計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)課件

第2章計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)工程學(xué)院地居一郡樓臺(tái)上，人在半空煙雨中。ENIAC電子計(jì)算機(jī)埃克特為ENIAC換電子管4一、信息工具--計(jì)算機(jī)二、計(jì)算機(jī)的工作原理三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)四、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)五、計(jì)算機(jī)應(yīng)用

本章要點(diǎn)5一、信息工具—計(jì)算機(jī)中國(guó)最早的計(jì)算工具——算籌。公元600年左右，我國(guó)出現(xiàn)新的計(jì)算工具——算盤。17世紀(jì)歐洲出現(xiàn)計(jì)算尺和機(jī)械式計(jì)算機(jī)。19世紀(jì)英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇提出通用計(jì)算機(jī)的基本設(shè)計(jì)思想。。19世紀(jì)中葉，英國(guó)數(shù)學(xué)家布爾創(chuàng)立了布爾代數(shù)。1937年英國(guó)數(shù)學(xué)家圖靈提出了著名的“圖靈機(jī)”的模型。美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)設(shè)有圖靈獎(jiǎng)。世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC于1946年底在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生。使用18000個(gè)電子管元件，占地170M2，功率150KW，重量30T，它的加法速度為每秒5000次。起源與發(fā)展62.1信息工具—計(jì)算機(jī)中國(guó)最早的計(jì)算工具——算籌。“算籌”表示數(shù)的方法：用縱式表示個(gè)位、百位、萬位……用橫式表示十位、千位、十萬位……如果遇到“0”數(shù)，則空位不擺算籌，十進(jìn)位制，從右到左。算籌可以表示任何自然數(shù)，還能夠進(jìn)行加、減、乘、除、乘方、開方等復(fù)雜的計(jì)算問題。想出了用一粒粒算珠代替籌棒，用細(xì)棒把算珠穿起來，固定在木框上，用手指撥動(dòng)算珠代替移動(dòng)籌棒。這樣“算盤”就發(fā)明了72.1信息工具—計(jì)算機(jī)巴貝奇于19世紀(jì)20年代制造的差分機(jī)巴貝奇于19世紀(jì)30年代制造的分析機(jī)8一、信息工具—計(jì)算機(jī)發(fā)展階段時(shí)間邏輯元件存儲(chǔ)器軟件應(yīng)用一1946-1957電子管水銀延遲線、磁鼓、磁芯機(jī)器語言、匯編語言FORTRAN于54年問世科學(xué)計(jì)算IBM二1958-1964晶體管磁芯，外存用磁盤操作系統(tǒng)、FORTRAN，COBOLBASIC數(shù)據(jù)處理，過程控制三1965-1970中、小規(guī)模集成電路半導(dǎo)體存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化應(yīng)用更廣泛四1971—大、超大VLSI第一代微處理器在INTEL問世，微型化、巨型化、多媒體和智能化、網(wǎng)絡(luò)化。DBMS應(yīng)用普遍，C++，JAVA問世，軟件工程業(yè)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化。新一代具有聯(lián)想、推理、學(xué)習(xí)等某些功能，對(duì)語言、聲音、圖像及各種模糊信息的感知、識(shí)別和處理的能力。智能計(jì)算機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)9一、信息工具—計(jì)算機(jī)1956開始研究，1958年研究出第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)1964年：晶體管計(jì)算機(jī)，1971年：集成電路計(jì)算機(jī)1983年：“銀河Ⅰ”巨型機(jī)，運(yùn)算速度每秒1億次1995年：“曙光1000”研制完成1997年：“銀河Ⅲ”巨型機(jī)，運(yùn)算速度每秒130億次2008年：曙光5000A研制成功，繼美國(guó)后第二個(gè)成功研制浮點(diǎn)速度在百萬億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)。2010年：國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)大會(huì)公布中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)“星云”是世界第二快的計(jì)算機(jī)，僅僅排在美國(guó)克雷公司的“美洲豹XT5”之后。2010年：經(jīng)過一年時(shí)間全面的系統(tǒng)升級(jí)后，“天河一號(hào)”在第36屆全球超級(jí)計(jì)算機(jī)五百?gòu)?qiáng)排名中奪魁。實(shí)測(cè)運(yùn)算速度可達(dá)每秒2570萬億次。2013年6月17日，在德國(guó)“2013國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)大會(huì)”上，由中國(guó)國(guó)防科技大學(xué)開發(fā)的“天河二號(hào)”，以持續(xù)計(jì)算每秒3.39千萬億次的優(yōu)越性能位居榜首。2015年7月13日在德國(guó)舉行的2015年國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)大會(huì)上發(fā)布全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)最新榜單，“天河二號(hào)”以每秒33.86千萬億次的浮點(diǎn)運(yùn)算速度第五次蟬聯(lián)冠軍。我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展10一、信息工具—計(jì)算機(jī)發(fā)展特點(diǎn)高速性存儲(chǔ)性通用性自動(dòng)性精確性運(yùn)算速度每隔幾個(gè)月提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，其他計(jì)算工具無法比擬的。日本NEC的“地球模擬器”，35860GFlops（每秒十億次浮點(diǎn)運(yùn)算）；我國(guó)聯(lián)想的深騰6800也達(dá)到了4183GFlops，曙光公司的曙光4000Ａ運(yùn)算速度甚至達(dá)到10000GFlops。是區(qū)別于其他計(jì)算工具的重要特征。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器可以把原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、運(yùn)算指令等存儲(chǔ)起來以備隨時(shí)調(diào)用。通用性是計(jì)算機(jī)能夠應(yīng)用于各種領(lǐng)域的基礎(chǔ)。任何復(fù)雜的任務(wù)都可以分解為大量的基本的算術(shù)運(yùn)算和邏輯操作，計(jì)算機(jī)程序員可以把這些基本的運(yùn)算和操作按照一定規(guī)則（算法）寫成一系列操作指令，加上運(yùn)算所需的數(shù)據(jù)，形成適當(dāng)?shù)某绦蚓涂梢酝瓿筛鞣N各樣的任務(wù)。計(jì)算機(jī)內(nèi)部的操作運(yùn)算是根據(jù)人們預(yù)先編制的程序自動(dòng)控制執(zhí)行的。計(jì)算機(jī)的可靠性很高，差錯(cuò)率極低，一般來講只在那些人工介入的地方才有可能發(fā)生錯(cuò)誤。11一、信息工具—計(jì)算機(jī)分類根據(jù)信息表示形式和處理方式的不同，計(jì)算機(jī)可分為：模擬計(jì)算機(jī)數(shù)字計(jì)算機(jī)專用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)按用途單片機(jī)中型機(jī)小型機(jī)微型機(jī)巨型機(jī)大型機(jī)按規(guī)模、速度、功能12一、信息工具—計(jì)算機(jī)應(yīng)用數(shù)值計(jì)算數(shù)據(jù)處理自動(dòng)控制計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)輔助教學(xué)CAI人工智能多媒體計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)，尤其尖端科學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)收集、分類、排序、存儲(chǔ)、計(jì)算、傳輸、制表過程控制是指對(duì)操作數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、檢測(cè)、處理和判斷，按最佳值進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程。CAD、CAM、CAT、CAE集成系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、工程管理有機(jī)地組成一體，形成高度的自動(dòng)化系統(tǒng)，因此產(chǎn)生了自動(dòng)化生產(chǎn)線和“無人工廠”。計(jì)算機(jī)模擬人類某些智力行為的理論、技術(shù)和應(yīng)用。是一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，正處于發(fā)展階段，在醫(yī)療診斷、定理證明、語言翻譯、機(jī)器人等方面，已有了顯著的成效。把文本、音頻、視頻、動(dòng)畫、圖形和圖像等各種媒體綜合起來，構(gòu)成“多媒體”(Multimedia)。13一、信息工具—計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)巨型化網(wǎng)絡(luò)化智能化微型化指發(fā)展高速的、大存儲(chǔ)量和強(qiáng)大功能的巨型計(jì)算機(jī)。研制巨型計(jì)算機(jī)的技術(shù)水平是衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。指利用微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成電路技術(shù)，把計(jì)算機(jī)的體積縮小，價(jià)格降低，功能增強(qiáng)。嵌入式系統(tǒng)通常將微小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)埋藏在宿主設(shè)備中。利用現(xiàn)代通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)把分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來，組成一個(gè)規(guī)模更大、功能更強(qiáng)的可以互相通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)軟、硬件和數(shù)據(jù)資源的共享。指使計(jì)算機(jī)具有模擬人的感覺和思維過程的能力。計(jì)算機(jī)成為智能計(jì)算機(jī)，包括模擬識(shí)別、物形分析、自然語言的生成和理解、博弈、定理自動(dòng)證明、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、專家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)系統(tǒng)和智能機(jī)器人等。14二、計(jì)算機(jī)的工作原理馮·諾依曼結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)硬件由五個(gè)基本部分組成并規(guī)定了這五部分的基本功能。輸入設(shè)備存儲(chǔ)器輸出設(shè)備控制器運(yùn)算器輸入信息輸出信息數(shù)據(jù)流控制流15二、計(jì)算機(jī)的工作原理二進(jìn)制與存儲(chǔ)程序

采用二進(jìn)制、存儲(chǔ)程序方式

二進(jìn)制只有“0”和“1”兩個(gè)數(shù)字，易實(shí)現(xiàn)，運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，運(yùn)算速度提高。算術(shù)運(yùn)算規(guī)則邏輯運(yùn)算規(guī)則存儲(chǔ)程序原理馮·諾依曼思想的核心內(nèi)容，就是把程序和數(shù)據(jù)都以二進(jìn)制編碼預(yù)先按一定順序存放到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器里。16二、計(jì)算機(jī)的工作原理CPUCPU（中央處理器）計(jì)算機(jī)內(nèi)部完成指令讀出、解釋和執(zhí)行的重要部件。第一塊微處理器1971年由Intel生產(chǎn)。4位——32位、64位不到1MHz——數(shù)億MHz集成2200個(gè)晶體管——集成億個(gè)晶體管字長(zhǎng)主頻集成度微處理器性能不斷提高Intel公司推出了32位Pentium，它的外部數(shù)據(jù)總線為64位，工作頻率為66--200MHz，以后的PentiumPro、PentiumMMX、PentiumII和PentiumIII芯片都是先進(jìn)的32位高檔微處理器芯片。17二、計(jì)算機(jī)的工作原理CPU為了協(xié)調(diào)CPU與RAM之間的速度差而引入的。Cache通常采用與CPU速度相接近的RAM（L1和L2）。運(yùn)算器控制器高速緩存器CacheCPU組成指令計(jì)數(shù)器指令寄存器指令譯碼器控制信號(hào)發(fā)生器累加器標(biāo)志寄存器寄存器組算術(shù)邏輯單元（ALU）專用寄存器通用寄存器變址寄存器椎棧指示器程序計(jì)數(shù)器18二、計(jì)算機(jī)的工作原理CPU指令計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令稱為指令。通常一條指令對(duì)應(yīng)一種基本操作。結(jié)構(gòu)為：操作碼地址碼零地址指令一地址指令二地址指令三地址指令19二、計(jì)算機(jī)的工作原理CPU指令計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令稱為指令。通常一條指令對(duì)應(yīng)一種基本操作。指令集（指令系統(tǒng)）：一臺(tái)計(jì)算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合。

是表征一臺(tái)計(jì)算機(jī)性能的重要因素，它的格式與功能直接影響到硬件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)軟件，機(jī)器的適用范圍。系列計(jì)算機(jī)：指基本指令系統(tǒng)相同、基本體系結(jié)構(gòu)相同的一系列計(jì)算機(jī)。

同一系列的各機(jī)種有共同的指令集，實(shí)現(xiàn)“向上兼容”。20二、計(jì)算機(jī)的工作原理CPU指令指令集

風(fēng)格ComplexInstructionSetComputer復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)CISC精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)RISCReducedInstructionSetComputer指令系統(tǒng)復(fù)雜，絕大多數(shù)指令需要多個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行完指令數(shù)量有限，但是這些指令的執(zhí)行速度很快RISC的設(shè)計(jì)思想是：將那些不是最頻繁使用的功能（指令）由軟件來加以實(shí)現(xiàn)，這樣就可以優(yōu)化硬件，并可使其執(zhí)行得更快。21二、計(jì)算機(jī)的工作原理CPU指令指令周期示意圖時(shí)鐘周期CPU周期機(jī)器周期指令周期取出并執(zhí)行一條指令的時(shí)間內(nèi)存中讀取一個(gè)指令字的最短時(shí)間22二、計(jì)算機(jī)的工作原理CPU指令CPU的性能主頻倍頻外頻工作電壓CPU的時(shí)鐘頻率，由控制器內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器所用的石英晶體振蕩器的頻率決定。CPU每秒鐘平均能運(yùn)行的次數(shù)，是衡量微機(jī)運(yùn)行速度的一個(gè)重要指標(biāo)。單位是MHz。主頻=外頻×倍頻

系統(tǒng)總線的工作頻率CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)CPU正常工作所需的電壓。早期一般為5V，隨著CPU主頻的提高，CPU工作電壓逐步下降。23二、計(jì)算機(jī)的工作原理CPU指令CPU的性能指CPU與二級(jí)（L2）高速緩存和內(nèi)存之間的通信速度。局部總線（VESA或PCI總線）接口卡的工作速度。CPU與L2、內(nèi)存以及I/O設(shè)備一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒘繘Q定了CPU可以訪問的物理地址空間內(nèi)存總線速度擴(kuò)展總線速度速度地址總線寬度數(shù)據(jù)總線寬度寬度24二、計(jì)算機(jī)的工作原理CPU指令CPU的性能內(nèi)置協(xié)處理器超標(biāo)量L1高速緩存回寫結(jié)構(gòu)的Cache加快特定類型的數(shù)值計(jì)算。復(fù)雜計(jì)算的軟件需它的支持。指在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)CPU可以執(zhí)行一條以上的指令提高CPU的運(yùn)行效率。Cache由靜態(tài)RAM組成，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，而CPU芯片面積不能太大，L1不可能做得太大對(duì)讀和寫操作均有效，速度較快25二、計(jì)算機(jī)的工作原理存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中具有記憶能力的部件，根據(jù)地址接收和保存指令和數(shù)據(jù)。基本操作有：主存儲(chǔ)器(內(nèi)存)輔助存取器（輔存、外存）只讀存儲(chǔ)器(ROM)隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)光盤磁盤：軟盤\硬盤磁帶存儲(chǔ)器分類數(shù)據(jù)的存取方法是按址存取。

常用單位有：千字節(jié)（KB），兆字節(jié)（MB），吉字節(jié)（GB）。26二、計(jì)算機(jī)的工作原理RAM分類雙極型TTL半導(dǎo)體存儲(chǔ)器金屬氧化物MOS半導(dǎo)體存儲(chǔ)器按半導(dǎo)體材料分類SDRAM（同步動(dòng)態(tài)RAM）DDRSDRAM（雙倍數(shù)據(jù)傳輸速率SDRAM）靜態(tài)MOS存儲(chǔ)器SRAM動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)器DRAM按存儲(chǔ)信息機(jī)構(gòu)的原理分類特點(diǎn)：RAM既可讀出信息又可寫入信息，主要用于臨時(shí)保存數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)：存取速度快、存儲(chǔ)體積小、可靠性高；缺點(diǎn)：斷電后所存的信息會(huì)丟失。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)：一個(gè)電容代表一個(gè)二進(jìn)制位，一個(gè)字節(jié)使用8個(gè)電容。通過改變電容的狀態(tài)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，電容充電表示1，放電表示0。27二、計(jì)算機(jī)的工作原理RAMCMOS1.

CMOS縮寫CMOS是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的縮寫，是制造大規(guī)模集成電路芯片用的一種技術(shù)。2.CMOS存儲(chǔ)器的功能是主板上一塊可讀寫的存儲(chǔ)芯片，存儲(chǔ)了微機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘信息和硬件配置信息，系統(tǒng)引導(dǎo)時(shí)，用來初始化各個(gè)部件的狀態(tài)。CMOS存儲(chǔ)器本身只有數(shù)據(jù)保存功能，一般128B或256B。各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定要通過專門的程序。多數(shù)廠家將CMOS設(shè)置程序做到了BIOS芯片中。因此CMOS設(shè)置又叫做BIOS設(shè)置，可手動(dòng)設(shè)置或自動(dòng)更新。CMOS使用電池供電，關(guān)閉電源信息不會(huì)丟失。28二、計(jì)算機(jī)的工作原理ROMBIOS是主板上存放基本輸入輸出程序的只讀存儲(chǔ)器，功能是微機(jī)上電自檢、開機(jī)引導(dǎo)、基本外設(shè)I/O和CMOS設(shè)置。惟一的貼有標(biāo)簽（保護(hù)BIOS內(nèi)容，防止紫外線照射），多數(shù)上面印有“BIOS”。586以前的BIOS多為可重寫EPROM芯片，以后的多采用EEPROM，通過跳線開關(guān)和系統(tǒng)配帶的驅(qū)動(dòng)程序盤，可以對(duì)EEPROM進(jìn)行重寫，實(shí)現(xiàn)BIOS升級(jí)。常見的BIOS芯片有AMI、Award、Phoenix等，29二、計(jì)算機(jī)的工作原理ROM掩膜ROM一次編程ROM多次編程ROM可靠性高，集成度高、價(jià)低，但不能重寫PN結(jié)擊穿型熔絲燒斷型EPROMEEPROM用紫外線擦寫信息用電擦寫信息ROM常用于存放固定的程序和數(shù)據(jù)；即使電源被切斷，ROM中的信息也不會(huì)丟失。30二、計(jì)算機(jī)的工作原理為了提供比實(shí)際物理內(nèi)存還多的內(nèi)存容量，Windows操作系統(tǒng)占用硬盤上的一部分空間作為虛擬內(nèi)存。操作系統(tǒng)用虛擬內(nèi)存來動(dòng)態(tài)管理運(yùn)行時(shí)的交換文件（分頁文件）。虛擬內(nèi)存不僅解決了存儲(chǔ)容量和存取速度之間的矛盾，而且也是管理存儲(chǔ)設(shè)備的有效的方法。

設(shè)置：“控制面板—系統(tǒng)（右擊我的電腦—屬性）—高級(jí)選項(xiàng)卡—性能設(shè)置—高級(jí)—虛擬內(nèi)存更改……”，更改后要重啟系統(tǒng)，通常增大不要求重啟。虛擬內(nèi)存31二、計(jì)算機(jī)的工作原理外存軟盤和硬盤、磁帶、都是利用磁存儲(chǔ)原理來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，用電子方法可以控制磁盤表面的磁化，以達(dá)到記錄信息的目的。磁盤光盤軟盤硬盤磁帶32二、計(jì)算機(jī)的工作原理外存1.軟盤（1）構(gòu)成：兩面涂有磁性氧化物的聚酯薄膜圓片。（2）規(guī)格：5.25英寸和3.5英寸（防塵防損）。（寫保護(hù)孔的作用）（3）磁道、扇區(qū)、簇、容量的計(jì)算磁道：盤片上分成的若干個(gè)同心圓。磁道號(hào)從外向里依次為0、1、2……。扇區(qū)：每個(gè)磁道被分為若干個(gè)弧段，每一個(gè)弧段為一個(gè)扇區(qū)。是存放數(shù)據(jù)的最小介質(zhì)單位。扇區(qū)長(zhǎng)度不等，可存放相同數(shù)量的信息。（512字節(jié)）簇：包括一個(gè)或數(shù)個(gè)扇區(qū)。磁道扇區(qū)512B33二、計(jì)算機(jī)的工作原理外存1.軟盤2.硬盤硬盤安裝在主機(jī)內(nèi)，也稱固定盤。硬磁盤存儲(chǔ)器盤片的盤基采用鋁合金，比較堅(jiān)硬。也叫溫盤，是采用溫徹斯特（Winchester）技術(shù)的小型密封組合式磁盤的簡(jiǎn)稱。為了避免磁盤污染引起磁頭故障，硬盤被密封在保護(hù)殼中。磁盤猛烈的震動(dòng)也會(huì)引起磁頭故障。寫入數(shù)據(jù)是磁頭對(duì)可磁化單元進(jìn)行磁化。硬盤精度高，容量大，速度快，結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但攜帶不便、價(jià)格較高。34二、計(jì)算機(jī)的工作原理外存1.軟盤2.硬盤3.磁帶存儲(chǔ)器由磁帶機(jī)和磁帶兩部分組成，磁帶是線性存儲(chǔ)設(shè)備，不利于高速存取，但其單位存儲(chǔ)成本低、容量擴(kuò)展靈活方便、介質(zhì)尺寸小、可靠性高且宜保存，適合對(duì)數(shù)據(jù)備份。磁帶記錄格式已從單一線性模擬記錄發(fā)展到線性和螺旋掃描兩大陣營(yíng)，單盤磁帶容量達(dá)到幾十GB，保存時(shí)間20年以上。磁帶分類開盤式（大中型計(jì)算機(jī)）盒式(微型機(jī))35二、計(jì)算機(jī)的工作原理外存1.軟盤2.硬盤3.磁帶存儲(chǔ)器CD-ROM是一種只讀存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)容量大，時(shí)間長(zhǎng)，可靠性高，不易損壞，攜帶方便。容量一般為650MB。CD-ROM上的數(shù)據(jù)通過激光在介質(zhì)表面燒蝕出凸凹來記錄，邊界代表“1”，平面代表“0”使用光驅(qū)讀出信息。據(jù)光驅(qū)傳輸數(shù)據(jù)的速率分為單、2、4、8、12倍速……。單倍速只數(shù)據(jù)的傳輸速率是150KB/s，與音頻CD相同，不能連續(xù)播放VCD。一次寫入型（WORM）、可擦寫光盤，都需光盤刻錄機(jī)。4.光盤36二、計(jì)算機(jī)的工作原理外存1.軟盤2.硬盤3.磁帶存儲(chǔ)器4.光盤5.USB和U盤USB（UniversalSerialBus）“通用串行總線”。不是新總線標(biāo)準(zhǔn)，是電腦系統(tǒng)連接外圍設(shè)備（如鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)等）的輸入/輸出接口標(biāo)準(zhǔn)。在USB方式下，外設(shè)機(jī)箱外連接，熱插拔，采用“級(jí)聯(lián)”方式，這樣，一個(gè)USB控制器可以連接127個(gè)外設(shè)，外設(shè)間距離（線纜長(zhǎng)度）可達(dá)5米。U盤：用半導(dǎo)體集成電路制成，又稱“優(yōu)盤”，用“閃存”作存儲(chǔ)介質(zhì)，可反復(fù)存取數(shù)據(jù)。直接插入U(xiǎn)SB插口，不需另外的硬驅(qū)設(shè)備。使用時(shí)，數(shù)據(jù)讀取速度可達(dá)480KB/s，可靠性高，保存期可達(dá)10年。37三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)微機(jī)分類1.單片機(jī)2.單板機(jī)3.PC4.便攜式微機(jī)38三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)主機(jī)主要包括主板、硬盤驅(qū)動(dòng)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器、CD-ROM驅(qū)動(dòng)器、電源、風(fēng)扇、各種外設(shè)的適配器（接口板）等。系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)39三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)主板是一塊印刷電路板，又稱系統(tǒng)板、母板。裝有組成電腦的主要電路系統(tǒng)，是硬件系統(tǒng)的核心，維系CPU與外部設(shè)備之間協(xié)同工作，不出差錯(cuò)。系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)40三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)擴(kuò)展槽

擴(kuò)展槽用于連接各種功能的適配器，如顯示卡、聲卡等，擴(kuò)充電腦的功能。主板一般裝有3~4個(gè)PCI槽、2~3個(gè)ISA槽，還有一個(gè)AGP槽一般接圖形加速卡。41三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)適配器適配器是外設(shè)與總線和微處理器連接的接口電路，插在I/O擴(kuò)展槽上與總線相連。據(jù)連接設(shè)備和功能不同，常稱為“某某卡”。42三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)接口是計(jì)算機(jī)的CPU和外部設(shè)備之間的連接通道。接口也泛指任意兩個(gè)系統(tǒng)之間的交接部分、兩個(gè)系統(tǒng)之間的連接線路、接口程序、共同訪問的存儲(chǔ)區(qū)等。接口能傳送數(shù)據(jù)、文件、狀態(tài)信息或控制信息。在微機(jī)中，硬件接口可分為串行接口和并行接口及DMA接口（為I/O設(shè)備和存儲(chǔ)器間交換數(shù)據(jù)，減少CPU介入，提高運(yùn)算速度）擴(kuò)展接口通常在適配器上，外設(shè)通過接口和I/O總線與CPU相連，CPU對(duì)外設(shè)的控制和信息交換要通過接口來實(shí)現(xiàn)。擴(kuò)展接口43三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)接口圖44三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)微機(jī)的主要性能指標(biāo)取指1單處理器：譯碼1執(zhí)行1指令計(jì)數(shù)器加1取指2譯碼2指令計(jì)數(shù)器加1取指3流水線技術(shù)加速了處理速度。多核心處理器：在一塊CPU基板上集成兩個(gè)或多個(gè)處理器核心，并通過并行總線將各處理器核心連接起來。多任務(wù)處理器成為市場(chǎng)的主流。執(zhí)行245三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)微機(jī)的性能字長(zhǎng)內(nèi)存容量運(yùn)算速度計(jì)算機(jī)一次存取、加工和傳送的一組二進(jìn)制位數(shù)，是衡量計(jì)算機(jī)性能的重要指標(biāo)。決定CPU的寄存器和總線的寬度。綜合性的性能指標(biāo)，由主頻、字長(zhǎng)、內(nèi)存容量、存取周期決定。單位是MIPS（每秒106條指令）和BIPS（109）。內(nèi)存中能存儲(chǔ)信息的總字節(jié)數(shù)46三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)微機(jī)的其他性能衡量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)很多，除列舉的主要指標(biāo)外，還應(yīng)考慮：兼容性可靠性可維護(hù)性允許配置外設(shè)的最大數(shù)目漢字處理能力網(wǎng)絡(luò)功能性能/價(jià)格數(shù)據(jù)和文件的兼容、程序兼容、系統(tǒng)兼容和設(shè)備兼容平均無故障工作時(shí)間MTBF平均修復(fù)時(shí)間MTTR47三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)常用的外部設(shè)備外設(shè)有外存（磁盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶機(jī)、光盤等）和鍵盤、鼠標(biāo)器、打印機(jī)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、繪圖儀、調(diào)制解調(diào)器等I/O設(shè)備。1.鼠標(biāo)鼠標(biāo)器是一種屏幕光標(biāo)控制器，通過串行口、PS/2或USB與微機(jī)相連，在計(jì)算機(jī)繪圖和窗口、菜單選擇等場(chǎng)合很有用。機(jī)械式光電式機(jī)械光電式分類解析度刷新率指每移動(dòng)一英寸傳回坐標(biāo)的次數(shù)。高分辨率下dpi值越小拖拽表現(xiàn)就越遲鈍。但dpi越高，穩(wěn)定性越低。400dpi，800dpi鼠標(biāo)每秒所能傳回的成像次數(shù)，越高所形成的圖像也就越精確，成為影響鼠標(biāo)定位精度的最大因素。目前達(dá)到3000幀/秒性能指標(biāo)48三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)常用的外部設(shè)備1.鼠標(biāo)2.顯示器和打印機(jī)顯示器陰極射線管CRT顯示器平面顯示器體積小巧、重量輕、能耗低，無輻射，無閃爍，圖像質(zhì)量低，價(jià)高。分辨率是顯示器的性能描述。例如：像素與像素之間的距離為0.33mm，即指800×600的分辨率；而0.28mm則指1024×768的分辨率。49三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)常用的外部設(shè)備1.鼠標(biāo)2.顯示器和打印機(jī)擊打式非擊打式打印機(jī)分類噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)50三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)常用的外部設(shè)備1.鼠標(biāo)2.顯示器和打印機(jī)3.掃描儀和數(shù)碼相機(jī)掃描儀（Scanner）是文字和圖片輸入的主要設(shè)備之一。依靠光學(xué)掃描機(jī)構(gòu)和有關(guān)的軟件，如識(shí)別字符的OCR、識(shí)別圖像的ImageProcessingSystem等，把大量的文字或圖片信息掃描到計(jì)算機(jī)中。據(jù)掃描儀的形狀可分為臺(tái)式和手持式兩種。20世紀(jì)90年代以來，掃描技術(shù)發(fā)展迅速，彩色掃描儀代替了黑白掃描儀。掃描儀的主要性能指標(biāo)是分辨率和彩色位數(shù)。低檔掃描儀的分辨率約為300×600dpi（dpi表示每英寸點(diǎn)數(shù)），高檔的可達(dá)4800×9600dpi，可實(shí)現(xiàn)48位色彩輸入，獲取的圖像色彩更加豐富、真實(shí)。51三、微機(jī)系統(tǒng)及其主要指標(biāo)常用的外部設(shè)備1.鼠標(biāo)2.顯示器和打印機(jī)3.掃描儀和數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī)采用光電子技術(shù)攝取靜止圖像,攝取的光信號(hào)由電荷