微型计算机基础知识.docx

微型计算机根底学问微型计算机，简称微机，我们通常又称为电脑。它是现代计算机枝术开展的产物，它的设计吸取了大, 中, 小型机中所接受的先进技术，运用功能强大, 性能优良的微处理器作为其核心部件。它的主要部件都是大规模集成电路芯片和先进的输入输出电子设备，同其它各类计算机相比，微机体积小, 重量轻, 功耗低，并且现代微机系统产品都趋于标准化, 模块化，这样，可以依据实际需求便利, 灵敏地组成各种不同的系统，可以通过自诊断, 在线检测等现代化手段，刚好地发觉系统故障，因而适应性强，对环境要求较低，组装, 修理便利。微机组装和修理维护是从事计算机操作和应用以及电脑爱好者应当具备的学问，在我们日常运用微机的过程，总会出现这样那样的问题，这些问题多半与微机硬件配置及相关驱动软件设置有关，而少有硬件损坏或软件错误，因此了解和驾驭微机硬件的工作原理，学习相关软件的设置是特殊必要的。一 微机的开展状况计算机是二十世纪中叶诞生的，被称为人类最重要的创建之一。半个世纪以来，计算机及相关技术取得了惊人的开展，是二十世纪开展最为快速，应用最为广泛，普及程度最高的一种科学技术。早期计算机运用的元器件是电子管真空管，晶体管，因而体积特殊浩大。自二十世纪70年头开场，接受了集成电路技术，并且把计算机各部件按功能分类，相关部件集成在一块芯片上例如微处理器，或一块电路板上例如主板, 显示卡, 网卡等，这样，计算机的功能越来越强，速度越来越高，体积急剧削减，而本钱也急剧下降，同时也便于进展组装和修理维护。对于计算机硬件高速开展状况，有个著名的摩尔Moore定律，它是这样描述的：集成电路的困难性性能大约每隔18个月提高一倍，本钱那么下降一半。例如，1990年到1996年的6年中，每块芯片上的晶体管数量增加了16倍，电路速度的增长也超过了4倍，磁盘的密度每年以大约60%的速度提高。估计这个定律在今后假设干年左右仍可适用。最早的微型计算机诞生于70年头，而现在市场上的主流产品是PC系列微型计算机，它起源于美国IBM公司1981年推出的IBM-PC机，由于IBM公司在计算机领域所占有的强大地位，它的PC机一经推出，世界各公司纷纷向其靠拢。同时，由于PC机接受了“开放式体系构造，且公开了其技术资料，因此各计算机公司先后为PC机推出了各种版本的系统软件，丰富多样的应用软件，以及种类繁多的硬件配套产品。同时，一些公司还先后竟相推出与IBM系列PC机兼容的各种PC兼容。IBM公司的举措促进了兼容机的开展和微机的规模生产，由于微型计算机领域的开展极其快速，竞争猛烈，形成各家兼容机生产公司各领风骚的局面，使IBM公司渐渐淡出了PC 机市场，而涌现了各种兼容机的品牌，比拟著名的有AST, COMPAQ, HP, DELL等，国内的有宏基, 联想, 清华同方等，同时不那么出名的品牌机可以说是遍地开花。由于PC 机接受了模块化的板卡插接件，业内各种标准统一，因而又为广袤个人爱好者自己装机和维护升级供应了极大的便利，促使自己动手装机英文简称DIY，同时自己装机者称为DIYer的市场无比旺盛。 微型计算机的核心部件是微处理器，也称为中心处理器英文简称CPU。1971年美国Intel公司成功地把算术运算器和逻辑限制电路集成在一起，创建了世界上第一片4位微处理器芯片Intel 4004，它包括存放器, 算术逻辑部件, 限制部件, 时钟发生器, 内部总线等。同年，第一台运用4004芯片的微型计算机MCS-4 系统宣告诞生。当年的IBM-PC机也是接受了Intel公司的8088微处理器，以后Intel公司又接连推出了80286，80386，80486微处理器芯片，与此同时，AMD公司和Cyrix等公司也生产了Intel80x86系列的兼容产品而成为Intel公司的主要竞争对手。兼容微处理器产品以更高的性能价格比赢得了确定的市场份额。我们目前所说的兼容机更多地是指其CPU接受的是非Intel公司生产的而与之相兼容的微处理器。1993年，Intel公司推出了替换80486的产品，没有沿袭以往的命名方法叫80586，而是称为Pentium微处理器中文名为奔腾，并且其下一代产品随之而被称为Pentium II奔腾二代，简称P2, Pentium III奔腾三代，简称P3和Pentium IV奔腾四代，简称P4。同时，Intel公司为了同竞争对手抢占市场份额，对各代奔腾处理器经过确定简化去掉某些不常用部件，性能在某特定运行时会有确定降低，但价格大大降低而推出了Celeron处理器中文名为赛扬，Celeron是Pentium II的简化，Celeron II是Pentium III的简化，而Pentium IV的简化就叫Pentium IV Celeron。同样，兼容的微处理器厂商也不沿用x86命名的习惯如AMD386，AMD486，AMDK5，Cyrix486，6x86等，而重新命名了新的产品，如K6-2，K7，Thunderbird(雷鸟系列)，Duron毒龙系列，Cyrix III。一般来说，某一代微处理器都有不同主频系列型号，如P4 1.4/1.5/1.6/1.7/1.8/1.9/2.0GHz，主频越高，意味着微处理器速度越快，性能越好，但这不是衡量微处理器的唯一指标，如P4 Celeron 1.7GHz在许多方面就不如P4 1.5GHz的性能好。目前微处理器的主频已高达3.2GHz。由于微型计算机价格低廉，用途广泛，在政府管理, 军事, 工业, 商业, 教化, 科研以及效劳业等已到达了“无处不在的地步。特殊是连入了因特网后，使人们与世界的联系, 沟通方式发生了根本性的变革，人们会越来越多的运用微机，而能否透彻地了解微机，娴熟地组装, 操作和维护修理微机，是一个人驾驭计算机水平的重要标记。二 微机的分类微机分类的方式许多，按常见的综合方式分类，可以分为以下几类：1单片机和单板机 (1)单片机 利用大规模集成电路工艺将微型机的三大组成局部(CPU, 内存和I/O接口电路)集成在一片硅片上，这就是单片机。目前4位机多做成单片机，8位机有单片和多片之分*运用简洁的开发装置可以对它进展在线开发。单片机在工业过程限制, 智能化仪器仪表和家用电器中得到广泛的应用。 (2)单板机 假设将微型机的CPU, 内存, I/O接口电路多个芯片安装在一块印制电路板上就组成了单板机。单板机构造简洁，价格低廉，性能较好，经过开发后，可用于过程限制, 各种仪器仪表, 机器的单机限制, 数据处理等，且普遍用作学习“微型机原理的试验机型。2个人台式微机个人台式计算机(desktop)成为目前微型计算机或个人计算机的通称。按其CPU的种类，包括Intel系列及其兼容处理器系列, Motorola系列PowerPc, RISC处理器系列。台式计算机适应性强，配套软件众多，涵盖各种应用领域且对环境要求较低，得到了极广泛的应用。另外，由于台式计算机各部件设计都很标准化和模块化，市场上很易购置，因此自己组装很便利。3效劳器效劳器是在多机环境，即网络环境中，存放共享资源及供应运算实力的计算机。这类微机要求运算实力强，存储容量大，处理输入输出数据的速度快，专用效劳器一般对内部的总线构造和接口限制有特地的设计，高档的效劳器还接受了多CPU, 磁盘阵列及热拔插等技术，因此效劳器一般都是品牌机，价格昂贵。4便携式微机便携式微机是一种体主动小, 重量极轻，但功能很强的便携式微型机。从便携式微机又衍生出膝上微型机又称为笔记本计算机和掌上微型机又称为个人数字助手(PDA), 掌上电脑。便携式计算机的特点是：可移动性, 灵巧和可携带。三 微机的档次微机的核心部件是中心处理器CPU，各种档次的微机即是以其CPU的不同档次来划分的，也就是说CPU是各种档次的微机的代名词，CPU的性能根本上就反映出一台微机的的性能。目前市场主流微机是属于PC系列的个人微机，都接受了Intel公司的系列微处理器或其他公司生产的兼容微处理器作为CPU，因此CPU芯片开展了多少代，对应地微机就产生了多少代，例如有PC/XT机, PC/AT机, 386系列机, 486系列机, 奔腾系列机, 奔腾二代系列机, 奔腾三代系列机, 奔腾四代系列机，参见表1-1。表1-1 微机的档次微机档次接受的CPUCPU典型的主频推出的年头PC/XT机8088，80861981年PC/AT机802861985年386系列机80386SX，80386DX16-33MHz1987年486系列机80486SX，80486DX等25-100MHz1989年奔腾系列机Intel的Pentium，Pentium Pro，Pentium MMX；AMD的K5；Cyrix的6x86；75-250MHz1993年奔腾二代系列机Intel的Pentium II，Celeron；AMD的K6300-600 MHz1997年奔腾三代系列机Intel的Pentium III，Celeron II；AMD的K7>450 MHz1999年奔腾四代系列机Intel的Pentium IV，PentiumIV Celeron；AMD的Atholon系列等>850 MHz2000/11/21虽然微机所接受的CPU的不同确定了它的档次，但其综合性能在很大程度上取决于系统的其他配置。其中最重要的配置包括内存的容量，外存储器的种类, 容量和速度，显示系统的类型和速度等。一样档次的微机，由于配置不同，性能也不一样，价格也会有很大差异。1.2.3 微机的性能指标微机系统的性能通常用以下主要技术指标来评价：l 字长：这是由CPU确定的。计算机可以把困难的问题分解成多个简洁的状况来逐步完成如把表示较困难的数据分成多段简洁的数据，把过程较困难的操作分成一系列简洁的操作，字长就是计算机每一次能干脆处理的二进制数据的位数，一般一台计算机的字长取决于它的通用存放器, 内存储器, 算术逻辑单元ALU的位数和数据总线的宽度。字长越长，一个字所能表示的数据精度就越高；在完成同样精度的运算时，数据处理速度越高。l 主频：是指计算机的时钟频率，单位一般用MHz百万次/秒。主频在很大程度上确定了计算机的运算速度，主频越高，运算速度越快。如现在微机的主频已达3.2GMHz。l 运算速度：是指每秒钟能执行多少条指令，单位一般用MIPS百万条/秒。由于执行不同指令所需的时间不同，因而有不同的计算运算速度的方法。可以用各条指令的统计平均方法来计算运算速度；也可以用执行时间最短的指令来计算运算速度；还可以干脆给出每条指令的执行时间来计算运算速度。l 内存容量：是指内存中能存储信息的总字节数。内存容量的大小反映了计算机的信息处理实力，容量越大，实力越强。l 存取周期：存储器进展一次完整的读/写操作所需的时间，也就是存储器连续两次读或写所需的最短时间间隔。存取周期越短，那么存取速度越快，干脆影响运算速度越快。如DDR内存比SDRAM, EDO等内存快，而Cache高速缓存又比一般内存快得多。l 外存容量及速度：计算机的全部文件包括程序，数据及文本都保存在外部存储器中，如硬盘，软盘及光盘等。外存容量要比内存大得多且在关机后会永久保存，由于一般外存都带有机电装置，因此存取速度比内存慢的多。l 系统的兼容性, 牢靠性和可维护性，以及外围设备扩展实力：这主要指计算机系统配接各种外围设备的可能性, 灵敏性和适应性。一台计算机允许配接多少外围设备，对于系统接口和软件研制都有重大影响。在微型机系统中，打印机型号, 显示屏幕辨别率, 外存储器容量等，都是外围设备配置中须要考虑的问题。l 软件的配备：软件是计算机系统必不行少的重要组成局部，它配置是否齐全，干脆关系到计算机性能的好坏和效率的上下。例如是否有功能很强, 能满意应用要求的操作系统和高级语言, 汇编语言，是否有丰富的, 可供选用的应用软件等，都是在购置计算机系统时须要考虑的。四 微机的选型及配置方案1确定微机的用途首先要明白一个观念，就是计算机是最不保值的商品。我们前面介绍了著名的摩尔定律，反映在一般用户上，即是根本以每个月4%的幅度贬值，例如年初以10000元购置的微机，年底可能只值5000元或者更低。微机中最保值的可能就是显示器，且显示器对运用者的影响也最大，因而在购置微机时，显示器应当是用户最关切的微机部件。在购置微机时，选型不要一味要档次高，配置高而造成某些功能目前用不上，过了一段时间后又过时且市面上无相应的软, 硬配件。因此，首先要确定微机的用途，对一般用户，归结起来其用途可以包括在以下三种中：（1） 文字处理, 上网, 家政管理和炒股；（2） 一般的平面, 动画图形设计；（3） 广告制作, 电脑游戏；2配置微机原那么针对上面三种用途，可以配置三种价格层次的微机。对于第1种用途，一般可以运用6000元定律。即购置价格在6000元左右的机器。假如用户是新手，可以购置品牌机，其价格应上浮15%左右。6000元定律是针对自己组装微机的用户称为DIYer而确定的：即1000元左右用于购置CPU，1000元左右用于购置主板主板集成显卡和声卡，1800元左右用于购置显示器，1200元左右用于购置内存和硬盘，1000元左右用于购置光驱, 软驱, 键盘, 鼠标, 机箱及音响。对于第2种用途，由于是用于平面和动画设计，所以必需选择2500元以上的显示器，且应单独购置500元以上的显卡，这样可以保证图形图像制作的效果。假如是特地用于动画制作，显卡的投入应更高。这类微机价格应在7500元左右。对于第3种用途，由于新游戏的不断推出，它们对机器性能要求越来越高，无论怎样高配置都不为过。当然，电脑游戏追求逼真的三维声音和场景，因此声卡, 显卡和音箱尤为重要。这类微机的低价应为10000元。建议不买品牌机，通过自己组装，可以选择令人满意的发烧级组合。五 微机系统的组成微机虽然体积不大，却具有许多困难的功能和很高的性能，因此在系统组成上几乎大型计算机系统没有什么不同，可以说是“麻雀虽小，五脏俱全，假如把计算机比作“人的话，那么可以这样说：硬件是躯体，软件是灵魂。硬件中，处理器是心脏，存储器是大脑，限制电路是神经，主机板是骨骼，外部设备是手脚和眼耳口鼻的延长和扩展。通常，我们把微机系统分为硬件和软件两大局部。硬件是指构成微机系统的全部物理装置，包括计算机系统中由电子, 机械和光电元件等组成的各种部件和设备。这些部件和设备依据计算机系统构造的要求构成一个有机整体，称为计算机硬件系统。计算机进展信息的存储, 处理和交换等操作都是在软件的限制下，通过硬件实现的。它的外观如图1-1所示。图1-1 一台微机的外观图仅仅只有硬件的微机，称为裸机，其实不能做任何事情。硬件与软件相互协作才能实现计算机所能完成的各种任务。软件是指为计算机编制的各种程序及相应文档，让计算机保存, 处理的各类信息资料。软件通常是存储在各种外部存储器上，如软盘, 硬盘, 光盘, 闪存盘等。六 硬件硬件Hardware可分为两大局部：主机和外设。主机包括中心处理器CPU和内部存储器。外设包括外部存储器, 输入设备和输出设备。1中心处理器CPUCPU包括运算器, 限制器和内部存放器三个主要局部。运算器也称为算术逻辑单元Arithmetic Logic Unit，简称ALU。顾名思义，运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算。限制器一般由指令存放器, 指令译码器和限制电路组成。限制器依据指令的要求，对微机各部件发出相应的限制信息并使它们协调工作，从而完成对整个计算机系统的限制。内部存放器用来存放即将要运算的数据或刚运算的结果。2内部存储器存储器用于存放计算机工作所必需的数据和程序。有了它，才能保证明现计算机的“程序存储和“程序限制，计算机对信息才具有记忆功能。依据其作用和地位，存储器分为内部存储器和外部存储器两大类。内部存储器又称为主存储器，简称内存或主存是干脆与CPU相联系的存储器，全部要执行的程序和要处理的数据一般都要先装入内存。内存由半导体大规模集成芯片组成，其特点是存取速度快，但是本钱高因而容量有限，并且所存储的信息在断电后会自动消逝。3外部存储器外部存储器又成为帮助存储器，简称外存或辅存在微机系统中通常是作为后备存储器运用的，用于扩大内存的容量和保存当前短暂不用的信息。外存的特点是容量大，单位容量价格低，信息可以长期保存，其种类许多，如硬磁盘, 软磁盘, 磁带, 光盘, 闪存盘等，其中许多携带便利，相互传递, 交换数据特殊简洁。4输入设备输入设备是计算机系统承受外部数据的部件，人们对限制计算机全部操作的叮嘱和要求，或者相关数据都是通过输入设备传给计算机。人对计算机的限制以及计算机内的全部程序和数据都是首先通过输入设备来完成和实现的。微机上标准的输入设备有键盘和鼠标，常见的还有扫描仪，数码相机。另外，外部存储器既可作输入设备，也可作输出设备。5输出设备输出设备是计算机系统将内部数据转换为人们可以干脆承受和理解的载体形式，如视觉包括文字, 图像, 视频等，声觉包括声音, 音乐等。微机上常见的输出设备有显示器，打印机，音箱等，当然还包括外部存储器七 软件计算机的软件Software是指为了运行, 管理和维护计算机系统所编制的各种程序。有时，我们也把计算机所处理的各种数据也称为软件。软件一般分为系统软件和应用软件。1系统软件系统软件通常由计算机或计算机部件的设计制造者或特地的软件公司供应，它们是为了让计算机按人们渴望的方式正常运行, 工作；有效管理计算机的各种资源；更便利人们的监控, 操作的程序。包括操作系统例如著名的DOS，Windows，计算机监控管理程序，BIOS设置程序, 开机引导程序, 计算机各部件的驱动程序, 开发各类程序或应用系统的工具或平台例如著名的C+，Oracal，SQL等。2应用软件应用软件是由各种软件公司, 用户，利用各种系统软件, 开发工具或平台设计编制的，用来解决用户各种实际问题的程序或应用系统。例如著名的Office办公系列软件，IE阅读器，以及各财务软件，各银行, 证券系统，电力管理，教化课件，人事档案管理，工厂，商业，政务，军事等各行各业的应用系统。事实上，目前绝大局部计算机用户都是通过各类应用软件来运用计算机的。微机系统的组成见图1-2表示：图1-2 微机系统的组成八 微机的系统构造 目前的各种微型机系统从硬件体系构造来看，接受的根本上是计算机的经典构造一一冯诺依曼构造。这种构造的要点是：l 由运算器, 限制器, 存储器, 输入设备和输出设备五大局部组成。l 数据和程序以二进制代码形式不加区分地存放在存储器中。l 限制器是依据存放在存储器中的指令序列即程序来工作的，并由一个程序计数器限制指令的执行。限制器具有判别实力，能以计算结果为根底，选择不同的动作流程。1. 外部构造整个微机的主机是放在主机箱里，一般在机箱后有许多插孔，用于连接各种外部设备。作为微机的输出设备显示器通过一根信号电缆与主机相连，作为微机的输入设备键盘和鼠标也通过各自的信号线与主机相连。假设配有打印机也属于输出设备，打印机也有一根信号电缆线与主机相连。同样，其他外设如音箱，MODEM调制解调器，活动硬盘，闪存盘优盘，数码相机等也有相应的信号线，如声频线，网线包括双绞线，同轴电缆及无线电波等，USB信号线与主机相连。另外，主机以及某些外部设备如显示器，打印机，有源音箱等都有电源电缆插在电源插座上，因此一台微机后面会看到密密麻麻一大堆连线，而各种连线都有特地的设计接插口，一般是不会接错的。主机箱里的部件主要有主板, 硬盘, 软驱, 光驱及电源。主板上固化有各种线路，集成电路芯片, 接口插座，没有插CPU, RAM内存条和外设适配卡的主板称为裸板。主板上插接有中心处理器CPU，RAM内存条，各外设的适配卡也称为接口卡；主板，硬盘，软驱及光驱用固定装置固定在机箱里，并且硬盘，软驱及光驱有专用的扁平信号线与主板相连；机箱里的电源将外来220V沟通电源转换成各部件须要的直流电压，通过各输出线给主板，硬盘，软驱及光驱等供电。各部件连接如图1-2所示。图1-2 微机的外部连接构造图2. 内部构造从工作原理上，微机的各功能部件有运算器, 限制器, 存储器, 输入设备和输出设备，各部件的限制信号连接和数据处理流向如图1-3所示。中心处理器CPU是微机的核心部件，包括运算器和逻辑限制电路限制器：运算器是执行算术运算与逻辑运算的部件；限制器通过取指令并译码来限制运算器, 存储器, 输入/出设备的运算和处理, 读或写, 数据及叮嘱的输入, 结果的输出等操作。图1-3 微机的内部原理构造图各功能部件的限制信号和数据信号的连线一般是通过总线方式。假如是通过一条系统总线连接起来的，称为单总线，它是一组传递信息的公共信号线，包括地址总线, 数据总线和限制总线，如图1-4所示。另外还有双总线一条是存储器总线，另一条是I/O总线和多重总线构造。图1-4 总线图