1、計(jì)算機(jī)硬件組成

1、v 了解微型計(jì)算機(jī)的組成、主要性能了解微型計(jì)算機(jī)的組成、主要性能指標(biāo)、發(fā)展方向及其分類指標(biāo)、發(fā)展方向及其分類v 理解微型計(jì)算機(jī)各部件的功能與主理解微型計(jì)算機(jī)各部件的功能與主要技術(shù)指標(biāo)要技術(shù)指標(biāo)v 3.1 微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)v 3.2 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)v 3.1.1 微型計(jì)算機(jī)概述微型計(jì)算機(jī)概述v 3.1.2 微型計(jì)算機(jī)的分類微型計(jì)算機(jī)的分類v1. 微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)主板（又稱母板） CPU 硬盤驅(qū)動器 DVD-ROM驅(qū)動器 軟盤驅(qū)動器 顯示器適配器 內(nèi)存 電源v2. 微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo) CPU指標(biāo)指標(biāo) CPU字長、時(shí)鐘

2、頻率。字長、時(shí)鐘頻率。 運(yùn)算速度運(yùn)算速度 每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)。每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)。 內(nèi)存容量內(nèi)存容量 內(nèi)存儲器存儲數(shù)據(jù)的能力。內(nèi)存儲器存儲數(shù)據(jù)的能力。v3. 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向 高速化高速化 處理器主頻處理器主頻 超小型化超小型化 典型的標(biāo)志是筆記本電腦和典型的標(biāo)志是筆記本電腦和PDA的流行。的流行。 多媒體化多媒體化 全新的多媒體處理芯片、多媒體和超媒體全新的多媒體處理芯片、多媒體和超媒體系統(tǒng)的開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和發(fā)展多媒體通信系統(tǒng)的開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和發(fā)展多媒體通信等。等。 網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、具有聯(lián)網(wǎng)功能的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、具有聯(lián)網(wǎng)功能的

3、PDA以及各種以及各種類型的個(gè)人計(jì)算機(jī)等正在飛速發(fā)展。類型的個(gè)人計(jì)算機(jī)等正在飛速發(fā)展。 隱形化隱形化 今后將擺脫顯示屏、鍵盤加主機(jī)的傳統(tǒng)形象，今后將擺脫顯示屏、鍵盤加主機(jī)的傳統(tǒng)形象，電視計(jì)算機(jī)、影音計(jì)算機(jī)等將大量出現(xiàn)。電視計(jì)算機(jī)、影音計(jì)算機(jī)等將大量出現(xiàn)。v1. 按組成結(jié)構(gòu)分類按組成結(jié)構(gòu)分類 單片機(jī)單片機(jī) 組成部分集成在一個(gè)超大規(guī)模芯片上，組成部分集成在一個(gè)超大規(guī)模芯片上，具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于控制、儀器微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于控制、儀器儀表、通信、家用電器等領(lǐng)域。儀表、通信、家用電器等領(lǐng)域。

4、單板機(jī)單板機(jī) 各組成部分裝配在一塊印刷電路板上，各組成部分裝配在一塊印刷電路板上，結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、性能較好，常用于過程控結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、性能較好，常用于過程控制或作為儀器儀表的控制部件。制或作為儀器儀表的控制部件。 多板機(jī)多板機(jī) 各組成部分裝配在多塊印刷電路板上，各組成部分裝配在多塊印刷電路板上，如臺式、便攜式如臺式、便攜式PC機(jī)。機(jī)。v2. 按用途分類按用途分類微型計(jì)算機(jī)按用途可分為臺式、便攜式、手持式等。圖3-1 常見微機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)、電視、影音三模式 平板電腦 家庭網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī) 移動計(jì)算機(jī) 3.2.1 主板主板3.2.2 CPU3.2.3 存儲器存儲器3.2.4 總線與接口總線與接口

5、3.2.5 輸入輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備v1. 主板架構(gòu)主板架構(gòu)PC99技術(shù)規(guī)格規(guī)范了主板設(shè)計(jì)要求，提出主板各接口必須采用有色識別標(biāo)識，以方便識別。主板在結(jié)構(gòu)上主要有AT、ATX、NLX、EATX、WATX以及BTX等類型。它們的主要區(qū)別在于板上各元器件的布局排列方式、尺寸大小、形狀以及所使用的電源規(guī)格和控制方式的不同。其中，AT結(jié)構(gòu)已經(jīng)淘汰；EATX和WATX多用于服務(wù)器/工作站主板；NLX等是ATX的變種。內(nèi)存內(nèi)存總線插槽總線插槽接口卡接口卡CPUCPU插座插座串行接口串行接口USB接口接口芯片組芯片組vATX新型主板結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：（1）擴(kuò)展插槽較多；）擴(kuò)展插槽較多；（2）優(yōu)化板上元件布局；）

6、優(yōu)化板上元件布局；（3）配合）配合ATX電源，實(shí)現(xiàn)軟關(guān)機(jī)；電源，實(shí)現(xiàn)軟關(guān)機(jī)；（4）MODEM遠(yuǎn)程遙控開關(guān)機(jī)；遠(yuǎn)程遙控開關(guān)機(jī)；（5）需要配合專門的）需要配合專門的ATX機(jī)箱使用。機(jī)箱使用。v2. 芯片組芯片組芯片組決定了主板的結(jié)構(gòu)及CPU的使用。根據(jù)芯片的功能，可分為南橋芯片和北橋芯片。南橋芯片主要負(fù)責(zé)I/O接口控制、IDE設(shè)備（硬盤等）控制以及高級能源管理等；北橋芯片負(fù)責(zé)與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存、AGP、PCI數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部傳輸，由于北橋芯片的發(fā)熱量較高，所以芯片上會裝有散熱片。v3. 主板上的輔助功能主板上的輔助功能（1）CPU監(jiān)控功能監(jiān)控功能（2）高級電源管理接口功能）高級電源管理接口功能

7、（3）自動開機(jī)）自動開機(jī)（4）系統(tǒng)休眠功能（）系統(tǒng)休眠功能（STD、STR）v1. CPU分類分類CPU有通用通用CPU和嵌入式嵌入式CPU。其區(qū)別主要在于應(yīng)用模式的不同。一般來說，通用CPU追求高性能，功能比較強(qiáng)，能運(yùn)行復(fù)雜的操作系統(tǒng)和大型應(yīng)用軟件；嵌入式CPU則強(qiáng)調(diào)處理特定應(yīng)用問題的高性能，主要用于運(yùn)行面向特定領(lǐng)域的專用程序，配備輕量級操作系統(tǒng)，在功能和性能上有很大的變化范圍。微型計(jì)算機(jī)一般采用通用CPU，最具代表性的產(chǎn)品是美國Intel公司的微處理器系列。此外，IBM、Apple、Motorola、AMD、Cyrix等也是著名的微處理器產(chǎn)品的生產(chǎn)公司。CPU的功能是計(jì)算機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)之一

8、，人們習(xí)慣用CPU的檔次來大體表示微型計(jì)算機(jī)的規(guī)格。2. 衡量衡量CPU性能的主要技術(shù)指標(biāo)性能的主要技術(shù)指標(biāo) （1）CPU字長 CPU內(nèi)部各寄存器之間一次能夠傳遞的數(shù)據(jù)位，即在單位時(shí)間內(nèi)（同一時(shí)間）能一次處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。 （2）位寬 CPU通過外部數(shù)據(jù)總線與外部設(shè)備之間一次能夠傳遞的數(shù)據(jù)位。 （3）x位CPU 通常用CPU字長和位寬來稱呼CPU。例如，Pentium CPU字長是32位，位寬是64位，稱為超32位CPU。 （4）CPU外頻 CPU總線頻率，是由主板為CPU提供的基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率。 （5）CPU主頻 CPU內(nèi)核電路的實(shí)際工作頻率，又稱為工作頻率或CPU那頻。 （6）生產(chǎn)工藝技術(shù)

9、 通常用微米數(shù)字來描述。 微型計(jì)算機(jī)存儲器分內(nèi)部存儲器和外部存儲器。內(nèi)部存儲器內(nèi)部存儲器訪問速度快訪問速度快信息暫時(shí)性信息暫時(shí)性相對價(jià)格高相對價(jià)格高外部存儲器外部存儲器訪問速度慢訪問速度慢信息永久性信息永久性相對價(jià)格低相對價(jià)格低1. 內(nèi)部存儲器內(nèi)部存儲器 在計(jì)算機(jī)里，內(nèi)部存儲器按其功能特征可分為以下三類： （1）隨機(jī)存取存儲器隨機(jī)存取存儲器(Random Access Memory，RAM) 通常所說的計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量均指RAM存儲器容量，即計(jì)算機(jī)的主存，CPU對它們既可讀出數(shù)據(jù)又可寫入數(shù)據(jù)。但是，一旦關(guān)機(jī)斷電，RAM中的信息將全部消失。 DRAM 動態(tài)隨機(jī)存儲器 SDRAM 同步動態(tài)隨機(jī)存儲器

10、 DDRRAM 雙倍速率的SDRAM RDRAM 存儲器總線式動態(tài)隨機(jī)存儲器 微機(jī)上使用的動態(tài)隨機(jī)存儲器被制作成內(nèi)存條的形式出現(xiàn)，插在系統(tǒng)主板的內(nèi)存插槽上。 （2）只讀存儲器只讀存儲器(Read only Memory，ROM) CPU對它們只取不存，其信息用戶無法修改。斷電時(shí)信息不會丟失。因此，ROM中一般存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理程序。 （3）高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器Cache Cache是介于CPU和內(nèi)存之間的一種可高速存取信息的芯片，用于解決它們之間的速度沖突問題。CPUCacheRAM Cache一般采用靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器SRAM構(gòu)成，按其功能通常分為兩類：CPU內(nèi)部的內(nèi)部的Cache和

11、CPU外部的外部的Cache。 CPU內(nèi)部的Cache也稱為一級Cache，它是CPU內(nèi)核的一部分，負(fù)責(zé)在CPU內(nèi)部的寄存器與外部Cache之間的緩沖。 CPU外部的Cache，主要用于彌補(bǔ)CPU內(nèi)部Cache的容量過小，負(fù)責(zé)整個(gè)CPU與內(nèi)存之間的緩沖。CPU外部的Cache又可分為板載板載Cache和片載片載Cache。 CPU的Cache容量、形式和速度是CPU的重要技術(shù)指標(biāo)，它直接影響到CPU的工作效率，并在很大程度上決定了該CPU的價(jià)格。 2. 外部存儲器外部存儲器 1）磁介質(zhì)存儲器）磁介質(zhì)存儲器 （1）軟盤 軟盤是用表面涂有磁性材料的柔軟的聚酯材料制成。將盤片邏輯地劃分成若干個(gè)同心圓

12、，每個(gè)同心圓稱為一個(gè)磁道磁道，磁道從外向內(nèi)編號，最外面的一個(gè)同心圓為0磁道。磁道又劃分成若干段，每段稱為一個(gè)扇區(qū)扇區(qū)。一個(gè)扇區(qū)一般可存放512 B的數(shù)據(jù)。磁盤的存儲容量可由下面的公式求出： 磁盤總?cè)萘看诺罃?shù)磁盤總?cè)萘看诺罃?shù)扇區(qū)數(shù)扇區(qū)數(shù)磁面數(shù)磁面數(shù)扇區(qū)字節(jié)數(shù)扇區(qū)字節(jié)數(shù) 例如，3.5英寸軟盤格式化后每面是80磁道，每個(gè)磁道有18個(gè)扇區(qū)，磁面數(shù)為2。其容量是80182512 B1.44 MB。 讀寫軟盤時(shí)，磁頭直接接觸盤面。 （2）硬盤硬盤片讀寫磁頭 硬盤片是由涂有磁性材料的鋁合金構(gòu)成。 讀寫硬盤時(shí)，磁性圓盤高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的托力使磁頭懸浮在盤面上而不接觸盤面。 硬盤容量視具體類型而定。硬盤的磁道、扇區(qū)

13、、柱面柱面扇區(qū)磁道 （3）磁盤陣列RAID RAID由若干個(gè)硬盤組成，通常應(yīng)用于大容量數(shù)據(jù)存儲，其主要的用途有兩個(gè)：資料備份、加速存取。資料備份、加速存取。 2）光介質(zhì)存儲器）光介質(zhì)存儲器 目前微機(jī)上使用的光介質(zhì)主流產(chǎn)品是光盤。常用： （1）只讀型光盤CD-ROM （2）可錄式光盤CD-R （3）可重復(fù)刻錄的光盤CD-RW 衡量光盤驅(qū)動器傳輸數(shù)據(jù)速率的指標(biāo)叫做倍速倍速，一倍速率= 150 KB/s。 后繼產(chǎn)品DVD-ROM，DVD-ROM一倍速率是1.3 MB/s。 3）移動存儲產(chǎn)品）移動存儲產(chǎn)品 （1）移動硬盤 （2）Flash存儲設(shè)備 （3）磁光技術(shù)移動存儲產(chǎn)品 磁盤技術(shù)與光技術(shù)結(jié)合。1.

14、 總線總線 （1）總線分類數(shù)據(jù)總線：數(shù)據(jù)總線：傳輸數(shù)據(jù)信息（雙向，取決于CPU字長）地址總線：地址總線：傳輸?shù)刂沸畔ⅲ▎蜗?，決定內(nèi)存空間）控制總線：控制總線：傳輸控制信息（雙向，取決于CPU字長）內(nèi)部總線內(nèi)部總線：連接CPU的各個(gè)組成部件（芯片內(nèi)部）系統(tǒng)總線：系統(tǒng)總線：連接計(jì)算機(jī)中各大部件外部總線：外部總線：連接計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備連接對象傳輸對象微微處處理理器器地址總線地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線控制總線控制總線內(nèi)存插槽內(nèi)存插槽外存接口外存接口I/OI/O接口接口其他其他I/OI/O主主存儲器存儲器硬盤等硬盤等各種外設(shè)各種外設(shè)鍵盤顯示鍵盤顯示接口電路接口電路微處理器、總線、存儲器、接口電路和外設(shè)邏輯關(guān)系 （2）總線標(biāo)準(zhǔn) ISA（Industry Standard Architecture）總線 PCI（Peripheral Component Interconnect）總線 AGP（Advanced Graphics Port）2. 計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備接口計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備接口 外部總線通常以接口形式表現(xiàn)，是外部設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接的端口。圖3-2 PCE總線功能框圖 （1）串行接口（2）并行接口（3）USB接口（4）IEEE 1394接口（5）