大學(xué)計算機基礎(chǔ)第2章

第2章計算機硬件及軟件系統(tǒng)

本章要點：

本章主要講解計算機硬件和軟件系統(tǒng)的基本組成。重點掌握組成計算機的硬件部件，了解其基本工作原理、作用，有的應(yīng)該掌握其基本參數(shù)。應(yīng)了解計算機軟件的組成及作用。

2.1

計算機硬件系統(tǒng)的組成

P35圖2-1給出計算機硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。主要組成還是五部分。

2.1.1主板

1.系統(tǒng)主板系統(tǒng)主板（mainboard）是計算機的核心部件，主要布局和相應(yīng)器件如下：CPU插槽、芯片組、內(nèi)存條插槽、各種接口插座、總線插槽（含圖形口）、CMOS電路、BIOS芯片。目前不少主板上還集成了聲卡、顯示卡、網(wǎng)卡、內(nèi)置Modem等電路，這里不一一贅述。

主板印制電路板實際是由幾層樹脂材料粘合在一起的，內(nèi)部采用銅箔走線。一般的主板線路板分有四層，最上和最下的兩層是信號層，中間兩層是接地層和電源層。而一些要求較高的主板的線路板可達(dá)到6-8層或更多。內(nèi)存條芯片組BIOS芯片CPU插座串行接口AGP擴展槽PCI擴展槽電池I/O插槽CPU接口接口接口接口鍵盤硬盤鼠標(biāo)打印機顯示器用戶電路光驅(qū)軟驅(qū)總線控制電路串行接口并行接口鍵盤接口時鐘RAMROM總線主機板微機主板示例

(1)CPU插槽分為Slot和Socket兩大工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

Slot標(biāo)準(zhǔn)是Intel的早期標(biāo)準(zhǔn)，在早期的CPU中用過。Socket是Intel后來設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，有Socket370、Socket478、Socket423……Socket478則用于目前主流Pentium4處理器。

(2)芯片組

芯片組(Chipset)是主板的核心部分，分為北橋芯片和南橋芯片。

北橋芯片連接著CPU、內(nèi)存、AGP總線，決定了主板規(guī)格、硬件支持、系統(tǒng)性能。支持什么CPU，支持多少速的顯卡，支持何種頻率的內(nèi)存，都是北橋芯片決定的。由于速度快發(fā)熱量高，在此芯片上裝有散熱片，位于主板靠近CPU插槽的位置。

南橋芯片主要用來與I/O設(shè)備、IDE設(shè)備相連，并負(fù)責(zé)管理中斷及DMA通道，讓設(shè)備工作得更順暢，其提供對KBC(鍵盤控制器)、RTC(實時時鐘控制器)、USB串行總線、高級能源管理等的支持，在靠近PCI槽的位置。北橋芯片是主橋，一般可以和不同的南橋芯片進行搭配使用以實現(xiàn)不同的功能與性能。

臺灣威盛公司生產(chǎn)的VIAKT400芯片組由KT400北橋芯片和VT8235等南橋芯片組成。

(3)內(nèi)存條插座

目前常見的內(nèi)存插槽為SDRAM內(nèi)存、DDR內(nèi)存插槽，早期的EDO和非主流的RDRAM內(nèi)存插槽。不同的內(nèi)存插槽它們的引腳，電壓，性能功能都是不盡相同的，不同的內(nèi)存在不同的內(nèi)存插槽上不能互換使用。目前常用184線的DDR內(nèi)存，其內(nèi)存金手指上只有一個缺口。

(4)多種類型接口

鍵盤和鼠標(biāo)都是采用PS/2圓口，鍵盤接口為藍(lán)色，鼠標(biāo)接口為綠色，便于區(qū)別。USB接口為扁平狀，可接光驅(qū)，MODEM，掃描儀等USB接口的外設(shè)。而串口可連接MODEM和方口鼠標(biāo)等，并口一般連接打印機。

串行接口COM1、COM2：和外設(shè)進行串行通訊。

打印接口LPT：和外設(shè)按并行方式通訊。

鍵盤和鼠標(biāo)接口PS/2：只用于鼠標(biāo)、鍵盤和主機的連接。速度高于COM口。

通用串行總線接口USB：USB是UniversalSerialBus的縮寫，一部電腦中有好幾個接頭，方便使用者，可以串接更多USB設(shè)備。早期USB1.1接口，它的傳輸速度僅為12Mbps。舉個例子說，當(dāng)你用USB1.1的掃描儀掃一張大小為40M的圖片，需要4分鐘之久。USB接口可以為外設(shè)提供有限容量的電源。支持即插即用。

COMPAQ、HewlettPackard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS這7家廠商聯(lián)合制定了USB2.0接口標(biāo)準(zhǔn)。將設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度增加到了480Mbps，比USB1.1標(biāo)準(zhǔn)快40倍左右。

1394接口：也稱火線(FIREWIRE)接口,與USB類似，也是一種高效的串行接口標(biāo)準(zhǔn)。它可以在一個端口上連接最多63個設(shè)備。支持400Mbps的速率。目前正在開發(fā)1Gbps的版本。在400Mbps時，只要利用50％的帶寬就可以支持不經(jīng)壓縮的高質(zhì)量數(shù)字化視頻信息流。IEEE1394是一種與平臺無關(guān)的串行通信協(xié)議。1995年Apple公司整合發(fā)布。

6-PIN4-PIN

VGA顯示器接口：

網(wǎng)卡接口：

(5)總線擴展槽PCI(peripheralcomponentinterconnect)總線插槽它是由Intel公司推出的一種局部總線。它定義了32位數(shù)據(jù)總線，且可擴展為64位。它為顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、電視卡、MODEM等設(shè)備提供了連接接口，它的基本工作頻率為33MHz，最大傳輸速率可達(dá)132MB/s。

(6)AGP(Accelerated-Graphics-Port)插槽

AGP圖形加速口專供3D顯卡使用，直接與北橋芯片相連，增加3D圖形數(shù)據(jù)傳輸速度，在顯存不足的情況下可調(diào)用系統(tǒng)主內(nèi)存，它擁有很高的傳輸速率，這是PCI等總線無法與其相比擬的。AGP接口主要可分為AGP1X/2X/PRO/4X/8X等類型。（2133MB/s）

(7)CMOS電池、BIOS芯片計算機啟動時需要啟動程序支持，啟動時將調(diào)入一些基本參數(shù)（CMOS參數(shù)）。啟動程序稱BIOS（BASICINPUT/OUTPUTSYSTEM）放在可擦寫芯片中，目前CMOS參數(shù)一般也放在此芯片中。為防止計算機斷電后CMOS參數(shù)丟失，用一塊電池供電，稱CMOS電池。

(8)IDE接口

IDE接口是為連接硬盤和光驅(qū)等設(shè)備而設(shè)的。實際上IDE是一種接口標(biāo)準(zhǔn)。

(9)軟驅(qū)接口

(10)電源插口及主板供電部分電源插座主要有AT電源插座和ATX電源插座兩種。AT插座現(xiàn)已淘汰。20口的ATX電源插座，采用了防插反設(shè)計，不會像AT電源一樣因為插反而燒壞主板。除此而外，在電源插座附近一般還有主板的供電及穩(wěn)壓電路。

P4主板上一般還有一個4口專用的12V電源插座。1是整合音效芯片，2是I/O控制芯片，3是光驅(qū)音源插座，4是外接音源輔助插座，5是SPDIF插座，6是USB插頭，7是機箱被開啟接頭，8是PCI插槽，9是AGP4X插槽，10是機箱前端通用USB接口，11是BIOS，12是機箱面板接頭，13是南橋芯片，14是IDE1插口，15是IDE2插口，16是電源指示燈接頭，17是清除CMOS記憶跳線，18是風(fēng)扇電源插座，19是電池，20是軟驅(qū)插座，21是ATX電源插座，22是內(nèi)存插槽，23是風(fēng)扇電源插座，24是北橋芯片，25是CPU風(fēng)扇支架，26是CPU插座，27是12VATX電源插座，28是第二組音源插座，29是PS/2鍵盤及鼠標(biāo)插座，30是USB插座，31是并串口，32是游戲控制器及音源插座，33是SUP_CEN插座。

2.主板新技術(shù)（自學(xué)）2.1.2CPU(Center

ProccessingUnit)寄存器1寄存器2累加器RAM控制器加結(jié)果數(shù)據(jù)ALU459

CPU的工作流程：

1、要處理的數(shù)據(jù)從RAM中取出，放到寄存器中。

2、控制器發(fā)出信號，指明要進行算術(shù)運算還是邏輯運算。

3、ALU執(zhí)行操作，將結(jié)果存放到累加器中。

4、結(jié)果通常送回RAM，以便將它們輸出或存入磁盤。

CPU的性能指標(biāo)：集成電路技術(shù)是制造微型機、小型機、大型機和巨型機的CPU的基本技術(shù)。它的發(fā)展使計算機的速度和能力有了極大的改進。但是必須清楚使用高性能CPU的計算機系統(tǒng)并不意味著它在各方面都能夠提供高性能。計算機系統(tǒng)也有它的薄弱環(huán)節(jié)。即使計算機配備了高性能CPU，但是如果硬盤速度很慢，沒有緩沖器，且RAM很小，則整體性能也會很慢。

CPU的主要性能指標(biāo)有：

1．主頻2．外頻3．倍頻4．地址總線寬度

5．?dāng)?shù)據(jù)總線寬度

6．L1高速緩存7．L2高速緩存

8．工作電壓9．協(xié)處理器

1.主頻

CPU工作的時鐘頻率（CPUClockSpeed）,表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號震蕩的速度。一般來說，一個時鐘周期完成的指令數(shù)是固定的，所以主頻越高，單位時間處理的數(shù)據(jù)也就越多，CPU的速度也就越快。不過由于各種各樣的CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不盡相同，所以并非所有的時鐘頻率相同的CPU的性能都一樣。CPU的工作是周期性的，它不斷地執(zhí)行取指令、執(zhí)行指令等操作。這些操作需要精確定時，按照精確的節(jié)拍工作，因此CPU需要一個時鐘電路產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍，一旦機器加電，時鐘電路便連續(xù)不斷地發(fā)出節(jié)拍，就像樂隊的指揮一樣指揮CPU有節(jié)奏的工作，這個節(jié)拍的頻率就是主頻。

2.外頻實際上，計算機的任何部件都按一定的節(jié)拍工作。通常是主板上提供一個基準(zhǔn)節(jié)拍供各部件使用，主板提供的節(jié)拍稱為外頻。CPU與主板上其他設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砉ぷ黝l率，代表著CPU與內(nèi)存等配件之間的數(shù)據(jù)傳輸速度。這里指CPU和內(nèi)存之間數(shù)據(jù)傳輸速度，即內(nèi)存總線的速度。

3.倍頻指CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)，即CPU內(nèi)部頻率與外部頻率的比值。隨著科技的發(fā)展，CPU內(nèi)部的設(shè)計比外部設(shè)備更精密、先進。并且隨著CPU設(shè)計與制作技術(shù)的不斷進步，CPU的頻率的提高比外部設(shè)備運行的頻率的提高要快得多，外部設(shè)備的工作頻率跟不上CPU的工作頻率，到目前為止，CPU的內(nèi)部頻率是外部頻率的幾倍。這樣：CPU工作頻率＝倍頻×外頻

4．地址總線寬度我們知道，PC采用的是總線結(jié)構(gòu)。地址總線寬度（地址總線的位數(shù)）決定了CPU可以訪問的存儲器的物理地址空間（即存儲容量），不同型號的CPU總線寬度不同，因而使用的內(nèi)存的最大容量也不一樣。32位地址總線能使用的最大內(nèi)存容量為：232=4096MB5．?dāng)?shù)據(jù)總線寬度數(shù)據(jù)總線寬度決定了CPU與內(nèi)存、輸入／輸出設(shè)備之間一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒘?。Pentium4以上的計算機，數(shù)據(jù)總線的寬度為64位，即CPU一次可以同時處理8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。

6．L1高速緩存緩存是位于CPU和內(nèi)存之間的容量較小但速度很快的存儲器，使用靜態(tài)RAM做成，存取速度比一般內(nèi)存快3～8倍。L1緩存也稱片內(nèi)緩存，Pentium時代的處理器把L1緩存集成在CPU內(nèi)部。L1高速緩存容量一般在32KB～64KB之間，少數(shù)可達(dá)到128KB。

7．L2高速緩存

L2緩存即二級高速緩存，通常做在主板上，目前有些CPU將二級緩存也做到了CPU芯片內(nèi)。

L2高速緩存的容量一般在128KB～512KB之間，有的甚至在1M以上。

8．工作電壓指CPU正常工作時所需要的電壓。早期的工作電壓一般為5V，而隨著CPU主頻的提高，CPU工作電壓有逐步下降的趨勢，以解決發(fā)熱過高的問題。目前CPU的工作電壓一般在1.6V～2.8V之間。CPU制造工藝越先進，則工作電壓越低，CPU運行時的耗電功率就越小。

9．協(xié)處理器含有內(nèi)置協(xié)處理器的CPU可以加快特定類型的數(shù)值計算。某些需要進行復(fù)雜運算的軟件系統(tǒng)，如AUTOCAD就需要協(xié)處理器支持。Pentium以上的CPU都內(nèi)置了協(xié)處理器。

CPU的發(fā)展歷程：

CPU的發(fā)展概可以分為五個階段。

1.第一代CPU（1971～1973年）－4位CPU，是4位和低檔8位微處理器時代，其典型產(chǎn)品有：Intel4004，由美國Intel公司1971年首次推出，它的改進型是4040。以它為核心構(gòu)成的微型機是MCS-4。

2.第二代CPU（1973～1978年）－8位CPU是成熟的8位微處理器時代。典型產(chǎn)品有：

Intel8080，1973年由Intel公司推出，它的出現(xiàn)加速了微型計算機的發(fā)展。MC6800，1974年美國Motorola公司推出。Z-80，1975年由Zilog公司推出，它是國內(nèi)曾經(jīng)最流行的單板微型機TP801的CPU。Intel8085，1976年由Intel公司推出，8080的改進型。MOS6502，由MOS公司推出，它是IBMPC機問世之前世界上最流行的微型計算機AppleII（蘋果機）的CPU。

3.第三代CPU（1978～1983年）－16位CPU，第三代是16位微處理器時代，這一時期的最典型產(chǎn)品是Intel公司1978年推出的16位微處理器Intel8086，第三代微處理器的參數(shù)是：其集成度為29,000管／片，時鐘頻率為5～8MHz，數(shù)據(jù)總線寬度為16位，地址總線為20位，可尋址內(nèi)存空間達(dá)1MB，運算速度比8位機快2～5倍。

1982年，Intel公司又推出80286微處理器，它是16位微處理器中的高檔產(chǎn)品，以80286為CPU構(gòu)成的個人計算機IBMPC／AT機不僅彌補了以8088為CPU的IBMPC／XT機在多任務(wù)方面的缺陷，而且滿足了多用戶和多任務(wù)系統(tǒng)的需要，從80年代中后期到90年代初，80286一直是個人計算機的主流型CPU。

4.第四代CPU（1983～1993年）－32位CPU，第四代是32位微處理器時代。這一時期的典型產(chǎn)品有：1983年Zilog公司推出的Z-80000，1984年Motorola公司推出的MC68020、1985年Intel公司推出的Intel80386和NEC公司的V70等。32位微處理器的出現(xiàn)，使微處理器開始進入一個嶄新的時代。1989年后，Intel公司又推出更高性能的32位微處理器Intel80486，其集成度達(dá)120萬管／片，是80386的4倍，增加了片內(nèi)協(xié)處理器和8KB的片內(nèi)高速緩存（即一級cache），支持配置外部cache（即二級cache）。內(nèi)部數(shù)據(jù)總線寬度有32位、64位和128位，而且出現(xiàn)了CPU倍頻技術(shù)，該技術(shù)使CPU內(nèi)部工作頻率為處理器外頻的2～3倍，486DX2、486DX4的名字便是由此而來。

5.第五代CPU（從1993年開始）－（準(zhǔn)）64位CPU,第五代微處理器的推出，使微處理器技術(shù)發(fā)展到了一個嶄新階段，這一時期的典型產(chǎn)品有：

經(jīng)典的Pentium，1993年Intel公司推出。

PowerPC，1995年IBM、Motorola、Apple聯(lián)合推出。

PentiumPro，1996年Intel公司推出。

K5，AMD公司推出。

PentiumII，1997年Intel公司推出。

PentiumIII，1999年Intel公司推出。

PentiumII，2001年Intel公司推出。

1993年3月，Intel公司正式推出第五代微處理器Pentium，俗稱586或P5。

586采用64位外部數(shù)據(jù)總線，使經(jīng)總線訪問內(nèi)存數(shù)據(jù)的速度高達(dá)528MB／s、是主頻66MHz的80486-DX2最高速度（105MB／s）的5倍，36位地址總線使可尋址空間達(dá)64GB，主頻有75，90，100，120，133，166MHz，Pentium的最高為200MHz。Intel公司為了鞏固其微處理器的優(yōu)勢地位，于1995年2月t推出新一代微處理器P6，集成度為550萬管／片，具有兩個一級高速緩存（即8KB的指令cache和8KB的數(shù)據(jù)cache），256KB的二級cache，電源電壓僅為2.9V，主頻為133MHz，一個時鐘周期可以執(zhí)行3條指令，其性能是經(jīng)典Pentium的2倍。1996年經(jīng)進一步改進，Intel公司將P6正式命名為PentiumPro，最高時鐘頻率為200MHz。但由于其昂貴的價格和它在16位操作系統(tǒng)下的某些缺點，而使得它未能成為桌面PC機的主流型CPU。

繼PentiumPro之后，1997年Intel公司又推出了微處理器的新產(chǎn)品PentiumII（即奔騰二代），主頻有233MHz，266MHz，300MHz，350MHz，400MHz。

Intel公司在1999年推出了PentiumIII。PentiumIII的主頻從450MHz～1133MHz。

2000年末Intel公司又推出了目前的主流微處理器Pentium4。Pentium4采用0.18μm工藝，集成度為4200萬管／片，具有兩個一級高速緩存（即64KB的指令cache和64KB的數(shù)據(jù)cache），512KB的二級cache，電源電壓僅為1.9V，主頻為1.3GHz～3.6GHz。目前又出現(xiàn)了雙核技術(shù)。

Intel公司在搶占高端CPU市場的同時，也生產(chǎn)低端CPU賽揚（Celeron）。

除了Inte1公司產(chǎn)品外，還有AMD、Cyrix等公司也在生產(chǎn)CPU產(chǎn)品。

AMD主要產(chǎn)品有：

AMDK5處理器是AMD公司第一個獨立生產(chǎn)的x86級CPU，由于開發(fā)遇到問題，上市時間比Inte1的奔騰晚了許多，再加上不良的性能，這個不成功的產(chǎn)品使得AMD一度陷入非常被動的局面，市場份額大量喪失。

AMDK6處理器是與PentiumMMX同一個檔次的產(chǎn)品包含了全新的MMX指令以及64KL1緩存（比奔騰MMX整整大了一倍），因此K6的整體性能要優(yōu)于奔騰MMX。據(jù)在Windows95下的商業(yè)應(yīng)用測試來看，K6比相同速度的奔騰MMX快。但其弱點是需要使用MMX或浮點運算的應(yīng)用程序時，與Intel相比速度較慢。

AMDK6－2處理器是AMD的拳頭級產(chǎn)品，為了打敗Inte1，K6－2在K6的基礎(chǔ)上做了大幅度的改進，其中最重要的一條便是支持“3Dnow！”指令，3DNow！指令是對x86體系結(jié)構(gòu)的重大突破，它大大加強了處理3D圖形和多媒體所需要的密集浮點運算能力，更加真實地重現(xiàn)3D圖像以及大屏幕的聲像效果。

K6－2同時支持超標(biāo)量MMX技術(shù)，100MHz總線頻率，這意味著系統(tǒng)與L2緩存和內(nèi)存的傳輸速率提高將近50％，從而大大提高了整個系統(tǒng)的性能。此外，K6－2采用的核心電壓為2.2V，低電壓使K6－2的發(fā)熱量大幅降低。

AMDK6－Ⅲ處理器沒有順延K6－2的名字叫K6－3，AMD為了和Intel的PentiumⅢ相抗衡，有意識把K6－3改名為K6－Ⅲ。

K6－Ⅲ和K6－2最大的不同，就是K6－Ⅲ內(nèi)部整合了256K的L2緩存，也就是說，K6－Ⅲ中L2緩存的運行速度與CPU核心速度相同。

AMDAthlonK7處理器其出色的性能完全具備了與IntelPentiumⅢ相抗衡的實力。1999年6月底，AMD正式更名K7處理器為“Athlon”，作為AMD公司新一代的旗艦產(chǎn)品。

Athlon處理器還采用大容量緩存的方法提高性能，在CPU核心中集成了128K的一級緩存，其容量為當(dāng)時Pentium處理器的四倍，而二級緩存則采用類似Intel的靈活配置，標(biāo)準(zhǔn)版本的二級緩存為512KB，工作在處理器主頻速度一半的狀態(tài)下。

PowerPC芯片二十世紀(jì)九十年代，IBM(國際商用機器公司)、Apple（蘋果公司）和Motorola（摩托羅拉）公司開發(fā)PowerPC芯片成功，并制造出基于PowerPC的多處理器計算機。蘋果和IBM這兩家公司鑄造出了G5，帶來了PowerPC歷史上最大的性能躍進。64位G5的速度可高達(dá)2GHz，而且還能夠定址8GB容量的內(nèi)存。

雙核、多核技術(shù)是近幾年發(fā)展的技術(shù)。這種技術(shù)在一個處理器上集成兩個或多個計算單元，一顆CPU提供接近2、4、8顆CPU的性能，雙核或多核技術(shù)對提高計算性能有較大的潛力可挖。據(jù)現(xiàn)有的資料顯示，AMDOpteron

處理器從一開始設(shè)計時就考慮到了添加第二個內(nèi)核，兩個CPU內(nèi)核使用相同的系統(tǒng)請求接口和內(nèi)存控制器，兼容單內(nèi)核處理器所使用的940引腳接口。而英特爾的雙核心是使用兩個完整的CPU封裝在一起，連接到同一個前端總線上。有的資料認(rèn)為，AMD的解決方案是真正的“雙核”，而英特爾的解決方案則是“雙芯”?？梢栽O(shè)想，這樣的兩個核心必然會產(chǎn)生總線爭搶，影響性能。2.1.3存儲器RAM靜態(tài)RAM（SRAM）動態(tài)RAM（DRAM）ROM掩膜型ROM可編程ROM（PROM）可擦除可編程ROM（EPROM）電可擦除可編程ROM（E2PROM、FLASHROM)

存儲器根據(jù)其位置特征分為內(nèi)存和外存。位于主板的稱內(nèi)存。否則稱外存。

1.內(nèi)存儲器內(nèi)存一般用半導(dǎo)體材料做成電路形式。根據(jù)讀寫特性，可分為RAM和ROM。RAM（RandomAccessMemory）:RAM(隨機存取存儲器)，可分為動態(tài)（DynamicRAM）和靜態(tài)（StaticRAM）兩大類。由于制作工藝不同，靜態(tài)RAM速度快，但花費大，而動態(tài)RAM花費小但速度慢些且高密度。因此，靜態(tài)RAM用作CPU的高速緩存Cache（L1或L2），而動態(tài)RAM用于更大的系統(tǒng)RAM空間，如內(nèi)存條。RAM發(fā)展過程：

(1)SIMM（SingleIn-lineMemoryModules，單邊接觸內(nèi)存模組）在1988～1990年當(dāng)中，也就是386和486時代，30pinSIMM發(fā)展到72pinSIMM。

(2)EDODRAM（ExtendedDataOutRAM，外擴充數(shù)據(jù)模式存儲器）內(nèi)存，這是1991年到1995年之間盛行的內(nèi)存條，速度快了15~30%。工作電壓為一般為5V，帶寬32bit，速度在40ns以上，EDORAM有72pin和168pin，主要應(yīng)用在當(dāng)時的486及早期的Pentium電腦上。

(3)SDRAM（SynchronousDynamicRAM）也稱“同步動態(tài)內(nèi)存”，一般168線、帶寬64bit、3.3V電壓。輸入輸出信號保持與系統(tǒng)外頻同步，速度明顯超越EDO。

(4)RDRAM(RambusDRAM)內(nèi)存,RambusDRAM是Rambus公司最早提出的一種內(nèi)存規(guī)格，其特點是在一個時鐘周期內(nèi)，可以在上升沿和下降沿同時傳輸數(shù)據(jù)，這樣它的實際速度翻倍。（5）DDRSDRAM(DualDateRateSDRAM)簡稱DDR，“雙倍速率SDRAM“的意思。由于RDRAM的工藝復(fù)雜，導(dǎo)致價格過高，而且Rambus公司還要收取相應(yīng)的版權(quán)收費。于是其它廠家根據(jù)Rambus雙向脈沖的特點，提出了DDRSDRAM，也就是我們現(xiàn)在最主流的內(nèi)存條。

(6)DDRII。DDR-II內(nèi)存是DDR-I內(nèi)存的換代產(chǎn)品，DDR2內(nèi)存擁有400、533、667MHz等不同的時鐘頻率。高端的DDR2內(nèi)存擁有800、1000MHz兩種頻率。ROM（ReadOnlyMemory）

ROM芯片不僅用在計算機里，而且還用在大多數(shù)電子產(chǎn)品中。有五種基本ROM類型:ROM、PROM、EPROM和E2PROM、FlashMemory。每個類型有獨特的特性,但是所有類型卻有兩個共同之處:

儲存在這些芯片中的數(shù)據(jù)是非易失性的。斷電時,它不被丟失。儲存在這些芯片中的數(shù)據(jù)是不可更改的，或者需要特別的操作來更改。

PROM是可編程只讀存儲器（ProgrammableReadOnlymemory）的縮寫。它與ROM的性能一樣，存儲的程序在處理過程中不會丟失、空白的PROM芯片價格便宜而且任何人都可用編程器的特殊工具對它編程。一般PROM只能被編程一次。

EPROM是可擦除可編程只讀存儲器（ErasableProgrammableReadOnlyMemory）的縮寫。它的內(nèi)容通過紫外光照射可以擦除，這種靈活性使EPROM得到廣泛的應(yīng)用。

EEPROM是電擦除可編程只讀存儲器（ElectricallyErasableProgrammableROM）的縮寫。它包含了EPROM的全部功能，可以通過專用設(shè)備多次擦除和重新裝入。這就使EEPROM比EPROM有更大的靈活性和更廣泛的適應(yīng)性。

FlashMemory閃存是使用NOR技術(shù)的非易失性存儲器,允許使用者電子來編程和擦除數(shù)據(jù)。一般應(yīng)用在數(shù)碼相機，掌上電腦，MP3等小型數(shù)碼產(chǎn)品中作為存儲介質(zhì)，作為數(shù)碼照相機的"電子的膠片"的SmartMedia

和CompactFlash卡兩者都是廣為人知的。其他的可移動的閃存產(chǎn)品包括Sony存儲條，PCMCIA存儲卡，用于視頻游戲系統(tǒng)得存儲條如任天堂的N64、Sega的Dreamcast和Sony的PlayStation，以及各種USB閃存盤等等。

2.外存儲器

外存儲器的種類很多，例如：軟盤、硬盤、磁帶、CD-ROM、DVD以及現(xiàn)在的U盤等等。它們的存儲容量和數(shù)據(jù)的傳輸速度以及存儲數(shù)據(jù)的原理也各不相同。（1）軟磁盤存儲器。（自學(xué)）（2）硬磁盤存儲器。硬盤也稱溫徹斯特盤（WinchesterHard

Disk）。1956年，國際商用機器公司(IBM)發(fā)明了世界上第一個磁盤存儲系統(tǒng)IBM305RAMAC，這個只有5MB的存儲設(shè)備卻擁有50個24英寸的盤片。

1973年，IBM研制成功了一種新型的硬盤IBM3340。這種硬盤擁有幾個同軸的金屬盤片，盤片上涂著磁性材料。它們和可以移動的磁頭共同密封在一個盒子里面，磁頭能從旋轉(zhuǎn)的盤片上讀出磁信號的變化--這就是我們今天用的硬盤的祖先，IBM把它叫做溫徹斯特硬盤?！皽貜厮固亍边@個名字還有個小小的來歷。IBM3340擁有兩個30MB的存儲單元，而當(dāng)時一種IBM3340很有名的“溫徹斯特來復(fù)槍”的口徑和裝藥也恰好包含了兩個數(shù)字“30”。于是這種硬盤的內(nèi)部代號就被定為“溫徹斯特”。今天，盡管我們的硬盤能夠儲存數(shù)十甚至上百GB的信息，它們的實質(zhì)與1973年IBM發(fā)明的溫徹斯特硬盤沒有區(qū)別。

1980年，希捷(Seagate)公司制造出了個人電腦上的第一塊溫徹斯特硬盤，這個硬盤與當(dāng)時的軟驅(qū)體積相仿，容量5MB。

硬盤的工作原理是：硬盤工作時，盤片在馬達(dá)帶動下高速旋轉(zhuǎn)，設(shè)置在盤片表面的磁頭則在電路控制下徑向移動到指定位置。當(dāng)向硬盤寫入數(shù)據(jù)時，磁頭中“寫數(shù)據(jù)”電流產(chǎn)生磁場使盤片表面磁性物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生改變，在寫電流磁場消失后仍能保持，這樣數(shù)據(jù)就存儲下來了；當(dāng)從硬盤讀數(shù)據(jù)時，磁頭經(jīng)過盤片指定區(qū)域，盤片表面磁場使磁頭產(chǎn)生感應(yīng)電流或線圈阻抗產(chǎn)生變化，經(jīng)相關(guān)電路處理后還原成數(shù)據(jù)。盤片表面平滑、磁頭設(shè)計得精密、提高盤片旋轉(zhuǎn)速度，就能造出容量更大、讀寫數(shù)據(jù)速度更快的硬盤。因為盤片表面處理越平、轉(zhuǎn)速越快就能越使磁頭離盤片表面越近，提高讀、寫靈敏度和速度。磁頭設(shè)計得小就能使磁頭在盤片上占用空間小，使磁頭在一張盤片上建立磁道多以存儲更多的數(shù)據(jù)。按硬盤的直徑大小劃分，硬盤分為3.5英寸和5.25英寸兩種。近年來，市場上主要以3.5英寸為主。

①硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)，主要有IDE、EIDE、UATA和

SCSI等。

IDE(IntegratedDriveElectronics)，即“電子集成驅(qū)動器”，意指把“硬盤控制器”與“盤體”集成在一起的硬盤驅(qū)動器。這種做法減少了硬盤接口的電纜數(shù)目與長度，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘玫搅嗽鰪?，對生產(chǎn)商和用戶都有好處。（3.3MB/S

）

ATA(AdvancedTechnologyAttachment)，“高級技術(shù)附加裝置”。ATA接口標(biāo)準(zhǔn)最初是在1986年由CDC、康柏和西部數(shù)據(jù)3家公司共同開發(fā)的。硬盤數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到133.7MB/s(ATA-7),EIDE（EnhancedIDE）相當(dāng)于ATA-2（16.6MB/s）支持最高達(dá)8.4GB的硬盤。SCSI（SmallComputerSystemInterface小型計算機系統(tǒng)接口），是同IDE（ATA）完全不同的接口，SCSI并不是專門為硬盤設(shè)計的接口，是一種廣泛用于小型機上的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)(320MB/s)SATA（SerialATA）口的硬盤又叫串口硬盤，速度快，突破了硬盤接口的并行模式，是未來PC機硬盤的趨勢。

②硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和常見概念術(shù)語：硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在P43-44。

概念術(shù)語：

磁道：磁頭在硬盤表面移動的圓形軌跡。

扇區(qū)：每條磁道劃分若干區(qū)，稱扇區(qū)，規(guī)定每個扇區(qū)存儲512個字節(jié)二進制數(shù)。

柱面：多個盤片面的立體磁道面，柱面數(shù)等于每個盤面的磁道數(shù)。每個柱面含有的磁道數(shù)實際上是：磁頭數(shù)X柱面數(shù)一個盤面一個磁頭。

物理扇區(qū)：整塊硬盤可以分為若干個扇區(qū)，這是物理扇區(qū)。每個物理扇區(qū)有一個編號，稱物理扇區(qū)編號。

擴展分區(qū)和邏輯分區(qū)：

一塊物理硬盤允許劃分一個擴展分區(qū)和多個（24）邏輯分區(qū)，每個邏輯分區(qū)有一個分區(qū)號（C—Z），就是日常說的C盤、D盤……，實際上是同一塊物理硬盤。每個邏輯分區(qū)中的磁盤面、磁道、扇區(qū)編有邏輯扇區(qū)號，和物理扇區(qū)編號不一樣，這是一個相對編號，可以從0開始。硬盤的分區(qū)可以使用DOS的命令FDISK進行，一般購買到的硬盤已經(jīng)進行了分區(qū)，但邏輯分區(qū)的分配不一定滿足用戶要求，而要重新作這項工作。

簇：相鄰的扇區(qū)組合在一起，形成一個簇，便于系統(tǒng)對硬盤的管理。每個簇可以包括2、4、8、16、32或64個扇區(qū)。文件在磁盤上的存儲以簇為單位。

文件系統(tǒng)（分區(qū)格式）：

FAT16、FAT32、NTFS是目前最常見的三種文件系統(tǒng)。FAT16的分區(qū)的簇大小為32KB，而FAT32分區(qū)的簇只有4KB的大小。

NTFS有較好的安全性和穩(wěn)定性，不易產(chǎn)生文件碎片。NTFS分區(qū)默認(rèn)的簇大小為4KB，可以設(shè)置。

硬盤主引導(dǎo)程序（MBR）：

處于硬盤的開始扇區(qū)，啟動操作系統(tǒng)前首先執(zhí)行的程序，決定到哪一個分區(qū)（盤）啟動操作系統(tǒng)。

硬盤分區(qū)表（DPT）：

硬盤的分區(qū)情況，包括每個分區(qū)（盤）的起始位置。

硬盤主引導(dǎo)扇區(qū)：

0面0磁道1扇區(qū)，512個字節(jié)，包含硬盤主引導(dǎo)程序和硬盤分區(qū)表，及主引導(dǎo)扇區(qū)結(jié)束標(biāo)志“55AA”。

低級格式化:

對整塊硬盤的扇區(qū)進行檢驗，并進行物理扇區(qū)編號。一般出廠已經(jīng)完成了此項工作。低級格式化后一般用FDISK命令對硬盤進行邏輯分區(qū)，寫入分區(qū)表。

高級格式化：對扇區(qū)進行邏輯編號，在各個邏輯盤建立文件分配表，建立根目錄相應(yīng)的文件目錄表（FDT）及數(shù)據(jù)區(qū)（DATA）?？梢杂肍ORMAT命令、或在操作系統(tǒng)中、或利用工具軟件、或在安裝系統(tǒng)時完成。這時可以確定盤的文件系統(tǒng)。

③硬盤的主要技術(shù)指標(biāo)：平均尋道時間：主軸轉(zhuǎn)速：高速緩存：

（3）光盤存儲器。

①光盤種類

CD(CompactDisc)精密光盤。

CD-ROM:只讀光盤，一次印制。一般直徑120mm（4.72英寸）、1.2mm（0.047英寸）厚的單面盤上保存74～80分鐘的高保真音頻，或682MB（74分鐘）/737MB（80分鐘）的數(shù)據(jù)信息。

CD-ROM光盤由碳酸脂做成，中心帶有直徑15mm的孔洞。盤基上澆鑄了一個螺旋狀的物理磁道，磁道內(nèi)部排列著一個個蝕刻的“凹陷”，由“凹坑”和“平地”構(gòu)成了數(shù)據(jù)信息。讀光盤的激光會穿過塑料層，因此需要在其上面覆蓋一層金屬反射層（通常為鋁合金）用于反射光，然后再在鋁合金層上覆蓋一層丙惜酸的保護層。避免光盤劃傷，以保護層下的數(shù)據(jù)層。

CD-R是一種一次寫入、永久讀的標(biāo)準(zhǔn)。CD-R光盤寫入數(shù)據(jù)后，該光盤就不能再刻寫了?？啼浀玫降墓獗P可以CD-ROM驅(qū)動器上讀取。CD-R與CD-ROM的工作原理相同，都是通過激光照射到盤片上的“凹陷”和“平地”其反射光的變化來讀取的；不同之處在于CDROM的“凹陷”是印制的，而CD-R刻錄機燒制而成。

CD-RW是可讀寫光盤，可重新寫入。由于產(chǎn)品和生產(chǎn)線的不同，CD-R盤片的反射層采用不同的染料，也就是習(xí)慣上人們稱為的“金盤”、“綠盤”和“藍(lán)盤”，各自的顏色、性能都存在差異。

DVD(DigitalVideoDisk)即數(shù)字視頻光盤。有4種物理結(jié)構(gòu)：單面單層、單面雙層、雙面單層和雙面雙層，分別被命名為DVD-5（容量為4.7GB）、DVD-9（容量為8.5GB）、DVD-10（容量為9.4GB）和DVD-18（容量為17GB）。

DVD-R是一種類似CD-R的一次寫入性介制，DVD-R盤可以在標(biāo)準(zhǔn)的DVD-ROM驅(qū)動器上播放。

DVD-RW和DVD+RW都是可讀寫DVD，但技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一樣。DVD-RW標(biāo)準(zhǔn)是由Pioneer（先鋒）公司于1998年提出的。DVD+RW標(biāo)準(zhǔn)由Ricoh（理光）、Phlips（飛利普）、Sony（索尼）、Yamaha（雅馬哈）等公司聯(lián)合開發(fā)。DVD+RW是目前最易用、與現(xiàn)有格式兼容性最好的DVD刻錄標(biāo)準(zhǔn)也是目前惟一獲得微軟公司支持的DVD刻錄標(biāo)準(zhǔn)。下面是兩種性能的比較。

②主要技術(shù)指標(biāo)

容量：光盤的數(shù)據(jù)存儲容量。

數(shù)據(jù)傳輸率：數(shù)據(jù)傳輸率（data-transfer-rate），是指光驅(qū)每秒中在光盤上可讀取多少千字節(jié)（kilobytes）的數(shù)據(jù)，直接決定了光驅(qū)運行速度。

CD-ROM的數(shù)據(jù)傳輸率早期是150KBps，默認(rèn)為1倍速（1X），DVD的數(shù)據(jù)傳輸率是CD-ROM的數(shù)據(jù)傳輸率的9倍，其1倍速（1X）是150*9。（4）優(yōu)盤（5）移動硬盤啟動計算機的過程

引導(dǎo)過程有下面六個步驟：

1）加電，電源開始給主板供電。

2）啟動引導(dǎo)程序。CPU開始執(zhí)行存儲在ROM中即BIOS中的的指令。

3）開機自檢。BIOS中的程序?qū)ο到y(tǒng)的重要部件進行診斷測試，并完成對引導(dǎo)盤的判斷。

4）主引導(dǎo)扇區(qū)程序運行，加載操作系統(tǒng)。計算機將操作系統(tǒng)文件從磁盤讀到RAM中。

5）檢查配置文件并對操作系統(tǒng)進行定制。微處理器讀取配置數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶的設(shè)置對操作系統(tǒng)進行定制。

6）計算機等待用戶操作。2.1.4總線與接口

1.總線總線是部件之間互連的接線。這里主要介紹主機和外部設(shè)備互連的總線。如表2-4所示。

2.擴展槽

3.I/O接口這些內(nèi)容前面已經(jīng)講到（17屏）。2.1.5輸入輸出設(shè)備

1.輸入設(shè)備

(1）鍵盤。接口目前是小口PS/2。（2）鼠標(biāo)。接口有PS/2和USB兩種。（3）掃描儀。工作原理：驅(qū)動馬達(dá)帶動大功率的日光燈管照射原稿產(chǎn)生高亮度反射光線，光線通過反射鏡、透射鏡，由分光鏡進行色彩分離，照射到CCD(電荷耦合器件，ChargeCoupledDevice)元件上，CCD元件將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳送到計算機中。因此，掃描儀的關(guān)鍵配件是CCD，它的品質(zhì)直接影響著掃描儀的性能。掃描儀的主要參數(shù)：分辨率dpi（dotperinch）：每平方英寸的點數(shù)色彩位數(shù)：二進制位數(shù)

（4）畫筆：配置有USB畫板、無線無緣筆，完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)畫筆。支持Painter、Photoshop、Ulead

Photolmpact、Flash、CorelDraw、Dabbler、Maya、PaintShop等多種專業(yè)繪畫和圖像處理軟件。接口：USB

系統(tǒng)環(huán)境：Windows98,SE,Me,2000,XP；MacOSX10.2以上版本

2.輸出設(shè)備（1）顯示器目前市場一般使用陰極射線管顯示器和液晶顯示器。主要技術(shù)參數(shù)：尺寸：對角線長度，英寸。點距：熒光點之間的距離，單位毫米。刷新頻率：每分鐘屏幕刷新的次數(shù)。顯示分辨率：象素個數(shù)，水平X垂直。

有關(guān)液晶顯示器的一些參數(shù)：

液晶面板：三洋、夏普屬于一級，價格貴；三星、LG-Philips屬于二級，用在三星、LG、Philips的顯示器上面；臺灣的友達(dá)等則屬于第三級。

對比度：

明暗之間的亮度差稱作對比度，對比度的提高，顯示器色彩也就越鮮艷，色彩的層次感更加分明。人眼可以接受的對比度一般在250：1左右。而CRT顯示器可以輕易的達(dá)到500：1甚至更高。目前普及型液晶的對比度基本上都在300：1以上。響應(yīng)時間：

響應(yīng)時間指的是液晶顯示器對于輸入信號的反應(yīng)速度，也就是液晶由暗轉(zhuǎn)亮或者是由亮轉(zhuǎn)暗的反應(yīng)時間,通常都是以毫秒（ms）來計算。響應(yīng)時間越小，用戶在看移動的畫面時就不會出現(xiàn)類似殘影或者拖沓的痕跡。因為按照人眼的生理特點，響應(yīng)時間如果超過40毫秒（1000÷25[幀/秒]＝40），就會出現(xiàn)運動圖像的遲滯現(xiàn)象。

（2）打印機

打印機分類：針式、激光、噴墨。

激光打印機原理：激光打印機中最重要的元件是感光鼓，整個打印過程都以感光鼓為中心，周而復(fù)始地動作的。當(dāng)下達(dá)打印指令后，先在感光鼓上充電，然后激光束在打印數(shù)據(jù)的控制下照射到快速轉(zhuǎn)動的感光鼓上吸附帶電的碳粉，“顯像”出和打印數(shù)據(jù)相關(guān)的圖像。紙張進入機器內(nèi)部后帶有與碳粉相反的電荷，由于異性相吸的緣故，如此便能使感光鼓上的碳粉“轉(zhuǎn)像”到紙張上。為了使碳粉更緊好地附在紙上，接下來熔印輥則以高溫高壓的方式，將碳粉“定影”在紙上，這也是何以每張剛打印出來的紙張都有較高溫度的原因。然后將感光鼓上殘留的碳粉“清除”，最后的動作為“除像”，也就是除去靜電，感光鼓表面的電位回復(fù)到初始狀態(tài)，以便展開下一個循環(huán)動作。彩色激光打印機和黑白激光打印機一樣都基于上述的電子成像原理。所不同的是，黑白激光打印機只需要打印黑色，而彩色激光打印機需要將青（Cyan）、品紅（Magenta）、黑（Black）和黃（Yello