大学计算机基础第三章微机硬件.ppt

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1、第三章第三章 微型计算机硬件组成微型计算机硬件组成 3.13.1微型计算机微型计算机3.1.1 3.1.1 微型计算机概述微型计算机概述3.1.2 3.1.2 微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标3.2 3.2 微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统3.2.1 3.2.1 总线与系统主板总线与系统主板3.2.2 CPU3.2.2 CPU3.2.3 3.2.3 存储器存储器3.2.4 3.2.4 外部设备外部设备1教学目的与要求教学目的与要求 了解微型计算机的发展方向和主要性能指标；了解微型计算机的发展方向和主要性能指标；掌握在总线的有关概念掌握在总线的有关概念,了解系统主板；了解系统

2、主板；熟悉熟悉CPUCPU的主要性能指标的主要性能指标掌握存储器的分类及存储容量的计算方法掌握存储器的分类及存储容量的计算方法,熟悉各类存熟悉各类存储器；储器；了解各种输入输出设备了解各种输入输出设备2常见微机系统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 33.1 3.1 微型计算机微型计算机3.1.1 3.1.1 微型计算机概述微型计算机概述 1 1微型计算机基本结构微型计算机基本结构 系统主板（又称母板）系统主板（又称母板）CPUCPU硬盘驱动器硬盘驱动器DVD-ROMDVD-ROM驱动器驱动器软盘驱动器软盘驱动器显示器适配器显示器适配器内存内存电源电源4

3、2 2 微型计算机的发展方向微型计算机的发展方向 高速化高速化 处理器主频处理器主频 超小型化超小型化 典型的标志是笔记本电脑和典型的标志是笔记本电脑和PDAPDA的流行。的流行。多多媒媒体体化化 全全新新的的多多媒媒体体处处理理芯芯片片、多多媒媒体体和和超超媒媒体体系系统的开发和标准化、虚拟现实技术和发展多媒体通信等。统的开发和标准化、虚拟现实技术和发展多媒体通信等。网网络络化化 网网络络计计算算机机、具具有有联联网网功功能能的的PDAPDA以以及及各各种种类类型型的个人计算机等正在飞速发展。的个人计算机等正在飞速发展。隐隐形形化化 今今后后将将摆摆脱脱显显示示屏屏、键键盘盘加加主主机机的的

4、传传统统形形像像，电视计算机、影音计算机等将大量出现。电视计算机、影音计算机等将大量出现。53.1.3.1.2 2 微型计算机主要性能指标微型计算机主要性能指标1 1）字长）字长 计算机一次能够并行处理的二进制数据的位数，字长直接影响到计计算机一次能够并行处理的二进制数据的位数，字长直接影响到计算机的功能、用途及应用领域。算机的功能、用途及应用领域。2 2）主频速度）主频速度 计算机的时钟频率，主频在很大程度上决定了计算机的运算速度。计算机的时钟频率，主频在很大程度上决定了计算机的运算速度。3 3）运算速度）运算速度 计算机每秒钟能执行的指令数。常用的单位有计算机每秒钟能执行的指令数。常用的单

5、位有 MIPS MIPS（每秒百万条（每秒百万条指令）。目前已达每秒指令）。目前已达每秒 2 2 5 5亿条指令。亿条指令。4 4）存储容量）存储容量内存储器能够存储信息的总字节数。内存储器能够存储信息的总字节数。6微型计算机主要性能指标微型计算机主要性能指标5)5)存储周期存储周期 存储器连续两次读取（或写入）所需的最短时间，半导体存储器的存储存储器连续两次读取（或写入）所需的最短时间，半导体存储器的存储周期约为几十到几百毫微秒之间。周期约为几十到几百毫微秒之间。6 6）可靠性）可靠性 在给定时间内计算机系统能正常运转的概率，通常用平均无故障时间表在给定时间内计算机系统能正常运转的概率，通常

6、用平均无故障时间表示，无故障时间越长表明系统的可靠性越高。示，无故障时间越长表明系统的可靠性越高。7 7）可用性）可用性 计算机的使用效率，它以计算机系统在执行任务的任意时刻所能正常工计算机的使用效率，它以计算机系统在执行任务的任意时刻所能正常工作的概率表示。作的概率表示。8 8）可维护性）可维护性 计算机的维修效率，通常用平均修复时间来表示。计算机的维修效率，通常用平均修复时间来表示。还有一些评价计算机的综合指标，例如性能价格比、兼容性、系统完整还有一些评价计算机的综合指标，例如性能价格比、兼容性、系统完整性、安全性等。性、安全性等。7处理器处理器存储子存储子系统系统I/OI/O子子系统系统

7、总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路3.2 3.2 微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统 3.2.13.2.1 总线与系统主板总线与系统主板8总线分类总线分类地址总线地址总线:传输地址信息传输地址信息数据总线数据总线:传输数据信息传输数据信息控制总线控制总线:传输控制信息传输控制信息内部总线内部总线：连接：连接CPU的各个组成部件（芯片内部）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系统总线：连接计算机中各大部件外部总线：外部总线：连接计算机和外部设备连连接接对对象象传传输输对对象象并行总线并行总线:通信速度快、实时性好通信

8、速度快、实时性好串行总线串行总线:简易、方便、灵活简易、方便、灵活 通通信信方方式式 9总线总线微微处处理理器器地址总线地址总线数据总线数据总线控制总线控制总线内存插槽内存插槽外存接口外存接口I/OI/O接口接口其他其他I/OI/O主存储器主存储器硬盘等硬盘等各种外设各种外设键盘显示键盘显示接口电路接口电路微处理器、总线、存储器、接口电路和外设逻辑关系微处理器、总线、存储器、接口电路和外设逻辑关系 10系统主板系统主板内存内存总线插槽总线插槽接口卡接口卡CPUCPU串行接口串行接口USB接口接口芯片组芯片组11系统主板系统主板芯片组决定了主板的结构及芯片组决定了主板的结构及CPUCPU的使用。

9、根据芯片的功能，的使用。根据芯片的功能，可分为南桥芯片和北桥芯片。可分为南桥芯片和北桥芯片。南桥芯片南桥芯片主要负责主要负责I/OI/O接口控制、接口控制、IDEIDE设备（硬盘等）控制设备（硬盘等）控制以及高级能源管理等；以及高级能源管理等；北桥芯片北桥芯片负责与负责与CPUCPU的联系并控制内存、的联系并控制内存、AGPAGP、PCIPCI数据在北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。装有散热片。123.2.23.2.2 CPU CPU CPU CPU字长：内部各寄存器之间一次能够传递的数据位字长：内部各寄存

10、器之间一次能够传递的数据位 位宽位宽 与外部设备之间一次能够传递的数据位与外部设备之间一次能够传递的数据位 x x位位CPU CPU 通常用通常用CPUCPU字长和位宽来称呼字长和位宽来称呼CPUCPU。例如，例如，Pentium CPUPentium CPU字长是字长是3232位，位宽是位，位宽是6464位，称为超位，称为超3232位位CPUCPU。CPUCPU外频外频：CPUCPU总线频率总线频率 CPU CPU主频主频：CPUCPU内核电路的实际工作频率内核电路的实际工作频率 生产工艺技术生产工艺技术：通常用微米数字来描述：通常用微米数字来描述 13内部存储器内部存储器访问速度快访问速度

11、快信息暂时性信息暂时性相对价格高相对价格高外部存储器外部存储器访问速度慢访问速度慢信息永久性信息永久性相对价格低相对价格低3.2.33.2.3 存储器存储器微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器14（1 1）随机存取存储器）随机存取存储器(Random Access Memory(Random Access Memory，简称简称RAM)RAM)RAMRAM通通常常指指计计算算机机主主存存，使使用用动动态态随随机机存存储储器器，制制作作成成内内存存条条形形式式出现。出现。CPUCPU对它们既可读出又可写入数据。对它们既可读出又可写入数据。（2 2）只读

12、存储器）只读存储器(Read only Memory(Read only Memory，简称简称ROM)ROM)CPUCPU对对它它们们只只取取不不存存，其其信信息息用用户户无无法法修修改改。断断电电时时信信息息不不会会丢丢失失。ROMROM中一般存放计算机系统管理程序。中一般存放计算机系统管理程序。（3 3）高速缓冲存储器）高速缓冲存储器CacheCache是是介介于于CPUCPU和和内内存存之之间间的的一一种种可可高高速速存存取取信信息息的的芯芯片片，用用于于解解决决它它们之间的速度冲突问题，们之间的速度冲突问题，内部存储器内部存储器CPUCacheRAM15（1 1）软盘）软盘用表面涂有

13、磁性材料柔软的聚酯材用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成料制成读写软盘时，磁头直接接触盘面。读写软盘时，磁头直接接触盘面。常用软盘容量为常用软盘容量为1.44MB1.44MB新型磁盘具有新型磁盘具有100MB250MB100MB250MB容量容量（2 2）光盘）光盘衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率=150KB/=150KB/秒秒常用：常用：只读型光盘只读型光盘CD-ROMCD-ROM一次性可写入光盘一次性可写入光盘CD-RCD-R，需要光盘刻录机完成数据的写入需要光盘刻录机完成数据的写入后继产品后继产品DVD-ROMDVD-R

14、OM，DVD-ROMDVD-ROM一倍速率是一倍速率是1.3MB/1.3MB/秒秒外部存储器外部存储器16磁盘容量磁盘容量=磁头数磁头数柱面数柱面数扇区数扇区数扇区字节数扇区字节数柱面柱面扇区扇区磁道磁道硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的读写硬盘时，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容量视具体类型而定硬盘片硬盘片读写磁头读写磁头硬盘硬盘17移动存储产品移动存储产品 磁光技术移动存储产品磁光技术移动存储产品磁盘技术与光技术结合 Flash存储设备存

15、储设备 闪存芯片为存储介质采用USB的接口可擦写100万次以上 183.2.43.2.4 外部设备外部设备 1.1.输入设备输入设备计算机中常用的输入设备是键盘、鼠标、轨迹球、扫描仪、光笔、计算机中常用的输入设备是键盘、鼠标、轨迹球、扫描仪、光笔、触摸屏、数字化仪、游戏操作杆，专用于多媒体处理的数码设备触摸屏、数字化仪、游戏操作杆，专用于多媒体处理的数码设备等。等。轨迹球轨迹球 光笔光笔 扫描仪扫描仪 191 1）显示系统）显示系统 显示系统由显示器和显示适配器（也称显示卡）。显示系统由显示器和显示适配器（也称显示卡）。显示器的主要技术参数有：显示器的主要技术参数有：像素像素 点距点距(Dot Pitch)(Dot Pitch)显示分辨率（显示分辨率（ResolutionResolution）刷新频率（刷新频率（Refresh RateRefresh Rate）2 2）打印机）打印机 针式打印机、喷墨打印机、激光打印机针式打印机、喷墨打印机、激光打印机 1.1.输出设备输出设备20