计算机硬件基础1.pptx

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1、课程目标建立微机系统的整体概念；掌握微型机硬件系统的构成及工作原理；了解和掌握计算机中信息的表示和处理方法掌握Intel 8086基本指令系统，并了解汇编语言程序方法；掌握微机的输入输出技术第1页/共50页目录1.微型计算机系统组成2.计算机中信息表示方法3.计算机中运算与部件4.中央处理器5.指令系统与汇编语言6.存储器7.计算机输入/输出第2页/共50页说明教材：计算机硬件基础 马洪连主编，大连理工大学出版社考核方式平时作业+实验 30%期末考试 70%第3页/共50页1.微型计算机系统组成1.1 计算机系统概述1.2 微型计算机系统组成1.3 微型计算机1.4 计算机常用外围设备1.5

2、外存储设备第4页/共50页1.1 1.1 计算机系统概述计算机系统概述典型微机构成主机箱键盘鼠标打印机显示器第5页/共50页现代家庭、办公用计算机构成现代家庭、办公用计算机构成第6页/共50页主机内部结构电源主板托架：固定硬盘、光驱、软驱第7页/共50页主板构成CPU插座内存插槽PCI总线电池电缆插座第8页/共50页接口（适配器）接口（适配器）用于连接主机与外设用于连接主机与外设第9页/共50页软件类型系统软件应用软件第10页/共50页1.2 微型计算机系统组成第11页/共50页冯诺依曼计算机结构指令流控制命令数据流运算器运算器输出设备输出设备控制器控制器输入设备输入设备存储器存储器第12页/

3、共50页微机硬件系统逻辑结构存存储储器器I/OI/O接接口口输输入入设设备备I/OI/O接接口口地址总线地址总线 ABAB输输出出设设备备CPU数据总线数据总线 DBDB控制总线控制总线 CBCBI/OI/O接接口口AB:Address Bus，DB:Data Bus，CB:Control Bus外围设备第13页/共50页硬件系统逻辑功能微处理器（CPU）：计算机系统核心，执行指令，进行控制和运算。存储器：存放数据和程序。分为主存、辅存。接口(适配器)：主机与外设进行信息交换的“桥梁”。总线：公用的信息的传输通道，包括地址总线，数据总线和控制总线。外设：键盘、显示器等，实现信息在计算机中的输入

4、输出。第14页/共50页主板组成框图CPU北桥南桥RAMCacheAGPCRTBIOSKBD，Mouse串行串行/并行接口并行接口HDD/CDROM(IDE)FDDUSBPCIISA前端总线前端总线/CPU总线总线接口卡外设总线扩展槽总线扩展槽第15页/共50页主板功能构成芯片组：与CPU配套的一组IC，控制和协调计算机的运行（北桥和南桥芯片）；决定主板的品质。BIOS和 CMOS：完成系统初始设置；BIOS中固化了设置程序，配置参数保存CMOS中（电池供电）。总线插槽和接口：ISA总线：16位总线PCI总线：32位总线AGP接口：图形加速端口内存插槽：扩展内存容量IDE、EIDE接口：连接外

5、存（硬盘、光驱等）并行、串行接口鼠标、键盘接口USB总线第16页/共50页1.3 微型计算机字长：指CPU一次运算二进制数的位数。CPU处理数据的精度，通常是8的倍数。主频：时钟脉冲的频率，控制CPU工作的节拍,是影响计算机运行速度的重要参数。存储器容量：计算机所能存放的字节数，包括主存和外存。运算速度：每秒所能执行的指令条数MIPS外设扩展能力：计算机配接各种外设的可能性、灵活性和适应性。微机主要性能指标第17页/共50页微机分类按字长：8位/16位/32位/64位机等。按结构：单片机、单板机和和多板机。按外形和使用特点：台式机、笔记本、上网本等。第18页/共50页微机新技术应用微程序技术：

6、指令由微程序构成，加快微处理器的更新换代。RISC技术：简化指令和CPU结构，减少指令的执行周期数，加快机器的执行速度。流水线技术：将指令分解为多步，各步重叠并行操作。Cache与虚拟存储技术：提高存储器的操作速度、扩大存储空间。乱步执行技术：允许指令按照不同于程序中指定的顺序发送给执行部件去执行，缩短程序的执行时间。第19页/共50页1.4 计算机常用外围设备外设：主机以外的硬件设备。功能：外设通过接口（适配器）与主机的系统总线相连，实现信息转换和输入输出。类型：输入设备输出设备外部存储设备第20页/共50页常用输入设备键盘：输入字符和代码。鼠标：控制显示器上光标的移动。扫描仪：将图形和字符

7、转换为二进制图像数据。触摸屏：可直接对显示屏幕上的可选内容进行选定。特点是内容简单、使用直观方便。手写板：板状传感器，可记录笔尖移动轨迹，供计算机进一步处理（输入文字等）摄像头：计算机图像输入装置。语音输入：计算机音频输入装置。第21页/共50页键盘有编码键盘和非编码键盘计算机键盘通常采用非编码键盘由单片机和按键矩阵组成有键按下时，键盘将该键对应的扫描码（位置信息）传给主机，主机再把扫描码转换成规定的编码。键盘缓冲区：击键速度过快时，将扫描码送入主存键盘缓冲区存放。第22页/共50页键盘电子扫描编码原理循环循环计数器计数器时钟时钟发生器发生器ROM接接口口矩阵键盘矩阵键盘换档控制换档控制消消抖

8、抖电电路路行行译译码码器器列译码器列译码器键盘矩阵键盘矩阵D0D1D2D3D4D5D6D7第23页/共50页键盘电子扫描编码原理“行扫描法”过程：全行扫描，判断键盘中有无键按下：将全部行线D0-D3置低电平，然后检测列线的状态。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平那列中。逐行扫描，找出具体位置：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。第24页/共50页鼠标光电鼠标：发光二极管的

9、光射到鼠标板上，反射光聚焦到光敏三极管上。鼠标移动时，反射光的强弱变成强弱不同的电流。机械（机电）鼠标：一个滚球，三个滚轴，两个滚轴互相垂直各连一个码盘，第三个滚轴是空的。码盘转动产生脉冲序列。第25页/共50页常用输出设备显示器：CRT阴极射线管、液晶、等离子打印机：针式、喷墨、激光绘图仪：第26页/共50页（1）显示器主要指标分辨率：指显示器所能表示的像素个数，屏幕上光栅的行数与列数。分辨率越高，图像越清晰。1024*768，800*600颜色数：每个像素可以显示出的颜色总数。16位颜色：增强色 24位颜色：真彩色 32位颜色：全彩色屏幕尺寸与可视区域：17英寸对比度：指图像（字符）和背景

10、的浓度差。帧频（刷新频率）：画面更新次数，75Hz以上。第27页/共50页（2）显示适配器（显卡）显卡：连接主机与显示器构成：显存（显示缓冲存储器）、字符发生器ROM、显示控制电路等。显存：存放显示内容；存放显示内容属性。显存容量：与分辨率、颜色数相关字符方式Vmin2每帧字符行数每帧字符列数图形方式Vmin一帧显示点数颜色位数 第28页/共50页图形方式显存（VRAM）容量计算：图形方式Vmin一帧显示点数色彩位 例：分辨率 800 600，8位颜色 计算显存容量：Vmin 800 600 8=3840000bit =468.75KB 取最后结果：512KB第29页/共50页（3）显卡标准M

11、DA(Monochrome Display Adapter)：单色字符显示适配器。仅黑白2色。CGA(Color Graphics Adapter)：4种颜色的彩色图形/字符适配器。EGA(Enhanced Graphics Adapter)：兼容MDA和CGA标准的增强版本。VGA(Video Graphics Adapter)：普遍采用，640480像素、16种颜色。改进型VGA(SVGA，TVGA)：第30页/共50页（4）打印机击打式打印机：针式打印机 多根打印钢针通过击打色带把油墨打到纸上。非击打式打印机：1.喷墨打印机：1）墨水通过精细的喷头喷到纸上；2）关键技术是喷头，使墨水从喷

12、头的几十个细小喷嘴（孔）中以每秒近万次的频率喷射；3）最适合彩色打印。2.激光打印机：第31页/共50页（5）激光打印机结构工作流程：充电、曝光、显影、转印、定工作流程：充电、曝光、显影、转印、定影、清粉影、清粉第32页/共50页1、充电：通过充电辊给感光鼓表面充上电。2、曝光：利用感光鼓表面的光导特性，利用激光（欲打印的信号产生的脉冲激光）照射，使感光鼓表面曝光，形成一定形状不同密度的电荷分布区。3、显影：碳粉颗粒在电场作用下吸附在感光鼓表面被曝光的区域。4、转印：当打印纸通过转印辊时，被带上与碳粉相反的电荷，使碳粉颗粒按一定形状转印到纸上。5、分离：纸张从感光鼓和转印辊上分离出来。6、定影

13、：把纸张加热挤压定影，把打印纸上的碳粉颗粒渗透固定到纸里。7、清粉：通过刮刀清理掉感光鼓表面的碳粉未被转印的多余碳粉。第33页/共50页打印机指标 打印分辨率：打印分辨率：用用DPI（Dots Per Inch，每英寸打印点数）表示，激光打印，每英寸打印点数）表示，激光打印机的分辨率机的分辨率300-2400DPI.打印速度：打印速度：非击打式（喷墨、激光）打印机都是页式打印机，计算机输非击打式（喷墨、激光）打印机都是页式打印机，计算机输出完一整业的内容，交到打印机的页面存储器中，打印机才出完一整业的内容，交到打印机的页面存储器中，打印机才开始打印开始打印;用用ppm（每分钟输出的页数）表示打

14、印速度，一般在几（每分钟输出的页数）表示打印速度，一般在几ppm到几十到几十ppm.接口：接口：以前多使用以前多使用Centronics并行口（通常说的的并口，并行口（通常说的的并口，LPT），现在更多采用），现在更多采用USB接口接口。第34页/共50页1.5 1.5 外部存储设备外部存储设备性质：辅助存储器特点：容量大、可靠性高、单位存储量价格低，非易失性，信息保存时间长。种类：磁存储设备光存储设备Flash存储设备第35页/共50页外存储器硬盘光盘闪存盘（U盘）移动硬盘第36页/共50页 硬盘第37页/共50页光盘与光驱第38页/共50页 U U盘与移动硬盘第39页/共50页硬盘结构温式

15、技术（温彻斯特技术，温盘）1.全封闭结构2.磁头采用接触式启停。3.一体化主轴和电机第40页/共50页硬盘盘面、磁道、柱面、扇区、容量第41页/共50页硬盘容量容量=磁头数（盘面数）柱面数每磁道扇区数每扇区字节数 例：某硬盘参数：磁头数16，柱面数1048，扇区数63，每扇区字节数512，计算硬盘容量。硬盘制造商标识硬盘容量与软件计算硬盘容量的差别：标识容量：1MB=106 字节，1GB=109 字节，查看容量：1MB=220 字节，1GB=230字节第42页/共50页硬盘主引导记录区主引导记录MBR：柱面0/磁头0/扇区1 包含硬盘的主引导程序和硬盘分区表第43页/共50页硬盘主要技术指标除

16、了前面提到的磁头数、柱面数、扇区数、容量等参数外，再关注以下两个：平均寻道时间 磁头找到目的磁道所需的平均时间，目前低于9ms.转速 5400rpm,7200rpm,10000rpm第44页/共50页硬盘接口IDE（Integrated Device Electronics）接口：也称ATA（AT Attachment），是一种并行接口。EIDE（Enhanced IDE），又称Fast ATA。遵循Ultra DMA 33标准（突发数据传输速率可达33MB/s）进一步发展：如Ultra ATA、ATA/66、ATA/100等，速率更快。SATA（Serial ATA）接口：即串行ATA，新型

17、硬盘接口类型，采用串行方式。纠错能力更强，数据传输可靠性更好，结构简单、支持热插拔。SCSI（Small Computer System Interface）接口：多用于服务器、工作站等高性能计算机。第45页/共50页硬盘接口IDE数据线数据线SATA数据线数据线第46页/共50页硬盘的操作和维护要点自己阅读P152-153:硬盘的操作和硬盘的维护部分第47页/共50页光盘存储器二进制信息以塑料衬盘上层的凹和凸（坑和点）来表示；所有记录坑点以螺旋轨道由中心向外排布；坑和点的尺寸有严格要求，特别是坑的深度严格控制，保证由坑底反射回的光与坑外反射回的光反向；光盘常用CIRC（Cross Interleave Reed-Solomon Code）码进行检错和纠错，可纠正连续的群误码，可减小光盘划伤或局部污损的影响。CD-ROM光驱的单倍速是150KB/s，40倍速就是150*40KB/s。光盘和光驱的使用与维护要点：自己阅读P159-160:光盘的使用与维护和CD-ROM驱动器的的使用与维护部分。第48页/共50页作 业第6章课后习题P162：6-9，12-16，18-19第8章课后习题P237：1-6，8，11-13，16第49页/共50页感谢您的观看。第50页/共50页