第三章微型计算机硬件组成精选文档.ppt

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1、第三章微型计算机硬件组成第三章微型计算机硬件组成1本讲稿第一页，共二十一页3.1 微型计算机微型计算机3.1.1 微型计算机概述微型计算机概述 20世纪世纪70年代诞生的微型计算机，是发展最为迅猛、变化最年代诞生的微型计算机，是发展最为迅猛、变化最为迅速的高新科技之一。为迅速的高新科技之一。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 CPUCPU速度越来越快。速度越来越快。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统的的开发和标准化、虚拟

2、现实技术和发展多媒体通信等。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的个个人计算机等正在飞速发展。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传传统统形形象象，电电视视计计算机、影音计算机等将大量出现。算机、影音计算机等将大量出现。本讲稿第二页，共二十一页3.1.2 微型计算机的分类微型计算机的分类1 按组成结构分类按组成结构分类 单单片片机机 主主要要组组成成部部分分集集成成在在一一个个超超大大规规模模芯芯片片上上，广广泛泛用用于控制

3、、仪器仪表、通信、家用电器等领域。于控制、仪器仪表、通信、家用电器等领域。单单板板机机 各各组组成成部部分分装装配配在在一一块块印印刷刷电电路路板板上上，常常用用于于过过程控制或作为仪器仪表的控制部件程控制或作为仪器仪表的控制部件。多多板板机机 各各组组成成部部分分装装配配在在多多块块印印刷刷电电路路板板上上，如如台台式式、便便携式携式PC 机。机。2 2 按用途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。微型计算机按用途可分为台式、便携式、手持式等。本讲稿第三页，共二十一页微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标CPUCPU指标指标 主要包括主要包括CPUCPU字长、

4、时钟频率。字长、时钟频率。运运算算速速度度 计计算算机机的的运运算算速速度度通通常常指指平平均均运运算算速速度度，即即每每秒秒钟钟所能执行的指令条数。所能执行的指令条数。内内存存容容量量 内内存存容容量量反反映映了了内内存存储储器器存存储储数数据据的的能能力力。存存储储容容量量越越大大，其其处处理理数数据据的的范范围围就就越越广广，并并且且运运算算速速度度一一般般也越快。也越快。本讲稿第四页，共二十一页3.2 微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统基本结构：显示器、键盘、主机。主机微型计算机硬件系统基本结构：显示器、键盘、主机。主机箱内通常有：箱内通常有：系统主板（又称母板）系

5、统主板（又称母板）CPU内存内存硬盘驱动器硬盘驱动器光盘驱动器光盘驱动器软盘驱动器软盘驱动器显卡显卡声卡声卡网卡网卡电源电源本讲稿第五页，共二十一页PC99规范要求主板各接口必须采用有色识别标识，方便识别规范要求主板各接口必须采用有色识别标识，方便识别3.2.1 系统主板系统主板系统主板是微型计算机中最大的一块电路板，是微型计算机中各种设系统主板是微型计算机中最大的一块电路板，是微型计算机中各种设备的连接载体。备的连接载体。主板在结构上主要有主板在结构上主要有AT、ATX、NLX、EATX、WATX以及以及BTX等等类型。它们的区别主要在于板上各元器件的布局排列方式、尺寸大小、类型。它们的区别

6、主要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。形状以及所使用的电源规格和控制方式的不同。ATX是目前最常用的是目前最常用的主板结构，扩展插槽较多，配合主板结构，扩展插槽较多，配合ATX电源，可以实现软关机和电源，可以实现软关机和Modem远程遥控开关机等功能。远程遥控开关机等功能。本讲稿第六页，共二十一页系统主板系统主板本讲稿第七页，共二十一页芯片组芯片组 芯片组决定了主板的结构及芯片组决定了主板的结构及CPU的使用。根据芯片的功能，一的使用。根据芯片的功能，一般分为南桥芯片和北桥芯片。也有单芯片和多芯片的。般分为南桥芯片和北桥芯片。也有单芯片和多芯片

7、的。南桥芯片主要负责南桥芯片主要负责I/O接口控制、接口控制、IDE设备（硬盘等）控制以设备（硬盘等）控制以及高级能源管理等；北桥芯片负责与及高级能源管理等；北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输。数据在北桥内部传输。有的集成主板将显示核心有的集成主板将显示核心GPU集成到北桥芯片中，也有将显示核集成到北桥芯片中，也有将显示核心集成到心集成到CPU中的。中的。本讲稿第八页，共二十一页3.2.2 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

8、备之间一次能够传递的数据位 x位位CPU 通常用通常用CPU字长和位宽来称呼字长和位宽来称呼CPU。CPU外频外频：主板为：主板为CPUCPU提供的基准时钟频率。提供的基准时钟频率。CPU主频主频：CPU内核电路实际工作频率，等于外频乘上倍频数。内核电路实际工作频率，等于外频乘上倍频数。生产工艺技术生产工艺技术：ICIC内电路间的距离，通常用纳米（内电路间的距离，通常用纳米（nm)nm)来描述。来描述。微型计算机一般采用通用微型计算机一般采用通用CPU，常见的有，常见的有Intel和和AMD系列产品。从系列产品。从1971年的第一片年的第一片4位位CPU Intel 4004，到目前已推出，到

9、目前已推出64位的、多核心位的、多核心的的CPU。本讲稿第九页，共二十一页内部存储器内部存储器访问速度快访问速度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3.2.3 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本讲稿第十页，共二十一页（1）随机存取存储器）随机存取存储器(Random Access Memory，简称，简称RAM)通通常常所所说说的的计计算算机机内内存存是是指指RAM，CPU对对它它们们既既可可读读出出又又可可写写入入数数据据。断电后断电后RAM中信息

10、将全部丢失。中信息将全部丢失。微微型型计计算算机机上上广广泛泛采采用用的的RAM有有SDRAM、DDRRAM、DDRIIRAM、DDRIIIRAM，制制作作成成内内存存条条形形式式出出现现，有有128M、256M、512M、1G、2G等规格。等规格。内部存储器内部存储器用于笔记本电脑内存条用于笔记本电脑内存条 用于台式机内存条用于台式机内存条本讲稿第十一页，共二十一页（2）只读存储器）只读存储器(Read only Memory，简称，简称ROM)CPU对对它它们们只只取取不不存存，其其信信息息一一般般情情况况下下无无法法修修改改。断断电电时时信信息息不不会丢失。会丢失。ROM中一般存放计算机

11、系统管理程序。中一般存放计算机系统管理程序。BIOS是是一一组组固固化化到到主主板板上上一一个个ROM芯芯片片上上的的程程序序，保保存存着着计计算算机机系系统统中中最最重重要要的的基基本本输输入入/输输出出程程序序、系系统统开开机机自自检检程程序序等等。它它负负责责开开机机时时，对对系系统统各各硬硬件件进进行行初初始始化化设设置置和和测测试试，以及装载操作系统到内存。以及装载操作系统到内存。在特定的条件下，可以修改和升级在特定的条件下，可以修改和升级BIOS。CMOS是是指指主主板板上上的的一一块块可可读读写写的的RAM芯芯片片。它它存存储储了了计计算算机机系系统统的的实实时时钟钟信信息息和和

12、硬硬件件配配置置信信息息等等，开开机机时时要要读读取取CMOS信信息息，用用于于初初始始化化设设置置各各硬硬件件。它它靠靠系系统统电电源源和和后后备备电电池池来来供供电电，系统掉电后其信息不会丢失。系统掉电后其信息不会丢失。在开机时通常可以按下在开机时通常可以按下Delete键进入键进入BIOS设置程序对设置程序对CMOS参数进行设置。参数进行设置。（3）高速缓冲存储器（）高速缓冲存储器（Cache）是是介介于于CPU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们之之间间的的速速度度冲冲突突问问题题，Cache一一般般采采用用静静态态随随机机

13、存存取取存储器（存储器（SRAM）构成，它的访问速度是构成，它的访问速度是DRAM的的10倍左右。倍左右。内部存储器内部存储器CPUCacheRAM本讲稿第十二页，共二十一页软盘软盘用表面涂有磁性材料的柔软的聚酯材用表面涂有磁性材料的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。常用读写软盘时，磁头直接接触盘面。常用软盘容量为软盘容量为1.44MB将将盘盘片片逻逻辑辑地地划划分分成成若若干干个个同同心心圆圆，每每个个同同心心圆圆称称为为一一个个磁磁道道，最最外面的一个同心圆为外面的一个同心圆为0 0磁道。磁道。磁磁道道又又等等分分成成若若干干段段，每每段段称称为为一一个个扇扇区区。一一

14、个个扇扇区区一一般般可可存存放放512B512B的的数据。数据。磁盘的存储容量可由下面的公式求出：磁盘的存储容量可由下面的公式求出：磁盘总容量磁盘总容量=磁道数磁道数扇区数扇区数磁面数磁面数扇区字节数扇区字节数外部存储器外部存储器读、写窗口保护套写保护口本讲稿第十三页，共二十一页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托读写硬盘时，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。硬力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面。硬盘常见接口有盘常见接口有IDE、SCSI、SATA、SATA II、SATA I

15、II。硬盘片硬盘片读写磁头读写磁头硬盘硬盘资料资料:硬盘图解硬盘图解硬盘容量柱面数扇区数每扇区字节数磁头数 本讲稿第十四页，共二十一页光介质存储器利用激光读光介质存储器利用激光读/写数据。写数据。按按光盘光盘的读的读/写写性能，可分为只读型与可读写型。只读光盘上的数性能，可分为只读型与可读写型。只读光盘上的数据采用压模方法压制而成，用户只能读取上面的数据，而不能写据采用压模方法压制而成，用户只能读取上面的数据，而不能写入或修改光盘上的数据。可读写型光盘中的可录式光盘（入或修改光盘上的数据。可读写型光盘中的可录式光盘（CD-RCD-R）只能写一次。可重复刻录光盘（只能写一次。可重复刻录光盘（CD

16、-RWCD-RW）可重复多次读写。）可重复多次读写。衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速。衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速。CD-ROMCD-ROM一倍速率一倍速率为为150KB/s150KB/s。DVD-ROMDVD-ROM一倍速率为一倍速率为1.3MB/s1.3MB/s。光介质存储器光介质存储器 资料资料:光驱和光盘光驱和光盘COMBOCOMBO光驱集光驱集CD-ROMCD-ROM、DVD-ROMDVD-ROM、CD-RWCD-RW刻录功能为一体。刻录功能为一体。本讲稿第十五页，共二十一页移动存储产品移动存储产品 （1）移动硬盘）移动硬盘 移动硬盘直接由台式电脑硬盘或者由笔记本

17、电脑硬盘改装而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分为USB1.1、USB2.0和和IEEE 1394这三种。这三种。本讲稿第十六页，共二十一页移动存储产品移动存储产品 （2）Flash存储设备存储设备 Flash MemoryFlash Memory是一种新型非易失性半导体存储器，即在无电源状态是一种新型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，不需要特殊的高电压就可实现片内信息的擦除仍能保持片内信息，不需要特殊的高电压就可实现片内信息的擦除和重写。由于她没

18、有机械读写装置，可重复读写，体积小巧，被广和重写。由于她没有机械读写装置，可重复读写，体积小巧，被广泛地应用于优盘、数字摄像机、数码相机、泛地应用于优盘、数字摄像机、数码相机、MP3 播放器、数字录播放器、数字录音机、个人数字助理和计算机等方面。音机、个人数字助理和计算机等方面。资料资料:优盘优盘本讲稿第十七页，共二十一页地址总线地址总线: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内内各个组成部件各个组成部件系统总线：连接系统总线：连接CPUCPU外各高速部件外各高速部件外部总线：连接外部设备外

19、部总线：连接外部设备连接连接对象对象传输传输对象对象并行总线并行总线:通信速度快、实时性好通信速度快、实时性好串行总线串行总线:简易、方便、灵活简易、方便、灵活 通信通信方式方式 3.2.4 总线与接口总线与接口总线：连接计算机各部件之间的通道。总线：连接计算机各部件之间的通道。接口：总线和外部设备之间的交接部件。接口：总线和外部设备之间的交接部件。本讲稿第十八页，共二十一页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接口内存接口外存接口外存接口显示接口显示接口其他其他I/OI/O内存储器内存储器硬盘等硬盘等各种外设各种外设显示器显示器接口电路接口电路微处理器、

20、总线、存储器、接口电路和外设的逻辑关系微处理器、总线、存储器、接口电路和外设的逻辑关系 本讲稿第十九页，共二十一页常用的系统总线常用的系统总线ISAISA总线：数据传送宽度总线：数据传送宽度16bit16bit，工作频率，工作频率8MHz8MHz，数据传输率，数据传输率（带宽）（带宽）8MB/s8MB/s。PCIPCI总线：数据传送宽度总线：数据传送宽度32bit32bit，工作频率，工作频率33MHz33MHz（可扩展到（可扩展到64bit64bit，66MHz66MHz），数据传输率（带宽），数据传输率（带宽）133MB/s133MB/s。AGPAGP总线：数据传送宽度总线：数据传送宽度3

21、2bit32bit，工作频率，工作频率66MHz 66MHz 或或133MHz133MHz，8X8X的数据传输率（带宽）的数据传输率（带宽）2.1GB/s 2.1GB/s。PCI-EPCI-E总线总线 ：串行连接，工作频率：串行连接，工作频率 2500 MHz 2500 MHz。X1 X1的数据传送的数据传送宽度宽度1bit1bit，数据传输率（带宽），数据传输率（带宽）500MB/s500MB/s；X16X16的数据传送宽度的数据传送宽度16bit16bit，数据传输率（带宽），数据传输率（带宽）8GB/s 8GB/s。本讲稿第二十页，共二十一页3.2.5 计算机与外部设备接口计算机与外部设备接口串行接口（异步通信适配器接口，串行接口（异步通信适配器接口，COMCOM，RS232-CRS232-C）并行接口（打印口，并行接口（打印口，LPTLPT）PS/2PS/2接口接口USBUSB接口接口IEEE 1394IEEE 1394接口（火线）接口（火线）IDEIDE接口接口SATASATA接口接口eSATAeSATA接口接口SCSISCSI接口接口VGAVGA接口接口DVIDVI接口接口HDMIHDMI接口接口RJ-11RJ-11接口接口RJ-45RJ-45接口接口音频接口音频接口音频光纤接口音频光纤接口Midi/GameMidi/Game接口接口本讲稿第二十一页，共二十一页