第2节计算机组成原理课件

第2章计算机组成原理2.1

计算机的组成与分类

2.2CPU的结构与原理2.3

PC机的主机2.4常用输入设备2.5常用输出设备2.6外存储器2.1计算机的组成与分类2.1.1计算机的发展与作用2.1.2计算机的逻辑组成2.1.3计算机的分类第1～4代计算机的对比代

别年

代使用的元器件使用的软件类型主要应用领域第1代20世纪40年代中期～50年代末期CPU：电子管内存：磁鼓使用机器语言和汇编语言编写程序科学和工程计算第2代20世纪50年代中、后期～60年代中期CPU：晶体管内存：磁芯使用FORTRAN等高级程序设计语言开始广泛应用于数据处理领域第3代20世纪60年代中期～70年代初期CPU：SSI，MSI内存：SSI，MSI的半导体存储器操作系统、数据库管理系统等开始使用在科学计算、数据处理、工业控制等领域得到广泛应用第4代20世纪70年代中期以来CPU：LSI、VLSI内存：LSI、VLSI的半导体存储器软件开发工具和平台、分布式计算、网络软件等开始广泛使用深入到各行各业，家庭和个人开始使用计算机2.1.2计算机的逻辑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是一个复杂的系统复杂性：硬件由数以亿计的元器件组成，软件由数以亿计的指令组成多样性：硬件与光、机、电、声等有关，软件与数学、逻辑···等有关层次性：分层(hierarchical)结构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）中央处理器CPU(CentralProcessing

Unit)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教师参考：

关于(微)处理器和中央处理器(CPU)现代计算机中一般包含有多个(微)处理器，它们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完成其它功能的处理器举例：显卡包含的绘图处理器（用于加速图形绘制）声卡包含的DSP（用于数字声音信号的处理）过去，个人计算机通常只有1个CPU；现在，大部分PC机虽然仍只有1个CPU芯片，但其内部却包含有2个、4个或6个CPU(内核)，目的是提高系统性能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的主要任务是执行指令，它按指令的规定对数据进行操作(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·······存储内容地址存储单元(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和内存储器的总线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（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2.2CPU的逻辑结构

与工作原理2.2.1

CPU的逻辑结构

2.2.2指令与指令系统2.2.3

CPU的性能指标冯·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CPU的结构和任务CPU主要由运算器、控制器和寄存器组3个部分组成CPU的任务：取指令并完成指令所规定的操作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数据程序指令1指令2指令k指令n数据1数据2数据m数据内存储器指令

指令地址

操作数地址存放待执行指令的地址已经启动运行的程序和数据存放待执行的指令并进行译码完成规定的运算暂存等待处理的数据操作命令2.2.2指令与指令系统instructionsetsoftwarehardware指令及其格式指令采用二进位表示，大多数情况下由两个部分组成：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、除等指出该指令所操作(处理)的数据或者数据所在位置指令的格式：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

如何指出内存地址？(寻址方式)指令长度是多少位，固定长度/可变长度？ADDR1R3R5SUBR1R3关于Intel公司CPU的指令系统产品发展过程为：8088（8086）→80286→80386→80486→Pentium→PentiumPRO→PentiumII→PentiumIII→Pentium4→奔腾D→奔腾至尊→酷睿→酷睿2→Corei3/i5/i7

为解决软件兼容性问题，采用“向下兼容方式”开发新的处理器，即所有新处理器均保留老处理器的全部指令，同时还扩充功能更强的新指令。例如：Pentium比80386增加了的80多条浮点指令，PentiumII比Pentium增加了50多条处理多媒体信息的指令（MultimediaExtension，称为MMX），PentiumIII比PentiumII增加了70条处理128位长操作数的流式单指令多数据指令(StreamingSIMDExtention,SSE)Pentium4又比PentiumIII增加了144条指令（称为SSE2）奔腾D

、奔腾至尊、酷睿2等又增加了13条SSE3指令Corei5和Corei7又增加了40多条SSE4指令关于CPU的兼容性不同公司生产不同的CPU产品，一般互不兼容：Intel公司：奔腾、赛扬、酷睿、灵动等AMD公司：独龙、闪龙、炫龙等IBM公司：Power5、6、7等SUN公司：UltraSPARC处理器英国ARM公司：ARM处理器同一公司同一系列的CPU具有向下兼容性：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计算机上运行互不兼容A计算机的程序不能在B上直接运行，B计算机的程序也不能在A上直接运行互相兼容2.2.3

CPU的性能指标Intel公司CPU芯片的发展变化30多年来其主要产品的发展过程为：8088（8086）→80286→80386→80486→→Pentium→PentiumPRO→PentiumII→→PentiumIII→Pentium4→→赛扬系列奔腾系列（过渡型）（经济型）凌动系列（上网本）酷睿系列(Core2、Corei3/i5/i7)（主流型）当前产品如何衡量CPU的性能？计算机的性能主要表现为程序执行速度的快慢计算机性能由许多因素决定，例如CPU、内存、硬盘、显卡等，但通常CPU是主要因素CPU的性能高低主要表现为CPU的速度，有两种衡量方法：计算每秒钟可执行的指令数目(单位：MIPS、MFLOPS)巨型计算机：几十万亿～几百万亿次基本运算/秒个人计算机：几千万～几亿次基本运算/秒（其中，基本运算指的是：四则运算和∧，∨等逻辑运算）PC大多以常用软件(办公软件、数字媒体处理软件和3D游戏等)的运行速度来测试CPU的性能，例如：游戏性能测试程序:3DMark整体综合性能测试程序:PCMark影响CPU性能的主要因素字长（位数）指通用寄存器和定点运算器的宽度（即二进制整数运算的位数）指令系统指令的类型、数目和功能等都会影响程序的执行速度逻辑结构CPU包含的定点运算器和浮点运算器的数目、采用的流水线结构和级数、指令分支预测的机制、执行部件的数目等内核数目高速缓存（cache）的容量与结构主频（CPU内部时钟频率）指CPU芯片中电子线路（门、触发器）的工作频率，它决定着CPU芯片内部数据传输与操作速度的快慢CPU总线速率CPU总线（前端总线）传输速率：决定着CPU与内存之间传输数据的速度快慢体系结构逻辑实现物理实现1980’1990’2005201020151980’1990’2005201020154核80x86Pentium

80核

双核年代性能提高CPU性能的3大措施提高主频增加逻辑复杂度增加内核数目双核多核异构的多核处理器性能与其逻辑复杂性的平方根成正比，若逻辑复杂性提高1倍，至多能提高40%的性能最大瓶颈是散热问题：

3.2GHz的Pentium

4功耗超过100W，温度达70度！主频到4.0GHz，功耗会达到150W！采用2个处理器构成一个双核处理器，可以提高70%～80%的性能电路与封装技术的进步，能把多个处理器做在单个芯片上1改进CPU结构；2提高IC速度(主频)；3增加CPU(核)的数目什么是双核/四核处理器？揭开外壳后的PentiumD处理器共享的L2cache2x奔腾双核E5000处理器

单个IC封装有2个功能完全相同的处理器(内核)进一步发展为2个内核做在同一晶片上，共享L2cache，提高性价比2个双核晶片封装在一起成为4核处理器4个/6个内核做在同一晶片上，共享L3cache（Corei7）小结：提高CPU性能的措施扩展CPU的字长：32位－>64位扩充CPU指令系统：SSE指令提高CPU主频：从1.5GHz－>3GHz以上，目前最高已经接近4GHz；加快CPU前端总线的数据传输速率增大cache存储器容量、增加cache的级数改进CPU内部的逻辑结构超标量结构（多个执行部件）指令流水线执行技术超线程技术采用多内核结构2.3PC主机的组成2.3.1

主板、芯片组与BIOS

2.3.2内存储器2.3.3

I/O总线和I/O接口2.3.1

主板、芯片组与BIOS(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：存放硬件配置信息和系统基本参数（日期、时间、口令等）存储器插槽处理器插座

I/O设备插口光驱及硬盘连接器电源连接器扩充卡插槽(PCI)CPU插座北桥芯片南桥芯片

BIOSROMCMOS存储器扩充卡插槽(PCI-Ex1)显示卡插槽(PCI-Ex16)(2)芯片组的作用芯片组是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CPU芯片CPU前端总线北桥MCH图形卡接口双通道南桥ICH5USB2.0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、声卡等功能生产芯片组的公司：Intel芯片(如X48、P43、P45和G41、G43、G45、B43、Q43、Q45；ICH7、ICH8、ICH9和ICH10等）VIA（威盛，中国台湾）nVIDIA（美国）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外设的输入输出操作(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2.3.2内存储器复习：内存与外存的关系及比较内存储器(简称内存或主存)存取速度快成本高、容量相对较小直接与CPU连接，CPU(指令)可以对内存中的指令及数据进行读、写操作属于挥发性存储器(volatile)，用于临时存放正在运行的程序和数据内存储器外存储器CPU指令1指令2指令k指令n程序数据1数据2数据m数据①任务启动时，执行该任务的程序和数据将从外存成批传送到内存②CPU从内存中逐条读取该程序的指令及相关的数据④将指令的运算处理结果送回内存保存⑤任务完成后，将处理得到的全部结果成批传送到外存以长久保存③逐条执行指令，按指令要求完成对数据的运算和处理外存储器(简称外存或辅存)存取速度慢成本低、容量很大不与CPU直接连接，计算机运行程序时，外存中的程序及相关数据必须先传送到内存，然后才能被CPU使用。属于不挥发性存储器(Nonvolatile)，用于长久存放系统中几乎所有的信息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，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）(显卡、U盘、存储卡)PC机主存储器的物理结构主存储器由1～4个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DDR2和DDR3内存条：均采用双列直插式，其触点分布在内存条的两面DDR2和DDR3均有240个引脚，但不可互换使用PC机主板中一般都配备有2个或4个内存条插槽

4个内存条插槽解决方案——高速缓存(cache)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/指令会预先成批复制在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主存中的部分信息复制在cache存储器中cache主存储器CPUCPU芯片小结：计算机存储器的层次结构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<1KB几个MB几个GB100GB-1TB10TB-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→cache2.3.3

I/O控制与I/O接口关于计算机中的总线总线的定义：用于在CPU、内存、外存和各种输入输出设备之间传输信息的一个共享的信息传输通路及其控制部件。总线的特点：1共享；2高速总线的参数：数据通路宽度；总线工作频率；每秒传输次数总线带宽(最高传输速率)＝(数据通路宽度/8)x总线工作频率x传输次数总线的类型：CPU总线（前端总线FSB）存储器总线I/O总线（目前使用的是PCI和PCI-E两种）对应主板上的两种扩充插槽：

PCI插槽

PCI-E插槽关于I/O接口I/O接口：I/O设备与主机之间的连接器包括：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）串行接口并行接口台式PC机箱背部的I/O设备接口显示器接口(3种)麦克风音箱键盘接口HDMI接口USB接口以太网RJ-45接口鼠标器接口数字音频接口(同轴电缆接口)

数字音频接口（光纤接口）

e-SATA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)USB-IFA型，B型最多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)USB-IFA型，B型，Mini型最多127外接硬盘，数字视频设备，扫描仪等IEEE1394aIEEE1394b串行,双向50MB/s,100MB/s,200MB/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：最高达480Mb/s（60MB/s）USB3.0版：最高达3.2Gbps（400MB/s）USB2.0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标识USB3.02.4

常用输入设备2.4.1键盘2.4.2鼠标2.4.3手写输入与触摸屏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PC键盘中主要控制键的作用控制键名称主

要

功

能AltAlternate的缩写，它与另一个(些)键一起按下时，将发出一个命令，其含义由应用程序决定

Break经常用于终止或暂停一个DOS程序的执行CtrlControl的缩写，它与另一个(些)键一起按下时，将发出一个命令，其含义由应用程序决定Delete删除光标右面的一个字符，或者删除一个(些)已选择的对象End一般是把光标移动到行末EscEscape的缩写，经常用于退出一个程序或操作F1～F12共12个功能键，其功能由操作系统及运行的应用程序决定Home通常用于把光标移动到开始位置，如一个文档的起始位置或一行的开始处Insert输入字符时有覆盖方式和插入方式两种，Insert键用于在两种方式之间进行切换NumLock数字小键盘可用作计算器键盘，也可用作光标控制键，由本键进行切换PageUp使光标向上移动若干行（向上翻页）PageDown使光标向下移动若干行（向下翻页）Pause临时性地挂起一个程序或命令PrintScreen记录当时的屏幕映像，将其复制到剪贴板中键盘的结构与接口机械式键盘：早期使用电容式键盘：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）键盘和鼠标的PS/2接口USB→PS/2转换器2.4.2鼠标器（Mouse）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PS/2插口2.4.3手写输入与触摸屏背景：手写汉字比键盘输入汉字更符合习惯便携式数字设备（如平板电脑、智能手机、MP3播放器、GPS定位仪等）体积有限使用的设备：早期：手写板当前：触摸屏笔输入设备(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USB多点触摸屏富士通搭载Windows7操作系统并支持多点触摸屏的12寸LifeBook平板电脑

多点触摸又称多点触控，即一个屏幕允许多点操作，并能感应到手指滑动的快慢以及力度，从而使操控更加人性化

支持多点触摸功能的手机谷歌2010年发布的NexusOne手机，支持多点触摸功能NokiaN8iPhone42.4.4

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、质量比较好扫描臂扫描方向反射镜反射镜反射镜镜头CCD玻璃板被扫描原稿光源平板式扫描仪工作原理

（CCD电荷耦合器件：进行光电转换,产生电流并输出）扫描仪的性能指标光学分辨率（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PC机镜头CCD阵列A/D转换存储器接口电路图像处理与数据压缩打印机电视机光信号模拟电信号数字信号图像数据图像数据数码相机原理图光信号聚焦在CCD或CMOS成像芯片上，并由成像芯片转换成电信号。成像芯片的像素数目越多，图像的分辨率就越高使用嵌入式处理器和数字信号处理器(DSP)对图像进行色彩处理和数据压缩等处理，然后将图像以JPEG格式表示使用闪烁存储器做成的可插拔的存储卡。种类很多，如SD卡、XD卡、CF卡、MemoryStick卡和MMC卡

USB接口或1394接口数码相机的主要性能指标CCD像素数目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)关于显示控制器（显卡）显示使用的存储器需占用内存的一部分

显卡的类型独立显卡：以扩展卡形式插在机箱中集成显卡绘图处理器包含在北桥芯片中，功能较弱

显卡集成在主板上S-Video接口DVI接口VGA接口绘图处理器显示控制卡(显示卡)显示存储器(VRAM)显示控制电路与北桥芯片的接口显示器绘图处理器（显示卡）北桥芯片CPU内存条用于存储屏幕上每个像素的颜色信息等(容量为64MB、128MB甚至更高)一种专用的高速绘图处理器，负责在显存中生成需要显示的图像

3种视频输出接口负责对显示卡的操作进行控制

两种高速接口：1AGP接口2PCI-E接口与北桥芯片的接口：PCI-Ex16显卡的性能指标绘图处理器（图形引擎）类型显存容量128MB～2GB，大多采用DDR2,GDDR3

或GDDR4存储器组成主机接口AGPx4,x8PCI-Ex16（4GB/s）显示器接口：VGA接口（D-Sub接口）：模拟接口DVI接口：数字接口HDMI全高清多媒体接口（以无压缩方式传送1920x1200的数字视频信号和5.1声道音频信号）VGA接口DVI接口HDMI接口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：办公室和家庭应用进纸卷轴出纸卷轴碳粉夹激光器感光鼓控制电路激光打印机的组成喷墨打印机类型：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：页数/分（通常每分钟3～10页）色彩表现能力（彩色数目）可打印幅面大小：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、功耗等附：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硬盘存储器2.6.2U盘、存储卡和固态硬盘2.6.3光盘存储器2.6.1硬盘存储器硬盘存储器概述功用：长期（非易失性）保存二进制信息特点：可读可写容量很大（当前台式PC：250GB~1000GB）可靠性高成本极低（当前：0.5GB~1GB/元）技术发展很快，容量将更大，成本会更低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硬盘存储器的结构控制电路硬盘片接口柱面所有盘片上相同半径处的所有磁道构成一个“柱面”磁头磁头浮在高速旋转的盘片上，它负责盘片上数据的写入或读出移动臂用来固定磁头并可带动磁头沿盘片径向高速移动，以便定位到指定的“柱面”主轴带动盘片高速旋转信息的平均存取时间磁盘上的信息以扇区为单位进行读写，平均存取时间为：

T=寻道时间+旋转等待时间+数据传输时间寻道时间——磁头寻找到指定磁道所需时间(大约5ms)旋转等待时间——指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间(大约4～6ms)(转速：4200/5400/7200/10000rpm)数据传输时间——(大约0.01ms/扇区)磁头磁道旋转轴碟片硬盘存储器的性能指标（1）容量：以GB为单位，目前硬盘单碟容量约为几百个GB（2）平均存取时间：在几ms～几十ms之间，由硬盘的旋转速度、磁头寻道时间和数据传输速率所决定（3）缓存容量：原则上越大越好，通常为几MB～几十MB（4）数据传输速率外部传输速率指主机从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度，与采用的接口类型有关内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度，转速越高内部传输速率越快

（5）与主机的接口：以前使用：并行ATA（PATA）接口当前流行：串行ATA（SATA）接口移动硬盘工作原理与固定硬盘相同存储容量较大（30GB～160GB、320GB）采用USB或IEE1394接口，即插即用，支持热插拔(必须先停止工作)小巧而便于携带速度快，安全可靠移动硬盘2.6.2U盘、存储卡

和固态硬盘优盘采用Flash存储器（闪存）芯片，体积小，重量轻容量按需要而定（几十MB