微型計算機組成原理課件

2.1計算機的組成與分類2.2CPU的結(jié)構(gòu)與原理2.3PC機的組成2.4常用的輸入設(shè)備2.5常用的輸出設(shè)備2.6外存儲器微型計算機組成原理1.了解計算機的發(fā)展與作用，掌握計算機硬件的主要組成部分及其功能、計算機的主要類型及它們的用途。2.了解微處理器的特點、功能、應(yīng)用及大概的發(fā)展情況3.描述CPU的結(jié)構(gòu)與工作原理，理解什么是指令、它在計算機中的執(zhí)行過程。4.熟悉PC機的物理組成，了解芯片組與其他部件的關(guān)系5.理解I/O總線、I/O控制器、I/O接口及I/O設(shè)備的功能與相互關(guān)系6.掌握常用輸入設(shè)備的功能，了解其結(jié)構(gòu)與原理7.掌握常用輸出設(shè)備的功能，了解其結(jié)構(gòu)與原理8.理解磁盤、光盤的類型、結(jié)構(gòu)與原理

學(xué)習(xí)目標(biāo)與要求2.1計算機的組成與分類主要內(nèi)容： 計算機的發(fā)展與作用 計算機的邏輯結(jié)構(gòu) 各組成部分的基本功能 計算機分類 計算機主要性能指標(biāo)(1)1946年在美國誕生了世界上第一臺數(shù)字電子計算機(2)發(fā)展速度早期計算機大約每隔8~10年速度提高10倍，成本和體積是原來的1/10；上世紀(jì)80年代以來，大約每隔3年，計算機性能提高近4倍，成本下降50%1.計算機的發(fā)展2.1.1計算機的發(fā)展與作用(3)按照計算機主機所使用的元器件，為計算機劃代:代別年

代主要元器件配置的軟件主要應(yīng)用第1代40年代中期～50年代末期CPU：電子管內(nèi)存：磁鼓

使用機器語言和匯編語言編寫程序科學(xué)計算工程計算第2代50年代中后期～60年代中期CPU：晶體管內(nèi)存：磁芯

使用FORTRAN等高級程序設(shè)計語言開始廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域第3代60年代中期～70年代初期CPU:集成電路內(nèi)存：SSI，MSI半導(dǎo)體存儲器

操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等開始使用在科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用第4代20世紀(jì)70年代中期以來CPU:大規(guī)模集成電路內(nèi)存：LSI、VLSI的半導(dǎo)體存儲器

軟件工程、分布式計算、網(wǎng)絡(luò)軟件等開始廣泛使用深入到各行各業(yè)，家庭和個人開始使用計算機2.1.1計算機的發(fā)展與作用(4)計算機的應(yīng)用模式集中計算模式(50～70年代)分散計算模式(80年代)網(wǎng)絡(luò)計算模式(90年代)1.計算機的發(fā)展(5)發(fā)展趨勢：智能化2.1.1計算機的發(fā)展與作用2.計算機的巨大作用（1）開發(fā)了人類認(rèn)識自然、改造自然的新資源（2）增添了人類發(fā)展科學(xué)技術(shù)的新手段（3）提供了人類創(chuàng)造文化的新工具（4）引起了人類的工作與生活方式的變化

2.1.1計算機的發(fā)展與作用計算機系統(tǒng)的組成2.1.2計算機的組成計算機系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成硬件：計算機系統(tǒng)中所有實際物理裝置的總稱軟件：在計算機中運行的各種程序和相關(guān)的數(shù)據(jù)及文檔程序：用來向計算機指出應(yīng)如何一步步地進行規(guī)定操作數(shù)據(jù)：程序處理的對象文檔：提供給用于使用的操作說明、技術(shù)資料等★硬件是軟件的工作基礎(chǔ)，軟件是硬件功能的擴充和完善。兩者相互依存，相互促進?！镘浖c硬件的結(jié)合，構(gòu)成完整的計算機系統(tǒng)。中央處理器外存儲器內(nèi)存儲器輸出設(shè)備系統(tǒng)總線輸入設(shè)備適配器I/O端口I/O端口外存儲器接口適配器適配器控制器運算器存儲器2.1.2計算機的組成計算機的邏輯結(jié)構(gòu)計算機硬件的組成中央處理器外存儲器內(nèi)存儲器輸出設(shè)備系統(tǒng)總線輸入設(shè)備適配器I/O端口適配器適配器主機外設(shè)計算機硬件的組成中央處理器外存儲器內(nèi)存儲器輸出設(shè)備系統(tǒng)總線輸入設(shè)備適配器I/O端口適配器適配器

包含運算器和控制器。承擔(dān)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件運行任務(wù)的處理，是任何一臺計算機必不可少的核心組成部件。

存取速度快、容量相對小，價格相對高、CPU可直接訪問、易失性

存取速度慢、容量相對大，價格相對低、不直接與CPU相連接、非易失性

把輸入到計算機中的信息轉(zhuǎn)換成用二進制中的“0”和“1”兩個符號來表示的設(shè)備。

把計算機存儲器中用“0”和“1”表示的信息轉(zhuǎn)換成人可直接識別的信息形式的設(shè)備

用來連接CPU、內(nèi)存、外存和各種輸入輸出設(shè)施并協(xié)調(diào)它們工作的一個控制部件1.按內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)分為單處理機、多處理機(并行機)2.按字長分為16位機、32位機或64位計算機等3.按計算機的性能、用途和價格分為巨型計算機（Supercomputer）大型計算機（Mainframe）小型計算機（Minicomputer）個人計算機（PersonalComputer）2.1.3計算機的分類(1)巨型計算機（Supercomputer）

采用大規(guī)模并行處理的體系結(jié)構(gòu)，CPU由數(shù)以百計、千計、萬計的處理器組成，有極強的運算處理能力，

速度達到每秒萬億次以上，多用在軍事、科研、氣象、石油勘探等領(lǐng)域。我國的聯(lián)想深騰6800NECSX-6/64MB巨型計算機外形2.1.3計算機的分類(2)大型計算機（Mainframe）

運算速度快、存儲容量大、通信聯(lián)網(wǎng)功能完善、可靠性高、安全性好、有豐富的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的計算機

CPU通常有4、8、16、32個甚至更多處理器;

為企業(yè)或政府的數(shù)據(jù)提供集中的存儲、管理和處理，作為主服務(wù)器（企業(yè)級服務(wù)器）2.1.3計算機的分類(3).小型計算機（Minicomputer）

供部門使用的計算機，以IBM公司的AS/400為代表。近年來，小型機逐步為高性能的服務(wù)器所取代。功能：為多個用戶執(zhí)行任務(wù)，但它沒有大型機的高性能，支持的用戶較少。小型機的典型應(yīng)用是幫助中小企業(yè)完成信息處理任務(wù)，如庫存管理、銷售管理、文檔管理等。

小型機2.1.3計算機的分類(4).個人計算機（PersonalComputer，也稱個人電腦、微機）

特點：以微處理器為中心的一個獨立完整的計算機系統(tǒng)。價格便宜，使用方便，軟件豐富，適合辦公或家庭使用。通常只用來處理一個用戶的任務(wù)，可獨立使用，也可與其他計算機互連。最早的代表機型：

1977年：AppleMacintosh

(Apple公司產(chǎn)品，使用Motorola公司生產(chǎn)的微處理器）

1981年：IBM-PC

(IBM公司產(chǎn)品，使用Intel公司生產(chǎn)的8086微處理器）2.1.3計算機的分類臺式機筆記本電腦掌上計算機個人計算機類別臺式機：一般在辦公室或家庭中使用。便攜機：用于移動計算。筆記本（膝上機）：體積小、重量輕，便于外出攜帶，性能與臺式機相當(dāng)。手持式計算機（掌上機）：包括商務(wù)通、快譯通之類產(chǎn)品，它們與PC機不一定兼容，缺乏通用性。2.1.3計算機的分類工作站

一種特殊的個人計算機，稱為工程工作站W(wǎng)orkstation

具有高速運算能力和強大的圖形處理功能，通常運行UNIX操作系統(tǒng)，特別適合于工程與產(chǎn)品設(shè)計使用。SGI，SUN，HP，IBM等公司都有此類產(chǎn)品。2.1.3計算機的分類(5).微控制器（單片機）

是一種把處理器、存儲器、輸入／輸出接口電路等都集成在單塊芯片上的大規(guī)模集成電路芯片。2.1.3計算機的分類1.微處理器

簡稱μP或MP，通常指使用單片大規(guī)模集成電路制成的、具有運算和控制功能的處理器20世紀(jì)70～80年代出現(xiàn)了微處理器和PC機主要技術(shù)指標(biāo)：字長、結(jié)構(gòu)、晶體管數(shù)目、工作頻率2.PC機的發(fā)展80年代初蘋果公司推出的微型計算機（Apple－II）1982年美國IBM公司推出個人計算機（16位）80年代末、90年代初出現(xiàn)80386、80486的PC機（32位）1992年Intel公司推出Pentium系列微處理器2.1.4微處理器和PC機計算機主要性能指標(biāo)1.字長中央處理器中運算器和寄存器的寬度。即數(shù)據(jù)在運算器中做運算或存儲時的二進制位數(shù)。字長決定了計算的精度。字長通常是2的整數(shù)次冪。微處理器字長演變：

Intel4004:4位(1971年，世界第一個微處理器) Intel8008,8080:

8位

Intel8086:16位

Intel80386,80486,pentium：32位計算機主要性能指標(biāo)Intel公司微處理器主要技術(shù)參數(shù)比較

處理器主要參數(shù)8086802868038680486PentiumPentiumProPentiumⅡPentiumⅢPentium4推出時間19781982198519891993～961995～971997～9819992000主頻

(MHz)4.776～2016～3333～10060～200150～200233～333450～14001500～3060晶體管數(shù)目2.9萬13.4萬27.5萬120萬310萬550萬750萬950萬4200萬制造工藝(微米)>21.51.5～1.01.0～0.80.8～0.350.6～0.350.35～0.250.25～0.130.18～0.13封裝形式與引腳DIP,40PGA,68PGA,132PGA,168PGA,273雙SPGA,387PinSEC,242FC-PGA,370FC-PGA2,4782.2.1CPU的結(jié)構(gòu)2.2.2指令和指令系統(tǒng)的基本概念2.2.3指令執(zhí)行過程2.2.4CPU的性能2.2CPU的結(jié)構(gòu)與原理(1)馮.諾依曼結(jié)構(gòu)的基本原理：存儲程序、程序控制(2)主要內(nèi)容：指令與數(shù)據(jù)都用二進制編碼形式存儲、運行和運算程序和數(shù)據(jù)預(yù)先存放在存儲器內(nèi)計算機工作時，CPU從內(nèi)存中一條一條地取出指令和和相應(yīng)的數(shù)據(jù)，按指令的規(guī)定，對數(shù)據(jù)進行運算處理，直到程序執(zhí)行完畢為止。1.馮·諾依曼計算機的基本原理馮·諾依曼計算機的5個組成部分運算器控制器存儲器輸入輸出中央處理器(俗稱:CPU)主機計算機硬件I/O設(shè)備1.馮·諾依曼計算機的基本原理CPU：CentralProcessingUnit(1)CPU主要任務(wù)：取指令、執(zhí)行指令按照指令的要求完成對數(shù)據(jù)的運算和處理2.中央處理器CPU組成及與內(nèi)存的關(guān)系寄存器組運算器控制器指令數(shù)據(jù)運算結(jié)果

中央處理器控制信號內(nèi)存儲器控制信號2.中央處理器(2)CPU內(nèi)部的組成

寄存器存取速度快；臨時存放參加運算的數(shù)據(jù)和得到的中間結(jié)果運算器（執(zhí)行單元）對數(shù)據(jù)進行各種算術(shù)運算和邏輯運算控制器（指揮中心）組成：指令計數(shù)器＋指令寄存器取指令，解釋指令的含義（指令譯碼）產(chǎn)生控制其它部件的操作控制信號，記錄內(nèi)部狀態(tài)2.中央處理器2.中央處理器(CPU)包含運算器和控制器。承擔(dān)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件運行任務(wù)的處理，是任何一臺計算機必不可少的核心組成部件。（一臺計算機中有多個處理器， 它們各有其不同的任務(wù)）2.中央處理器(CPU)并行處理和多處理器系統(tǒng) 使用多個CPU（2，4，8或更多）實現(xiàn)超高速計算的技術(shù)稱為“并行處理”，采用這種技術(shù)的計算機系統(tǒng)稱為“多處理器系統(tǒng)”。

它才用二進制表示，用來多種多樣計算機執(zhí)行什么操作是構(gòu)成程序的基本單位1.指令操作碼操作數(shù)(2)組成操作碼：即命令詞，指出計算機應(yīng)執(zhí)行何種操作操作數(shù)：指出該指令所操作的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)存放的位置2.2.2指令與指令系統(tǒng)(1)定義(3)指令的執(zhí)行過程寄存器組運算器控制器指令數(shù)據(jù)運算結(jié)果

中央處理器控制信號內(nèi)存儲器控制信號控制器2.2.2指令與指令系統(tǒng)(3)指令的執(zhí)行過程CPU的控制器從存儲器讀取一條指令放入到指令寄存器讀取的指令經(jīng)過譯碼，決定執(zhí)行何種操作，操作數(shù)放在哪根據(jù)操作數(shù)的位置取出操作數(shù)運算器根據(jù)操作碼的要求對操作數(shù)完成規(guī)定的操作把運算結(jié)果放回寄存器修改指令計數(shù)器，準(zhǔn)備取下一條指令2.2.2指令與指令系統(tǒng)(3)指令的執(zhí)行過程CPU的控制器從存儲器讀取一條指令放入到指令寄存器讀取的指令經(jīng)過譯碼，決定執(zhí)行何種操作，操作數(shù)放在哪根據(jù)操作數(shù)的位置取出操作數(shù)運算器根據(jù)操作碼的要求對操作數(shù)完成規(guī)定的操作把運算結(jié)果放回寄存器修改指令計數(shù)器，準(zhǔn)備取下一條指令指令預(yù)取指令譯碼取操作數(shù)并執(zhí)行指令回送結(jié)果※微操作：CPU執(zhí)行每一條指令都分成若干步，每一步完成一個或幾個非常簡單的操作。 2.2.2指令與指令系統(tǒng)(4)常用指令的類型

寄存器－寄存器寄存器－存儲器將兩個寄存器的數(shù)進行運算后放回到第一個寄存器中。例如：加、減、乘、除等指令將指定存儲器中的數(shù)傳送到指定的寄存器或?qū)⒅付拇嫫髦械臄?shù)傳送到指定的存儲器單元2.2.2指令與指令系統(tǒng)(1)概念CPU所能執(zhí)行的全部指令稱為該CPU的指令系統(tǒng)

指令系統(tǒng)有數(shù)以百計的指令組成，分為許多類

8086802868038680486PentiumPentium4PentiumⅢPentiumⅡPentiumPRO(2)Intel微處理器的指令系統(tǒng)80386Pentium：增加80多條浮點數(shù)指令PentiumPentiumⅡ：增加50多條處理多媒體信息的指令PentiumⅡPentiumⅢ：增加70多條處理128位數(shù)的指令PentiumⅢPentium4：增加144條指令結(jié)論：

cpu是向下兼容的，即新處理器中保留老處理器的是由指令，同時擴充功能更強的新指令；不同公司生產(chǎn)的CPU有各自的指令系統(tǒng)，它們未必互相兼容2.2.2指令與指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)主要內(nèi)容：

個人計算機（PC）的物理結(jié)構(gòu)主板上各部件的功能內(nèi)存儲器

I/O總線與I/O接口2.3PC機的組成概述

PC機的物理組成機箱顯示器鍵盤鼠標(biāo)器等臺式機概述

PC機的物理組成機箱、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)器等

機箱內(nèi)包含主板、硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)、 電源、風(fēng)扇等

主板上安裝CPU、芯片組、內(nèi)存條、 總線插槽、I/O控制器、

I/O端口、擴充卡等部件

2.3.1主板、芯片組與BIOS組成：CPU插座、存儲器插座、擴展槽、ROMBIOS、時鐘/CMOS、電池、超級I/O芯片等。PC機主板示意圖

處理器I/O端口軟驅(qū)及IDE硬盤連接器存儲器插座電源連接器PCI總線槽CPU插座2.3.1主板、芯片組與BIOS1.主板（又稱母板）華碩P4T主板實物照片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端口主板尺寸逐步標(biāo)準(zhǔn)化，目前使用較多的是ATX規(guī)格的主板2.3.1主板、芯片組與BIOS擴充卡及其與主板的關(guān)系擴充卡(適配器或控制器) 種類圖形卡聲音卡視頻卡等擴充卡與主板及外部設(shè)備連接通過主板上的ISA或PCI總線插槽與主板相連有端口用于連接顯示器等外部設(shè)備。許多擴充卡的功能可以部分或全部集成在主板上(例如，軟盤、硬盤、串行口、并行口、聲音、圖形顯示、網(wǎng)絡(luò)連接等控制電路都可以集成在主板上)顯示接口卡2.3.1主板、芯片組與BIOS(1)芯片組作用

集中了主板上幾乎所有的控制功能，把以前復(fù)雜的控制電路和元件最大限度地集成在幾個芯片內(nèi)，是構(gòu)成主板電路的核心。

一定意義上講，它決定了主板的級別和檔次。(2)P4使用的芯片組的組成82850E（存儲控制器）82801BA（I/O控制器）2.3.1主板、芯片組與BIOS2.芯片組（Chipset）Intel850芯片組邏輯結(jié)構(gòu)Pentium4CPU總線(400或533MHz)82850EMCHAGP4X雙通道(4.2GB/s)82801BAICH2USB接口(x4)鍵盤,鼠標(biāo),軟驅(qū),并/串口PCI插槽(若干)(3.2或4.2GB/s)RDRAMRDRAM(>1GB/s)FlashBIOSUltraATA/100硬盤接口(x2)IDE(100MB/s)6聲道音頻接口I/O總線(133MB/s)存儲器總線決定了主板上所能安裝的內(nèi)存容量、速度及可用內(nèi)存條的類型2.3.1主板、芯片組與BIOS(1)BIOS的作用（BasicInput/OutputSystem）

它是存放在ROM芯片中的一組機器語言程序，具有啟動計算機、診斷計算機故障及控制低級輸入輸出操作的功能。(2)BIOS的組成

包含四個部分的程序：POST（PowerOnSelfTest，加電自檢）程序系統(tǒng)自舉（裝入）程序CMOS設(shè)置程序基本外圍設(shè)備的驅(qū)動程序3.BIOSROM芯片(只讀存儲器芯片)2.3.1主板、芯片組與BIOS(1)CMOS的作用

存放用戶對計算機硬件所設(shè)置的一些參數(shù)（稱為“配置信息”），包括開機密碼、系統(tǒng)日期和時間等。(2)CMOS特點CMOS是一種半導(dǎo)體存儲器芯片，為非易失性存儲器。只要電池供電正常，即使計算機關(guān)機后它也不會丟失所存儲的信息以及時鐘停走。2.3.1主板、芯片組與BIOS4.CMOS芯片

實現(xiàn)設(shè)置：在啟動過程中，若按下Del鍵。

通常在以下情況需要啟動CMOS設(shè)置程序：PC機組裝好之后第一次加電系統(tǒng)增加、減少或更換硬件或I/O設(shè)備CMOS芯片因掉電、病毒侵害、放電等原因造成其內(nèi)容丟失或被錯誤修改用戶希望更改或設(shè)置系統(tǒng)的口令系統(tǒng)因某種需要而調(diào)整某些設(shè)置參數(shù)(3)CMOS設(shè)置程序2.3.1主板、芯片組與BIOS(1)作用

存儲程序和數(shù)據(jù)(2)分類

內(nèi)存儲器(簡稱內(nèi)存或主存)

速度快、容量小，價格高，易失性，CPU可直接訪問存儲介質(zhì)：半導(dǎo)體芯片外存儲器(簡稱外存或輔存)

速度慢、容量大，價格低，非易失性，CPU不能直接訪問存儲介質(zhì)：磁盤、光盤、磁帶等2.3.2內(nèi)存儲器1.概述內(nèi)存儲器（使用半導(dǎo)體存儲器芯片）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、光盤）外存儲器存儲器層次結(jié)構(gòu)：在塔狀結(jié)構(gòu)中，存取速度塔尖最高，向下依次降低(3)計算機存儲器體系結(jié)構(gòu)2.3.2內(nèi)存儲器①隨機存取存儲器--RAM（RandomAccessMemory）即可從中讀取信息，又可寫入信息。根據(jù)需要改變開機前RAM中沒有信息，開機后操作系統(tǒng)對其管理關(guān)機后信息將消失。RAM中的信息可②只讀存儲器--Rom(ReadOnlyMemory)只可從其中讀取信息在開機之前ROM中已經(jīng)事先存有信息關(guān)機后其中的信息不會消失。(4)內(nèi)存儲器分類2.3.2內(nèi)存儲器半導(dǎo)體存儲器芯片的類別半導(dǎo)體存儲器只讀存儲器ROM隨機存取存儲器RAM靜態(tài)隨機存儲器SRAM(高速)動態(tài)隨機存儲器DRAM(低速)掩膜ROM（MaskROM）可編程ROM（PROM）可擦除PROM（EPROM）快擦除存儲器（FlashROM）（用于Cache）

（用于主存儲器）（BIOS存儲器）(4)內(nèi)存儲器分類2.3.2內(nèi)存儲器一般使用許多DRAM芯片組成

存儲單元：每個存儲單元由一個字節(jié)（由8位）組成。

地址：每個存儲單元的編號。

存儲容量：含義：指存儲器所包含的存儲單元的總數(shù)單位：MB（1MB＝220字節(jié)）或GB（1GB＝230字節(jié)）

存取時間含義：在存儲器地址被選定后，存儲器讀出數(shù)據(jù)并送到CPU（或者是把CPU數(shù)據(jù)寫入存儲器）所需要的時間單位：ns（1ns=10-9秒）2.主存儲器2.3.2內(nèi)存儲器(1)主存儲器的類型、速度相關(guān)參數(shù)2.3.2內(nèi)存儲器(2)內(nèi)存條的類型：①單列直插式(SIMM內(nèi)存條)單排引腳，數(shù)據(jù)線寬度為32位(另有4個校驗位)，必須成對安裝。

②雙列直插式(DIMM內(nèi)存條)

雙排引腳，共84×2個，數(shù)據(jù)線寬度64位(另有8個校驗位)。

③雙通道動態(tài)隨機存儲器(RIMM內(nèi)存條)

168個引腳，與DIMM類似，但不能替換2.3.2內(nèi)存儲器(1)任務(wù)：將輸入設(shè)備輸入的信息送入內(nèi)存的指定區(qū)域，或者將內(nèi)存指定區(qū)域的內(nèi)容送出到輸出設(shè)備。(2)I/O操作的特點：多數(shù)I/O設(shè)備在操作過程中包含機械動作，其工作速度比CPU慢得多。因此I/O操作與CPU的數(shù)據(jù)處理往往并行進行；多個I/O設(shè)備必須能同時進行工作；除基本I/O設(shè)備外，不同計算機配置的I/O設(shè)備數(shù)量、品種和性能差別很大，且經(jīng)常需要增減和更新；I/O設(shè)備的種類繁多，性能各異，操作控制的復(fù)雜程度相差很大，與計算機主機的連接也各不相同。2.3.3I/O總線與I/O接口1.I/O操作(3)I/O操作過程

中央處理器

I/O設(shè)備1

③

I/O設(shè)備k

啟動

完成

啟動

完成

I/O控制器k

I/O控制器1

主存儲器

數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)

控制

DMA控制

器

①②④⑤⑥⑥⑦2.3.3I/O總線與I/O接口(1)總線(bus)

在CPU、內(nèi)存、外存和各種輸入輸出設(shè)備之間傳輸信息并協(xié)調(diào)它們工作的一種部件（含傳輸線和控制電路），其主要組成部分是用于在計算機各部件間運載信息的一組（或多組）公用的傳輸線。(2)系統(tǒng)總線：處理器總線、I/O總線和存儲器總線的統(tǒng)稱。系統(tǒng)總線其它總線CPU總線存儲器總線I/O總線2.3.3I/O總線與I/O接口2.I/O總線處理器總線（CPU總線）用于連接CPU和內(nèi)存的總線稱為處理器總線或者前端總線（FSB）。I/O總線（主板總線）是各類I/O設(shè)備控制器與CPU、存儲器之間相互交換信息、傳輸數(shù)據(jù)的一組公用信號線.

這些信號線與主板上擴充插槽中的各擴充板卡（I/O控制器）直接連接。2.3.3I/O總線與I/O接口I/O總線上的信號類別數(shù)據(jù)信號、地址信號、控制信號

I/O總線上線路類別數(shù)據(jù)線、地址線、控制線總線控制器位于主板的芯片組中，協(xié)調(diào)與管理總線操作I/O總線的帶寬（總線的數(shù)據(jù)傳輸速率）單位時間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量(字節(jié)數(shù))計算公式：

總線帶寬（MB/s）=（數(shù)據(jù)線寬度/8）×總線工作頻率（MHz）

2.3.3I/O總線與I/O接口微機中常用總線：①ISA總線：工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，也叫AT總線，數(shù)據(jù)16位②EISA總線：擴展的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線與ISA總線兼容，數(shù)據(jù)線32位③PCI總線：局部總線標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)線32-64位。2.3.3I/O總線與I/O接口2.I/O總線的標(biāo)準(zhǔn)總線名稱推出時間工作頻率（MHz）傳輸率

（MB/S）數(shù)據(jù)寬度（位）帶外設(shè)能力特點PC總線19814.7718PC機擴充總線，CPU與總線時鐘頻率同步，速度低，已淘汰ISA198588168CPU與總線時鐘分離，用于IBM-AT機主板，將被淘汰MCA19871040328CPU總線寬度為16/32EISA198883316/326與ISA兼容，CPU與內(nèi)存數(shù)據(jù)寬度為32，與外設(shè)寬度為16VESA19923313216/323數(shù)據(jù)傳輸速度快，總線局限于Intel386、486系列PCI19933313332/6410PCI總線獨立于CPU，支持Intel80×86及PowerPC，為新一代標(biāo)準(zhǔn)2.3.3I/O總線與I/O接口(1)I/O設(shè)備接口：

計算機中用于連接I/O設(shè)備的各種插頭/插座以及相應(yīng)的通信規(guī)程及電器特性，就稱為I/O設(shè)備接口。簡稱I/O接口。9針串口25針串口計算機系統(tǒng)中的I/O設(shè)備通過I/O端口與各自的控制器連接，然后由控制器與總線相連。2.3.3I/O總線與I/O接口3.I/O設(shè)備接口(I/Oport)從數(shù)據(jù)傳輸方式來分：串行（一次只傳輸1位）：COM1,COM2并行（8位或者16位、32位一起進行傳輸）：LTP1從數(shù)據(jù)傳輸速率來分：高速、低速從是否能連接多個設(shè)備來分：總線式（可連接多個設(shè)備，被多個設(shè)備共享）獨占式（只能連接1個設(shè)備）從是否符合標(biāo)準(zhǔn)來分：標(biāo)準(zhǔn)接口（通用接口）：USB專用接口（專用接口）：VIDEO視頻口(2)I/O端口分類2.3.3I/O總線與I/O接口操縱桿2.3.3I/O總線與I/O接口名稱數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸速率標(biāo)準(zhǔn)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-232E或EIA-422DB25F或DB9F1鼠標(biāo)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(biāo)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)備等高速設(shè)備，掃描儀等FireWire

(i.Link)串行,雙向12.5,25,50MB/s最高400MB/sIEEE1394

最多63數(shù)字視頻設(shè)備IDE并行,雙向33MB/S66MB/S100MB/SUltraATA/33UltraATA/66

UltraATA/100IDE(E-IDE)1～4硬盤，光驅(qū)，軟驅(qū)顯示器輸出接口并行,單向200～500MB/sVGAHDB151顯示器PS/2接口串行,單向低速IBM

1鍵盤或鼠標(biāo)器紅外線接口(IrDA)串行,雙向115000b/s或4Mb/s紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會不需要1鍵盤，鼠標(biāo)器，打印機等2.3.3I/O總線與I/O接口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）。2.3.3I/O總線與I/O接口關(guān)于USB接口黑地GND4綠數(shù)據(jù)＋＋DATA3白數(shù)據(jù)－－DATA2紅電源VCC1導(dǎo)線顏色名

稱信

號引

腳USB端口引腳信號：USB的兩個版本：1.1版，2.0版USB連接器的標(biāo)識和引腳信號USB連接器的標(biāo)識：2.3.3I/O總線與I/O接口IEEE-1394接口

簡稱1394，又稱i.Link或FireWire主要用于連接需要高速傳輸大量數(shù)據(jù)的音頻和視頻設(shè)備。數(shù)據(jù)傳輸速度特別快（高達400MB/s），連接器共有6線，采用級聯(lián)方式連接外部設(shè)備，在一個接口上最多可以連接63個設(shè)備，設(shè)備間以菊花鏈方式進行轉(zhuǎn)接。2.3.3I/O總線與I/O接口主要內(nèi)容:鍵盤、鼠標(biāo)器、掃描儀、數(shù)碼相機2.4常用輸入設(shè)備輸入（input）

指把信息（程序，數(shù)據(jù)，信息）送入計算機的過程 即向計算機輸入內(nèi)容輸入設(shè)備

用來向計算機輸入信息的設(shè)備 輸入到計算機中的信息都使用二進制中的“0”和“1”兩個符號來表示2.4常用輸入設(shè)備輸入設(shè)備1.作用：可以將字符或命令等輸入到計算機中。2.鍵的組成與分布：小鍵盤光標(biāo)控制鍵功能鍵打字鍵盤2.4.1鍵盤（Keyboard）1.作用：可以將字符或命令等輸入到計算機中。2.鍵的組成與分布：3.PC機鍵盤中部分控制鍵的作用(P64表2-5)4.工作原理

當(dāng)用戶按下某鍵時，鍵盤內(nèi)的控制電路根據(jù)該鍵的位置就把該字符信號轉(zhuǎn)換為二進制碼，通過電纜送給主機。2.4.1鍵盤（Keyboard）CTRL+字母鍵：在Windows中常表示為快捷鍵例如，CTRL+C（復(fù)制到剪貼板）ALT+字母鍵：Windows中常表示為訪問鍵。例如，ALT+F（訪問窗口文件操作菜單）5.性能參數(shù)鍵的個數(shù)。例如104鍵盤（臺式PC機普遍采用）

108鍵盤6.與主機的接口：

PS/2接口USB接口無線接口（用于無線鍵盤）2.4.1鍵盤（Keyboard）1.作用：

一種指示設(shè)備（pointingdevice）組成：左鍵、右鍵、滾輪等普通鼠標(biāo)指點桿觸摸板軌跡球操縱桿觸摸屏2.4.2鼠標(biāo)器（Mouse）滾輪按鍵傳動球2.鼠標(biāo)工作原理利用自身的移動，把移動距離及方向的信息變成脈沖送給計算機，再由計算機把脈沖轉(zhuǎn)換成鼠標(biāo)光標(biāo)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而達到指示位置的目的。3.按結(jié)構(gòu)分類機械式：結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，但準(zhǔn)確性和靈敏度較差光機式：借助球的滾動得出X，Y方向上的移動距離，精度比機械式鼠標(biāo)高。需要在平整表面上操作。光學(xué)式：速度快，準(zhǔn)確性和靈敏度高，壽命長。2.4.2鼠標(biāo)器（Mouse）4.性能參數(shù)分辨率：鼠標(biāo)器最主要的技術(shù)指標(biāo)。用dpi（dotperinch）表示，目前多為：300—400dpi軌跡速度：反映鼠標(biāo)的移動靈敏度，以達到600mm/sec以上為佳5.連接到主機的接口RS－232串行口（9針D形）PS/2接口（6針圓形）USB接口無線鼠標(biāo)2.4.2鼠標(biāo)器（Mouse）作用：兼有鍵盤、鼠標(biāo)和寫字筆的功能，可以替代鍵盤和鼠標(biāo)輸入文字、命令和作圖。輸入漢字時，需運行“手寫漢字識別軟件”2.4.3筆輸入設(shè)備（選講、選學(xué)）2.4.4掃描儀

1.作用將原稿輸入計算機的一種輸入設(shè)備。（圖片、照片、底片、書稿）2.4.4掃描儀2.分類（按結(jié)構(gòu)）(1)手持式掃描儀操作人員手執(zhí)掃描儀在被掃描的圖件上移動；特點：掃描頭較窄，只適用于掃描較小的圖件。(2)平板式掃描儀主要掃描反射式稿件；特點：適用范圍廣，掃描速度、精度、質(zhì)量比較好。(3)膠片專用和滾筒式高分辨率的專業(yè)掃描儀；特點：在光源、色彩捕捉等方面均具有較高的技術(shù)性能，多用于專業(yè)印刷排版領(lǐng)域。

2.4.4掃描儀3.CCD掃描儀工作原理掃描臂掃描方向反射鏡反射鏡反射鏡光源鏡頭CCD玻璃板被掃描圖件

CCD電荷耦合器件：光電轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生電流并輸出2.4.4掃描儀4.性能指標(biāo)(1)分辨率:反映了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。(2)色彩位數(shù)(色彩深度):反映掃描儀對圖像色彩的辨析能力;

色彩位數(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，24位，32位，36位，42位，48位。(3)掃描幅面：指被掃描圖件容許的最大尺寸。例如，A4,A3。2.4.4掃描儀1.作用另一種圖像輸入設(shè)備。2.4.5數(shù)碼相機2.工作原理

鏡頭和快門與傳統(tǒng)相機基本相同。不同之處是它不使用光敏鹵化銀膠片成像，而是將影像聚焦在成像芯片（CCD或CMOS）上，并由成像芯片轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)變成數(shù)字圖像，經(jīng)過必要的圖象處理和數(shù)據(jù)壓縮之后，存儲在相機內(nèi)部的存儲器中。PC機鏡頭CCD陣列A/D轉(zhuǎn)換存儲器接口電路信號處理與數(shù)據(jù)壓縮打印機電視機

數(shù)碼相機的成像過程2.4.5數(shù)碼相機3.主要性能指標(biāo)(1)CCD像素個數(shù)

決定照片圖像能達到的最高分辨率。例如，照片分辨率1600×1200時，共有192000個像素（200萬像素），這種數(shù)碼相機能滿足一般應(yīng)用要求。(2)存儲器的容量保存CCD成像并轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)2.4.5數(shù)碼相機主要內(nèi)容:

顯示器、打印機2.5常用輸出設(shè)備輸出設(shè)備輸出（output）

把信息送出計算機的過程 指計算機所產(chǎn)生的結(jié)果。計算機的輸出可以是文本、語音、音樂、圖像、動畫等多種形式輸出設(shè)備

完成信息輸出的設(shè)備。即把計算機

存儲器中用“0”和“1”表示并存

儲的信息轉(zhuǎn)換成人可直接識別的信

息形式的設(shè)備2.5常用輸出設(shè)備1.作用

將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為光信號，最終將文字、圖形、圖像顯示出來.2.顯示系統(tǒng)組成監(jiān)視器（Monitor）——俗稱“顯示器”

CRT（陰極射線管）、LCD液晶顯示控制器——即“顯示卡”（圖形卡、視頻卡）2.5.1顯示器3.顯示器與主機的連接2.5.1顯示器4.主要性能指標(biāo)

(1)顯示屏的尺寸對角線的長度。例如，15吋，17吋，21吋屏幕橫向與縱向的比例，一般為4∶3(2)顯示器的分辨率整屏可顯示像素的個數(shù)，分辨率越高,圖像越清晰一般用“水平像素個數(shù)*垂直像素個數(shù)”表示例如,1024*1024,1024*768,800*600,640*480(3)刷新速率顯示圖像每秒鐘更新的次數(shù)，速率越高圖像穩(wěn)定性越好

(4)像素的顏色數(shù)目一個像素可以顯示出的顏色數(shù)量，由表示一個像素顏色編碼的二進制數(shù)的位數(shù)決定。例如，4位二進制數(shù)可以表示16種顏色。2.5.1顯示器顯示控制器

又稱顯示卡，顯示適配卡1.組成顯示控制電路:控制顯示器工作繪圖處理器:

顯示存儲器（VRAM）:存儲屏幕上所有像素的顏色信息接口電路:負(fù)責(zé)顯示控制器與主機的數(shù)據(jù)傳輸說明：顯示卡一般插在主板上的PCI總線擴展槽上。

若主板上集成了顯示卡的電路，便不再需要顯示卡2.5.1顯示器2.顯示卡與主存之間傳送數(shù)據(jù)的方式

(1)通過AGP端口

AGP端口：加速圖形端口。將主存和顯示存儲器直接連接，數(shù)據(jù)寬度32位或64位，時鐘頻率133MHz，最高傳輸速率533MB/s或1GB/s?？梢栽谄胀娔X上以更快的速度顯示3D圖形。

(2)通過PCI總線

PCI總線：數(shù)據(jù)寬度32位或64位，時鐘頻率33MHz，最高傳輸速率達133MB/s或266MB/s。2.5.1顯示器3.顯示卡、監(jiān)視器、CPU及RAM的關(guān)系PCI總線顯示存儲器(VRAM)繪圖與顯示控制電路顯示卡CPU芯片組RAMAGP端口視頻輸出接口顯示卡監(jiān)視器監(jiān)視器2.5.1顯示器1.作用一種主要輸出設(shè)備。把程序、數(shù)據(jù)、字符、圖形打印在紙上。2.分類 針式打印機 激光打印機 噴墨打印機2.5.2打印機一種擊打式打印機.其工作原理主要體現(xiàn)在打印頭上。特點：耗材成本低能多層套打打印質(zhì)量低工作噪聲大

工作原理圖2.5.2打印機針式打印機

激光技術(shù)與復(fù)印技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物

特點：分辨率較高，打印質(zhì)量好高速度、低噪聲價格適中的輸出設(shè)備。2.5.2打印機激光打印機（LaserPrinter）

特點能輸出彩色圖像經(jīng)濟打印效果好，低噪音使用低電壓，環(huán)保墨水成本高，消耗快。噴頭墨盒噴墨打印機（InkjetPrinter）2.5.2打印機打印精度(dpi每英寸像素點數(shù))

例如，600*600dpi打印速度（CPS每秒鐘打印字符數(shù)） 例如，100～200CPS色彩數(shù)目 黑白、彩色打印幅面3.打印機的主要性能指標(biāo)2.5.2打印機主要內(nèi)容軟盤存儲器硬盤存儲器光盤存儲器2.6外存儲器3.5英寸軟盤片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由一張圓形軟塑料片涂上可記錄信息的磁性材料而制成。2.6.1軟盤存儲器1.軟盤存儲器組成：(1)軟盤片(2)軟盤驅(qū)動器(3)軟盤控制器3英寸軟盤片

（floppydisk）作用：長期保存各類信息特點：可讀可寫，便于攜帶2.6.1軟盤存儲器插入箭頭磁盤標(biāo)簽寫保護窗口盤套滑片2.6.1軟盤存儲器讀寫窗口2.6.1軟盤存儲器索引口寫保護2.6.1軟盤存儲器磁道扇區(qū)

磁道（同心圓）

扇區(qū)（為512字節(jié)）一張雙面軟盤，每面有80磁道，每道有18扇區(qū)，計算軟盤的容量。容量=磁盤面數(shù)

磁道數(shù)/面

扇區(qū)數(shù)/磁道

字節(jié)數(shù)/扇區(qū)容量=2

80

18

512（字節(jié)）=1474560（字節(jié)B）

1024=1440（KB）=1.44（MB）2.軟磁盤的容量2.6.1軟盤存儲器扇區(qū)sector磁道track簇cluster容量=磁盤面數(shù)

磁道數(shù)/面

扇區(qū)數(shù)/磁道

字節(jié)數(shù)/扇區(qū)2.6.1軟盤存儲器3.軟盤驅(qū)動器

是帶動盤片旋轉(zhuǎn)，并對盤中信息進行