计算机的组成第二章微型计算机硬件系统

第二章微型计算机硬件系统

-硬件系统的组成

嶷中央处理单元CPU

药主存储器（内部存储器，简称内存）

药辅助存储器（外部存储器，简称外存）

药输入淅出（W设备

数据处理

00011101

+10010101

数据流指令流10110010

存储设备

MEMORY程序控制：指令流是根据程序产生

1.微处理器MPU高速的数字处理和程序控制的核心部件

2.主存储器RAM随机存储，存储容量，存取速度，RW口RCM

非挥发性存储介质，页面式存储，存储容量较

3.大容量存储设备DBK

大，存取速度较慢

4.数字化输入设备NPUT把外部的物理量，键击，光波，声音数字化为dgits

5.输出设备OUTPUT把数字d询its化为表意的、视觉的图形符号

计

算

机

的

主

机

结

构

计算机主机结构示意图

ROM6科

bwcmal

CMM

ports

-二一

=

:

s

.

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£

m

u

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c

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Z

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-

.

.

.

J计算机主板

RRfiflSSOR__

•Slot1forIntel®Pentium®II/III

C-7100/112*/124*/133/142*/152*MHzSystemBus

CHIPSET

・VIAApolloProFamilyAGPset

.AurealAU8810PCISoundchip

D.tAM

:8MBto1GBDRAMsize

.4x3.3VDIMMSockets

:Supports8/16/32/64/128/256MBSDRAM

:SupportsECCTypeDIMMModule(72bits)

SLOT

:1xAMR(AudioModemRiser)Slot

:1xAGPSlotSupports2X/4Xmode

:5xPCISlotSupports33M'.,乙&PCI2.2

1xISASlot

:2xUltraDMA33/66BusMasterIDEports

:1xFDD,2xCOM,1xLPT,PS/2Keyboard,

FG/2Mouseonboard

1xJoystick,1xLine-in,1xLine-out,1xMIC

2xUSBportsonboard

2xUSBprotsbycable

4微型计算机内部的主要芯片

^80386DX~~(PENTIUMIII)

•82340PC/ATchipset

1o82345DATA-BUFFER,(DRAMPARITYBITS,SWITCHINGBETWEEN

RAM-BUS&MPU-LOCAL-BUS&I/O-DATA-BUS)

2O82346SYSTEMCONTROL,(SYSTEMCLOCK,MPU-LOCAL-BUS&

ISAXPANSION-BUSCTRLSIGNUDMA、I/OCONTROLSIGNLS,RAM-CTRL&

ADDRESSING,I/O-SIGNL,BUS-SIGNL)

3o82344ISACONTROLLERXPANSION-BUSCTRLSIGNL,DMACTRL,IRQ,

DMACTRL,PAGING,CLOCKREGS,SOUNDDRV,)

4082341外围芯片chipset:SERIAL-PORT,PARALLELPORT,

KEYBOARD&MOUSECTRL,HARDDISKIDE,FUNCTIONSFORISAEXPANSION

BUS,POWERMNGMNT.

•BIOSEPROMCHIP,82385DXCACHE,

8237ADMA,8259AIRQ-PIC,8254CLOCK-REGS,

微型计算机的基本组成说明

微单计算机的基本组成微处理器MPU高速的数字处理和

程序控制的核心部件

主存储器RAM存储容量，读写存取速度，RAM和ROM

数据总线DATABUS数据传送的通道，挂接、连

接各个互连部件的主要设施

插槽SLOT在机器母板上，可以插印刷

电路卡，用于添加新设备

外接端口PORT用于添加新设备，但电路卡

在机器外。USB标准将口

★大容量存储设备

SECONDARYSTORAGE

硬盘HARDDISKDIGITS?正负磁极0,

11/夕ijp牛夕IJ

软盘FLOPPY

存储卡PCCARDDIGITS?正负磁极0,1

排列阵列

光盘CDROMDIGITS?激光束反射的0,

JLTTO0.《?

1凫暗序列

L微机外设

土数字化输入设备

INPUT

键盘KEYBORD击键超DIGITS

鼠标MOUSE击键药位置DIGITS

盛命令

★输出设备OUTPUT

终端显示器CRT、LCDDIGITS药显示亮点阵列，

明暗点的阵列图案

激光打印机DIGITS药显示亮点阵列，

LASERPRINTER明暗点的阵列图案

L信息在计算机中的处理

散机的组成

hMn+算机硬件的核心，E口主存储器

区外部设备（外设）：外存、XX设备

微型计算机的结构

F机的总线

•总线：信息传输的公共通路或通道

怒总线包括：数据总线、地址总线和控制

总线

怒总线上传送的信息：数据、控制指令

与内总线：计算机系统内部的传输线

/外总线：系统和系统之间的传输线

药输入淅出总线（线）：连接计算

机之间或连接计算机和它的外设

-局部总线或片总线

名称ISAEISASTDVESA(VL-BUS)MCAPCI

适用80286,IBM386,Z-80,i486,PC-ATIBMPC机奔腾PC,

机型386,486486,586V20,V40兼容机与工作站PowerPC

最大16MB/S33MB/S2MB/s266MB/S40MB/S133MB/S

传输率

总线览度16位32位8位32位32位32位

总线8MHz8.33MHz2MHz66MHz10MHz。〜33MHz

工作速率

地址览度24322032/3232/64

负载能力86无限制6无限制3

/ISA=IndustryStandardArchitecture

络VESA=VideoBectronicsStandardsAssociation

/PCI=PeripheralComponentInterconnect

护二节中央处理单元（CEU

一、CR为计算机的核心

/勺基本功能：执行指令、负责控制微机的所有动作

（运算、控制、计算机与设备间的数据传送）

/5芯片是将运算器、控制器和寄存器集成在一个半导体

基片内，称为微处理器

幺运算器或“算术逻辑单元”（ALUArithmeticLogic

Ulit）

算术运算、逻辑运算（至少一个皿专用浮点数

计算芯片——“协处理器”或“浮点处理器”）

幺控制器：指令执行的顺序、控制各种部件的动作

好寄存器组（R:暂存数据、命令

寄存器分类：指令寄存器、地址寄存器、程序计数

器、累加寄存器、状态寄存器

中央处理单元（cpn

II勺基本指令一“指令系统”

的存储器访问指令：存储器与QU存储器

与存储器之间

算术运算和逻辑运算指令：

条件判断和分支指令：根据条件判断的结

巢楠定下一4旨令的执行方向

铝输入输出指令：外设与主存或中间的数

据交换

控制和系统指令：对系统的特殊功能

/CR的性能

-执行指令的速度：MIPS

络一次处理数据的二进制位数（CH1勺“字长”或“数据宽度”）

然指令本身的处理能力：例如RISC（ReducedInstructionSet

Computer）芯片技术，将复杂的指令系统简化成基本指令系统，指

令系统简洁，速度大大提高

早期CH典型的型号及主要特征

幺CH的王要技木指标

区总线接口：

区内部数据总线：/间、可与主存之间

系统时钟(主频NHz)：产生周期性的同步信号

存脩器寻址空.间：..

年代CPU名称厂名位数引线数指令数时钟频率

(MHz)

19738080Inter8

19748080AInter840782-3

1974M6800Motorola840721

1976Z80Zilog8401582.5

19778085Inter840803-6

19788086Inter1640805-10

1979Z-8000Zilog1640974

1979M-6800Motorola16/3264618

技术规格8086808880186801888028680386i486Pentium

总线接口16位8位16位8位16位32位32位64位

内部数据16位16位16位16位16位32位32位64位

总线宽度

时钟频率5,8,105;86;86;84,6,8,1016,25,3320,25,33,75,90,120,

(MHz)50,66,100133,166,200

存储器1MB1MB1MB16MB16MB4GB4GB264

寻址空间

协处理器接口有有有有有有

协处理器80878087808780878028780387内含内含

引线数4040686868132

第三节主存储器（NkinNfemor讷存）

一=

==二=m--C

三

m==三=

三=

三

=-三

3==3-

=二=­c

二_l

三3nE

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-主存储器的信息访问速度快而存三

=

二-

二sft

5-sm三

三

S丞

:三n

X-=

H一

储容量较小.s=

-用于存放正在运行的程序和有关

怒操作:读出、写入、读写、访问

（Access）

以为5直接访问的存储器，可存储程序和数据

住要指标：容量和速度

名存储容量：Kilobytes2］。=102存节

MegabytesNB220=1,048,57件节

w内存条：一小块印刷电路，为便于扩容，存储采用模块结构

/存取速度：60ns120ns,（ns=1（T渺）

」二、内存的分类

络随机访问存储器(RandcmAccessNfemorry:R^I

态只读存储器(ReadOnlyIVfeniory:ROME

络RM由5随机地读出和写入，存放正在执行的程序及数

据，关机后，RW内容消失

-KM只能读出，不能写入的内存。存放固定的程序或数

据，关机后，存储内容不被破坏

络掩膜型⑼仅厂家可写

铝HRCM用户用专用写入器写入，仅一次，例游戏中的

程序

上可改写可擦除可编辑RCM(EFRMErasableHO):

可在专用的写入器控制下，将用户程序固化在IW,

长期保存，若需要修改内容，或用紫外线照射

/(E?RRCMElectricallyEFRCM:外加电源再写入

新的信息

J高速缓存（Cach4

・z一般微机和工作站上大致为几十到几百导节

隹缓存技术

M命中

铝失误

ICPU*►!高速缓存**主存储器I

3第四节辅助存储器

-外围存储器（如软硬磁盘）信息容量大但速度

较慢，计算机系统里常用的各种系统软件、应

用软件具有有关数据存放在那里

-另外一些外围设备，如大容量磁盘、磁带、光

盘等，容量更大但工作速度更慢

态磁带、磁盘、磁鼓、光盘：用于存储大量的用

户数据

句与内存相比：外存容量大，速度慢，价格低。

可读写，适于长期保存

-重要指标：容量、速度

一、软盘驱动器（简称软驱）和软盘

力J'质：表面涂有磁性材料

怒原理：磁头将计算机内的电信息转换成磁信息

写入磁盘；读出时，通过磁头及相应电路将磁

信号转换成电信号。

软驱的构成:

-直流马达、步进马

达、磁头及相应电

路

与直流马达驱动芯轴

带动磁盘恒速旋转

-步进马达驱动磁头

运动

J一、软盘驱动器（简称软驱）和软盘

怒软盘的规格：面（side）、磁道（tracl^湎、扇区

（Sector）邪道、字节腐区

络总容量=字节数隔区X扇区数褥道X磁道数湎X面数

铝戏寸高密度软盘：512X18X80X2=1.44vB

-软驱类型和构成

-尺寸：卖寸、装寸

,密度：低密度、高密度

西在高密度软驱上可读写低密

度软盘，反之不然

员宾寸高密度软驱：1.2m

360KB

药泱寸高密度软驱：1.44VE

720KB

＞软盘驱动器（简称软驱）和软盘

-软盘的使用

药防写入状态：写保护：只读不写

质磁盘使用前的准备，格式化

员不应使手指或其他物体直接接触磁盘的磁性

表面

-应当尽量避免灰尘

如软盘不易靠近强磁场

-软盘不易重压或弯折

药不易在过热和过冷的环境里存放以免损坏

I二、硬盘

。J5<*9rTQ，・<“OtJ«"dC«5l

相对固定

怒容量：10VB-几GB

药存取速度：十几个ms—

70ms（磁头定位、磁区等

待、传输时间）

readiw

heads

]—、硬盘

―-----------

「规格：头(Hea@柱面

(Cylinder)扇区白磨设&间管圜辎的蟒

-磁盘控制器的两个常用IEE(E-[EB2(48(166

标准系列3317100NB4

surface1

I三、光盘

为光盘驱动器，光盘

湍点

第储容量大：

680V6每片，可

将声音、图像、

文字数据等信息

存入光盘。

CIKMJMK的标

准外设

涛命长：无磨

损

入光盘

(CcnpactDiskRCM的特征：用激光

速以光学方式读取记录在直径12cr#J塑料圆盘

上的信号坑，记录密度达700Kbit/nrf

LaserBeam

StrikesSurface

ofSpinningDisk

Focusing

Coil

Objective

Lens

PulsesofLight

LandLaserConverted'

BeamtoO'sand1*s

Reflected

LaserBeam

Prism

Light-sensing

Diode

Laser

Diode

第五节输入输出设备

西一、计算机输入设备

怒键盘

上鼠标（MDUSQ器

-其他输入设备

-二、计算机输出设备

/显示系统

-打印机

必其它输出设备

T一、计算机输入设备

回田|触娜I蛭IImfeFoo^|MK4I条歹码||峻n|晔

MZEEM

切特7E功能键

/shift上档键：上排符号或改变大小写

丁Loc导母锁定键

*功能键*退格键：删除光标前一个字符

忘Ente眄车换行：结束一行逻辑或命令

键才丁字机键盘区或组合键：Ctr相戒A1后其它键配合使用

本字键区幺Ctrl+C中断当前系统正在运行的程序,

盘给出系统提示符

，光标控制键区珞Ctr1+Alt+De1:系统热启动

幺Ctrl+P连机打印

ControlCapsAlternateShiftKeysEnter/ReturnSecondCursorControlDeleteKeyInsertKey

KeyLockKeyControlKeyKeys

(④鼠标(MDUS。器

怒用以确定显示屏幕的位置坐标。通过串行通信接口与

计算机连接

区分类：机械式、光电式

与鼠标器的操作：移动、单击、双击、拖动

!（3其他输入设备

即触摸屏~~

与轨迹球

隹平板数字化仪：平板磁标器，输入图纸信息

-扫描仪：整幅图形或文字资料经过光电变换，输入计算

机，形成图像（Image）

-声卡：语音、识别

轨条形码（barcode）：是由一组黑白相间、宽窄不等的线

条而形成的代码，通过一定的编码规则来表示字母、数字

或某些符号。阅读时，通过光源扫过条形码，由于黑白条

码的反射光强弱不同，利用光敏元件接收它并输出不同的

高低电平，经译码器就可以转换成机器可读的数据输入计

算机进行处理。

(3)其他输入设备

光学字符识别(OCROpticalCharacter

Recognition)：应用举例：英语标准考试

的答卷的判分。英文OCR汉字OCR

磁字符识别(MICRMagneticInk

CharacterRecognition)：应用举例：银

行在发放支票本时，预先用Micm码器用

包含磁性颗粒的材料制成的墨水，将支票

代码印在每张支票的最下一行，便于用计

算机存储和查询储户的信息。

:、计算机输出设备

与计算机输出信息：图象、文字、声音、数据（网络）

询出的形式：“软拷贝”、“硬拷贝”

(1)显示系统=显示器十显示适配卡

Three-GunCRTElectronBeamShadowMaskPhosphor-Coated记显示器：原理与电

Screen视机类似

罐率：6/耨丁

『0津768,

1280*1024

像素光点直径

逐行或隔行扫描

Analog

Signal

显示卡：从显存中

读像素信息，发送

皿•a

（1）显示系统

铝帧存储器（显存）：25g51第102电,

其大小影响速度、颜色及分辨率

区显示的颜色数：1色（啦：）、25饱（泡）、

64m（1玳）、ISVfe（2®、真彩色）

/显示系统的标准：CIAKAV34TCA

/例：VX字符点阵8X16

图形：640X480X2fe

320X200X25饱

TCA1024X768X25饱

1280X1024X25色

(2)打印机

A匕

必将输出信息以字符、图形、表格等形式印刷在纸上的输出

设备

扮类

W击打式和非击打式

瑞打式：机械式，点阵

打印机

西非击打式：利用化学、

物理方式

好串式、行式、页式

语色打印机与黑白

打印机

J(2)打印机

T字符击打式打印机：通过字符击打色带逐字,逐行，逐页

打印，速度快

铝2点阵式打印机：通过“打印针”击打色带打印字符、汉字和

图形。

-3,喷墨打卬机：液体墨水由小喷孔喷出，要求纸张质量好

LaserBeamPhotosensitiveDrum

与激光打印机：计算

机来的数据控制激光

器，照射硒鼓(光敏

鼓)经过墨粉盒形成

影象，再印到纸面上,

经加力和加热将影象

转移到打印纸上

toPaperSheetofPaper

」（2）打E□机

F打印机的指标

-打印的分辨率（质量）和打印幅面宽度：EPI（EbtPer

Inc晦英寸点阵数）_—

好点阵式打印机：18（T300nPI,8（03冷字符

幺激光打印机：30g600DPI,M（210mnX297m^

-打印速度

，点阵式打印机：300cps（字符加）

好激光打印机：几〜十几由（页石）

才丁印机的并行和串行接口

才丁印机驱动程序代

网络适配卡、

声卡、解压卡、160»6fraphics“d・■Hi・〃匕

figure6-1O

绘图仪（图

P82）、

数据投影板

（图P83数

据投影