微型计算机硬件系统.ppt

1.3微型计算机硬件系统,主机、显示器、显示卡、打印机等,主板,1、一台普通的微机，秘密在机箱中,2、打开机箱，会看见电线、电路板、装有硬盘、光驱的铁盒子,机箱,3、主板，是一个分层的电路板，上面布满了各种硬件接口，板上有电子线路，它们形成了一个四通八达的通路，把各种接口连接成了一个有机的整体,位于机箱内的主板,4、存储条，它插入主板上的存储器扩展槽中,5、40芯线的IDE扁平电缆，一端插入主板上的IDE接口，另一端硬盘或光驱相连,光驱,硬盘,6、各种功能扩展卡，插入主板上的各种扩展槽中,中央处理器（CPU）,CPU(Central Processing Unit) 功能：从存储器中取出指令，按指令要求 对数 据进行运算。（取指令，执行指令） 组成： 控制器 运算器 寄存器 是计算机系统的核心。 微型计算机的CPU称为微处理器。,不是单独的元件，存在于控制器和运算器中！,1.主频、外频和倍频 主频：CPU工作的时钟频率(MHz,GHz)。 MHz：每秒能执行一百万个时钟周期。 GHz：每秒能执行十亿个时钟周期。 主频外频倍频,CPU的性能指标,CPU的发展历程,、AMD,什么是单核，双核，多核,双核处理器（Dual Core Processor）是指在一个处理器上集成两个运算核心，从而提高计算能力。简而言之，双核处理器即是基于单个半导体的一个处理器上拥有两个一样功能的处理器核心。 多核处理器，较之当前的单核处理器，能带来更多的性能和生产力优势，因而最终将成为一种广泛普及的计算模式。多核处理器还将在推动PC安全性和虚拟技术方面起到关键作用，虚拟技术的发展能够提供更好的保护、更高的资源使用率和更可观的商业计算市场价值。普通消费者也将比以往拥有更多的途径获得更高性能，从而提高他们家用PC和数字媒体计算系统的使用。,3.4 存储器,计算机的记忆装置。 主存（内存） 与CPU直接进行数据交换。ROM，RAM。 辅存（外存） 经主存的过渡与CPU交换数据。 软盘，硬盘，光盘，磁带。,CPU,RAM,外存,ROM,W,W,R,R,存贮器的分级存储体系,内存储器,随机访问存储器（RAM：Random Access Memory） 只读存储器（即ROM：Read Only Memory）,内存的重要性能指标是存取速度，以纳秒（ns）表示，存取时间越短，工作速度越快。,存储器,）存储容量 存储器可容纳的二进制信息量称为存储容量。度量存储容量的基本单位是字节（Byte）。此外，常用的存储容量单位还有：KB（千字节）,MB（兆字节）和GB（千兆字节）它们之的关系为: 1字节（Byte）8个二进制位（bits） 1 KB二1024 B；1MB1024KB；1GB二1024MB 2）存取时间 存储器的存取时间是指从启动一次存储器操作，到完成该操作所经历的时间. 3）内存储器的分类 内存储器分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两类.,一个二进制位（bit）是构成存储器的最小单位。通常将每8位二进制位组成的一个存储单元称为一个字节（Byte），并给每个字节编上一个号码，称为地址（Address）。,RAMRandom Access Memory 特点：存放数据可以随时读写，但断电后RAM存放的数据全部丢失。,随机存取存储器-RAM,静态随机存取存储器SRAM：以反相器交叉耦合构成的触发器作为存储单元，不需定时刷新，存取速度快高速缓存,动态随机存取存储器DRAM：用开关电容作存储单元,定时刷新,集成度高主存储器,ROMRead Only Memory 。 只能读出原有的内容，而不能由用户再次写入新内容，ROM中存储的内容由厂家一次性写入并永久保存。ROM中的信息是非易失性的，即使内存掉电，ROM中的内容也不会丢失。 特点：存放的数据只能读出不能写入，但断电后ROM存放的数据仍存在,只读存储器,它固化了BIOS系统程序,BIOS和CMOS,BIOS基本输入输出系统是微机处理信息时最基本的输入与输出接口，每当打开计算机时BIOS都要进行自检，即检测所有主要部件是否能正常运行。 CMOS是主板上一块可读写的RAM芯片，用它来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定，现在许多厂家已经把CMOS 程序做到BIOS芯片中，当开机时按特定键进入 CMOS设置程序对系统进行设置，通常人们又叫做BIOS设置。 忠告：CMOS数据对计算机的初始引导工作至关重要，CMOS数据不正确，可能造成计算机不能启动或不正常的启动。不是必要的时候不要去修改CMOS中的数据。,寄存器,寄存器是由电子线路组成，在工艺上与CPU一致，速度上与CPU相匹配，如地址寄存器、数据寄存器、计数器等。寄存器主要被集成在CPU内部，用来存放即刻要执行的指令和使用的数据，由于它的成本代价较高，所以数目较少，容量不大。,高速缓冲存储器（Cache）,解决CPU与内存的速度差,CACHE（超高速缓冲存储器，快存） CPU看到的是CACHE，每次访问是CACHE。 由系统负责将内存的信息移入（移出）CACHE，而用户是感觉不到。 各级存储器的速度差别 CPU- CACHE-MEMORY-DISK-BAK 15ns 60ns ms s,Cache的工作原理,虚拟存储器,虚拟内存的方法实际是用计算机的硬盘来扩充内存，即使用磁盘存储器来模拟内存RAM。 虚拟内存的速度比内存的速度要慢许多 同内存一样，虚拟内存中的数据在电源关闭之后也不存在,外存储器,软盘驱动器及软盘 光盘及光盘存储器 硬盘存储器 U盘,磁盘存储器,磁盘存储原理 将磁性材料（磁粉颗粒）涂摸在塑料或金属圆盘上就形成了磁盘。磁盘上的磁粉颗粒能够保存它们的磁化方向，可以永久性地保存数据。 涂有磁粉颗粒的塑料盘就是软盘，涂有磁粉颗粒的金属盘就是硬盘。,磁盘存储器,磁道 磁盘必须经过格式化后才能存储数据。在格式化的过程中，磁盘的读/写磁头在磁表面设置磁模式，将磁盘表面划分成许多同心园，每个同心圆又称为磁道 扇区 每个磁道又被等分成许多扇形区域，称为扇区，数据被存放扇区中，每个扇区的容量是512字节。扇区的首部包含了扇区的惟一地址标识ID，扇区之间有空隙隔开，便于DOS或Windows系统进行识别。,磁盘簇 在实际系统中，操作系统将磁盘上一个或若干个扇区组织成一个“簇”（Cluster），簇是操作系统进行数据读写操作的最小逻辑单位，即数据在磁盘上是以簇（不是以扇区）为单位存放的。一个簇由一个或多个扇区组成，每个簇所占的扇区数由操作系统和磁盘的类型决定,软盘驱动器及软盘,便携式的，用来存储小容量的数据信息（3.5英寸软盘是 1.44M）,在软盘上有一个读写保护孔，若此孔合上，能读出和定稿数据；若此孔打开中，则只能从软盘上读出数据，不能定稿数据，起到写保护作用。,硬盘存储器,硬盘存储器简称硬盘，又称固定盘，它的存储原理与软盘相同 ；它的存储容量很大（80G、120G等）硬盘是PC机不可缺少的外存储器。 硬盘的接口方式 :IDE接口,SCSI接口。,硬盘的结构 又称为温盘。把硬盘的磁头、盘片、主轴电机、寻道电机及相关的控制电路密封在一个金属盒内，这样保证了硬盘的高速转动（每分钟可达3600转、4500转、6300转、7200转甚至更高），磁头的精确定位，使硬盘读写速率可达很高。,硬盘存储器,硬盘存储容量 计算公式： =扇区容量扇区数柱面数磁头数 例：已知某硬盘磁头数为16，柱面数为4096，扇区数为63，扇区容量为512字节,硬盘容量= 51263409616 = 2.1GB,硬磁盘,三. 光盘,光盘的种类 (1) CD-ROM: 只读光盘(650MB左右) (2) CD-R: 一次性刻录光盘 (3) CD-RW:可擦写光盘 DVD:数字视盘(4.7GB),光盘存储器,光驱的数据传输率 单速光驱：最早光驱，传输率是150Kbps，标记为1X 倍速光驱：传输率是300Kbps，记为2X 4X、8X、16X、24X、32X、40X、50X，数据传输率以此推,光盘存储原理,在光存储设备中，使用激光束在存储介质的表面上烧蚀出数据。烧蚀在介质表面上微小的凸凹模式表示了数据，实际上，数据都是存放在表面的凹坑槽序列中。,光盘读数据的原理,、把光盘光滑无字的一面向下，将光盘放入光驱托架,2、光盘在光驱的带动下高速旋转，光驱中有一激光枪，它发出激光，射在光盘表面上,3、读取数据则是靠光盘驱动器上的光头把经过聚焦的激光束投向到光盘上，激光在坑上的反射强弱又通过光电转换器件转变成不同的电信号，再转变为各种信息。,四.可移动外存储器,1. 分类 1) 优盘 2) USB硬盘 2. 通过USB接口使用,移动存储产品,常见显示器的类型,显示器也称为监视器或屏幕，通常有两种： CRT（阴极射线管） LCD（液晶平面显示器） LCD是通过液晶材料和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图像。 优点：空间小、重量轻、低功耗 显示器的主要性能指标分辨率、屏幕大小、点间距、刷新频率和色彩数等。,分辨率,用水平显示的像素个数 水平扫描示线数 如1024 768，就是水平方向的1024个点和垂直方向的768个点组成。 从理论上讲，分辨率越高，每行显示的像素也越多，字符、图形也越完整和清晰。,屏幕大小,显示区域越大，所支持的屏幕分辨率也越高，图形显示效果也越好。常见的有15英寸、17英寸、19英寸、21英寸 指屏幕区域对角线的尺寸,点间距和刷新频率,点距：指荧光屏上两个相邻的相同颜色磷光点之间的距离。点距越小，显示图像越细腻。 多数采用的都是0.25mm或0.24mm 刷新频率：分为垂直刷新频率和水平刷新频率。 垂直刷新频率表示屏幕的图像每秒重绘多少次。 水平刷新频率表示显示器从左到右绘制一条水平线的频率。 刷新频率对人的眼睛有很大影响，在垂直刷新频率低于60Hz时，屏幕会拉动的很厉害，眼睛易疲劳。72Hz垂直刷新频率是目前最低要求，85Hz以上是比较安全的。,显示卡(又称为示适配器、显示接口卡) 显示卡通常安装在主板的一个扩展槽内，控制显示器的显示方式，如颜色、分辨率等。 现在普通使用的是具有图形加速功能的AGP显示卡，它使数据传输变得更快更有效，大幅度提高图形尤其是3D图形的显示能力。,显示卡,分辨率：指在显示器屏幕上所能描绘的像素个数(横纵比为4:3)，如640*480、800*600、1024*768、1280*1024。 颜色深度：指能同屏显示的色彩数量，如8、16、24、32(24/8)、36(24/12)位。 显存的容量大小决定了显卡支持的最高分辨率和颜色深度。 显存分辨率颜色深度,显示卡的性能指标,1.键盘的结构 结构：电路板、按键、外壳。 按键：用户使用键盘的区域。 键盘上键位的排列有一定规律，一般可分为四个区域：,键盘,打字机键区 功能键区 编辑键区 数字键区,键盘的种类 机械式键盘、薄膜式键盘、无线键盘 键盘的接口 AT、PS/2、USB,键盘,鼠标是一种手持式屏幕定位装置，在图形界面中大多数操作都可用鼠标来完成。 机械式鼠标：移动鼠标时，用滚动小球来进行定位。 光电式鼠标：在特定的反射板上移动鼠标，用鼠标底部光电转换装置定位坐标点。,鼠标,长方形串行接口、PS/2、USB，后两个可以使鼠标得到更快的响应速度。,打印机是用于打印输出计算机的处理结果，产生计算机输出的硬拷贝，以便在计算机之外也可使用计算机的处理结果。 1.分类,打印机,热敏打印机,打印机,击打式打印机（又称为针式打印机）,非击打式打印机,激光打印机,喷墨打印机,针式打印机,击打式打印机又称为针式打印机，它由走纸装置、打印头和色带组成。打印头由许多针组成，常见为24针打印机。,工作过程：靠墨水通过精制的喷头射到纸面上而形成输出的字符或图形。 特点：价格便宜、体积小、无噪音 打印质量高，对纸张要求高 墨水消耗量大 典型喷墨打印机：HP Desk Jet系列 Canon喷墨系列等,喷墨打印机,工作过程：接受由主机发出的信息，然后进行激光扫描，将要输出的信息在磁鼓上形成静电潜像，并转换成磁信号，使碳粉吸附到纸上，经加热定影后输出。 特点：打印速度高、印字质量高 无噪音、但价格高 典型打印机：HP Laser Jet系列 Canon Laser Jet系列,激光打印机,本节练习,Cache,1985年春天的时候，英特尔公司已经成为了第一流的芯片公司，它决心全力开发新一代的32位核心的CPU80386。Intel给80386设计了三个技术要点：使用“类286”结构，开发80387微处理器增强浮点运算能力，开发高速缓存解决内存速度瓶颈。,1985年10月17日，英特尔发布了划时代的产品80386DX，其内部包含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，后逐步提高到20MHz、25MHz、33MHz，最后还有少量的40MHz产品。针对内存的速度瓶颈，英特尔为80386设计了高速缓存（Cache），采取预读内存的方法来缓解这个速度瓶颈，从此以后，Cache就和CPU成为了如影随形的东西。,1993年，Intel从Pentium 586开始将Cache分开，通常分为一级高速缓存L1和二级高速缓存L2。,1999年春节刚过，英特尔公司就发布了采用Katmai核心的新一代微处理器Pentium，内置32KB一级缓存和512KB二级缓存。,在以往的观念中，L1 Ca