微型計算機基礎(chǔ)知識

1、微型計算機基礎(chǔ)知識微型計算機， 簡稱微機， 我們通常又稱為電腦。 它是現(xiàn)代計算機枝術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物， 它的設(shè)計汲取了大、中、小型機中所采用的先進技術(shù)，使用功能強大、性能優(yōu)良的微 處理器作為其核心部件。 它的主要部件都是大規(guī)模集成電路芯片和先進的輸入輸出電 子設(shè)備，同其它各類計算機相比，微機體積小、重量輕、功耗低，并且現(xiàn)代微機系統(tǒng) 產(chǎn)品都趨于標準化、模塊化，這樣，可以根據(jù)實際需求方便、靈活地組成各種不同的 系統(tǒng)，可以通過自診斷、在線檢測等現(xiàn)代化手段，及時地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，因而適應性 強，對環(huán)境要求較低，組裝、維修方便。微機組裝和維修維護是從事計算機操作和應用以及電腦愛好者應該具備的知識， 在我們?nèi)粘Ｊ?/p>

2、用微機的過程， 總會出現(xiàn)這樣那樣的問題， 這些問題多半與微機硬件配 置及相關(guān)驅(qū)動軟件設(shè)置有關(guān)， 而少有硬件損壞或軟件錯誤， 因此了解和掌握微機硬件 的工作原理，學習相關(guān)軟件的設(shè)置是十分必要的。一 微機的發(fā)展狀況計算機是二十世紀中葉誕生的，被稱為人類最重要的發(fā)明之一。半個世紀以來， 計算機及相關(guān)技術(shù)取得了驚人的發(fā)展，是二十世紀發(fā)展最為迅速，應用最為廣泛，普 及程度最高的一種科學技術(shù)。早期計算機使用的元器件是電子管（真空管） ，晶體管， 因而體積非常龐大。自二十世紀 70 年代開始，采用了集成電路技術(shù)，并且把計算機 各部件按功能分類，相關(guān)部件集成在一塊芯片上（例如微處理器） ，或一塊電路板上 （例

3、如主板、顯示卡、網(wǎng)卡等） ，這樣，計算機的功能越來越強，速度越來越高，體 積急劇減少，而成本也急劇下降，同時也便于進行組裝和維修維護。對于計算機硬件高速發(fā)展狀況，有個著名的摩爾（ Moore ）定律，它是這樣描述 的：集成電路的復雜性（性能）大約每隔 18 個月提高一倍，成本則下降一半。例如， 1990 年到 1996 年的 6 年中，每塊芯片上的晶體管數(shù)量增加了 16 倍，電路速度的增 長也超過了 4 倍，磁盤的密度每年以大約 60%的速度提高。 估計這個定律在今后若干 年左右仍可適用。最早的微型計算機誕生于 70 年代，而現(xiàn)在市場上的主流產(chǎn)品是 PC 系列微型計 算機，它起源于美國 IBM

4、 公司 1981 年推出的 IBM-PC 機，由于 IBM 公司在計算機 領(lǐng)域所占有的強大地位，它的 PC 機一經(jīng)推出，世界各公司紛紛向其靠攏。同時，由 于 PC 機采用了“開放式體系結(jié)構(gòu)” ，且公開了其技術(shù)資料，因此各計算機公司先后 為 PC 機推出了各種版本的系統(tǒng)軟件，豐富多樣的應用軟件，以及種類繁多的硬件配 套產(chǎn)品。同時，一些公司還先后竟相推出與 IBM系列PC機兼容的各種PC兼容。IBM 公司的舉措促進了兼容機的發(fā)展和微機的規(guī)模生產(chǎn)， 由于微型計算機領(lǐng)域的發(fā)展極其迅速，競爭激烈，形成各家兼容機生產(chǎn)公司各領(lǐng)風騷的局面，使 IBM 公司漸漸淡出 了 PC 機市場，而涌現(xiàn)了各種兼容機的品牌，

5、比較著名的有AST 、COMPAQ 、 HP、DELL 等，國內(nèi)的有宏基、聯(lián)想、清華同方等，同時不那么有名的品牌機可以說是遍 地開花。由于 PC 機采用了模塊化的板卡插接件，業(yè)內(nèi)各種標準統(tǒng)一，因而又為廣大 個人愛好者自己裝機和維護升級提供了極大的方便，促使自己動手裝機（英文簡稱 DIY ，同時自己裝機者稱為 DIYer ）的市場無比繁榮。微型計算機的核心部件是微處理器，也稱為中央處理器（英文簡稱CPU ）。1971年美國 Intel 公司成功地把算術(shù)運算器和邏輯控制電路集成在一起，發(fā)明了世界上第 一片 4 位微處理器芯片（ Intel 4004），它包括寄存器、算術(shù)邏輯部件、控制部件、時 鐘發(fā)

6、生器、內(nèi)部總線等。同年，第一臺使用4004 芯片的微型計算機（ MCS-4 系統(tǒng)）宣告誕生。 當年的 IBM-PC 機也是采用了 Intel 公司的 8088 微處理器， 以后 Intel 公司 又陸續(xù)推出了 80286，80386， 80486 微處理器芯片，與此同時， AMD 公司和 Cyrix 等公司也生產(chǎn)了 Intel80x86 系列的兼容產(chǎn)品而成為 Intel 公司的主要競爭對手。 兼容微 處理器產(chǎn)品以更高的性能價格比贏得了一定的市場份額。 我們目前所說的兼容機更多 地是指其 CPU 采用的是非 Intel 公司生產(chǎn)的而與之相兼容的微處理器。1993 年, Intel公司推出了替換8

7、0486的產(chǎn)品，沒有沿襲以往的命名方法叫80586,而是稱為 Pentium 微處理器（中文名為奔騰） ，并且其下一代產(chǎn)品隨之而被稱為 Pentium II （奔騰二代，簡稱 P2）、Pentium III （奔騰三代，簡稱 P3）和Pentium IV （奔騰四 代，簡稱P4）。同時，Intel公司為了同競爭對手搶占市場份額，對各代奔騰處理器經(jīng) 過一定簡化（去掉某些不常用部件,性能在某特定運行時會有一定降低,但價格大大 降低）而推出了 Celeron 處理器（中文名為賽揚） ,Celeron 是 Pentium II 的簡化, Celeron II 是 Pentium III 的簡化,而 P

8、entium IV 的簡化就叫 Pentium IV Celeron 。同樣,兼容 的微處理器廠商也不沿用x86命名的習慣（如AMD386 ,AMD486 ,AMDK5 , Cyrix486，6x86等），而重新命名了新的產(chǎn)品，女口 K6-2，K7，Thunderbird（雷鳥系列），Duron （毒龍系列），Cyrix III。一般來說, 某一代微處理器都有不同主頻系列型號, 如 P4 1.4/1.5/1.6/1.7/1.8/1.9/2.0GHz ,主頻越高,意味著微處理器速度越快,性能越好,但 這不是衡量微處理器的唯一指標, 如 P4 Celeron 1.7GHz 在很多方面就不如 P4

9、1.5GHz 的性能好。目前微處理器的主頻已高達 3.2GHz 。由于微型計算機價格低廉,用途廣泛,在政府管理、軍事、工業(yè)、商業(yè)、教育、 科研以及服務(wù)業(yè)等已達到了“無處不在”的地步。特別是連入了因特網(wǎng)后,使人們與 世界的聯(lián)系、交流方式發(fā)生了根本性的變革,人們會越來越多的使用微機,而能否透 徹地了解微機,熟練地組裝、操作和維護維修微機,是一個人掌握計算機水平的重要 標志。二 微機的分類微機分類的方式很多，按常見的綜合方式分類，可以分為以下幾類： 1單片機和單板機（1）單片機 利用大規(guī)模集成電路工藝將微型機的三大組成部分（CPU 、內(nèi)存和 I/O接口電路 ）集成在一片硅片上， 這就是單片機。 目前

10、 4位機多做成單片機， 8 位機有單 片和多片之分 * 使用簡單的開發(fā)裝置可以對它進行在線開發(fā)。單片機在工業(yè)過程控制、智能化儀器儀表和家用電器中得到廣泛的應用。（2）單板機若將微型機的CPU、內(nèi)存、I/O接口電路多個芯片安裝在一塊印制電 路板上就組成了單板機。單板機結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，性能較好，經(jīng)過開發(fā)后，可用 于過程控制、各種儀器儀表、機器的單機控制、數(shù)據(jù)處理等，且普遍用作學習“微型 機原理”的實驗機型。2個人臺式微機個人臺式計算機 （desktop） 成為目前微型計算機（或個人計算機）的通稱。按其CPU的種類，包括In tel系列（及其兼容處理器系列）、Motorola系列（PowerPC

11、）、 RISC 處理器系列。臺式計算機適應性強，配套軟件眾多，涵蓋各種應用領(lǐng)域且對環(huán) 境要求較低，得到了極廣泛的應用。另外，由于臺式計算機各部件設(shè)計都很標準化和 模塊化，市場上很易購買，因此自己組裝很方便。3服務(wù)器服務(wù)器是在多機環(huán)境，即網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，存放共享資源及提供運算能力的計算機。 這類微機要求運算能力強，存儲容量大，處理輸入輸出數(shù)據(jù)的速度快，專用服務(wù)器一 般對內(nèi)部的總線結(jié)構(gòu)和接口控制有專門的設(shè)計，高檔的服務(wù)器還采用了多 CPU、磁盤陣列及熱拔插等技術(shù)，因此服務(wù)器一般都是品牌機，價格昂貴。4便攜式微機便攜式微機是一種體積極小、重量極輕，但功能很強的便攜式微型機。從便攜式 微機又衍生出膝上微型

12、機（又稱為筆記本計算機）和掌上微型機（又稱為個人數(shù)字助 手（PDA）、掌上電腦）。便攜式計算機的特點是：可移動性、輕便和可攜帶。三 微機的檔次微機的核心部件是中央處理器（CPU），各種檔次的微機即是以其 CPU的不同檔 次來劃分的，也就是說 CPU 是各種檔次的微機的代名詞， CPU 的性能基本上就反映 出一臺微機的的性能。目前市場主流微機是屬于PC系列的個人微機，都采用了 In tel公司的系列微處理器或其他公司生產(chǎn)的兼容微處理器作為CPU，因此CPU芯片發(fā)展了多少代，對應地微機就產(chǎn)生了多少代，例如有 PC/XT 機、 PC/AT 機、 386系列機、 486 系列機、奔騰系列機、奔騰二代系

13、列機、奔騰三代系列機、奔騰四代系列機，參見表1-1 。表1-1微機的檔次微機檔次采用的CPUCPU典型的主頻推出的年代PC/XT 機8088， 80864.77-10MHZ1981 年P(guān)C/AT 機8028612.5MHz1985 年386系列機80386SX，80386DX16-33MHZ1987 年486系列機80486SX，80486DX 等25-100MHZ1989 年奔騰系列機In tel 的 Pen tium，Pen tium Pro，Pentium MMX ； AMD 的 K5 ； Cyrix 的 6x86 ；75-250MHZ1993 年奔騰二代系列機In tel 的 Pe n

14、tium II，Celero n ；AMD 的 K6300-600 MHz1997 年奔騰三代系列機In tel 的 Pe ntium III， Celero nII ； AMD 的 K7450 MHz1999 年奔騰四代系列機In tel的Pen tiumIV ，PentiumlV Celeron ; AMD 的Atholon系列等850 MHz2000/11/21雖然微機所采用的 CPU的不同決定了它的檔次，但其綜合性能在很大程度上取 決于系統(tǒng)的其他配置。其中最重要的配置包括內(nèi)存的容量，外存儲器的種類、容量和 速度，顯示系統(tǒng)的類型和速度等。相同檔次的微機，由于配置不同，性能也不相同， 價格

15、也會有很大差異。1.2.3微機的性能指標微機系統(tǒng)的性能通常用以下主要技術(shù)指標來評價：字長：這是由CPU決定的。計算機可以把復雜的問題分解成多個簡單的情況來逐步完成（如把表示較復雜的數(shù)據(jù)分成多段簡單的數(shù)據(jù)，把過程較復雜的操作分成一系列簡單的操作），字長就是計算機每一次能直接處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)， 一般一臺計算機的字長取決于它的通用寄存器、內(nèi)存儲器、算術(shù)邏輯單元（ALU）的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線的寬度。字長越長，一個字所能表示的數(shù)據(jù)精度就越高；在完成同樣精度的運算時，數(shù)據(jù)處理速度越高。主頻：是指計算機的時鐘頻率，單位一般用MHz （百萬次/秒）。主頻在很大程度 上決定了計算機的運算速度，主頻越高，運算速

16、度越快。如現(xiàn)在微機的主頻已達 3.2GMHz 。運算速度：是指每秒鐘能執(zhí)行多少條指令，單位一般用 MIPS （百萬條 /秒）。由 于執(zhí)行不同指令所需的時間不同， 因而有不同的計算運算速度的方法。 可以用各 條指令的統(tǒng)計平均方法來計算運算速度； 也可以用執(zhí)行時間最短的指令來計算運 算速度；還可以直接給出每條指令的執(zhí)行時間來計算運算速度。內(nèi)存容量： 是指內(nèi)存中能存儲信息的總字節(jié)數(shù)。 內(nèi)存容量的大小反映了計算機的 信息處理能力，容量越大，能力越強。存取周期：存儲器進行一次完整的讀/ 寫操作所需的時間，也就是存儲器連續(xù)兩次讀（或?qū)懀┧璧淖疃虝r間間隔。存取周期越短，則存取速度越快，直接影響 運算速度越

17、快。如 DDR內(nèi)存比SDRAM、EDO等內(nèi)存快，而 Cache （高速緩存） 又比一般內(nèi)存快得多。外存容量及速度：計算機的所有文件（包括程序，數(shù)據(jù)及文本）都保存在外部存 儲器中，如硬盤，軟盤及光盤等。外存容量要比內(nèi)存大得多且在關(guān)機后會永久保 存，由于一般外存都帶有機電裝置，因此存取速度比內(nèi)存慢的多。系統(tǒng)的兼容性、可靠性和可維護性，以及外圍設(shè)備擴展能力：這主要指計算機系 統(tǒng)配接各種外圍設(shè)備的可能性、 靈活性和適應性。 一臺計算機允許配接多少外圍 設(shè)備，對于系統(tǒng)接口和軟件研制都有重大影響。在微型機系統(tǒng)中，打印機型號、 顯示屏幕分辨率、外存儲器容量等，都是外圍設(shè)備配置中需要考慮的問題。軟件的配備：軟

18、件是計算機系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，它配置是否齊全，直 接關(guān)系到計算機性能的好壞和效率的高低。 例如是否有功能很強、 能滿足應用要 求的操作系統(tǒng)和高級語言、匯編語言，是否有豐富的、可供選用的應用軟件等， 都是在購置計算機系統(tǒng)時需要考慮的。四 微機的選型及配置方案1確定微機的用途首先要明白一個觀念， 就是計算機是最不保值的商品。 我們前面介紹了著名的摩 爾定律，反映在普通用戶上，即是基本以每個月 4%的幅度貶值，例如年初以 10000 元購買的微機，年底可能只值 5000 元或者更低。微機中最保值的可能就是顯示器， 且顯示器對使用者的影響也最大， 因而在購買微機時， 顯示器應該是用戶最關(guān)心的微

19、 機部件。在購買微機時，選型不要一味要檔次高，配置高而造成某些功能目前用不上，過 了一段時間后又過時且市面上無相應的軟、硬配件。因此，首先要確定微機的用途， 對一般用戶，歸結(jié)起來其用途可以包括在以下三種中：（ 1 ） 文字處理、上網(wǎng)、家政管理和炒股；（ 2 ） 一般的平面、動畫圖形設(shè)計；（ 3） 廣告制作、電腦游戲；2配置微機原則針對上面三種用途，可以配置三種價格層次的微機。對于第 1種用途，一般可以運用 6000 元定律。即購買價格在 6000元左右的機器。 如果用戶是新手，可以購買品牌機，其價格應上浮15%左右。 6000 元定律是針對自己組裝微機的用戶（稱為 DIYer）而確定的：即10

20、00元左右用于購買 CPU , 1000元 左右用于購買主板（主板集成顯卡和聲卡） ， 1800元左右用于購買顯示器， 1200元左 右用于購買內(nèi)存和硬盤， 1000 元左右用于購買光驅(qū)、軟驅(qū)、鍵盤、鼠標、機箱及音 響。對于第 2 種用途，由于是用于平面和動畫設(shè)計，所以必須選擇 2500 元以上的顯 示器，且應單獨購買 500 元以上的顯卡，這樣可以保證圖形圖像制作的效果。如果是 專門用于動畫制作，顯卡的投入應更高。這類微機價格應在7500元左右。對于第 3 種用途，由于新游戲的不斷推出，它們對機器性能要求越來越高，無論 怎樣高配置都不為過。當然，電腦游戲追求逼真的三維聲音和場景，因此聲卡、顯

21、卡 和音箱尤為重要。這類微機的低價應為 10000 元。建議不買品牌機，通過自己組裝， 可以選擇令人滿意的發(fā)燒級組合。五 微機系統(tǒng)的組成微機雖然體積不大， 卻具有許多復雜的功能和很高的性能， 因此在系統(tǒng)組成上幾 乎大型計算機系統(tǒng)沒有什么不同，可以說是“麻雀雖小，五臟俱全”，如果把計算機比作“人”的話，那么可以這樣說： 硬件是軀體，軟件是靈魂。硬件中，處理器是心 臟，存儲器是大腦，控制電路是神經(jīng)，主機板是骨骼，外部設(shè)備是手腳和眼耳口鼻的 延伸和擴展 。通常，我們把微機系統(tǒng)分為硬件和軟件兩大部分。硬件是指構(gòu)成微機系統(tǒng)的全部物理裝置， 包括計算機系統(tǒng)中由電子、 機械和光電 元件等組成的各種部件和設(shè)備

22、。 這些部件和設(shè)備按照計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求構(gòu)成一個 有機整體，稱為計算機硬件系統(tǒng)。計算機進行信息的存儲、處理和交換等操作都是在 軟件的控制下，通過硬件實現(xiàn)的。它的外觀如圖 1-1 所示。圖1-1 一臺微機的外觀圖僅僅只有硬件的微機，稱為裸機，其實不能做任何事情。硬件與軟件相互配合才 能實現(xiàn)計算機所能完成的各種任務(wù)。軟件是指為計算機編制的各種程序及相應文檔，讓計算機保存、處理的各類信息資料。軟件通常是存儲在各種外部存儲器上，如軟盤、硬盤、光盤、閃存盤等。六硬件硬件（Hardware）可分為兩大部分：主機和外設(shè)。主機包括中央處理器 CPU和內(nèi)部存儲器。外設(shè)包括外部存儲器、輸入設(shè)備和輸 出設(shè)備。1中

23、央處理器CPUCPU包括運算器、控制器和內(nèi)部寄存器三個主要部分。運算器也稱為算術(shù)邏輯單元（Arithmetic Logic Unit，簡稱ALU ）。顧名思義，運算器的功能是完成數(shù)據(jù)的算術(shù) 和邏輯運算?？刂破饕话阌芍噶罴拇嫫?、指令譯碼器和控制電路組成。控制器根據(jù)指 令的要求，對微機各部件發(fā)出相應的控制信息并使它們協(xié)調(diào)工作，從而完成對整個 計算機系統(tǒng)的控制。內(nèi)部寄存器用來存放即將要運算的數(shù)據(jù)或剛運算的結(jié)果。2內(nèi)部存儲器存儲器用于存放計算機工作所必需的數(shù)據(jù)和程序。有了它，才能保證實現(xiàn)計算機的“程序存儲”和“程序控制”，計算機對信息才具有記憶功能。按照其作用和地位， 存儲器分為內(nèi)部存儲器和外部存儲器

24、兩大類。內(nèi)部存儲器（又稱為主存儲器，簡稱內(nèi) 存或主存）是直接與 CPU相聯(lián)系的存儲器，所有要執(zhí)行的程序和要處理的數(shù)據(jù)一般 都要先裝入內(nèi)存。內(nèi)存由半導體大規(guī)模集成芯片組成，其特點是存取速度快，但是成 本高因而容量有限，并且所存儲的信息在斷電后會自動消失。3外部存儲器 外部存儲器（又成為輔助存儲器，簡稱外存或輔存）在微機系統(tǒng)中通常是作為后備存儲器使用的， 用于擴充內(nèi)存的容量和保存當前暫時不用的信息。 外存的特點是容 量大，單位容量價格低， 信息可以長期保存， 其種類很多， 如硬磁盤、 軟磁盤、 磁帶、 光盤、閃存盤等，其中很多攜帶方便，互相傳遞、交換數(shù)據(jù)十分容易。4輸入設(shè)備 輸入設(shè)備是計算機系統(tǒng)接

25、受外部數(shù)據(jù)的部件， 人們對控制計算機所有操作的命令 和要求， 或者相關(guān)數(shù)據(jù)都是通過輸入設(shè)備傳給計算機。 人對計算機的控制以及計算機 內(nèi)的所有程序和數(shù)據(jù)都是首先通過輸入設(shè)備來完成和實現(xiàn)的。 微機上標準的輸入設(shè)備 有鍵盤和鼠標，常見的還有掃描儀，數(shù)碼相機。另外，外部存儲器既可作輸入設(shè)備， 也可作輸出設(shè)備。5輸出設(shè)備 輸出設(shè)備是計算機系統(tǒng)將內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為人們可以直接接受和理解的載體形式， 如視覺（包括文字、圖像、視頻等） ，聲覺（包括聲音、音樂等） 。微機上常見的輸出 設(shè)備有顯示器，打印機，音箱等，當然還包括外部存儲器七 軟件計算機的軟件（ Software ）是指為了運行、管理和維護計算機系統(tǒng)所編

26、制的各種 程序。有時，我們也把計算機所處理的各種數(shù)據(jù)也稱為軟件。軟件一般分為系統(tǒng)軟件 和應用軟件。1系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件通常由計算機或計算機部件的設(shè)計制造者或?qū)ｉT的軟件公司提供， 它們是為了讓計算機按人們希望的方式正常運行、工作；有效管理計算機的各種資源；更 方便人們的監(jiān)控、操作的程序。包括操作系統(tǒng)（例如著名的DOS，Windows ），計算機監(jiān)控管理程序， BIOS 設(shè)置程序、開機引導程序、計算機各部件的驅(qū)動程序、開發(fā) 各類程序或應用系統(tǒng)的工具或平臺（例如著名的C+ ，Oracal，SQL 等）。2應用軟件 應用軟件是由各種軟件公司、用戶，利用各種系統(tǒng)軟件、開發(fā)工具或平臺設(shè)計編制的， 用來解決

27、用戶各種實際問題的程序或應用系統(tǒng)。 例如著名的 Office 辦公系列軟 件，IE瀏覽器，以及各財務(wù)軟件，各銀行、證券系統(tǒng)，電力管理，教育課件，人事檔 案管理，工廠，商業(yè)，政務(wù)，軍事等各行各業(yè)的應用系統(tǒng)。事實上，目前絕大部分計 算機用戶都是通過各類應用軟件來使用計算機的。微機系統(tǒng)的組成見圖 1-2 表示：硬件外部存儲器：硬磁盤、軟磁盤、磁帶、光盤、閃存盤徽機系統(tǒng)輸入設(shè)備：龍盤.鼠標、掃描儀、數(shù)碼相機I輸岀設(shè)備：顯示爲X打印機*繪團儀 系統(tǒng)軟件軟1應用軟件圖1-2微機系統(tǒng)的組成八微機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前的各種微型機系統(tǒng)從硬件體系結(jié)構(gòu)來看，采用的基本上是計算機的經(jīng)典結(jié)構(gòu)馮諾依曼結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的要點是：由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成。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?？刂破魇歉鶕?jù)存放在存儲器中的指令序列即程序來工作的，并由一個程序計數(shù)器控制指令的執(zhí)行。控制器具有判別能力，能以計算結(jié)果為基礎(chǔ)，選擇