大学计算机应用基础 课件 1.3 计算机硬件系统

1.3

计算机硬件系统《大学计算机应用基础》1.3.1硬件系统概述CONTENTS目录1.3.2主机系统1.3.3外部存储器1.3.4外部输入设备1.3.5外部输出设备1.3.6个人计算机总线1.3.7个人计算机机箱和电源

1.3.1

硬件系统概述

硬件：计算机系统中能看得见，占有一定体积的物理设备的总称，它是计算机系统快速、可靠、自动工作的物质基础，是计算机系统中的执行部件。硬件系统：硬件通常由一些电子器件和机械设备组成。组成一台计算机的所有硬件设备统称为计算机的硬件系统。主要由主机、显示器、键盘和鼠标等组成，多媒体电脑还配有摄像头、话筒、音响等设备，另外办公用电脑还常配有打印机和扫描仪等设备。微型计算机的大部分重要硬件设备如主板、CPU、内存、硬盘、光驱、各种板卡，电源及各种连线等都集中安装在主机箱内。1.3.2主机系统

主机：在一台计算机的硬件系统中，最重要的是CPU和内存，一般将其合称为主机。在计算机中通常将CPU和内存安装在主机板上。1.

主板主板又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)或母板(motherboard)，它安装在计算机的主机箱内，是计算机最基本也是最重要的部件。主板其实就是一块较大的印刷电路板，上面集成了各式各样的电子零件并布满了大量的电子线路，如图所示。1.3.2主机系统

1.3.2主机系统

主板是整个计算机内部结构的基础，无论是CPU、内存、显卡还是鼠标、键盘、声卡、网卡都是靠主板来协调工作的。主板的主要组成部分：（1）输入/输出（I/O）接口。主板的输入/输出接口主要用来连接一些常用的输入和输出设备，如键盘、鼠标、音箱等。（2）各种插槽。主板上有CPU插座、内存插槽、电源插座、SATA插座和PCI扩展槽等。1）PCI扩展槽。用来扩展或增加计算机功能的。PCI扩展槽是一种标准扩展槽，其位宽为32位或64位，工作频率为33MHz。2）SATA插座。用来将主板和大容量存储设备之间进行连接的串行数据传输接口，其特点是数据传输的可靠性高、结构简单、支持热插拔等优点，主要用来连接硬盘等设备。3）其他插座。电源插座将主机箱的电源与主板相连，给主板提供电力。CPU插座和内存插槽用来插接处理器和内存储器。1.3.2主机系统

（3）芯片组。芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分、是主板的灵魂。芯片组性能的优劣决定了主板性能的高低。如果说中央处理器(CPU)是整个电脑系统的心脏，那么芯片组将是整个身体的躯干。主板芯片组的选择决定了主板CPU的类型、系统总线频率、内存容量、各种扩展槽的种类与数量等。1.3.2主机系统

2.

CPUCPU是一台计算机的核心部件，主要由运算器和控制器两大部分组成。CPU从内存中读取指令和执行指令，完成算术运算和逻辑运算，协调和控制计算机各个部分的工作。CPU主频：CPU最主要的性能指标是它的主频，即CPU的工作频率。一般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，单位时间内CPU执行的指令就越多，计算机的速度就越快。CPU字长：CPU处理数据的能力用字长表示，即CPU一次能处理的二进制位数。目前大部分计算机的字长为32位和64位，字长越长，计算机的运算速度和效率越高。1.3.2主机系统

3.

内部存储器内部存储器简称为内存。内存是具有“记忆”功能的物理部件，由一组高集成度的半导体集成电路组成，用来存放数据和程序。内存储器通常分为只读存储器（ROM，ReadOnlyMemory）、随机存储器（RAM，RandomAccessMemory）和高速缓存存储器。（1）ROM只读存储器保存计算机系统的配置信息和基本检测、控制、引导程序等。ROM存储的程序一般由计算机主板制造厂家提供。通常情况下在打开主机电源开关开机时，CPU首先自动执行ROM中的硬件检测程序。1.3.2主机系统

（2）RAM随机存储器主要保存CPU要执行的程序和一些经常要使用的数据。RAM的特点是既可以读出，也可以写入，因此随机存储器又称为可读写存储器。随机存储器只能在加电后保存数据和程序，一旦断电则其所保存的所有信息将自然消失。（3）高速缓冲存储器为了提高计算机的性能，在CPU与内存之间还增加一层存储速度很快的存储器，叫高速缓冲存储器（Cache），CPU执行频率高的一些程序被临时存放在高速缓冲存储器中。高速缓存储器也是影响CPU性能的一个因素，它可以提高CPU的运行效率。1.3.2主机系统

表示存储器容量的单位：有位(Bit)、字节（Byte）、千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节或称为千兆字节（GB）、太字节或称百万兆字(TB)等。位：位是最小的存储单位，可存放一位二进制数。字节：8个位组成一个字节，一个字节简写为1B，一个字节可存放一个8位的二进制数或一个英文字符的编码，一般需要两个字节才能存放一个汉字编码。提示：存储容量的换算关系是（1024=210）：1KB=1024B；1MB=1024KB；1GB=1024MB；1TB=1024GB1.3.3外部存储设备

外存：外存储器又称辅助存储器，简称外存，用于存放需要永久保存的程序和数据等信息。外部存储器有两种形式，一种是由磁、光等介质及机械设备组成的速度较慢的存储器，如磁盘等；另一种是由半导体集成电路组成的速度较快的存储器，如U盘和固态硬盘等。1.

硬盘硬盘存储器简称为硬盘（harddisk），它是计算机中不可缺少的存储设备，一般被安装在主机箱内。硬盘用来存储操作系统、各种应用程序以及用户的各种文档等。现在常用的硬盘有两种，即硬磁盘和固态硬盘。（1）硬磁盘硬磁盘由若干磁性盘片、对其进行数据读写的电路控制系统和机械驱动系统组成，每张磁性盘片是一种涂有磁性材料的铝合金圆盘。硬盘的盘片和硬盘的驱动器是密封在一起的。硬盘的外观和内部结构如图所示。1.3.3外部存储设备

1.3.3外部存储设备

（2）固态硬盘固态硬盘（SolidStateDrives），简称固盘，是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，其外观如图所示。新一代的固态硬盘有多种接口，如SATA和M.2接口等。1.3.3外部存储设备

提示：（1）硬盘既是输入设备也是输出设备。（2）硬盘的主要技术指标为存储容量、硬盘转速等。1.3.3外部存储设备

2.

光盘光盘：用烧蚀在介质表面上微小的凹凸来表示数据。在光盘驱动器内，用激光头产生的激光扫描光盘盘面，就可以读出“0”和“1”信息。光盘的特点是记录密度高，存储容量大，数据保存时间长。光盘可以分为以下三类：（1）只读光盘：只读光盘（CD-ROM）其上面的信息只能读出，不能写入；（2）一次性写入光盘（CD-R）：只能写一次，写后不能修改，必须使用具有刻录功能的光盘驱动器才能刻录信息；（3）可擦型光盘（CD-RW）：是可反复擦写的光盘，这种光盘驱动器既可作为光盘刻录机，用来写入信息，又可作为普通光盘驱动器，用来读取信息。1.3.3外部存储设备

3.

U盘U盘：又称“闪存盘”，是一种由半导体电路组成的存储介质，它是通过USB接口与计算机交换数据的可移动存储装置。U盘具有即插即用的功能，只需将它插入USB接口，计算机就可自动检测到此装置。1.3.4外部输入设备

输入设备：外部输入设备简称输入设备，它是指可以将程序、语音、图像、文字资料、数值数据等送入计算机进行处理的设备。微型计算机常用的输入设备：有键盘、鼠标、扫描仪等。1.

键盘键盘（Keyboard）是最常用也是最主要的输入设备，键盘可分为打字机键区、功能键区、编辑键区、控制键区和数字小键盘区等5个区，各区的作用有所不同。键盘可以将英文字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而可以向计算机发出命令、输入数据等。1.3.4外部输入设备

2.

鼠标鼠标：鼠标（Mouse）是一种手持式屏幕坐标定位设备，它是为适应菜单操作和图形处理环境而出现的一种输入设备。鼠标能够移动光标，选择各种操作和命令，并可方便地对图形进行编辑和修改。表1-3列出了Windows操作系统默认状态下鼠标进行不同操作时指针的形状。1.3.4外部输入设备

3.

扫描仪扫描仪（Sanner）：是一种光机电一体化的输入设备，它可以将捕获的图文转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化格式。照片、文本页面、图纸、美术图画、照相底片、甚至纺织品、标牌面板等都可作为扫描的对象。扫描仪的主要技术指标：有分辨率、扫描幅面，扫描速率等。1.3.5外部输出设备

输出设备：外部输出设备简称为输出设备，它的主要作用是把计算机处理的数据、计算结果等内部信息转换成人们习惯接受的信息形式输出，常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。1.

显示器显示器通过屏幕显示计算机的处理结果及用户需要的程序、数据、图形等信息，也可以将输入的信息直接显示出来，是计算机必不可少的输出设备。显示器的主要性能指标有：（1）分辨率：分辨率是显示器最重要的一个性能指标。显示器的一整屏为一帧，每帧有若干条线，每线又分为若干个点，每个点称为像素。每帧的线数和每线的点数的乘积就是显示器的分辨率，分辨率越高，图像越细腻逼真。（2）点距：指屏幕上相邻两个荧光点之间的最小距离。点距越小，显示质量就越高。1.3.5外部输出设备

（3）显示器尺寸：指显示器对角线的距离，常见的尺寸有24英寸、27英寸和32英寸。（4）响应时间：它以ms（毫秒）为单位，是指一个亮点转换为暗点的速度。响应时间过长，则用户会看到显示屏有拖尾的现象，从而影响整个画面的效果。一般响应时间小于16ms时，会取得较好的显示效果。（5）刷新速度：指每秒钟出现新图像的数量，单位为Hz（赫兹）。刷新率越高，图像的质量就越好，闪烁越不明显，人的感觉就越舒适。一般认为，70Hz～72Hz的刷新率即可保证图像的稳定。1.3.5外部输出设备

2.

打印机使用打印机可以将计算机的处理结果、用户数据、图形或文字等信息打印到纸上。流行的击打式打印机有点阵式打印机，非击打式打印机主要有喷墨打印机和激光打印机两类。（1）点阵式打印机：也叫针式打印机，主要由走纸机构、打印头和色带组成。打印头通常是由24根针组成的点阵，根据主机送出的信号，使打印头中的一部分针击打色带，从而在打印纸上产生一个个由点阵构成的字符。（2）激光打印机：它是激光技术和电子照相技术相结合的产物，它由激光扫描系统、电子照相系统和控制系统三大部分组成。在工作时由受到控制的激光束射向感光鼓表面，感光鼓充电部分通过碳粉盒时，使有字符或图像的部分吸附不同厚度的碳粉，再经过高温高压定影，使碳粉永久粘附在纸上。1.3.5外部输出设备

（3）喷墨打印机：它主要靠墨水通过精制的喷头喷射到纸面上形成输出的字符或图形。喷墨打印机的特点是价格便宜、体积小、噪声小，但对墨水的消耗量大，其性能与价格都介于激光打印机与点阵打印机之间。1.3.6个人计算机总线

总线：总线就像连接各个城市的高速公路一样，将计算机的各个部分连接起来，为CPU、内存储器、外部设备等之间的相互通信提供公共信息通道，如图1-10所示。1.3.6个人计算机总线

在总线上传送数据、地址和控制三种信号。传送数据信号的线称为数据总线DB(DataBus)。传送地址信号