计算机基础讲义-第4章：计算机硬件与系统

计算机基础讲义-第4章：计算机硬件与系统

计算机硬件概述01计算机硬件的分类与组成计算机硬件分为两大类：内部硬件和外部硬件内部硬件包括：CPU、RAM、ROM、主板等外部硬件包括：显示器、键盘、鼠标、打印机等计算机硬件的组成：中央处理器（CPU）、主存储器（RAM）、辅助存储器（ROM）、输入输出设备和接口CPU负责处理计算任务，是计算机的核心部件RAM用于临时存储数据和程序，是计算机的临时存储器ROM用于永久存储数据和程序，如BIOS输入输出设备用于与外部设备进行通信接口用于连接各个硬件设备CPU的结构：控制器和运算器控制器负责协调和控制计算机各部件的工作运算器负责执行计算任务CPU的性能指标：时钟频率、核心数量、缓存大小等时钟频率决定CPU执行指令的速度核心数量决定CPU并行处理能力缓存大小影响CPU访问数据的速度CPU的发展：单核CPU、多核CPU、超线程技术等单核CPU性能有限，但能耗较低多核CPU能提高并行处理能力，但能耗较高超线程技术能提高单核CPU的并行处理能力中央处理器(CPU)的结构与性能04020301RAM的结构：存储单元和控制电路存储单元用于存储数据和程序控制电路负责读写操作的控制和管理容量决定RAM能存储的数据量速度决定RAM的读写速度存取方式影响RAM的访问效率RAM的性能指标：容量、速度、存取方式等ROM的结构：只读存储器（ROM）和可编程只读存储器（PROM）ROM用于永久存储数据和程序，如BIOSPROM允许用户编程修改存储的数据容量决定ROM能存储的数据量速度决定ROM的读取速度可靠性影响ROM的数据保持能力ROM的性能指标：容量、速度、可靠性等主存储器(RAM)与辅助存储器(ROM)输入输出设备与接口02输入设备的原理：将外部设备的输入信号转换为计算机能识别的信号键盘通过按键产生电信号，传递给计算机鼠标通过移动产生位置信号，传递给计算机输入设备的应用：文字输入、图形输入、游戏操作等键盘用于输入文字和命令鼠标用于图形界面的操作和游戏控制输入设备(如键盘、鼠标)的原理与应用输出设备(如显示器、打印机)的原理与应用输出设备的原理：将计算机处理后的信号转换为外部设备能识别的信号显示器通过显示像素点来呈现图像打印机通过喷墨或热转印来打印文字和图像01输出设备的应用：信息展示、打印输出、多媒体娱乐等显示器用于展示计算机处理后的图像和文字打印机用于输出计算机中的文字和图像02输入输出接口的功能：连接计算机与外部设备，实现数据的传输和控制信号的传递USB接口用于连接键盘、鼠标、U盘等外部设备HDMI接口用于连接显示器、音响等外部设备输入输出接口的类型：串行接口、并行接口、无线接口等串行接口如USB、SATA，数据传输速度较慢，但接口简单并行接口如并行ATA、Centronics，数据传输速度较快，但接口复杂无线接口如Wi-Fi、蓝牙，无需物理连接，但受限于传输距离和信号质量输入输出接口(如USB、HDMI)的功能与类型计算机总线与系统结构03数据总线负责传输数据地址总线负责传输地址信息控制总线负责传输控制信号总线的分类：数据总线、地址总线、控制总线等数据总线实现CPU与内存、输入输出设备之间的数据传输地址总线实现CPU与内存、输入输出设备之间的地址信息传输控制总线实现CPU与内存、输入输出设备之间的控制信号传输总线的功能：连接计算机各部件，实现数据传输和信号传递总线的分类与功能总线在计算机系统中的重要性总线在计算机系统中的重要性：数据传输、设备控制、系统性能等总线实现计算机各部件之间的数据传输总线实现计算机各部件之间的控制信号传递总线性能影响计算机系统的运行速度和稳定性计算机系统结构的层次：硬件层、软件层、应用层等硬件层包括CPU、RAM、ROM、输入输出设备等软件层包括操作系统、驱动程序、应用程序等应用层包括各种具体的应用软件，如文本编辑器、图像处理软件等计算机系统结构的组成：处理器、存储器、输入输出设备、总线等处理器负责处理计算任务存储器负责存储数据和程序