计算机硬件系统概述.ppt

第三讲 计算机硬件系统概述,2,计算机硬件系统和软件系统,计算机系统包括硬件系统软件系统系统软件操作系统其它系统软件应用软件,2023/10/4,3,硬件系统概述,从“冯诺依曼”结构出发从计算机外观出发（由外而内）,2023/10/4,4,硬件系统基本结构 从“冯诺依曼”结构出发,存储器,运算器,控制器,输入设备,输出设备,CPU,Central Process Unit(中央处理器),2023/10/4,5,硬件系统基本结构 从“冯诺依曼”结构出发,存储器,CPU,输入设备,输出设备,2023/10/4,6,硬件系统基本结构 从“冯诺依曼”结构出发,适配器,CPU,输入设备,内部存储器,适配器,输出设备,适配器,外部存储器,外围设备 通过插入适配器上的端口，和适配器连接在一起,2023/10/4,7,适配器,硬件系统基本结构 从“冯诺依曼”结构出发,CPU,输入设备,内部存储器,适配器,输出设备,适配器,外部存储器,如何将这些部件连接起来？,芯片组,2023/10/4,8,适配器,硬件系统基本结构 从“冯诺依曼”结构出发,CPU,输入设备,适配器,输出设备,适配器,外部存储器,如何将这些部件连接起来？,芯片组,总线(Bus),内部存储器,2023/10/4,9,适配器,输出设备,适配器,硬件系统基本结构 从“冯诺依曼”结构出发,存在很多类型的总线；每一条总线一般会连接多个适配器；,CPU,输入设备,适配器,外部存储器,芯片组,内部存储器,每一个适配器通过插入总线上的插槽/插座，和总线连接在一起,“CPU”和“内部存储器”是2个例外：它们不需要通过适配器就能和总线连接;或者说：只有外围设备才需要通过适配器和总线相连,“CPU”和“内部存储器”是两个例外：它们不需要通过适配器就能和总线连接。或者说：只有外围设备才需要通过适配器和总线相连。,2023/10/4,10,芯片组,适配器,输入设备,适配器,输入设备,适配器,输入设备,适配器,输入设备,适配器,输出设备,适配器,输出设备,适配器,输出设备,适配器,输出设备,CPU,适配器,适配器,外存,外存,适配器,适配器,外存,外存,内存,内存,硬件系统基本结构 从“冯诺依曼”结构出发,2023/10/4,11,硬件系统基本结构 从计算机外观出发（由外而内）,主机(立式机箱),显示器(LCD),2023/10/4,12,硬件系统基本结构 从计算机外观出发（由外而内）,主机(计算设备、存储设备),基本输入设备(键盘、鼠标),基本输出设备(显示器),通讯设备,其它外围设备,这里面是啥？,2023/10/4,13,外围设备适配器,CPU,主机内硬件系统的基本结构,主存储器(内存),外部存储器,主板,电源适配器,以太网适配器,显示器适配器,集线器,显示器,音响,麦克风,声音适配器,鼠标,键盘,主机,这里面是啥？,2023/10/4,14,主板上硬件系统的基本结构,CPU,北桥芯片,前端总线,CPU插槽/座,内部总线,内存插槽,内存,内存总线,显卡,图形总线,显卡插槽,PCI总线,ISA总线,PCI插槽,ISA插槽,BIOS,南桥芯片,外存适配器,USB适配器,网络适配器,声音适配器,LPC总线,低速设备适配器,软驱适配器,键盘适配器,鼠标适配器,LPC总线,一组端口,芯片组,CMOS,连接电缆,15,主机箱内的主要部件,主板(Mother Board,Main Board,System Board)CPU(Central Processing Unit)主存储器(Main Memory)/内部存储器外部存储器(External Storage)电源适配器外围设备适配器/控制器显示器适配器(显卡)以太网适配器(网卡)声音适配器(声卡)鼠标适配器、键盘适配器,16,主机箱内的主要部件,主板（Mother Board,Main Board）,个人计算机的电路主体，主板的数据总线、地址总线和控制总线将CPU和存储设备以及输入/输出设备连接集成。同时还提供多种接口，以便将更多的存储设备和输入/输出设备（外围设备）连接到主机中来。,17,主板上的芯片组,芯片组用于配合CPU芯片的工作，提高总线的性能和进行辅助的信息加工。担负起CPU和主存、主存与图形加速芯片AGP（Accelerated Graphics Port，加速图形端口）、主存和硬盘以及各种外围设备的数据交换等。南桥芯片、北桥芯片、BIOS、CMOS,18,主机箱内的主要部件CPU,计算机系统的核心设备，其基本功能就是按照程序执行指令。微型计算机使用的CPU通常称为 MPU（Micro Processor Unit）,CPU，中央处理器（Central Processing Unit）,Intel AMD,19,CPU内部结构寄存器组、算术逻辑运算部件、程序控制部件、中断处理部件,CPU的组成及程序控制原理,20,工作主频：内频时钟频率，1.73.0GHz运算字长：CPU一次能够处理的二进制位数，32bit/64bit运算速度：每秒钟执行的指令数，1000MIPS（Million Instructions Per Second）决定CPU性能的主要因素包括：指令集：指令系统的处理能力（复杂指令，精简指令）等。,CPU主要性能指标,在实际选购CPU时，则主要从CPU的制造商、CPU型号、主频、高速缓存的容量等几个方面考虑。,计算机的指令系统,指令是对计算机进行程序控制的最小单位。所有的指令的集合称为计算机的指令系统。,程序是为完成一项特定任务而用某种语言编写的一组指令序列。,程序的自动执行,程序的执行过程：首先要将程序装入内存，程序第一条指令的地址置入程序计数器。（1）取指令。（2）分析指令。（3）执行指令。（4）修改程序计数器，使它指向下一条地址。（5）重复以上步骤，直至程序结束。,23,主机箱内的主要部件存储器,存储器主要用于存放计算机指令以及所要处理的数据。衡量存储设备的性能指标主要有两个：存储容量、存取速度,24,存储容量存储设备能够存放的二进制位。存储容量的量化单位 位（bit）：计算存储的基本单位，表示0/1的基本单位 字节（Byte）：8个bit为1字节 千字节（KB）：存储容量一般使用2的整数幂次，所以1KB表示的是210=1024个字节。兆字节（MB，Mega Byte）：百万字节，220字节 千兆（吉）字节（GB，Giga Byte）：十亿字节，230字节 兆兆字节（太）（TB，Tera Byte）：万亿字节，240字节,现在的存储需求已经达到了PB级：1PB1000TB。,2023/10/4,25,主机箱内的主要部件存储器,不同级别的存储设备由于CPU处理速度非常快，而从存储器中获取数据的速度往往跟不上其步调。因此，在计算机内设有不同访问速度的存储设备，以配合CPU处理数据的需要。,26,与信息存储有关的部件,主存储器里存放正在运行的程序和数据，而在外围存储器（外存，包括硬磁盘、软磁盘、光盘、和磁带等）则存放着更大量的备用信息。计算机系统所需要的系统软件和应用软件都存储在外存储器中。,27,存储器硬件的金字塔结构,速度越来越快,容量越来越大,计算机存储系统的层次结构,永久性存储设备,28,内存,主存储器（内存）是用大规模集成电路的半导体芯片组成的。它是一种随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）。它具有“易失特性”。从内存中存取数据的速度比较快，是CPU工作时所处理数据的直接来源。概念：RAM,ROM,PROM,EPROM.,主存储器容量的大小是计算机系统工作的性能指标之一。当前个人计算机内存配置：256M、512M、1G、2G、4G,29,外存,相对于主存储器，外存储器的容量要大得多，但存取速度却低很多。外存储器的主要种类包括：硬盘、磁带/磁带机、光盘/光盘驱动器、软盘/驱动器等。,硬盘,30,主机箱内的主要部件总线,总线是一组为系统部件之间数据传送的公用信号线，具有汇集与分配数据信号、选择发送信号的部件与接收信号的部件、总线控制权的建立与转移等功能。总线标准ISA（Industrial Standard Architecture Bus）：16位，EISA总线PCI（Peripheral Component Interconnection Bus）：32/64位USB（Universal Serial Bus）：由IBM、Intel及Microsoft等多家公司共同开发的新型外设连接技术,2023/10/4,31,主机箱内的主要部件接口,接口主要包括内部接口、扩展插槽和外部接口三类，有些设备是直接焊接在主板上，有些则可以插拔更换，体现了计算机硬件系统的可扩展型。内部接口：CPU、芯片组、主存储器、软磁盘、硬磁盘（Integrated Device Electronics，IDE；Small Computer System Interface，SCSI）扩展槽：显示卡、磁盘接口卡、调制解调卡、声音卡、解压缩卡等。（ISA,PCI）外部接口：键盘、鼠标、串口、并口、USB,2023/10/4,32,重要的外设插接端口有：电源插口 显示器插口（显卡）打印机并行插口 PS/2键盘和鼠标接口 RS232C标准串行COM接口 USB（Universal Serial Bus）标准PCMCIA接口 局域网网线插口（网卡）电话线MODEM插口（猫，Modem卡）数码摄像IEEE1394端口,2023/10/4,33,主机箱内的主要部件,机箱和电源个人计算机（台式机）：卧式、立式。机箱内部一般有3.5英寸软盘驱动器、光驱的安装位置，有一个到两个安装硬盘的空间。立式机箱的组成与卧式机箱基本相同，但它的内部空间较大。,2023/10/4,34,主机箱内的主要部件,电源,35,基本输入输出设备,基本输入设备键盘鼠标基本输出设备显示器,36,键盘,两种不同型号的键盘,2023/10/4,37,鼠标,(a)鼠标(b)跟踪球(c)触摸板 指点设备：图形用户界面,38,显示器和显卡,显示器和显卡共同完成计算机的输出功能显卡主要技术指标：图形加速、显存显卡规格：CGA EGA VGASVGAXGA,2023/10/4,39,显示器和显卡,显示器：CRT(Cathode Ray Tube，阴极射线管)、LCD（Liquid Crystal Display，平板液晶）显示器的主要技术指标（目前LCD已成为主流）尺寸：例如：15英寸、17英寸、19英寸、19寸宽屏等。点距：显示屏幕的象素间距，例如：0.28mm 分辨率：分辨率是指屏幕上可以容纳的像素的个数，刷新频率：即每秒刷新屏幕的次数。水平刷新频率：电子束每秒在水平方向的扫描次数 辐射性和绿色环保能力。,2023/10/4,40,显示器,（a）CRT显示器（b）LCD显示器,2023/10/4,41,通信设备,网络适配器无线网卡调制解调器电缆调制解调器,2023/10/4,42,网络适配器,网络适配卡（网卡），用于将计算机连接到局域网,2023/10/4,北京大学,43,无线网卡,用于将计算机连接到无线网络,2023/10/4,44,调制解调器,调制解调器（Modem），用于通过普通公用电话网络与计算机网络建立连接，也包括：ISDN（Integrated Service Digital Network）接入卡ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Loop）接入卡,2023/10/4,45,电缆调制解调器,电缆调制解调器（Cable Modem），又名线缆调制解调器，它可以让计算机利用有线电视网进行数据传输。,2023/10/4,46,外围设备,打印机绘图仪液晶投影仪手写板/图形输入板/数字化板扫描仪/数码照相机/数码摄像机声卡/麦克/音箱,2023/10/4,47,激光打印机,打印机,点阵式打印机,喷墨打印机,2023/10/4,48,滚筒式绘图仪,2023/10/4,49,液晶投影仪,2023/10/4,50,手写板,2023/10/4,51,图形输入板,2023/10/4,52,数字化仪,2023/10/4,53,扫描仪,2023/10/4,54,摄像头,2023/10/4,55,声卡,2023/10/4,56,麦克,2023/10/4,57,音箱,2023/10/4,58,网络计算机简介,NC的概念NC的工作原理NC的应用,2023/10/4,59,NC的概念,网络计算机（Network Computer，NC）概念在1995年由Oracle公司提出。NC是专用于高速网络环境下的一种计算机终端，NC本身只负责处理和键盘、鼠标的输入有关的工作，转发给网络服务器，以及信息输出有关视频、音频输出的一些工作。,2023/10/4,60,NC的工作原理,NC的信息处理工作全部通过网络服务器利用网络上分配给使用者的资源来进行工作。用户所需的应用程序和数据全部存储在网络服务器上。由于运算和存储的任务都通过服务器来完成，NC不需要强大的CPU，不需要大容量的主存和硬盘，一般也不需要光驱、软驱。因此，它要比PC便宜一半，而且比PC更安全，更适宜管理。北大众志NC,2023/10/4,61,NC的应用,银行终端证券交易终端电子商务终端电子政务终端北大图书馆使用的北大众志NC,2023/10/4,62,计算机硬件组成小结,2023/10/4,北京大学,63,书面作业,教材第116页1(2)(4)(6)交作业的方式为将答案写在Word文件中，作为邮件的附件发给本班辅导老师。,2023/10/4,北京大学,64,上机实习,MS OfficeWordPowerPointExcel,