計算機知識-硬件

識■硬件

thefloweroflife

寸Cww\ur?pn

計算機“自動計算”的關(guān)鍵

■采用二進制

■馮,偌依曼原理——存儲程序控制原理

-存儲程序

■順序執(zhí)行

■馮■偌依曼機的體系結(jié)構(gòu)

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馮.偌依曼機的體系結(jié)構(gòu)

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MH

計算機的指令系統(tǒng)

■指令：能被計算機識別并執(zhí)行的二進制代碼，它規(guī)定

了計算機能完成的某一種操作。

■指令系統(tǒng)：一臺計算機能執(zhí)行的所有指令的集合。

■指令的格式：一條指令由操作碼和地址碼組成。操作

碼規(guī)定了該指令進行的操作種類；地址碼給出了操作

數(shù)、結(jié)果以及下一條指令的地址。

操作碼地址碼

操作碼：規(guī)定CPU執(zhí)行什么操作;

地址碼：指出源操作數(shù)從哪里取，結(jié)果送往什么

地方以及下一條指令從哪里

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脂令的分類

■數(shù)據(jù)傳送型指令

■數(shù)據(jù)處理型指令

■輸入輸出型指令

＞硬件控制指令

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指令的執(zhí)行過程

■取指令：即按照指令計數(shù)器中的地址，從內(nèi)存儲器中

取出指令，并送往指令寄存器中。

■分析指令：即對指令寄存器中存放的指令進行分析，

由操作碼確定執(zhí)行什么操作，由地址碼確定操作數(shù)的

地址。

■執(zhí)行指令：即根據(jù)分析的結(jié)果，由控制器發(fā)出完成該

操作所需要的一系列控制信息，去完成該指令所要求

的操作。

■上述步驟完成后，指令計數(shù)器加1,為執(zhí)行下一條指

令做好準(zhǔn)備。如果遇到轉(zhuǎn)移指令，則修轉(zhuǎn)移地址送入

指令計數(shù)器。

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MH

器令的具體軌行過程

指令流水執(zhí)行示意圖:

取指譯碼執(zhí)行寫回

執(zhí)行指令LDA,(n)的過程

ALUPLA

___——_

O12Ii

ID

+1寸

03IR

_______人

52

..

V7503A

56

-5103

52C63

__02

32讀命令

5557

56

?**—■?57XX

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執(zhí)行指令LDA,(n)的過程

1.把程序計數(shù)器PC中的地址碼送到地址寄存器AR中，PC

自動加1

2,地址寄存器中的地址碼經(jīng)地址總線AB送到主存儲器，

經(jīng)地址譯碼器選中相應(yīng)單元

3.控制器發(fā)出讀操作命令

4,將選中的存儲器單元中的地址碼讀出，經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB

存入地址寄存器AR

5.地址寄存器中的地址碼經(jīng)地址總線AB送到主存儲器，

經(jīng)地虻譯碼器選中相應(yīng)單元

6.控制器發(fā)出讀操作命令

7.將選中的存儲器單元中的指令操作數(shù)讀出，經(jīng)數(shù)據(jù)總線

DB存入數(shù)據(jù)寄存器DR

8.經(jīng)CPU內(nèi)部總線將DR中的操作數(shù)送到累加器

9.擊■人下一條指令

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■計算機系統(tǒng)的啟動

主存儲器主存儲器

ROM1引導(dǎo)程序

OS

RAM

1.計算機啟動

觸發(fā)激活引導(dǎo)程序

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微型計算機余統(tǒng)組成

?硬件系統(tǒng)

?軟件系統(tǒng)

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微型計算機硬件組成

體系結(jié)構(gòu)指的是,構(gòu)成系統(tǒng)主要部件的總體布局、部件的主

要性能以及這些部件之間的連接方式。

馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)的要點：

計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出

設(shè)備5大部分組成。

A控制器和運算器是其核心，稱為CPU

A按存儲程序原理進行工作

A數(shù)據(jù)和程序以二進制代碼形式不加區(qū)別地存放在存儲器

中，存放的位置由地址確定

A控制器是根據(jù)存放在存儲器中的指令序列（程序）進行工

作，并由一個程序計數(shù)器控制指令的執(zhí)行。

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MH

瑪?諾依曼體余結(jié)構(gòu)

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微型計算機破件組成

CPU

.//內(nèi)存

/硬盤

主板1M、軟盤

-//光盤

/閃存

鍵盤

一一k鼠標(biāo)

掃描儀

、攝像頭

、數(shù)碼相機

顯示器音箱打印機

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微型計算機的硬件結(jié)構(gòu)

■微型計算機硬件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與馮?諾依曼結(jié)構(gòu)無本質(zhì)上的

差異，不過CPU已被集成在一片大規(guī)?；虺笠?guī)模集成

電路上，稱為MPU。此外，微型計算機內(nèi)部的連接方式

都是采用總線結(jié)構(gòu)。

■系統(tǒng)總線：把CPU、存儲器和輸入輸出設(shè)備連接起來，

用來傳送各部分之間的信息。

系統(tǒng)總線包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線三組。

存儲子

）系統(tǒng)一

系統(tǒng)

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救據(jù)總線

數(shù)據(jù)總線(DB):數(shù)據(jù)總線是傳送數(shù)據(jù)和指令代碼

的信號線，它是雙向總線。

>8088CPU內(nèi)部的數(shù)據(jù)線是16位，但CPU與存

儲器、I/O端口之間是8位。

>80286內(nèi)/外數(shù)據(jù)線都是16位寬，是16位的

微處理器。

>80486有32位數(shù)據(jù)線，一次可傳輸4個字節(jié)

的數(shù)據(jù)。

信息流向是雙向流動。

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控制總線

■控制總線CB:控制總線是管理總線上活動的

信號線。控制總線中的信號是用來實現(xiàn)CPU對

外部部件的控制、狀態(tài)等信息的傳送以及中斷

信號的傳送等。

■不同的CPU,其條數(shù)不同。

■信息流向大部分是單向的：或者是CPU發(fā)出的

操作命令；或者是其他部件向CPU提出的請求

信號。

■少數(shù)控制線是雙向控制線。

.?.丁士

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地址總線

■地址總線AB傳送CPU所要訪問的存儲單元或輸

入輸出接口地址的信號線，它是單向總線。傳

輸?shù)刂沸畔?，用來尋址存儲單元和I/O端口。

其“寬度”決定了內(nèi)存的最大容量：

>8088/8086有201艮地址線5能尋址1兆內(nèi)存；?

>80286有24根地址線，能尋址16兆內(nèi)存；

>80486有32根地址線，能尋址4G內(nèi)存；

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主板

北龕林,

“K冬

愛得々

d皖

?又叫系統(tǒng)板或是母板

?主板是整個電腦的基板，是CPU

、內(nèi)存、顯卡及各種擴展卡的載體

?主板是否穩(wěn)定關(guān)系著整個電腦是否

穩(wěn)定，主板的速度在一定程度上也

制約著整機的速度

?是計算機各部件的連接工具

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CPU中央處理器

?英文名稱是CentralProcessing

Unit簡稱為CPU

?主要包括運算器和控制器兩部分

?是電腦的核心部件，決定計算機

的性能

?主要由INTEL和AMD公司生產(chǎn)

?發(fā)展：286、386、486、奔騰、

PH、PIILPIV

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存儲器

存

儲

容速

量度

越越

來來

越越

大快

聯(lián)機外部存儲器（磁盤等）

脫機外部存儲器（磁帶、光盤等）

院

學(xué)

存儲器的層次結(jié)構(gòu)

息

信

學(xué)

大

業(yè)

林

京

北

存儲器的分類

「內(nèi)存（主存）：存放將執(zhí)行的程序（指

令）和程序執(zhí)行所需的數(shù)據(jù)。目前內(nèi)

存主要由半導(dǎo)體器件構(gòu)成。相對外存

存來說，價格貴、容量小。

儲

器外存（輔存）：存放備用數(shù)據(jù)或程序。如

軟盤、硬盤、CD-ROM等，屬于外部

〔設(shè)備。相對價格低，容量大。

般概念上說存儲器往往指的是內(nèi)存。

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主存儲森

■主存儲器又稱為內(nèi)存儲器或內(nèi)存，是指

能夠通過指令中的地址直接訪問的存儲

器，它被用來存儲正在被CPU使用的程

序和數(shù)據(jù)。

■隨機存儲器(RAM):動態(tài)RAM

(DRAM)，靜態(tài)RAM(SRAM)

■只讀存儲器(ROM):可編程只讀存儲器

(PROM),可刪除編程只讀存儲器(EPROM).

電可刪除編程存儲器(EEPROM)

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外存

■是一個外部的，永久的存儲區(qū)域，當(dāng)電

源關(guān)閉時，其存儲的信息不會丟失。

＞軟盤

＞硬盤

＞光盤

＞U盤

＞磁帶

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軟Ii?

?可以移動的存儲介質(zhì)，但容量很小，常見的有

1.2MB5.25英寸和.44MB3.5英寸兩種規(guī)格，5.25英寸

盤基本上被淘汰了，目前使用的軟盤都是L44MB的3.5

3.5英寸軟盤外觀

5.25英寸軟盤外觀U

?程序、各種數(shù)據(jù)和結(jié)果的存放處

,里面存儲的信息不會由于斷電

而丟失

?通過硬盤驅(qū)動器進行讀寫操作，

制作時將驅(qū)動器與硬盤本身二合

騎0硬盤片

為一

磁頭一“工

?存儲容量大，硬盤為10、20、30

、40、60GB

硬盤的分類

?從外形磁盤直徑尺寸分有5.25英寸、3.5英寸、

2.5英寸和1.8英寸等。

?從存儲容量上分有8.4GB、10GBG、20GB、30GB等。

?從接口分有IDE、EIDE、ATA2、SCSI接口。其中

SCSI接口硬盤主要用在服務(wù)器上。EIDE、ATA2是

在IDE作了改進的接口，其傳輸速度有了大幅度

的提高。

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硬盤的結(jié)構(gòu)和存儲原理

硬盤與軟盤的工作原理相同。硬盤一般由多個盤片

百定在一個公共的轉(zhuǎn)軸上，構(gòu)成盤片組。微機上用

的硬盤采用了溫徹斯特技術(shù)，它把硬盤、驅(qū)動電機、

讀寫磁頭等組裝并封裝在一起，成為曼徹斯特驅(qū)動

器。硬盤工作時,得定同一個轉(zhuǎn)軸上的多張盤片以

每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)甚至更高的速度旋轉(zhuǎn)，磁頭在驅(qū)動馬

達的帶動下在磁介質(zhì)盤做徑向移動，尋找定位，完

成寫入或讀出數(shù)據(jù)工作。

硬盤經(jīng)過低級格式化、分區(qū)及高級格式化后即可使

用。

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硬盤分區(qū)

■物理磁盤:磁盤實體

■邏輯磁盤:經(jīng)過分割所建立的磁盤區(qū)

■磁盤分區(qū)命令:FD1SK

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硬盤的存儲容量硬盤的容量可用下式計算：

硬盤片以硬質(zhì)的鋁合

金片為片基，并涂上精細硬盤容量=記錄面數(shù)x柱面數(shù)

磁性材料制作而成。磁盤X扇區(qū)數(shù)/磁道X字節(jié)/扇區(qū)

表面也以轉(zhuǎn)軸中心為圓點，磁道

被均勻地劃分為若干個半

徑不等的同,《圓，稱為磁：

道。不同記錄面上相同直

徑的磁道在垂直方向構(gòu)成

同心圓柱，稱為柱面，柱

面數(shù)等于磁道數(shù)。每個石茲

道同樣被劃分為若干個扇

區(qū)，每個扇區(qū)的容量均為

512字節(jié)。

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,毋見硬盤

■內(nèi)置硬盤：簡稱硬盤，安裝在系統(tǒng)單元

的內(nèi)部。

■盒式硬盤：與錄音機的磁帶一樣，可以

方便的移動）用于作為內(nèi)置硬盤的補

充。

■硬盤組：存儲大容量信息可移動的存儲

設(shè)備，其容量遠遠大于上述兩種硬盤。

■USB移動硬盤：支持即插即用。

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光盤

■可以移動的存儲介質(zhì)，容量論軟恚

■通過光盤驅(qū)動器進行讀寫操作

■普通光盤CD-ROW(600MB)都是只2月匕匕/快由

不能寫的

■有一種特殊的光盤CD?R是可以寫的，但需

要使用“光盤刻錄機”才能把數(shù)據(jù)寫到CD?

R光盤上，寫一次，讀多次

■DVD(digitalvideodisc):數(shù)字化視頻光

容量可達4.7GB

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內(nèi)存（優(yōu)盤）

?閃存不僅具有RAM內(nèi)存可擦除、可編程的優(yōu)點，而且還具有MM3

存的寫入數(shù)據(jù)在斷電后不會消失的優(yōu)點。USB閃存盤普遍采用USB

接口，與計算機的理論傳輸速率可達12MB/s,具有易擴展、即插

即用的優(yōu)點。

?又稱CF卡，是美國SanDisk公司于1994年推出的,

它廣泛應(yīng)用于筆記本計算機和數(shù)字產(chǎn)品中。

又稱SM卡，是東芝和Taec公司于1995年11月發(fā)布

的。

?:.又稱記憶棒，是索尼公司獨立推出的，它的體

積非常小，廣泛用于索尼公司的電子產(chǎn)品上。

?可移動存儲時髦美觀小巧，容量常見16MB、32MB、

64MB、128MB,USB接口，即插即用。

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顯示卡

簡稱顯卡，是主機與顯示器之間的接口

電路，其功能是將主機輸出的信號轉(zhuǎn)換

成顯示器能接受的信息。

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聲卡

■又稱聲效卡，聲卡又稱音頻卡）是處理

音頻信號的破件，大多數(shù)主板集成了聲

卡，也可安裝聲卡。

LINEIN-CD唱機、合成招

MICIN--話筒

LINE船門一立體聲、放大器

SPKOUT一喇叭、音箱

JOYSIICK--像飆桿