微型计算机硬件组成.ppt

1、1/50,第三章 微型计算机硬件组成,3.1 微型计算机 3.2 微型计算机硬件系统,2020/9/14,2/50,3.1 微型计算机3.1.1 微型计算机概述 P43,20世纪70年代诞生微型计算机。 微型计算机与大、中、小型计算机的区别在于微型计算机的CPU采用了大规模和超大规模集成电路技术。 通常将微型计算机的CPU芯片称作微处理器（Micro Processing Unit，MPU）。,2020/9/14,3/50,微型计算机的发展是与微处理器的发展同步的。速度非常快 著名的摩尔定律： 计算机的CPU性能每18个月，集成度将翻一翻，速度将提高一倍，价格将降低一半 如今这一翻番的周期已缩

2、短为12个月甚至更短。,2020/9/14,4/50,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（Personal Digital Assistant个人数字助理） 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像，电视计算机、影音计算机等将大量出现。,2020/9/14,5/50,3.1.2 微型计算机的分类,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。

3、,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，广泛用于控制、仪器仪表、通信、家用电器等领域。 单板机 各组成部分装配在一块印刷电路板上，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。,2020/9/14,6/50,3.2 微型计算机硬件系统,微型计算机组成部件包括： 显示器，键盘，鼠标，主机 主机箱内 系统主板（又称母板） CPU 硬盘驱动器 DVD-ROM驱动器 显示器适配器（显卡） 内存 电源,资料:主板图解,主板是微型计算机中最大的一块集成电路板，是各种设备的连接载体。是整个计算机系统的通信网。,2020/

4、9/14,7/50,系统主板,内存插槽,PCI插槽,接口卡,CPU插槽,串行接口,USB接口,2020/9/14,8/50,资料:主板结构图,2020/9/14,9/50,2020/9/14,10/50,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，可分为南桥芯片和北桥芯片。 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 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,南桥芯片,2020/9/14,11/50,微处理器: CPU，是计算机系统的核心。 运算器: 算

5、术运算和逻辑运算, 是对信息加工处理的部件. 控制器: 用来协调和指挥整个计算机系统的操作.,3.2.2 CPU P48,2020/9/14,12/50,CPU,早期使用过的微处理器,2020/9/14,13/50,奔腾 安腾 酷睿,赛扬,现今微处理器,速度最快，用于服务器和工作站,低价位个人电脑,至强,2020/9/14,14/50,国产CPU龙芯,标志着我国在现代通用微处理器设计方面实现了“零”的突破，打破了我国长期依赖国外CPU产品的无芯的历史。,2020/9/14,15/50,衡量cpu性能的主要技术指标：详细,CPU字长：32位，64位。双内核处理器 位宽：与外部设备之间一次能够传递

6、的数据位。 x位CPU：通常用CPU字长和位宽来称呼CPU。 例如，386的字长是32位，位宽是16位， 称为准32位CPU。 例如，Pentium CPU字长是32位，位宽是64位， 称为超32位CPU。 CPU外频：CPU总线频率 200MHz CPU主频：也称为时钟频率=外频*倍频， 例如2.1GHZ,2020/9/14,16/50,处理器数字：PN （Processor number） 04年代替时钟频率 例如：奔腾4 3.6GHz的微处理器变成了奔腾4 560 注：处理器数字与时钟频率无关。 只有同系列机型处理器之间有可比性。 例如：奔腾4 560 比 奔腾4 540快 但奔腾 M

7、755处理器不比 奔腾4 560快,2020/9/14,17/50,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,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,2020/9/14,18/50,（1）随机存取存储器(Random Access Memory， RAM) 通常指计算机主存或内存， 信息暂时性，断电时信息会丢失 CPU对它们既可读出又可写入数据。 微型计算机上广泛采用动态随机存储器DRAM ，制作成内存条形式出现。,内部存储器,SD RAM ： 同步动态RAM DDR RAM：双倍速率的SDRAM 双通道技术，双数据速

8、率 RD RAM： 总线动态RAM（用在高性能 个人计算机中，例如多媒体计算机）,2020/9/14,19/50,用于笔记本电脑内存条,用于台式机内存条,SD RAM,DDR RAM,2020/9/14,20/50,内存条性能指标：容量，运行速度,容量：512MB 运行速度：400MHz MHz每秒百万个周期 ，MHz 越大，速度越快 ns纳秒，1纳秒是十亿分之一秒，纳秒越小，速度越快,广告：“512MB 400MHz SDRAM(max 2GB)”,2020/9/14,21/50,（2）只读存储器(Read only Memory，简称ROM) CPU对它们只能取不能存，其信息用户无法修改。

9、 断电时信息不会丢失。 ROM中一般存放计算机系统管理程序。例如BIOS芯片 参见“什么是BIOS与CMOS.doc”， “什么是cmos.doc”, ” BIOS中英文对照表.doc” Cmos设置或BIOS设置：“计算机BIOS系统设置.ppt”,内部存储器,2020/9/14,22/50,三级 Cache:板载cache，在主板上，负责整个CPU与内存之间的缓冲。速度以主板总线频率工作。 一级Cache:在CPU内核中，负责在cpu内部的寄存器与外部Cache之间的缓冲。速度以CPU主频工作。 二级 Cache:片载cache，与CPU内核封装在同一块芯片中，但不属于CPU。全速cach

10、e（为了解决板载Cache 速度与CPU速度之间的瓶颈）。,内部存储器,（3）高速缓冲存储器Cache 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,Cache视频,2020/9/14,23/50,Cache一般采用静态随机存取存储器SRAM构成，它的访问速度是DRAM的10倍左右。 Cache容量较小， 一级缓存的容量基本在 4KB 到 64KB 之间， 二级缓存的容量则分为 128KB、256KB、512KB、 1MB、2MB 等。 一级缓存容量，各产品之间相差不大，而二级缓存容量，则是提高 CPU 性能的关键。 见p49表3.2.1,内部存储器,存储器读

11、操作工作原理,存储器写操作工作原理,2020/9/14,24/50,外部存储器：辅助存储器,辅助存储器作为内存的后援设备，又称作外部存储器，简称外存。 特点：它与内存相比，辅存具有容量大、速度慢、价格低、可脱机保存信息等特点，属“非易失性”存储器。 广泛用于计算机系统的辅助存储器有硬磁盘、软磁盘、磁带、光盘等。前三种均属磁表面存储器。,2020/9/14,25/50,外部存储器,软盘的每一面包含许多同心圆，称为磁道。 0磁道、末磁道 扇区，一个扇区一般可存放512B的数据。 磁盘总容量 = 磁道数扇区数磁面数扇区字节数 软盘容量大小计算,磁盘划分示意图,2020/9/14,26/50,硬盘的磁

12、道、扇区、柱面,硬盘,资料:硬盘 图解,主盘、从盘，IDE、数据线,2020/9/14,27/50,硬盘容量的计算公式,要点： （1）硬盘有数个盘片，每盘片两个面，每个面一个磁头 （2）盘片被划分为多个扇区 （3）同一盘片不同半径的同心圆为磁道 （4）不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面,存储容量磁头数磁道（柱面）数 每道扇区数每扇区字节数 例子：p54,2020/9/14,28/50,硬盘的指标,广告：160GB 8ms 7200RPM HD 容量： 160GB 访问时间： 8ms(平均寻道时间) 转速：每分钟7200转,2020/9/14,29/50,光介质存储器,光盘：常用的光盘存储器可分

13、为三类。 只读型光盘（CD-ROM） 只写一次型光盘(CD-R):Write Once Read Many 可重写型光盘存储器(CD-RW):：这种光盘存储器类似于磁盘，可以重复读写，它是很有前途的辅助存储器。,资料:光驱和光盘,光盘刻录,衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率为150KB/s。如果在一个40倍速光驱上读取数据，数据传输速率可达到40150KB/s=6MB/s。,2020/9/14,30/50,光介质存储器,DVD（Digital Versatile Disk，数字多功能光碟，也称作 Digital Video Disk，数字影像光碟）是代替CD的下一代存储媒体。

14、DVD容量：普通CD的825倍，如双面双层DVD容量约17GB DVD读取速度：普通CD的9倍以上，一倍速率为1.3MB/s DVD光驱可读CD和CD-ROM,2020/9/14,31/50,移动存储产品,（1）移动硬盘 移动硬盘直接由台式电脑硬盘或者由笔记本电脑硬盘改装而成，这类产品性价比非常好，通常来讲可按产品的接口类型分为USB1.1、USB2.0和IEEE 1394这三种。,USB(Universal Serial Bus,通用串行总线) USB1.1的最大传输速度为12Mbps USB2.0的最大传输速度为480Mbps,2020/9/14,32/50,USB1.1、USB2.0接口

15、,2020/9/14,33/50,IEEE 1394接口,DV就是数字电影（Digitalvideo），,AV是音频(audio)视频(video)的简称,2020/9/14,34/50,移动存储产品,（2）Flash存储设备 Flash Memory是一种非易失性半导体存储器，即在无电源状态仍能保持片内信息，不需要特殊的高电流就可实现片内信息的擦除和重写。其名称来源于TOSHIBA公司用Flash这个词来描述这种存储器瞬间的清除能力。,资料:优盘,u盘加密,2020/9/14,35/50,3.2.4 总线与接口,总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路,BUS: 高速公路,2020/9

16、/14,36/50,总线分类,地址总线（AB）:传输地址信息 数据总线（DB）:传输数据信息 控制总线（CB）:传输控制信息,内部总线：连接CPU的各个组成部件（芯片内部） 系统总线：主板上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,并行总线:通信速度快、实时性好 并行传送 串行总线:简易、方便、灵活 串行传送,通信方式,2020/9/14,37/50,ISA：早期8086，80486机使用的。 PCI：在CPU与外部设备之间提供了一条独立的数据通道，让每种设备都能直接与CPU取得联系，使图形、通信、视频、音频设备都能同时工作。,总线标准,AGP：可自由扩展的图形

17、总线，能增大图形控制器的可用宽度。 3D图形,2020/9/14,38/50,5 端口和连接电缆,端口(port)是系统单元和外部设备的连接槽。 专用端口：是用于连接固定设备的，如：鼠标端口； 通用端口：具有通用性，如USB口。 端口又分为串行口和并行口。 串行口: 在单一导线上以二进制形式一位一位地传输。连接鼠标和调制解调器 并行口:在一个多导线的电缆上以字节为单位同时进行传输。连接打印机,2020/9/14,39/50,2020/9/14,40/50,2020/9/14,41/50,2020/9/14,42/50,2020/9/14,43/50,2020/9/14,44/50,6 输入设备

18、P61,常用输入设备如下： 键盘 鼠标器 机械式 光电式鼠标器 触摸屏 语音输入设备 其他输入设备 光笔 画笔和图形板 图像输入设备（摄像机）,2020/9/14,45/50,7 输出设备,1. 显示器: CRT显示器 单色CRT显示器： 彩色CRT显示器：(分辨率) 平板显示器 平板显示 ：平板显示器具有体积小、重量轻、功耗低等优点。 液晶显示器 电致发光显示器 气体等离子显示器,2020/9/14,46/50,屏幕保护程序不是保护眼睛的，屏幕保护程序是保护显示器的。 CRT显示器的显像原理是电子枪向屏幕上发射电子束，电子束遇到荧光粉产生光线来组成图像。当电子束长时间固定扫射同样区域时，会造

19、成屏幕表面过度老化，影响屏幕寿命。 而液晶显示器的显像原理是微小的液晶点通过旋转来改变透明度，让背后灯光穿过而形成图像，所以液晶显示器没有固定画面会破坏屏幕的担心。 液晶显示器最好不用了就关闭，因为液晶显示器里寿命最短的是背后的灯管。,为什么液晶显示器不需要屏保？,2020/9/14,47/50,为什么液晶显示器不需要屏保？,液晶显示器刷新太高,影响显示器的寿命 传统CRT(大块头)显示器是靠电子束重复撞击到荧光粉来达到发光的，这样会导致亮度周期性闪烁。长时间使用之后容易造成人眼的不适。CRT的显示原理是从左上角的第一个点开始显示，然后是一直下去，到了第一行结尾处就自动显示第二行的第一个点，如

20、此到右下角的最后一个点再回过来，我们平时说的85HZ就是指电子枪每秒打85个来回。当然,这个过程很快，肉眼是无法辨别的.所以,从理论上来说是刷新越高越舒服. 液晶显示器在普通情况下刷新率设定在60Hz下即可工作良好，无刷新频率高低一说,但是，液晶的刷新越高,在高速画面下会更舒服的.可以自己找个超级大片的DVD试试.液晶显示器在通电之后就一直在发光，背光灯工作在高频下，只要一直通电，就一直在工作,显示画面稳定而不闪烁，有利于长时间的使用电脑。 如果液晶刷新太高,反而影响显示器的寿命,就如同连拍次数超强的数码单反的CCD用不长是一个道理.CRT也一样，刷新越高,越影响寿命,只是液晶显示器在这方面缺

21、点表现的更明显而已.而且，不少液晶刷新一调高之后反而会不清晰.,60Hz,2020/9/14,48/50,2. 打印机：击打式，非击打式（特点） 点阵式打印机： 喷墨打印机： 激光打印机： 3. 绘图仪： 笔式绘图仪： 喷墨绘图仪： 静电绘图仪： 直接成像绘图仪：,7 输出设备,2020/9/14,49/50,购买电脑,4.5 指标与配置,CPU,主板,内存,硬盘,显示卡,显示器,光驱,机箱,键盘,鼠标,音箱,声卡,2020/9/14,50/50,4.5 指标与配置,网址： 太平洋,2020/9/14,51/50,4.5 指标与配置,主板上各器件组装,组装电脑,电脑硬件组装_MzE2ODM5M

22、DI.flv,2020/9/14,52/50,4.5 指标与配置,作业：p63 习题3,5,2020/9/14,53/50,摩尔定律,2020/9/14,54/50,系统主板是整个计算机系统的通信网。由5个部分组成：CPU、存储器、总线、插槽以及电源。,CPU ： 存储器： 总 线： 插 槽： 电 源：,CPU ：行政领导机构 存储器：住宅，仓库，宾馆 总 线：大街小巷及交通指挥中心 插 槽：车站、码头，机场 电 源：电厂,2020/9/14,55/50,存储设备如何存取数据？,硬盘：靠小磁粒的方向来存储 内存：靠电容 光盘：靠激光烧出来的小坑,2020/9/14,56/50,总线,微处理器,微处理器、总线、存储器、接口电路和外设逻辑关系,微型计算机系统基本结构,2020/9/14,57/50,网络适配卡：网卡 微型计算机系统接口卡SCSI 是N