第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)課件

第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)本章基本要求基本知識(shí)點(diǎn)：（1）了解微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次關(guān)系；（2）掌握微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)；（3）了解微型計(jì)算機(jī)的選購(gòu)與組裝。重點(diǎn)與難點(diǎn)：（1）掌握微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)。本章基本要求基本知識(shí)點(diǎn)：

（1）了解微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次關(guān)系；（2）掌握微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)；（3）了解微型計(jì)算機(jī)的選購(gòu)與組裝。重點(diǎn)與難點(diǎn)：（1）掌握微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次微處理器微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

2.1微型計(jì)算機(jī)的層次關(guān)系

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)I/O設(shè)備I/O設(shè)備

微型計(jì)算機(jī)ROMRAMI/O接口I/O接口系統(tǒng)總線

微處理器ALU內(nèi)部總線寄存器組控制邏輯2.1微型計(jì)算機(jī)的層次關(guān)系2.2微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)微處理器(CPU)內(nèi)存儲(chǔ)器總線輸入/輸出接口外存儲(chǔ)器(硬盤、光盤、U盤等)輸入設(shè)備(鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等輸出設(shè)備(顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等)其他(網(wǎng)卡、聲卡、調(diào)制解調(diào)器、視頻卡等)主機(jī)外部設(shè)備計(jì)算機(jī)外觀結(jié)構(gòu)

主機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)主機(jī)前面板和主機(jī)箱后部2.2.2微處理器微處理器也叫中央處理單元(CPU)，主要由運(yùn)算器和控制器組成，是任何微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中必備的核心部件。

Intel4004微處理器芯片微處理器主要性能指標(biāo)

字長(zhǎng)：字長(zhǎng)越長(zhǎng)，CPU可同時(shí)處理的數(shù)據(jù)二進(jìn)制位數(shù)就越多，運(yùn)算能力就越強(qiáng)，計(jì)算精度就越高。外頻：CPU的外部時(shí)鐘頻率稱為外頻。它直接影響CPU與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)交換速度。外頻是CPU的基準(zhǔn)頻率，決定著整塊主板的運(yùn)行速度。。主頻：CPU能夠適應(yīng)的時(shí)鐘頻率。主頻越高，CPU的運(yùn)算速度也就越快。CPU的主頻以MHz（兆赫茲）、GHz（吉赫茲）為單位?，F(xiàn)在常用的CPU主頻有1.5GHz、2.0GHz、2.4GHz等。CPU的主頻＝外頻×倍頻系數(shù)。微處理器主要性能指標(biāo)

倍頻系數(shù)：指CPU主頻與外頻之間的相對(duì)比例關(guān)系。在相同的外頻下，倍頻越高CPU的頻率也越高。緩存：緩存的結(jié)構(gòu)和大小對(duì)CPU速度的影響非常大，CPU內(nèi)緩存的運(yùn)行頻率極高，一般是和處理器同頻運(yùn)作，工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)內(nèi)存和硬盤。。多核心處理器：所謂多核心處理器就是在一塊CPU基板上集成了多個(gè)處理器核心，并通過(guò)并行總線將各處理器核心連接起來(lái)。微處理器主要性能指標(biāo)

生產(chǎn)工藝：CPU內(nèi)部有數(shù)量極多的晶體管，它是通過(guò)光刻工藝進(jìn)行加工的?，F(xiàn)在的光刻精度一般用納米（nm）表示,數(shù)據(jù)越小，表示精度越高，生產(chǎn)工藝越先進(jìn)，這樣生產(chǎn)出的CPU工作主頻可以達(dá)到很高。CPU接口類型CPU需要通過(guò)某個(gè)接口與主板連接才能進(jìn)行工作。CPU接口類型不同，在插孔數(shù)、體積、形狀都有變化，所以不能互相接插。目前CPU都采用針腳式接口與主板相連，而不同接口的CPU在針腳數(shù)上各不相同。CPU接口類型的命名，習(xí)慣用針腳數(shù)來(lái)表示，比如目前Pentium4系列處理器所采用的Socket478接口，其針CPU腳數(shù)就為478針。CPU市場(chǎng)主要由Intel公司和AMD公司所壟斷。兩家公司推出了適應(yīng)不同要求的產(chǎn)品。2.2.3存儲(chǔ)器1.存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

外存：硬盤等主存RAM高速緩存CPU慢快存取速度高低價(jià)格小大存儲(chǔ)容量2.內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器按其工作方式的不同，可以分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)。ROM是只能讀出信息而不能由用戶寫入信息的存儲(chǔ)器，斷電后，其中的信息也不會(huì)丟失。RAM是指在CPU運(yùn)行期間既可讀出信息也可寫入信息的存儲(chǔ)器，但斷電后，寫入的信息會(huì)丟失。根據(jù)制造原理不同，RAM可分為靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（StaticRAM）和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DynamicRAM）。SRAM存取速度快、使用簡(jiǎn)單、不需刷新、靜態(tài)功耗極低，但元件數(shù)多、集成度低、運(yùn)行功耗大，主要用于高速緩沖存儲(chǔ)器。DRAM較SRAM電路簡(jiǎn)單，集成度高，功耗低，價(jià)格便宜，但速度較慢，微機(jī)的內(nèi)存一般采用DRAM。2.內(nèi)存儲(chǔ)器目前，微機(jī)中常用的內(nèi)存以內(nèi)存條的形式插于主板內(nèi)存插槽上。評(píng)價(jià)內(nèi)存條的性能指標(biāo)主要有兩個(gè)：①存儲(chǔ)容量：市場(chǎng)上常見(jiàn)的DDR內(nèi)存條的容量有1GB、2GB和4GB等。②存取速度（存儲(chǔ)周期）：即兩次獨(dú)立的存取操作之間所需的最短時(shí)間。數(shù)字越小，表明內(nèi)存的存取速度越快。3.高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache）為了解決主存RAM與CPU工作速度不匹配的問(wèn)題，在CPU和主存之間設(shè)置了一級(jí)高速度、小容量的存儲(chǔ)器，稱之為高速緩沖存儲(chǔ)器。Cache用來(lái)存放當(dāng)前內(nèi)存中頻繁使用的程序塊和數(shù)據(jù)塊。當(dāng)CPU訪問(wèn)這些程序和數(shù)據(jù)時(shí)，首先從Cache中查找，如果所需程序和數(shù)據(jù)不在Cache中，則到主存中讀取數(shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)回寫入Cache中。Cache由靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）構(gòu)成。目前，微機(jī)中的Cache設(shè)置成二級(jí)或三級(jí)。一開(kāi)始的高速小容量存儲(chǔ)器就被稱為一級(jí)緩存（L1Cache），每級(jí)緩存比前一級(jí)緩存速度慢且容量大。4.外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器即外存，其主要作用是長(zhǎng)期存放計(jì)算機(jī)工作所需要的系統(tǒng)文件、應(yīng)用程序、用戶程序、文檔和數(shù)據(jù)等。外存中存儲(chǔ)的程序和數(shù)據(jù)必須先送入內(nèi)存，才能被計(jì)算機(jī)執(zhí)行。主要外存儲(chǔ)設(shè)備，分為軟盤、硬盤、光盤等，它們既是輸入設(shè)備，也是輸出設(shè)備。（1）硬盤（HDD）固定式硬盤一般置于主機(jī)箱內(nèi)。硬盤的容量取決于硬盤的磁頭數(shù)、柱面數(shù)及每個(gè)磁道扇區(qū)數(shù)。 硬盤的容量=柱面數(shù)×磁頭數(shù)×扇區(qū)數(shù)×512B。硬盤的格式化。使用新硬盤之前，必須對(duì)硬盤進(jìn)行硬盤的低級(jí)格式化、硬盤分區(qū)和硬盤的高級(jí)格式化。磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2面旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1面0面

存儲(chǔ)格式磁盤結(jié)構(gòu)及磁道扇區(qū)劃分磁道扇區(qū)存儲(chǔ)信息是按磁道和扇區(qū)來(lái)存儲(chǔ)的。磁道是由外向內(nèi)的一個(gè)個(gè)同心圓，每個(gè)磁道劃分為若干個(gè)弧段，便得到一個(gè)個(gè)扇區(qū)(Sector)，扇區(qū)是磁盤的基本存儲(chǔ)單位，每個(gè)扇區(qū)的存儲(chǔ)量為512字節(jié)。硬盤的結(jié)構(gòu)柱面扇區(qū)磁道硬盤的基本參數(shù)單碟容量：硬盤是由多個(gè)存儲(chǔ)碟片組合而成的，而單碟容量就是一個(gè)存儲(chǔ)碟所能存儲(chǔ)的最大數(shù)據(jù)量。目前的硬盤容量一般在500GB～2TB范圍內(nèi)。轉(zhuǎn)速：是硬盤內(nèi)電機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)速度，也就是硬盤盤片在一分鐘內(nèi)所能完成的最大轉(zhuǎn)數(shù)。單位表示為rpm，是轉(zhuǎn)/每分鐘。RPM值越大，內(nèi)部傳輸率就越快，訪問(wèn)時(shí)間就越短，硬盤的整體性能也就越好。目前主流的3.5英寸硬盤的轉(zhuǎn)速有5400rpm、5900rpm、7200rpm、10000rpm，2.5英寸硬盤的轉(zhuǎn)速以10000rpm為主。（2）光盤存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的光盤有三類：只讀光盤、一次寫入光盤和可擦寫光盤光盤存儲(chǔ)器是利用光學(xué)方式進(jìn)行讀寫信息的存儲(chǔ)設(shè)備，主要由光盤、光盤驅(qū)動(dòng)器(即CD-ROM驅(qū)動(dòng)器)和光盤控制器組成。（2）光盤存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)傳輸率是光驅(qū)的基本參數(shù),指光驅(qū)在1秒內(nèi)所能讀出的最大數(shù)據(jù)量。數(shù)據(jù)傳輸率為150KB/S，這種速率的光盤驅(qū)動(dòng)器稱為1倍速驅(qū)動(dòng)器，記為1X；CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的最大讀取數(shù)據(jù)傳輸率為52倍速。(3)常見(jiàn)的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備--U盤U盤是一種新型的隨身型移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，通過(guò)USB接口與計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)，支持即插即用，在WindowsMe/Windows2000操作系統(tǒng)下無(wú)須安裝任何驅(qū)動(dòng)程序，使用非常方便。U盤采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為存儲(chǔ)介質(zhì)，無(wú)機(jī)械讀寫部件，所以不僅數(shù)據(jù)保存能力非常強(qiáng)，而且抗電磁干擾、抗震能力也非常強(qiáng)。市場(chǎng)上U盤容量通常在1G-64GB之間。移動(dòng)硬盤大多采用硅氧盤片。移動(dòng)硬盤大多采用USB、IEEE1394接口，能以較高的速度與系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。目前,市場(chǎng)上主流移動(dòng)硬盤的尺寸是2.5英寸和3.5英寸，硬盤容量高達(dá)2TB。(4)常見(jiàn)的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備—移動(dòng)硬盤存儲(chǔ)卡是用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、便攜式電腦、MP3和其他數(shù)碼產(chǎn)品上的獨(dú)立存儲(chǔ)介質(zhì)，一般是卡片的形態(tài)，故統(tǒng)稱為存儲(chǔ)卡，包括CF卡、MMC卡、SD卡和SM卡。存儲(chǔ)卡具有體積小巧、攜帶方便、使用簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于大多數(shù)存儲(chǔ)卡都具有良好的兼容性，便于在不同的數(shù)碼產(chǎn)品之間交換數(shù)據(jù)。近年來(lái)，一些計(jì)算機(jī)就內(nèi)置了讀卡器，以方便用戶傳輸數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)中。(5)常見(jiàn)的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備—存儲(chǔ)卡2.2.4總線總線(BUS)是連接微機(jī)中各個(gè)部件的一組物理信號(hào)線，用于各部件之間的信息傳輸。一次傳輸信息的位數(shù)稱為總線寬度。通常將CPU芯片內(nèi)部的總線稱為內(nèi)部總線，而連接系統(tǒng)各部件間的總線稱為外部總線，也稱為系統(tǒng)總線。按照總線上傳送信息類型的不同，可將總線分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)圖數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線輸入接口微處理器CPU主存儲(chǔ)器RAMROM輸出接口輸出設(shè)備輸入設(shè)備數(shù)據(jù)總線(DB)：是CPU同各部件交換信息的通路。數(shù)據(jù)總線都是雙向的。地址總線(AB)：通常地址總線是單向的。地址總線的寬度與所尋址的范圍有關(guān)，即地址總線的位數(shù)決定了CPU可直接尋址的內(nèi)存空間大小，一般來(lái)說(shuō)，若地址總線為n根，則可尋址空間為2n字節(jié)比如8位微機(jī)的地址總線為16根，則其最大可尋址空間為216＝64KB控制總線(CB)：用控制總線來(lái)傳送控制信號(hào)2.2.5主機(jī)板(MainBoard)主機(jī)板用于連接計(jì)算機(jī)的多個(gè)部件。主板結(jié)構(gòu)就是根據(jù)主板上各元器件的布局排列方式，尺寸大小，形狀，所使用的電源規(guī)格等制定出的通用標(biāo)準(zhǔn)，所有主板廠商都必須遵循。目前，市場(chǎng)上常見(jiàn)的主板結(jié)構(gòu)有ATX、MicroATX、BTX等。ATX主板MicroATX主板主機(jī)板的組成CPU插槽：用于固定連接CPU芯片。CPU與主板的接口形式根據(jù)CPU型號(hào)的不同分為Socket插槽、Slot插槽和LGA插槽三種，每種又有不同的型號(hào)。內(nèi)存插槽：主板給內(nèi)存預(yù)留了專用插槽，只要購(gòu)買所需數(shù)量并與主板插槽匹配的內(nèi)存條，就可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)充內(nèi)存和即插即用。

主機(jī)板的組成總線擴(kuò)展槽：主要用于擴(kuò)展微型計(jì)算機(jī)的功能，也稱為I/O插槽。①AGP插槽：用于在主存與顯卡的顯示內(nèi)存之間建立一條新的數(shù)據(jù)傳輸通道，不需要經(jīng)過(guò)PCI總線就可以讓影像和圖形數(shù)據(jù)直接傳送到顯卡中。目前一塊主板只有一個(gè)AGP擴(kuò)展槽，位于北橋芯片和PCI擴(kuò)展槽之間。②PCI插槽：多為乳白色，可以插上視頻采集卡、聲卡、網(wǎng)卡等設(shè)備。③PCIExpress插槽：隨著3D性能要求的不斷提高，AGP已越來(lái)越不能滿足視頻處理帶寬的要求，未來(lái)的趨勢(shì)是PCIExpress插槽將完全取代AGP插槽和PCI插槽。主機(jī)板的組成BIOS芯片：BIOS即“基本輸入/輸出系統(tǒng)”（BasicInput/OutputSystem），是一塊方塊狀的存儲(chǔ)器，是主板上的核心，它保存著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的基本輸入/輸出程序、系統(tǒng)信息設(shè)置、自檢程序和系統(tǒng)啟動(dòng)自舉程序。BIOS負(fù)責(zé)從計(jì)算機(jī)開(kāi)始加電到完成操作系統(tǒng)引導(dǎo)之前的各個(gè)部件和接口的檢測(cè)、運(yùn)行管理?，F(xiàn)在主板的BIOS還具有電源管理、CPU參數(shù)調(diào)整、系統(tǒng)監(jiān)控、病毒防護(hù)等功能。目前，主板上的BIOS芯片采用閃存。由于閃存可以電擦除，因此可以更新BIOS的內(nèi)容，升級(jí)十分方便，但也成為主板上唯一可以被病毒攻擊的芯片。BIOS中的程序一旦被破壞，主板將不能工作。主機(jī)板的組成芯片組(Chipset)是主板的核心組成部分，按照在主板上的排列位置的不同，通常分為北橋芯片和南橋芯片。北橋芯片通常在主板上靠近CPU插槽的位置，負(fù)責(zé)與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存，作用是在處理器與PCI總線、DRAM、AGP和L2高速緩存之間建立通信接口。因?yàn)楸睒蛐酒臄?shù)據(jù)處理量非常大，所以此類芯片的發(fā)熱量一般較高，在此芯片上裝有散熱片。南橋芯片一般位于主板上離CPU插槽較遠(yuǎn)的下方，PCI插槽的附近，南橋芯片負(fù)責(zé)I/O總線之間的通信，南橋芯片數(shù)據(jù)處理量并不算大，所以南橋芯片一般都不必采取主動(dòng)散熱，有時(shí)甚至連散熱片都不需要。南橋芯片的發(fā)展方向主要是集成更多的功能，例如網(wǎng)卡、RAID、IEEE1394、甚至WI-FI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等等。主機(jī)板的組成--主板芯片組CMOS是主板上的一塊可讀/寫的ROM芯片，用來(lái)保存當(dāng)前系統(tǒng)的硬件配置和一些用戶設(shè)定的參數(shù)。用戶可以利用CMOS對(duì)微機(jī)的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置方法是，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)按設(shè)置鍵（通常是Del鍵）進(jìn)入BIOS設(shè)置窗口，在窗口內(nèi)進(jìn)行CMOS的設(shè)置。CMOS開(kāi)機(jī)時(shí)由系統(tǒng)電源供電，關(guān)機(jī)時(shí)靠主板上的電池供電。即使關(guān)機(jī)，信息也不會(huì)丟失，但應(yīng)注意更換電池。主機(jī)板的組成--CMOS芯片接口電路是CPU與外部設(shè)備之間的連接緩沖。CPU與外部設(shè)備的工作方式、工作速度、信號(hào)類型都不相同，通過(guò)接口電路的變換作用，把二者匹配起來(lái)。微機(jī)的I/O接口有兩種：即串行接口和并行接口。外設(shè)微處理器i/o接口CPU與外設(shè)的連接示意圖主機(jī)板的組成--各種接口硬盤接口：目前市場(chǎng)的主板上，IDE接口大多縮減，甚至沒(méi)有，代之以SATA接口。并行接口、串行接口：PS/2接口：僅能用于連接鍵盤和鼠標(biāo)。USB接口：是現(xiàn)在最為流行的接口。網(wǎng)卡接口：主板上的板載網(wǎng)絡(luò)接口幾乎都是RJ-45接口。光纖音頻接口、同軸音頻接口：IEEE1394接口：主要用于連接數(shù)字?jǐn)z影機(jī)等。主機(jī)板的組成--各種接口2.2.6輸入和輸出設(shè)備常用的輸入設(shè)備是鍵盤和鼠標(biāo)。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、磁盤等。

左鍵右鍵滾輪顯示器顯示器根據(jù)顯像管的不同可分為三種類型：陰極射線管(CRT)、發(fā)光二極管(LED)和液晶(LCD)顯示器。衡量顯示器好壞的一個(gè)重要指標(biāo)是分辨率。分辨率越高圖像就越清晰。顯示器與主機(jī)相連必須配置適當(dāng)?shù)娘@示適配器（即顯示卡）。顯示卡插在主板的擴(kuò)展槽上。打印機(jī)打印機(jī)也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中常用的輸出設(shè)備。目前常用的打印機(jī)有點(diǎn)陣式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)三種。將打印機(jī)與計(jì)算機(jī)連接后，必須要安裝相應(yīng)的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序才可以使用打印機(jī)。2.3.1微型計(jì)算機(jī)的選購(gòu)

品牌機(jī)：國(guó)