计算机基础第3章.ppt

1、1,第 三 章 微型计算机硬件组成,2,基本要求,了解微型计算机的组成、主要性能指标、发展方向及其分类 理解微型计算机各部件的功能与主要技术指标,3,主要内容,3.1 微型计算机 3.2 微型计算机硬件系统,4,3.1 微型计算机,3.1.1 微型计算机概述 3.1.2 微型计算机的分类,5,3.1.1 微型计算机概述,1. 微型计算机基本结构 系统主板（又称母板） CPU 硬盘驱动器 DVD-ROM驱动器 软盘驱动器 显示器适配器 内存 电源,6,2. 微型计算机的主要性能指标 CPU指标 CPU字长、时钟频率。 运算速度 每秒钟所能执行的指令条数。 内存容量 内存储器存储数据的能力。,7,

2、3. 微型计算机的发展方向 高速化 处理器主频 超小型化 典型的标志是笔记本电脑和PDA的流行。 多媒体化 全新的多媒体处理芯片、多媒体和超媒体系统的开发和标准化、虚拟现实技术和发展多媒体通信等。 网络化 网络计算机、具有联网功能的PDA以及各种类型的个人计算机等正在飞速发展。 隐形化 今后将摆脱显示屏、键盘加主机的传统形象，电视计算机、影音计算机等将大量出现。,8,3.1.2 微型计算机的分类,1. 按组成结构分类 单片机 组成部分集成在一个超大规模芯片上，具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛用于控制、仪器仪表、通信、家用电器等领域。 单板机 各组成部分装配

3、在一块印刷电路板上，结构简单、价格低廉、性能较好，常用于过程控制或作为仪器仪表的控制部件。 多板机 各组成部分装配在多块印刷电路板上，如台式、便携式PC机。,9,2. 按用途分类 微型计算机按用途可分为台式、便携式、手持式等。,10,图3-1 常见微机系统,计算机、电视、影音三模式,平板电脑,家庭网络计算机,移动计算机,11,3.2 微型计算机硬件系统,3.2.1 主板 3.2.2 CPU 3.2.3 存储器 3.2.4 总线与接口 3.2.5 输入/输出设备,12,3.2.1 主板,1. 主板架构 PC99技术规格规范了主板设计要求，提出主板各接口必须采用有色识别标识，以方便识别。 主板在结

4、构上主要有AT、ATX、NLX、EATX、WATX以及BTX等类型。它们的主要区别在于板上各元器件的布局排列方式、尺寸大小、形状以及所使用的电源规格和控制方式的不同。其中，AT结构已经淘汰；EATX和WATX多用于服务器/工作站主板；NLX等是ATX的变种。,13,内存,总线插槽,接口卡,CPU插座,串行接口,USB接口,14,ATX新型主板结构的特点： （1）扩展插槽较多； （2）优化板上元件布局； （3）配合ATX电源，实现软关机； （4）MODEM远程遥控开关机； （5）需要配合专门的ATX机箱使用。,15,2. 芯片组 芯片组决定了主板的结构及CPU的使用。根据芯片的功能，可分为南桥芯

5、片和北桥芯片。 南桥芯片主要负责I/O接口控制、IDE设备（硬盘等）控制以及高级能源管理等；北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输，由于北桥芯片的发热量较高，所以芯片上会装有散热片。,16,3. 主板上的辅助功能 （1）CPU监控功能 （2）高级电源管理接口功能 （3）自动开机 （4）系统休眠功能（STD、STR）,17,3.2.2 CPU,1. CPU分类 CPU有通用CPU和嵌入式CPU。其区别主要在于应用模式的不同。一般来说，通用CPU追求高性能，功能比较强，能运行复杂的操作系统和大型应用软件；嵌入式CPU则强调处理特定应用问题的高性能，主要用于运行面向特

6、定领域的专用程序，配备轻量级操作系统，在功能和性能上有很大的变化范围。,18,微型计算机一般采用通用CPU，最具代表性的产品是美国Intel公司的微处理器系列。此外，IBM、Apple、Motorola、AMD、Cyrix等也是著名的微处理器产品的生产公司。 CPU的功能是计算机主要技术指标之一，人们习惯用CPU的档次来大体表示微型计算机的规格。,19,2. 衡量CPU性能的主要技术指标 （1）CPU字长 CPU内部各寄存器之间一次能够传递的数据位，即在单位时间内（同一时间）能一次处理的二进制数的位数。 （2）位宽 CPU通过外部数据总线与外部设备之间一次能够传递的数据位。 （3）x位CPU

7、通常用CPU字长和位宽来称呼CPU。例如，Pentium CPU字长是32位，位宽是64位，称为超32位CPU。 （4）CPU外频 CPU总线频率，是由主板为CPU提供的基准时钟频率。 （5）CPU主频 CPU内核电路的实际工作频率，又称为工作频率或CPU内频。 （6）生产工艺技术 通常用微米数字来描述。,20,3.2.3 存储器,微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器。,内部存储器 访问速度快 信息暂时性 相对价格高,外部存储器 访问速度慢 信息永久性 相对价格低,21,1. 内部存储器 在计算机里，内部存储器按其功能特征可分为以下三类： （1）随机存取存储器(Random Access

8、Memory，RAM) 通常所说的计算机内存容量均指RAM存储器容量，即计算机的主存，CPU对它们既可读出数据又可写入数据。但是，一旦关机断电，RAM中的信息将全部消失。 DRAM 动态随机存储器 SDRAM 同步动态随机存储器 DDRRAM 双倍速率的SDRAM RDRAM 存储器总线式动态随机存储器 微机上使用的动态随机存储器被制作成内存条的形式出现，插在系统主板的内存插槽上。,22,23,（2）只读存储器(Read only Memory，ROM) CPU对它们只取不存，其信息用户无法修改。断电时信息不会丢失。因此，ROM中一般存放计算机系统管理程序。 （3）高速缓冲存储器Cache C

9、ache是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决它们之间的速度冲突问题。,24,Cache一般采用静态随机存取存储器SRAM构成，按其功能通常分为两类：CPU内部的Cache和CPU外部的Cache。 CPU内部的Cache也称为一级Cache，它是CPU内核的一部分，负责在CPU内部的寄存器与外部Cache之间的缓冲。 CPU外部的Cache，主要用于弥补CPU内部Cache的容量过小，负责整个CPU与内存之间的缓冲。CPU外部的Cache又可分为板载Cache和片载Cache。 CPU的Cache容量、形式和速度是CPU的重要技术指标，它直接影响到CPU的工作效率，并在很

10、大程度上决定了该CPU的价格。,25,2. 外部存储器 1）磁介质存储器 （1）软盘 软盘是用表面涂有磁性材料的柔软的聚酯材料制成。将盘片逻辑地划分成若干个同心圆，每个同心圆称为一个磁道，磁道从外向内编号，最外面的一个同心圆为0磁道。磁道又划分成若干段，每段称为一个扇区。一个扇区一般可存放512 B的数据。磁盘的存储容量可由下面的公式求出： 磁盘总容量磁道数扇区数磁面数扇区字节数 例如，3.5英寸软盘格式化后每面是80磁道，每个磁道有18个扇区，磁面数为2。其容量是80182512 B1.44 MB。 读写软盘时，磁头直接接触盘面。,26,（2）硬盘,硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成。 读写

11、硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面。 硬盘容量视具体类型而定。,硬盘的磁道、扇区、柱面,27,28,（3）磁盘阵列RAID RAID由若干个硬盘组成，通常应用于大容量数据存储，其主要的用途有两个：资料备份、加速存取。,29,2）光介质存储器 目前微机上使用的光介质主流产品是光盘。 常用： （1）只读型光盘CD-ROM （2）可录式光盘CD-R （3）可重复刻录的光盘CD-RW 衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率= 150 KB/s。 后继产品DVD-ROM，DVD-ROM一倍速率是1.3 MB/s。,30,3）移动存储产品 （1）移动硬盘 （2）F

12、lash存储设备 （3）磁光技术移动存储产品 磁盘技术与光技术结合。,31,3.2.4 总线与接口,1. 总线 （1）总线分类,数据总线：传输数据信息（双向，取决于CPU字长） 地址总线：传输地址信息（单向，决定内存空间） 控制总线：传输控制信息（双向，取决于CPU字长）,内部总线：连接CPU的各个组成部件（芯片内部） 系统总线：连接计算机中各大部件 外部总线：连接计算机和外部设备,连接对象,传输对象,32,微处理器,微处理器、总线、存储器、接口电路和外设逻辑关系,33,（2）总线标准 ISA（Industry Standard Architecture）总线 PCI（Peripheral Component Interconnect）总线 AGP（Advanced Graphics Port）,34,2. 计算机与外部设备接口 外部总线通常以接口形式表现，是外部设备与计算机连接的端口。,图3-2 PCI总线功能框图,35,（1）串行接口 （2）并行接口 （3）USB接口 （4）IEEE 1394接口 （5）硬盘接口 IDE接口标准 EIDE接口标准 SCSI接口标准,36,3.2.5 输入/输出设备,1. 输入设备 输入设备将数据、