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1、计算机系统组成,硬件系统,软件系统,图1-3 计算机系统组成,计算机硬件,主机（中央处理器和内存） 外设（I/O设备和外存储设备） 裸机的概念：不装备任何软件的计算机成为裸机。 一般意义上的主机。,微机的性能指标,一、字长字长是计算机内部一次可以处理的二进制数的位数。一般计算机的字长取决于它的通用寄存器、内存储器、ALU的位数和数据总线的宽度。微型计算机字长有4位、8位、16位，高档微机字长为32位或64位。二、主频主频是指微型计算机中CPU的时钟频率(CPU Clock Speed)，也就是CPU运算时的工作频率。一般来说，主频越高，一个时钟周期里完成的指令数也越多，当然CPU的速度就越快。

2、三、存储容量存储容量是衡量微型计算机中存储能力的一个指标，它包括内存容量和外存容量。内存容量以字节为单位，分最大容量和装机容量。最大容量由CPU的地址总线的位数决定，而装机容量按所使用软件环境来定。外存容量是指磁盘机和光盘机等容量，应根据实际应用的需要来配置。四、外设扩展能力一台微型计算机可配置外部设备的数量以及配置外部设备的类型，对整个系统的性能有重大影响。如显示器的分辨率、多媒体接口功能和打印机型号等，都是外部设备选择中要考虑的问题。五、软件配置情况软件配置情况直接影响微型计算机系统的使用和性能的发挥。通常应配置的软件有：操作系统、计算机语言以及工具软件等，另外还可配置数据库管理系统和各种

3、应用软件。,CPU（中央处理单元）,重要性：CPU是计算机的心脏。 由运算器和控制器组成。 运算器负责对数据进行处理。 控制器负责分析各项指令，并统一协调各部件的工作。 CPU的类型决定了主机的类型。,微处理器（CPU）的发展,1971年1月，世界上第一只微处理器，即芯片4004问世。它的发明人是年仅34岁的霍夫，他因此被 英国经济学家杂志列为“第二次世界大战以来最有影响的七位科学家之一”。 这种处理器一次可对4个二进制数进行运算，它的功能相当于一台“埃尼阿克”计算机，与1950年时像房子那样大的电路板功能差不多。4004芯片上集成了2250个晶体管。人们首次实现了这样一种设想：仅用一块芯片来

4、承担中央处理器的全部功能。 英特尔公司把这种4004芯片，与一块随机存取存储器芯片，一块只读存储器芯片和一块寄存器芯片，组合在一起，制成一个4位微型计算机MCS4。这是世界上第一台微型电子计算机，它在1971年问世，从此揭开了微型计算机发展的序幕。,1977年，超大规模集成电路工艺取得突破性进展，一块硅片上已经可以容纳一万个以上的晶体管。于是从1978年起，各大公司便推出了可与过去中档小型机比拟的16位微处理器。如英特尔公司的8086，摩托罗位公司的Mc6800等。 1981年，IBM公司开发了16位机，进入微型机的高级机时代。以后，美国的许多电子公司和科学实验室纷纷投入资金和人力，研制开发3

5、2位微型机。摩托罗拉公司的68020微处理器，cyrix公司的Z8000微处理器，以及英特尔公司在1985年10月推出的80386微处理器，它们都是32位的CPU芯片，用以制造超级微型机。其中，80386芯片最具有代表性，因为使用这种微处理器的CPU，可使主机装上40兆内存，如加上虚拟存储，可达64兆。 日本的第四代微机发展迅速，除了IBM公司在日本的子公司日本IBM之外，主要的计算机生产厂家有富士通，日立，日本电气（NEC），东芝及三菱。它们分别集中人力物力，研制与美国国际商用机器公司（IBM）生产的370系列相媲美的计算机，取得了较好的成绩。 1989年，英特尔公司又研制出了一种新型的个人

6、计算机芯片80486。它使芯片的集成度从30万个晶体管一跃超过了100万个晶体管。80486能极大地加快计算机的运算速度。一块80486芯片能完成以前的三种芯片（两块芯片用于数据处理和存储常用数据指令的记忆装置，另一块用于中央处理器），这样就减少了三块芯片之间联系所需的时间，极大地提高了运算速度。,1993年，美国英特尔公司推出“奔腾”（PENTIUM）芯片，这是一种速度更快的微处理器，被称为586或P5。它含有310万个晶体管。速度达60兆赫。以后又陆续推出75兆赫，90兆赫，100兆赫，120兆赫及133兆赫的芯片。“奔腾”芯片广泛地运用于各种个人电脑和多媒体电脑上，使个人电脑拥有更为强大

7、的功能，可运行更为强劲有力的软件。由于“奔腾”芯片的问世和价格的不断降低，装备了“奔腾”CPU的电脑已逐渐占领了个人电脑的市场，使 486芯片迅速退出市场。 1995年11月，美国英特尔公司推出“新奔腾”（PENTIUM PRO）微处理器，这是自从1979年以来英特尔公司的芯片家族的第六代。这种“新奔腾”微处理器首先被用在商业用的高性能计算机上，但是最终这种芯片将使家用个人计算机有更好的性能来处理多媒体和功能更强的软件。“新奔腾”的代号为P6，它有550万个晶体管，第一批芯片运行的速度为150200兆赫，最终将达到266兆赫。这种新芯片的功能比它的前身P5要多，“新奔腾”不仅快而且具有智能，它

8、能预计就作好了计算，以便节省时间。它将决定最有效的指令以便执行多种指令。而P5是按照发出指令的次序执行的。几家个人计算机制造公司，其中包括国际商用机器公司（IBM），康柏，惠普和德尔，都争相推出使用这种芯片的新型计算机。“新奔腾”P6芯片将使个人计算机获得工作站的性能。,CPU的性能指标,主频 外频与前端总线 倍频 工作电压 数据总线宽度 高速缓存,主频表示cpu内部数字脉冲信号震荡的速度，从根本上讲与cpu的实际运算能力是没有直接关系的，主频越高只能说明cpu能够承受更高的运算速度。因此我们说主频与实际运算速度有关，但是目前还没有一个确定的公式能够实现二者的数值关系。在一定情况下，很可能出现

9、主频高但是运行速度低的现象，如intel的奔4 1.4G性能远远赶不上AMD的Athlon 1.2G，为此AMD目前宣传一个真实性能标准：频率不是一切，性能才是关键。 外频是由主板提供的系统总线频率，是cpu与主板之间同步运行的速度。由于内存速度与主板速度远低于cpu，为了能够与内存、主板速度保持一致，就要降低cpu频率，即数据一出cpu就降到与主板相同的速度，66、 100、 133，早期的intel处理器一般为100MHZ，AMD为133MHZ。 前端总线（FSB，front side bus）是AMD推出的概念，一直被误认为是外频的另一个称呼，实际上外频指cpu与主板连接的速度，是建立在

10、信号震荡速度上的，而FSB指的是数据的传输速度。由于目前各种主板上FSB与内存总线频率相同，所以也是cpu与内存交换数据的的工作时钟。目前媒体一些外频可达到400，533，实际上是将外频与前端总线混为一谈了，外频仍然不变，只是采用特殊技术，使前端总线能够在一个时钟周期内完成多次传输。 倍频指cpu运行频率与整个系统外频之间的倍数，即降低cpu主频的倍数（主频=外频倍频），由于外频的提高，其他设备无法承受，出现了分频技术，目前北桥芯片一般都支持133M外频，即PCI设备4分频，AGP设备2分频，在标准外频下北桥芯片必须是PCI设备工作在33MHZ，AGP工作在66M，根据公式，要提高主频，可以提

11、高倍频系数，即是所谓的“超频”。 工作电压是cpu工作所需的电压，低电压以为着低功耗，低发热量，目前呈逐步下降趋势。 数据总线负责整个系统的数据流量，而其宽度决定了cpu与L2cache与内存、I/O设备之间一次传输的数据量，目前一般都为64位。 高速缓存比主存速度更快，为减少cpu等待低速内存所造成的延迟，起到缓冲作用。Cache技术直接关系到cpu整体性能，不过也不是越大越好，当达到一定水平后，如果不即使更新cache算法，cpu性能将没有本质提高。一般分为L1和L2，L1一般建立在cpu内部，L2一般集成在其中。,CPU的选购,在CPU高速发展的今天，其速度已经不是整机性能的决定因素，内

12、存大小，硬盘速度，显卡速度，主板等部分，对整个性能都起着作用，盲目追求高频率并不可取。购买时要明确购机目的， 在整个计算机系统中，CPU是最先选购的配件，只有决定cpu后才能选购主板，AMD和Intel平台没有任何区别。,内存泛指计算机系统中存放数据与指令的半导体存储单元，包括RAM（随机存储器，随机存取存储器） 按内存的工作原来分类 按内存的工作原理可分为只读存储器ROM（只读记忆）和随机存储器（随机存储器）。 1. 只读存储器（ROM） 是计算机厂商用特殊的装置把内容写在芯片中，只能读取， 不能随意该变内容的一种储存器，如基本输入输出系统 （1）EPROM 它与一般ROM不同点在与，EPR

13、OM可以用特殊的装置擦除和重写的内容如早期主板上的基本输入输出系统。 （2）闪电存储器（闪光记忆） 使用闪速存储器的主要特点是在不加电的情况下能长期存储的信息。 2， 随机存储器（RAM） RAM就是平常所说的内存，系统运行时，将所需的指令和数据从外部存储器调入内存中，CPU再从内存中读取指令或数据进行运算，并将运算结果存入内存中，根据其制造原理不同，现在的RAM多为MOS型半导体电路，它分为静态和动态两种。 （1）静态存储器（SRAM） SRAM的一个存储单元的基本结构是一个双稳态电路，读写速度很快 这样一方面降低了SRAM的集成度，另一方面也增加了生产成本。 （2）动态RAM（DRAM）

14、一个DRAM单元由一个晶体管和一个小电容组成，所以DRAM中存储的数据需要不断的刷新。根据DRAM不同的标准又可分为多种类型的DRAM，如SDRAM（同时的DRAM, 同步动态随机存储器）DDR SDRAM（两倍数据比率SDRAM, 双倍数据速度 SDRAM）RDRAM（RambusDRAM），早期还有一种RDR内存，发热量比较大，两面都有散热片，并且必须要插满插槽。,内存,内存条的主要性能指标,1、内存速度 所谓内存的速度是指内存芯片中数据的输入输出的速度。 2、 ECC 在比教高级的内存上，会看到所谓ECC的功能，即表示这个内存具备错误的功能，他使得内存在传输数据的同时，在每次传送的数据上

15、增加一个检查位，若有错误发生，还可以将他以修正并继续传输，这样不至于因为错误而中断，这类具有ECC功能的内存通常使用在服务器上。 3 、时钟周期tCK 内存时钟周期代表着内存标称运行的最大工作频率，一般在内存上标示为“-X“。 4 、存取时间 他代表读取数据所延迟的时间。 5、延迟时间CL CL即所谓的内存预备充电时间。若内存上的标示为CL=3，代表系统自DRAM读取第一笔数据时所需要的准备时间为3个系统时钟周期 6 、综合性能的评价 关于总延迟时间计算的一般公式：总延迟时间=系统时钟周期*CL模式数+存取时间。,内存的选购,目前市场上内存条分为有品牌和无品牌两种，品牌内存一般都有外包装，如：

16、金士顿（kingmax）。无品牌内存多为散装，只依内存条上的内存芯片的品牌命名，如：现代（HY）。 在选购内存时，还要注意它的兼容性，某些品牌的内存在有些主板上会造成无法开机、运行时死机、不稳定等现象。,内存条的安装,内存条的安装，拆御非常简单 （1） 首先，分清自己的内存的类型，找到主板上的内存条安装位置。 （2） 对准内存条上金手指出的缺口与DIMM剿上的对应的隔断位置。 （3） 将内存条垂直的用劲插到底。 2 内存条的拆御 如果要卸下内存条，只需向外搬两个卡齿，内存即会自动从DIMM剿中脱出,主板,主板是微机最基本也是最重要的部件之一，是整个微机内部结构的基础，一切设备都要靠主板来协调工

17、作，如果将cpu看成微机的大脑，那么主板就是身躯。 主板实际上是一块电路板，安装了各式各样的电子零件并布满了电子线路，当微机工作时由输入设备输入数据，由cpu完成运算，再由主板负责组织运输到各个设备，最后经输出设备反映到我们的感官。主板的平面是一块PCB(印刷电路板)，一般采用四层板或六层板。相对而言，为节省成本，低档主板多为四层板：主信号层、接地层、电源层、次信号层，而六层板则增加了辅助电源层和中信号层，因此，六层PCB的主板抗电磁干扰能力更强，主板也更加稳定。当主机加电时，电流会在瞬间通过CPU、南北桥芯片、内存插槽、AGP插槽、PCI插槽、IDE接口以及主板边缘的串口、并口、PS/2接口

18、等。随后，主板会根据BIOS(基本输入输出系统)来识别硬件，并进入操作系统发挥出支撑系统平台工作的功能。 芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分，按照在主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片。北桥芯片提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持。南桥芯片则提供对KBC(键盘控制器)、RTC(实时时钟控制器)、USB(通用串行总线)、Ultra DMA/33(66)EIDE数据传输方式和ACPI(高级能源管理)等的支持。其中北桥芯片起着主导性的作用，也称为主桥(Host Bridge)。,芯片部分BIOS芯片：是一块方块状的存储器

19、，里面存有与该主板搭配的基本输入输出系统程序。能够让主板识别各种硬件，还可以设置引导系统的设备，调整CPU外频等。BIOS芯片是可以写入的，这方便用户更新BIOS的版本，以获取更好的性能及对电脑最新硬件的支持，当然不利的一面便是会让主板遭受诸如CIH病毒的袭击。南北桥芯片：横跨AGP插槽左右两边的两块芯片就是南北桥芯片。南桥多位于PCI插槽的上面；而CPU插槽旁边，被散热片盖住的就是北桥芯片。北桥芯片主要负责处理CPU、内存、显卡三者间的“交通”，由于发热量较大，因而需要散热片散热。南桥芯片则负责硬盘等存储设备和PCI之间的数据流通。南桥和北桥合称芯片组。芯片组在很大程度上决定了主板的功能和性

20、能。需要注意的是，AMD平台中部分芯片组因AMD CPU内置内存控制器，可采取单芯片的方式，如nVIDIA nForce 4便采用无北桥的设计。RAID控制芯片：相当于一块RAID卡的作用，可支持多个硬盘组成各种RAID模式。目前主板上集成的RAID控制芯片主要有两种：HPT372 RAID控制芯片和Promise RAID控制芯片。插拔部分所谓的“插拔部分”是指这部分的配件可以用“插”来安装，用“拔”来反安装。内存插槽：内存插槽一般位于CPU插座下方。图中的是DDR SDRAM插槽，这种插槽的线数为184线。AGP插槽：颜色多为深棕色，位于北桥芯片和PCI插槽之间。AGP插槽有1、2、4和8

21、之分。AGP4的插槽中间没有间隔，AGP2则有。在PCI Express出现之前，AGP显卡较为流行，其传输速度最高可达到2133MB/s(AGP8）。PCI Express插槽：随着3D性能要求的不断提高，AGP已越来越不能满足视频处理带宽的要求，目前主流主板上显卡接口多转向PCI Exprss。PCI Exprss插槽有1、2、4、8和16之分。PCI插槽：PCI插槽多为乳白色，是主板的必备插槽，可以插上软Modem、声卡、股票接受卡、网卡、多功能卡等设备。CNR插槽：多为淡棕色，长度只有PCI插槽的一半，可以接CNR的软Modem或网卡。这种插槽的前身是AMR插槽。CNR和AMR不同之处

22、在于：CNR增加了对网络的支持性，并且占用的是ISA插槽的位置。共同点是它们都是把软Modem或是软声卡的一部分功能交由CPU来完成。这种插槽的功能可在主板的BIOS中开启或禁止。接口部分硬盘接口：硬盘接口可分为IDE接口和SATA接口。在型号老些的主板上，多集成2个IDE口，通常IDE接口都位于PCI插槽下方，从空间上则垂直于内存插槽(也有横着的)。而新型主板上，IDE接口大多缩减，甚至没有，代之以SATA接口。,COM接口(串口)：目前大多数主板都提供了两个COM接口，分别为COM1和COM2，作用是连接串行鼠标和外置Modem等设备。COM2接口比COM1接口的响应具有优先权。PS/2接

23、口：PS/2接口的功能比较单一，仅能用于连接键盘和鼠标。一般情况下，鼠标的接口为绿色、键盘的接口为紫色。PS/2接口的传输速率比COM接口稍快一些，是目前应用最为广泛的接口之一。USB接口：USB接口是现在最为流行的接口，最大可以支持127个外设，并且可以独立供电，其应用非常广泛。USB接口可以从主板上获得500mA的电流，支持热拔插，真正做到了即插即用。一个USB接口可同时支持高速和低速USB外设的访问，由一条四芯电缆连接，其中两条是正负电源，另外两条是数据传输线。高速外设的传输速率为12Mbps，低速外设的传输速率为1.5Mbps。此外，USB2.0标准最高传输速率可达480Mbps。LP

24、T接口(并口)：一般用来连接打印机或扫描仪。并口的工作模式主要有三种：1、SPP标准工作模式。SPP数据是半双工单向传输，传输速率较慢，仅为15Kbps，但应用较为广泛，一般设为默认的工作模式。2、EPP增强型工作模式。EPP采用双向半双工数据传输，其传输速率比SPP高很多，可达2Mbps，目前已有不少外设使用此工作模式。3、ECP扩充型工作模式。ECP采用双向全双工数据传输，传输速率比EPP还要高一些，但支持的设备不多。MIDI接口：声卡的MIDI接口和游戏杆接口是共用的。接口中的两个针脚用来传送MIDI信号，可连接各种MIDI设备，例如电子键盘等。,BIOS(Basic Input Out

25、put System，基本输入/输出系统)是被固化到计算机主板上的ROM芯片中的一组程序，为计算机提供最低级的、最直接的硬件控制。和其它程序不同的是，BIOS是储存在BIOS芯片中的，而不是储存在磁盘中，由于它属于主板的一部分，因此大家有时就称呼它一个既不同于软件也不同于硬件的名字（固件）。BIOS ROM芯片在主板上很引人注目，一般而言，BIOS ROM 芯片是主板上唯一贴有标签的芯片，上面印有“BIOS”字样，虽然有些主板上的BIOS 芯片没有明确印出“BIOS”，但凭借外贴的标签也能很容易地将它认出。在486电脑之前，很少有人知道并在意BIOS的存在，进入Pentium时代后，由于BIO

26、S芯片采用了Flash ROM，电脑爱好者才在升级BIOS的过程中对BIOS有了一个比较直观的认识。CIH病毒的出现，则给我们每个人都上了一堂“代价”极大的硬件课，其毁灭性的破坏能力无疑使几乎所有的计算机使用者都对BIOS的功能和其重要性有了一个无法磨灭的认识，也从此把一直深藏在后台默默无闻的BIOS推到了前台。,在微机的发展初期，BIOS都存放在ROM（Read Only Memory，只读存储器）中。ROM内部的资料是在ROM的制造工序中，在工厂里用特殊的方法被烧录进去的，其中的内容只能读不能改，一旦烧录进去，用户只能验证写入的资料是否正确，不能再作任何修改。如果发现资料有任何错误，则只有

27、舍弃不用，重新订做一份。ROM是在生产线上生产的，由于成本高，一般只用在大批量应用的场合。 由于ROM制造和升级的不便，后来人们发明了PROM（Programmable ROM，可编程ROM）。最初从工厂中制作完成的PROM内部并没有资料，用户可以用专用的编程器将自己的资料写入，但是这种机会只有一次，一旦写入后也无法修改，若是出了错误，已写入的芯片只能报废。PROM的特性和ROM相同，但是其成本比ROM高，而且写入资料的速度比ROM的量产速度要慢，一般只适用于少量需求的场合或是ROM量产前的验证。 EPROM（Erasable Programmable ROM，可擦除可编程ROM）芯片可重复擦

28、除和写入，解决了PROM芯片只能写入一次的弊端。EPROM有两种，一种是不带窗口的，其特性和PROM类似，在专用编程器上只能写入一次，如果写错了，芯片只能报废，这种芯片在各种显卡、声卡和以前的解压卡上都能见到，由于使用不便，我们平常意义上的EPROM一般是指带窗口的EPROM，这种EPROM芯片有一个很明显的特征，在其正面的陶瓷封装上，开有一个玻璃窗口，透过该窗口，可以看到其内部的集成电路，紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据，完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。EPROM内资料的写入要用专用的编程器。EPROM芯片在写入资料后，还要以不透光的贴纸或胶布把窗口封住，以免受到周围

29、的紫外线照射而使资料受损。,EPROM虽然已具备了可重复写入的能力，可是还要借助于EPROM擦除器和专用编程器擦除与写入程序，在使用时既费时又不便。鉴于EPROM操作的不便，后来出的主板上的BIOS ROM芯片大部分都采用EEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM，电可擦除可编程ROM）。EPROM的擦除不需要借助于其它设备，它是以电子信号来修改其内容的，而且是以Byte为最小修改单位，不必将资料全部洗掉才能写入，只需用厂商提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容，所以，它属于双电压芯片。借助于EPROM芯片的双电压特性，可以使BIOS具有良好

30、的防毒功能，在升级时，把跳线开关打至“ON”的位置，即给芯片加上相应的编程电压，就可以方便地升级；平时使用时，则把跳线开关打至“OFF”的位置，防止CIH类的病毒对BIOS芯片的非法修改。所以，至今仍有不少主板采用EEPROM作为BIOS芯片并作为自己主板的一大特色。 Flash ROM则属于真正的单电压芯片，在使用上很类似EEPROM，因此，有些书籍上便把Flash ROM作为EEPROM的一种。事实上，二者还是有差别的。Flash ROM在擦除时，也要执行专用的刷新程序，但是在删除资料时，并非以Byte为基本单位，而是以Sector（又称Block）为最小单位，Sector的大小随厂商的不

31、同而有所不同；只有在写入时，才以Byte为最小单位写入；Flash ROM芯片的读和写操作都是在单电压下进行，不需跳线，只利用专用程序即可方便地修改其内容；Flash ROM的存储容量普遍大于EPROM，约为512K到至8M KBit，由于大批量生产，价格也比较合适，很适合用来存放程序码，近年来已逐渐取代了EPROM，广泛用于主板的BIOS ROM，也是CIH攻击的主要目标。,显示卡,显卡是显示器与主机通信的控制电路和接口。其主要作用是将程序运行过程和结果进行相应的处理并转换成显示器能够接受的文字和图形信号后通过屏幕显示出来。 目前显卡已经成为继CPU之后发展变化最快的部件，其性能是决定微机性能的一项重要因素。,图形产品的分类,1、纯二维（2D），配合低速显示存储器，在处理高分辨率图形资料时，会出现严重的闪烁，对眼睛伤害极大，且处理速度减慢，但是价格低廉。 2、纯三维（3D），CPU性能的提升使3D图形的适时处理