大学计算机基础：第2章-微型计算机的组成及应用

1、大学计算机基础：第2章-微型计算机的组成及应用大学计算机基础：第2章-微型计算机的组成及应用微 型 计 算 机 系 统2.1.1 微型计算机系统的层次及分类 1. 三个层次：微 型 计 算 机微处理器简称MPU，即微型计算机上的CPU。主要由运算器、控制器两个基本部件及总线构成。 以微处理器为核心，另由存储器、输入/输出接口和系统总线组成。以微型计算机为核心，再配以相关的外部设备、电源、辅助电路及控制微型计算机运行的软件而构成的完整计算机系统。 微 型 计 算 机 系 统2.1.1 微型计算机系统的层次2.分类：按主机、I/O接口等组成部件所在位置划分为：单片机、单板机和个人计算机。在一片集成

2、电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。用于控制仪器仪表和家用电器等。 单片机2.分类：按主机、I/O接口等组成部件所在位置划分为：单片机将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备(小键盘、LED显示器)等装配在一块电路板上，构成一台单板微型计算机，简称单板机。常用于实验控制、工业机床控制等。单板机作为输入设备作为输出设备将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备(将MPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）上。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱

3、内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统,也称多板机。是目前应用最广泛的计算机。 个人计算机（PC机）将MPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板 主板显卡声卡存储器接口网卡输入输出接口内存条CPUPC框架图PC机由多块印刷电路板构成多板机显卡声卡存储器接口网卡输入输出接口内存条CPUPC框架图PC个人计算机( Personal Computer ) 硬件从外表看有四部分：主机箱、显示器、键盘 和 鼠标。 重新启动按钮Reset电源按钮Power个人计算机硬件从外表看有四部分：主机箱、显示器、键盘 和 鼠简称主板。是一块用于连接和插接各个部件的电路板。主板通过总线将

4、CPU、内存条等各种器件和外部设备有机地结合起来，形成一套完整的硬件系统。主板是微机系统的硬件框架，它决定整台计算机的硬件性能、档次、运行稳定与否。 2.2.1 系统主板简称主板。是一块用于连接和插接各个部件的电路板。主板通过总线北桥芯片CPU插座 内存条插槽 PCI_E显卡插槽PCI插槽BIOS芯片南桥芯片SATA接口IDE插槽外部接口区 CMOS电池单击鼠标显示各部件标识北桥芯片CPU插座 内存条插槽 PCI_E显卡插槽PCI插槽主板上部件采用固化和插接两种方式安装。 插接方式：是将部件(如CPU、内存条等)带金属针的一边插入到系统主板上的相关插槽中。 好处是：更换容易。若部件破损时，不会

5、导致更换系统主板或其他部件。 固化方式：是将部件焊接在系统主板上，如控制芯片组(南、北桥芯片)、BIOS芯片等。 缺点是部件与系统主板一体，不容易更换部件。2.2.2 常用部件及其作用主板上部件采用固化和插接两种方式安装。 插接方式：是将部件(CPU及其插座 运算器、控制器等被制作在同一块芯片上，称为微处理器 ( MPU )。通过芯片引脚与主板外部电路相连，可控制总线上其它设备。 CPU及其插座 运算器、控制器等被通过芯片引脚与主板PC机CPU的主导产品来自Intel和AMD公司。 多核处理器 技术已经面向普通用户，它将两个或多个内核集成在一个处理器中，操作系统将每个内核作为独立的逻辑处理器，

6、从而提高程序运行的并行性。PC机CPU的主导产品来自Intel和AMD公司。 南/北桥芯片：系统主板的核心部件。主要用于协调和控制 CPU、内存和各部件间的数据传输。 南桥芯片：主要协助CPU对 键盘控制器、USB接口、磁盘驱动器和电源管理控制器等进行管理。北桥芯片：主要协助CPU对 内存储器、显示器、PCI插槽等进行管理。南/北桥芯片：系统主板的核心部件。主要用于协调和控制 CPUPCI-E插槽：显示卡专用。PCI插槽：可接声卡或网卡等。主要用于插接一些扩充微型计算机功能的板卡图形显卡插槽, 理论上比传统的AGP传输率快4倍。 PCI-E插槽：显示卡专用。PCI插槽：主要用于插接一些扩充接口

7、是外部设备与计算机连接的端口。 外部设备接口图音频I/O接口：音箱、耳麦2.2.3 常见外部接口及其作用USB接口 PS/2键盘接口并行接口，同时传输8路信号：打印机Midi和手柄接口：投影仪、外接显示器串行接口COMl、COM2：Modem或其他设备绿色:声道输出 蓝色:声道输入 粉红色:麦克风 输入接口是外部设备与计算机连接的端口。 外部设备接口图音频I/ 串行接口 双排、9根针D型接口，常称为异步通信接口（RS-232）。这种接口支持要求串行数据传输（每条线每次传输一位数据）的设备。连接：IC卡读写器、条形码扫描器等。 2.2.3 常见外部接口及其作用插针信号I/O说 明1DCDI数据载

8、波检测2SINI串行输入3SOUTO串行输出4DTRO数据终端就绪5GND无信号接地6DSRI数据集就绪7RTSO请求发送8CTSI消除以发送9RII振铃指示灯串行接口插针分配表 串行接口2.2.3 常见外部接口及其作用插针信号I/O说 双排25孔D型接口,该I/O接口以并行格式（在一条电缆的8条单独线路上同时发送8个数据位，即一个字节）发送数据。常用于连接打印机 。通常用LPT1表示并行接口。 并行接口并行接口插针分配表插针信号I/O说 明1DCDI数据载波检测2-9PD0PD7I/O打印机数据位0-710ACK#I确认11占用I占用12PEI缺纸13SLCTI选择14AFD#O自动进纸15

9、ERR#I错误16INIT#O初始化打印机17SLIN#O选择输入18-25GND无信号接地 双排25孔D型接口,该I/O接口以并行格式（在一条 通用串行总线接口,主要用于连接各种USB兼容外部设备, 支持热插拔 。 USB接口USB接口插针编号图USB接口插针分配表插针信号I/O说明1Vcc无电源电压2DATA-I/O数据3DATA+I/O数据4GND无信号接地 可连接：键盘、鼠标、U盘、移动硬盘、打印机及扬声器等。微机正在运行时, 可以安装或拆卸此种设备 通用串行总线接口,主要用于连接各种USB兼容外部是6孔DIN接口。见插针编号图：针信号I/O说明1MSDATAI/O鼠标数据2NC无无连

10、接3GND无信号接地4FVcc无熔断电源电压5MSCLKI/O鼠标时钟6NC无无连接 PS/2 键盘和鼠标接口针信号I/O说明1KBDATAI/O键盘数据2NC无无连接3GND无信号接地4FVcc无熔断电源电压5KBCLKI/O键盘时钟6NC无无连接键盘接口插针分配表鼠标接口插针分配表是6孔DIN接口。见插针编号图：针信号I/O说明1MSDAT IEEE 1394接口用于连接高速串行通信的外部设备。如：移动硬盘、打印机、扫描仪、DVD驱动器和数码摄像机等 IEEE 1394接口用于连接高速串行通信的外部设备。2.3.1 内存储器 影响微机性能的重要因素。内存储器包括内存条、BIOS、CMOS和

11、高速缓存等。 内存条（RAM）： 系统主板上的一种插接部件， 目前常用容量在512MB4GB之间。2.3.1 内存储器 内存条（RAM）： 系统主板上的一种内存地址：对内存单元进行统一编号，即每个内存单元的地址都是唯一的。 查看内存容量： 右击我的电脑 属性常规内存地址：对内存单元进行统一编号，即每个内存单元的地址都是唯 BIOS 芯片( Basic Input/Output System)固化在系统主板上的一个部件，用于存储一组系统程序。 CMOS芯片 系统主板上一个可读写存储器(RAM)芯片，存储容量较小，靠电池供电。用于保存系统当前配置。 自监测程序 系统启动自举程序系统设置程序 中断服

12、务程序 BIOS 芯片( Basic Input/Output S虚拟内存 通过软件方法，将物理内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。 120 755 5885 55 5959 5955 885 5995 7448484399320202 585803285405120 755 5885 55 5959 5955 885 5995 内存7448484399320202 585803285405120 755 5885 55 5959 5955 885 5995 缓存120 755 5885 55 5959 5955 885 5995 7448484399

13、320202 585803285405120 755 5885 55 5959 5955 885 5995 7448484399320202 585803285405120 755 5885 55 5959 5955 885 5995 7448484399320202 585803285405120 755 5885 55 5959 5955 885 5995 7448484399320202 585803285405外存188218 5668 8585 585 858587978585 85858 585 599339869696666869696 5758585 5595 55959 5

14、373373733 338833 393933 339394055虚拟内存虚拟内存120 755 5885 55 5959 5955 查看虚拟内存： 右击我的电脑 属性高级设置更改 查看虚拟内存： 高速缓存 Cache 是高速存取信息的芯片。位于CPU与主存之间的随机存储器,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,以便提高CPU的工作效率。 120 755 5885 55 5959 5955 885 5995 7448484399320202 585803285405120 755 5885 55 5959 5955 885 5995 7448484399320202 58580

15、3285405120 755 5885 55 5959 5955 885 5995 7448484399320202 585803285405120 755 5885 55 5959 5955 885 5995 7448484399320202 585803285405内存7448484399320202 585803285405120 755 5885 55 5959 5955 885 5995 7448484399320202 585803285405缓存 高速缓存 Cache120 755 5885 55 595微机中信息交换关系：存储器多级管理的目的：尽量减少CUP访问低速存储器的次数

16、，节省CPU的时间。 距离CPU越近的存储器，具有越高的信息访问速度，但制作成本越高，存储容量越小。微机中信息交换关系：存储器多级管理的目的：尽量减少CUP访问2.3.2 外存储器 固定硬盘： 硬盘容量已可达到TB级(1TB=1024GB)，主轴转速可达每分钟数千转。电源接口跳线插针数据接口2.3.2 外存储器 固定硬盘： 电源接口跳线插针数据接口并行接口，采用多通道传输，在数据总线中一次传输16位信号。 IDE接口 硬盘接口标准: 优点：价格低廉、兼容性强、性价比高。 缺点：数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备少。 并行接口，采用多通道传输，在数据总线中一次传输16位信号。 单数据通道串行

17、接口,支持热插拔。 SATA 接口单数据通道串行接口,支持热插拔。 SATA 接口SATA改用串行线路进行信号传输，比IDE的并行总线的工作频率高。SATA具有更简洁方便的布局连线方式，更有利于散热，降低内部电磁干扰。SATA与IDE接口传输线比较： SATA接口与IDE硬盘接口不兼容，供电接口方式也不相同。电源的输入接口也与原来的4pin电源不同,需要经过转换。SATA改用串行线路进行信号传输，比IDE的并行总线的工作频为便于管理和使用，可以对一块容量大的物理磁盘进行分区，一个分区对应一个逻辑盘，由此产生若干个逻辑盘。一个物理磁盘分成个逻辑盘为便于管理和使用，可以对一块容量大的物理磁盘进行分

18、区，一个分包括CD盘和DVD盘。DVD容量大于CD。 体积小、耗电量低、 支持热插拔的设备，目前容量已达GB级。 光盘 U盘 移动硬盘 热插拔设备。与固定硬盘类似，目前容量已达TB级。 包括CD盘和DVD盘。DVD容量大于CD。 体积小 总线：是计算机中各部件（设备）之间传输信息的一组公用信号线，是各部件的分时、共享传输媒介。 2.4 总线及其分类 通过 公共马路 可以连接 千家万户 ，而不用在 各家 之间都 修一条路。总线各 器 件各器件布 线一组总线在某一时刻只能传输一个部件发送的信息，因此，各个部件要分时占用总线。在同一组总线上可以连接多个部件,它们在不同时刻使用公共总线传输信息。 总线

19、：是计算机中各部件（设备）之间传输信息的一组公用信号线指总线上每秒能传输的最大数据量，用字节数/秒(Bps)表示。 1. 总线的主要性能指标 总线由多条通信线路组成。每条都能传输二进制信号，能同时传输的二进制位数(总线中通信线路的条数)称为总线宽度。常见的总线宽度有16、32或64位。 指总线每秒能传输数据的次数 。总线带宽=总线宽度总线频率83者间的关系 总线宽度 总线频率 总线带宽指总线上每秒能传输的最大数据量，用字节数/秒(Bps)表示。 2. 总线的层次芯片内总线： 指芯片内部连接各元件的通信线路。 按总线在微机系统中的位置及功能划分，分为4个层次：芯片内总线、芯片间总线、系统总线、系

20、统外总线。 2. 总线的层次芯片内总线： 指芯片内部连接各元件的通信 芯片间总线以CPU为核心,与南桥和北桥之间直接相连的通信线路。 芯片间总线以CPU为核心,与南桥和北桥之间直接相连的通信线系统总线 用来连接微机各功能部件，从而构成一个完整的微机系统。 系统总线 用来连接微机各功能部件，从而构成一个 微机与外部设备之间的总线，也称为外总线。 系统外总线 微机与外部设备之间的总线，也称为外总线。 系统传输CPU发出的控制信号(指令)、其他部件反馈给CPU的状态信息。 控制总线是双向总线。3. 按传输信息的性质，总线的分类:数据总线 (Data Bus, DB)地址总线 (Address Bus

21、, AB)控制总线 (Control Bus, CB)CPU与主存储器、I/O 接口之间传输数据的的双向总线。传输数据所在的内存单元或I/O端口的地址信息，是单向总线。传输CPU发出的控制信号(指令)、其他部件反馈给CPU的状态输入设备主要用于计算机系统接收来自用户的数据、程序或命令，并将其转换成计算机可识别和存储的信息。 常见输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、数码相机、数字摄像机等。 2.5 常见输入设备的连接与使用输入设备主要用于计算机系统接收来自用户的数据、程序或命令，并键盘基本键区Esc取消键功能键区编辑键区数字小键盘键盘基本键区Esc取消键功能键区编辑键区数字小键盘鼠标左键右 键滚动球无

22、线鼠标遥控器鼠标左键右 键滚动球无线鼠标遥控器扫描仪原 件操作键扫描仪原 件操作键输出设备：将计算机处理的结果转换成人们能够识别的数字、字符（文字）、图像和声音等形式。 常见输出设备： 显示器、投影仪、打印机等。2.6 常见输出设备的连接与使用 输出设备：将计算机处理的结果转换成人们能够识别的数字、字符（2.6.1 显示器 显示器通过显示卡与主板连接。显示卡具有图像处理能力。 CRT 显示器1显示器分类 LED 显示器 LCD 显示器基本组件是阴极射线管，体积大且重，功耗高并发热，有一定的电磁辐射。早期常作为台式计算机的显示器。 即液晶显示器：以液晶材料为基本组件的平板显示器，常用于台式和笔记

23、本计算机。 基本组件是发光二极管。已广泛应用于体育场馆、火车站、证券交易大厅、商业广告等。 2.6.1 显示器 CRT 显示器1显示器分类 L 分辨率:显示器上的像素总和。分辨率越高，图像越细腻，清晰。 颜色质量：表示显示器能够输出颜色的数量，位数越高，拥有的颜色越多。如:24位表示能输出224(即：16 777 216）种颜色2. 显示系统的性能指标：尺寸：指显像管的大小。 屏幕由若干行和列的小点构成，每个小点称为一个像素。 分辨率:显示器上的像素总和。分辨率越高，图像越细腻，清晰。指每秒刷新的次数。刷新频率越低，图象闪烁和抖动就越厉害，眼睛易疲劳。一般采用75Hz以上的刷新频率时，可基本消

24、除闪烁。 是在显示卡上的、与屏幕显示位置对应的随机存储器。用于存储当前屏幕显示的数据。显示内存中某一地址的数据，决定了当前屏幕上某一像素的色彩属性。 刷新频率： 显示内存：指每秒刷新的次数。刷新频率越低，图象闪烁和抖动就越厉害，眼睛显示内存容量越大，分辨率越高，色彩显示能力越强。 显示内存：显示内存的容量( B )分辨率颜色质量水平像素数垂直像素数颜色质量8(B) 如：显示器的分辨率为1024768,颜色质量为32位，所需要的显示内存容量至少为：1024768328 B3 145 728 B 3 072 KB显示内存容量越大，分辨率越高，色彩显 显示内存：显示内存的容弹出“显示属性”对话框显示内存大小 查看显示的性能指标：右击Windows桌面属性，分辨率颜色质量单击此按钮刷新频率弹出“显示属性”对话框显示内存大小 查看显示的性能指标：右击 投影机 能将显示卡输出的信息放大后显示在银幕或白墙上。一般用于多媒体教室、会议厅和家庭影院等场所。 使用时：将投影机的视频连接线 接到 笔记本计算机的15孔VGA输出接口即可。 投影机 能将显示卡输出的信