第2章计算机硬件系统

苏州大学计算机科学与技术学院第2章计算机硬件系统目录微电子技术简介计算机的组成和工作原理主机输入/输出系统外存储器12345*微型计算机选配与维护62.1微电子技术简介

2.1.1微电子技术与集成电路1．电子电路中元器件的发展电子管晶体管集成电路大规模和超大规模集成电路2．集成电路的分类根据集成度小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、极大规模集成电路根据用途通用集成电路和专用集成电路

根据电路的功能数字集成电路和模拟集成电路

根据工艺双极型集成电路、金属氧化物半导体集成电路、双极-金属氧化物半导体集成电路等*2.1.2集成电路的制造集成电路的制造材料主要是硅硅衬底晶圆芯片硅平面工艺剔除、分类集成电路封装成品成品测试*2.1.3集成电路的发展趋势最大限度增大晶圆的面积减少蚀刻尺寸缩小晶体管、电阻、电容和连线的尺寸摩尔定律当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，每隔约18~24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。这就是被信息领域广泛引用的“摩尔定律”（见图2-3）。摩尔定律在随后的40多年里产生了巨大影响，许多公司的微处理器的集成度大体都是按照这个规律发展的。1000控制器19701975198019851990199520001000010000010610x106100x10640048008808080868028680386PentiumPentiumIIPentiumIIIPentium4晶体管数8048620101000x106CORE2DuoCORE2QuadCOREi72.1.4IC卡1．IC卡概述IC卡是集成电路卡的简称，它把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储信息、处理和传递数据的载体。2．IC卡的分类按卡中镶嵌的集成电路芯片可分为存储器卡、CPU卡两类按使用方式可将IC卡分为接触式IC卡、非接触式IC卡两类。3．IC卡的优点使用寿命长、安全保密性好、CPU卡具有数据处理能力、存储容量大4．IC卡的应用既可以作为电子证件，记录持卡人的信息从而进行身份识别，如身份证、考勤卡、医疗卡、住房卡等，也可以作为电子钱包，如电话卡、公交卡、加油卡等。2.2计算机的组成和工作原理

2.2.1计算机的逻辑组成电子数字计算机的基本结构都是建立在冯·诺依曼型（VonNeumann）计算机模型基础上的冯·诺依曼原理的核心是“存储程序控制”理论，其基本内容有三点：（1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成，它们各自有不同的基本功能，相互配合来完成相应的工作。（2）计算机中的程序和数据采用二进制来表示。二进制只有“0”和“1”两个数字符号，既便于硬件的物理实现，又有简单的运算规则。因此，可以简化计算机结构，提高可靠性和运算速度。（3）采用存储程序与程序控制的方式工作。存储程序是把程序和处理问题所需的数据以二进制编码形式预先按一定的顺序存放在计算机的存储器里。程序控制是指计算机工作时能自动高速地从存储器中逐一取出程序中的指令，并按指令执行规定的操作。根据冯·诺依曼的“存储程序控制”理论，组成计算机硬件的五大基本部件是运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。1．运算器运算器的主要功能是对二进制数据进行算术运算（如加、减、乘、除等）和逻辑运算（如与、或、非等），所以运算器也被称为算术逻辑单元（ArithmeticandLogicUnit，简称ALU）2．控制器控制器是整个计算机系统的指挥中心。存储器进行信息的存取、运算器进行各种运算、信息的输入和输出等都是在控制器的统一指挥下协调进行的。控制器的主要特点是采用程序控制方式控制器主要由指令计数器（PC）、指令寄存器（IP）、指令译码器（ID）、时序控制电路以及微操作控制电路等组成。其中，指令计数器用于存放即将要执行的机器指令在内存中的地址，CPU将按该地址从内存中读取所要执行的指令；指令寄存器用于在指令执行期间暂时保存正在执行的指令，通过译码器解释该指令的含义，控制运算器的操作，记录CPU的内部状态等；指令译码器用于对指令进行分析，确定指令类型及指令所要完成的操作，并确定指令的操作对象（包括操作数的地址和操作结果的存放地址）；时序控制电路用来生成时序信号，以协调在指令执行周期内各部件的工作；微操作控制电路用来产生各种控制操作命令。运算器和控制器是计算机的核心部件，现在它们被做在一块集成电路芯片中，称为中央处理器CPU。3．存储器存储器用来存储数据和程序根据功能的不同，存储器一般可分为内存储器和外存储器两种内存储器也称主存储器、主存或内存，用来存放现行程序的指令和数据，可以直接与运算器和控制器交换信息。内存具有存取速度快、容量小的特点外存储器也称为辅助存储器、辅存或外存，用来存放需要长期保存的信息，不能直接与运算器、控制器交换信息，需要通过内存进行交换。外存的特点是存取速度较慢、存储容量大、成本低。计算机中存储器的层次结构为了使整个计算机系统的存储器的性能/价格比达到最优，计算机往往采用层状的塔式结构（如图2-4）寄存器Cache存储器主存储器（RAM和ROM）外存储器（硬盘、光盘、软盘、U盘）后备存储器（磁带库、光盘库）内存外存（注：后备存储器的存取时间包括换带、换盘的时间）图2-4计算机中存储器的层次结构典型存取时间1ns2ns10ns10ms10s典型容量<1KB1MB512MB~2GB40GB~200GB10TB~100TB4．输入设备输入设备是将数据输入到计算机中的设备用于接收原始数据和处理这些数据的程序，并将它们转换为计算机可以识别的二进制形式存放在存储器中常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪、麦克风等5．输出设备输出设备是将计算机处理过的中间过程和最终结果，以人们能够识别的字符、表格、图形或图像等形式表现出来常见的输出设备有显示器、打印机、音响、绘图仪等输入设备和输出设备统称为I/O（Input/Output）设备计算机硬件逻辑结构图程序和原始数据运算结果运算器和控制器外存储器内存储器输出设备输入设备控制器I/O接口外存储器接口存储控制器控制器控制器总线I/O接口2.2.2计算机的基本工作原理1．指令和指令系统指令是能被计算机识别并由计算机执行的二进制代码

指令一般由操作码和操作数两个部分组成操作码指明了计算机应执行何种操作，如加、减、乘、除、存数、取数等，每一种操作都有各自相应的操作码。操作数则指出操作对象或操作对象所在的存储单元地址

一台计算机所能执行的全部指令的集合，称为该计算机的指令系统。不同类型的计算机指令系统的指令数目可能有所不同复杂指令组计算机和精简指令组计算机根据处理器所拥有的指令数量的多少，产生了复杂指令组计算机和精简指令组计算机两种不同风格的计算机导致计算机的指令系统越来越复杂的原因有：①人们为扩大计算机的适用范围，不断增加指令系统中的指令；②为便于高级语言程序的编译和降低软件成本，不断增强指令的功能；③为保持同一系列计算机的继承性，同一CPU生产厂家在开发新的CPU产品时，要遵循“向下兼容”的原则，即新处理器中包含了老处理器中的所有指令。2．指令的执行过程指令的执行过程大体如下：（1）取指令CPU的控制器根据指令计数器中的地址，从内存中取出指令，并通过总线送到指令寄存器中。（2）分析指令及取操作数取出指令后，由指令译码器进行译码。通过对操作码的译码得出应该进行何种操作；通过对地址码的译码得出操作数在何处，并取出操作数。（3）执行指令执行指令阶段，运算器根据操作码的要求完成规定的操作，并根据运算结果修改或设置处理器的状态标志。为了执行一条指令，控制器会按照指令的要求在不同时刻发出相应的控制信号。（4）保存结果指令执行结束后，将结果数据保存到指定的寄存器中，需要时将结果从寄存器保存到内存单元。（5）转下一条指令一条指令执行完毕后，指令计数器加1或将转移地址码送入指令计数器，然后回到步骤（1），开始执行下一条指令。2.2.3微型计算机硬件组成微型计算机，也称也个人电脑、PC机、个人计算机，是指以大规模、超大规模集成电路为主要部件的微处理器作为核心的计算机微型计算机的基本逻辑结构采用了冯·诺依曼体系结构，但其CPU采用了大规模和超大规模集成电路技术，所以通常把微型计算机的CPU芯片称作微处理器。另外，微型计算机在逻辑结构形式上采用总线结构，各功能部件（微处理器、存储器、I/O接口电路等）之间通过系统总线（包括地址总线AB、数据总线DB、控制总线CB）相连接。微处理器CPU内存储器I/O控制器外存储器输入设备输出设备总线DB数据总线AB地址总线CB控制总线2.3主机2.3.1主板1．主板概述主板是微型计算机中最大的一块集成电路板，也是其他部件和各种外设的连接载体主板上一般有CPU插槽、高速缓存、内存插槽、控制芯片组、BIOS芯片、各种不同类型的扩充插槽、I/O接口控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、主板及插卡的直流电源等部件扩充卡插槽（PCI-EX1）BIOS光驱及IDE硬盘连接器扩充卡插槽（PCI）处理器

I/O端口存储器插槽电源连接器CPU插槽芯片组1芯片组2CMOS存储器显卡插槽（PCI-Ex16）2．主板的组成（1）芯片：主要有芯片组（北桥芯片和南桥芯片）、BIOS芯片、若干集成芯片（如显卡、声卡和网卡等）等。（2）插槽/接口：主要有CPU插槽、内存条插槽、PCI插槽、PCI-E插槽、AGP插槽、IDE接口、SATA接口、键盘/鼠标接口、USB接口、并行口、串行口等（1）芯片组

芯片组一般由两块大规模集成电路组成：南桥芯片和北桥芯片北桥芯片在主板芯片组中起主导作用，也称为主桥。是存储控制中心，用于高速连接CPU、内存条、显卡，并与南桥芯片互连南桥芯片是输入/输出控制中心，主要负责I/O接口控制及高级电源管理等。它与PCI总线插槽、USB接口、硬盘接口、音频控制器、键盘控制器、时钟控制器、BIOS/CMOS存储器等连接南桥芯片北桥芯片CPUAGP（PCI-E）插槽内存BIOS&CMOS硬盘接口SuperI/O（键盘、鼠标等）电源管理、时钟控制PCI（PCI-E）插槽USB接口声卡网卡（2）BIOS芯片BIOS即“基本输入/输出系统”，是一组固化在计算机主板上的ROM（当前以FlashROM为主）芯片中的机器语言程序。突然断电或关机时，它的内容也不会丢失主要包含四个部分的程序：加电自检程序、系统主引导记录的装入程序、CMOS设置程序和基本外围设备的驱动程序BIOS的主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制（3）CMOS芯片CMOS是主板上一块可读写的RAM芯片，其中存放着与计算机系统相关的一些参数，如当前的系统日期和时间、开机口令、已安装的硬盘和光驱的类型及个数等CMOS是一种易失性存储器，需要使用电池供电，以保证其信息不丢失3．主板结构为了便于不同PC机的主板能够互换，主板采用了开放式结构，就是对主板的大小、形状、各元器件的布局、排列方式和使用的电源规格等制定出通用标准，所有主板生产商都必须遵循2.3.2CPU1．CPU组成CPU即中央处理器，在整个计算机系统中处于核心地位，负责计算机系统中指令的执行、逻辑运算及数据存储、传送和输入/输出操作指令的控制。在微型计算机系统中，中央处理器也叫微处理器CPU主要由运算器、控制器和寄存器组三个部分组成2．CPU的性能指标（1）字长（位数）（2）主频（3）高速缓冲存储器（Cache）（4）CPU指令系统（5）CPU前端总线（6）多核芯（7）逻辑结构*3．CPU插槽CPU类型不同，在插孔数、体积和形状等方面均有变化，不能互相接插，选择了何种CPU，就必须选择与之对应的主板。目前，CPU插槽主要分为Socket、Slot和LGA三种，每种又有不同的型号。*4．CPU产品目前生产CPU的公司主要有Intel和AMDIntel的微处理器主要有奔腾（Pentium）、赛扬（Celeron）、酷睿（Core）三个系列AMD的芯片有Athlon64（速龙）、AthlonII、Sempron（闪龙）、Turion（锐龙）、Opteron(皓龙)、Phenom（羿龙）和PhenomII等系列产品。它们与Intel保持二进制兼容，实际运行性能也不差，价格比较实惠2.3.3内存储器内存通常由半导体材料构成，也被称作半导体存储器按照工作方式，即是否能随机存取，分为随机存取存储器（RandomAccessMemory，简称RAM）和只读存储器（Read-OnlyMemory，简称ROM）两类1．随机存取存储器RAMRAM多由MOS型半导体集成电路芯片制成，特点是存储单元中的内容可按需要随意取出或存入，而与前一次访问的位置无关。RAM是易失性存储器，断电后存储器中的内容立即消失。根据保存数据的机理不同可将RAM分为动态随机存储器DRAM和静态随机存储器SRAM两种。动态随机存储器DRAM电路简单、集成度高、功耗小、成本较低，但存取速度较慢，主要用于内存储器的主体部分，通常称为主存储器或主存

静态随机存储器SRAM电路复杂，集成度低、功耗较大、制作成本高、价格昂贵，但存取速度快，主要用于高速缓冲存储器（Cache）主存储器的主要性能指标有存储容量和存取速度

2．只读存储器ROMROM一般用来存放固定的程序和数据，这些程序和数据由厂家一次性写入，写入后的信息不能再修改，被永久地保存了下来，这些信息也不会因断电而丢失，因此只读存储器也叫非易失性存储器

FlashMemory是一种新型的非易失性存储器，具有集成度高、体积小、功耗低、抗震、速度快、无噪声等优点，因此它的应用领域非常广泛，可应用在PC机的主板上保存BIOS程序；可作为硬盘和软盘的替代品，如移动硬盘、优盘等；可应用于数码产品中，如数码相机的存储器等。3．内存插槽内存条插在主板上的内存条插槽中，主板能够支持的内存种类和容量都由内存插槽决定。在内存条上有很多金色导电触片，它们排列如手指状，故被形象地称为“金手指”台式机主板上的内存插槽主要有SIMM（单列直插内存模块）、DIMM（双列直插内存模块）和RIMM三种类型2.3.4I/O总线与I/O接口1．I/O总线

I/O设备控制器与CPU、存储器之间交换信息、传输数据的一组公用信号线称为I/O总线，也叫主板总线、系统总线，也就是我们通常所说的总线为了方便地更换与扩充I/O设备，现在的计算机系统中的I/O设备一般都是通过I/O接口与各自的控制器连接，然后由控制器与I/O总线相连总线上有三类信号：数据信号、地址信号和控制信号，传输这些信号的线路分别是数据线、地址线和控制线。协调与管理总线操作的是总线控制器（在芯片组内）总线的主要技术指标总线的主要技术指标有3个：总线位宽、总线带宽和总线工作频率总线位宽也叫数据线宽度，是指总线能够同时传输的二进制数据的位数总线带宽就是总线的数据传输速率，是指单位时间内总线上可传输的最大数据量。总线带宽的计算公式为：总线带宽（MB/s）＝（总线位宽/8）×总线工作频率（MHz）×传输次数总线的工作频率以MHz为单位，工作频率越高，总线工作速度越快，总线带宽越宽总线标准为使不同厂家生产的部件能够互换，制定了许多工业总线标准，这些标准规定了硬件部件的结构、尺寸、引脚的分布位置，数据线、地址线的宽度，总线主设备数等

常见的总线标准有：ISA总线、EISA总线、MCA总线、AGP、PCI总线、PCI-E总线等PCI总线把系统总线分为两部分：传统的低性能总线用作慢速设备的数据传输，需要支持高速传输数据的高性能总线则独立出来。PCI是一种32位并行总线（可扩充为64位）PCI-E是串行总线，采用高速串行传输以点对点的方式与主机进行通信。它提供了南桥和设备之间的点对点连接，独享带宽

2．I/O接口各种外部设备通过接口与计算机主机相连。与存储器相连的接口称为存储器接口，与外部设备相连的接口称为I/O接口。我们通常说的“接口”是指I/O接口由于I/O设备的种类繁多，每种I/O设备的工作方式也不相同，因此，每个I/O设备都有各自专用的控制电路，即I/O控制器，它的任务是接收CPU启动I/O操作的命令后，独立地控制I/O设备的操作，直到I/O操作完成。由I/O控制器上的控制电路延伸出来的插头或插座，就是I/O接口。通过I/O接口，可以把打印机、扫描仪、U盘、移动硬盘、数码相机等外部设备连接到主机上计算机系统中有很多不同种类的I/O设备，因此I/O接口也有很多，目前比较常见的有SATA、IDE、串行接口、并行接口、PS/2接口、USB接口、SCSI接口、IEEE1394接口等（1）SATA串行方式、结构简单、支持热插拔（2）IDE并行传送。优点是价格低廉、兼容性强、性价比高。缺点是数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备少。可以连接的设备有硬盘、光驱、软驱等。在许多新型主板上，IDE接口大多缩减，甚至没有，取而代之的是SATA接口

（3）串行接口一般有两个串行接口COM1和COM2，一位接一位地传送出去的，传输速度较慢（4）并行接口（LPT接口）并行接口将8位数据位同时并行传送，数据传送速率较串行接口快，但传送距离较短。。主要用于连接打印机、扫描仪和绘图仪等，因此这种接口一般被称为打印接口或LPT接口。I/O接口I/O接口（5）PS/2接口PS/2接口的功能比较单一，仅用于连接键盘和鼠标。（6）USB接口一个USB接口通过级联方式最大可以支持127个外设，并且支持热拔插，真正做到了即插即用是目前计算机中使用非常广泛的接口，几乎所有的外设都有USB接口

（7）SCSI接口是一种智能的通用接口标准，能与多种类型的外设进行通信，如硬盘驱动器、扫描仪、光盘、打印机等，支持热插拔

（8）IEEE1394接口高速串行接口标准，主要用于连接需要高速传输大量数据的音频和视频设备，如打印机、扫描仪、数码相机、DVD播放机、视频电话等。支持热插拔

2.4输入/输出设备

2.4.1输入设备输入设备是用来向计算机输入命令、程序、数据、文本、图形、图像、音频和视频等信息的设备，它的主要作用是把人们理解的数据转换成计算机能够处理的二进制信息形式，供计算机处理常用的输入设备有键盘和鼠标，其他的输入设备还有数码相机、数码摄像机、扫描仪、触摸屏、手写板、条形码读入器、摄像头、麦克风、游戏操纵杆等1．键盘键盘是最常用也是最主要的输入设备键盘一般分为四个区：主键盘区、功能键区、控制键区和小键盘区注意正确的键盘指法键盘的接口

2．鼠标鼠标的工作原理是：当用户移动鼠标时，借助于机电或光学原理，把鼠标移动的距离和方向分别转换成脉冲信号输入计算机，计算机中运行的鼠标驱动程序再把接收到的脉冲信号转换为鼠标水平和垂直方向的位移量，从而控制屏幕上鼠标的移动。鼠标的分类鼠标接口

3．数码相机数码相机是一种非常重要的图像输入设备与传统照相机的区别是：所拍摄的图像以数字形式记录存储下来，而不使用胶片CCD像素的数目是数码相机的一个非常重要的性能指标，CCD像素越多，影像分解的点越多，图像的分辨率（清晰度）越高，图像的质量就越好目前数码相机的功能越来越多，一般都具有自动聚焦、数字变焦、自动曝光、自动白平衡调整、影像浏览、影像删除等功能，大多数码相机还能拍摄视频、进行录音4．扫描仪扫描仪是将待扫描的原稿，如图片、照片、底片、书稿等作为图形资料输入到计算机的一种输入设备扫描仪是基于光电转换原理设计的扫描仪的性能指标：扫描分辨率、色彩位数扫描幅面扫描仪的类型：按照扫描原理，可以将扫描仪分为平板式扫描仪、手持式扫描仪和滚筒式扫描仪扫描仪的接口：SCSI接口、USB接口或IEEE1394接口5．触摸屏触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成触摸检测部件安装在屏幕前面，用于检测用户触摸位置，然后送给触摸屏控制器；触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，同时它也能接收CPU发来的命令并加以执行目前触摸屏的使用十分广泛，它可以应用在个人便携式数字设备，如平板电脑、智能手机、GPS等，也可应用在公共场所的多媒体电脑或查询终端，如银行、邮局、火车站等

6．手写板手写板一般包括一个电子板和一只专用笔当笔在电子板上移动时，其运动轨迹被记录下来，然后识别成文字手写板主要分为电阻压力板、电容板以及电磁压感板等几种

7．条形码读入器条形码读入器是一种能识别条形码的扫描装置当读入器扫描条形码时，会把不同窄宽的黑白条纹翻译成相应的编码，然后输入计算机中。按照外形可分为笔式和卡槽式两种2.4.2输出设备输出设备能够将计算机的运行结果或过程，通过输出接口转换成人们理解的形式。常用的输出设备有显示器和打印机等。1．显示器显示器是计算机必不可少的一种图文输出设备，也是人机对话的一个重要工具。它能够把主机输出的电信号经过一系列处理后转换成光信号，并最终将文字、图形等显示在屏幕上计算机显示器通常由显示器和显示控制器两部分组成。显示器是一个独立的设备，显示控制器也叫显示卡、显卡、图形卡或视频卡常用的显示器有阴极射线管显示器CRT）和液晶显示器LCD两种CRT显示器是一种使用阴极射线管的显示器LCD是借助液晶对光线进行调制而显示图像的与CRT显示器相比，LCD显示器具有体积轻薄、功耗小、无辐射、不闪烁等优点LCD显示器的主要性能指标有：显示屏的大小、分辨率、刷新速率、色彩、亮度和对比度、响应时间、辐射和环保、背光源类型显示控制器也叫显卡，包括显示控制电路、绘图处理器、显示存储器和接口电路等四个部分显示控制电路负责对显示卡及显示器的操作进行控制，如光栅扫描、画面刷新等；绘图处理器是显卡的核心，它是一种专用处理器，有一组适用于图形和图像处理的专用指令，如基本图形绘制、图案填充、图形缩放等，使用绘图处理器既减轻了CPU的负担，又加快了图形绘制和操作的速度；显示存储器用来存放内存中的图像数据；接口电路负责显卡与CPU和内存之间的数据传输2．打印机打印机也是计算机的主要输出设备，用于将计算机处理结果打印在相关介质上打印机按照工作原理可分为击打式和非击打式两大类；按照工作方式可分为点阵打印机、针式打印机、喷墨打印机、激光打印机等目前使用较广的是针式打印机、激光打印机和喷墨打印机针式打印机针式打印机是击打式打印机，利用打印钢针按字符的点阵打出文字和图形。针式打印机打印速度较慢，打印质量不高，噪声也比较大，目前在家庭和办公领域已很少使用。但是针式打印机价格便宜、耗材成本低、能多层套打，特别是平推打印机，因其独特的平推式进纸技术，在打印票据和存折等方面，具有其他种类打印机所不具备的优势，因此在银行、超市、证券等领域被广泛使用.激光打印机激光打印机是激光技术与复印技术相结合的产物，核心部件是可以感光的硒鼓。打印时，先利用激光扫描主机送来的信息，然后把要输出的信息在硒鼓上形成静电潜像，并转换成磁信号，使碳粉吸附在纸上，经加热定影后输出。激光打印机的主要优点是打印速度高，打印质量好，噪声小，可采用普通纸，也可以直接输出在用于印刷制版的透明胶片上。喷墨打印机喷墨打印机的关键部位是喷嘴

,它是目前家庭中使用最广泛的打印机。打印时噪音小，打印速度较快，而且分辨率高，打印的字符更清晰，印刷质量较好。在彩色图像输出设备中，喷墨打印机占绝对优势，但喷墨打印机的墨水消耗快，且墨水成本较高。打印机的性能指标打印机的性能指标主要有打印精度、打印速度、色彩数目等打印精度是打印机的分辨率，是衡量图像清晰程度的指标打印速度色彩表达能力是指打印机可打印的不同颜色的总数其他。包括打印成本、噪音、打印幅面大小、可打印字体的数目及种类、与主机的接口、功耗及节能效率等。目前，家用打印机的最大打印幅面一般为A4，与主机的接口也都兼具并行和USB两种接口。2.5外存储器

外存储器也叫外存、辅助存储器、辅存，可以用来长期存放程序和数据，一般只和内存进行信息交换。当电源关闭时，外存里存储的信息不会丢失，所以也称它为永久性存储器。外存储器有软盘、硬盘、磁带、光盘、U盘、移动硬盘和存储卡等2.5.1硬盘存储器1．硬盘的结构硬盘由磁性盘片（存储介质）、主轴与电机、控制电路、伸缩臂以及伸缩臂上的磁头等组成硬盘的磁性盘片由一个或者多个碟片组成，碟片的上下两面都覆盖有铁磁性材料，通过磁性材料粒子的磁化来记录数据，磁性材料粒子有两种不同的磁化方向，分别用来表示“0”或“1”一般一块硬盘由1～5张盘片组成，盘片表面由外向内被分为若干个同心圆，每个圆称为一个磁道，盘面上一般有几千个磁道。每个磁道又被分为几千个扇区，每个扇区的容量一般为512字节。由于硬盘由一组重叠的盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并且都是从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道就形成一个圆柱，称为磁盘的柱面硬盘上定位数据需要根据3个参数：磁头号、柱面号、扇区号

2．硬盘的技术指标（1）容量硬盘容量=柱面数×磁头数×扇区数×每扇区字节数（512B）

（2）转速硬盘内主轴电机的旋转速度，也就是硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为rpm（3）平均寻道时间是指硬盘磁头移动到数据所在磁道花费时间的平均值，单位为毫秒（ms）。它在一定程度上体现了硬盘读取数据的能力。平均寻道时间越短，硬盘越好（4）平均存取时间是指磁头找到指定数据的平均时间，通常它是硬盘平均寻道时间和平均等待时间之和（5）缓存缓存是硬盘控制器上的一块DRAM内存芯片，具有极快的存取速度。在硬盘上使用缓存主要是为了提高硬盘与主机交换数据的速度

（6）数据传输速率是指硬盘读写数据的速度，包括内部传输速率和外部传输速率，单位为兆字节每秒2.5.2光盘存储器1．光盘存储器的结构和工作原理光盘存储器由光盘片和光盘驱动器两个部分组成光盘片是在有机塑料基底上加上各种镀膜制作而成的，用于存储数据。光盘存储数据的原理和磁盘不同，它通过在盘面上压制凹坑的方式来记录信息，凹坑的边缘处表示“1”，凹坑内和凹坑外的平坦部分表示“0”。光盘上信息的读出需要使用激光进行分辨和识别。光驱是读写光盘数据的设备。光驱通常由激光头、主轴电机、伺服电机、系统控制器等几个部分组成。光驱的主要技术指标是数据的传输速率（即倍速）。2．光驱的类型常见光驱蓝光光驱DVD只读光驱（DVD-ROM）CD光盘刻录机DVD光盘刻录机组合光驱CD只读光驱（CD-ROM）3．光盘的类型光盘分为CD光盘、DVD光盘和蓝光光盘三种（1）CD光盘分为只读（CD-ROM盘）、可写一次（CD-R盘）和可多次读写（CD-RW盘）三种（2）DVD光盘分为三种：只读DVD（DVD-ROM）、可写一次DVD（DVD-R、DVD+R）、可多次读写DVD（DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW）（3）蓝光光盘（BD光盘）它是目前最先进的大容量光盘，利用波长较短（405nm）的蓝色激光读取和写入数据BD光盘也有BD-ROM、BD-R和BD-RW等几种，分别具有只读、一次记录和可多次擦写的特点2.5.3移动存储器常用的移动存储器有U盘、存储卡和移动硬盘等

（1）U盘采用闪烁存储器制成，采用USB接口与主机相连

（2）存储卡也是采用闪存做成，一般是卡片的形态。种类多，有CF卡、MMC卡系列、SD卡系列、记忆棒系列、XD图像卡、SM卡等。具有体积小巧、携带方便、使用简单、兼容性好等优点

（3）移动硬盘以硬盘为存储介质，通常由微型硬盘和特制的配套硬盘盒构成。优点有：可靠性高、传输速率高、使用方便、体积小、重量轻、容量大*2.6微型计算机选配与维护

2.6.1微型计算机选配1．主板选购选购主板时需要注意芯片组和主板的规格目前主流主板品牌有华硕、技嘉、微星等

2．CPU选购市场上的CPU有两类：一类是Intel公司的酷睿、奔腾和赛扬系列，另一类是AMD公司的羿龙、速龙、闪龙系列3．内存条选购与主板的匹配、内存条的容量、选择质量好的内存条知名的内存品牌有：金士顿、威刚、三星、海盗船、宇瞻、现代、金邦等4．硬盘选购容量、转速、接口、数据缓存及寻道时间、品牌知名的硬盘品牌有希捷、西部数据、日立、三星和东芝等5．显示器选购屏幕尺寸、响应时间、可视角度、显示效果、品牌知名的显示器品牌有三星、华硕、明基、戴尔、惠普、NEC、宏碁、飞利浦等6．显卡选购按需选择

知名的显存品牌有七彩虹、影驰、索泰、华硕、翔升、铭鑫、铭瑄、盈通、蓝宝石，微星、技嘉等7．声卡选购选择合适的声音处理芯片、声卡的做工知名的声卡品牌有创新、乐之邦、华硕等

8．机箱选购防电磁辐射干扰能力、牢固可靠、内部空间大、散热好、品牌

9．电源选购是否通过安全认证、做工和用料

2.6.2微型计算机日常维护1．CPU的维护CPU最主要的是散热问题2．硬盘驱动器的维护硬盘在工作时不能突然关机和搬动机器、注意使用环境的温度、保持工作环境的清洁、定期备份、整理、检测硬盘

3．光驱和光盘的维护光驱的维护需要控制光驱的工作温度和湿度；其次，需要定期除尘。光驱在使用时也需要注意：不要让光驱使用划痕较重的光盘，光驱两次读不出来的盘不要再强行读盘；不要频繁地进行进、出仓操作；不要用手将光盘托盘推进仓门

光盘要定期进行清洁并及时擦除光盘上的污点，要让光盘避免光照或接触热源，更不能将其他重物压在上面，否则容易变形，使用时应注意：不要用手触摸光盘的信号部分，取拿时用手指抠拿光盘中心定位孔和光盘边缘；不能将两张光盘裸露重叠放置；使用后的光盘应从光驱中取出放入保护盒内垂直存放；避免长时间地读盘，用完光盘之后，应及时取出，不要让它长时间地在光驱里旋转4．键盘的维护注意保持键盘的清洁、操作键盘时，按键时间不宜过长。正确的动作是“敲键”，敲键时不可用力过大，以防按键的机械部件受损失效5．鼠标的维护鼠标使用时应注意防尘防水，清洁时用软纱布蘸无水酒精或清洁剂轻轻擦拭6．显示器的维护注意显示器的屏幕和外壳的清洁

、使用时避免频繁开关显示器，影响寿命、启动计算机时，先打开显示器开关，然后再接通主机电源，使用时应将显示器的亮度、对比度等调整适当、注意散热

6．插槽、内存、扩展卡的维护要及时清洁各种扩展槽、内存插槽和接口2.6.3微型计算机常见硬件故障及排除1．计算机硬件的类型和故障原因计算机常见的硬件故障有如下几种类型：（1）机械故障；如打印机的打印头、硬盘驱动器的机械部分。（2）电路故障：如主板、软驱、硬驱等电路芯片损坏，驱动能力下降、电容短路等。（3）接触不良：主要是扩展槽与接口卡的接触部分，信号电缆插头与插座的接触部分。（4）介质故障：主要是光盘、硬盘的磁道有划痕，光盘上有油污等。计算机硬件故障产生的原因很复杂，归纳起来大致有如下几点：（1）灰尘太多（2）温度过高（3）静电（4）操作不当（5）自然损坏2．计算机基本故障信息提示（1）喇叭鸣响含义PC机喇叭报警声是由主板上的BIOS设定的，BIOS有两种：AMI和AWARD，大多数主板都采用AWARD的主板。如果开机时主机喇叭鸣叫，说明系统自检没通过，计算机硬件有问题。AWARD的BIOS设定是：1短：系统正常启动；2短：CMOS奇偶校验错误，可进入CMOS进行重新设置；1长1短：内存或主板错误；1长2短：显卡错误；1长3短：键盘控制器错误；1长9短

：存储BIOS程序的FlashROM或EPROM芯片局部错误；不停地（长声）：内存条未插紧或内存条损坏；不停地（短声）：电源损坏；无声音也无显示：电源或BIOS程序损坏。（2