C光电鼠标2.4习题解析色彩位数（色彩深度）反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力。色彩位数为8位的彩色扫描仪，可以分辨出 种不同的颜色。数码相机能直接将图像信息以数字形式输入计算机进行处理。目前数码相机中将光信号转换为电信号的器件主要有CMOS和 。下列设备中，都属于图像输入设备的选项是 。 A. 数码相机、扫描仪 B. 绘图仪、扫描仪 C. 数字摄像机、投影仪 D. 数码相机、显卡CCD256A2.4习题解析2.5 常用输出设备2.5.1 显示器与显示卡2.5.2 打印机2.5.1 显示器

51、与显示卡计算机显示器的作用与组成作用：是计算机必不可少的图文输出设备，它能将数字信号转化为光信号，使文字和图像在屏幕上显示出来组成与分类：阴极射线管显示器(简称CRT)液晶显示器(简称LCD)集成显卡独立显卡显示器(Monitor)显示控制器(显卡、图形卡)计算机显示器(Display device)电 源帧 扫 描行 扫 描亮度控制视频放大器十 五 针 插 头GreenBlueCRT视频放大器视频放大器行同步信号帧同步信号Red显像管阴极射线管显示器(CRT)显像管后部的电子枪发出3个电子束，经过偏转磁场，轰击到荧光屏上，产生1个像素(点)每个像素由红、绿、蓝三基色组成，通过对三基色亮度的控

52、制合成出不同的颜色偏转磁场使电子束从左到右，从上至下，逐行逐点轰击荧光屏，从而形成一帧图像 液晶显示器(LCD)原理什么是液晶？液晶是介于固态和液态之间的一种物质，它是具有规则分子排列的有机化合物。加热时呈现透明状的液体状态，冷却时则出现结晶颗粒的混浊固体状态。因此既具有液体的流动性，又具有固态晶体排列的有向性。它是一种弹性连续体，在电场的作用下它能快速地展曲、扭曲或者弯曲。显示器的性能指标（考点）显示屏尺寸：以对角线长度度量，如，15 寸，17寸， 19寸，21寸屏幕横向与纵向的比例普通屏：43宽屏： 1610 , 或 169显示分辨率 整屏可显示像素的最大数目，分辨率越高, 图像越清晰 表

53、示： 水平像素个数垂直像素个数 例：12801024 ,1024768, 800600, 640480在显卡的控制下，屏幕分辨率是可变的，有多种不同的显示分辨率（显示模式）画面刷新速率画面每秒钟更新的次数,通常速率越高图像稳定性越好可显示颜色数目S-Video接口DVI接口VGA接口绘图处理器显示控制卡(显示卡)显示存储器(VRAM)显示控制电路与北桥芯片的接口显示器绘图处理器（显示卡）北桥芯片CPU内存条用于存储屏幕上每个像素的颜色信息等(容量为1GB甚至更高)一种专用的高速绘图处理器，负责在显存中生成需要显示的图像 视频输出接口负责对显示卡的操作进行控制 两种高速接口：1 AGP接口2 P

54、CI-E接口2.5.2 打印机打印机的作用与类型作用 将程序、数据、字符、图形打印输出在纸上类型针式打印机 激光打印机喷墨打印机针式打印机激光打印机喷墨打印机针式打印机工作原理类型：属于击打式打印机优点：耗材成本低，能多层套打，适合于票据打印缺点：打印质量不高，工作噪声很大，速度慢应用：银行、证券、邮电、商业等领域 用于打印存折和票据 等 工作原理图激光打印机类型：属于非击打式打印机原理：激光技术与复印技术的结合优点：分辨率较高，打印质量好速度高，噪声低价格适中缺点：彩色输出价格还比较高接口：过去是并行口，目前流行使用USB接口应用：办公室和家庭应用喷墨打印机类型：非击打式打印机，大多为彩色打

55、印优点：可以打印近似全彩色图像，经济，效果好，低噪音，使用低电压，环保缺点：墨水成本高，消耗快应用：家庭及办公墨盒彩色喷墨打印机大多带有一个黑色墨盒和一个彩色墨盒（三色、四色、五色、六色等）主要性能指标(激光/喷墨)（考点）打印精度(分辨率)：用每英寸多少点（像素）表示，单位：dpi一般产品为400 dpi、600 dpi、800 dpi，高的甚至达到1000dpi 以上打印速度：通常每分钟310页(单位PPM)色彩表现能力（彩色数目） 幅面大小：A3，A4等与主机的接口：并行口、SCSI口、USB接口其他：如打印成本、噪音、功耗等 打印精度(分辨率)的意义精度越高，图像越清晰，边缘越光滑分辨

56、率是显示器的一个重要指标，它是指显示器的 。 A. 可显示最大颜色数 B. 整屏最多可显示像素数 C. 屏幕尺寸 D. 刷新频率 CRT或LCD显示器的刷新频率越高，说明显示器 。 A. 画面稳定性越好 B. 画面亮度越高 C. 画面颜色越丰富 D. 画面越清晰打印机的性能指标主要包括打印 、打印速度、色彩数目和打印成本等。2.5习题解析BA精度目前打印票据所使用打印机主要是 打印机，因为它能够实现多层套打。下列关于打印机的叙述，正确的有 。 A. 9针打印机的打印头由9根钢针组成 B. 碳粉硒鼓是激光打印机的主要耗材 C. 喷墨打印机与激光打印机的打印速度均用每分钟打印的页数来度量 D. 目

57、前激光打印机均为黑白打印机，而喷墨打印机均为彩色打印机 针式ABC2.5习题解析2.6 外存储器2.6.1 硬盘存储器2.6.2 光盘存储器PC机中的外存储器硬盘存储器软盘驱动器CD-ROM驱动器2.6.1 硬盘存储器磁盘存储器的信息存储原理磁头，用于写入和读出信息“0”“1”盘片旋转方向磁盘片磁 道扇 区磁盘的磁道和扇区（考点）磁盘表面被分为许多同心圆，每个同心圆称为一个磁道。每个磁道都有一个编号，最外面的是0磁道 每个磁道被划分为若干段（段又叫扇区），每个扇区的存储容量均为512字节。每个扇区都有一个编号 注：所谓磁盘的格式化操作，就是在盘面上划分磁道和扇区，并在扇区中填写扇区号等信息的过

58、程硬盘存储器概述作用： 长期保存各类信息特点： 可读可写 容量很大 成本极低（110GB/100元） 技术持续很快，容量将更大，成本会更低 硬盘存储器的结构移动臂控制电路主轴硬盘片磁头接口信息的平均存取时间(要点)磁盘上的信息以扇区为单位进行读写，平均存取时间为：T = 寻道时间+旋转等待时间+数据传输时间寻道时间磁头寻找到指定磁道所需时间(大约5ms)旋转等待时间指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间(大约46ms) (转速： 4200/5400/7200/10000rpm)数据传输时间(大约0.01ms/扇区)磁头磁道旋转轴碟片硬盘存储器的性能指标（1）容量：以GB为单位，目前硬盘单碟容量约为

59、40100GB（2）平均存取时间：在几ms几十ms之间，由硬盘的旋转速度、磁头寻道时间和数据传输速率所决定（3）缓存容量：原则上越大越好，通常为2MB8MB DRAM（要点）（4）数据传输速率 （要点）外部传输速率指主机从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度，与采用的接口类型有关内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度，转速越高内部传输速率越快（评价硬盘整体性能的决定性因素） （5）与主机的接口： （考点）前些年使用：并行ATA（IDE）接口当前流行： 串行ATA（SATA）接口硬盘知识点补充柱面 盘片上半径的磁道构成的空间的集合硬盘容量的计算 磁头数*柱面数*扇区数*512 (B)思考：对硬

60、盘的数据进行定位需要几个参数？ 移动存储器之1优盘采用Flash存储器（闪存）芯片，体积小，重量轻容量可以按需要而定（256MB4GB），具有写保护功能数据保存安全可靠，使用寿命长使用USB接口，即插即用，支持热插拔(必须先停止工作)读写速度比软盘快可以模拟软驱和硬盘启动操作系统移动存储器之2移动硬盘存储容量大（10GB100GB）采用USB或IEE1394接口，即插即用，支持热插拔(必须先停止工作)小巧而便于携带速度快，安全可靠移动硬盘2.6.2 光盘存储器CD光盘的信息记录原理(1)（考点）CD光盘的螺旋形光道凹坑的边缘用来表示“1”，而凹坑和非凹坑的平坦部分表示“0”光盘存储器的分类按存