第2章 微型計算機硬件系統(tǒng)

大學(xué)計算機基礎(chǔ)理學(xué)院計算機基礎(chǔ)教學(xué)部第二章微型計算機硬件系統(tǒng)第一節(jié)主機系統(tǒng)第二節(jié)微型計算機的工作過程第三節(jié)常用的外部設(shè)備21/cfe現(xiàn)代的微型計算機家庭網(wǎng)絡(luò)計算機

計算機、電視、影音三模式

平板電腦

移動計算機

計算機硬件系統(tǒng)概況31/cfe主機系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)

主機的大部分部件主要安裝在主機板上。例如CPU、內(nèi)存、時鐘發(fā)生器等重要部件和電路都安裝在主板上。CPU插座芯片組（固定在主板上的一組超大規(guī)模集成電路芯片總稱，南橋、北橋）內(nèi)存插槽系統(tǒng)BIOS（含上電自檢、系統(tǒng)初始化、系統(tǒng)設(shè)置）CMOS（存儲系統(tǒng)配置信息）總線擴展槽串行、并行接口計算機硬件系統(tǒng)概況41/cfe計算機硬件系統(tǒng)概況51/cfe內(nèi)存條插槽芯片組（南橋、北橋）BIOS芯片存放與主板匹配的基本輸入/輸出程序。CPU插座串行接口COM1,COM2連接串行鼠標(biāo)和Modem等設(shè)備AGP擴展槽加速圖形接口PCI擴展槽CMOS電池為CMOS電路提供電源計算機硬件系統(tǒng)概況61/cfe

71/cfeCPU——微機中央處理器CPU背面CPU插槽CPU正面計算機硬件系統(tǒng)概況81/cfe內(nèi)存及插槽計算機硬件系統(tǒng)概況APG加速圖形卡擴展插槽91/cfePCI擴展插槽接插各種擴充設(shè)備例如網(wǎng)卡聲卡多功能卡電視卡等。計算機硬件系統(tǒng)概況101/cfeBIOS芯片存放與主板匹配的基本輸入/輸出程序。計算機硬件系統(tǒng)概況南橋芯片南橋負責(zé)磁盤與PCI之間的數(shù)據(jù)流通。CMOS電源供主板時鐘電源。111/cfe北橋芯片負責(zé)CPU、內(nèi)存和顯卡間“交通”。計算機硬件系統(tǒng)概況121/cfe外設(shè)接口12V電源接口IDE集成設(shè)備電子部件，連接硬、軟盤、光盤等USB接口聲卡、Midi接口串行接口計算機硬件系統(tǒng)概況131/cfe計算機硬件組裝計算機硬件系統(tǒng)概況141/cfe第一節(jié)主機系統(tǒng)微處理器8086/8088微處理器的結(jié)構(gòu)（3）微處理器的性能（2）Intel系列CPU（4）存儲系統(tǒng)存儲器的層次結(jié)構(gòu)（1）RAM存儲器的基本工作方式（自學(xué)）主存儲器的種類（2）總線總線的概念（1）系統(tǒng)總線的種類（2）總線性能指標(biāo)（自學(xué)））輸入輸出接口（3）151/cfe第一節(jié)主機系統(tǒng)

微處理器（中央處理單元CPU，微處理單元MPU）存儲系統(tǒng)總線輸入/輸出接口以微型計算機為例，介紹主機系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)，它包括以下4個部分：161/cfe2.1.1微處理器微型計算機的核心，是計算機運行讀/寫、解釋、執(zhí)行等各種指令的重要物理部件。能完成各種算術(shù)及邏輯運算，控制計算機其他各部件協(xié)調(diào)工作。運算器進行加、減、乘、除運算控制器包括取指令、取數(shù)、運算順序的控制內(nèi)部寄存器組

暫時存放中間的運算結(jié)果

三大部件第一節(jié)主機系統(tǒng)171/cfe運算器通用寄存器控制器專用寄存器內(nèi)部總線操作數(shù)結(jié)果2.1.1微處理器第一節(jié)主機系統(tǒng)181/cfe8086/8088微處理器的結(jié)構(gòu) 由兩個相互獨立且相互配合的部件組成：總線接口部件BIU（BusInterfaceUnit）負責(zé)CPU內(nèi)部與存儲器及I/O接口之間的信息傳送。執(zhí)行部件EU（ExecutionUnit）。EU負責(zé)執(zhí)行指令并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。第一節(jié)主機系統(tǒng)191/cfe形成物理地址內(nèi)存中取出的指令在EU和內(nèi)存之間存取數(shù)據(jù)算術(shù)邏輯運算記錄運算結(jié)果的狀態(tài)特征BIU負責(zé)CPU內(nèi)部與存儲器及I/O接口之間的信息傳送。EU負責(zé)執(zhí)行指令并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。201/cfe微處理器的性能時鐘頻率內(nèi)部時鐘頻率:又稱為主頻，用于CPU內(nèi)部電路工作的定時。對于同一型號的CPU，主頻越高，CPU的工作速度就越快，同時功耗也越大。主頻用MHZ來表示，即每秒百萬次；“PentiumⅣ”達2.8GHZ，最快的微處理器主頻達3.8GHz。外部時鐘頻率:用于外部CPU總線的定時。主頻=倍頻數(shù)×外部時鐘頻率指令的執(zhí)行速度:指CPU每秒種所能執(zhí)行的指令數(shù)目。用MIPS來表示，即每秒百萬條指令；PentiumPro”可達400MIPS；CPU執(zhí)行指令的速度與主頻有著直接的關(guān)系。第一節(jié)主機系統(tǒng)211/cfe微處理器的性能CPU的字長:CPU一次所能處理數(shù)據(jù)的二進制位數(shù)?？赏瑫r處理的數(shù)據(jù)位數(shù)越多，CPU的功能就越強，工作速度就越快，性能也就越高，同時其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也復(fù)雜。指令系統(tǒng):CPU內(nèi)部的指令集，指令集功能強，計算機處理能力就強。復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機（CISCComplexInstructionSetComputing）：20世紀(jì)60年代精簡指令系統(tǒng)計算機（RISC，ReducedInstructionSetComputing）20世紀(jì)80年代 第一節(jié)主機系統(tǒng)221/cfe制造工藝：以集成電路內(nèi)部的線寬來度量。該值越小，電路的集成度就越高，有利于提高電路的工作頻率，降低電路能耗。我們通常所說的CPU納米制作工藝并非是加工生產(chǎn)線，實際上指的是一種工藝尺寸，代表在一塊硅晶圓片上集成所數(shù)以萬計的晶體管之間的連線寬度。按技術(shù)述語來說，也就是指芯片上最基本功能單元門電路和門電路間連線的寬度。以90納米制造工藝為例，此時門電路間的連線寬度為90納米。CPU生產(chǎn)廠商不遺余力地減小晶體管間的連線寬度，以提高在單位面積上所集成的晶體管數(shù)量。目前最先進的是45納米級。231/cfe摩爾定律是指集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。“摩爾定律”是由英特爾名譽董事長戈登·摩爾提出來的。英特爾安騰四核處理器Tukwilla。該款處理器采用65納米制程，在將近700平方毫米的面積上集成了20.5億個晶體管。241/cfeIntel系列微處理器80286微處理器16位微處理器，具有16條數(shù)據(jù)線和24條地址線。80386微處理器32位微處理器，32條數(shù)據(jù)線和32位地址線。80486微處理器32位微處理器，增加了高速緩存Cache，浮點運算部件（FPU）的片內(nèi)80387協(xié)處理器。Pentium（奔騰）微處理器Pentium、PentiumPro（高能奔騰）、PentiumMMX（多能奔騰）、PentiumII、PentiumIII、Pentium4等系列產(chǎn)品。第一節(jié)主機系統(tǒng)251/cfe第一節(jié)主機系統(tǒng)261/cfe2.1.2存儲系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中用來存放程序指令、數(shù)據(jù)結(jié)果以及用戶信息的一種物理存儲設(shè)備?？煞譃閮?nèi)存儲器和外存儲器。內(nèi)存儲器外存儲器

CPU直接訪問；快CPU不能直接訪問；慢用于執(zhí)行程序用于存放程序信息暫時存放信息永久保留價格貴價格便宜不便于交流便于交流第一節(jié)主機系統(tǒng)271/cfe存儲器系統(tǒng)將兩個或兩個以上速度、容量和價格各不相同的存儲器用硬件、軟件或軟硬件相結(jié)合的方法連接起來———構(gòu)成存儲系統(tǒng)。系統(tǒng)的存儲速度接近最快的存儲器，容量接近最大的存儲器。第一節(jié)主機系統(tǒng)

由于主存速度與CPU速度差距較大，為了使它們之間的速度能很好地配合工作，在主存與CPU之間，插入了一種比主存速度更快、容量更小的高速緩沖存儲器Cache。281/cfe微型機中的存儲系統(tǒng)內(nèi)存（動態(tài)存儲器）通用寄存器高速緩存主存儲器聯(lián)機外存脫機外存硬盤磁帶高速靜態(tài)存儲器周期＜1ns速度快容量小容量大速度慢第一節(jié)主機系統(tǒng)291/cfe

CPUCache主存外存計算機中的存儲系統(tǒng)在整個存儲系統(tǒng)中，由高速緩沖存儲器Cache、內(nèi)存儲器、外存儲器構(gòu)成一個具有三級結(jié)構(gòu)的完整存儲系統(tǒng)。其中高速緩沖Cache和內(nèi)存儲器之間稱為緩存―主存層次，內(nèi)存儲器和外存儲器之間稱為主存―外存層次。微型機中的存儲系統(tǒng)第一節(jié)主機系統(tǒng)301/cfe存儲器的層次結(jié)構(gòu)緩存—主存主存：運行程序和保存中間結(jié)果。Cache：高速緩存，事先預(yù)測，把要調(diào)入的程序存入緩存，希望命中率越高越好。第一節(jié)主機系統(tǒng)311/cfe從CPU角度看，緩存主存這一層次的速度接近于緩存Cache，高于主存；而其容量和位價卻接近于主存。CPU在某一小段時間內(nèi)所要訪問的程序和數(shù)據(jù)的副本被事先從主存中調(diào)入到Cache中，當(dāng)CPU需要這些程序和數(shù)據(jù)時，就直接去Cache中讀取，這樣就大大提高了存取速度。解決了速度和成本的矛盾。存儲器的層次結(jié)構(gòu)第一節(jié)主機系統(tǒng)321/cfe存儲器的層次結(jié)構(gòu)主存—外存主存儲器磁盤存儲器速度接近于主存，而容量卻接近于外存，平均價位接近于低速、廉價的外存，這也解決了速度、容量、成本三者之間的矛盾。

計算機通過虛擬存儲系統(tǒng)和外存交換信息第一節(jié)主機系統(tǒng)331/cfe第一節(jié)主機系統(tǒng)虛地址（虛擬地址）或叫邏輯地址：程序員編程的地址。物理地址或?qū)嵉刂罚赫鎸嵈嬖谟谥鞔娴拇鎯Φ刂?。邏輯地址變換為物理地址的工作，是由計算機系統(tǒng)的硬設(shè)備和操作系統(tǒng)自動完成的，對程序員是透明的。對具有虛擬存儲器的計算機系統(tǒng)而言，可用的地址空間遠遠大于主存空間，這樣“用戶”以為自己占有一個容量極大的主存，其實這個主存并不存在，這就是我們將其稱之為虛擬存儲器的原因。存儲器的層次結(jié)構(gòu)341/cfe

每個單元都對應(yīng)一個地址，以實現(xiàn)對單元內(nèi)容的尋址。內(nèi)存單元的地址1011011038F04H內(nèi)存地址單元內(nèi)容喂！王鵬是住在2031房間嗎？第一節(jié)主機系統(tǒng)351/cfe主存、cache和虛存的關(guān)系主存

運行程序和保存中間結(jié)果。Cache

高速緩存，事先預(yù)測，把要調(diào)入的程序存入緩存，希望命中率越高越好。虛存

把磁盤的部分空間開辟為虛存。第一節(jié)主機系統(tǒng)361/cfe第一節(jié)主機系統(tǒng)CPU內(nèi)存存放運行的程序和中間結(jié)果數(shù)據(jù)直接存取虛存存放大量處理數(shù)據(jù)，解決轉(zhuǎn)儲問題導(dǎo)入導(dǎo)出Cache存放使用頻率高、要求響應(yīng)速度快的數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出主存、cache和虛存的關(guān)系371/cfe存儲器的種類既可讀，也可寫；斷電后信息丟失。存取時間短，主要用于Cache中通常指計算機主存，制作成內(nèi)存條形式出現(xiàn)。只能讀不能寫，斷電后信息不會丟失。一般存放計算機系統(tǒng)管理程序。掩模式只讀存儲器：存儲的內(nèi)容被固化在芯片內(nèi)，用戶可以讀出，但不能改變。信息穩(wěn)定，成本最低。適用于存放可批量生產(chǎn)的固定不變的程序或數(shù)據(jù)。如無盤工作站中的遠程啟動芯片?？删幊蘎OM：允許用戶對其進行一次編程---寫入數(shù)據(jù)或程序。一旦編程之后，信息就永久性地固定下來。用戶可以讀出其內(nèi)容，但再也無法改變它的內(nèi)容?？刹脸删幊蘎OM：允許用戶通過一定的方式多次寫入數(shù)據(jù)或程序，也可修改和擦除其中所存儲的內(nèi)容，且寫入的信息不會因為掉電而丟失。應(yīng)用于在系統(tǒng)開發(fā)、科研等領(lǐng)域。通過電的方法（通常是加上一定的電壓）來擦除的PROM。在某種低電壓下，其內(nèi)部信息可讀不可寫，在另外一種較高的電壓下，其內(nèi)部信息可以更改和刪除，斷電信息可以保存。其可以用軟件在PC系統(tǒng)中改寫或在線寫入，一旦寫入即相對固定。

381/cfe軟盤、硬盤、優(yōu)盤和光盤光盤軟盤正反示意圖內(nèi)置硬盤移動硬盤U盤第一節(jié)主機系統(tǒng)391/cfe2.1.3總線總線是一組傳輸公共信息的信號線的集合，是在計算機系統(tǒng)各部件之間傳輸?shù)刂?、?shù)據(jù)和控制信息的公共通路。

由一組導(dǎo)線和相關(guān)的控制、驅(qū)動電路組成。在計算機系統(tǒng)中，總線被視為一個獨立部件看待。

第一節(jié)主機系統(tǒng)401/cfe總線工作示意圖第一節(jié)主機系統(tǒng)411/cfe總線分類CPU總線總線結(jié)構(gòu)地址總線（CAB）傳輸訪問內(nèi)存的地址數(shù)據(jù)總線（CDB）實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出控制總線（CCB）傳輸控制信號系統(tǒng)總線外設(shè)總線36位|64位地址總線（SAB）數(shù)據(jù)總線（SDB）控制總線（SCB）連接CPU與外圍控制芯片，如北橋、主存連接CPU與接口卡IDE集成設(shè)備電子部件EIDE增強型IDESCSI小型計算機系統(tǒng)接口USB通用串行接口IEEE1394AGP加速圖形端口PCI外設(shè)互聯(lián)總線ISA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系連接主機與外部設(shè)備第一節(jié)主機系統(tǒng)421/cfe芯片組在總線結(jié)構(gòu)中不同的總線其電路工作速度相差較大，把不同工作速度的電路集成到一個芯片中就構(gòu)成了主機板上系統(tǒng)的“芯片組”（ChipSet）。主要有雙橋和控制中心（Hub）兩種結(jié)構(gòu)。主橋（俗稱“北橋”）將存儲器、PCI總線的連接控制電路集成在一起，同時還包括了存儲子系統(tǒng)的DRAM、Cache控制電路?！癐/O橋”電路（俗稱為“南橋”）將ISA總線的連接控制電路、系統(tǒng)內(nèi)中低速設(shè)備的I/O接口電路以及相應(yīng)的中斷控制、DMA控制電路集成在一起。第一節(jié)主機系統(tǒng)431/cfe現(xiàn)代微機中多總線結(jié)構(gòu)示意圖ISA總線8(MHz)前端總線北橋芯片南橋芯片CPUAGP顯卡主存儲器AGP總線存儲器總線PCI總線（33MHz）（66MHz）（100MHz）網(wǎng)卡磁盤控制器PCI顯卡USBIDEISA插槽低速外設(shè)COM1COM2ROM芯片一種專為提高視頻帶寬而設(shè)計的總線規(guī)范。Intel32/64位標(biāo)準(zhǔn)總線。適應(yīng)性強、速度快、數(shù)據(jù)傳輸率為133MB/s。IBM公司8/16位標(biāo)準(zhǔn)總線、數(shù)據(jù)傳輸率為8MB/s441/cfe2.1.4輸入輸出接口I/O接口是CPU與外部設(shè)備間的橋梁和通道。不同的外設(shè)要與主機相連都要配備不同的接口。CPU和外存儲器以及輸入／輸出設(shè)備之間不能直接交換數(shù)據(jù)，必須通過“接口”設(shè)備來轉(zhuǎn)接。第一節(jié)主機系統(tǒng)451/cfeI/O設(shè)備與處理器間的連接數(shù)據(jù)寄存器：用來存放主機與外設(shè)之間傳送的數(shù)據(jù)控制寄存器：用來存放處理器發(fā)給外設(shè)的命令信息狀態(tài)寄存器：用來保存外設(shè)及接口的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)寄存器P0控制寄存器P1狀態(tài)寄存器P2I/O設(shè)備第一節(jié)主機系統(tǒng)461/cfe微型計算機硬件系統(tǒng)微型計算機硬件系統(tǒng)由微處理器、存儲器、總線及各種輸入/輸出接口電路以組成。微型機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

微處理器CPU

主存儲器外存接口輸入輸出接口其他I/O口各種外設(shè)鍵盤、顯示器等軟、硬盤驅(qū)動器ABDBCB第一節(jié)主機系統(tǒng)471/cfe第二節(jié)微型計算機的工作過程存儲程序工作原理(1)馮?諾依曼型計算機結(jié)構(gòu)計算機指令和指令系統(tǒng)(3)指令在計算機中的執(zhí)行過程(4)481/cfe2.2.1存儲程序工作原理

1946年美國數(shù)學(xué)家VonNeumann(馮·諾依曼)和同事們設(shè)計出的存儲程序計算機ISA，其采用的設(shè)計理念是：①采用二進制形式表示數(shù)據(jù)和指令。②采用程序存儲方式。③由存儲器、運算器、控制器、輸入和輸出設(shè)備5大部件組成計算機。第二節(jié)微型計算機的工作過程491/cfe馮?諾依曼型計算機結(jié)構(gòu)存儲器輸入設(shè)備運算器控制器輸出設(shè)備數(shù)據(jù)/程序結(jié)果指令流數(shù)據(jù)流請求信號響應(yīng)信號請求信號響應(yīng)信號反饋信號操作命令保存信息數(shù)據(jù)，分為主存儲器和外存儲器。在此討論的是主存儲器，位于主機內(nèi)部，由RAM組成，用來存放當(dāng)前運行所需要的程序和數(shù)據(jù)。執(zhí)行算術(shù)運算和邏輯運算，它的任務(wù)是對信息數(shù)據(jù)進行加工處理。統(tǒng)一指揮和有效控制計算機各部件協(xié)調(diào)工作的中心機構(gòu)。從存儲器中逐條地取出指令，翻譯指令代碼后，向各部件發(fā)出相應(yīng)的操作信號，使它們一步一步地執(zhí)行程序所規(guī)定的任務(wù)。同時還接受運算器、存儲器及輸入輸出設(shè)備發(fā)回的有關(guān)任務(wù)執(zhí)行情況的反饋信息，以確定下一步的工作狀態(tài)。輸入操作者提供的原始信息，并把它轉(zhuǎn)化為計算機能夠識別的信息。

將計算機的處理結(jié)果，以能為人們接受的或能為其他機器接受的形式輸送出來。

501/cfe2.2.2計算機指令和指令系統(tǒng)操作碼（OperationCode，簡稱OP）該字段指明計算機所要執(zhí)行的指令類型和功能。操作數(shù)（OperationDate，簡稱OD）該字段指明指令執(zhí)行操作過程中所需要的操作對象。操作數(shù)字段可以是操作數(shù)本身，也可以是操作數(shù)的地址，或者是操作數(shù)地址的運算方法，還可以是指向操作數(shù)地址的指針。操作碼（OP）操作數(shù)（OD）……操作數(shù)（OD）機器指令（MachineInstruction） 能夠被計算機直接識別的命令。完全是由二進制數(shù)0和1編碼構(gòu)成，其操作由硬件電路來實現(xiàn)。511/cfe計算機指令和指令系統(tǒng)符號指令（SymbolicInstruction）用助記符表示的指令。指令系統(tǒng)一臺計算機上所有指令的集合構(gòu)成了該機的指令系統(tǒng)。一般包含3種信息，指令操作的類型（如加、減、尋址等）、操作數(shù)的來源和操作數(shù)的去向。程序：按一定順序組織在一起的指令序列。第二節(jié)微型計算機的工作過程521/cfe計算機指令和指令系統(tǒng)第二節(jié)微型計算機的工作過程531/cfeIntel80x86系列指令系統(tǒng)例表指令名稱符號指令機器碼功能說明立即數(shù)取入累加器MOVAL，n10110000nB0n這是一條雙字節(jié)指令，把指令第二字節(jié)的立即數(shù)n取入到累加器AL中加立即數(shù)ADDAL，n00000100n04n這個指令把第二字節(jié)中的立即數(shù)n與AL中的內(nèi)容相加，結(jié)果暫存在AL中暫停HALT11110100F4停止所有操作541/cfe計算機的工作過程計算機是在程序的控制下工作的。計算機的工作過程就是執(zhí)行程序的過程。第二節(jié)微型計算機的工作過程551/cfe控制器運算器輸入設(shè)備輸出設(shè)備內(nèi)存儲器數(shù)據(jù)流控制流計算機的工作過程演示數(shù)據(jù)/程序/指令請求輸入命令指令存取指令取數(shù)據(jù)存數(shù)據(jù)運行結(jié)果微處理器561/cfe2.2.3指令在計算機中的執(zhí)行過程把要執(zhí)行的指令從內(nèi)存儲器中取出送入微處理器分析取出的指令所要完成的動作控制器發(fā)出相應(yīng)的控制信息，使運算器按照指令規(guī)定的操作去執(zhí)行相應(yīng)的動作。否程序執(zhí)行指令結(jié)束分析指令是結(jié)束指令？取指令程序在運行前先由輸入設(shè)備及操作系統(tǒng)調(diào)入內(nèi)存儲器中第二節(jié)微型計算機的工作過程571/cfe3+2=？在計算機系統(tǒng)中的實現(xiàn)MOVAL，3變?yōu)?0110100：操作碼（MOVAL，n）

00000011：操作數(shù)（3）ADDAL，2變?yōu)?0000100：操作碼（ADDAL，n）

00000010：操作數(shù)（2）HALT變?yōu)?1110100：操作碼（HALT）第二節(jié)微型計算機的工作過程581/cfe指令執(zhí)行操作程序在運行前先由輸入設(shè)備及操作系統(tǒng)調(diào)入內(nèi)存儲器中，當(dāng)機器進入運行狀態(tài)后，首先將第一條指令在內(nèi)存中的地址賦給程序計數(shù)器PC（CPU中控制器的組成部件之一），隨即微處理器進入取指階段，CPU按照指定的地址讀內(nèi)存，將指令讀出，此指令經(jīng)過譯碼后，開始執(zhí)行相應(yīng)的操作。第二節(jié)微型計算機的工作過程591/cfe1011010000000011000001000000001011110100IDIR控制矩陣0000000000H01H02H03H04H05HMAR取指執(zhí)指控制控制+1PC控制器內(nèi)存運算器ALUALALMDR指令執(zhí)行操作601/cfe以中央處理器CPU為主的體系結(jié)構(gòu)：程序與數(shù)據(jù)在計算機中均按二進制存儲；程序和數(shù)據(jù)的處理是在內(nèi)存中執(zhí)行；在CPU的控制下，自動從存儲器中取出指令并執(zhí)行，完成各種工作。指令處理方式按邏輯順序一條條指令地處理:在運行時，從內(nèi)存中取出一條指令；按指令要求，從存儲器中取出數(shù)據(jù)進行指定運算；按地址把結(jié)果送到內(nèi)存中去。再取下一條指令，重復(fù)上述操作，直到結(jié)束為止。第二節(jié)微型計算機的工作過程611/cfe第三節(jié)常用外部設(shè)備外存儲器（硬盤存儲器（3）硬盤的技術(shù)指標(biāo)中只講“容量”）光盤存儲器（自）軟磁盤存儲器（自）新型可移動外存儲器——U盤（4））輸入設(shè)備（鍵盤（3）鼠標(biāo)（光機式鼠標(biāo)（自）光電式鼠標(biāo)（3））輸出設(shè)備顯示器CRT（自學(xué)）液晶顯示器（4）等離子顯示器（自學(xué)）打印機（4）621/cfe第三節(jié)常用外部設(shè)備外存儲器硬盤存儲光盤存儲器軟磁盤存儲器U盤輸入設(shè)備鍵盤鼠標(biāo)輸出設(shè)備顯示器打印機631/cfe2.3.1外存儲器內(nèi)存之外的存儲器稱為外存儲器，外存儲器不能被CPU直接訪問。外存儲器通常指磁盤、磁帶、光盤等。磁盤又分為軟磁盤和硬磁盤。磁盤驅(qū)動器磁盤是在磁盤驅(qū)動器的帶動下工作的。驅(qū)動器的功能是：控制磁盤的機械運動與磁頭的定位，執(zhí)行有關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸命令。完成數(shù)據(jù)的存取操作。有哪些常用外存儲器？……第三節(jié)常用外部設(shè)備641/cfe硬盤磁盤結(jié)構(gòu)：硬磁盤存儲器包括磁盤驅(qū)動器和磁片。磁盤盤片（存儲介質(zhì)）、主軸、主軸電機、移動臂、磁頭和控制電路等組裝成一個整體，即硬盤驅(qū)動器第三節(jié)常用外部設(shè)備651/cfe硬盤第三節(jié)常用外部設(shè)備硬磁盤結(jié)構(gòu)圖微機使用的小型硬盤機從外觀上看是一個密封的金屬盒子，其中有若干片固定在同一個軸上、同樣大小、同時高速旋轉(zhuǎn)的金屬圓盤片。每個盤片的兩個表面都涂附了一層磁性材料，作為存儲信息的介質(zhì)?？拷總€盤片的兩個表面各有一個讀寫磁頭。這些磁頭全部固定在一起，可同時移到磁盤的某個磁道位置。讀寫磁盤時，磁頭直接接觸盤面。661/cfe硬盤上信息的存儲格式記錄面：每個磁盤盤片的上下兩面都能記錄信息，稱為記錄面。常用磁頭號（head）來代替記錄面號。磁道（Track）:在記錄面上由外向里分成一系列同心圓，每個圓稱為一個磁道。每個盤片表面通常有上千個磁道，磁道的編號從外向里，最外一個同心圓是0磁道。扇區(qū)（sector）：每條磁道又分為若干個扇區(qū)。扇區(qū)的容量一般為512字節(jié)。柱面（cylinder）：所有記錄面上同一編號的磁道構(gòu)成了柱面。柱面數(shù)等同于每個記錄面上的磁道數(shù)。第三節(jié)常用外部設(shè)備671/cfe第三節(jié)常用外部設(shè)備硬盤上信息的存儲格式681/cfe硬盤上信息的存儲格式第三節(jié)常用外部設(shè)備691/cfe硬盤上信息的存儲格式磁盤地址由磁頭號、磁道號和扇區(qū)號3部分組成，信息就是按扇區(qū)存放的，每個扇區(qū)存放一個物理數(shù)據(jù)塊。讀寫操作以扇區(qū)為單位逐位串行讀出或?qū)懭?。硬盤中磁盤扇區(qū)的定位過程是這樣的：首先硬盤驅(qū)動器根據(jù)柱面號C將磁頭組移動到指定的柱面處，然后根據(jù)磁頭號H選定相應(yīng)的磁頭，即選定柱面中與磁頭相對應(yīng)記錄面上的磁道，最后再根據(jù)扇區(qū)號S確定選中磁道上的扇區(qū)。從操作系統(tǒng)的角度看，信息在磁盤中是以文件的形式進行存儲和管理的。文件所占用的磁盤空間通常以簇（Cluster）為單位，每個簇中包含若干個連續(xù)的扇區(qū)。第三節(jié)常用外部設(shè)備701/cfe分區(qū)分區(qū)：將硬磁盤的存儲容量劃分為用戶所需要大小的邏輯存儲區(qū)域的過程。它由硬盤上的一系列簇組成。每一個分區(qū)都可以像一個獨立的磁盤一樣被訪問、讀寫數(shù)據(jù)。分區(qū)的主要操作工作就是在硬盤的0柱0面（頭）1扇區(qū)中建立一個主引導(dǎo)記錄MBR（MasterBootRecord）和一張分區(qū)表。硬盤分區(qū)的建立是通過操作系統(tǒng)提供的分區(qū)程序來完成的，如DOS環(huán)境下的Fdisk分區(qū)程序。在新建的分區(qū)中沒有任何有效數(shù)據(jù)，而且多個分區(qū)意味著在一個磁盤驅(qū)動器上可以安裝多個不同類型的文件系統(tǒng)。第三節(jié)常用外部設(shè)備711/cfeMBRPBRFATDATPBRFATDAT分區(qū)1分區(qū)2FDTFDT

硬盤分區(qū)劃分示意圖分區(qū)第三節(jié)常用外部設(shè)備721/cfe格式化硬盤的格式化分為低級格式化和高級格式化。磁盤的低級格式化是對磁盤進行磁道和扇區(qū)的劃分（或是重新劃分）、填寫扇區(qū)中的標(biāo)識和控制信息、標(biāo)記壞扇區(qū)等工作。通常硬盤在出廠時已經(jīng)進行了低級格式化。磁盤高級格式化是在選定的分區(qū)中建立分區(qū)引導(dǎo)記錄PBR、文件分配表FAT、文件目錄表FDT等內(nèi)容，以便操作系統(tǒng)將來能使用和管理這個分區(qū)。高級格式化可以通過操作系統(tǒng)提供的格式化程序來完成。高級格式化會將分區(qū)中原有的信息清除，只有經(jīng)過高級格式化的分區(qū)才能安裝操作系統(tǒng)，進一步安裝用戶的數(shù)據(jù)文件、應(yīng)用程序等。第三節(jié)常用外部設(shè)備731/cfe硬盤的接口標(biāo)準(zhǔn)IDE標(biāo)準(zhǔn)（IntegratedDriveElectronics，集成電子設(shè)備）E-IDE標(biāo)準(zhǔn)（EnhancedIDE，增強型IDE接口）SCSI——高檔工作站和服務(wù)器中（SmallComputerSystemInterface)小型計算機標(biāo)準(zhǔn)接口使用一根50芯的扁平電纜，通過SCSI適配器（或SCSI接口卡）與主機相連一個SCSI接口最多可連接7個設(shè)備總線上的設(shè)備是平等關(guān)系硬盤接口家用商用電腦第三節(jié)常用外部設(shè)備741/cfe硬盤的技術(shù)指標(biāo)容量容量：硬盤容量=磁頭數(shù)×柱面數(shù)×扇區(qū)數(shù)×扇區(qū)容量例：某硬盤的的磁頭數(shù)是16，柱面數(shù)為4096，扇區(qū)數(shù)為63。該硬盤的容量為：16×4096×63×512B/扇區(qū)=2016MB平均尋道時間（AverageSeekTime）平均等待時間（AverageLatencyTime）平均訪問時間（AverageAccessTime）數(shù)據(jù)傳輸速率（磁盤的吞吐率，ThroughputRate）第三節(jié)常用外部設(shè)備751/cfe光盤存儲器由光盤和光盤驅(qū)動器兩部分組成。數(shù)據(jù)信息記錄在光盤盤片上，通過光盤驅(qū)動器來讀寫盤片上的信息。特點：記錄密度高，存儲容量大，數(shù)據(jù)保存時間長。類型：只讀光盤（CD-ROM，CompactDisc-ReadOnlyMemory）、只寫一次性光盤（CD-R，CD-Recordable）、可擦寫光盤（CD-RW，CD-Rewritable）、DVD-ROM性能指標(biāo)：容量在600MB~幾十GB，1X（一倍速）是150kb/s，目前可達60X。第三節(jié)常用外部設(shè)備761/cfe⑴不要用手觸摸盤面⑵不要重壓，以免損壞變形⑶不要用硬物或金屬劃傷盤面⑷不要用各種溶液擦洗盤面⑸防止高溫、潮濕、日光直射光盤使用注意事項光盤存儲器第三節(jié)常用外部設(shè)備771/cfe軟盤存儲器軟磁盤存儲器由軟磁盤和軟磁盤驅(qū)動器組成。目前常見到的是3.5英寸軟盤，簡稱為軟盤。而每張盤格式化后的容量計算公式如下： 容量=記錄面數(shù)×磁道數(shù)/面×扇區(qū)數(shù)/道×字節(jié)數(shù)/扇區(qū)

2×80×18×512＝1.44MB軟盤驅(qū)動器是用于讀/寫軟盤中信息的物理設(shè)備，簡稱為軟驅(qū)。第三節(jié)常用外部設(shè)備781/cfe第三節(jié)常用外部設(shè)備⑴保持使用環(huán)境的清潔⑵不能彎折、劃傷盤片⑶注意防潮，不要出現(xiàn)霉點⑷存放數(shù)據(jù)的盤，不要長期不用⑸重要數(shù)據(jù)盤，要關(guān)閉寫保護軟盤使用注意事項軟盤存儲器791/cfe新型可移動外存儲器---U盤閃存盤又稱為U盤。U盤采用可讀寫非易失的半導(dǎo)體存儲器

---FlashMemory作為存儲媒介。通過通用串行總線接口USB（UniversalSerialBus）與主機相連。可以像使用軟、硬盤一樣在該盤上讀寫、傳送文件，其最大的特點是支持熱插拔功能。性能指標(biāo)：可擦寫次數(shù)100萬次以上，可保存10年，存取速度比軟盤快15倍，容量在16MB~1GB，可望達到10GB以上。第三節(jié)常用外部設(shè)備801/cfe2.3.2輸入設(shè)備輸入設(shè)備的作用就是接收用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，把命令、數(shù)據(jù)、文本、聲音、圖像和視頻等信息變?yōu)橛嬎銠C能識別的形式，存放到計算機的內(nèi)存當(dāng)中。輸入設(shè)備是人機對話的主要部件。常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、跟蹤球、光筆、寫字板、掃描儀、游戲操縱桿等。左鍵右鍵滾輪第三節(jié)常用外部設(shè)備811/cfe小鍵盤區(qū)功能鍵區(qū)控制鍵區(qū)主鍵盤區(qū)鍵盤（Keyboard）第三節(jié)常用外部設(shè)備821/cfe鍵盤（Keyboard）鍵盤是標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備。用于編輯程序、輸入數(shù)據(jù)、發(fā)出命令等操作。結(jié)構(gòu):鍵盤內(nèi)主要由8048單片機、16行×8列的鍵開關(guān)陣列及編碼器組成。工作原理:鍵盤中的每個按鍵通過電路與計算機內(nèi)部的掃描碼一一對應(yīng)，再由掃描碼轉(zhuǎn)換成ASCII碼。分類：從按鍵的數(shù)目上分有83/84鍵盤、101鍵盤、104鍵盤；從通訊方式上分有支持紅外線通訊的鍵盤、支持藍牙協(xié)議的鍵盤；從接口的種類上分有AT接口鍵盤（俗稱大口鍵盤）、PS/2接口鍵盤（俗稱小口鍵盤）、USB接口鍵盤等。第三節(jié)常用外部設(shè)備831/cfe鍵盤指法分區(qū)圖示指法分區(qū)，是指每個手指分工負責(zé)的鍵位區(qū)。從指法分區(qū)圖可以看出，每個手指負責(zé)的鍵位區(qū)在上下之間呈斜線關(guān)系。擊鍵后，手指一定要回歸基準(zhǔn)鍵位，練習(xí)時手指必須擊打規(guī)定的鍵，不可混合或超越。第三節(jié)常用外部設(shè)備841/cfe鼠標(biāo)是一種手持式的坐標(biāo)定位設(shè)備，是Windows操作環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備。用于選擇窗口、菜單、控件等操作。分類：若按照接口類型分，可分為PS/2接口、串行接口、USB接口鼠標(biāo)；按照工作原理分，有光機式和光電式兩大類鼠標(biāo)；按照無線通訊方式可分為紅外線鼠標(biāo)和支持藍牙協(xié)議的鼠標(biāo)；按照按鍵的數(shù)目可分為兩鍵和三鍵鼠標(biāo)鼠標(biāo)（Mouse）第三節(jié)常用外部設(shè)備851/cfe無線光電鼠標(biāo)器鼠標(biāo)（Mouse）PS/2鼠標(biāo)串口鼠標(biāo)第三節(jié)常用外部設(shè)備861/cfe鼠標(biāo)（Mouse）鼠標(biāo)的一個主要技術(shù)參數(shù)是分辨率（dpi），即鼠標(biāo)每移動1英寸所能測出的點數(shù)。一般鼠標(biāo)的分辨率為200～400dpi。操作方法極其簡單。主要有4種形式的操作：左鍵單擊選擇對象右鍵單擊擊活快捷菜單左鍵雙擊執(zhí)行選擇的對象左鍵拖動移動選擇的對象左鍵右鍵滾輪第三節(jié)常用外部設(shè)備871/cfe光電式鼠標(biāo)發(fā)光二極管照亮光電鼠標(biāo)底部表面時，底部表面反射回的一部分光線經(jīng)過一組光學(xué)透鏡，傳輸?shù)焦鈱W(xué)引擎內(nèi)而成像。鼠標(biāo)移動時，移動軌跡被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像。第三節(jié)常用外部設(shè)備881/cfe第三節(jié)常用外部設(shè)備專用圖像分析芯片（DSP，即數(shù)字微處理器）對移動軌跡上攝取的一系列圖像進行分析處理，即通過對這些圖像上特征點位置的變化進行分析，由此來判斷鼠標(biāo)的移動方向和移動距離，從而完成光標(biāo)的定位。光電式鼠標(biāo)891/cfe2.3.3輸出設(shè)備輸出設(shè)備是把計算機處理的結(jié)果用人所能識別的形式（如，字符、圖形、圖像及聲音等）表示出來的設(shè)備。常見的輸出設(shè)備有顯示設(shè)備、打印機、音箱、繪圖儀等。第三節(jié)常用外部設(shè)備901/cfe顯示器PC機顯示器由兩部分組成：監(jiān)視器（Monitor）和顯示控制卡（簡稱為顯卡）。目前常見的監(jiān)視器有陰極射線管CRT（CathodeRayTube）、液晶顯示器LCD（LiquidCrystalDisplay）、等離子顯示器。顯卡通常包含接口電路、邏輯控制及顯示存儲器，通常也是一個獨立裝置，通過AGP或PCI插槽安裝在計算機的主板上。常用顯示卡的標(biāo)準(zhǔn)為:ESA增強型圖形適配器，640×480、16色VGA視頻圖形陣列，640×480、256色