第2章微型計(jì)算機(jī)及常用軟件

12.1微型計(jì)算機(jī)概述2.2系統(tǒng)主板的作用2.3存儲(chǔ)器的安裝及用途2.4總線及其分類(lèi)2.5常見(jiàn)輸入設(shè)備的連接與使用2.6常見(jiàn)輸出設(shè)備的連接與使用2.7 常用軟件簡(jiǎn)介第2章微型計(jì)算機(jī)的組成及應(yīng)用22.1微型計(jì)算機(jī)概述2.1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次及分類(lèi)1．微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3個(gè)層次。32.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類(lèi)按照功能及復(fù)雜程度，將微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分為3類(lèi)：①單片機(jī)：將微處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口和系統(tǒng)總線集成在一個(gè)芯片上。用于控制儀器儀表等。②單板機(jī)：將CPU芯片、存儲(chǔ)器芯片、I/O接口芯片和簡(jiǎn)單的I/O設(shè)備(小鍵盤(pán)、LED顯示器)等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序(固化在ROM中)，就構(gòu)成了一臺(tái)單板微型計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)單板機(jī))。常用于實(shí)驗(yàn)控制、工業(yè)控制等。③個(gè)人計(jì)算機(jī)：各組成部件裝配在多塊電路板上，如臺(tái)式微型計(jì)算機(jī)、便攜式PC機(jī)。4單板機(jī)52.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的配件⑴從外觀來(lái)看，臺(tái)式微型計(jì)算機(jī)主要有主機(jī)箱、顯示器、鍵盤(pán)和鼠標(biāo)器4個(gè)配件。根據(jù)需要，還可以添加如打印機(jī)、音箱（耳麥）和掃描儀等。⑵主機(jī)箱內(nèi)配件：基本配件有主板、電源盒、硬盤(pán)、光盤(pán)和軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器；主板上插接的基本配件有CPU、內(nèi)存條和顯示卡。根據(jù)需要另外擴(kuò)充配件，例如，接音箱需要配聲卡；連接網(wǎng)絡(luò)需要配網(wǎng)卡或Modem。67重新啟動(dòng)按鈕Reset電源按鈕Power892.2系統(tǒng)主板及其部件的作用

微型計(jì)算機(jī)硬件由系統(tǒng)主板、微處理器、存儲(chǔ)器和輸入／輸出（I/O）接口電路及設(shè)備組成，采用總線結(jié)構(gòu)將各部件連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)與外界信息交換。

102.2.1系統(tǒng)主板系統(tǒng)主板是一塊連接組裝其他部件的母板。主板通過(guò)總線將CPU等各種器件和外部設(shè)備有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，形成一套完整的硬件系統(tǒng)。11北橋芯片CPU插座

內(nèi)存條插槽

PCI_E顯卡插槽PCI插槽BIOS芯片南橋芯片SATA接口IDE插槽外部接口區(qū)

CMOS電池12串并行接口USB接口AGP插槽PCI插槽CPU插座內(nèi)存條插槽電源插座硬盤(pán)接口PS/2接口13主板上部件采用固化和插接兩種方式安裝：

固化方式：是將部件焊接在系統(tǒng)主板上，如控制芯片組(南、北橋芯片)、BIOS芯片等，其缺點(diǎn)是部件與系統(tǒng)主板一體，不容易更換部件。插接方式：是將部件(如CPU、內(nèi)存條等)帶金屬絲(總線)的一邊插入到系統(tǒng)主板上的相關(guān)插槽中，若部件破損時(shí)不會(huì)導(dǎo)致更換系統(tǒng)主板或其他部件。142.2.2主板中的主要部件及其作用⑴CPU152.系統(tǒng)主板上有若干個(gè)芯片，其中南橋和北橋芯片是核心部件。

南橋芯片（SouthBridge）：南橋芯片主要協(xié)助CPU對(duì)鍵盤(pán)控制器、USB(通用串行總線)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和電源管理控制器等進(jìn)行管理。163.北橋芯片（NorthBridge）：主板芯片組中的核心部件，用于協(xié)調(diào)和控制數(shù)據(jù)在CPU、內(nèi)存和各高速部件之間的數(shù)據(jù)傳輸。北橋芯片的型號(hào)決定了主板的主要性能，如主板所支持的CPU的類(lèi)型及主頻、內(nèi)存的類(lèi)型及最大容量、AGP插槽和ECC糾錯(cuò)等。北橋芯片主要協(xié)助CPU對(duì)內(nèi)存儲(chǔ)器、顯示器、PCI插槽等進(jìn)行管理。17⑷插槽PCI-E插槽：新一代圖形顯示卡插槽,理論上比傳統(tǒng)的AGP傳輸率快4倍。PCI插槽：主要用于插接一些擴(kuò)充微型計(jì)算機(jī)功能的板卡。

182.2.3常見(jiàn)外部接口及其作用191.串行接口：雙排9根針D型接口，常稱(chēng)之為異步通信接口（RS-232）。支持串行數(shù)據(jù)傳輸。如：打印機(jī)、繪圖儀、外部調(diào)制解調(diào)器及鼠標(biāo)等。

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雙排25孔D型接口,該I/O接口以并行格式發(fā)送數(shù)據(jù)。常用于連接打印機(jī)。一般標(biāo)注LPT或Parallel。

LPT1來(lái)表示并行接口。2.并行接口：21USB接口：

通用串行總線接口,主要用于連接各種USB兼容外部設(shè)備,支持熱插拔。如：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、U盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)、打印機(jī)及揚(yáng)聲器等。USB接口插針?lè)峙浔聿遽樞盘?hào)I/O說(shuō)明1Vcc無(wú)電源電壓2DATA-I/O數(shù)據(jù)3DATA+I/O數(shù)據(jù)4GND無(wú)信號(hào)接地22PS/2鍵盤(pán)和鼠標(biāo)接口：六孔DIN接口4.IEEE1394接口用于連接高速串行通信的外部設(shè)備。23

外部設(shè)備接口圖USB接口

PS/2鍵盤(pán)接口并行接口Midi和手柄接口：投影儀、外接顯示器串行接口音頻I/O接口：音箱、耳麥綠色:聲道輸出藍(lán)色:聲道輸入粉紅色:麥克風(fēng)輸入242.3存儲(chǔ)器的安裝及用途內(nèi)存儲(chǔ)器：包括內(nèi)存條、BIOS、CMOS和高速緩存、虛擬內(nèi)存等。25內(nèi)存條

是系統(tǒng)主板上的一種插接部件，目前常用容量在512MB～4GB之間。26BIOS芯片(BasicInput/OutputSystem)用于存儲(chǔ)一組系統(tǒng)程序：自檢測(cè)程序、系統(tǒng)啟動(dòng)自舉程序、系統(tǒng)設(shè)置程序、中斷例程。微型計(jì)算機(jī)中的只讀內(nèi)存儲(chǔ)器主要指BIOS芯片。

自檢測(cè)程序：自診斷程序POST(PowerOnSelfTest)，檢測(cè)內(nèi)容包括CPU、基本內(nèi)存、主板、串并口、顯示卡、磁盤(pán)、鍵盤(pán)以及CMOS中配置與相關(guān)設(shè)備參數(shù)的一致性等。1聲短音表示系統(tǒng)正常啟動(dòng)；2聲短音表CMOS中參數(shù)設(shè)置不正確；1長(zhǎng)1短音表示內(nèi)存條有問(wèn)題；1長(zhǎng)3短音表示鍵盤(pán)有問(wèn)題等。27(2)系統(tǒng)啟動(dòng)自舉程序：在完成自檢后，依據(jù)系統(tǒng)CMOS中設(shè)置的啟動(dòng)盤(pán)順序搜尋啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，將外存儲(chǔ)器上的操作系統(tǒng)引導(dǎo)程序裝入內(nèi)存并運(yùn)行，由引導(dǎo)程序裝入并啟動(dòng)操作系統(tǒng)。28(3)系統(tǒng)設(shè)置程序：常見(jiàn)的按鍵為Del或F2，運(yùn)行該程序。系統(tǒng)設(shè)置程序?yàn)橛脩?hù)提供字符操作界面，允許查看和設(shè)置的信息包括：系統(tǒng)日期及時(shí)間，開(kāi)機(jī)密碼，串行口和并行口的名稱(chēng)，鍵盤(pán)初始狀態(tài)，顯示器和磁盤(pán)的有關(guān)參數(shù)，系統(tǒng)自檢級(jí)別，操作系統(tǒng)啟動(dòng)盤(pán)的搜索順序等。系統(tǒng)設(shè)置程序?qū)⑦@些信息保存到CMOS（RAM）中，因此，通常將系統(tǒng)設(shè)置程序也稱(chēng)為CMOS設(shè)置程序。29(4)中斷例程：即中斷服務(wù)程序。它對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)最低層、最直接的控制，是軟件操作硬件的接口。303.CMOS芯片

CMOS是系統(tǒng)主板上一個(gè)可讀寫(xiě)存儲(chǔ)器（RAM）芯片，用于保存用戶(hù)的系統(tǒng)日期及時(shí)間、開(kāi)機(jī)密碼和某些硬件參數(shù)等信息。關(guān)于CMOS芯片有一個(gè)對(duì)應(yīng)的跳線槽，通常稱(chēng)為CMOS跳線。跳線槽中有3根針，短接（鍵帽套扣）第1和2針，表示CMOS電池正常為CMOS芯片供電；短接第2和3針（5秒鐘以上），表示為CMOS芯片斷電，即清除CMOS中的全部信息。

31虛擬內(nèi)存

“虛擬存儲(chǔ)技術(shù)”是通過(guò)軟件方法，將主存和一部分外存空間構(gòu)成一個(gè)整體，提供一個(gè)比實(shí)際物理內(nèi)存儲(chǔ)器大得多的存儲(chǔ)空間。高速緩存Cache

高速緩存（Cache）是位于CPU與主存之間的隨機(jī)存儲(chǔ)器，其容量并不大，但信息交換速度很快，主要用于解決CPU運(yùn)行速度與主存儲(chǔ)器的訪問(wèn)速度不匹配問(wèn)題，32CPU與各類(lèi)存儲(chǔ)器之間的信息交換關(guān)系如下圖所示： 實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器多級(jí)管理器的目的是盡量減少CUP訪問(wèn)低速存儲(chǔ)器的次數(shù)，節(jié)省CPU的時(shí)間。一級(jí)Cache的速度最快。332.3.2外存儲(chǔ)器

常使用的外存儲(chǔ)器主要有固定硬盤(pán)、光盤(pán)、U（優(yōu)）盤(pán)和移動(dòng)硬盤(pán)。34固定硬盤(pán)：硬盤(pán)容量已達(dá)到數(shù)TB，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)。電源接口跳線插針數(shù)據(jù)接口35硬盤(pán)接口廣泛使用的硬盤(pán)接口標(biāo)準(zhǔn)是IDE（PATA）和SATA。PATA(ParallelAdvancedTechnologyAttachment，并行ATA)接口：即IDE接口，是并行ATA硬盤(pán)接口規(guī)范。

36并行接口，采用多通道傳輸，在數(shù)據(jù)總線中一次傳輸16位信號(hào)。一般主板上有2個(gè)IDE接口。IDE接口IDE接口優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉、兼容性強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高。IDE接口缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸速度慢、線纜長(zhǎng)度過(guò)短、連接設(shè)備少。37

是SerialATA的縮寫(xiě)，即單數(shù)據(jù)通道串行接口，新型硬盤(pán)接口類(lèi)型。目前SATA接口已發(fā)展了三代，第一代寫(xiě)入速度為150MB/s，第二代寫(xiě)入速度則高達(dá)300MB/s，第三代已經(jīng)提升到了600MB/s。串行接口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、支持熱插拔。SATA接口38SATA改用線路相互之間干擾較小的串行線路進(jìn)行信號(hào)傳輸，因此相比IDE的并行總線，SATA的工作頻率大大提升。并且S-ATA具有更簡(jiǎn)潔方便的布局連線方式，更有利于散熱，降低內(nèi)部電磁干擾。SATA與IDE接口傳輸線比較：SATA接口與IDE硬盤(pán)接口不兼容，供電接口方式也不相同。電源的輸入接口也與原來(lái)的4pin電源不同，需要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換。39U(優(yōu))盤(pán)體積小、耗電量低、支持熱插拔的設(shè)備，目前容量已達(dá)GB級(jí)。熱插拔設(shè)備，與固定硬盤(pán)類(lèi)似，目前容量已達(dá)TB級(jí)。光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器：可讀取存儲(chǔ)在CD和DVD盤(pán)中信息。移動(dòng)硬盤(pán)402.4總線及其分類(lèi)總線是計(jì)算機(jī)中各部件（設(shè)備）之間傳輸信息的一組公用信號(hào)線，是各部件的分時(shí)共享傳輸媒介。

一組總線在某一時(shí)刻只能傳輸一個(gè)部件發(fā)送的信息，因此，各個(gè)部件要分時(shí)占用總線。衡量總線的性能指標(biāo)主要包括總線寬度、帶寬和工作頻率3個(gè)方面的內(nèi)容。41指每秒總線上能傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量，通常用字節(jié)數(shù)/秒(B/s)表示。1.總線的主要性能指標(biāo)：總線由多條通信線路組成，每條都能傳輸二進(jìn)制信號(hào)，能同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)稱(chēng)為總線寬度。常見(jiàn)16、32或64位?？偩€時(shí)鐘頻率總線帶寬=總線寬度×總線頻率÷83者之間的關(guān)系：總線寬度

總線頻率：總線帶寬：422.總線的層次芯片內(nèi)總線指芯片內(nèi)部連接各元件的通信連線。芯片間總線以CPU為核心與南橋和北橋之間直接相連的通信線路。

按總線在微機(jī)系統(tǒng)中的位置及功能不同，分為4個(gè)層次：芯片內(nèi)總線、芯片間總線、系統(tǒng)總線、系統(tǒng)外總線43微型計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的總線，也稱(chēng)之為外部總線。通常又分并行總線和串行總線。系統(tǒng)總線

又稱(chēng)板級(jí)總線。因?yàn)樵摽偩€是用來(lái)連接微機(jī)各功能部件而構(gòu)成一個(gè)完整微機(jī)系統(tǒng)的，所以稱(chēng)之為系統(tǒng)總線。系統(tǒng)外總線44局部總線控制器ISA總線控制器磁盤(pán)控制器圖形卡PCI接口卡聲效卡網(wǎng)絡(luò)卡ISA接口卡CPUCache控制芯片組主存儲(chǔ)器453.總線的分類(lèi)(按傳輸信息的性質(zhì)):總線按傳輸信息的性質(zhì)可分為地址總線（AddressBus，AB）、數(shù)據(jù)總線（DataBus，DB）和控制總線（ControlBus，CB）數(shù)據(jù)總線(DataBus,DB)CPU與主存儲(chǔ)器、I/O接口之間傳送信息的雙向總線地址總線(AddressBus,AB)給出源數(shù)據(jù)或目的數(shù)據(jù)所在的主存單元或I/O端口的地址信息，是單向總線。地址總線的寬度決定了微型計(jì)算機(jī)的最大的尋址能力。46用于傳輸CPU向其他部件發(fā)出的控制信號(hào)(指令)、其他部件反饋給CPU的狀態(tài)信息(中斷請(qǐng)求、設(shè)備就緒等信號(hào))。因此，控制總線是雙向總線。

控制總線(ControlBus,CB)47微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn):采用總線結(jié)構(gòu)總線:微處理器通過(guò)總線及接口電路連接輸入、輸出設(shè)備，組成微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)。482.5常見(jiàn)輸入設(shè)備的連接與使用輸入設(shè)備主要用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接收來(lái)自用戶(hù)的數(shù)據(jù)、程序或命令，并將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)別和存儲(chǔ)的信息。常見(jiàn)輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。

49鍵盤(pán)(Keyboard)基本鍵區(qū)取消鍵Esc功能鍵區(qū)編輯鍵區(qū)數(shù)字小鍵盤(pán)50鼠標(biāo)(Mouse)遙控器左鍵右鍵滾動(dòng)球51掃描儀(Scanner)原件操作鍵52其他輸入設(shè)備手寫(xiě)板、條形碼掃描器、磁卡讀寫(xiě)器、IC卡讀寫(xiě)器等。

條形碼掃描器

532.6常見(jiàn)輸出設(shè)備的連接與使用將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們能夠識(shí)別的數(shù)字、字符（文字）、圖像和聲音等形式。常用輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、投影儀和音箱等。常見(jiàn)輸出設(shè)備： 顯示器、投影儀、打印機(jī)、繪圖儀等。54顯示器目前與計(jì)算機(jī)相關(guān)的常見(jiàn)顯示器有如下3種。(1)CRT顯示器：陰極射線管(CathodeRayTube)。成本低，色彩還原度高，響應(yīng)時(shí)間短，使用壽命長(zhǎng)，體積大且重，功耗高并發(fā)熱，有一定的電磁輻射。(2)LCD顯示器：液晶顯示器（LiquidCrystalDisplay）。體積小且輕，耗電少，輻射小，圖像穩(wěn)定；與CRT顯示器相比缺點(diǎn)是成本高，使用壽命短。(3)LED顯示器：基本組件是發(fā)光二極管(LightEmittingDiode)。色彩鮮艷，動(dòng)態(tài)范圍廣，亮度高，壽命長(zhǎng)，工作穩(wěn)定可靠，功耗低（約為L(zhǎng)CD的1/10），視角寬達(dá)160°，耐低溫（在