【計算機應用基礎課件】計算機硬件系統

硬件系藥2.1計算機硬件概述

計算機硬件系統

計算機系統

計算機軟件系統

一、計算機硬件的組成

構成計算機系統的元器件、部件和設備

以及它們的工程實現（設計、制造和檢測）。

,元器件：集成電路、印制電路板、磁性

元件、電子元件、光電子元件、接插件等。

部件和設備：運算器、控制器、主存儲

器、輔助存儲器、輸入和輸出設備、電源等

2-2

2-3

硬件系藥2.1計算機硬件概述

二、微型計算機的硬件結構

微型計算機是由微處理器、存儲器、總

線、I/O接口及其相應設備組成。

微處理器總線

CPU

內存通信

接口

盤

硬

驅

迎得第曲光鍵盤顯示器通信線路

驅

軟鼠標器打印機

2-4

硬件系Z2.2中央處理器

一、CPU的內部結構

CPU-T微處理器-T中央處理器

CPU:控制器、運算器、寄存器

2-5

硬件系每2.2中央處理器

CPU的性能指標

1.主頻、外頻和倍頻

主頻：CPU工作的時鐘頻率(MHz,GHz)。

MHz：每秒能執(zhí)行一百萬個時鐘周期。

GHz：每秒能執(zhí)行十億個時鐘周期。

指令執(zhí)行：一些指令需要一個周期

另一些指令需要很多周期

主頻=外頻X倍頻

WindowsXP中文專業(yè)版：300MHz(233MHz)

2-6

2.2中央處理器

2.地址總線寬度

地址總線的位數，它決定了CPU可以訪問

存儲器容量的大小。

20位地址總線：1MB

XP-128MB(64MB)

32位地址總線：4GB

3.數據總線寬度

數據總線的位數，它決定了CPU與內存、

輸入輸出設備之間一次數據傳輸的信息量。

64位數據總線：8B一字長

2-7

硬件系z2.2中央處理器

4.高速緩存

一種具有很高速度的特殊內部存儲器。

與內存相比，高速緩存能夠使微處理器

更快的獲取數據。

等級：一級緩存、二級緩存

5.CISC和RISC

CISC：復雜指令集計算機

RISC：精簡指令集計算機一帶有有限的

簡單指令集的微處理器。

2-8

=.2.2中央處理器

——

三、cPU的發(fā)展歷程int^L、AMD、Cyrix

時間CPU芯片集成度主頻字長(b)最大內存

197140042300108KHz4.640B

19788086/80882.9萬4.77-10MHz16lMB/20b

19828028614.3萬6-20MHz1616MB/24b

19858038627.5萬12.5-33MHz324GB/32b

198980486125萬33-133MHz324GB/32b

1993Pentium310萬60-233MHz644GB/32b

1997PentiumII750萬233-450MHz644GB/32b

1999PentiumIII2800萬450-800MHz6464GB/36b

2000Pentium44200萬400M-3.2GHz6464GB/36b

2.3存儲系統

存儲器概述

1.基本概念

存儲器：由一些能表示0和1的物理器件

組成的，如雙穩(wěn)態(tài)電路、磁性材料等。

存儲位：存儲信息的最小單位）0或1。

存儲單元：若干個存儲位組成，字節(jié)。

存儲容量：存儲器中存儲單元的總數。

基本操作：讀出數據”—>取數

寫入數據"—"存數

2-10

2.3存儲系統

2.分類

按存儲方式分類

隨機存儲器(RAM)隨機存取任何單元的數據

順序存儲器(SAM)只能按某種順序存取數據

只讀存儲器(ROM)只能讀取任何單元的數據

按功能和存取速度分類

寄存器型存儲器CPU內部的寄存器組

高速緩沖存儲器LICache,L2Cache

主存儲器內部存儲器

輔助存儲器外部存儲器

基本要求：存取時間短、存儲容量大、價格低

2-11

2.3存儲系統

3.層次結構

AJ

存存

隼

,儲

速

容

度

.量

更

快更

大

2-12

硬件系z2.3存儲系統

4.性能指標

存儲容量：存儲器可以容納的信息量。

例如:半導體存儲器-64-256MB

硬盤-60-160GB

存取時間：指存儲器從接到讀或寫命令

開始，到讀寫操作完成為止所需時間。

數據傳輸率：外存與內存交換數據的能

力。如硬盤的數據傳輸率：1.25-lOMB/s

2-13

硬件系每2.3存儲系統

二、半導體存儲器

1.分類

按工作性能分類

高速緩沖存儲器容量小，速度高。雙極型半導體存6者器

隨機存取存儲器RAM(SRAM>DRAM)

主存儲器

只讀存儲器-ROM

輔助存儲器半導體盤(固態(tài)盤)

按制造工藝分類

TTL型存儲器

雙極型半導體存儲器

ECL型存儲器一高速緩沖存彳諸器

SRAM—存取速度快一高速緩存

MOS存儲器

DRAM一集成度高一主存儲器

2-14

硬件系z2.3存儲系統

2.隨機存取存儲器-RAM

RAM-RandomAccessMemory

特點：存放數據可以隨時讀寫，但斷電

后RAM存放的數據全部丟失。

靜態(tài)隨機存取存儲器SRAM：以反相器交

叉耦合構成的觸發(fā)器作為存儲單元，不需定

時刷新，存取速度快—高速緩存

動態(tài)隨機存取存儲器DRAM：用開關電容

作存儲單元,定時刷新，集成度高一主存儲器

2-15

硬件系Z2.3存儲系統

3.只讀存儲器

ROM-ReadOnlyMemory

特點：存放的數據只能讀出不能寫入,

但斷電后ROM存放的數據仍存在。

系統主板上裝有ROM-BIOS。

rMROM一掩膜ROM

PROM一可編程ROM

ROM<EPROM-可擦除可編程ROM

E2PROM-電可擦除可編程ROM

IflashEPROM-快可擦除可編程ROM

2-16

■計算,

4硬件累蜀2.3存儲系統

三、磁表面存儲器

1.存儲原理寫入時，數據經

編碼電路產生相應的

電流變化，當數據位

為“1”時,電流發(fā)生

極性變換；數據位為

“0”時，電流極性不

變。電流送到磁頭線

寫入電流圈，在磁表面形成與

數據對應的磁化區(qū)。

磁化區(qū)域-1NsisN|Nsis―NTN

讀出時，把磁頭

的感應信號轉換成數

讀出數據據輸出。

2-17

硬件系藥2.3存儲系統

2.硬盤(HardDisk)

又稱硬盤存儲器，硬磁盤存儲器。

]特點：存儲容量大、存取速度快

可靠性高、每兆字節(jié)成本低

溫徹斯特技術：工作時磁頭懸浮在高速

轉動的盤片上方,不與硬盤直接接觸。

其精髓是密封、高速旋轉的鍍磁盤片、

磁頭沿盤片徑向移動。

硬件系藥2.3存儲系統

⑴硬盤的工作原理

若從查找操作開始，驅動機構根據柱面

地址把磁頭向目標磁道移動）并定位在目標

磁道上，等待有關信息區(qū)段旋轉到磁頭下，

然后進行讀寫操作。

2-19

硬件系藥2.3存儲系統

⑵硬盤的性能指標

平均訪問時間：指磁頭從起始位置到達

目標磁道位置，并從目標磁道上找到要讀寫

的數據扇區(qū)所需的時間。

平均訪問時間=平均尋道時間

:+平均等待時間

磁道記錄密度：道密度T沿盤片直徑方

向單位長度內的磁道數。

位密度一磁道上單位長度的數據位數。

2-20

硬件系z2.3存儲系統

數據傳輸率：指硬盤讀寫數據的速度。

其計算公式如下

數據傳輸率=位密度（位/英寸）X

轉速（轉/秒）X27TR（英寸/轉）

R是最內圈磁道半徑

轉速：指硬盤盤片每分鐘轉動的圈數。

也就是主軸轉速）單位是rpm。

通常的硬盤轉速為5200、5400

7200、lOOOOrpm

2-21

硬件系z2.3存儲系統

硬盤的邏輯容量：硬盤的存儲格式是按

柱面、磁道和扇區(qū)來衡量的）柱面是由一組

盤片上的同一個磁道垂直形成的同心圓柱。

硬盤容量=柱面數X磁道數

X扇區(qū)數X512B

例如:通過BIOS檢測發(fā)現，某型號硬盤

邏輯上的面數為255,每面看1027個磁道，每

磁道有63個扇區(qū)，則

硬盤容量=255x1027x63x512B

=8.056GB

2-22

足算麻

硬件縈浦2.3存儲系統

⑶硬盤的外部結構

硬盤使用前要做：物理格式化、分區(qū)、高級格式化

2-23

硬件系Z2.3存儲系統

3.軟驅與軟盤

軟盤存儲器是由軟盤驅動器、軟盤控制

器和軟盤三部分組成。

軟盤驅動器：讀寫軟盤信息的裝置。，

軟盤控制器：與主機連接的接口。

軟盤：信息的存儲介質，可脫機保存。

特點：①與硬盤相比，軟盤價格便宜；

,②軟盤及其驅動器體積小，攜帶方便；

③可脫機存儲，互換性好。

2-24

硬件系Z2.3存儲系統

⑴軟驅的工作原理

工作過程：電機帶動盤片轉動，磁頭定

位器是一個很小的步進電機，它負責把磁頭

移動到正確的磁道，由磁頭完成對軟盤的讀

寫操作。

寫操作：以電脈沖將磁頭下方磁道上那

一點磁化。

讀操作：將磁頭下方的磁化信息轉化為

電信號，通過電信號強弱來判斷是0還是I。

2-25

硬件系藥2.3存儲系統

⑵軟驅與軟盤的性能指標

磁道：以盤片中心為圓心的同心圓軌跡

就是記錄數據的磁道。

道密度：沿軟盤徑向方向單位長度上的‘

磁道數，3.5in軟盤有80個磁道。

扇區(qū)：每個磁道被劃分磁道

為若干扇區(qū)，3.5in軟盤的扇卷無

區(qū)一般有18個。理AW

2-26

硬件系z2.3存儲系統

存儲容量：指每張盤片所能記錄的二進

制數據的總和。其計算公式為：

存儲容量=磁面數X磁道數

X扇區(qū)數x512B

數據傳輸率：指軟盤及軟驅每秒鐘與計

算機主機交換二進制數據的位數。

常見的有：125Kb/s.250Kb/s

300Kb/s.500Kb/s

2-27

2.3存儲系統

硬件系zI_______________________7_

⑶軟盤的外部結構,,

軟盤是由起保護作用的塑料封套和盤片

組成，其結構包括塑料外殼、快門、標簽、

寫保護口、盤片、金屬環(huán)等。

2-28

硬件系藥2.3存儲系統

四、光盤存儲器

光盤存儲器是由光盤、光盤驅動器和光

盤控制器組成。

特點：存儲容量大、非接觸式讀寫、制

作成本低、不怕熱和磁、保存攜帶方便。

分類：只讀型光盤：CD-ROM

一次寫型光盤：WORM、CD-R

可重寫型光盤：CD-RW

2-29

硬件系藥2.3存儲系統

1.工作原理

光盤存儲器是利用激光的單色性和相干

性,通過調制激光把數據聚集到記錄介質上,

使介質的光照區(qū)（直徑小于1口01）發(fā)生物理和

化學變化，以寫入數據。

讀數據時，利用低功

率密度的激光掃描信息軌目標鏡

腌準鏡

道,其反射光通過光電檢光線分離器

感光器

測器檢測、解調，從而獲衍射光柵

透鏡

得所需要的信息。激光頭

2-30

硬件系藥2.3存儲系統

2.性能指標

存儲容量：一張光盤的數據存儲量。

CD-ROM-650MB

DVD-4.7-17GB

數據傳輸率：標準速率為150KB/s

2x-300KB/s（倍速）

4x^600KB/s（4倍速）

???

48x-7200KB/s（48倍速）

2-31

硬件系Z2.3存儲系統

平均訪問時間：

指光驅在盤上定位并讀取一定量的數據

所需要的平均時間。該時間越短，光驅的啟

動速度越快。

MPC-3規(guī)定：平均訪問時間4250ms。

:數據緩沖區(qū)：

指光驅內部緩沖存儲器的容量。緩沖區(qū)

越大）光驅的響應速度越快。

其大小一般為:128KB、256KB

2-32

2.3存儲系統

3.外部結構

光驅控制面板：立體聲耳機插孔、音量

控制、工作狀態(tài)指示燈、彈出孔、彈出開關

和光盤托盤。

光驅控制接口：電源插口、跳線設置、

數據接口、EIAJ插座、音頻輸出。

?但師婚

2-33

2.3存儲系統

五、可移動存儲器

U盤移動硬盤

2-34

硬件系z2.4輸入設備

一、輸入設備概述

輸入：指將預備進行處理的數據送入計

算機的過程。

輸入設備：把程序和原始數據等轉變?yōu)?/p>

計算機能識別的信息存放到存儲器中。

分類：①字符輸入設備：鍵盤、磁卡機

②指點輸入設備：鼠標器、觸摸屏

③掃描輸入設備：掃描儀、條形碼

④語音輸入設備：IBMViaVoice

2-35

硬件系藥2.4輸入設備

二、鍵盤

1.鍵盤的結構

結構：電路板、按鍵、外殼。電容處機犍船

按鍵：用戶使用鍵盤的區(qū)域。

鍵盤上鍵位的排列有一定規(guī)律，一般可

分為四個區(qū)域:

II

1rnf!111

打字機鍵區(qū)

功能鍵區(qū)

編輯鍵區(qū)

數字鍵區(qū)

2-36

硬件系z2.4輸入設備

2.鍵盤的工作原理

鍵盤電路大多采用Intel8048或8049單

片機控制的控制電路，該控制電路具有鍵掃

描、消顫、生成鍵掃描碼等功能。

鍵盤上的按鍵排列成矩陣形式，用軟硬

件的方法分別對行、列進行掃描，以獲取按

鍵的位置）并生成鍵掃描碼。

單片機將鍵掃描碼以串行方式傳輸給主

機）主機接到后進行如下操作：

2-37

硬件系藥2.4輸入設備

①通過接口電路將串行數據轉換為并行

數據；

②由并行接口送給CPU;

③由軟件將掃描碼轉換為該鍵ASCII碼.

3.鍵盤的種類

機械式鍵盤、薄膜式鍵盤、無線鍵盤

4.鍵盤的接口

AT、PS/2、USB

2-38

硬件系藥2.4輸入設備

三、鼠標器

鼠標器是一種手持式屏幕定位裝置，在

圖形界面中大多數操作都可用鼠標來完成。

機械式鼠標：移動鼠標時,用滾動小球

來進行定位。

光電式鼠標：在特定的反射板上移動鼠

標，用鼠標底部光電轉換裝置定位坐拆點。

（圖3：光學鼠標會以LED來照亮一個范圍的工2-39

（圖i，典型的縱逃球鼠標的底部）作表面，所看到的圖形會反射到瀏覽傳感器.）

硬件系Z2.5輸出設備

一、輸出設備概述

輸出：指將計算機處理的數據轉換為用

戶需要的形式。

輸出設備：把計算機的處理結果以人們

或現場所接受的形式表達出來的設備。

分類：①顯示器：字符方式、圖形方式

②打印機：擊打式、非擊打式

③繪圖儀：平板式、滾筒式

④語音輸出系統：語音輸出、音樂輸出

2-40

硬件系藥2.5輸出設備

二、顯示設備

主機顯示卡顯示器

總線擴展槽多芯視頻電纜

1.顯示卡

顯示卡（顯示適配器、顯示接口卡）

顯示卡是用于將主機中的數字信號轉換

成圖像信號

并顯示在顯

示器上。,ft

2-41

2.5輸出設備

⑴顯示卡的基本結構

顯示卡是由顯示芯片、顯示內存、RAM

DAC、VGABIOS、總線接口等組成。

顯示卡的工作原理示意圖

VGA輸出

模擬信號

PCI總線接口（數字信號）

2-42

硬件系z2.5輸出設備

⑵顯示卡的性能指標

分辨率：指在顯示器屏幕上所能描繪的

像素個數(橫縱比為4:3)，如640*480、

800*600、1024*768、1280*1024。

顏色深度：指能同屏顯示的色彩數量，

如8、16、24、32(24/8)、36(24/12)位。

顯存的容量大小決定了顯卡支持的最高

分辨率和顏色深度。

顯存=分辨率X顏色深度

2-43

2.5輸出設備

2.CRT顯示器（陰極射線管）

⑴顯示器的工作原理

CRT是由電子槍、偏轉線圈、熒光粉層、

蔭罩和玻璃外殼組成，彩色管一三基色。

多孔的罩管

3色點黃光屏

蔭罩小孔

藍槍

坡

/3條電廠束璃展

面

3色電f槍上的

熒

光粉

2-44

硬件系藥2.5輸出設備

⑵顯示器的分類

按顯示顏色：單色顯示器、彩色顯示器

按器件材料：陰極射線管、液晶顯示器

等離子體顯示器、發(fā)光二極管顯示器

按屏幕形狀：球面屏幕、柱面屏幕

平面直角屏幕、純平面屏幕

2-45

硬件系z2.5輸出設備

⑶顯示器的性能指標

屏幕尺寸：衡量顯示器屏幕大小。

14、15、17、21英寸。

點8巨：指熒光屏上兩個相鄰的相同顏色

磷光點之間的距離。點距越小，顯示圖像越

細膩。0.28(14in/1024*768)

0.27、0.26、0.25mm

分辨率：指屏幕上可容納像素的個數)

它受到屏幕尺寸和點距的限制。

2-46

逐行掃描隔行掃描

輻射和環(huán)保:

電腦中多達30%塑料包裝可能有含溟阻燃劑。這些材料和另

一類環(huán)境毒素PCB有關，懷疑可能對哺乳動物生殖能力有損害。

石墨可以在顯示屏、顯像管和電容中找到。它損害神經系統

并較高劑量可導致石墨中毒。鎘在可充電電池和某些電腦顯示器

的色彩顯象層中存在。鎘損害神經系統，高劑量時有毒。

2-47

硬件系藥2.5輸出設備

3.液晶顯示器（LCD）

LCD是通過液晶材料和彩色過濾器過濾

光源）在平面面板上產生圖像。

優(yōu)點：空間小、重量輕、低功耗

性能指標:屏幕尺寸-13.3、14.lin

可視角度-水平角度＞140。

垂直角度＞120。

顯示顏色-TFT-LCD

DSTN-L