店主重新方便看有習題和課件1-6章第

第2章計算機組成原理2.1

計算機的組成與分類

2.2CPU的結(jié)構(gòu)與原理2.3PC機的主機2.4常用輸入設(shè)備2.5常用輸出設(shè)備2.6外存儲器2.1計算機的組成與分類2.1.2計算機的組成計算機是一個復(fù)雜系統(tǒng)計算機硬件是計算機系統(tǒng)中所有實際物理裝置的總稱計算機軟件是指在計算機中運行的各種程序及其處理的數(shù)據(jù)和相關(guān)的文檔計算機是一個復(fù)雜的系統(tǒng)復(fù)雜性：硬件由數(shù)以億計的元器件組成，軟件由數(shù)以億計的指令組成多樣性：硬件與光、電、聲等有關(guān)，軟件與數(shù)學、邏輯···等有關(guān)層次性：分層(hierarchical)結(jié)構(gòu)計算機硬件的邏輯結(jié)構(gòu)1經(jīng)典計算機的邏輯結(jié)構(gòu)（馮.諾依曼計算機）運算器和控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲器（注：邏輯結(jié)構(gòu)意指概念上（即功能上）的結(jié)構(gòu)）計算機硬件的邏輯結(jié)構(gòu)2現(xiàn)代計算機的邏輯結(jié)構(gòu)與經(jīng)典計算機結(jié)構(gòu)相比的3個變化：集中控制→分散控制存儲器→內(nèi)存儲器＋外存儲器通過CPU通信→通過總線進行通信中央處理器(運算器及其控制)外存儲器內(nèi)存儲器輸出設(shè)備總線(bus)輸入設(shè)備I/O接口I/O接口外存儲器接口控制器控制器控制器CPU控制器memorystorageI/O設(shè)備通過I/O接口與各自的控制器連接，然后由控制器與I/O總線相連(1)輸入設(shè)備輸入(input)的雙重含義：1.把信息送入計算機的過程;2.向計算機輸入的內(nèi)容輸入設(shè)備(inputdevices)功能：用來向計算機輸入信息輸入設(shè)備有多種，例如:鍵盤——

輸入文字、符號和命令鼠標器——輸入鼠標器移動的位置信息及按鈕命令掃描儀——輸入圖片麥克風——輸入聲音輸入設(shè)備的共性：不論信息的原始形態(tài)如何，輸入到計算機中的信息都使用二進位來表示(2)輸出設(shè)備輸出(output)的雙重含義：1.把信息送出計算機的過程;2.從計算機輸出的內(nèi)容輸出設(shè)備(outputdevices)功能：從計算機輸出信息輸出設(shè)備有多種，例如:顯示器——輸出文字、符號和圖形打印機——打印文字、符號和圖形揚聲器——輸出聲音(多數(shù))輸出設(shè)備的共性：把計算機中的二進位信息轉(zhuǎn)換成人可感知的形式(文字、符號、圖形、聲音等)(3)中央處理器(運算控制器)什么是處理器(processor)？能高速執(zhí)行指令，完成二進制數(shù)據(jù)的算術(shù)或邏輯運算和數(shù)據(jù)傳送等操作的部件，特點是：由數(shù)字電路組成，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜所有電路都制作在大規(guī)模集成電路芯片上(僅幾個平方厘米)，稱為“微處理器”

(microprocessor)Intel4004chipIntel8080chip什么是中央處理器(CPU)？計算機中通常有多個不同的處理器，各有不同的分工和任務(wù)用于執(zhí)行系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的處理器稱為CPU，CPU是計算機必不可少的核心組成部件多數(shù)個人計算機只有1個CPU，但有一些計算機包含有2個、4個、8個甚至成百上千個CPU問題：除了CPU之外，計算機中還有哪些處理器？(4)存儲器功能：儲存以二進位形式表示的程序和數(shù)據(jù)分類：內(nèi)存儲器/外存儲器內(nèi)存儲器(簡稱內(nèi)存或主存)外存儲器(簡稱外存或輔存)存取速度很快較慢存儲容量較小(因單位成本較高)很大(因單位成本較低)性質(zhì)斷電后信息消失斷電后信息保持用途存放已經(jīng)啟動運行的程序和需要立即處理的數(shù)據(jù)長期存放計算機系統(tǒng)中幾乎所有的信息與CPU關(guān)系CPU所處理的指令及數(shù)據(jù)直接從內(nèi)存中取出程序及相關(guān)數(shù)據(jù)必須先送入內(nèi)存后才能被CPU使用·····011010011010101000001000000001000011001001111011111·······存儲內(nèi)容地址(5)總線(bus)功能：用于連接CPU、內(nèi)存、外存和各種I/O設(shè)備并在它們之間傳輸信息的一組共享的傳輸線及其控制電路按連接方式分類系統(tǒng)總線：連接CPU、內(nèi)存、I/O接口的總線CPU總線（或前端總線）：用于連接CPU和內(nèi)存的總線I/O總線：連接內(nèi)存和I/O設(shè)備（包括外存）的總線按總線上傳輸信號分類

數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線2.1.3計算機的分類計算機的分類（1）按內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)分類8位/16位/32位/64位單CPU/多CPU···按性能和價格分類巨型計算機(puter)大型計算機小型計算機個人計算機(personalcomputer)筆記本PC臺式PC平板工作站(workstation)作為服務(wù)器(server)使用獨立使用或作為客戶機(client)使用曙光4000A巨型計算機2.1.4微處理器

和嵌入式計算機什么是微處理器？微處理器（MPU）是使用單片大規(guī)模集成電路制成的、具有運算和控制功能的電子部件，例如:MPU是各種類型計算機的核心組成部分用于執(zhí)行系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的MPU稱為“CPU”目前幾乎所有計算機的CPU使用的都是微處理器除了用作CPU的通用微處理器之外，還有許多專用的微處理器產(chǎn)品：繪圖處理器、通信處理器等Intel4004Intel8086Intel奔騰4Intel酷睿2什么是嵌入式計算機？把運算器、控制器、存儲器、輸入/輸出控制、接口電路全都集成在一塊芯片上，這樣的超大規(guī)模集成電路稱為“單片計算機”或“嵌入式計算機”

用途舉例：內(nèi)嵌在其他設(shè)備中作為信息處理的核心裝置，例如數(shù)碼相機、MP3播放器、手機、計算機外圍設(shè)備、汽車、機頂盒等特點：功能固定、專用，軟件固化在芯片上，通常不能改變大多應(yīng)滿足實時信息處理的要求以最低成本滿足應(yīng)用要求能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境2.2CPU的邏輯結(jié)構(gòu)

與工作原理2.2.1CPU的邏輯結(jié)構(gòu)

2.2.2CPU的性能指標2.2.1CPU的邏輯結(jié)構(gòu)馮·諾依曼計算機的結(jié)構(gòu)與原理(1)計算機包括運算器、存儲器、控制器、I/O設(shè)備；(2)程序(指令)和數(shù)據(jù)均以二進制編碼表示，均存放在存儲器中；存儲器中存放的指令和數(shù)據(jù)按地址進行存??；(3)指令是由CPU一條一條順序執(zhí)行的，無需人工干預(yù)。中央處理器運算器和控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲器“存儲程序控制”原理將問題的解算步驟編制成為程序，程序連同它所處理的數(shù)據(jù)都用二進位表示并預(yù)先存放在存儲器中程序運行時，CPU從內(nèi)存中一條一條地取出指令和相應(yīng)的數(shù)據(jù)，按指令操作碼的規(guī)定，對數(shù)據(jù)進行運算處理，直到程序執(zhí)行完畢為止②CPU從內(nèi)存中逐條讀取該程序的指令及相關(guān)的數(shù)據(jù)④將指令的運算處理結(jié)果送回內(nèi)存保存⑤任務(wù)完成后，將處理得到的全部結(jié)果成批傳送到外存以長久保存外存儲器內(nèi)存儲器CPU①任務(wù)啟動時，執(zhí)行該任務(wù)的程序和數(shù)據(jù)從外存成批傳送到內(nèi)存指令1指令2指令k指令n程序數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)m數(shù)據(jù)③CPU逐條執(zhí)行指令,按指令要求完成對數(shù)據(jù)的運算和處理存儲器中央處理器存儲數(shù)據(jù)和指令執(zhí)行指令處理數(shù)據(jù)指令，數(shù)據(jù)處理結(jié)果CPU的任務(wù)CPU的主要任務(wù)是執(zhí)行指令，它按指令的規(guī)定對數(shù)據(jù)進行操作CPU的結(jié)構(gòu)和任務(wù)CPU主要由運算器、控制器和寄存器組3個部分組成CPU的任務(wù)：取指令并完成指令所規(guī)定的操作寄存器組運算器中央處理器指令計數(shù)器指令寄存器控制器數(shù)據(jù)程序指令1指令2指令k指令n數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)m數(shù)據(jù)內(nèi)存儲器指令

指令地址

操作數(shù)地址存放待執(zhí)行指令的地址已經(jīng)啟動運行的程序和數(shù)據(jù)存放待執(zhí)行的指令并進行譯碼完成規(guī)定的運算暫存等待處理的數(shù)據(jù)操作命令2.2.2指令與指令系統(tǒng)instructionsetsoftwarehardware指令是什么？指令就是命令，它用來規(guī)定CPU執(zhí)行什么操作。指令是構(gòu)成程序的基本單位，程序是由一連串指令組成的指令采用二進位表示，大多數(shù)情況下，指令由兩個部分組成：操作碼操作數(shù)地址指出CPU應(yīng)執(zhí)行何種操作的一個命令詞，例如加、減、乘、除、取數(shù)、存數(shù)等指出該指令所操作(處理)的數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)所在位置舉例:100206把02存儲單元和06存儲單元中的內(nèi)容相加，和數(shù)保存在02單元指令在計算機中的執(zhí)行過程取指令：CPU的控制器從存儲器讀取一條指令并放入指令寄存器指令譯碼：指令寄存器中的指令經(jīng)過譯碼，決定該指令應(yīng)進行何種操作、操作數(shù)在哪里執(zhí)行指令3.1取操作數(shù)3.2進行運算修改指令計數(shù)器，決定下一條指令的地址1取指令4修改指令計數(shù)器3執(zhí)行指令2指令譯碼指令執(zhí)行周期關(guān)于指令系統(tǒng)CPU可執(zhí)行的全部指令稱為該CPU的指令系統(tǒng)，即它的機器語言指令應(yīng)該簡單，簡單才能提高速度!操作功能要簡單，不宜太多、太復(fù)雜指令的格式要統(tǒng)一：固定長度、統(tǒng)一分段操作數(shù)的來源要有限制：算術(shù)邏輯運算指令的操作數(shù)只能來自寄存器LOAD/STORE指令的操作數(shù)來自(或送到)內(nèi)存寄存器內(nèi)存內(nèi)存寄存器Intel奔騰處理器的指令系統(tǒng)由于歷史的原因，并不符合上述原則！關(guān)于奔騰4系列的指令系統(tǒng)產(chǎn)品發(fā)展過程為：8088（8086）→80286→80386→80486→Pentium→PentiumPRO→PentiumII→PentiumIII→Pentium4→奔騰D→奔騰至尊→酷睿→酷睿2為解決軟件兼容性問題，采用“向下兼容方式”開發(fā)新的處理器，即所有新處理器均保留老處理器的全部指令，同時還擴充功能更強的新指令。例如：Pentium比80386增加了的80多條浮點指令，PentiumII比Pentium增加了50多條處理多媒體信息的指令（MultimediaExtension，稱為MMX），PentiumIII比PentiumII增加了70條處理128位長操作數(shù)的流式單指令多數(shù)據(jù)指令(StreamingSIMDExtention,SSE)Pentium4又比PentiumIII增加了144條指令（稱為SSE2）奔騰D

、奔騰至尊等又增加了SSE3指令關(guān)于CPU的兼容性不同公司生產(chǎn)不同的CPU產(chǎn)品：Intel公司：Pentium系列、賽揚系列、至強等AMD公司：獨龍、閃龍、炫龍等IBM公司：Power5、Power6等（蘋果的Macintosh使用）SUN公司：UltraSPARC處理器HP公司：PA-RISC、Itanium處理器同一公司同一系列的CPU具有向下（前）兼容性：A計算機（使用新型號CPU）的程序不能在B計算機（使用老型號CPU）上運行，B計算機的程序卻能在A計算機上運行不同公司的不同CPU產(chǎn)品其指令系統(tǒng)不同，它們互相不兼容：A計算機的程序不能在B計算機上直接運行，B計算機的程序也不能在A計算機上直接運行互相兼容2.2.3CPU的性能指標如何衡量CPU的性能？計算機的性能主要表現(xiàn)在程序執(zhí)行速度的快慢，它由許多因素決定，例如CPU、內(nèi)存、硬盤、顯卡等，但通常CPU是主要因素CPU性能高低的主要指標是CPU的速度，有2種衡量方法：計算每秒鐘可執(zhí)行的指令數(shù)目（單位：MIPS、MFLOPS）使用常用軟件（辦公軟件、數(shù)字媒體處理軟件和3D游戲等）的執(zhí)行速度來衡量CPU的性能影響CPU性能的主要因素(之一)CPU的字長（位數(shù)）目前PC使用的CPU大多是32位處理器，新一代的PC機將使用64位處理器主頻（CPU時鐘頻率）主頻提高，CPU的處理速度通常也會加快高速緩存（cache）的容量與結(jié)構(gòu)cache容量越大、級數(shù)越多，其效用就越顯著影響CPU性能的主要因素(之二)CPU的指令系統(tǒng)指令的格式和功能會影響程序的執(zhí)行速度CPU的邏輯結(jié)構(gòu)CPU包含的定點運算器和浮點運算器數(shù)目是否流水線結(jié)構(gòu)，流水線的條數(shù)和級數(shù)有無指令預(yù)測和數(shù)據(jù)預(yù)測功能是否具有數(shù)字信號處理功能是否多核，有幾個內(nèi)核······2.3PC機的主機2.3.1

主板、芯片組與BIOS2.3.2內(nèi)存儲器2.3.3I/O總線和I/O接口臺式PC的物理組成臺式機聲卡插頭和插座(I/O接口)硬盤、軟驅(qū)光盤驅(qū)動器2.3.1

主板、芯片組與BIOS臺式PC機(立式)的主機箱擴展空間CPU插座內(nèi)存條插座軟驅(qū)、硬盤IDE連接器電源連接器PCI總線插槽

芯片組I/O端口例：華碩P4T主板照片(1)主板主板的作用：安裝所有的電子器件、電路與連接件主板安裝內(nèi)容：見上圖ROMBIOS：存放最基礎(chǔ)的軟件——基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)CMOS存儲器：存放系統(tǒng)的基本參數(shù)（日期、時間、口令等）

存儲器插座

處理器插槽外部設(shè)備插口(I/O接口)軟驅(qū)及硬盤的IDE連接器電源連接器PCI總線槽CPU插座顯示卡的AGP插槽南橋芯片ROMBIOSCMOS存儲器北橋芯片關(guān)于CMOS芯片這是一個容量很小的RAM存儲器，由電池供電，即使計算機關(guān)機后也不會丟失所存儲的信息作用：存放計算機硬件的參數(shù)（稱為“配置信息”），包括日期和時間、口令、軟盤/硬盤/光盤驅(qū)動器的數(shù)目、類型及參數(shù)、顯卡類型、cache使用狀況、啟動機器時訪問外存的順序等，供BIOS程序使用設(shè)置和修改CMOS參數(shù)的方法：在開機啟動BIOS工作時，按下Del鍵(或F2或F8健)，即可進入BIOS中的CMOS設(shè)置程序芯片組舉例芯片組的作用：是PC機各組成部分相互連接和通信的樞紐，是主板的核心存儲控制器1.存儲器控制功能；2.連接CPU、存儲器、顯卡I/O控制器1.多種I/O設(shè)備的控制功能；2.I/O總線(PCI總線)功能；3.提供了各種I/O接口Pentium4CPU前端總線北橋82865PMCH圖形卡接口雙通道南橋82801EICH5USB2.0接口(x8)以太網(wǎng)接口PCI插槽(≤6個)ROMBIOS硬盤接口(x2)音頻CodecSuperI/O鍵盤,鼠標,軟驅(qū),并口,串口等電話ModemDDR2電源管理、時鐘生成DDR2存儲器CPU關(guān)于芯片組的一些說明芯片組與CPU芯片同步發(fā)展，有什么樣功能和速度的CPU，就有什么樣的芯片組與之配套CPU類型或參數(shù)的不同，需要使用不同的芯片組。芯片組決定了主板上所能安裝的內(nèi)存的最大容量、速度及可使用內(nèi)存條的類型由于集成電路集成度越來越高，為降低系統(tǒng)成本，芯片組中集成了越來越多的功能，包括網(wǎng)卡、顯卡、聲卡等功能芯片組產(chǎn)品：Intel芯片(如865、915、945、955、975系列等）VIA（威盛，中國臺灣）ATI（加拿大）AMD（美國）(3)BIOS什么是BIOS（BasicInput/OutputSystem）？中文名為“基本輸入/輸出系統(tǒng)”，它是存放在主板上只讀存儲器（ROM）芯片中的一組機器語言程序功能：診斷計算機故障啟動計算機工作控制基本的輸入輸出操作(鍵盤、鼠標、磁盤讀寫、屏幕顯示等)BIOS芯片保存BIOS的只讀存儲器(ROM)芯片BIOS芯片中包含的程序加電自檢程序程序（POST）

(PowerOnSelfTest)用于檢測計算機硬件故障系統(tǒng)自舉程序（Boot）啟動計算機工作，加載并進入操作系統(tǒng)運行狀態(tài)CMOS設(shè)置程序設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)：日期、時間、口令、配置參數(shù)等常用外部設(shè)備的驅(qū)動程序（Driver）實現(xiàn)對鍵盤、顯示器、軟驅(qū)和硬盤等常用外部設(shè)備輸入輸出操作的控制2.3.2內(nèi)存儲器復(fù)習：內(nèi)存與外存的關(guān)系及比較內(nèi)存儲器(簡稱內(nèi)存或主存)存取速度快成本高、容量相對較小直接與CPU連接，CPU(指令)可以對內(nèi)存中的指令及數(shù)據(jù)進行讀、寫操作屬于揮發(fā)性存儲器(volatile)，用于臨時存放正在運行的程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存儲器外存儲器CPU指令1指令2指令k指令n程序數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)m數(shù)據(jù)①任務(wù)啟動時，執(zhí)行該任務(wù)的程序和數(shù)據(jù)將從外存成批傳送到內(nèi)存②CPU從內(nèi)存中逐條讀取該程序的指令及相關(guān)的數(shù)據(jù)④將指令的運算處理結(jié)果送回內(nèi)存保存⑤任務(wù)完成后，將處理得到的全部結(jié)果成批傳送到外存以長久保存③逐條執(zhí)行指令，按指令要求完成對數(shù)據(jù)的運算和處理外存儲器(簡稱外存或輔存)存取速度慢成本低、容量很大不與CPU直接連接，計算機運行程序時，外存中的程序及相關(guān)數(shù)據(jù)必須先傳送到內(nèi)存，然后才能被CPU使用。屬于不揮發(fā)性存儲器(Nonvolatile)，用于長久存放系統(tǒng)中幾乎所有的信息計算機中存儲器的層次結(jié)構(gòu)cache存儲器主存儲器(RAM和ROM)外存儲器（軟盤、硬盤、光盤）后備存儲器（磁帶庫、光盤庫）內(nèi)存儲器外存儲器寄存器典型容量<1KB1MB256MB-1GB40GB-200GB10TB-100TB典型存取時間1ns2ns10ns10ms10s分析：速度越快，成本較高。為了獲得好的性能/價格比，計算機中各種存儲器組成一個層狀的塔式結(jié)構(gòu)，取長補短，協(xié)調(diào)工作工作過程：1）CPU運行時，需要的操作數(shù)大部分來自寄存器2）如需要從(向)存儲器中取(存)數(shù)據(jù)時，先訪問cache，如在，取自cache3）如操作數(shù)不在cache，則訪問RAM，如在RAM中，則取自RAM4）如操作數(shù)不在RAM，則訪問硬盤，操作數(shù)從硬盤中讀出→RAM→cache內(nèi)存儲器的分類及應(yīng)用內(nèi)存由半導體存儲器芯片組成，芯片有多種類型：半導體存儲器只讀存儲器(ROM)隨機存取存儲器(RAM)靜態(tài)隨機存取存儲器SRAM動態(tài)隨機存取存儲器DRAM

不可在線改寫內(nèi)容的ROM快擦除存儲器（FlashROM）（用作Cache存儲器）

（用作主存儲器）

每個存儲單元(cell)由6個晶體管組成只要加上電源，信息就能一直保持對電器干擾相對不很敏感比DRAM更快，也更貴

每個存儲單元由1個電容和1個晶體管組成.

每10-100ms必須刷新一次對電器干擾比較敏感比SRAM慢，但便宜（用作BIOS存儲器）(圖形卡、硬盤控制器)主存儲器(RAM)的功能與原理主存是CPU可直接訪問的存儲器，用于存放供CPU處理的指令和數(shù)據(jù)特點：以字節(jié)為單位進行連續(xù)編址，每個存儲單元為1個字節(jié)（8個二進位）存儲容量：主存儲器中所包含的存儲單元的總數(shù)（單位：MB或GB）存取時間：從CPU送出內(nèi)存單元的地址碼開始，到主存讀出數(shù)據(jù)并送到CPU（或者是把CPU數(shù)據(jù)寫入主存）所需要的時間（單位：ns，1ns=10-9s）····· 0110100110101010存儲內(nèi)容00001000000001000011001001111011111·······存儲單元地址地址碼存儲單元地址寄存器地址譯碼器地址線讀寫控制電路數(shù)據(jù)線控制線讀/寫的數(shù)據(jù)讀/寫控制信號(64位)(36位)2.3.3I/O控制與I/O接口

輸入的任務(wù)：將輸入設(shè)備輸入的信息送到內(nèi)存儲器的指定區(qū)域輸出的任務(wù)：將內(nèi)存儲器指定區(qū)域的內(nèi)容送出到輸出設(shè)備

I/O操作也包括將外存儲器的內(nèi)容傳輸?shù)絻?nèi)存，或?qū)?nèi)存中的內(nèi)容傳輸?shù)酵獯鎯ζ?/p>

I/O操作的任務(wù)I/O操作的特點I/O操作與CPU的運算可并行進行多個I/O設(shè)備可同時進行工作配置的I/O設(shè)備數(shù)量和品種可經(jīng)常增減或變換每類I/O設(shè)備都有各自的控制器，它們按照CPU的I/O操作命令，獨立地控制I/O操作的全過程關(guān)于總線總線的定義：用于在CPU、內(nèi)存、外存和各種輸入輸出設(shè)備之間傳輸信息的一個共享的信息傳輸通路及其控制部件?？偩€的特點：1共享；2高速總線的性能：數(shù)據(jù)通路寬度；總線工作頻率；傳輸次數(shù)總線帶寬＝(數(shù)據(jù)通路寬度/8)x總線工作頻率x傳輸次數(shù)關(guān)于I/O總線I/O總線是各類I/O控制器與CPU、內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)的一組公用信號線，這些信號線在物理上與主板擴展槽中插入的擴展卡（I/O控制器）直接連接。I/O總線的類型：數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線目前PC機使用的I/O總線PCI總線PCI-Express(高速PCI總線)I/O總線的帶寬總線的數(shù)據(jù)傳輸速率(MB/s)=數(shù)據(jù)線位數(shù)/8×總線工作頻率（MHz）×每個總線周期的傳輸次數(shù)PCI總線擴展槽關(guān)于I/O接口I/O接口：I/O設(shè)備與I/O控制器之間的連接器包括：插頭/插座的形式、通訊規(guī)程和電器特性等分類：從數(shù)據(jù)傳輸方式來分：串行（一次只傳輸1位）并行（多位一起進行傳輸）從是否能連接多個設(shè)備來分：總線式（可連接多個設(shè)備）獨占式（只能連接1個設(shè)備）從是否符合標準來分：標準接口（通用接口）專用接口（專用接口）串行口并行口I/O設(shè)備接口串行口9針并行口VGA視頻口鍵盤接口雙絞線接口PS/2接口串行口25針同軸電纜網(wǎng)絡(luò)接口顯示器接口麥克風音箱鍵盤接口并行口USB接口以太網(wǎng)雙絞線接口串行口鼠標器接口(安裝在主板上的I/O設(shè)備接口)臺式PC機箱背板照片鍵盤接口鼠標接口串行接口電源接口打印機(并行)接口(游戲)操縱桿接口顯示器接口揚聲器接口麥克風接口電話線/MODEM接口常用的I/O接口及其性能參數(shù)名稱數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸速率標準插頭/插座形式可連接的設(shè)備數(shù)目通常連接的設(shè)備串行口串行,雙向50～19200b/sEIA-232或EIA-422DB25F或DB9F1鼠標器，MODEM并行口(增強式)并行,雙向1.5MB/sIEEE1284DB25M1打印機，掃描儀USB(1.0)USB(1.1)串行,雙向1.5Mb/s(慢速)1.5MB/s(全速)USBA最多127鍵盤，鼠標器，數(shù)碼相機，移動盤等USB(2.0)串行,雙向60MB/s(高速)USBA最多127外接硬盤，數(shù)字視頻設(shè)備，掃描儀等IEEE1394aIEEE1394b串行,雙向12.5,25,50MB/s100MB/sFireWire(i.Link)最多63數(shù)字視頻設(shè)備IDE并行,雙向66MB/s100MB/s133MB/sUltraATA/66

UltraATA/100UltraATA/133(E-IDE)1~4硬盤，光驅(qū)，軟驅(qū)SATA串行,雙向150MB/s300MB/sSATA1.0SATA2.07針插頭/插座1硬盤顯示器輸出接口并行,單向200～500MB/sVGAHDB151顯示器PS/2接口串行,雙向低速IBM1鍵盤或鼠標器紅外線接口(IrDA)串行,雙向115,000bps或4Mbps紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會不需要1鍵盤，鼠標器，打印機等關(guān)于USB接口通用串行總線式接口（UniversalSerialBus）高速、可連接多個設(shè)備、串行傳輸傳輸速率：USB的1.1版：1.5Mb/s和12Mb/sUSB2.0版：高達480Mb/s（60MB/s）使用4線連接器，體積小，符合即插即用規(guī)范（Plug&Play,即PnP）使用“USB集線器”擴展機器的USB接口，最多連接127個設(shè)備可通過USB接口由主機向外設(shè)提供電源（＋5V，100～500mA）。USB接口的3種類型接口類型A,通常在PC上出現(xiàn)接口類型B,通常在USB設(shè)備上出現(xiàn)Mini-USB,數(shù)碼相機、移動硬盤等設(shè)備經(jīng)常使用USB集線器,可擴展PC機的USB接口黑地GND4綠數(shù)據(jù)＋＋DATA3白數(shù)據(jù)－－DATA2紅電源VCC1導線顏色名稱信號引腳2.4常用輸入設(shè)備2.4.1鍵盤2.4.2鼠標2.4.3筆輸入設(shè)備(選學)2.4.4掃描儀2.4.5數(shù)碼相機2.4.1鍵盤（Keyboard）鍵盤作用：向計算機輸入字母、數(shù)字、符號、命令等信息按鍵的布局與類型：其它按鍵：

Windows控制鍵;多媒體播放控制鍵;若干指示燈小鍵盤光標控制鍵功能鍵打字鍵盤修飾鍵PC鍵盤中主要控制鍵的作用控制鍵名稱主要功能AltAlternate的縮寫，它與另一個(些)鍵一起按下時，將發(fā)出一個命令，其含義由應(yīng)用程序決定Break經(jīng)常用于終止或暫停一個DOS程序的執(zhí)行CtrlControl的縮寫，它與另一個(些)鍵一起按下時，將發(fā)出一個命令，其含義由應(yīng)用程序決定Delete刪除光標右面的一個字符，或者刪除一個(些)已選擇的對象End一般是把光標移動到行末EscEscape的縮寫，經(jīng)常用于退出一個程序或操作F1～F12共12個功能鍵，其功能由操作系統(tǒng)及運行的應(yīng)用程序決定Home通常用于把光標移動到開始位置，如一個文檔的起始位置或一行的開始處Insert輸入字符時有覆蓋方式和插入方式兩種，Insert鍵用于在兩種方式之間進行切換NumLock數(shù)字小鍵盤可用作計算器鍵盤，也可用作光標控制鍵，由本鍵進行切換PageUp使光標向上移動若干行（向上翻頁）PageDown使光標向下移動若干行（向下翻頁）Pause臨時性地掛起一個程序或命令PrintScreen記錄當時的屏幕映像，將其復(fù)制到剪貼板中鍵盤的結(jié)構(gòu)機械式鍵盤：早期曾使用電容式鍵盤：無磨損和接觸不良問題，耐久性、靈敏度和穩(wěn)定性都比較好，擊鍵聲音小，手感較好，壽命較長與主機的接口PS/2接口USB接口無線接口（紅外線或無線電波）敲擊鍵盤的正確姿勢正確不正確2.4.2鼠標器（Mouse）鼠標器的作用作用：控制屏幕上的鼠標箭頭準確地定位在指定的位置處，然后通過按鍵（左鍵或右鍵）發(fā)出命令，完成各種操作工作過程：用戶移動鼠標器時，借助于機械或光學原理，將鼠標在X方向和Y方向移動的距離變換成脈沖信號輸入計算機計算機中的鼠標驅(qū)動程序把接收到的脈沖信號轉(zhuǎn)換成水平和垂直方向的位移量，繼而控制屏幕上鼠標箭頭的移動優(yōu)點：外型輕巧，操縱自如，使用方便，價格低廉鼠標器的類型與組成類型：光電式鼠標器發(fā)光二極管微型鏡頭右鍵左鍵滾輪（當前流行使用）

機電式鼠標器（曾經(jīng)流行使用）滾輪按鍵傳動球鼠標墊鼠標箭頭的常見形狀及含義鼠標形狀含義鼠標形狀含義標準選擇調(diào)整窗口垂直大小文字選擇調(diào)整窗口水平大小幫助選擇窗口對角線調(diào)整后臺操作窗口對角線調(diào)整忙移動對象在Windows操作系統(tǒng)中，不同的鼠標形狀有不同的含義：幾種不同形式的鼠標器無線鼠標接收器發(fā)送器指點桿觸摸板筆記本電腦使用：軌跡球操縱桿玩游戲使用鼠標器與主機的接口接口類型RS－232串行口（D形9針）PS/2（圓形6針）USB無線鼠標USB接口2.4.4

掃描儀掃描儀的作用

掃描儀是將原稿（圖片、照片、底片、書稿）輸入計算機的一種輸入設(shè)備掃描儀輸入到計算機中的是原稿的“圖象”(bitmap)藍色分量綠色分量紅色分量掃描儀的3種類型滾筒式和膠片專用掃描儀高分辨率的專業(yè)掃描儀，技術(shù)性能很高，多用于專業(yè)印刷排版領(lǐng)域手持式掃描儀掃描頭較窄，只適用于掃描較小的圖件平板式掃描儀主要掃描反射式稿件，適用范圍較廣。其掃描速度、精度、質(zhì)量比較好

掃描臂

掃描方向反射鏡反射鏡反射鏡鏡頭CCD玻璃板被掃描原稿

光源平板式掃描儀工作原理

（CCD電荷耦合器件：進行光電轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生電流并輸出）掃描儀的性能指標分辨率（dpi）反映了掃描儀掃描圖像的清晰程度，用每英寸生成的像素數(shù)目（dpi）來表示例如：600×1200dpi，1200×2400dpi色彩位數(shù)（色彩深度）反映了掃描儀對圖像色彩的辨析能力，位數(shù)越多，掃描儀所能反映的色彩就越豐富，掃描的圖象效果也越真實例如：24bit，32bit，36bit，42bit，48bit掃描幅面指容許原稿的最大尺寸。例如：A4幅面,A3幅面，···，A0幅面與主機的接口類型SCSI，USB，1394接口等2.4.5

數(shù)碼相機數(shù)碼相機的作用作用：獲取現(xiàn)實世界中景物的數(shù)字圖像與普通相機的區(qū)別？與掃描儀的區(qū)別？普通數(shù)碼相機專業(yè)數(shù)碼相機數(shù)碼相機是怎樣工作的？1

將數(shù)碼相機對準景物，按下快門，被景物反射出來的光線進入相機鏡頭3CCD將光信號轉(zhuǎn)換為電信號4

模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號5

數(shù)字信號處理器(DSP)修整圖像的質(zhì)量、壓縮圖像數(shù)據(jù)、將圖像存儲在存儲卡中6

將數(shù)碼相機與計算機連接，把圖像傳送到計算機中7

運行有關(guān)軟件，將圖像顯示在屏幕上2

光線被聚焦在CCD芯片上數(shù)碼相機的主要性能指標CCD像素數(shù)目決定數(shù)字圖像能夠達到的最高分辨率例如，分辨率最高達1600×1200時，共有192000個像素(200萬像素)存儲器容量SM卡（SmartMedia卡）CF卡（CompactFlash卡）MemoryStick(記憶棒)SD(miniSD)卡2.5常用輸出設(shè)備2.5.1顯示器與顯示卡2.5.2打印機2.5.1顯示器與顯示卡計算機顯示器的作用與組成作用：是計算機必不可少的圖文輸出設(shè)備，它能將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為光信號，使文字和圖像在屏幕上顯示出來組成與分類：陰極射線管顯示器(簡稱CRT)液晶顯示器(簡稱LCD)集成顯卡獨立顯卡顯示器(Monitor)顯示控制器(顯卡、圖形卡)計算機顯示器(Displaydevice)電源幀掃描行掃描亮度控制視頻放大器十五針插頭GreenBlueCRT視頻放大器視頻放大器行同步信號幀同步信號Red顯像管陰極射線管顯示器(CRT)顯像管后部的電子槍發(fā)出3個電子束，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)磁場，轟擊到熒光屏上，產(chǎn)生1個像素(點)每個像素由紅、綠、藍三基色組成，通過對三基色亮度的控制合成出不同的顏色偏轉(zhuǎn)磁場使電子束從左到右，從上至下，逐行逐點轟擊熒光屏，從而形成一幀圖像液晶顯示器(LCD)原理什么是液晶？液晶是介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種物質(zhì)，它是具有規(guī)則分子排列的有機化合物。加熱時呈現(xiàn)透明狀的液體狀態(tài)，冷卻時則出現(xiàn)結(jié)晶顆粒的混濁固體狀態(tài)。因此既具有液體的流動性，又具有固態(tài)晶體排列的有向性。它是一種彈性連續(xù)體，在電場的作用下它能快速地展曲、扭曲或者彎曲。顯示器的性能指標顯示屏尺寸：以對角線長度度量，如，15吋，17吋，19吋，21吋屏幕橫向與縱向的比例普通屏：4∶3寬屏：16∶10,或16∶9顯示分辨率整屏可顯示像素的最大數(shù)目，分辨率越高,圖像越清晰表示：水平像素個數(shù)×垂直像素個數(shù)例：1280×1024,1024×768,800×600,640×480在顯卡的控制下，屏幕分辨率是可變的，有多種不同的顯示分辨率（顯示模式）畫面刷新速率畫面每秒鐘更新的次數(shù),通常速率越高圖像穩(wěn)定性越好S-Video接口DVI接口VGA接口繪圖處理器顯示控制卡(顯示卡)顯示存儲器(VRAM)顯示控制電路與北橋芯片的接口顯示器繪圖處理器（顯示卡）北橋芯片CPU內(nèi)存條用于存儲屏幕上每個像素的顏色信息等(容量為64MB、128MB甚至更高)一種專用的高速繪圖處理器，負責在顯存中生成需要顯示的圖像

視頻輸出接口負責對顯示卡的操作進行控制

兩種高速接口：1AGP接口2PCI-E接口2.5.2打印機打印機的作用與類型作用將程序、數(shù)據(jù)、字符、圖形打印輸出在紙上類型 針式打印機激光打印機 噴墨打印機針式打印機激光打印機噴墨打印機針式打印機工作原理類型：屬于擊打式打印機優(yōu)點：耗材成本低，能多層套打，適合于票據(jù)打印缺點：打印質(zhì)量不高，工作噪聲很大，速度慢應(yīng)用：銀行、證券、郵電、商業(yè)等領(lǐng)域用于打印存折和票據(jù)等

工作原理圖激光打印機類型：屬于非擊打式打印機原理：激光技術(shù)與復(fù)印技術(shù)的結(jié)合優(yōu)點：分辨率較高，打印質(zhì)量好速度高，噪聲低價格適中缺點：彩色輸出價格還比較高接口：過去是并行口，目前流行使用USB接口應(yīng)用：辦公室和家庭應(yīng)用噴墨打印機類型：非擊打式打印機，大多為彩色打印優(yōu)點：可以打印近似全彩色圖像，經(jīng)濟，效果好，低噪音，使用低電壓，環(huán)保缺點：墨水成本高，消耗快應(yīng)用：家庭及辦公墨盒彩色噴墨打印機大多帶有一個黑色墨盒和一個彩色墨盒（三色、四色、五色、六色等）主要性能指標(激光/噴墨)打印精度(分辨率)：用每英寸多少點（像素）表示，單位：dpi一般產(chǎn)品為400dpi、600dpi、800dpi，高的甚至達到1000dpi以上打印速度：通常每分鐘3～10頁色彩表現(xiàn)能力（彩色數(shù)目）幅面大?。篈3，A4等與主機的接口：并行口、SCSI口、USB接口其他：如打印成本、噪音、功耗等打印精度(分辨率)的意義精度越高，圖像越清晰，邊緣越光滑2.6外存儲器2.6.1硬盤存儲器2.6.2光盤存儲器PC機中的外存儲器硬盤存儲器軟盤驅(qū)動器CD-ROM驅(qū)動器2.6.2硬盤存儲器磁盤存儲器的信息存儲原理磁頭，用于寫入和讀出信息“0”“1”盤片旋轉(zhuǎn)方向磁盤片磁道扇區(qū)磁盤的磁道和扇區(qū)磁盤表面被分為許多同心圓，每個同心圓稱為一個磁道。每個磁道都有一個編號，最外面的是0磁道每個磁道被劃分為若干段（