大学计算机基础三.ppt

大学计算机基础,第三章 微型计算机,微型计算机,主要内容 微型计算机概述 微型计算机硬件系统 微型计算机主要性能指标,3.1 微型计算机概述,计算机分为巨型计算机、大型计算机、小型计算机和微型计算机微型计算机性能飞速提高，不同种类计算机之间界限变得模糊，大、小、微型计算机的工作原理和系统结构相类似微型计算机可分为IBM-PC兼容机和苹果机两大类,1.PC兼容机（Personal Computer）,IBM-PC兼容机占绝对主导地位（PC开放标准）.由IEEE组织制定技术标准（标准PC）习惯上称正规厂家生产的有注册商标的计算机为品牌机,如HP、Dell、联想、方正、同方等;自己或商家组装的计算机称为兼容机 所有兼容机之间硬件和软件都是通用的,1981年8月12日IBM公司正式推出第一台个人电脑 IBM 5150，处理器用的是Intel公司的Intel 8088，操作系统采用的是微软公司的IBM硬盘操作系统，价格是2665美元。,2.苹果机,苹果机外观,由苹果电脑公司生产 具有专用的硬件和软件 与PC机不兼容 最早采用图形界面个人计算机,1.主板2.CPU3.存储器4.总线与接口5.输入设备6.输出设备7.微型计算机与蓝牙技术,3.2 微型计算机硬件系统,1.主板,主板：主板是微型计算机硬件系统的核心，是各种设备的连接载体，为所有硬件提供接口或插槽。计算机通过主板把CPU和其他硬件连接成一个完整的系统。不同的主板，结构和布线略有不同。,芯片组 CPU插槽 内存插槽 系统BIOS，提供最基本的硬件控制功能 CMOS,存放硬件配置参数,微机主板结构图,主板上的芯片组,芯片组：是在微机系统中与微处理器配套的辅助电路，CPU通过这些芯片组完成系统的辅助功能。是主板的核心。北桥芯片：负责与CPU的联系，并控制内存、AGP数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的前端总线频率、内存的类型和最大容量、AGP插槽等支持。发热量大，常装有散热片。南桥芯片：负责I/O总线之间的通信，如PCI总线、USB、LAN、ATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。,CPU插槽是用于将CPU芯片插入主板，与主板连接的接口。CPU插槽分为Slot架构和Socket架构。Slot 1、Slot 2 Slot A AMD K7（Anthon 速龙）Socket 423Socket 478Socket 775 组装电脑或对电脑CPU进行升级时，选择的CPU类型与主板的CPU插座必须匹配。,Socket 478插槽,Socket 775插槽,主板上的CPU插座,BIOS芯片,BIOS：Basic Input/Output System（基本输入输出系统），是被固化到计算机主板上的ROM芯片（主板上一块长方型或正方型芯片）中的一组程序，存放与该主板匹配的基本输入/输出系统程序。为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制，是连通软件程序和硬件设备之间的枢纽。系统信息设置、开机上电自检程序和系统启动程序等，为计算机提供最低级的、最直接的硬件控制。BIOS设置程序是储存在BIOS芯片中的，只有在开机时才可以进行设置。现在的主板BIOS几乎都采用Flash ROM。,CMOS,CMOS：互补金属氧化物半导体存储器，是微机主板上的一块可读写的RAM芯片，主要用来保存当前系统的硬件配置和操作人员对某些参数的设定。CMOS RAM芯片靠后备电池供电，关机或系统掉电，CMOS信息都不会丢失。CMOS RAM芯片中主要保存着系统基本情况、CPU特性、软硬盘驱动器、显示器、键盘等部件的信息。,CMOS,BIOS设置和CMOS设置的区别与联系 BIOS是主板上的一块ROM芯片，存有系统的重要信息和设置系统参数的设置程序（BIOS Setup程序)；CMOS是主板上的一块可读写RAM 芯片，存放着关于系统配置的具体BIOS参数，其内容可通过设置程序进行读写。CMOS RAM是系统参数存放的地方，而BIOS中系统设置程序是完成参数设置的手段。因此，准确的说法应是通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置。,主板上的内存插槽,内存插槽用于插入内存条，主板所支持的内存的种类和容量由内存插槽决定。,168针SDRAM SIMM插槽同步动态存储器,184针DDR DIMM插槽双倍数据速率同步动态存储器,240针DDR2 DIMM插槽,主板上的总线插槽,PCI总线插槽声卡,网卡等,AGP插槽显卡,ISA总线插槽可插显卡,声卡,网卡等,现在基本不用,硬盘接口,是硬盘和光驱等设备与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度。（1）IDE接口标准 IDE（Integrated Device Electronics，电子集成驱动器）：把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器，减少了硬盘接口的电缆数目与长度，增强了数据传输的可靠性。其后发展分支出更多类型的硬盘接口，如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬盘。IDE 硬盘转速 5400、7200rpm,主板IDE接口,SCSI接口,SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。特点：多任务、带宽大、CPU占用率低，热插拔，但价格较高，SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。SCSI硬盘的新接口技术：Ultra320 SCSI是一种新型 SCSI 接口标准。传输速率达到320 MB/s。,SATA接口标准,SATA（Serial ATA）口的硬盘又叫串口硬盘，串行连接方式。结构简单、支持热插拔，提高了数据传输的可靠性。SATA硬盘仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。起点高、发展潜力更大，是未来PC机硬盘的趋势。Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/s，Serial ATA 2.0的数据传输率达到300MB/s，最终SATA将实现600MB/s的最高数据传输率。,主板上的SATA接口,主板的板载功能,随着主板技术的发展，主板已经不单一的是搭载CPU、内存、硬盘以及外设的平台，而是可以附加许多原来由各种类型的卡所承担的功能。这些功能称为板载功能。目前，主板的板载功能有显卡、声卡、网卡、1394卡等。,CPU（Central Processing Unit)中央处理器，也称中央处理单元、微处理器.CPU是微机中运算器+控制器+高速缓存组成的一块集成电路芯片，是组成微型计算机的核心部件，承担着的运算和控制任务。CPU的性能大致反映了微机的性能和档次,结构：运算器、控制器和寄存器。功能：实现运算功能和控制功能,2.CPU,CPU的性能指标,主频：CPU内核电路的实际工作频率，主频是CPU的工作频率，也称时钟频率，用来表示CPU的运算速度。主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。CPU字长：单位时间内一次处理的二进制数的位数。高速缓存（Cache）：是可以进行高速数据交换的存储器。分一级缓存和二级缓存。内部缓存:封闭在CPU芯片内部的高速缓存,暂存CPU运算过程中需要的指令和数据,存取速度与CPU主频一致.外部缓存:成本高,为降成本,奔2后取消.生产工艺技术：通常用微米数字来描述（目前0.065um，连接线宽度）世界上两大主要CPU生产厂商：Intel 1971年推出全球第一个微处理器,（Pentium、Celeron系列）AMD公司（Athlon、Sempron、Opteron Duron系列）,CPU产品,（1）奔腾（Pentium）系列 Pentium 是Intel公司于1993年开始推出的第五代CPU，先后推出了Pentium MMX、Pentium、Pentium，目前主要在使用的有3种：即用于台式机的普通的奔腾CPU-Pentium 4；专门用于笔记本电脑设计的移动式CPU-Pentium M；双核64位处理器Pentium D。,CPU产品,（2）赛扬（Celeron）系列 Celeron 系列是Pentium的廉价版本，主要用于低端的台式机和笔记本。使用与Pentium相同的技术，二级缓存仅有Pentium的一半或更少。,CPU产品,（3）酷睿（Core）系列 2005年Intel公司放弃Pentium 4处理器，开始推出酷睿处理器：酷睿一代（32位CPU）:用于笔记本电脑 Core Sole 单核 Core Duo 双核 酷睿二代（64位CPU）：用于笔记本、台式机和服务器 Core2 Solo 单核 Core2 Duo 双核 Core2 Duad 四核 2010年 第二代酷睿架构 i3/i5/i7 智能CPU(低,中,高档)多核CPU：多核CPU是指集成了两个或多个独立运算核心（内核）的处理器，操作系统利用所有相关的资源，将它的每个执行内核作为分立的逻辑处理器。多核处理器还具有能耗低、产热少的优点。（4）AMD系列AMD 公司创办于1969 年，是唯一能与Intel竞争的CPU生产厂家。,微处理器基本结构演示,3.存储器,存储系统是计算机的重要组成部分,用来存储计算机工作时使用的各类信息（程序和数据）。正是因为有了存储器，计算机才有信息记忆的功能。,存储器分为：内存、外存、高速缓存。（1）内存（主存）：包括RAM和ROM两部分速度快、容量小，价格较高；可由CPU直接访问，直接为CPU提供数据和指令，并存入由运算器送来的数据。内存储器的特点和分类 只读存储器（ROMRead Only Memory）ROM:存放内容只能读不能写。（用特殊方法写入）特点：ROM中的数据断电后仍然保存。随机存取存储器（RAM Random Access Memory RAM：存放用户数据和程序，断电后内容丢失，其中内容可随时读写。,内存容量与内存条,内存容量：微机系统中存储单元的总量，即内存条的存储容量。内存的访问按地址、以字节为单位随机存取。内存容量对机器性能有很大影响。在其他配置相同的条件下，内存容量越大越有利于系统的运行，机器性能也就越高。内存是以内存条的形式插在主机的内存插槽中。计算机中的内存多以DRAM为主，把内存芯片集成在一小条印刷电路板上，称为内存条。,（2）高速缓冲存储器 Cache,高速缓冲存储器Cache（缓存）：分为L1 Cache（内部）,L2 Cache（内外部、外部速度减半），是位于CPU与主存间的一种容量小、速度快、造价高的存储器，可由CPU直接访问。作用：解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾。在CPU中加入缓存是一种高效解决方案，整个内存储器（缓存+内存）就变成了既有缓存的高速度，又有内存大容量的存储系统。工作原理：缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的。当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，若找到，就立即读取并送给CPU处理。若未找到，CPU就再从内存中读取并处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，以便以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。,特点：工作速度较快、存储容量大，已超过1TB，一般配置的硬盘容量为几百GB。硬盘驱动器:常用字母C:、D:来标识。柱面：磁盘上同一编号的磁道构成柱面扇区：磁盘上分为若干个扇区，数据是按扇区存放的。,硬盘存储器的基本组成是硬盘盘片和硬盘驱动器，硬盘盘片由涂有磁性材料的铝合金构成。,1）硬盘,（3）外部存储器（硬盘、光盘、移动盘）,外存特点：顺序存取/块存取，容量大，速度慢，价格低；不能由CPU直接访问，存放暂时不用的数据和程序。,2）光盘,特点存储密度高、容量大、成本低便于携带信息保存时间长。,在光盘表面烧出小坑来记录数据，计算机数据采用 0、1 方式记录，有坑的就是1，没有的地方代表0。光头发出的激光打到这些小坑的时候反射会不一样，以此来读取数据。,光盘存储器的基本组成是光盘盘片和光盘驱动器。,主要类型,CD-ROM：只读存储器，是将CD技术应用于计算机领域开发的光盘。VCD(Video CD)：也称CD视盘。VCD采用MPEG-1压缩编码技术，在普通5英寸CD盘片上记录74min的全屏幕、全动态、立体声影片。CD-R：一次写入(Write-once)、多次读取的盘片。CD-RW：可重复刻录，多次写入、多次读取的盘片。DVD：一种跨越音响、视听和多媒体三个领域的超高密度、大容量的光盘，全称Digital Video Disc，即数字影碟，也被称为数字多用途光盘。DVD光道之间的距离由原来1.6um减小到0.74um，记录信息最小凹凸坑长度由原来0.83um减小到0.4um。一般的DVD和CD碟的最大容量分别是4.7G和700M。实际刻录DVD约4.5GB，CD约650MB。,倍速,倍速：衡量光盘驱动器数据传输速率的指标。单倍速数据传输速率：CD-ROM为150KB/s，DVD-ROM为1350KB/s 例：50倍速的CD-ROM驱动器的数据传输率应为：150KB/s50=7500KB/s目前CD-ROM所能达到的最大CD读取速度是56倍速；DVD-ROM大部分为48倍速；COMBO产品基本都达到了52倍速。Combo光驱CD-RWDVD-ROM 在选购光驱时应当注意目前高倍速光驱的标称值只是在理想情况下读外圈的最高速度，实际应用中多数时间达不到这个理想状态。只有在高速光驱（24速以上CD-ROM）上才能读出CD-RW光盘的数据。,3）移动存储设备,Flash存储设备 闪存芯片为存储介质 采用USB的接口、无驱动器 可擦写100万次以上,移动硬盘 由笔记本硬盘改装而成，便携 采用USB、IEEE1394接口,总线（BUS）,微处理器,总线是计算机中各部件之间传输数据的公用通道，从主机各部件之间的连接，到主机与外设之间的连接，都采用了总线结构。总线的作用与高速公路类似。在总线结构中，各设备共享总线的带宽。例如若总线的带宽为10Mb/s，总线上连接了5个设备，则每个设备的带宽为2Mb/s。当总线上连接的设备多时，每个设备的有效传输率就降低了。现在计算机系统中，广泛采用点到点的传输方式。每个设备独享带宽。,4.总线与接口,连接对象内部总线：连接CPU芯片内部各个组成部件系统总线：连接计算机内部各大部件外部总线：连接计算机与外部设备,传输对象地址总线:传输地址信息数据总线:传输数据信息控制总线:传输控制信息,通信方式并行总线:通信速度快、实时性好串行总线:简易、方便、灵活,总线分类,总线的主要参数,总线位宽：总线能同时传送的数据位数。总线带宽：单位时间内总线上可传送的最大稳态数据量，即总线本身所能达到的最高传输速率（MB/s）前端总线FSB：Front Side Bus，是将CPU连接到北桥芯片的总线。FSB是CPU和外界交换数据的最主要通道。前端总线频率由CPU和北桥芯片共同决定。前端总线数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率。总线带宽（总线频率数据位宽）8目前PC机上的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz等。,常用的I/O总线,ISA总线：工业标准结构总线。只支持16位的I/O设备，数据传输率约8MB/s，寻址空间为1MB。较早期使用的低速总线，现已逐渐被淘汰。PCI总线：外围设备互联总线。在CPU与外部设备之间提供一条独立的数据通道。数据传送宽度为32位，可扩展到64位，数据传输率133MB/s、266MB/S。支持“即插即用”,AGP：加速图形接口总线,AGP插槽是建立在PCI基础上，专门为提高视频带宽而设计的总线结构。用于将显示卡与主板的芯片组直接相连，进行点对点传输。不是正规总线，只是一个接口，因它只能和AGP显卡相连，不具通用和扩展性。提供的带宽比PCI总线高得多。,接口：是外部设备与微型计算机连接的端口。是一组电气连接和信号交换标准。,接口,通过接口，可以把打印机、外置Modem、扫描仪、U盘、MP3播放机、数码相机（DC）、数码摄像机（DV）、移动硬盘、手机、等外设连接到计算机上。,USB：通用串行接口,通用、即插即用，可支持127个外设USB 1.1标准总线传输速率有两种12Mbps1.5MB/s,USB 2.0传输速率最高可达60MBps（高速）全速:12Mbps,USB接口,接口,IEEE 1394接口 一种外部串行总线标准，可达到400MBps的数据传输率。由苹果公司创立，称之Firewire。1995年，IEEE将其作为正式标准，编号为1394。常用于连接数码相机、高速外接硬盘、音响设备等。,并行接口（打印机端口LPT）：可同时传送8路信号（一个字节的数据）串行接口（COM1、COM2）：在一个方向一次只能传送一位数据PS/2接口：连接键盘、鼠标的接口。,将数据、程序等转换成计算机能接受的二进制码，并将它们送入内存。常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪、触摸屏等。,5.输入设备,键盘：微机的基本输入设备，分为机械式和电容式两类,键盘一般由四部分组成（主键区、数字键盘、功能键和编辑键）。目前多以USB接口与主机连接。,键盘,分为滚轮式和光电式两种；按功能键又分为单键（用于APPLE机）、双键、三键鼠标 性能指标分辨率：CPI（每移动一英寸能捕捉到的采样点数），CPI越高越好。手感：好的手感不易疲劳。,鼠标,无线鼠标,常用于扫描图片，也可用于文字扫描和识别。通过USB接口连接。分辨率：2400*4800DPI。,一种可以捕获图像并将之转换为微机可以显示、编辑、存储和输出的设备。,扫描仪,（1）CRT显示器：采用电子枪产生图像的阴极射线管显示器.,分辨率:显示器所能显示的点数(1024*768)刷新率:屏幕每秒刷新的次数(85HZ)行频:电子枪每秒扫描的水平行数带宽:电子枪每秒内扫描的象素个数点距:象素点之间距,越小影像越精细,显示器,6.输出设备,将数据、程序等转换成人们能接受的编码输出出来。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。,（2）LCD显示器：液晶显示器，辐射小，安全环保，节省空间，显示效果清晰。使用广泛。,性能指标:亮度和对比度:响应时间:像素对输入信号反应的速度,即由亮变暗或反之所需的时间。可视角度:水平或垂直偏离最大的可视角度。也有点距,分辨率,刷新率等参数。,打印机分为针式打印机，激光打印机，喷墨打印机。,针式打印机：利用打印钢针按字符的点阵打印文字和图形。早期使用，目前个别部门仍在使用。,激光式打印机：由激光发生器和机芯组成核心部件，结合磁性滚筒和碳粉打印。打印速度快、效果好、噪声低，应用广泛。,喷墨式打印机：不使用色带，打印时利用墨盒上的小孔将墨水喷到纸面上形成文字与图像。价格便宜噪声低。,打印机,多功能一体机：集打印、传真、复印、扫描等功能于一体。分为：激光式和喷墨式,7.微型计算机与蓝牙技术,蓝牙技术是一种短距离无线通讯技术。它可以支持便携式计算机、移动电话以及其他的移动设备之间相互通信，进行数据和语音传输。最大长处是消除了电缆线。目前蓝牙技术的传输范围约为10米左右，速率为1Mbs，新标准出来后，可使传输范围达到100米，最高速度达到10Mbs。,计算机蓝牙适配器，为计算机扩充蓝牙功能。目前多采用USB接口，也有其它接口 计算机蓝牙外设,3.3 微型计算机的主要性能指标,运算速度:CPU时钟频率(主频);主频越高,运算速度越快 Pentium/133的主频为133MHz;Pentium 4/1.5G的主频为1.5GHz,双核处理器达3GHz 字长:字长越长,计算机处理数据的速度就越快.早期8位和16位,多数32位,05年推出64位Pentium4 CPU内存容量:是CPU直接访问的存储器,容量越大,能处理的数据量就越大.外存容量:容量越大,可存储的信息越多,可安装的软件越多,现在120G以上.配置外围设备及软件:允许配置的外围设备种类和数量,微型机的未来,微型计算机未来仍会飞速发展，功能会越来越强，应用会更加广泛，外观会更加时尚，设计会更加人性化，同时网络应用会加强微型机的功能，微型机与网络将更加密不可分。微型计算机的范围会更广，传统的台式机、笔记本、网络工作站和网络服务器的界限会更加模糊。商用机、家用机、多媒体机等概念也会更加模糊，更多的设备将通过网络互联与计算机相连，计算机外设的概念也会更加广泛。,本章小结,本章主要介绍了微型计算机的组成结构，以及微型计算机中各部件概述。学习的重点是理解和掌握计算机硬件系统的组成，了解和认识微型计算机的各部分设备。初步掌握微型计算机硬件设备的正确连接方法。,