第三章微型计算机基础知识资料

第三章微型计算机基础知识目前一页\总数八十一页\编于六点问题的提出：计算机不仅被用于计算购物账单或从自动柜员机取款，还可帮助作家、历史学家、音乐家、诗人、教师、电视节目制作人、图像工作者等完成他们的工作。计算机为什么具有如此大的灵活性呢?目前二页\总数八十一页\编于六点第三章微型计算机基础知识学习目的和要求：了解微型机系统的硬件构成知道微型计算机的工作过程熟悉微型机的组装与配置掌握计算机的操作与维护培养使用计算机及常用软件的基本技能目前三页\总数八十一页\编于六点目前四页\总数八十一页\编于六点微型计算机系统组成硬件系统软件系统目前五页\总数八十一页\编于六点微型计算机硬件组成体系结构指的是,构成系统主要部件的总体布局、部件的主要性能以及这些部件之间的连接方式。冯·诺依曼体系结构的要点：

计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成。控制器和运算器是其核心，称为CPU按存储程序原理进行工作数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中，存放的位置由地址确定控制器是根据存放在存储器中的指令序列（程序）进行工作，并由一个程序计数器控制指令的执行。目前六页\总数八十一页\编于六点

冯·诺依曼体系结构控制器输入设备运算器（ALU）输出设备存储器目前七页\总数八十一页\编于六点硬件外设主机CPU输入设备输出设备内存外存磁盘硬盘光盘软盘打印机音箱显示器闪存扫描仪键盘鼠标摄像头数码相机主板微型计算机硬件组成目前八页\总数八十一页\编于六点微型计算机的硬件结构

微型计算机硬件的系统结构与冯·诺依曼结构无本质上的差异，不过CPU已被集成在一片大规模或超大规模集成电路上，称为MPU。此外，微型计算机内部的连接方式都是采用总线结构。系统总线：把CPU、存储器和输入输出设备连接起来，用来传送各部分之间的信息。

系统总线包括数据总线、地址总线和控制总线三组。处理器存储子系统I/O子系统目前九页\总数八十一页\编于六点数据总线(DB)：数据总线是传送数据和指令代码的信号线,它是双向总线。8088CPU内部的数据线是16位，但CPU与存储器、I/O端口之间是8位。80286内/外数据线都是16位宽，是16位的微处理器。80486有32位数据线，一次可传输4个字节的数据。目前流行的计算机基本上都是64位的，一次可以传输8个字节的数据。信息流向是双向流动。数据总线目前十页\总数八十一页\编于六点控制总线CB：控制总线是管理总线上活动的信号线。控制总线中的信号是用来实现CPU对外部部件的控制、状态等信息的传送以及中断信号的传送等。不同的CPU，其条数不同。信息流向大部分是单向的：或者是CPU发出的操作命令；或者是其他部件向CPU提出的请求信号。少数控制线是双向控制线。控制总线目前十一页\总数八十一页\编于六点

地址总线AB:传送CPU所要访问的存储单元或输入输出接口地址的信号线，它是单向总线。传输地址信息，用来寻址存储单元和I/O端口。其“宽度”决定了内存的最大容量：8088/8086有20根地址线，能寻址1兆内存；80286有24根地址线，能寻址16兆内存；80486有32根地址线，能寻址4G内存；……现在的计算机以64位机为主流，但地址总线未必也就64根，这与CPU的芯片型号、寻址方式有关。地址总线目前十二页\总数八十一页\编于六点主板内存总线插槽接口卡CPU串行接口USB接口芯片组目前十三页\总数八十一页\编于六点主板又叫系统板或是母板主板是整个电脑的基板，是CPU、内存、显卡及各种扩展卡的载体主板是否稳定关系着整个电脑是否稳定，主板的速度在一定程度上也制约着整机的速度是计算机各部件的连接工具

目前十四页\总数八十一页\编于六点CPU中央处理器英文名称是CentralProcessingUnit简称为CPU主要包括运算器和控制器两部分是电脑的核心部件，决定计算机的性能主要由INTEL和AMD公司生产发展：286、386、486、奔腾、PⅡ、PⅢ、PⅣ目前十五页\总数八十一页\编于六点

存储器

通用寄存器堆指令和数据缓冲栈脱机外部存储器（磁带、光盘等）联机外部存储器（磁盘等）主存储器（DRAM）Cache（SRAM）存储容量越来越大速度越来越快存储器的层次结构目前十六页\总数八十一页\编于六点

存储器容量

存储器的容量是衡量存储器性能的重要指标之一，以字或字节为单位来表示存储器存储单元的总数，就得到了存储器的容量。1KB等于1024字节。1MB等于1024×1024字节。1GB等于1024×1024×1024字节。1TB等于1024×1024×1024×1024字节。目前十七页\总数八十一页\编于六点存储器的分类存储器内存（主存）：存放将执行的程序（指令）和程序执行所需的数据。目前内存主要由半导体器件构成。相对外存来说，价格贵、容量小。外存（辅存）：存放备用数据或程序。如软盘、硬盘、CD-ROM等，属于外部设备。相对价格低，容量大。一般概念上说存储器往往指的是内存。目前十八页\总数八十一页\编于六点

主存储器主存储器又称为内存储器或内存，是指能够通过指令中的地址直接访问的存储器，它被用来存储正在被CPU使用的程序和数据。随机存储器（RAM）动态RAM（DRAM）静态RAM（SRAM）只读存储器（ROM）可编程只读存储器(PROM)可删除编程只读存储器(EPROM)电可删除编程存储器(EEPROM)

目前十九页\总数八十一页\编于六点随机存储器RAMRAM通常有三个特点：可以读出、也可以写入。所谓随机存取，意味着存取任一单元所需的时间相同。当断电后，存储内容立即消失，称为易失性（volatile）。

通常内存容量为32、64、128、256MB

目前二十页\总数八十一页\编于六点随机存储器的分类RAM可分为动态（DynamicRAM）和静态（StaticRAM）两大类。动态随机存储器DRAM是用MOS电路和电容来作存储元件的，由于电容会放电，所以需要定时充电以维持存储内容的正确。静态随机存储器SRAM是用双极型电路或MOS电路的触发器来作存储元件的，没有电容造成的刷新问题。只要有电源正常供电，触发器就能稳定地存储数据。DRAM的特点是高密度，低成本，高耗电量；SRAM的特点是高速度，低密度，高成本。目前二十一页\总数八十一页\编于六点只读存储器1．ROMROM为只读存储器（ReadOnlyMemory）的缩写。它只能读出原有的内容，而不能写入新内容，原有内容由厂家一次性写入，并永久保存下来，当然是非易失的。ROM的用途很广。（1）与微程序设计相结合。（2）与操作系统、高级语言相结合。（3）与应用软件相结合。（4）无磁盘网络工作站。

目前二十二页\总数八十一页\编于六点只读存储器2．PROMPROM是可编程只读存储器（ProgrammableReadOnlyMemory）的缩写。它与ROM的性能一样，存储的程序在处理过程中不会丢失、也不会被替换。区别仅是厂家能针对用户对软件的专门需求来烧制其中的内容。因此，PROM大都固化某些在使用中不需变更的程序或数据，从结构上说它是根本无法擦除的。3.EPROMEPROM是可删除编程只读存储器（ErasableProgrammableReadOnlyMemory),能通过可编程设备写入程序等信息，并可通过紫外线删除所存储的信息。目前二十三页\总数八十一页\编于六点只读存储器4．EEPROMEEPROM是电擦除可编程只读存储器（ElectricallyErasableProgrammableROM）的缩写，它包含了EPROM的全部功能，而在擦除与编程方面更加方便。这就使EEPROM比EPROM有更大的灵活性和更广泛的适应性。目前二十四页\总数八十一页\编于六点只读存储器5．FlashROMFlashROM也是一种ROM，但它也有自己的特点。它是设计在系统内部用于更新BIOS数据时使用，而且无需使用烧录器。FlashROM主要用在主板上，用户将可以很容易地更新BIOS，而勿需打开电脑机箱。FlashROM在写入数据时是以一个块为单位，例如8KB为一块，一次清除及写入8KB，这一点它和EEPROM不一样，EPROM是针对每一字节进行访问的。目前二十五页\总数八十一页\编于六点外存是一个外部的，永久的存储区域，当电源关闭时，其存储的信息不会丢失。软盘硬盘光盘U盘磁带目前二十六页\总数八十一页\编于六点软盘可以移动的存储介质，但容量很小，常见的有1.2MB5.25英寸和.44MB3.5英寸两种规格，5.25英寸盘基本上被淘汰了，目前使用的软盘都是l.44MB的3.5英寸软盘。通过软盘驱动器进行读写操作读：从磁盘里读取数据；写：向磁盘里写入数据5.25英寸软盘外观3.5英寸软盘外观目前二十七页\总数八十一页\编于六点软盘的结构和存储原理软盘片是软盘的核心，是记录数据的载体，它由一种塑料物构成，表面涂着一层由铁氧化物构成的磁性材料。这与录音机中使用的磁带有点相似，盘片在软盘驱动器中水平旋转并通过磁头来读写盘片上的信息，写的过程是以电脉冲将磁头下方磁道上那一点磁化，而读的过程则将磁头下方磁道上那一点的磁化信息转化为电信号，并通过电信号的强弱来判断为“0”还是“1”。

目前二十八页\总数八十一页\编于六点软盘格式化软盘格式：软盘的平面圆片在逻辑上进一步划分为面，磁道和扇区。格式化未格式化目前二十九页\总数八十一页\编于六点软盘格式化的原理软盘只有经过格式化后才可以使用。格式化是为存储数据作准备，在此过程中，软盘被划分为若干个磁道，磁道又被划分为若干个扇区。例如，3.5英寸软盘共有80个磁道，18个扇区，每个扇区的容量均为512个字节，两面的总容量约为1.44MB。软盘的容量可以用下列公式计算。软盘的容量=记录面数×磁道数/面×扇区数/道×字节/扇区目前三十页\总数八十一页\编于六点两种密度的软盘格式目前三十一页\总数八十一页\编于六点使用软盘的注意事项不要弯曲或放置重物在磁盘上。不要触摸磁盘保护套内可见的东西。保存时应避免强磁场，高热和化学物品。将磁盘放置在硬塑料盒内。目前三十二页\总数八十一页\编于六点硬盘程序、各种数据和结果的存放处，里面存储的信息不会由于断电而丢失通过硬盘驱动器进行读写操作，制作时将驱动器与硬盘本身二合为一存储容量大，硬盘为10、20、30、40、60GB

硬盘片读写磁头目前三十三页\总数八十一页\编于六点硬盘的分类从外形磁盘直径尺寸分有5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸和1.8英寸等。从存储容量上分有8.4GB、10GBG、20GB、30GB等。从接口分有IDE、EIDE、ATA2、SCSI接口。其中SCSI接口硬盘主要用在服务器上。EIDE、ATA2是在IDE作了改进的接口，其传输速度有了大幅度的提高。目前三十四页\总数八十一页\编于六点硬盘的结构和存储原理

硬盘与软盘的工作原理相同。硬盘一般由多个盘片固定在一个公共的转轴上，构成盘片组。微机上用的硬盘采用了温彻斯特技术，它把硬盘、驱动电机、读写磁头等组装并封装在一起，成为曼彻斯特驱动器。硬盘工作时，固定同一个转轴上的多张盘片以每分钟数千转甚至更高的速度旋转，磁头在驱动马达的带动下在磁介质盘做径向移动，寻找定位，完成写入或读出数据工作。硬盘经过低级格式化、分区及高级格式化后即可使用。

目前三十五页\总数八十一页\编于六点硬盘盘片图目前三十六页\总数八十一页\编于六点硬盘分区物理磁盘:磁盘实体逻辑磁盘:经过分割所建立的磁盘区磁盘分区命令:FDISK目前三十七页\总数八十一页\编于六点硬盘的磁道、扇区、柱面面柱扇区磁道硬盘的存储容量

硬盘片以硬质的铝合金片为片基，并涂上精细磁性材料制作而成。磁盘表面也以转轴中心为圆点，被均匀地划分为若干个半径不等的同心圆，称为磁道。不同记录面上相同直径的磁道在垂直方向构成同心圆柱，称为柱面，柱面数等于磁道数。每个磁道同样被划分为若干个扇区，每个扇区的容量均为512字节。硬盘的容量可用下式计算：

硬盘容量=记录面数×柱面数×扇区数/磁道×字节/扇区

目前三十八页\总数八十一页\编于六点常见硬盘内置硬盘：简称硬盘，安装在系统单元的内部。盒式硬盘：与录音机的磁带一样，可以方便的移动，用于作为内置硬盘的补充。硬盘组：存储大容量信息可移动的存储设备，其容量远远大于上述两种硬盘。USB移动硬盘：支持即插即用。目前三十九页\总数八十一页\编于六点

光盘可以移动的存储介质，光盘的容量比软盘大多了通过光盘驱动器进行读写操作普通光盘CD-ROW（600MB）都是只能读不能写的有一种特殊的光盘CD-R是可以写的，但需要使用“光盘刻录机”才能把数据写到CD-R光盘上，写一次，读多次DVD（digitalvideodisc):数字化视频光盘，容量可达4.7GB目前四十页\总数八十一页\编于六点闪存（优盘）闪存不仅具有RAM内存可擦除、可编程的优点,而且还具有ROM内存的写入数据在断电后不会消失的优点。USB闪存盘普遍采用USB接口，与计算机的理论传输速率可达12MB/s，具有易扩展、即插即用的优点。CompactFlash又称CF卡，是美国SanDisk公司于1994年推出的，它广泛应用于笔记本计算机和数字产品中。SmartMedia又称SM卡，是东芝和Taec公司于2019年11月发布的。 MemoryStick又称记忆棒，是索尼公司独立推出的，它的体积非常小，广泛用于索尼公司的电子产品上。U盘：可移动存储时髦美观小巧，容量常见16MB、32MB、64MB、128MB，USB接口，即插即用。目前四十一页\总数八十一页\编于六点显示卡

简称显卡，是主机与显示器之间的接口电路，其功能是将主机输出的信号转换成显示器能接受的信息。目前四十二页\总数八十一页\编于六点声卡

又称声效卡，声卡又称音频卡，是处理音频信号的硬件，大多数主板集成了声卡，也可安装声卡。目前四十三页\总数八十一页\编于六点网卡用来连接一台计算机到其他计算机，或通过网络总线连接多台计算机、打印机、服务器等设备。目前配置有100M和1000M。目前四十四页\总数八十一页\编于六点输入设备键盘鼠标光笔数字相机数字摄像机扫描仪目前四十五页\总数八十一页\编于六点键盘基本的输入设备常见的为104键位的键盘键盘是最常用的输入设备，可以输入字符、数字和特殊符号，并需要显示器的配合。用键盘所输入的符号都要被转换成对应的二进制码，如ASCII码。目前四十六页\总数八十一页\编于六点键盘分区整个键盘大致分为4个区：功能键区、打字键区、数字小键盘区、屏幕编辑键和光标移动键区。目前四十七页\总数八十一页\编于六点打字练习指法：关键是把双手的拇指放在空格键上，其他八个手指分别放在基本行上，即两食指放在F、J上，两手在各自的范围内上下移动。按键时要弹击，不要狠敲硬打。目前四十八页\总数八十一页\编于六点键盘的清洗关闭电源,拔下键盘与主机的连接线使用吸尘器清除键盘中的灰尘与垃圾用软性的布料粘上90%的异丙基酒精,轻轻清洗键盘表面,然后使用干净的软布擦干当键盘彻底干了以后,重新连接键盘和主机目前四十九页\总数八十一页\编于六点鼠标计算机输入设备使用鼠标使计算机的某些操作更容易、更方便、更有趣，对计算机的普及具有伟大的贡献目前五十页\总数八十一页\编于六点鼠标的清洗关闭电源,拔下鼠标与主机的连接线将鼠标翻转,打开底盖,取出滚动球用清洁剂或酒精和软布清洁滚动球,然后擦干吹出放置滚动球隔舱中的灰尘,用棉花球擦净滚轮上的油腻和垃圾将滚动球重新放入隔舱中并安装好底盖目前五十一页\总数八十一页\编于六点光笔与计算机连接并放置在显示屏旁的特殊输入笔内部有光电感应器，可检测显示屏上的光栅扫描光束，然后通过相应电路定位光笔所在屏幕的位置使用了蓝牙协议作为无线传输发射端接受端都相当细小，其中接受端使用了USB口，传输距离并没有受到影响，达到了9m，分辨率依然相当高，达到800dpi

目前五十二页\总数八十一页\编于六点摄像头数码相机都不是计算机的常规外设，但可以拓展计算机的使用功能。你可以根据需要选择是否配置。目前五十三页\总数八十一页\编于六点数字摄像机将场景以数字形式记录在磁盘或摄像机的内存中质量优于传统摄像机可捕获静态数字图像，故可作为数字相机使用目前五十四页\总数八十一页\编于六点扫描仪输入设备，但不是常规，可以根据需要选择是否配置常用扫描图片、像片、文本，有的扫描仪来可以扫描立体实物目前五十五页\总数八十一页\编于六点显示器计算机工作状态的反应、信息处理结果的输出基本的计算机输出设备目前五十六页\总数八十一页\编于六点打印机输出设备通过并口与主机相连分非接触式打印机和接触式打印机目前五十七页\总数八十一页\编于六点打印机

通过打印机或绘图仪将信息输出到纸上称为硬拷贝（显示器输出称为软拷贝）非接触式打印机喷墨打印机：喷墨打印机以非常高的速度喷射微滴墨水到打印纸的表面，不仅产生字符质量的图像，也能打印彩色的图像激光打印机：激光打印机使用与复印机相似的技术，即利用激光束产生很高质量的字符和图像热学打印机：热学打印机使用热元素在热敏感打印纸上产生字符和图像目前五十八页\总数八十一页\编于六点打印机（续）

接触式打印机：使用“锤子”敲击字符形体，字符形体进一步敲击色带，引起色带上的字符图像印刷在打印纸上点针打印机：它通过打印头上的细小针所形成的模型打印字符和图形菊花轮打印机：使用一个塑料或金属打印元素，其形状相似于菊花上的花瓣行式打印机：利用一个打印轮或一个运动的链，一次能够打印整个一行目前五十九页\总数八十一页\编于六点绘图仪

绘图仪是用于产生直方图、地图、建筑图纸以及三维图表的专用输出设备笔式绘图仪：通过在设计图纸上移动一个水笔或铅笔创建线图喷墨绘图仪：通过喷射墨水微滴创建线图和彩色立体图像静电绘图仪：使用静电电荷在特殊处理的纸张上创建高分辨率的“图像点”直接成像绘图仪：使用热感应纸和电加热针创建图像目前六十页\总数八十一页\编于六点软件软件可分为两大类系统软件(systemsoftware)应用软件(applicationsoftware)目前六十一页\总数八十一页\编于六点应用软件、系统软件、硬件之间的层次关系计算机硬件系统软件应用软件用户按下‘P’键Hi，OS，发生了一个事件：‘P’键被按下了！Hi，财务系统，键盘输入的是‘P’，看着办吧！Hi，OS，打印我送到你那里的工资报表文件！Hi，激光打印机，把我送给你的数据打印出来！激光打印机开始打印03:37目前六十二页\总数八十一页\编于六点系统软件目前六十三页\总数八十一页\编于六点管理和控制计算机的要求计算机有许多部件，需要对它们进行统一管理，包括：内存和外存；各个部件之间的通信与协调运行。还有许多与硬件有关的、公共的事情：接受输入设备（例如键盘）送来的数据；把数据存储到外存，或者从外存读取所需要的数据；把数据送给输出设备（例如显示器、打印机等）。这些事情：完全可以用程序来做。因为计算机不仅可以为用户计算，还可以为自己计算。不应当由每一个程序都来做，而应当由专门的程序来做。目前六十四页\总数八十一页\编于六点系统软件这类软件不需要用户的干预，就能处理技术上很复杂的、繁杂的、一般用户处理不了的那些事情。这类软件包括：操作系统语言处理系统数据库管理系统系统实用程序目前六十五页\总数八十一页\编于六点操作系统操作系统的功能（Basicfunctions）：处理器管理：负责在多道程序之间分配，使每道程序都能高效而有序的执行。存储器管理：内存空间的分配和回收，地址转换和内存保护，内存的虚拟存储器扩充。设备管理：统一管理各种已登入系统的外部设备并负责外设和主机之间的信息交换。文件管理：统一管理各种以文件形式保存在外存上的信息，负责文件的建立、读、写、复制和删除等。作业和进程管理：对程序运行进行管理。目前六十六页\总数八十一页\编于六点操作系统自身的运行方式：开机即开始运行，关机时终止运行；开机时，由ROM中的程序从外存读入操作系统的一部分到内存并运行它，再由运行中的操作系统自己把操作系统的其他部分读入内存并执行之；关机时，操作系统终止其他程序后，最后才终止运行。操作系统的类别：单用户操作系统多用户操作系统单道批处理操作系统多道批处理操作系统分时操作系统实时操作系统目前六十七页\总数八十一页\编于六点计算机专业人员应当怎样看待操作系统？当然要能够熟练地通过操作系统来使用计算机，但绝不能满足于只会手工使用操作系统。在开发应用系统时：能够通过系统功能调用，来充分、有效地利用操作系统已有的功能，而不是一切白手起家；能够充分发挥操作系统同时运行多个应用程序的能力，这就是并发程序设计（Concurrentprogramming）；操作系统是一类水平最高的软件，要认真学习其设计思想，以及表示和管理各种资源的手法，再应用到自己的开发工作中去。建议在学过《操作系统》课程后，读一读经典操作系统的源程序。目前六十八页\总数八十一页\编于六点语言处理系统高级语言，汇编语言，机器语言将用高级语言或汇编语言编写的程序（源程序，Sourceprograms），翻译成等价的机器语言程序。翻译时，要对源程序进行检查，来保证翻译后的程序是可执行的。但是，语言翻译程序无法保证程序的执行结果是否正确，这要靠程序设计人员自己来判断。这是因为，在正确地表达了一个错误的源程序时，语言翻译程序只能肯定源程序的表达方式（语法，Syntax）是正确的，而没有能力判断出程序的内涵（语义，Semantics）是错误的。目前六十九页\总数八十一页\编于六点语言处理系统类别：编译程序（Compiler）：将高级语言程序翻译成对应的汇编语言程序，或者直接翻译成对应的机器语言程序（称为目标程序（Objectprogram)，存储于外存，不能直接执行）。汇编程序（Assembler）：将汇编语言程序翻译成对应的目标程序。链接程序（Linker）：将一个或多个目标程序与一个或多个相关的程序库（Library，也是由一些目标程序构成）组织在一起，产生可执行代码（Executablecode）并存入外存，在需要运行时再由操作系统加载后执行。解释程序（Interpreter）：对高级语言程序逐句地进行翻译，产生对应的机器语言指令序列并执行之。目前七十页\总数八十一页\编于六点语言处理系统编译－链接－加载－执行的过程：编译链接目标程序其他目标程序与程序库可执行程序源程序加载ExecutableCode执行目前七十一页\总数八十一页\编于六点语言处理系统不同的高级语言有不同的编译程序或解释程序。目前主要的高级语言有：C++、C#、CJavaVisualBasicPASCAL、DelphiAdaFortranCOBOL计算机的机器指令不同，汇编程序就不同。链接程序通常与操作系统有关，可以链接同一操作系统中不同语言的编译程序或汇编程序所产生的目标程序。目前七十二页\总数八十一页\编于六点计算机专业人员应当怎样看待语言处理系统？计算机上所使用的语言并不限于程序设计语言：计算机总是要与用户对话的。对话时所使用的语言应当易于用户理解和使用，可能是文字语言，可能是图形语言，还可能就直接是用户的声音或图像。与用户对话的语言，必须能够被翻译成计算机中的程序能够理解和执行的方式。用户在使用对话语言时，不可能不犯错误，因此需要把能够判断清楚的错误都查出来，而不能稀里糊涂地执行。因此，计算机专业人员应当能够设计和实现与用户对话的语言。认真学习语言处理系统的原理和技术是必要的。目前七十三页\总数八十一页\编于六点系统实用程序是专门用于系统维护（Systemmaintenance）的程序：解决系统出现的一些问题；提高系统的运行效率；保护系统，使得系统能够安全、可靠、持续地运行。基本的实用程序所具有的功能：帮助人来诊断与排除系统故障（Troubleshooting）防病毒（Antivirus）安装（Install）和卸载（Uninstall）计算机中的程序对系统中的程序和数据进行备份（Backup）对文件进行压缩（Filecompression），以减少存储空间，提高传送速度目前七十四页\总数八十一页\编于六点设备驱动程序外设本身也是靠既定的程序（即设备驱动程序）来控制的，使