第2章 计算机硬件基础

第2章 计算机硬件基础曲阜师范大学计算机科学学院2/26/20241曲阜师范大学计算机科学学院内容摘要本章以微型计算机为例介绍计算机硬件系统的基本结构及工作原理；介绍了主板的结构、微处理器的构成、主存储器的分类、输入输出原理；扩展槽、适配卡、系统总线和端口的分类；输入设备、输出设备、辅助存储器的种类及基本工作原理。

2/26/20242曲阜师范大学计算机科学学院学习目标掌握计算机系统的基本结构和基本工作原理，了解微处理器、存储系统、主板、总线和接口的相关常识，了解各种输入输出设备和功能。

2/26/20243曲阜师范大学计算机科学学院主要内容2.1 计算机系统的组成与工作原理2.2 微处理器2.3 存储系统2.4 主板、总线与接口2.5 输入/输出设备2/26/20244曲阜师范大学计算机科学学院2.1 计算机系统的组成与工作原理计算机系统硬件系统软件系统主机I/O子系统中央处理器内存储器运算器控制器标准接口接口控制器I/O接口外部设备操作系统语言处理程序服务支持程序数据库管理程序系统软件应用软件应用软件包用户应用软件在计算机系统中，对于软件和硬件的功能没有一个明确的分界线。软件实现的功能可以用硬件来实现，称为硬化或固化。反之，硬件实现的功能也可以用软件来实现，成为硬件软化。2/26/20245曲阜师范大学计算机科学学院主要内容2.1.1 计算机系统的基本结构2.1.2 计算机系统的工作原理2.1.3 计算机体系结构2.1.4 计算机中数据的表示2/26/20246曲阜师范大学计算机科学学院2.1.1 计算机系统的基本结构微型计算机是大规模集成电路发展的产物，是以中央处理器为核心，配以存储器、I/O接口电路及系统总线所组成的计算机。微型计算机具有结构简单、通用性强、可靠性高、体积小、质量轻、耗电省、价格便宜等特点。2/26/20247曲阜师范大学计算机科学学院冯•诺依曼计算机结构辅助存储器内存储器运算器控制器输入设备输出设备

程序原始数据运算结果控制信息数据2/26/20248曲阜师范大学计算机科学学院中央处理器（CPU）运算器：对二进制数进行运算的部件。它在控制器的控制下执行程序中的指令,完成各种算术运算、逻辑运算、比较运算、移位运算以及字符运算等。运算器的组成：运算器包括算术逻辑单元（ALU）、累加器、标志寄存器、寄存器组等。算术逻辑单元是运算器的主要部件，完成指令系统所规定的各种算术运算和逻辑运算。标志寄存器也称程序状态字寄存器，存放反映运算结果的各种特征，如有无进位，是否溢出等。寄存器组包括通用寄存器组和专用寄存器组，前者为CPU内部的高速数据暂存器，后者包括程序计数器、堆栈指示器、变址寄存器等。2/26/20249曲阜师范大学计算机科学学院中央处理器控制器：是指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作的部件。控制器的组成：程序计数器（PC）：用来对程序中的指令进行计数，使控制器能依次读取指令；指令寄存器（IR）：在指令执行期间暂时保存正在执行的指令。指令译码器（ID）：用来识别指令的功能，分析指令的操作要求。时序控制电路：用来生成时序信号，以协调在指令执行周期内各部件的工作。微操作控制电路：用来产生各种控制操作命令。2/26/202410曲阜师范大学计算机科学学院存储器（1）存储器：用来存储数据和程序的部件。存储单位：“位”（bit）、“字节”（byte）、“字”和“字长”存储容量：存储器所包含的存储单元的总数，其单位为K（1K＝210＝1024）、M、G、T等。存储器的分类：内存储器：又称为主存储器，简称为内存或主存，用来存放现行程序的指令和数据。包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等。外存储器：又称为辅助存储器，简称为外存或辅存，用来存放需要长期保存的信息。2/26/202411曲阜师范大学计算机科学学院存储器内存是CPU可直接访问的存储器，是计算机中的工作存储器，即当前正在运行的程序与数据都必须存放在内存中。计算机工作时，所执行的指令及操作数都是从内存中取出的，处理的结果也放在内存中。外存储器一般用来存储需要长期保存的各种程序和数据。它不能被CPU直接访问，必须先调入内存才能被CPU利用。

2/26/202412曲阜师范大学计算机科学学院输入/输出设备输入/输出设备：简称为I/O设备，是外部与计算机交换信息的渠道。2/26/202413曲阜师范大学计算机科学学院输入设备

输入设备的主要功能是把原始数据和处理这些数据的程序转换为计算机能够识别的二进制代码，通过输入接口输入到计算机的存储器中，供CPU调用和处理。常用的输入设备有：鼠标、键盘、扫描仪、数字化仪、数码摄像机、条形码阅读器、数码相机、A/D转换器等。2/26/202414曲阜师范大学计算机科学学院输出设备

输出设备是指从计算机中输出信息的设备。它的功能是将计算机处理的数据、计算结果等内部信息，转换成人们习惯接受的信息形式（如字符、图形、声音等），然后将其输出。 最常用的输出设备是显示器和打印机，还有绘图仪、各种数模转换器（D/A）等。2/26/202415曲阜师范大学计算机科学学院主板 主机由中央处理器和内存储器组成，用来执行程序、处理数据，主机芯片都安装在一块电路板上，这块电路板称为主机板（主板）。为了与外围设备连接，在主机板上还安装有若干个接口插槽，可以在这些插槽上插入与不同外围设备连接的接口卡。主板是微型计算机系统的主体和控制中心，它几乎集合了全部系统的功能，控制着各部分之间的指令流和数据流。

2/26/202416曲阜师范大学计算机科学学院计算机系统的总线结构2/26/202417曲阜师范大学计算机科学学院总线总线(BUS)：计算机中传输信息的公共通路。总线宽度：一次能够在总线上同时传输信息的二进制位数。CPU是由若干基本部件组成的，这些部件之间的总线被称为内部总线；而连接系统其它各部件间的总线称为外部总线，也称为系统总线。按照总线上传输信息的不同，总线可以分为数据总线(DB)，地址总线(AB)和控制总线(CB)三种。

2/26/202418曲阜师范大学计算机科学学院接口不同的外围设备与主机相连都必须根据不同的电气、机械标准，采用不同的接口来实现。串行接口：按机器字的二进制位，逐位传输信息，传送速度较慢，但准确率高；并行接口：一次可以同时传送若干个二进制位的信息，传送速度比串行接口快。2/26/202419曲阜师范大学计算机科学学院2.1.2 计算机系统的工作原理计算机的指令系统计算机的工作过程2/26/202420曲阜师范大学计算机科学学院计算机的指令系统指令：能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种操作。指令系统：一台计算机能执行的所有指令的集合。指令系统是表征一台计算机性能的重要因素，它的格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构，而且直接影响到系统软件，影响到机器的适用范围。系列计算机:指基本指令系统相同、基本体系结构相同的一系列计算机。系列机解决了各机种的软件兼容问题。但新机型运行的软件在旧机型上不一定总能运行。

2/26/202421曲阜师范大学计算机科学学院计算机的指令系统基于使用复杂指令集CPU的计算机被称为复杂指令集计算机（ComplexInstructionSetComputer，简称CISC）;基于使用精简指令集CPU的计算机被称为精简指令集计算机（ReducedInstructionSetComputer，简称RISC）。2/26/202422曲阜师范大学计算机科学学院计算机的指令系统CISC以VAX-11/780为代表，20世纪70年代后的各种微机如我们用的Intel80x86均是这种风格的计算机，特点是：指令系统复杂，绝大多数指令需要多个机器周期方可执行完毕。RISC只有一个数量有限的指令集，但是这些指令的执行速度很快。因此，在理论上，RISC计算机要比CISC计算机快。RISC与CISC技术两者的主要区别在于设计思想上的差别，RISC的设计思想是：将那些不是最频繁使用的功能（指令）由软件来加以实现，这样就可以优化硬件，并可使其执行得更快。2/26/202423曲阜师范大学计算机科学学院计算机的指令系统指令的格式：一条指令由操作码和地址码组成。操作码规定了该指令进行的操作种类，不同的指令用操作码字段的不同编码来表示，组成操作码字段的位数一般取决于计算机指令系统的规模。地址码指明操作对象的内容或所在的单元地址。操作码地址码图2.3机器指令

2/26/202424曲阜师范大学计算机科学学院计算机的工作过程计算机的工作过程实际上是快速地执行指令的过程。指令的执行过程分为以下4个步骤：①

取指令：根据指令计数器中的地址从内存储器中取出指令，并将指令送入指令寄存器。②

分析指令：即对指令寄存器中存放的指令进行分析，由操作码确定执行什么操作，由地址码确定操作数的地址。2/26/202425曲阜师范大学计算机科学学院计算机的工作过程③执行指令：根据指令分析结果，由操作控制部件发出完成操作所需要的一系列控制电位，指挥计算机有关部件完成这一操作。④

指令完成：指令计数器加1，为执行下一条指令做好准备。如果遇到转移指令，则将转移地址送入指令计数器。。

2/26/202426曲阜师范大学计算机科学学院计算机的工作过程指令周期是取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周期数来表示。CPU周期也称为机器周期，通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。一个CPU周期时间又包含有若干个时钟周期。2/26/202427曲阜师范大学计算机科学学院2.1.3 计算机体系结构现代计算机都遵循冯·诺依曼体系结构。冯·诺依曼计算机在体系结构上的主要特点包括以下三点:计算机硬件包括五个基本部分：运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备。机器以运算器为中心，所有的部件都由控制器集中控制。

采用二进制形式表示指令和数据;2/26/202428曲阜师范大学计算机科学学院2.1.3 计算机体系结构采用存储程序工作方式。此为冯·诺依曼思想的核心内容。所谓存储程序原理，就是把程序和处理问题所需的数据都以二进制编码形式预先按一定顺序存放到计算机存储器里。计算机在运行程序时就能自动、连续地从存储器中依次取出指令且执行，直到完成预定的任务。这是计算机能高速自动运行的基础。2/26/202429曲阜师范大学计算机科学学院2.1.3计算机体系结构常用的计算机体系结构的评测方法

:(1)MIPS:它表示每秒百万条指令数，即一秒钟内计算机能执行多少百万条指令。(2)MFLOPS:它表示每秒百万次浮点操作次数，即一秒钟内计算机能进行多少百万次浮点操作。

(3)基准程序

(4)综合基准测试程序

2/26/202430曲阜师范大学计算机科学学院2.1.3计算机体系结构(5)响应时间(6)吞吐量:计算机在单位时间内所能完成的工作量。(7)时钟频率(主频)2/26/202431曲阜师范大学计算机科学学院2.1.4 计算机中数据的表示进制及进制间的转换码制常用字符编码2/26/202432曲阜师范大学计算机科学学院进制及进制间的转换数制：按进位的原则进行计数称为进位计数制，简称数制。十进制：是使用数字1、2、…

、9、0等符号来表示数值且采用“逢十进一”的进位计数制。位权表示法数制的特点： 数字的总个数等于基数。最大的数字比基数小1。每个数字都要乘以基数的幂次，该幂次由每个数字所在的位置决定。任何一个N进制数A可表示为：A＝AnAn－1

…A1A0.A－1A－2

…A－m

n＝∑Ai×Nii=-m2/26/202433曲阜师范大学计算机科学学院二进制二进制：使用数字0和1等符号来表示数值且采用“逢二进一”的进位计数制。二进制数制的特点：仅使用0和1两个数字。最大的数字为1，最小的数字为0。每个数字都要乘以基数2的幂次，该幂次由每个数字所在的位置决定。二进制加法和乘法运算规则：

0＋0＝0 0×0＝0 0＋1＝1 0×1＝0 1＋0＝1 1×0＝0 1＋1＝1 1×1＝12/26/202434曲阜师范大学计算机科学学院八进制与十六进制八进制：使用数字0、1、2、3、4、5、6、7等符号来表示数值的，且采用“逢八进一”的进位计数制。十六进制：使用数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和A、B、C、D、E、F等符号来表示数值，其中A、B、C、D、E、F分别表示数值10、11、12、13、14、15。十六进制的计数方法为“逢十六进一”。2/26/202435曲阜师范大学计算机科学学院十进制整数转换为非十进制整数除基取余法：“除基取余，先余为低（位），后余为高（位）”。〖例2-1〗（55）10＝（110111）2

余数

2551 2271 2131 260 231 211 02/26/202436曲阜师范大学计算机科学学院十进制小数转换为非十进制小数乘基取整法:“乘基取整，先整为高(位),后整为低(位)”〖例2-2〗（0.625）10＝（0.101）2

0.625整数

×2 1.251 0.25 ×2 0.5

0 ×2 1.0 12/26/202437曲阜师范大学计算机科学学院十进制数转换为非十进制数十进制小数并不是都能够用有限位的其他进制数精确地表示,这时应根据精度要求转换到一定的位数为止，作为其近似值。如果一个十进制数既有整数部分，又有小数部分，则应将整数部分和小数部分分别进行转换。2/26/202438曲阜师范大学计算机科学学院非十进制数转换为十进制数位权法：把各非十进制数按权展开，然后 求和。〖例2-3〗（10110）2＝1×24＋0×23＋1×22＋1×21＋0×20

＝16＋0＋4＋2＋0＝（22）10〖例2-4〗（10101.1011）2＝1×24＋0×23＋1×22＋0×21＋1×20

＋1×2-1+0×2

－2＋1×2－3

＝16＋0＋4＋0＋1＋0.5＋0＋0.125＝（21.625）10〖例2-5〗（1207）8＝1×83＋2×82＋0×81＋7×80

＝512＋128＋0＋7＝（647）10〖例2-6〗（1B2E）16＝1×163＋B×162＋2×161＋E×160

＝1×4096＋11×256＋2×16＋14×1

＝（6958）102/26/202439曲阜师范大学计算机科学学院二进制与八进制之间的转换二进制数转换为八进制数：以小数点为界，将整数部分自右向左和小数部分自左向右分别按每三位为一组（不足三位用0补足），然后将各个三位二进制数转换为对应的一位八进制数。八进制数转换为二进制数：把每一位八进制数转换为对应的三位二进制数。〖例2-7〗（10111001010.1011011）2＝（010111001010.101101100）2

＝（2712.554）8〖例2-8〗（456.174）8＝（100101110.001111100）2

＝（100101110.0011111）22/26/202440曲阜师范大学计算机科学学院二进制与十六进制之间的转换二进制数转换为十六进制数：以小数点为界，将整数部分自右向左和小数部分自左向右分别按每四位为一组，不足四位用0补足，然后将各个四位二进制数转换为对应的一位十六进制数。十六进制数转换为二进制数：把每一位十六进制数转换为对应的四位二进制数。〖例2-9〗（10111001010.1011011）2

＝（010111001010.10110110）2

＝（5CA.B6）16〖例2-10〗（1A9F.1BD）16

＝（0001101010011111.000110111101）2

＝（1101010011111.000110111101）22/26/202441曲阜师范大学计算机科学学院2.码制原码表示法：用符号位和数值表示带符号数，正数的符号位用“0”表示，负数的符号位用“1”表示，数值部分用二进制形式表示。反码表示法：正数的反码与原码相同，负数的反码为对该数的原码除符号位外各位取反。补码表示法：正数的补码与原码相同，负数的补码为对该数的原码除符号位外各位取反，然后在最后一位加1。补码用于进行加减运算更加方便。2/26/202442曲阜师范大学计算机科学学院常用字符编码ASCII：单字节;7位或8位二进制表示128或256种可能的字符。ANSI编码(本地化编码格式:如GB2312-80,BIG5等)：一般为双字节（32768）;汉字的表示有输入码，内码，字模码分别用于输入、内部处理、输出。UNICODE(国际化编码格式)：一般为四字节。世界的每一个符号都有惟一编码。2/26/202443曲阜师范大学计算机科学学院2.2 微处理器中央处理器是指计算机内部对数据进行处理并对处理过程进行控制的部件。微处理器是指具有中央处理器功能的大规模集成电路器件。根据微处理器的应用领域，微处理器大致可以分为三类：通用高性能微处理器、嵌入式微处理器和数字信号处理器、微控制器。2/26/202444曲阜师范大学计算机科学学院2.2 微处理器通用处理器追求高性能，它们用于运行通用软件，配备完备、复杂的操作系统；嵌入式微处理器强调处理特定应用问题的高性能，主要用于运行面向特定领域的专用程序，配备轻量级操作系统，主要用于蜂窝电话、CD播放机等消费类家电；微控制器价位相对较低，在微处理器市场上需求量最大，主要用于汽车、空调、自动机械等领域的自控设备。2/26/202445曲阜师范大学计算机科学学院微处理器技术的提高最初的8088集成了29000个晶体管，而酷睿2双核处理器在143平方毫米的硅核尺寸上却拥有了超过2.91亿个晶体管，平均每平方毫米近200万个晶体管。CPU的运行速度，8088是0.75MIPS，酷睿21.86GHzCPU约为158100MIPS。CPU可以分为：4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及现在正日益普及的64位微处理器2/26/202446曲阜师范大学计算机科学学院2.2 微处理器Intel奔腾IICPUIntel奔腾IIICPUIntel奔腾ⅣCPU

CPUINTEL酷睿2双核心CPU2/26/202447曲阜师范大学计算机科学学院微处理器的组成运算器控制器高速缓冲存储器2/26/202448曲阜师范大学计算机科学学院衡量CPU性能的主要技术指标①CPU字长：在同一时间内处理的一组二进制数称为一个计算机的“字”，而这组二进制数的位数就是“字长”。在其他指标相同时，字长越大计算机处理数据的速度就越快。②CPU外频：为系统总线的工作频率（系统时钟频率），CPU与周边设备传输数据的频率，具体是指CPU到芯片组之间的总线速度。2/26/202449曲阜师范大学计算机科学学院衡量CPU性能的主要技术指标③CPU主频：CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率（CPUClockSpeed）。CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。④CPU的生产工艺：现在CPU的生产工艺通常以纳米（nm，100万分之一毫米）来描述，指的是生产工艺中器件的最小线宽，其数值越小说明生产技术越先进。现在Intel及AMD公司的双核及四核微处理器已逐步转向45nm的生产工艺。2/26/202450曲阜师范大学计算机科学学院2.3 存储系统存储器是计算机中具有记忆能力的部件，它能根据地址接收和保存指令或数据。存储器的操作是一个不断存入与取出的过程，我们把存入数据的操作称为“写”操作，把取出数据的操作称为“读”操作。存储器可分为主存储器和辅存储器两大类。2/26/202451曲阜师范大学计算机科学学院2.3.1主存储器(1)随机存储器（RandomAccessMemory，RAM）

RAM就是平常所说的内存。

①静态RAM（SRAM）

运行速度非常快，CPU内的一级、二级缓存使用SRAM。(酷睿2双核处理器一级64k、二级缓存4M)②动态RAM（DRAM） 就是通常所说的内存，就是因为要不断充电，所以它才叫做动态RAM。2/26/202452曲阜师范大学计算机科学学院SDRAM，即SynchronousDRAM（同步动态随机存储器）采用3.3伏工作电压，168线的双列存储器模块DIMM接口，带宽为64位。DDR英文原意为“DoubleDataRate”，顾名思义，就是双数据传输模式。性能要超出一倍。

DDR2(184线)内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度运行。DDR3显存可以看作是DDR2的改进版，二者有很多相同之处，例如采用1.8V标准电压、主要采用144线球形针脚的FBGA封装方式,耗电量较DDR2明显降低。工作频率更高,高端显卡上得到了广泛的应用。RDRAM是RambusDynamicRandomAccessMemory（存储器总线式动态随机存储器）的简称，2/26/202453曲阜师范大学计算机科学学院2.3.1主存储器(2)只读存储器（ROM）

特点：①存储的信息只能读(取出)不能写(存入或修改)，其信息是在制作该存储器时就被写入；②不能随意更新,断电后信息不会丢失。ROM一般用于存放固定不变的、控制计算机的系统程序和数据。2/26/202454曲阜师范大学计算机科学学院2.3.1主存储器ROM分为PROM（可编程只读存储器），EPROM（可擦除可编程只读存储器），EEPROM（电改写可编程只读存储器），

FlashROM（闪速存储器）等。计算机主板中的BIOS（BasicInputOutputSystem）是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机上电自检程序和系统启动程序。2/26/202455曲阜师范大学计算机科学学院2.3.1主存储器(3)高速缓冲存储器（Cache）

Cache指在CPU与内存之间设置的一级或两级高速小容量存储器，固化在主板上。在计算机工作时，系统先将数据由外存读入RAM中，再由RAM读入Cache中，然后CPU直接从Cache中取数据进行操作。通常人们所说的Cache就是指缓存SRAM。2/26/202456曲阜师范大学计算机科学学院2.3.2外存储设备 外存储器又称为辅助存储器，或外存。微机中常用辅存有软磁盘存储器、硬磁盘存储器、光盘存储器、闪存和磁带等。1.硬盘硬盘是一种主要的电脑存储媒介，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。2/26/202457曲阜师范大学计算机科学学院2/26/202458曲阜师范大学计算机科学学院硬盘接口硬盘接口：有IDE/ATA接口、SCSI、SATA接口接口和光纤通道四种。IDE的英文全称为“IntegratedDriveElectronics”，即“电子集成驱动器”，它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。

注意：IDE也是集成开发环境的缩写！

SCSI的英文全称为“SmallComputerSystemInterface”（小型计算机系统接口），SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优点。2/26/202459曲阜师范大学计算机科学学院硬盘接口SATA（SerialATAttachment的缩写，意思是串行AT计算机上的附加设备）口的硬盘又叫串口硬盘，是未来PC机硬盘的趋势。与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。光纤通道的英文拼写是FiberChannel，光纤通道的主要特性有：热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。2/26/202460曲阜师范大学计算机科学学院常用硬盘分类SCSI硬盘活动硬盘笔记本硬盘微型硬盘固态硬盘2/26/202461曲阜师范大学计算机科学学院磁盘阵列技术

磁盘阵列技术大部分属于廉价磁盘冗余阵列RAID(RedundantArraysOfInexpensiveDrives)。 在磁盘阵列中磁盘的数量越大，系统失效的概率也越大，因此，在磁盘阵列中需要增设一定的冗余存储容量，一旦某个驱动器失效时，数据仍能恢复。既能提供大容量，又能保证相当的可靠性。另外，可以通过磁盘阵列对其中的磁盘进行并行读写操作，提高了性能。2/26/202462曲阜师范大学计算机科学学院2.光盘(1)存储原理 光盘与软盘和硬盘一样，光盘也是以二进制数据的形式存储信息。 在写入数据时，有光盘驱动器内的激光头发出激光照射光盘的记录层。从光盘上读取数据的时候，定向光束(激光)在光盘的表面上迅速移动。根据反射光的强弱就能判断出光盘记录层的记录信息。2/26/202463曲阜师范大学计算机科学学院2.光盘由于技术成熟、读取速度快、价格低和使用方便等优点，光存储器的使用越来越广泛，这里主要讲解光驱、光盘和刻录机。图为光驱和光盘示意图，刻录机的外形和光驱相似。

2/26/202464曲阜师范大学计算机科学学院2.光盘(2)光盘分类 按照物理格式划分：①CD系列(CompactDisk致密光碟

)：CD-R、CD-RW、CD-RAM等。②DVD系列（DigitalVideoDisc数字视频光盘）（DigitalVersatileDisc数字通用光盘）：DVD-R、DVD+R、DVD-RAM、DVD-RW等。2/26/202465曲阜师范大学计算机科学学院2.光盘按照读写限制，可分为以下三种类型：①只读式：CD-ROM、VCD、DVD-ROM；②一次性写入，多次读出式：CD-R、DVD-R、DVD+R；③可读写式：主要有磁光盘（MOD，Magneto-OpticalDisk）和相变盘（PCD，PhaseChangeDisc）两种。常见的相变盘有CD-RW、CD-RAM、DVD-RW、DVD-RAM等。2/26/202466曲阜师范大学计算机科学学院3.闪存和U盘(1)闪存卡①CF卡，即CompactFlash，一种袖珍闪存卡。②MMC卡(MultiMediaCard)，MMC是一种新型存储卡。③SD卡就是SecureDigitalCard——安全数码卡，具有大容量、高性能、安全等多种特点的多功能存储卡。(16GB)2/26/202467曲阜师范大学计算机科学学院3.闪存和U盘(2)U盘 从容量上讲，U盘的容量比软盘大得多，其容量已达到128GB。U盘外形小巧，更易于携带。且采用支持热插拔的USB接口，使用非常方便。2/26/202468曲阜师范大学计算机科学学院4.磁带 磁带存储器属于顺序存取设备，即磁带上的文件是顺序依次存放的。当要访问的文件存储在磁带的尾部，则需要将磁带转动到尾部才能对文件进行访问。这时，磁带用于查找文件所用的时间要比磁盘存储器长，访问速度比较慢。磁带主要用于后备存储和保存不经常使用的信息，或用作不同系统之间传递数据的一种介质。2/26/202469曲阜师范大学计算机科学学院2.4主板、总线与接口 主机主要包括主板、硬盘驱动器、软盘驱动器、CD-ROM驱动器、电源、风扇、各种外设的适配器（接口板）等，具体结构如下图所示。2/26/202470曲阜师范大学计算机科学学院2.4.1系统主板 主板上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。 主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次，主板的性能影响着整个微机系统的性能。2/26/202471曲阜师范大学计算机科学学院2.4.1系统主板

芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分。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。对于主板而言，芯片组几乎决定了这块主板的功能，进而影响到整个电脑系统性能的发挥，芯片组是主板的灵魂。(南桥芯片、北桥芯片）2/26/202472曲阜师范大学计算机科学学院2.4.2扩展槽和适配卡扩展槽 微型计算机采用的是开放式体系结构，在系统主板上装有多个扩展槽，扩展槽与主板上的系统总线相连，任何插入扩展槽的电路板（例如显卡、声卡等）就可以通过总线与CPU相连。扩展槽是一种添加或增强计算机特性及功能的方法。例如，可以添加独立显卡以增强显示性能；可以添加独立声卡以增强音效；2/26/202473曲阜师范大学计算机科学学院2/26/202474曲阜师范大学计算机科学学院2 适配卡(1)显卡（显示卡、图形加速卡） 显示卡由显示芯片、显示内存、RAMDAC(RandomAccessMemoryDigital-to-AnalogConverter随机数模转换记忆体，作用是把数字图像数据转换成计算机显示需要的模拟数据）等组成，这些组件决定了计算机屏幕上的输出。(2)声卡（音频卡） 它有三个基本功能：一是音乐合成发音功能；二是混音器（Mixer）功能和数字声音效果处理器（DSP）功能；三是模拟声音信号的输入和输出功能。2/26/202475曲阜师范大学计算机科学学院适配卡(3)网卡（网络适配器，NetworkInterfaceCard）

它是连接计算机与网络的硬件设备。我们日常使用的网卡都是以太网网卡。目前网卡分为10M网卡、10M／100M自适应网卡以及1000M网卡。(4)电视卡 计算机可以通过安装电视卡来收看电视，并具有数码录像机的功能。它不仅可以看电视，还可以把视频通过AV接口转换成MPEG格式，刻录成VCD/DVD。2/26/202476曲阜师范大学计算机科学学院适配卡(5)SCSI卡

SCSI卡工作在计算机主板和SCSI设备(如SCSI硬盘、SCSI光驱、SCSI接口的扫描仪)之间。SCSI卡是一种32位或64位PCI设备，需要插在主板的32位或64位PCI插槽上。如果主板上已经集成了SCSI控制器，则没有必要安装SCSI卡。 除上述几种适配卡外，常用适配卡还有MODEM卡、IDE接口卡、PC卡等。2/26/202477曲阜师范大学计算机科学学院2.4.3系统总线一个单处理器系统中的总线，大致分为三类：①CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线，称为内部总线。②CPU同计算机系统的其它高速功能部件（例如存储器等）互相连接的总线，称为系统总线。③中、低速I/O设备之间互相连接的总线，称为I/O总线。2/26/202478曲阜师范大学计算机科学学院2.4.3系统总线 系统总线分为三种不同功能的总线，即数据总线DB（DataBus）、地址总线AB（AddressBus）和控制总线CB（ControlBus）。另外，按照通信方式还可把总线分为并行总线和串行总线。 系统总线与输入输出扩展槽相连接，而扩展槽通过插入不同的适配卡来连接不同的外部设备。2/26/202479曲阜师范大学计算机科学学院2.4.3系统总线微型计算机常用总线结构类型：(1)ISA总线（工业标准体系结构）

ISA是IBM公司为PC/AT电脑而制定的总线标准，为16位体系结构，数据传输率大约是8MB/S。(2)PCI总线（外围部件互连体系结构）

PCI是一种先进的局部总线。PCI有32位和64位两种，32位PCI的数据传输率为133MB／s，大大高于ISA。2/26/202480曲阜师范大学计算机科学学院2.4.3系统总线(3)AGP总线（图形加速接口）

AGP总线是一种新型接口标准,它是一种专供显卡使用的总线。所以它拥有很高的传输速率，这是PCI等总线无法与其相比拟的。(4)USB总线（通用串行总线）

USB（UniversalSerialBus）接口允许外设在开机状态下热插拔，最多可串接127个外设，传输速率可达480Mbps（millionbitspersecond兆字节/秒）。2/26/202481曲阜师范大学计算机科学学院2.4.3系统总线(5)IEEE1394总线

IEEE1394接口技术是一种高效的串行接口标准，可以在一个端口上连接多达63个设备，设备间采用树形或菊花链拓扑结构。IEEE1394是为了增强外部多媒体设备与电脑连接性能而设计的高速串行总线，传输速率可以达到400Mbps。利用IEE1394技术我们可以轻易地把电脑和摄像机，高速硬盘，音响设备等多种多媒体设备连接。2/26/202482曲阜师范大学计算机科学学院2.4.3系统总线(6)PCIExpress总线

PCIExpress是新一代的总线接口，PCIExpress的双单工连接能提供更高的传输速率和质量。现在显卡的接口已经从AGP过渡到PCIExpress接口，PCIExpress已成为新一代的显卡接口标准。2/26/202483曲阜师范大学计算机科学学院2.4.4端口与连接电缆 端口（port）是计算机与外界通讯交流的出口，其中硬件领域的端口又称接口。端口有通