第一章计算机硬件ppt.ppt
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1、计算机软硬件维护n主讲:杨晨皓第一章第一章 计算机硬件组成与工作原理计算机硬件组成与工作原理n1.1 计算机硬件的基本结构计算机硬件的基本结构n1.2 常用输入设备常用输入设备n1.3 常用输出设备常用输出设备n1.4 外存储器外存储器n1.5 计算机基本工作原理计算机基本工作原理n1.6 微型计算机系统的配置及主要技术指微型计算机系统的配置及主要技术指标标1.1.1 计算机系统的组成计算机系统的组成n计算机系统包括计算机系统包括计算机硬件计算机硬件和和计算机软件计算机软件两大部两大部分。分。硬件,是指构成计算机的物理设备,也称硬设备。硬件,是指构成计算机的物理设备,也称硬设备。软件,是指计算
2、机系统中的程序、数据以及开发、使软件,是指计算机系统中的程序、数据以及开发、使用、维护程序所需文档的集合。用、维护程序所需文档的集合。硬件是计算机系统的基础,软件是计算机系统的灵魂。硬件是计算机系统的基础,软件是计算机系统的灵魂。n计算机系统的组成如图计算机系统的组成如图2-1所所示。示。计计算算机机系系统统控制器控制器随机存取存储器(随机存取存储器(RAM)硬硬件件系系统统主机主机中央处理器中央处理器(CPU)运算器运算器外部设备外部设备内存储器内存储器只读存储器(只读存储器(ROM)输入设备(键盘、鼠标器、数码相机、扫描仪等)输入设备(键盘、鼠标器、数码相机、扫描仪等)输出设备(显示器、打
3、印机、音箱等)输出设备(显示器、打印机、音箱等)外存储器(硬磁盘、软磁盘、优盘、光盘等)外存储器(硬磁盘、软磁盘、优盘、光盘等)系统软件系统软件操作系统操作系统编译程序编译程序汇编程序汇编程序语言处理程序语言处理程序解释程序解释程序辅助设计软件等辅助设计软件等表格处理软件表格处理软件实时控制软件实时控制软件应用软件应用软件文字处理软件文字处理软件图图2-1 计算机系统的组成计算机系统的组成系统服务程序系统服务程序调试程序调试程序监控、检测程序监控、检测程序装配程序装配程序其他服务程序其他服务程序编辑程序编辑程序数据库管理系统数据库管理系统1.1.2 计算机硬件的基本组成计算机硬件的基本组成n计
4、算机由计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部五个基本部分组成,也称计算机的五大部件。这五大部件通过分组成,也称计算机的五大部件。这五大部件通过系统总线互连系统总线互连,传,传递递数据、地址和控制信号数据、地址和控制信号。这些系统总线按信号类型分成三类,分别。这些系统总线按信号类型分成三类,分别称为称为数据总线、地址总线和控制总线数据总线、地址总线和控制总线。n运算器和控制器运算器和控制器合在一起称为合在一起称为CPU(Central Processing Unit,中央处中央处理器)理器),它是计算机的核心。存储器分为它是计算机的
5、核心。存储器分为内存储器内存储器(简称内存)和(简称内存)和外外存储器存储器(简称外存)两种。(简称外存)两种。CPU、内存储器、总线等构成了计算机的内存储器、总线等构成了计算机的“主机主机”。输入设备和输出设备简称。输入设备和输出设备简称I/O(Input/Output)设备。设备。I/O设备和外存储器等通常称为计算机的设备和外存储器等通常称为计算机的“外部设备外部设备”,简称,简称“外设外设”。n图图2-2是计算机硬件组成的示意图。是计算机硬件组成的示意图。输出设备输出设备I/O接口接口CPU内存储器内存储器系统总线系统总线I/O接口接口外存接口外存接口输入设备输入设备外存储器外存储器图图
6、2-2 计算机硬件组成示意图计算机硬件组成示意图n由由控制器控制器和和运算器运算器组成组成,计算机中的输入计算机中的输入/输出设备与存储器之间的数输出设备与存储器之间的数据传输和处理都通过据传输和处理都通过CPU来控制执行。微机中的中央处理器又称为微来控制执行。微机中的中央处理器又称为微处理器,例如,处理器,例如,Intel公司的公司的Pentium(奔腾)处理器。奔腾)处理器。控制器控制器:对输入的指令进行分析,并统一控制计算机的各个部件完对输入的指令进行分析,并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部件。它一般由指令寄存器、状态寄存器、指令译成一定任务的部件。它一般由指令寄存器、状态寄存器
7、、指令译码器、时序电路和控制电路组成。码器、时序电路和控制电路组成。运算器运算器:算术逻辑单元算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit)。)。主要任务主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。是执行各种算术运算和逻辑运算。nCPU的主要技术指标是字长和主频。字长是指的主要技术指标是字长和主频。字长是指CPU同时处同时处理二进制数据的位数。主频也叫时钟频率,单位是理二进制数据的位数。主频也叫时钟频率,单位是MHz或或GHz,用来表示用来表示CPU的运算速度。的运算速度。中央处理器中央处理器(CPU)内存内存简称简称主存主存,直接与,直接与CPU相连接,存储容量较小,但存取速度快
8、,相连接,存储容量较小,但存取速度快,用来存放当前运行程序的指令和数据,并直接与用来存放当前运行程序的指令和数据,并直接与CPU交换信息。交换信息。内存一般由半导体器件构成。半导体存储器可分为随机存储器内存一般由半导体器件构成。半导体存储器可分为随机存储器(RAM)和只读存储器(和只读存储器(ROM)两种:两种:(1)RAM:可以读写,存取任一单元所需的时间相同,通电时可以读写,存取任一单元所需的时间相同,通电时RAM中中的内容可以保持,断电后,存储的内容立即消失。的内容可以保持,断电后,存储的内容立即消失。(2)ROM:存储的信息只能读出,不能写入,断电后信息不会丢失。存储的信息只能读出,不
9、能写入,断电后信息不会丢失。外存外存简称简称辅存辅存,它是内存的扩充。外存存储容量大,价格低,但存取,它是内存的扩充。外存存储容量大,价格低,但存取速度慢,一般用来存放大量暂时不用的程序、数据和中间结果,速度慢,一般用来存放大量暂时不用的程序、数据和中间结果,需要时,可成批地和内存储器进行数据交换。常用的外存有磁盘、需要时,可成批地和内存储器进行数据交换。常用的外存有磁盘、光盘、优盘和磁带等。光盘、优盘和磁带等。存储器存储器n计算机中数据处理和存储容量的基本单位计算机中数据处理和存储容量的基本单位是是字节字节。8位二进制码(位二进制码(8bits)称为一个字称为一个字节(节(Byte,简称简称
10、B)。)。1024个字节称为个字节称为1K字字节,节,1024K个字节称个字节称1兆字节(兆字节(1MB),),1024M个字节称为个字节称为1G字节(字节(1GB),),1024G个字节称为个字节称为1T字节(字节(1TB)。)。现在微机的现在微机的主存容量大多数在几百兆字节以上。主存容量大多数在几百兆字节以上。存储器存储器n输入设备输入设备 用来向计算机输入信息的设备通常称为用来向计算机输入信息的设备通常称为“输入设备输入设备”。输。输入到计算机中的信息都使用二进位(入到计算机中的信息都使用二进位(“0”和和“1”)来表)来表示。示。n输出设备输出设备 计算机的输出可以是文本、语音、音乐、
11、图像、动画等多计算机的输出可以是文本、语音、音乐、图像、动画等多种形式。负责完成输出任务的是输出设备,它们的功能是种形式。负责完成输出任务的是输出设备,它们的功能是把计算机中用把计算机中用“0”和和“1”表示的信息转换成为人可直接表示的信息转换成为人可直接识别和感知的形式。识别和感知的形式。输入输出设备输入输出设备 系统总线是用于在系统总线是用于在CPU、内存、外存和内存、外存和各种输入输出设各种输入输出设 备之间传输信息并协调它备之间传输信息并协调它们工作的一种部件(含传输线和控制电路)们工作的一种部件(含传输线和控制电路)系统总线与系统总线与I/O接口接口1.2.1 键盘键盘n通过键盘,可
12、以将字母、数字、标点符号等输入到计算机通过键盘,可以将字母、数字、标点符号等输入到计算机中,从而向计算机发出命令,输入中西文字和数据。键盘中,从而向计算机发出命令,输入中西文字和数据。键盘与主机的接口有多种形式,一般采用的是与主机的接口有多种形式,一般采用的是AT接口或接口或PS/2接接口,比较新的产品使用口,比较新的产品使用USB接口。接口。1.2.2 鼠标器鼠标器n一种指示设备,能方便地控制屏幕上的鼠标箭头一种指示设备,能方便地控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处,并通过按钮完成各准确地定位在指定的位置处,并通过按钮完成各种操作。鼠标器与主机的接口有二种。种操作。鼠标器与主机的接口
13、有二种。PS/2接口、接口、USB接口。接口。1.2.3 笔输入设备笔输入设备n笔输入设备一般都由两部分组成:一部分是与主机相连接笔输入设备一般都由两部分组成:一部分是与主机相连接的的“手写板手写板”,手写板上有连接线,接在主机的串行口或,手写板上有连接线,接在主机的串行口或USB口;另一部分是在手写板上写字的口;另一部分是在手写板上写字的“手写笔手写笔”。用户。用户通过手写笔与手写板的相互作用来完成写字、画画和控制通过手写笔与手写板的相互作用来完成写字、画画和控制鼠标箭头的操作。鼠标箭头的操作。1.2.4 扫描仪扫描仪n扫描仪是将原稿(图片、照片、底片、书稿)输入计算机扫描仪是将原稿(图片、
14、照片、底片、书稿)输入计算机的一种输入设备的一种输入设备。按扫描仪的结构来分,扫描仪可分为。按扫描仪的结构来分,扫描仪可分为手持式、平板式、胶片和滚筒式等几种。手持式、平板式、胶片和滚筒式等几种。n扫描仪的主要性能指标包括:扫描仪的主要性能指标包括:(1)扫描仪的分辨率。扫描仪的分辨率。(2)色彩位数(色彩深度)。色彩位数(色彩深度)。(3)扫描幅面。扫描幅面。(4)与主机的接口。与主机的接口。1.2.5 数码相机数码相机n数码相机不使用光敏卤化银胶片成像,而是将影像聚焦在数码相机不使用光敏卤化银胶片成像,而是将影像聚焦在成像芯片(成像芯片(CCD或或CMOS)上,并由成像芯片转换成电信上,并
15、由成像芯片转换成电信号,再经模数转换(号,再经模数转换(A/D转换)变成数字图像,经过必要转换)变成数字图像,经过必要的图像处理和数据压缩之后,存储在相机内部的存储器中。的图像处理和数据压缩之后,存储在相机内部的存储器中。整个过程不到整个过程不到1秒种,其中成像芯片是数码相机的核心。秒种,其中成像芯片是数码相机的核心。图图2-8是数码相机的成像过程。是数码相机的成像过程。n数码相机的存储器大多采用快擦写存储器(闪烁存储器),数码相机的存储器大多采用快擦写存储器(闪烁存储器),即使断电也不会丢失信息。存储容量是数码相机的另一项即使断电也不会丢失信息。存储容量是数码相机的另一项重要性能,在图像分辨
16、率和质量要求相同的情况下,存储重要性能,在图像分辨率和质量要求相同的情况下,存储容量越大,可存储的数字像片就越多。容量越大,可存储的数字像片就越多。镜镜头头CCD阵列阵列A/D转转换换图像图像处理处理与与数据数据压缩压缩存存储储器器接口电接口电路路PC机机打印机打印机电视机电视机图图2-8 数码相机的成像过程数码相机的成像过程数码相机成像过程数码相机成像过程1.3.1 显示器显示器n显示器是计算机必不可少的一种图文输出设备,其作用是将数字信号显示器是计算机必不可少的一种图文输出设备,其作用是将数字信号转换为光信号,最终将文字与图形显示出来。转换为光信号,最终将文字与图形显示出来。n计算机显示器
17、通常由两部分组成:计算机显示器通常由两部分组成:监视器和显示控制器监视器和显示控制器。监视器以。监视器以CRT(阴极射线管)显示器或阴极射线管)显示器或LCD液晶显示器为核心,加上必要的视液晶显示器为核心,加上必要的视频信号放大电路及同步扫描电路,它是一个独立的设备,就是我们日频信号放大电路及同步扫描电路,它是一个独立的设备,就是我们日常所说的常所说的“显示器显示器”。显示控制器在。显示控制器在PC机中多半做成扩充卡的形式,机中多半做成扩充卡的形式,所以也叫做显示卡、图片卡或者视频卡。显示卡包含接口电路、控制所以也叫做显示卡、图片卡或者视频卡。显示卡包含接口电路、控制逻辑、绘图处理器及显示存储
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