0硬件認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)

1、1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成 個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer），通常又稱為PC機(jī)或微機(jī)，是目前計(jì)算機(jī)中用的最多的一種，它的硬件系統(tǒng)主要由中央處理機(jī)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路與輸入/輸出設(shè)備等組成，各部分之間采用總線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)連接，并與外界實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。其基本結(jié)構(gòu)如圖所示。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)1 在PC機(jī)中總線（BUS）是CPU、主存儲(chǔ)器、輸入/輸出（Inter/Outer，簡(jiǎn)記I/O）接口之間相互交換信息的通道，它包括三種類型的總線：數(shù)據(jù)總線（Data Bus，簡(jiǎn)記DB）、地址總線（Address Bus，簡(jiǎn)記AB）、控制總線（Control Bus，簡(jiǎn)記CB）。DB是CPU與內(nèi)存

2、儲(chǔ)器、I/O接口之間相互傳送數(shù)據(jù)的通道；AB是CPU向內(nèi)存儲(chǔ)器和I/O接口傳遞地址信息的通道，它的寬度決定了PC機(jī)的直接尋址能力；CB是CPU與內(nèi)存儲(chǔ)器和I/O接口之間相互傳遞控制信號(hào)的通道。從PC機(jī)的組裝角度來(lái)看，PC機(jī)通常分為主機(jī)和外部設(shè)備兩部分。主機(jī)是指CPU、主機(jī)板、內(nèi)存儲(chǔ)器；外部設(shè)備是指外存儲(chǔ)設(shè)備（包括軟盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)、硬盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)、光盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)）、輸入設(shè)備（包括鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀等）、輸出設(shè)備（包括顯示器、打印機(jī)等）。1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)2一、中央處理器（CPU） 中央處理器（Central Processing Unit，簡(jiǎn)記CPU）是PC機(jī)硬件系統(tǒng)的核心部件

3、，由運(yùn)算器和控制器組成。運(yùn)算器是對(duì)信息進(jìn)行加工、處理的部件，主要用來(lái)進(jìn)行各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算?？刂破魇怯?jì)算機(jī)的“大腦”，是神經(jīng)中樞和指揮中心，它根據(jù)程序指令的要求，向其他各部件發(fā)出控制信息，控制其他各部件協(xié)調(diào)一致地工作。把運(yùn)算器和控制器集成在一塊芯片上稱為中央處理器（CPU）。一臺(tái)計(jì)算機(jī)功能的強(qiáng)弱、運(yùn)算能力的大小主要由CPU決定，所以通常用CPU的型號(hào)去區(qū)分不同種類的計(jì)算機(jī)。如Pentium（奔騰），Pentium ，Pentium 等。微機(jī)有8位、16位、32位或64位CPU等，其含義是可直接操作8位、16位、32位或64位二進(jìn)制數(shù)。目前CPU已發(fā)展到64位，即一次可傳送64位二進(jìn)制數(shù)。1.1

4、 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)3一、中央處理器（CPU） 雙核CPU隨著CPU主頻的不斷增長(zhǎng)、工藝線寬的不斷縮小，CPU散熱、電流泄露、熱噪等問(wèn)題變得越來(lái)越棘手，單純的主頻提升已經(jīng)遭遇瓶頸，因此CPU廠商開(kāi)始尋求新的發(fā)展方向，雙核CPU電腦應(yīng)運(yùn)而生。 雙核CPU究竟有何過(guò)人之處，吸引芯片巨頭不遺余力地推動(dòng)雙核技術(shù)呢？在過(guò)去，處理性能的飛躍依賴于處理器主頻的提升，但是隨著散熱等問(wèn)題日益嚴(yán)重，主頻升級(jí)的思路逐漸顯得捉襟見(jiàn)肘。而雙核心技術(shù)的引入是提高處理器性能另一個(gè)行之有效的辦法。處理器實(shí)際性能是處理器在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)所能處理的指令數(shù)總量，因此增加一個(gè)內(nèi)核，處理器每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可執(zhí)行的單元數(shù)

5、將增加一倍，這將大大提升處理器的工作效率。而且，雙核CPU所具備的兩個(gè)物理核心是相對(duì)獨(dú)立的，每個(gè)核心都可以擁有獨(dú)立的一二級(jí)緩存、寄存器、運(yùn)算單元，可以使兩個(gè)獨(dú)立進(jìn)程互不干擾。 1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)4一、中央處理器（CPU） 多核CPU就是基板上集成有多個(gè)單核CPU，早期PD雙核需要北橋來(lái)控制分配任務(wù)，核心之間存在搶二級(jí)緩存的情況，后期酷睿自己集成了任務(wù)分配系統(tǒng)，再搭配操作系統(tǒng)就能真正同時(shí)開(kāi)工，2個(gè)核心同時(shí)處理2“份”任務(wù)，速度快了，萬(wàn)一1個(gè)核心死機(jī)，起碼另一個(gè)還可以繼續(xù)處理關(guān)機(jī)、關(guān)閉軟件等任務(wù)。4核或者將來(lái)的8核說(shuō)白了還是多個(gè)核心獨(dú)自處理各自的“份”，不過(guò)人多力量大，速

6、度快，響應(yīng)時(shí)間短，不易死機(jī)。1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)5一、中央處理器（CPU）1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成Intel 酷睿i5 760CPU的頻率CPU主頻2800MHz 最大睿頻3330MHz 外頻133MHz 倍頻21倍 總線類型DMI總線 總線頻率2.5GT/s Intel 酷睿i5 760CPU的內(nèi)核參數(shù)CPU內(nèi)核核心代號(hào)Lynnfield CPU架構(gòu)Nehalem 核心數(shù)量四核心 線程數(shù)四線程 制作工藝45nm 熱設(shè)計(jì)功耗(TDP)95W 內(nèi)核電壓0.65-1.4V 晶體管數(shù)量774百萬(wàn) 核心面積296平方毫米 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)6二、主機(jī)板 主機(jī)板是主機(jī)箱中的重要

7、組成部分，它將PC機(jī)的各部件有機(jī)地連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的硬件系統(tǒng)。換句話說(shuō)，就是把CPU、內(nèi)存儲(chǔ)器及相關(guān)的功能部件等都安裝或連接到一個(gè)電路板上。主機(jī)板上有一些插口，可以插入其他擴(kuò)展卡，用以擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的能力，提高計(jì)算機(jī)的性能和效率。主板，又叫主機(jī)板(mainboard)、系統(tǒng)板(systemboard)或母板(motherboard)；它安裝在機(jī)箱內(nèi)，是微機(jī)最基本的也是最重要的部件之一。 主板一般為矩形電路板，上面安裝了組成計(jì)算機(jī)的主要電路系統(tǒng)，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、鍵盤(pán)和面板控制開(kāi)關(guān)接口、指示燈插接件、擴(kuò)充插槽、主板及插卡的直流電源供電接插件等元件。計(jì)算機(jī)的質(zhì)量與主板的設(shè)計(jì)和工

8、藝有極大的關(guān)系。所以從計(jì)算機(jī)誕生開(kāi)始，各廠家和用戶都十分重視主板的體系結(jié)構(gòu)和加工水平。了解主板的特性及使用情況，對(duì)購(gòu)機(jī)、裝機(jī)、用機(jī)都是極有價(jià)值的。1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7二、主機(jī)板 計(jì)算機(jī)行業(yè)的技術(shù)更新無(wú)疑是最頻繁和最迅速的，一種主板從投入市場(chǎng)到淘汰一般只有1-2年的時(shí)間。目前市場(chǎng)中銷售的主板普遍使用了一些常見(jiàn)的新技術(shù)，并具有一些共同的特點(diǎn)。主要是：采用Flash BIOS，用戶只需軟件即可升級(jí)；采用同步突發(fā)式(PB Cache)二級(jí)高速緩存，與以前的異步緩存相比，可提高速度和效率；主板集成兩個(gè)串口、一個(gè)并口和一個(gè)軟驅(qū)接口；主板集成2個(gè)通道的增強(qiáng)型(EIDE)硬盤(pán)接口，用

9、于連接硬盤(pán)、IDE光驅(qū)、磁帶機(jī)等設(shè)備。有些主板還設(shè)有PS2鼠標(biāo)口、通用串行總線(USB)、DMI資源管理等。1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)8三、存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器（Memory）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)中的全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)程序、中間運(yùn)行結(jié)果和最終運(yùn)行結(jié)果都保存在存儲(chǔ)器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。 存儲(chǔ)器的構(gòu)成 構(gòu)成存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)介質(zhì)，目前主要采用半導(dǎo)體器件和磁性材料。存儲(chǔ)器中最小的存儲(chǔ)單位就是一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)半導(dǎo)體電路或一個(gè)CMOS晶體管或磁性材。存儲(chǔ)器的種類很多，按其用途可分為主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器，主存儲(chǔ)器又稱內(nèi)存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱內(nèi)存

10、）。內(nèi)存又稱主存，是CPU能直接尋址的存儲(chǔ)空間，由半導(dǎo)體器件制成。1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)9三、存儲(chǔ)器 內(nèi)存直接安裝在主機(jī)板上，存取數(shù)據(jù)速度快。按照存取信息的方式不同，內(nèi)存又可分為隨機(jī)存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器。隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）內(nèi)的存儲(chǔ)信息是可以改變的，它允許隨機(jī)地按任意指定的地址存取信息，一旦系統(tǒng)斷電，則RAM中的所有信息全部丟失。我們通常所說(shuō)的內(nèi)存一般是指動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，也稱DRAM，它是計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序和處理信息時(shí)存放指令和數(shù)據(jù)的地方，內(nèi)存存取速度很快，但制造成本較高，因此容量不是很大，一般用MB作為存儲(chǔ)容量單位。只讀存儲(chǔ)器（ROM）是只能夠讀出信息而不允許隨意寫(xiě)入信息的存

11、儲(chǔ)器，通常ROM中的內(nèi)容是生產(chǎn)廠商在制造芯片時(shí)就寫(xiě)入的，它不會(huì)因系統(tǒng)斷電而丟失信息，計(jì)算機(jī)的基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）、初始化引導(dǎo)程序、開(kāi)機(jī)自檢程序等均在出廠前被固化在ROM中，無(wú)論有無(wú)電源，信息都不會(huì)丟失。1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)10三、存儲(chǔ)器 高速緩沖存儲(chǔ)器Cache是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)器，它的容量比內(nèi)存小但交換速度快。在Cache中的數(shù)據(jù)是內(nèi)存中的一小部分，但這一小部分是短時(shí)間內(nèi)CPU即將訪問(wèn)的，當(dāng)CPU調(diào)用大量數(shù)據(jù)時(shí)，就可避開(kāi)內(nèi)存直接從Cache中調(diào)用，從而加快讀取速度。由此可見(jiàn)，在CPU中加入Cache是一種高效的解決方案，這樣整個(gè)內(nèi)存儲(chǔ)器（Cach

12、e+內(nèi)存）就變成了既有Cache的高速度，又有內(nèi)存的大容量的存儲(chǔ)系統(tǒng)了。Cache對(duì)CPU的性能影響很大，主要是因?yàn)镃PU的數(shù)據(jù)交換順序和CPU與Cache間的帶寬引起的。1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)11三、存儲(chǔ)器 內(nèi)存主要有以下技術(shù)指標(biāo)：1 容量容量這一指標(biāo)直接制約系統(tǒng)的整體性能。一般內(nèi)存條容量有512M、1G、2G、2G等，其中2G內(nèi)存已成為當(dāng)前家庭PC機(jī)的主流配置。2 存取時(shí)間內(nèi)存條芯片的存儲(chǔ)時(shí)間決定了內(nèi)存的速度，其單位是納秒（ns）。3奇偶校驗(yàn)位內(nèi)存條的奇偶校驗(yàn)位可以用于保證數(shù)據(jù)的正確讀寫(xiě)，對(duì)于常見(jiàn)的機(jī)型，有無(wú)奇偶校驗(yàn)位一般均可正常工作。4接口類型內(nèi)存的接口類型一般包括

13、SIMM類型接口和DIMM類型接口。1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)12四、I/O接口 I/O接口是一電子電路(以IC芯片或接口板形式出現(xiàn) ),其內(nèi)有若干專用寄存器和相應(yīng)的控制邏輯電路構(gòu)成.它是CPU和I/O設(shè)備之間交換信息的媒介和橋梁.CPU與外部設(shè)備、存儲(chǔ)器的連接和數(shù)據(jù)交換都需要通過(guò)接口設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，前者被稱為I/O接口，而后者則被稱為存儲(chǔ)器接口。存儲(chǔ)器通常在CPU的同步控制下工作，接口電路比較簡(jiǎn)單；而I/O設(shè)備品種繁多，其相應(yīng)的接口電路也各不相同，因此，習(xí)慣上說(shuō)到接口只是指I/O接口。1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)13四、I/O接口 現(xiàn)在的PC機(jī)通常把常用的一些接

14、口電路都集成在主機(jī)板上，主要有：1 串行通信適配器接口（COM1，COM2）它將信息一位一位地按次序傳送，常用來(lái)連接鼠標(biāo)、繪圖儀、調(diào)制解調(diào)器等。2 并行打印機(jī)適配器接口（LPT1，LPT2）它傳送信息時(shí)一次同時(shí)傳送若干位，常用于連接打印機(jī)。3光盤(pán)控制器接口用于連接光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。4硬盤(pán)控制器接口用于連接硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。5 通用串行總線接口(USB)USB是PC機(jī)與外圍設(shè)備連接的接口新標(biāo)準(zhǔn)，它能夠?qū)⒍鄠€(gè)外部設(shè)備相互串聯(lián)，樹(shù)狀結(jié)構(gòu)最多可接127個(gè)外設(shè)。1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)14一、軟盤(pán) 外部存儲(chǔ)器即外存，也稱輔存，是內(nèi)存的延伸，其主要是可以記錄各種信息、保存系統(tǒng)軟件和用戶程序及數(shù)據(jù)，

15、外存是可以重復(fù)使用的。外存儲(chǔ)器有磁帶、磁盤(pán)和光盤(pán)等幾種，目前一般計(jì)算機(jī)使用磁盤(pán)作為外存儲(chǔ)器。磁盤(pán)又有硬盤(pán)和軟盤(pán)兩種，不管那種，都必外部存儲(chǔ)器即外存，也稱輔存，須將所保存的程序、數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存中才能由CPU處理。1.2 外部存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)15一、軟盤(pán) 軟盤(pán)（Floppy Disk）具有價(jià)格便宜、攜帶方便、容量小、讀寫(xiě)速度較慢等特點(diǎn)，它是由起保護(hù)作用的硬塑料封套和盤(pán)片組成?，F(xiàn)在PC機(jī)上使用的軟盤(pán)大小一般是9cm（3.5英寸），當(dāng)軟盤(pán)插入軟驅(qū)后，軟盤(pán)的活動(dòng)窗就滑到一邊，露出里面的磁盤(pán)表面，磁頭就可以從這里讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。所有的軟盤(pán)在第一次使用之前，必須進(jìn)行格式化。軟盤(pán)只有插入軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中才能讀寫(xiě)數(shù)

16、據(jù)，軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器是通過(guò)專用數(shù)據(jù)線與主機(jī)板連接的。目前，軟盤(pán)使用越來(lái)越少。1.2 外部存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)16二、硬盤(pán) 硬盤(pán)一般是在鋁合金圓盤(pán)上鋪有磁性材料，從結(jié)構(gòu)上分為固定式和移動(dòng)式，它的尺寸主要為9cm（3.5英寸），其特點(diǎn)是把磁頭、盤(pán)片和驅(qū)動(dòng)器密封在一起。硬盤(pán)上每個(gè)存儲(chǔ)面也劃分為若干個(gè)磁道，每個(gè)磁道劃分為若干個(gè)扇區(qū)。硬盤(pán)通常有多張盤(pán)片組成，也有多個(gè)磁頭，每個(gè)存儲(chǔ)面的同一道形成一個(gè)柱面。硬盤(pán)容量的計(jì)算方法為：磁頭數(shù)柱面數(shù)扇區(qū)數(shù)每個(gè)扇區(qū)的字節(jié)數(shù)。硬盤(pán)的性能參數(shù)除了存儲(chǔ)容量外，還有電機(jī)的轉(zhuǎn)速和內(nèi)置的Cache的大小。目前硬盤(pán)的容量以GB或TB為單位，已達(dá)到1000多GB即1TB，轉(zhuǎn)速有5400

17、r/min和7200r/min。1.2 外部存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)17三、CD-ROM CD-ROM是只讀光盤(pán)，用戶只能讀取已存在光盤(pán)上的內(nèi)容，不能更改和寫(xiě)入信息。它具有容量大、速度快、不易受干擾等特點(diǎn)，是多媒體計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵部件之一。常用的CD-ROM光盤(pán)的大小為13cm（5.25英寸），單面標(biāo)準(zhǔn)容量為650MB。光盤(pán)只有在光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器里才能讀取出信息。光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器重要的性能指標(biāo)為數(shù)據(jù)傳輸速率（即單位時(shí)間內(nèi)CD-ROM驅(qū)動(dòng)器可以從光盤(pán)中讀取的信息量）。1.2 外部存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)18四、DVD DVD光盤(pán)是一種新的CD產(chǎn)品，現(xiàn)在已用得比較廣泛。DVD光盤(pán)的大小與CD光盤(pán)相同，且DVD光盤(pán)

18、驅(qū)動(dòng)器兼容CD光盤(pán)，它的容量有4.7GB、7.5GB和17GB等多種，比CD-ROM容量大825倍，速度也快，具有良好的應(yīng)用前景。選購(gòu)DVD刻錄盤(pán)片時(shí)，首先要考慮到自己的刻錄機(jī)所支持的DVD盤(pán)片的格式與標(biāo)準(zhǔn)。由于發(fā)起者不同，目前市場(chǎng)上的DVD盤(pán)片的制定標(biāo)準(zhǔn)也不相同。主要分為以下3種格式，DVD-RAM、DVD-R/RW及DVD+R/RW。1.2 外部存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)19五、U盤(pán) U盤(pán)（有的稱為閃盤(pán)、優(yōu)盤(pán)、魔盤(pán)）是一種可以直接插在通用串行總線USB端口上進(jìn)行讀寫(xiě)的新一代外存儲(chǔ)器。它具有容量大（通常數(shù)十兆到幾百兆）、體積小、攜帶方便、保存信息可靠等優(yōu)點(diǎn)，目前已被人們所普遍接受。對(duì)計(jì)算機(jī)硬件略有常識(shí)的人都知道，U盤(pán)產(chǎn)品造型小巧，是通過(guò)整合閃存芯片、USB I