微型计算机的组成及应用.ppt

1,第2章 微型计算机的组成及应用,2.1 微型计算机概述,2,2.1.1 微型计算机系统的层次及分类,微型计算机 具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格便宜、使用方便和软件丰富等优点。,1. 微型计算机的层次结构,3,2. 微型计算机分类 按主机、I/0接口和系统总线组成部件所在位置（按功能和复杂程度）划分为：, 单片机：各部件集成在一个超大规模芯片上,用于控制仪器仪表等。 单板机：各组成部件装配在一块电路板上，常用于实验控制。 多板机：各组成部件装配在多块电路板上，如台式微型计算机、便携式PC机。,4,2.2 微型计算机系统的配件 1.主机箱及箱外配件 2.箱内配件,微型计算机硬件由： 系统主板 微处理器 存储器 输入输出（I/O）接口电路 组成。 采用总线结构将各部件连接起来。,5,2.2.1 系统主板 系统主板是一块连接组装其它器（部）件的母板。微型计算机通过主板将CPU等各种器件和外部设备有机地结合起来，形成一 套完整系统。,2.2 微型计算机主板简介,6,2.2.2 主板中主要部件及其作用,CPU插座(80386引脚数132条,P4为423条，双核为775至940条) 芯片组（固定在主板上的一组南桥和北桥超大规模集成电路芯片总称） 内存插槽（30、72、168、184、240线） 系统BIOS（含上电自检、系统初始化、系统设置） CMOS RAM（存储系统配置信息） 总线扩展槽 串行、并行接口,7,2.3 微处理器 运算器、控制器，另加寄存器组组成微处理器。 一般将这一结构封装在一个集成电路芯片中，通过引脚与外部电路相连。,1.CPU 目前微型计算机CPU的主导产品是Pentium D系列。 系列中又有不同工作频率的产品 。 双核、4核CPU已面向普通用户。,8,2.3.1 微处理器及其内部结构,中央处理器简称CPU，是计算机的核心，主要包括： 运算器 控制器 寄存器组 可选：高速缓冲存储器（cache）,9,2.3.2 CPU性能指标,执行指令的速度，每秒所能执行的指令的条数； Intel 4004 速度：5万/秒 Pentium D: n亿/秒,与“系统时钟”有直接关系: CPU外频：指CPU总线频率， 是主板为CPU提供的基准时钟频率。 CPU主频：也称工作频率，是CPU内核（运算器）电路的实际运行频率，也称CPU内频。 CPU倍频：主频与外频间的比值。主频=外频x倍频,10,CPU字长：CPU内部各寄存器之间一次能够传递的数据位数，即在单位时间内一次处理二进制数的位数 位宽： CPU通过外部数据总线与外部设备之间一次能够传递的数据位。,指令本身的功能和丰富程度,11,2.4 微型机系统存储器 内存是微机重要配置之一，内存容量及性能是影响微机性能的重要因素。 包括：RAM、ROM、CMOS、高速缓存、虚拟存储器。,作用： 用于存放计算机工作过程中需要操作的数据和程序,12,存储器系统,将两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件或软硬件相结合的方法连接起来 构成存储系统。 系统的存储速度接近最快的存储器，容量接近最大的存储器。,13,存储器系统,一般计算机中主要有两种存储系统:,Cache存储系统,主存储器 高速缓冲存储器,虚拟存储系统,主存储器 磁盘存储器,14,计算机的存储系统,大,小,容量,低,高,价格,慢,快,速度,通用寄存器,高 速 缓 存,主 存 储 器,联 机 外 存,脱 机 外 存,15,内存储器,RAM的特点: 存取速度较快，容量相对较小，在系统关机后其内部存放的信息会丢失。,随机存取存储器（RAM） 只读存储器（ROM）,16,内存储器,几个概念： 内存容量 内存所含存储单元的个数，以字节为单位。 内存容量的大小依CPU的寻址范围而定 （即CPU地址信号线的位数）。,17,内存的操作 只有读写操作,18,内存单元的地址和内容,每个单元都对应一个地址，以实现对单元内容的寻址。,10110110,38F04H,内存地址,单元内容,19,2.4.2 CMOS“小随机存储器” 靠电池供电。 用于保存系统当前配置的数据。 如系统日期和时间、硬盘格式和容量、内存容量等。 这些信息既是系统启动时必读信息，也是更新硬件时要修改的信息。,20,2.4.1 BIOS芯片 BIOS “基本输入/输出系统”，全称是ROM-BIOS，由一组固化的程序组成。 早期的主板由EPROM存储BIOS。 现在的主板大都由Flash ROM存储BIOS。,BIOS中主要包括： CMOS设置程序为系统配置操作界面，允许用户设置磁盘驱动器格式及参数；系统时间日期等参数。并把这些参数保存到CMOS中。 自诊断程序通过读取CMOS RAM中的硬件配置参数，对系统自检和初始化。 系统自举装载程序自检成功后将硬盘上的操作系统引导程序装入内存并运行，以装入和运行操作系统,21,2.4.3 高速缓存Cache 是高速存取信息的芯片。它存取速度比内存快，但容量不大，主要用于存放当前使用最多的程序段和数据块，并以接近CPU的速度向CPU提供程序指令和数据。,2.4.4 虚拟存储器 “虚拟存储技术”是通过软件方法，将主存和一部分外存空间构成一个整体，提供一个比实际物理内存储器大得多的存储空间，称之为“虚拟存储器”。,22,2.5 微型计算机总线结构与接口 总线是微型计算机内部件之间、设备之间传输信息的公用信号线。 接口将总线信号连接到某个部件或设备的电路,微型计算机结构图,这些特点使微型计算机产品实现了标准化、系列化、并具有通用性。,23,2.5.1 总线基础知识,是一组导线和相关控制、驱动电路的集合。 是计算机系统各部件之间传输地址、数据和控制信息的通道。 按传送信息的类别分为：,地址总线（AB） 数据总线（DB） 控制总线（CB）,24,在系统模块中提供传输数据的通信线路的集合体称为数据总线，是双向总线。 CPU既可通过DB从内存或输入设备读入数据也可通过DB将内部数据传送给内存或输入设备 典型的数据总线有8条、16条、32条、 64条，即指数据总线的宽度。如64条数据线表示每次可以交换64位二进制数。,数据总线,25,用于传送CPU发出的地址信息，即指明数据 总线上的数据的源地址或目的地址，是单向 总线。 地址总线的宽度决定了CPU的最大寻址能力 如：假如CPU有24根地址线，其最大寻址能 力为 16 MB。32根则可寻址4GB。 264 =1.844674407371 * 1019,地址总线,26,控制数据总线和地址总线的访问和使用，即 传送控制信号、命令信号和定时信号等，通 常以双向线表示。 控制信号：在系统模块间传递命令和定时信号 命令信号：指定将要执行的操作 定时信号：指明数据信息和地址信息的有效性,控制总线,27,总线级别,按在系统中的位置和功能不同，分为3级： 内部总线 CPU内部各部件的连接线。 也称CPU总线。 内部扩展总线用于扩展I/O模块的总线。 把主板与板上的模块（部件或插件板）连接成计算机 系统级总线 多台微机或微机与外设间的总线 也称外部总线。,28,总线的基本功能,传输同步对总线通讯进行定时，有同步和异步 两种数据传输方式 仲裁控制任一时刻只能有一个部件控制总线 出错处理自动纠错 总线驱动三态电路或集电极开路,29,总线的主要性能指标,总线位宽（bit）： 能同时传送的数据位数（8、16、32、64） 总线的工作频率（MHz） 33或66等 总线带宽（B/S）：133/266 (PCI-E是10G以上) 单位时间内总线上可传送的数据量 总线带宽=（总线宽度/8）*总线时钟频率/每个存取周期的时钟数 例如对32位PCI总线： 总线带宽=32/8*66/2=133MB/s,30,2.5.2 内部扩展总线,ISA（8/16位） PCI（32/64位） （PCI-E） AGP（加速图形端口，用于提高图形处理能力） PCMCI（主要用于笔记本电脑）,31,PCI（Peripheral Component Interconnect）总线 支持32位数据传输，可扩展到64位; 总线速度为66MHz，可接声卡或网卡等（PCI插槽一般为白色）。 2. AGP（Advanced Graphics Port）总线 一种可自由扩展的图形总线结构，能增大图形控制器的可用带宽，有效地解决了3D图形处理的瓶颈问题。总线宽为32位，时钟频率有66MHz和133MHz两种。,32,2.5.3 外部总线接口 接口就是外部设备与计算机连接的端口 ； 接口是CPU与外部设备间的桥梁,33,接口要解决： 速度匹配(Buffer) 信号电平和驱动能力(电平转换器、驱动器) 信号形式匹配(A/D、D/A) 信息格式 时序匹配(定时关系) 总线隔离(三态门),34,接口的分类,串行接口 并行接口,按传送信息的方式分：,按作用分：,输入接口 输出接口,35,串行接口 也称为异步通信适配器接口（RS-232-C）; 接口设备名为COMl、COM2; 向一个方向一次只能传输一位数据。,36,2. 并行接口 插座上有25个导电孔，常用于连接打印机，也称为打印口或并行打印机适配器口，赋予专用设备名LPT。并行接口可同时传输8位信号。,3. USB通用串行总线接口 采用USB接口的设备支持热插拔。USB接口可为外设提供电源，提供500毫安电流，能同时连接多个外设，可同时支持高速和低速设备访问。传输速率约480Mbps。,37,4. IEEE 1394接口 一种连接外部设备的机外总线标准，按串行方式通信，带宽可达400Mbps。主要用于主机与硬盘、打印机、扫描仪、数码摄像机、和视频电话等连接。,硬盘接口 常见硬盘接口标准是IDE、EIDE和SCSI： 现在普遍使用增强型IDE(EIDE)标准，可支持4个设备，支持大容量的硬盘。数据接口为40针。 SCSI接口即小型计算机系统接口。 SCSI硬盘是比较专业的硬盘，主要用于网络服务器、工作站和小型计算机系统上。数据接口为50针。,38,5. 其他常用接口 视频连接器接口： 常用于笔记本外接显示器或投影设备。 PS/2接口： 常用于连接鼠标、键盘。 Modem接口（内置Modem）： 可以连接电话线，进行拨号上网。 以太网（卡）接口： 可将计算机直接连入网中,39,2.6 微型计算机的常用外部设备 微型计算机外设包括输入输出设备和辅助存储器,2.6.1 输入设备 键盘(Keyboard) 4个布局区 鼠标(Mouse) 机械、光电 扫描仪(Scanner) 触摸屏、 数码相机(digital camera) 数字摄像机(digitdvideo camera) 等。,40,2.6.2 输出设备 1.显示器(Monitor):常见两类: 主要技术指标： 分辨率 （640x480、800x600、1024x768） 刷新频率（ 75Hz 、 以上 ） 像素色彩 3色 阴极射线管显示器（CRT） 液晶显示器（LCD）,41,2.打印机(Printer):常见三类: 针式 喷墨 激光打印机 3.绘图仪: 一种常用的图形输出设备。两种类型： 平板型 滚筒型,42,2.7 微型计算机常用软件 软件的启动方法有多种，在Windows环境下,通常点击“开始”“程序”菜单即可启动相关软件。,2.7.1 Windows操作系统启动与关闭 1Windows的启动 Windows的启动过程是自动的 2Windows的关闭 在关闭或重新启动计算机之前，一定要先退出Windows系统，否则会破坏一些没有保存的文件和正在运行的程序。,43,2.7.2 Office系列软件 Office软件通过Office DLL共享代码、共享应用程序工具，在文字、表格、图形、图象和声音等多媒体处理及网络应用方面的基本原理、基本方法有许多相同或相似之处。,44,Word 文字处理软件 集文字编辑和排版、表格和图表制作、图形和图 象处理等功能为一体。 2. Excel 电子表格软件 具有强大的数据处理与分析能力，丰富的图表功 能，在统计分析中有着广泛的应用。 3. PowerPoint 电子演示文稿软件 通过计算机播放文字、图形、图像和声音等多媒体 信息。 4. Access 数据库管理软件 对大量数据收集、编辑、保存和高效应用。,45,2.7.3 Windows附件中的常用软件 附件应用程序分为基本附件、游戏程序、通信程序、系统工具软件、辅助工具软件及多媒体娱乐软件等，在此介绍几个常