微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

1、第四章 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),教學(xué)內(nèi)容： 4.1 微型計(jì)算機(jī)概述 4.2 微型計(jì)算機(jī)硬件組成 4.3 微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo) 4.4 如何選擇微型計(jì)算機(jī)的基本配置 教學(xué)重點(diǎn)： 微機(jī)的結(jié)構(gòu)、硬件組成 微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo) 授課課時(shí)：2學(xué)時(shí),4.1 微型計(jì)算機(jī)的概述 微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱微機(jī)，也稱為個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）。 4.1.1 微型機(jī)的結(jié)構(gòu) 從外觀看，微機(jī)由主機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、音箱、打印機(jī)等組成。,CPU,主板,內(nèi)存,硬盤,光驅(qū),顯示器,鍵鼠,顯卡,網(wǎng)卡,硬件系統(tǒng),主機(jī)內(nèi)部,從結(jié)構(gòu)上看，分為主機(jī)和外設(shè)兩部分。,4.1.2 微型計(jì)算機(jī)的分類 按組成結(jié)構(gòu)分類 單片機(jī)、單板機(jī)、多板機(jī) 按用途分類 臺(tái)

2、式、便攜式、手持式等 4.1.3 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向 1. 高速化 2. 超小型化 3. 多媒體化 4. 網(wǎng)絡(luò)化 5. 隱形化,4.2 微型計(jì)算機(jī)硬件組成,2. 主板 主板也稱為主機(jī)板、系統(tǒng)板、母板。主板上裝有中央處理器CPU或CPU插座、只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM或RAM插座、一些專用輔助電路芯片、輸入輸出擴(kuò)展槽、鍵盤接口以及一些外圍接口和控制開關(guān)等。主板的類型和檔次代表整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的類型和檔次，主板的性能影響整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)性能.,1. CPU(中央處理器) CPU是微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的核心部件,是微機(jī)主板的核心,計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的能力和速度都主要取決于CPU,其型號(hào)常常代表主機(jī)的基本

3、性能水平,決定微型機(jī)的型號(hào)和速度.目前CPU用得最多的是Pentium 、Pentium。CPU的生產(chǎn)廠家主要是Intel、AMD、賽揚(yáng)等公司。,主板,3、總線,微型機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的最重要特點(diǎn)是總線結(jié)構(gòu)。 各部件之間通過(guò)總線（BUS）來(lái)傳送信息。一次傳輸信息的位數(shù)則稱為總線寬度。 總線分為內(nèi)部總線和外部總線。 內(nèi)部總線是指CPU內(nèi)部的總線。 外部總線是指CPU和其他部件之間的總線。,按總線上傳送信息類型的不同，將總線分為： （1）數(shù)據(jù)總線DB：傳送數(shù)據(jù)信息，具體傳送方向由CPU控制。 （2）地址總線AB：傳送地址信息，CPU通過(guò)地址總線把需要訪問(wèn)的內(nèi)存地址或外設(shè)地址傳送出去。 （3）控制總線CB：

4、傳送控制信號(hào)，以協(xié)調(diào)各部件的操作。 包括CPU對(duì)內(nèi)存和接口電路的讀寫信號(hào)、中斷響應(yīng)信號(hào)等，還包括其他部件送給CPU的中斷申請(qǐng)信號(hào)、準(zhǔn)備就緒信號(hào)等,最普通的總線是ISA總線，即工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線。16位ISA總線頻率為8MHz左右,PCI是一套局部總線系統(tǒng)，它支持32位或64位的總線寬度，頻率通常是33MHz。目前最快的PCI2.0總線速度是66MHz。,4. 內(nèi)存 內(nèi)存是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必不可少的基本部件。CPU需要的信息要從內(nèi)存讀出來(lái)，CPU運(yùn)行的結(jié)果要暫存到內(nèi)存中，CPU與各種外部設(shè)備打交道，也要通過(guò)內(nèi)存才能進(jìn)行，內(nèi)存在電腦中擔(dān)任的任務(wù)就是“記憶”。,2. RAM，叫做隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器，可讀可寫，斷

5、電后內(nèi)容不能保存。SRAM叫靜態(tài)內(nèi)存，“靜態(tài)”指的是當(dāng)我們將一筆數(shù)據(jù)寫入SRAM后，除非重新寫入新數(shù)據(jù)或關(guān)閉電源，否則寫入的數(shù)據(jù)保持不變。,1. ROM，叫只讀存儲(chǔ)器，只能讀出不能寫入，斷電后內(nèi)容不會(huì)丟失；現(xiàn)在的多數(shù)的主板上的BIOS芯片使用了FLASH ROM，是可用軟件擦寫的ROM，在較高的電壓下可以寫入內(nèi)容.主板上的這塊BIOS芯片就是。,3. 緩存：通常人們所說(shuō)的Cache就是指緩存。,高速緩存之所以能提高系統(tǒng)的速度是基于一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律，主板上的控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)內(nèi)存中哪些數(shù)據(jù)會(huì)被頻繁的使用，就把這些數(shù)據(jù)存在高速緩存中，CPU要訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)先到Cache中去找，從而提高整體的運(yùn)行

6、速度。一般說(shuō)來(lái)，256K的高速緩存能使整機(jī)速度平均提高10%左右。,5. 外存儲(chǔ)器 外存儲(chǔ)器又稱輔助存儲(chǔ)器，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中除內(nèi)存儲(chǔ)器外，以計(jì)算機(jī)能接受的形式存儲(chǔ)信息的其他媒體。在微型計(jì)算機(jī)中，常用的外存有硬盤、軟盤、光盤和磁帶。它們的特點(diǎn)是能長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)，而且設(shè)備價(jià)格便宜，存儲(chǔ)量大。 磁盤通過(guò)磁盤驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行信息的讀、寫操作，常見的磁盤驅(qū)動(dòng)器有軟盤驅(qū)動(dòng)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器。 速度比較： Cache RAM 硬盤 軟盤,. 硬盤存儲(chǔ)器 微機(jī)上硬盤存儲(chǔ)器均采用溫徹斯特技術(shù)（故又稱溫盤）。其特點(diǎn)是，硬磁盤和硬磁盤驅(qū)動(dòng)器整體組裝在密封容器中，二者合為一體，通常簡(jiǎn)稱硬盤。硬盤存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是：存儲(chǔ)容量大，讀寫速度

7、快，密封性好，可靠性高，使用方便。,現(xiàn)在一般微型機(jī)上所配置的硬盤容量通常在幾十個(gè)GB至幾百個(gè)GB。硬盤在第一次使用時(shí)，必須首先進(jìn)行分區(qū)和格式化。, 軟磁盤存儲(chǔ)器 軟盤存儲(chǔ)器是用一種柔性塑料制成的圓形盤片，盤的兩面涂有磁性物質(zhì)。軟盤存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是：成本低，重量輕，價(jià)格便宜，易攜帶，易保存。 目前微機(jī)上都配置一個(gè)3.5英寸*1.44MB軟盤驅(qū)動(dòng)器。 1) 盤片的結(jié)構(gòu) 圖為3.5英寸軟盤的結(jié)構(gòu)和軟盤的磁道和扇區(qū)示意圖。,圖7 3.5英寸軟盤的外形圖、磁盤的磁道和扇區(qū),快門（向左推）,寫保護(hù)口,扇區(qū)繞著磁道依次編號(hào),零磁道 末磁道 扇區(qū) 磁盤旋 轉(zhuǎn)方向,當(dāng)滑塊蓋住孔時(shí)，磁盤可讀寫；打開孔時(shí)，只能讀不能

8、寫。,圖8 磁盤劃分示意圖,磁道：軟盤的每一面包含許多同心圓，稱為磁道。磁道由外向內(nèi)順序編號(hào)，最外面的為零磁道，最里面的為末磁道。 扇區(qū)：磁道被若干條直徑分割為若干個(gè)扇區(qū)。每個(gè)扇區(qū)可以存儲(chǔ)若干個(gè)字節(jié)。 軟磁盤的容量可用以下公式來(lái)計(jì)算： 磁盤容量磁盤面數(shù)每面磁道數(shù)每磁道扇區(qū)數(shù)每扇區(qū)字節(jié)數(shù) 例如：3.5英寸軟盤有兩面，每面80個(gè)磁道，每磁道18個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)存儲(chǔ)512個(gè)字節(jié)，它的容量是： 280 18 512=1440B1.44MB,. 光盤存儲(chǔ)器 光盤存儲(chǔ)器是利用激光記錄和讀出信息的存儲(chǔ)器，它具有存儲(chǔ)容量大、裝卸方便、經(jīng)久耐用等特性，簡(jiǎn)稱光盤。光盤的存儲(chǔ)介質(zhì)不同于磁盤，它屬于另一類存儲(chǔ)器。由于

9、存儲(chǔ)容量大、存取速度較快、不易受干擾和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，所以光盤的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。,光盤根據(jù)其制造材料和記錄信息方式的不同一般分為三類： 1) 只讀光盤（CDROM） 存儲(chǔ)容量約為650MB. 2) 一次性寫入光盤（WORM） 一次性寫入光盤可由用戶寫入一次，寫入后不能擦除或修改，但可以反復(fù)多次讀出。 3) 可抹型光盤（MO） 可抹型光盤既可讀出數(shù)據(jù)，也可重新寫入數(shù)據(jù)。,6. 輸入/輸出設(shè)備 鍵盤：必備的標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備，向計(jì)算機(jī)輸入命令、程序和數(shù)據(jù)。, 鼠標(biāo) 常用的鼠標(biāo)器有兩種：機(jī)械式、光電式和光學(xué)機(jī)械式,圖3.3 兩鍵、三鍵及滾輪鼠標(biāo),7. 輸出設(shè)備, 顯示器（又稱監(jiān)視器） 計(jì)算機(jī)的重要輸出設(shè)備

10、之一，顯示器必須配顯示適配器(顯卡)。CRT顯示器，即陰極射線管顯示器，是最早使用的顯示器。 像素：顯示器上的文本和圖像是由點(diǎn)組成的，這些點(diǎn)稱為像素。 分辨率：指屏幕上像素的數(shù)目。,LCD和CRT顯示器, 打印機(jī)（并行口） 根據(jù)打印機(jī)的工作原理，可將打印機(jī)分為3類：針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī),激光打印機(jī),噴墨打印機(jī),針式打印機(jī),機(jī)箱和電源 機(jī)箱有立式和臥式兩種。,9. 其他設(shè)備 觸摸屏掃描儀筆輸入設(shè)備光盤刻錄機(jī)DVD-ROM數(shù)碼相機(jī)調(diào)制解調(diào)器,4.3 微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo) 1. 字長(zhǎng) 計(jì)算機(jī)中，表示信息的最小單位是位；作為一個(gè)整體來(lái)處理或運(yùn)算的一組二進(jìn)制數(shù)稱為計(jì)算機(jī)字（word）。

11、 字長(zhǎng)：是計(jì)算機(jī)運(yùn)算部件一次能處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。是一個(gè)計(jì)算機(jī)字中所包含的二進(jìn)制的位數(shù)。 字長(zhǎng)影響機(jī)器功能、精度和速度等。計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)越長(zhǎng)，所表示的數(shù)值有效位數(shù)越多，尋址范圍越大，計(jì)算機(jī)的精度也就越高，功能也就越強(qiáng)。有16位、32位等。 8 bit = 1 Byte,2. 主頻 主頻指微機(jī)CPU的時(shí)鐘頻率。主頻單位是MHz（兆赫茲）。 主頻的大小在很大程度上決定了微機(jī)運(yùn)算速度的快慢。主頻越高，微機(jī)的運(yùn)算速度就越快。,3. 存儲(chǔ)容量 存儲(chǔ)容量：是指一個(gè)功能完備的基本存儲(chǔ)體所能匯集的字節(jié)最大數(shù)。 主存儲(chǔ)器容量越大，能容納的數(shù)據(jù)和程序量就越多，處理能力就越強(qiáng)，與CPU交換數(shù)據(jù)信息方便且迅速。輔助存

12、儲(chǔ)器容量越大，所存儲(chǔ)信息量的能力也就越強(qiáng)。,4. 運(yùn)算速度 運(yùn)算速度是用每秒鐘能執(zhí)行基本指令的操作次數(shù)表示，每秒百萬(wàn)次記作MIPS。,5. 兼容性 計(jì)算機(jī)兼容性是指不同廠家生產(chǎn)的硬件和軟件相互適用的性能指標(biāo)。 兼容性有硬件兼容和軟件兼容之分。硬件兼容是指一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的配件或設(shè)備，不需修改就可用于其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，軟件兼容是指一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)，不需修改就可用于其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。,數(shù)據(jù)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率是指數(shù)據(jù)在單位時(shí)間內(nèi)主機(jī)與外設(shè)之間交換信息的量,單位為位/秒,或字節(jié)/秒. 除了上述指標(biāo)外,還應(yīng)當(dāng)考慮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性、安全性和可維護(hù)性等性能指標(biāo)。,4.4 如何選擇計(jì)算機(jī)的基本配置 配置一臺(tái)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、性能穩(wěn)定的計(jì)算機(jī)，存在許多方面的綜合因素，包括用途、功能、性能、市場(chǎng)及價(jià)格等。通常情況下需要考慮的問(wèn)題有： 1. 需求原則 “滿足、到位”原則 2. 衡量取舍原則 功能優(yōu)先，效能次之。,3. 選擇部件應(yīng)注意的問(wèn)題 （1）主板 必須與所選的CPU匹配；電源接頭與IDE接口的布線的穩(wěn)定性多測(cè)試；兼容性。 （2）CPU 首