第1讲 比特的概念及计算机的组成原理

第2章计算机组成原理主讲教师：刘建华引言信息的基本单位

——比特(bit)什么是比特？比特（bit，binarydigit的缩写）中文翻译为“二进位数字”、“二进位”或简称为“位”比特只有2种取值：0，1比特是组成数字信息的最小单位数值、文字、符号、图像、声音、命令······都可以使用比特来表示，其具体的表示方法就称为“编码”或“代码”例用比特表示图像比特在计算机中如何表示？在计算机中表示二进位的方法：电路的高电平状态或低电平状态(CPU)电容的充电状态或放电状态(RAM)两种不同的磁化状态(磁盘)光盘面上的凹凸状态(光盘)···例1：CPU内部二进位信息的表示CPU内部通常使用高电平表示1，低电平表示00.0V0.5V2.8V3.3V010V+3v010磁盘表面微小区域中，磁性材料粒子的两种不同的磁化状态分别表示0和1例2：磁盘存储器中比特的表示磁盘表面磁性材料粒子存储容量的计量单位

8个比特＝1个字节（byte，用大写B表示）计算机内存储器容量的计量单位：KB:1KB=210字节=1024B（千字节）MB:1MB=220字节=1024KB（兆字节）GB:1GB=230字节=1024MB（吉字节、千兆字节）TB:1TB=240字节=1024GB（太字节、兆兆字节）外存储器容量经常使用10的幂次来计算：1MB＝103KB

＝1000KB1GB＝106KB

＝1000000KB1TB＝109KB=1000000

000KB2.1计算机的组成与分类2.1.1计算机的发展与作用什么是计算机？计算机是一种工具不是交通运输工具不是机械加工工具不是···工具计算机是一种信息处理工具对计算机的简单描述计算机(电脑)是一种能够接收信息，并按照存储在其内部的程序（程序表达了某种规则）对输入信息进行处理，并产生输出结果的高度自动化的数字电子设备。②处理①输入③输出输入信息计算机输出信息计算机有哪些特性？计算机的特性：（1）速度快（2）存储容量大（3）通用性好不仅能处理数字和文字，而且能对图像、声音等多种形式的信息进行处理不仅能进行数学运算，而且能进行逻辑运算不仅能进行运算，而且具有信息的获取、存储、传输、展现等功能（4）计算机与计算机具有互连、互通和互操作的能力计算机的发展世界上的第一台电子计算机

1946年2月，世界上第一台电子计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学问世。 它的出现，开创了一个计算机时代，引发了一场由工业化社会发展到信息化社会的新技术产业革命浪潮，从此揭开了人类历史发展的新纪元。第1台数字电子计算机1946年ENIAC计算机公布

ENIAC（电子数字积分机与计算机）：研制单位：美国宾夕法尼亚大学用途：军事计算运算速度：5000次/秒体积价格：170平方米，30吨，140千瓦，40万美元计算机的分代(按使用的元器件)第一代（约1946-1957）电子管计算机

●速度：几十～几万次/秒

●内存：磁鼓，千字

●外设：磁带

●机器语言或汇编语言编程美国于20世纪50年代生产的IBM704型采用电子管的第一代电子计算机第一代电子计算机中使用的磁鼓存储器第二代（约1957-1964）晶体管计算机

●速度：几十万次/秒，

●内存：磁芯，十万字

●外设：磁盘 ●高级语言编程电子管晶体管计算机的分代(按使用的元器件)第三代（约1965-1973）中小规模集成电路(SSI,MSI)计算机

速度：几十万次～几百万次/秒

内存：半导体存储器

高级语言,OS,DBMS第四代（1974年起）大规模(LSI)和VLSI计算机 速度：几百万次～亿次/秒 内存：半导体存储器 软件工程，分布式处理等2.1.2计算机的组成计算机是一个复杂系统计算机硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称计算机软件是指在计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档计算机硬件的逻辑结构1经典计算机的逻辑结构（冯.诺依曼计算机）运算器和控制器输入设备输出设备存储器（注：逻辑结构意指概念上（即功能上）的结构）

冯诺依曼

(Johnvoneumann)美籍匈牙利科学家，现代计算机之父，率先奠定了现代计算机的基本结构。计算机硬件的逻辑结构2现代计算机的逻辑结构与经典计算机结构相比的3个变化：集中控制→分散控制存储器→内存储器＋外存储器通过CPU通信→通过总线进行通信中央处理器(运算器及其控制)外存储器内存储器输出设备总线(bus)输入设备I/O接口I/O接口外存储器接口控制器控制器控制器CPU控制器memorystorageI/O设备通过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(1)输入设备输入(input)的双重含义：1.把信息送入计算机的过程;2.向计算机输入的内容输入设备(inputdevices)功能：用来向计算机输入信息输入设备有多种，例如:键盘——输入文字、符号和命令鼠标器——输入鼠标器移动的位置信息及按钮命令扫描仪——输入图片麦克风——输入声音输入设备的共性：不论信息的原始形态如何，输入到计算机中的信息都使用二进位来表示(2)中央处理器(运算控制器)什么是处理器(processor)？能高速执行指令，完成二进制数据的算术或逻辑运算和数据传送等操作的部件，特点是：由数字电路组成，结构非常复杂所有电路都制作在大规模集成电路芯片上(仅几个平方厘米)，称为“微处理器”(microprocessor)Intel4004chipIntel8080chip什么是中央处理器(CPU)？计算机中通常有多个不同的处理器，各有不同的分工和任务用于执行系统软件和应用软件的处理器称为CPU，CPU是计算机必不可少的核心组成部件多数个人计算机只有1个CPU，但有一些计算机包含有2个、4个、8个甚至成百上千个CPU问题：除了CPU之外，计算机中还有哪些处理器？(3)存储器功能：储存以二进位形式表示的程序和数据分类：内存储器/外存储器内存储器(简称内存或主存)外存储器(简称外存或辅存)存取速度很快较慢存储容量较小(因单位成本较高)很大(因单位成本较低)性质断电后信息消失断电后信息保持用途存放已经启动运行的程序和需要立即处理的数据长期存放计算机系统中几乎所有的信息与CPU关系CPU所处理的指令及数据直接从内存中取出程序及相关数据必须先送入内存后才能被CPU使用·····011010011010101000001000000001000011001001111011111·······存储内容地址(4)输出设备输出(output)的双重含义：1.把信息送出计算机的过程;2.从计算机输出的内容输出设备(outputdevices)功能：从计算机输出信息输出设备有多种，例如:显示器——输出文字、符号和图形打印机——打印文字、符号和图形扬声器——输出声音(多数)输出设备的共性：把计算机中的二进位信息转换成人可感知的形式(文字、符号、图形、声音等)(5)总线(bus)功能：用于连接CPU、内存、外存和各种I/O设备并在它们之间传输信息的一组共享的传输线及其控制电路分类：CPU总线（或前端总线）：用于连接CPU和内存的总线I/O总线：连接内存和I/O设备（包括外存）的总线2.1.3计算机的分类计算机的分类（1）按内部逻辑结构分类8位/16位/32位/64位单CPU/多CPU···按性能和价格分类巨型计算机(supercomputer)大型计算机小型计算机个人计算机(personalcomputer)笔记本PC台式PC工作站(workstation)作为服务器(server)使用独立使用或作为客户机(client)使用曙光4000A巨型计算机计算机的分类（2）按计算机服务的对象和作用划分：类型服务对象应用性质主要特点分类或应用举例软件特点个人计算机服务器嵌入式计算机直接为用户服务通用性能/价格比高多媒体性能好有通用性和可扩展性工作站台式机笔记本种类多,功能丰富,用户可自行装卸为其它计算机服务半通用吞吐率(throughput)高可用性(availability)好有可扩展性(scalability)数据库服务器Web服务器打印服务器(企业级,部门级··)实时处理和并发工作能力强，可靠性和安全性好为其它设备服务专用价格便宜功耗低实时(realtime)处理软件固化,扩展性差手机数码相机

MP3播放器

···功能专用、单一、结构紧凑，固化在芯片中，不易修改和扩充2.1.4微处理器

和嵌入式计算机什么是微处理器？微处理器（μP

）是使用单片大规模集成电路制成的、具有运算和控制功能的电子部件，例如:μP是各种类型计算机的核心组成部分用于执行系统软件和应用软件的μP

称为“CPU”目前几乎所有计算机的CPU使用的都是微处理器除了用作CPU的通用微处理器之外，还有许多专用的微处理器产品：绘图处理器、通信处理器等Intel4004Intel8086Intel奔腾4Intel酷睿2微处理器的发展非常迅速

处理器主要参数400480808086802868038680486奔腾高能奔腾奔腾Ⅱ奔腾Ⅲ奔腾4推出时间(年)1971197419781982198519891993~19961995~19971997～19981999～20032000～2006主频

(MHz)0.10824.776～2016～3333～10060～200150～200233～333450～14001500～3800前端总线频率(MHz)0.10824.776～2016～3325或3350或666666100或133400,533或800，1066外部数据线数目48161632326464646464地址线数目1016202432323236363636存储空间大小640B64KB1MB16MB4GB4GB4GB64GB64GB64GB64GB晶体管数目(万)0.230.452.913.427.51203105507509504200制造工艺(μm)106>21.51.5~1.01.0~0.80.8～0.350.6～0.350.35～0.250.25～0.130.13～0.065芯片引脚数目1640,4068132168273或296387242370478或775什么是嵌入式计算机？把运算器、控制器、存储器、输入/输出控制、接口电路全都集成在一块芯片上，这样的超大规模集成电路称为“单片计算机”或“嵌入式计算机”用途举例：内嵌在其他设备中作为信息处理的核心装置，例如数码相机、MP3播放器、手机、计算机外围设备、汽车、机顶盒等特点：功能固定、专用，软件固化在芯片上，通常不能改变大多应满足实时信息处理的要求以最低成本满足应用要求能适应恶劣工作环境2.2CPU的逻辑结构

与工作原理2.2.1CPU的逻辑结构

2.2.2指令与指令系统2.2.3CPU的性能指标2.2.1CPU的逻辑结构冯·诺依曼计算机的结构与原理(1)计算机的工作由程序控制，程序是一个指令序列，指令是能被计算机理解和执行的操作命令；(2)程序(指令)和数据均以二进制编码表示，均存放在存储器中；(3)存储器中存放的指令和数据按地址进行存取；(4)指令是由CPU一条一条顺序执行的。中央处理器运算器和控制器输入设备输出设备存储器“存储程序控制”原理将问题的解算步骤编制成为程序，程序连同它所处理的数据都用二进位表示并预先存放在存储器中程序运行时，CPU从内存中一条一条地取出指令和相应的数据，按指令操作码的规定，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止存储器中央处理器存储数据和指令执行指令处理数据指令，数据处理结果CPU的任务CPU主要由运算器（ALU）、控制器和寄存器组3个部分组成CPU的主要任务是执行指令，它按指令的规定对数据进行操作指令是什么？指令就是命令，它用来规定CPU执行什么操作。指令是构成程序的基本单位，程序是由一连串指令组成的指令采用二进位表示，大多数情况下，指令由两个部分组成：操作码操作数地址指出CPU应执行何种操作的一个命令词，例如加、减、乘、除、取数、存数等指出该指令所操作(处理)的数据或者数据所在位置举例:100206把02存储单元和06存储单元中的内容相加，和数保存在02单元指令及其格式指令的格式：操作码用几位表示？(多少种不同的操作功能)操作数地址是2个还是3个？R1R3+R5R1R1-R3

ADDR1R3R5SUBR1R3指令在计算机中的执行过程取指令：CPU的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器指令译码：指令寄存器中的指令经过译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里执行指令3.1取操作数3.2进行运算修改指令计数器，决定下一条指令的地址1取指令4修改指令计数器3执行指令2指令译码指令执行周期问题：CPU的时钟频率(主频)与指令执行速度是什么关系？关于指令系统CPU可执行的全部指令称为该CPU的指令系统，即它的机器语言指令应该简单，简单才能提高速度!关于CPU的兼容性不同公司生产不同的CPU产品：Intel公司：Pentium系列、赛扬系列、至强等AMD公司：独龙、闪龙、炫龙等IBM公司：Power5、Power6等（苹果的Macintosh使用）SUN公司：UltraSPARC处理器HP公司：PA-RISC、Itanium处理器同一公司同一系列的CPU具有向下（前）兼容性：A计算机（使用新型号CPU）的程序不能在B计算机（使用老型号CPU）上运行，B计算机的程序却能在A计算机上运行不同公司的不同CPU产品其指令系统不同，它们互相不兼容：A计算机的程序不能在B计算机上直接运行，B计算机的程序也不能在A计算机上直接运行互相兼容2.2.3CPU的性能指标如何衡量CPU的性能？计算机的性能主要表现在程序执行速度的快慢，它由许多因素决定，例如CPU、内存、硬盘、显卡等，但通常CPU是主要因素CPU性能高低的主要指标是CPU的速度，有2种衡量方法：计算每秒钟可执行的指令数目（单位：MIPS、MFLOPS）使用常用软件（办公软件、数字媒体处理软件和3D游戏等）的执行速度来衡量CPU的性能影响CPU性能的主要因素(之一)CPU的字长（位数）目前PC使用的CPU大多是32位处理器，新一代的PC机将使用64位处理器主频（CPU时钟频率）主频提高，CPU的处理速度通常也会加快CPU总线（前端总线）的速度CPU总线速度决定了CPU与内存间数据传输速度的快慢高速缓存（cache）的容量与结构cache容量越大、级数越多，其效用就越显著影响CPU性能的主要因素(之二)CPU的指令系统指令的格式和功能会影响程序的执行速度CPU的逻辑结构CPU包含的定点运算器和浮点运算器数目等PipeliningandParallelProcessingInstructionsResultsaresequenced1.指令排队等候进入CPU处理并行处理提高计算机速度的有效途经3.每个CPU负责完成分配给它的指令2.哪一个CPU空闲，就把等候的指令交给它执行(包含3个内核)2.3PC机的主机2.3.1

主板、芯片组与BIOS

2.3.2内存储器2.3.3I/O总线和I/O接口台式PC的物理组成台式机1音箱5CPU2调制解调器6键盘3麦克风7鼠标器4内存条8CD驱动器9软驱10硬盘驱动器11打印机12I/O接口13CRT显示器14扩展卡2.3.1

主板、芯片组与BIOS台式PC机(立式)的主机箱扩展空间(1)主板主板的作用：安装所有的电子器件、电路与连接件主板安装内容：见上图ROMBIOS：存放最基础的软件——基本输入/输出系统(BIOS)CMOS存储器：存放系统的基本参数（日期、时间、口令等）存储器插座

处理器插槽外部设备插口(I/O接口)软驱及硬盘的IDE连接器电源连接器

PCI总线槽

CPU插座显示卡的AGP插槽南桥芯片ROMBIOS

CMOS存储器北桥芯片CPU插座内存条插座软驱、硬盘IDE连接器电源连接器PCI总线插槽

芯片组

I/O端口例：华硕P4T主板照片(2)芯片组的作用yALU寄存器组CPU总线接口R6CPU(前端)总线I/O总线主板扩展槽PCI接口南桥芯片I/O总线寄存器组运算器中央处理器指令计数器指令寄存器控制器磁盘控制器以太网卡USB控制器和接口鼠标器键盘网线disk声卡视频卡光驱主存储器0A北桥芯片y存储器总线显卡芯片组举例芯片组的作用：是PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽北桥芯片：1.存储器控制功能；2.连接CPU、存储器、显卡、南桥芯片的枢纽南桥芯片：1.多种I/O设备的控制功能；2.I/O总线(PCI总线)功能；3.提供了各种I/O接口Pentium4CPU前端总线北桥82865PMCH图形卡接口双通道南桥82801EICH5USB2.0接口(x8)以太网接口PCI插槽(≤6个)ROMBIOS硬盘接口(x2)音频CodecSuperI/O键盘,鼠标,软驱,并口,串口等电话ModemDDR2电源管理、时钟生成DDR2存储器CPU关于芯片组的一些说明芯片组与CPU芯片同步发展，有什么样功能和速度的CPU，就有什么样的芯片组与之配套由于集成电路集成度越来越高，为降低系统成本，芯片组中集成了越来越多的功能，包括网卡、显卡、声卡等功能芯片组产品：Intel芯片(如865、915、945、955、975系列等）VIA（威盛，中国台湾）nVIDIA（美国）ATI（加拿大）AMD（美国）(3)BIOS什么是BIOS（BasicInput/OutputSystem）？中文名为“基本输入/输出系统”，它是存放在主板上只读存储器（ROM）芯片中的一组机器语言程序功能：诊断计算机故障启动计算机工作控制基本的输入输出操作(键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等)BIOS芯片保存BIOS的只读存储器(ROM)芯片BIOS芯片中包含的程序加电自检程序程序（POST）

(PowerOnSelfTest)用于检测计算机硬件故障系统自举程序（Boot）启动计算机工作，加载并进入操作系统运行状态CMOS设置程序设置系统参数：日期、时间、口令、配置参数等常用外部设备的驱动程序（Driver）实现对键盘、显示器、软驱和硬盘等常用外部设备输入输出操作的控制PC机的启动工作过程接通电源时CPU自动执行BIOS中的POST程序1.1按CMOS中的内容来识别硬件的配置,测试各部件的工作状态(发现错误则报错)1.2初始化CPU、内存、ROM、主板、CMOS、显示卡、键盘、软驱和硬盘等设备CPU自动执行自举程序按照CMOS中预先设定的启动顺序，搜寻外存储器（软、硬盘或光盘）从外存储器读出引导程序，然后由引导程序读出操作系统并装入内存最后，将控制权交给操作系统，整个计算机由操作系统所控制关于CMOS芯片这是一个容量很小的RAM存储器，由电池供电，即使计算机关机后也不会丢失所存储的信息作用：存放计算机硬件的参数（称为“配置信息”），包括日期和时间、口令、软盘/硬盘/光盘驱动器的数目、类型及参数、显卡类型、cache使用状况、启动机器时访问外存的顺序等，供BIOS程序使用设置和修改CMOS参数的方法：在开机启动BIOS工作时，按下Del键(或F2或F8健)，即可进入BIOS中的CMOS设置程序2.3.2内存储器计算机中存储器的层次结构cache存储器主存储器(RAM和ROM)外存储器（软盘、硬盘、光盘）后备存储器（磁带库、光盘库）内存储器外存储器寄存器典型容量<1KB1MB256MB-1GB40GB-200GB10TB-100TB典型存取时间1ns2ns10ns10ms10s分析：速度越快，成本较高。为了获得好的性能/价格比，计算机中各种存储器组成一个层状的塔式结构，取长补短，协调工作工作过程：1）CPU运行时，需要的操作数大部分来自寄存器2）如需要从(向)存储器中取(存)数据时，先访问cache，如在，取自cache3）如操作数不在cache，则访问RAM，如在RAM中，则取自RAM4）如操作数不在RAM，则访问硬盘，操作数从硬盘中读出→RAM→cache内存储器的分类及应用内存由半导体存储器芯片组成，芯片有多种类型：半导体存储器只读存储器(ROM)随机存取存储器(RAM)静态随机存取存储器SRAM动态随机存取存储器DRAM不可在线改写内容的ROM快擦除存储器（FlashROM）（用作Cache存储器）

（用作主存储器）每个存储单元(cell)由6个晶体管组成只要加上电源，信息就能一直保持对电器干扰相对不很敏感比DRAM更快，也更贵每个存储单元由1个电容和1个晶体管组成.

每10-100ms必须刷新一次对电器干扰比较敏感比SRAM慢，但便宜（用作BIOS存储器）(图形卡、硬盘控制器)PC机主存储器的物理结构主存储器由若干内存条组成内存条的组成：把若干片DRAM芯片焊装在一小条印制电路板上制成内存条必须插在主板上的内存条插槽中才能使用目前流行的是DDR和DDR2内存条：均采用双列直插式，其触点分布在内存条的两面DDR条有184个引脚，DDR2有240个引脚PC机主板中一般都配备有2个或4个DIMM插槽

存储器与CPU速度差距愈来愈大DRAM,硬盘与CPU之间的速度差距愈来愈大：问题：由于CPU工作速度很快，内存速度比较慢（差1～2个数量级），从内存取数或向内存写数时，CPU往往需要等待关于cache存储器什么是cache(高速缓存)？cache是一种小容量高速缓冲存储器，它由SRAM组成cache直接制作在CPU芯片内，速度几乎与CPU一样快程序运行时，CPU使用的一部分数据/指令会预先成批拷贝在cache中，cache的内容是主存储器中部分内容的映象当CPU需要从内存读(写)数据或指令时，先检查cache中有没有，若有，就直接从cache中读取，而不用访问主存储器012345678910111213141589143444101010主存中的部分信息拷贝在cache存储器中Cache存储器主存储器关于cache存储器2.3.3I/O控制与I/O接口输入的任务：将输入设备输入的信息送到内存储器的指定区域输出的任务：将内存储器指定区域的内容送出到输出设备

I/O操作也包括将外存储器的内容传输到内存，或将内存中的内容传输到外存储器

I/O操作的任务I/O操作的特点I/O操作与CPU的运算可并行进行多个I/O设备可同时进行工作配置的I/O设备数量和品种可经常增减或变换每类I/O设备都有各自的控制器，它们按照CPU的I/O操作命令，独立地控制I/O操作的全过程关于I/O总线I/O总线是各类I/O控制器与CPU、内存之间传输数据的一组公用信号线，这些信号线在物理上与主板扩展槽中插入的扩展卡（I/O控制器）直接连接。目前PC机使用的I/O总线PCI总线PCI-Express(高速PCI总线)PCI总线扩展槽关于I/O接口I/O接口：I/O设备与I/O控制器之间的连接器包括：插头/插座的形式、通讯规程和电器特性等分类：从数据传输方式来分：串行（一次只传输1位）并行（多位一起进行传输）从是否能连接多个设备来分：总线式（可连接多个设备）独占式（只能连接1个设备）从是否符合标准来分：标准接口（通用接口）专用接口（专用接口）串行口并行口I/O设备接口串行口9针并行口VGA视频口键盘接口双绞线接口PS/2接口串行口25针同轴电缆网络接口显示器接口麦克风音箱键盘接口并行口USB接口以太网双绞线接口串行口鼠标器接口(安装在主板上的I/O设备接口)台式PC机箱背板照片键盘接口鼠标接口串行接口电源接口打印机(并行)接口(游戏)操纵杆接口显示器接口扬声器接口麦克风接口电话线/MODEM接口常用的I/O接口及其性能参数名称数据传输方式数据传输速率标准插头/插座形式可连接的设备数目通常连接的设备串行口串行,双向50～19200b/sEIA-232或EIA-422DB25F或DB9F1鼠标器，MODEM并行口(增强式)并行,双向1.5MB/sIEEE1284DB25M1打印机，扫描仪USB(1.0)USB(1.1)串行,双向1.5Mb/s(慢速)1.5MB/s(全速)USBA最多127键盘，鼠标器，数码相机，移动盘等USB(2.0)串行,双向60MB/s(高速)USBA最多127外接硬盘，数字视频设备，扫描仪等IEEE1394aIEEE1394b串行,双向12.5,25,50MB/s100MB/sFireWire(i.Link)最多63数字视频设备IDE并行,双向66MB/s100MB/s133MB/sUltraATA/66

UltraATA/100UltraATA/133(E-IDE)1~4硬盘，光驱，软驱SATA串行,双向150MB/s300MB/sSATA1.0SATA2.07针插头/插座1硬盘显示器输出接口并行,单向200～500MB/sVGAHDB151显示器PS/2接口串行,双向低速IBM1键盘或鼠标器红外线接口(IrDA)串行,双向115,000bps或4Mbps红外线数据协会不需要1键盘，鼠标器，打印机等关于USB接口通用串行总线式接口（UniversalSerialBus）高速、可连接多个设备、串行传输传输速率：USB的1.1版：1.5Mb/s和12Mb/sUSB2.0版：高达480Mb/s（60MB/s）使用4线连接器，体积小，符合即插即用规范（Plug&Play,即PnP）使用“USB集线器”扩展机器的USB接口，最多连接127个设备可通过USB接口由主机向外设提供电源（＋5V，100～500mA）。USB接口的3种类型接口类型A,通常在PC上出现接口类型B,通常在USB设备上出现Mini-USB,数码相机、移动硬盘等设备经常使用USB集线器,可扩展PC机的USB接口黑地GND4绿数据＋＋DATA3白数据－－DATA2红电源VCC1导线颜色名称信号引脚2.4常用输入设备2.4.1键盘2.4.2鼠标2.4.3笔输入设备(选学)2.4.4扫描仪2.4.5数码相机2.4.1键盘（Keyboard）键盘作用：向计算机输入字母、数字、符号、命令等信息按键的布局与类型：其它按键：

Windows控制键;多媒体播放控制键;若干指示灯小键盘光标控制键功能键打字键盘修饰键键盘的结构机械式键盘：早期曾使用电容式键盘：无磨损和接触不良问题，耐久性、灵敏度和稳定性都比较好，击键声音小，手感较好，寿命较长与主机的接口PS/2接口USB接口无线接口（红外线或无线电波）敲击键盘的正确姿势正确不正确2.4.2鼠标器（Mouse）鼠标器的作用作用：控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处，然后通过按键（左键或右键）发出命令，完成各种操作工作过程：用户移动鼠标器时，借助于机械或光学原理，将鼠标在X方向和Y方向移动的距离变换成脉冲信号输入计算机计算机中的鼠标驱动程序把接收到的脉冲信号转换成水平和垂直方向的位移量，继而控制屏幕上鼠标箭头的移动优点：外型轻巧，操纵自如，使用方便，价格低廉鼠标器的类型与组成类型：光电式鼠标器发光二极管微型镜头右键左键滚轮（当前流行使用）机电式鼠标器（曾经流行使用）滚轮按键传动球鼠标垫鼠标箭头的常见形状及含义鼠标形状含义鼠标形状含义标准选择调整窗口垂直大小文字选择调整窗口水平大小帮助选择窗口对角线调整后台操作窗口对角线调整忙移动对象在Windows操作系统中，不同的鼠标形状有不同的含义：几种不同形式的鼠标器无线鼠标接收器发送器指点杆触摸板笔记本电脑使用：轨迹球操纵杆玩游戏使用鼠标器与主机的接口接口类型RS－232串行口（D形9针）PS/2（圆形6针）USB无线鼠标USB接口2.4.3

笔输入设备笔输入设备(手写板)简述作用：兼有键盘、鼠标和写字笔的功能，可以替代键盘和鼠标输入文字、命令和作图输入汉字时，需运行“手写汉字识别软件”类型电阻式电容式电磁感应式与主机的接口类型串行口USB2.4.4

扫描仪扫描仪的作用扫描仪是将原稿（图片、照片、底片、书稿）输入计算机的一种输入设备扫描仪输入到计算机中的是原稿的“图象”(bitmap)蓝色分量绿色分量红色分量扫描仪的3种类型滚筒式和胶片专用扫描仪高分辨率的专业扫描仪，技术性能很高，多用于专业印刷排版领域手持式扫描仪扫描头较窄，只适用于扫描较小的图件平板式扫描仪主要扫描反射式稿件，适用范围较广。其扫描速度、精度、质量比较好扫描仪的性能指标分辨率（dpi）反映了扫描仪扫描图像的清晰程度，用每英寸生成的像素数目（dpi）来表示例如：600×1200dpi，1200×2400dpi色彩位数（色彩深度）反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力，位数越多，扫描仪所能反映的色彩就越丰富，扫描的图象效果也越真实例如：24bit，32bit，36bit，42bit，48bit扫描幅面指容许原稿的最大尺寸。例如：

A4幅面,A3幅面，···，A0幅面与主机的接口类型SCSI，

USB，1394接口等2.4.5

数码相机数码相机的作用作用：获取现实世界中景物的数字图像普通数码相机专业数码相机数码相机的主要性能指标CCD像素数目CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上决定数字图像能够达到的最高分辨率例如，分辨率最高达1600×1200时，共有192000个像素(200万像素)存储器容量SM卡（SmartMedia卡）CF卡（CompactFlash卡）MemoryStick(记忆棒)SD(miniSD)卡2.5常用输出设备2.5.1显示器与显示卡2.5.2打印机2.5.1显示器与显示卡计算机显示器的作用与组成作用：是计算机必不可少的图文输出设备，它能将数字信号转化为光信号，使文字和图像在屏幕上显示出来组成与分类：阴极射线管显示器(简称CRT)液晶显示器(简称LCD)集成显卡独立显卡显示器(Monitor)显示控制器(显卡、图形卡)计算机显示器(Displaydevice)液晶显示器(LCD)原理什么是液晶？液晶是介于固态和液态之间的一种物质，它是具有规则分子排列的有机化合物。加热时呈现透明状的液体状态，冷却时则出现结晶颗粒的混浊固体状态。因此既具有液体的流动性，又具有固态晶体排列的有向性。它是一种弹性连续体，在电场的作用下它能快速地展曲、扭曲或者弯曲。显示器的性能指标显示屏尺寸：以对角线长度度量，如，15吋，17吋，19吋，21吋屏幕横向与纵向的比例普通屏：4∶3宽屏：16∶10,或16∶9显示分辨率整屏可显示像素的最大数目，分辨率越高,图像越清晰表示：水平像素个数×垂直像素个数例：1280×1024,1024×768,800×600,640×480在显卡的控制下，屏幕分辨率是可变的，有多种不同的显示分辨率（显示模式）画面刷新速率画面每秒钟更新的次数,通常速率越高图像稳定性越好如何选购和保养LCD？除前面所述参数外，还要考虑3个指标：坏点的个数对比度和亮度LCD的响应时间（10ms内如何保养LCD？千万不要让水进入LCD不用就关机使用屏幕保护程序，不要长时间显示同一画面不要用尖利的东西撞击屏幕··········如何选购显卡？集成显卡还是独立显卡?哪一种绘图处理器(GPU)?多大容量的显示存储器?哪一种接口的显卡（AGP、PCI-E）?

决定的因素是：用途、价格、······

原则：够用就好！2.5.2打印机打印机的作用与类型作用将程序、数据、字符、图形打印输出在纸上类型 针式打印机激光打印机 喷墨打印机针式打印机激光打印机喷墨打印机针式打印机工作原理类型：属于击打式打印机优点：耗材成本低，能多层套打，适合于票据打印缺点：打印质量不高，工作噪声很大，速度慢应用：银行、证券、邮电、商业等领域用于打印存折和票据等

工作原理图激光打印机类型：属于非击打式打印机原理：激光技术与复印技术的结合优点：分辨率较高，打印质量好速度高，噪声低价格适中缺点：彩色输出价格还比较高接口：过去是并行口，目前流行使用USB接口应用：办公室和家庭应用喷墨打印机类型：非击打式打印机，大多为彩色打印优点：可以打印近似全彩色图像，经济，效果好，低噪音，使用低电压，环保缺点：墨水成本高，消耗快应用：家庭及办公墨盒彩色喷墨打印机大多带有一个黑色墨盒和一个彩色墨盒（三色、四色、五色、六色等）主要性能指标(激光/喷墨)打印精度(分辨率)：用每英寸多少点（像素）表示，单位：dpi一般产品为400dpi、600dpi、800dpi，高的甚至达到1000dpi以上打印速度：通常每分钟3～10页色彩表现能力（彩色数目）幅面大小：A3，A4等与主机的接口：并行口、SCSI口、USB接口其他：如打印成本、噪音、功耗等打印精度(分辨率)的意义精度越高，图像越清晰，边缘越光滑2.6外存储器2.6.1软盘存储器2.6.2硬盘存储器2.6.3光盘存储器PC机中的外存储器硬盘存储器软盘驱动器CD-ROM驱动器2.6.1软盘存储器软盘存储器=软驱+软盘片信息的存储介质3.5英寸软盘片信息的读写装置软盘驱动器(软驱)优点：存储介质（软盘片）可更换、携带方便、价格便宜缺点：容量太小(安装在台式PC的机架上)软盘片的结构目前主要使用3.5英寸软盘写保护孔轴盘连接孔软盘片是两面涂满了磁性材料一张圆形软塑料片盘片被封装在一个硬塑料保护壳中读写窗(快门)是可移动的金属套，软盘工作时才打开移动翼片，露出写保护口，信息就无法记录到盘片，从而实现了写保护磁道扇区磁盘的磁道和扇区磁盘表面被分为许多同心圆，每个同心圆称为一个磁道。每个磁道都有一个编号，最外面的是0磁道每个磁道被划分为若干段（段又叫扇区），每个扇区的存储容量均为512字节。每个扇区都有一个编号注：所谓磁盘的格式化操作，就是在盘面上划分磁道和扇区，并在扇区中填写扇区号等信息的过程3.5英寸软盘片存储容量的计算共2个记录面（双面记录）每个记录面80个磁道

(编号:0-79)每个磁道划分为18个扇区

(编号:1-18)每个扇区的存储容量为512字节所以，每张盘片的总存储容量为存储容量=28018

512=1.44MB缺点：盘片容量太小单位存储容量的成本：软盘片>优盘！优盘：512MB～1GB

（100元）如何增大磁盘片的容量？提高盘片上的信息记录密度！增加磁道数目——提高磁道密度增加扇区数目——提高位密度低密度存储示意图