【计算机应用基础课件】计算机硬件系统

硬件系药2.1计算机硬件概述

计算机硬件系统

计算机系统

计算机软件系统

一、计算机硬件的组成

构成计算机系统的元器件、部件和设备

以及它们的工程实现（设计、制造和检测）。

,元器件：集成电路、印制电路板、磁性

元件、电子元件、光电子元件、接插件等。

部件和设备：运算器、控制器、主存储

器、辅助存储器、输入和输出设备、电源等

2-2

2-3

硬件系药2.1计算机硬件概述

二、微型计算机的硬件结构

微型计算机是由微处理器、存储器、总

线、I/O接口及其相应设备组成。

微处理器总线

CPU

内存通信

接口

盘

硬

驱

迎得第曲光键盘显示器通信线路

驱

软鼠标器打印机

2-4

硬件系Z2.2中央处理器

一、CPU的内部结构

CPU-T微处理器-T中央处理器

CPU:控制器、运算器、寄存器

2-5

硬件系每2.2中央处理器

CPU的性能指标

1.主频、外频和倍频

主频：CPU工作的时钟频率(MHz,GHz)。

MHz：每秒能执行一百万个时钟周期。

GHz：每秒能执行十亿个时钟周期。

指令执行：一些指令需要一个周期

另一些指令需要很多周期

主频=外频X倍频

WindowsXP中文专业版：300MHz(233MHz)

2-6

2.2中央处理器

2.地址总线宽度

地址总线的位数，它决定了CPU可以访问

存储器容量的大小。

20位地址总线：1MB

XP-128MB(64MB)

32位地址总线：4GB

3.数据总线宽度

数据总线的位数，它决定了CPU与内存、

输入输出设备之间一次数据传输的信息量。

64位数据总线：8B一字长

2-7

硬件系z2.2中央处理器

4.高速缓存

一种具有很高速度的特殊内部存储器。

与内存相比，高速缓存能够使微处理器

更快的获取数据。

等级：一级缓存、二级缓存

5.CISC和RISC

CISC：复杂指令集计算机

RISC：精简指令集计算机一带有有限的

简单指令集的微处理器。

2-8

=.2.2中央处理器

——

三、cPU的发展历程int^L、AMD、Cyrix

时间CPU芯片集成度主频字长(b)最大内存

197140042300108KHz4.640B

19788086/80882.9万4.77-10MHz16lMB/20b

19828028614.3万6-20MHz1616MB/24b

19858038627.5万12.5-33MHz324GB/32b

198980486125万33-133MHz324GB/32b

1993Pentium310万60-233MHz644GB/32b

1997PentiumII750万233-450MHz644GB/32b

1999PentiumIII2800万450-800MHz6464GB/36b

2000Pentium44200万400M-3.2GHz6464GB/36b

2.3存储系统

存储器概述

1.基本概念

存储器：由一些能表示0和1的物理器件

组成的，如双稳态电路、磁性材料等。

存储位：存储信息的最小单位）0或1。

存储单元：若干个存储位组成，字节。

存储容量：存储器中存储单元的总数。

基本操作：读出数据”—>取数

写入数据"—"存数

2-10

2.3存储系统

2.分类

按存储方式分类

随机存储器(RAM)随机存取任何单元的数据

顺序存储器(SAM)只能按某种顺序存取数据

只读存储器(ROM)只能读取任何单元的数据

按功能和存取速度分类

寄存器型存储器CPU内部的寄存器组

高速缓冲存储器LICache,L2Cache

主存储器内部存储器

辅助存储器外部存储器

基本要求：存取时间短、存储容量大、价格低

2-11

2.3存储系统

3.层次结构

AJ

存存

隼

,储

速

容

度

.量

更

快更

大

2-12

硬件系z2.3存储系统

4.性能指标

存储容量：存储器可以容纳的信息量。

例如:半导体存储器-64-256MB

硬盘-60-160GB

存取时间：指存储器从接到读或写命令

开始，到读写操作完成为止所需时间。

数据传输率：外存与内存交换数据的能

力。如硬盘的数据传输率：1.25-lOMB/s

2-13

硬件系每2.3存储系统

二、半导体存储器

1.分类

按工作性能分类

高速缓冲存储器容量小，速度高。双极型半导体存6者器

随机存取存储器RAM(SRAM>DRAM)

主存储器

只读存储器-ROM

辅助存储器半导体盘(固态盘)

按制造工艺分类

TTL型存储器

双极型半导体存储器

ECL型存储器一高速缓冲存彳诸器

SRAM—存取速度快一高速缓存

MOS存储器

DRAM一集成度高一主存储器

2-14

硬件系z2.3存储系统

2.随机存取存储器-RAM

RAM-RandomAccessMemory

特点：存放数据可以随时读写，但断电

后RAM存放的数据全部丢失。

静态随机存取存储器SRAM：以反相器交

叉耦合构成的触发器作为存储单元，不需定

时刷新，存取速度快—高速缓存

动态随机存取存储器DRAM：用开关电容

作存储单元,定时刷新，集成度高一主存储器

2-15

硬件系Z2.3存储系统

3.只读存储器

ROM-ReadOnlyMemory

特点：存放的数据只能读出不能写入,

但断电后ROM存放的数据仍存在。

系统主板上装有ROM-BIOS。

rMROM一掩膜ROM

PROM一可编程ROM

ROM<EPROM-可擦除可编程ROM

E2PROM-电可擦除可编程ROM

IflashEPROM-快可擦除可编程ROM

2-16

■计算,

4硬件累蜀2.3存储系统

三、磁表面存储器

1.存储原理写入时，数据经

编码电路产生相应的

电流变化，当数据位

为“1”时,电流发生

极性变换；数据位为

“0”时，电流极性不

变。电流送到磁头线

写入电流圈，在磁表面形成与

数据对应的磁化区。

磁化区域-1NsisN|Nsis―NTN

读出时，把磁头

的感应信号转换成数

读出数据据输出。

2-17

硬件系药2.3存储系统

2.硬盘(HardDisk)

又称硬盘存储器，硬磁盘存储器。

]特点：存储容量大、存取速度快

可靠性高、每兆字节成本低

温彻斯特技术：工作时磁头悬浮在高速

转动的盘片上方,不与硬盘直接接触。

其精髓是密封、高速旋转的镀磁盘片、

磁头沿盘片径向移动。

硬件系药2.3存储系统

⑴硬盘的工作原理

若从查找操作开始，驱动机构根据柱面

地址把磁头向目标磁道移动）并定位在目标

磁道上，等待有关信息区段旋转到磁头下，

然后进行读写操作。

2-19

硬件系药2.3存储系统

⑵硬盘的性能指标

平均访问时间：指磁头从起始位置到达

目标磁道位置，并从目标磁道上找到要读写

的数据扇区所需的时间。

平均访问时间=平均寻道时间

:+平均等待时间

磁道记录密度：道密度T沿盘片直径方

向单位长度内的磁道数。

位密度一磁道上单位长度的数据位数。

2-20

硬件系z2.3存储系统

数据传输率：指硬盘读写数据的速度。

其计算公式如下

数据传输率=位密度（位/英寸）X

转速（转/秒）X27TR（英寸/转）

R是最内圈磁道半径

转速：指硬盘盘片每分钟转动的圈数。

也就是主轴转速）单位是rpm。

通常的硬盘转速为5200、5400

7200、lOOOOrpm

2-21

硬件系z2.3存储系统

硬盘的逻辑容量：硬盘的存储格式是按

柱面、磁道和扇区来衡量的）柱面是由一组

盘片上的同一个磁道垂直形成的同心圆柱。

硬盘容量=柱面数X磁道数

X扇区数X512B

例如:通过BIOS检测发现，某型号硬盘

逻辑上的面数为255,每面看1027个磁道，每

磁道有63个扇区，则

硬盘容量=255x1027x63x512B

=8.056GB

2-22

足算麻

硬件萦浦2.3存储系统

⑶硬盘的外部结构

硬盘使用前要做：物理格式化、分区、高级格式化

2-23

硬件系Z2.3存储系统

3.软驱与软盘

软盘存储器是由软盘驱动器、软盘控制

器和软盘三部分组成。

软盘驱动器：读写软盘信息的装置。，

软盘控制器：与主机连接的接口。

软盘：信息的存储介质，可脱机保存。

特点：①与硬盘相比，软盘价格便宜；

,②软盘及其驱动器体积小，携带方便；

③可脱机存储，互换性好。

2-24

硬件系Z2.3存储系统

⑴软驱的工作原理

工作过程：电机带动盘片转动，磁头定

位器是一个很小的步进电机，它负责把磁头

移动到正确的磁道，由磁头完成对软盘的读

写操作。

写操作：以电脉冲将磁头下方磁道上那

一点磁化。

读操作：将磁头下方的磁化信息转化为

电信号，通过电信号强弱来判断是0还是I。

2-25

硬件系药2.3存储系统

⑵软驱与软盘的性能指标

磁道：以盘片中心为圆心的同心圆轨迹

就是记录数据的磁道。

道密度：沿软盘径向方向单位长度上的‘

磁道数，3.5in软盘有80个磁道。

扇区：每个磁道被划分磁道

为若干扇区，3.5in软盘的扇卷无

区一般有18个。理AW

2-26

硬件系z2.3存储系统

存储容量：指每张盘片所能记录的二进

制数据的总和。其计算公式为：

存储容量=磁面数X磁道数

X扇区数x512B

数据传输率：指软盘及软驱每秒钟与计

算机主机交换二进制数据的位数。

常见的有：125Kb/s.250Kb/s

300Kb/s.500Kb/s

2-27

2.3存储系统

硬件系zI_______________________7_

⑶软盘的外部结构,,

软盘是由起保护作用的塑料封套和盘片

组成，其结构包括塑料外壳、快门、标签、

写保护口、盘片、金属环等。

2-28

硬件系药2.3存储系统

四、光盘存储器

光盘存储器是由光盘、光盘驱动器和光

盘控制器组成。

特点：存储容量大、非接触式读写、制

作成本低、不怕热和磁、保存携带方便。

分类：只读型光盘：CD-ROM

一次写型光盘：WORM、CD-R

可重写型光盘：CD-RW

2-29

硬件系药2.3存储系统

1.工作原理

光盘存储器是利用激光的单色性和相干

性,通过调制激光把数据聚集到记录介质上,

使介质的光照区（直径小于1口01）发生物理和

化学变化，以写入数据。

读数据时，利用低功

率密度的激光扫描信息轨目标镜

腌准镜

道,其反射光通过光电检光线分离器

感光器

测器检测、解调，从而获衍射光栅

透镜

得所需要的信息。激光头

2-30

硬件系药2.3存储系统

2.性能指标

存储容量：一张光盘的数据存储量。

CD-ROM-650MB

DVD-4.7-17GB

数据传输率：标准速率为150KB/s

2x-300KB/s（倍速）

4x^600KB/s（4倍速）

•••

48x-7200KB/s（48倍速）

2-31

硬件系Z2.3存储系统

平均访问时间：

指光驱在盘上定位并读取一定量的数据

所需要的平均时间。该时间越短，光驱的启

动速度越快。

MPC-3规定：平均访问时间4250ms。

:数据缓冲区：

指光驱内部缓冲存储器的容量。缓冲区

越大）光驱的响应速度越快。

其大小一般为:128KB、256KB

2-32

2.3存储系统

3.外部结构

光驱控制面板：立体声耳机插孔、音量

控制、工作状态指示灯、弹出孔、弹出开关

和光盘托盘。

光驱控制接口：电源插口、跳线设置、

数据接口、EIAJ插座、音频输出。

©但师婚

2-33

2.3存储系统

五、可移动存储器

U盘移动硬盘

2-34

硬件系z2.4输入设备

一、输入设备概述

输入：指将预备进行处理的数据送入计

算机的过程。

输入设备：把程序和原始数据等转变为

计算机能识别的信息存放到存储器中。

分类：①字符输入设备：键盘、磁卡机

②指点输入设备：鼠标器、触摸屏

③扫描输入设备：扫描仪、条形码

④语音输入设备：IBMViaVoice

2-35

硬件系药2.4输入设备

二、键盘

1.键盘的结构

结构：电路板、按键、外壳。电容处机犍船

按键：用户使用键盘的区域。

键盘上键位的排列有一定规律，一般可

分为四个区域:

II

1rnf!111

打字机键区

功能键区

编辑键区

数字键区

2-36

硬件系z2.4输入设备

2.键盘的工作原理

键盘电路大多采用Intel8048或8049单

片机控制的控制电路，该控制电路具有键扫

描、消颤、生成键扫描码等功能。

键盘上的按键排列成矩阵形式，用软硬

件的方法分别对行、列进行扫描，以获取按

键的位置）并生成键扫描码。

单片机将键扫描码以串行方式传输给主

机）主机接到后进行如下操作：

2-37

硬件系药2.4输入设备

①通过接口电路将串行数据转换为并行

数据；

②由并行接口送给CPU;

③由软件将扫描码转换为该键ASCII码.

3.键盘的种类

机械式键盘、薄膜式键盘、无线键盘

4.键盘的接口

AT、PS/2、USB

2-38

硬件系药2.4输入设备

三、鼠标器

鼠标器是一种手持式屏幕定位装置，在

图形界面中大多数操作都可用鼠标来完成。

机械式鼠标：移动鼠标时,用滚动小球

来进行定位。

光电式鼠标：在特定的反射板上移动鼠

标，用鼠标底部光电转换装置定位坐拆点。

（图3：光学鼠标会以LED来照亮一个范围的工2-39

（图i，典型的纵逃球鼠标的底部）作表面，所看到的图形会反射到浏览传感器.）

硬件系Z2.5输出设备

一、输出设备概述

输出：指将计算机处理的数据转换为用

户需要的形式。

输出设备：把计算机的处理结果以人们

或现场所接受的形式表达出来的设备。

分类：①显示器：字符方式、图形方式

②打印机：击打式、非击打式

③绘图仪：平板式、滚筒式

④语音输出系统：语音输出、音乐输出

2-40

硬件系药2.5输出设备

二、显示设备

主机显示卡显示器

总线扩展槽多芯视频电缆

1.显示卡

显示卡（显示适配器、显示接口卡）

显示卡是用于将主机中的数字信号转换

成图像信号

并显示在显

示器上。,ft

2-41

2.5输出设备

⑴显示卡的基本结构

显示卡是由显示芯片、显示内存、RAM

DAC、VGABIOS、总线接口等组成。

显示卡的工作原理示意图

VGA输出

模拟信号

PCI总线接口（数字信号）

2-42

硬件系z2.5输出设备

⑵显示卡的性能指标

分辨率：指在显示器屏幕上所能描绘的

像素个数(横纵比为4:3)，如640*480、

800*600、1024*768、1280*1024。

颜色深度：指能同屏显示的色彩数量，

如8、16、24、32(24/8)、36(24/12)位。

显存的容量大小决定了显卡支持的最高

分辨率和颜色深度。

显存=分辨率X颜色深度

2-43

2.5输出设备

2.CRT显示器（阴极射线管）

⑴显示器的工作原理

CRT是由电子枪、偏转线圈、荧光粉层、

荫罩和玻璃外壳组成，彩色管一三基色。

多孔的罩管

3色点黄光屏

荫罩小孔

蓝枪

坡

/3条电厂束璃展

面

3色电f枪上的

荧

光粉

2-44

硬件系药2.5输出设备

⑵显示器的分类

按显示颜色：单色显示器、彩色显示器

按器件材料：阴极射线管、液晶显示器

等离子体显示器、发光二极管显示器

按屏幕形状：球面屏幕、柱面屏幕

平面直角屏幕、纯平面屏幕

2-45

硬件系z2.5输出设备

⑶显示器的性能指标

屏幕尺寸：衡量显示器屏幕大小。

14、15、17、21英寸。

点8巨：指荧光屏上两个相邻的相同颜色

磷光点之间的距离。点距越小，显示图像越

细腻。0.28(14in/1024*768)

0.27、0.26、0.25mm

分辨率：指屏幕上可容纳像素的个数)

它受到屏幕尺寸和点距的限制。

2-46

逐行扫描隔行扫描

辐射和环保:

电脑中多达30%塑料包装可能有含溟阻燃剂。这些材料和另

一类环境毒素PCB有关，怀疑可能对哺乳动物生殖能力有损害。

石墨可以在显示屏、显像管和电容中找到。它损害神经系统

并较高剂量可导致石墨中毒。镉在可充电电池和某些电脑显示器

的色彩显象层中存在。镉损害神经系统，高剂量时有毒。

2-47

硬件系药2.5输出设备

3.液晶显示器（LCD）

LCD是通过液晶材料和彩色过滤器过滤

光源）在平面面板上产生图像。

优点：空间小、重量轻、低功耗

性能指标:屏幕尺寸-13.3、14.lin

可视角度-水平角度＞140。

垂直角度＞120。

显示颜色-TFT-LCD

DSTN-L