微型計算機的硬件組成

第4章微型計算機的硬件組成4.1微型機系統(tǒng)微型計算機包括多種系列，多種檔次、型號的計算機。一個完整的微機系統(tǒng)同樣也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的。微型機的核心部分是由一片或幾片超大規(guī)模集成電路組成的，稱為微處理器。例如英特爾公司的 PentiumIV。所謂微型機就是以微處理器為核心，配上大規(guī)模集成電路制成的存儲器、輸入輸出接口電路，以及系統(tǒng)總線所組成的計算機。下面我們介紹微型機的硬件構(gòu)成。微型機的基本構(gòu)成都是由顯示器、鍵盤和主機構(gòu)成。在主機箱內(nèi)有主板、硬盤驅(qū)動器、CDROM驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、電源、顯示適配器（顯示卡）等。1.主板主板也叫系統(tǒng)板或母板，在個人電腦誕生的 20多年來，主板一直是個人電腦的主要組成部分。其中主要組件包括： CMOS、基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）、高速緩沖存儲器、內(nèi)存插槽、CPU插槽、鍵盤接口、軟盤驅(qū)動器接口、硬盤驅(qū)動器接口、總線擴展插槽（ISA，PCI等擴展槽）、串行接口 （COM1,COM2）、并行接口（打印機接口LPT1）等。如圖圖.中央處理器（CentralProcessingUnit,簡稱CPU）是一個體積不大而集成度非常高、功能強大的芯片，也稱為微處理器（MicroProcessorUnit，簡稱MPU），是微型機的核心，

中央處理器主要包括運算器和控制器兩大部件。計算機的所有操作都受的品質(zhì)直接CPU控制，所以它影響著整個計算機系統(tǒng)的性能。如圖圖圖.內(nèi)存儲器目前，微型機的內(nèi)存儲器由半導體器件構(gòu)成。而半導體器件存儲器件由只讀存儲器ROM（ReadOnlyMemory）和隨機存儲器RAM（RandomAccessMemory）兩部分構(gòu)成。只讀存儲器ROM的特點是只能讀出不能寫入信息， 在主板上的ROM里面固化了一個基本輸入/輸出系統(tǒng)，稱為BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)）。其主要作用是完成對系統(tǒng)的加電自檢、系統(tǒng)中各功能模塊的初始化、系統(tǒng)的基本輸入 /輸出的驅(qū)動程序及引導操作系統(tǒng)。RAM隨機存儲器可以進行任意的讀或?qū)懙牟僮?，它主要用來存放操作系統(tǒng)、各種應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)、程序在使用時從外存讀入內(nèi)存 RAM中，使用完畢后在關(guān)機前再存回外存中，由于RAM是用半導體器件構(gòu)成，斷電時信息將會丟失。如圖內(nèi)存儲器（主存）的技術(shù)指標主要有：?存儲容量這個指標是衡量存儲器存儲信息的能力。 主存容量越大，存放的信息越多，計算機的處理能力也就越強。主存容量通常用字節(jié)數(shù)（例如主存容量 64KB），或者單元數(shù)位數(shù)（例如64K 16位）表示。圖圖?存取周期 用來衡量存儲器的工作速度，它是指訪問一次存儲器所需要的時間。用?讀寫時間 來衡量存儲器的讀寫速度。4.外存在計算機系統(tǒng)中，除了有主存外，一般還有外存儲器，用于存儲暫時不用的程序和數(shù)據(jù)。常用的有軟盤、硬盤、光盤和磁帶存儲器。它們和內(nèi)存一樣，存儲容量也是以字節(jié)為基本單位。外存儲器與內(nèi)存儲器之間頻繁交換信息，而不能被計系統(tǒng)的其它部件直接訪問。軟磁盤存儲器一個完整的軟盤存儲系統(tǒng)是由軟盤、軟盤驅(qū)動器組成。軟盤記錄的信息是通過軟盤驅(qū)動器進行讀寫的。軟盤只有經(jīng)過格式化后才可以使用。格式化是為存儲數(shù)據(jù)做準備，在此過程中，軟盤被劃分為若干個磁道，磁道又被劃分為若干個扇區(qū)。目前常使用3.5英寸，1.44MB軟盤。硬盤硬盤作為微機系統(tǒng)的外存儲器成為微機的主要配置，它由硬盤片、硬盤驅(qū)動電機和讀寫磁頭等組裝并封裝在一起成為溫徹斯特驅(qū)動器。硬盤工作時，固定在同一個轉(zhuǎn)軸上的數(shù)張盤片以每分鐘數(shù)7200轉(zhuǎn)甚至更高的速度旋轉(zhuǎn)，磁頭在驅(qū)動馬達的帶動下在磁盤上做徑向移動，尋找定位點，完成寫入或讀出數(shù)據(jù)工作。硬盤使用前要經(jīng)過低級格式化、分區(qū)及高級格式化后即可使用。硬盤的低級格式化出廠前已完成。從存儲容量上目前有 40GB，60GB，80GB和120GB等。如圖光盤光盤是利用激光原理進行讀寫的設(shè)備，目前微機上配備CDROM（只讀型光盤）驅(qū)動器。CDROM容量為680MB。最近DVD驅(qū)動器也開始流行，它的存儲容量更大。U盤便攜存儲（USBFlashDisk），也稱為U盤或閃存盤。是采用USB接口和非易失隨機訪問存儲器技術(shù)結(jié)合的方便攜帶的移動存儲器。特點是斷電后數(shù)據(jù)不消失，因此可以作為外部存儲器使用。具有可多次擦寫、速度快而且防磁、防震、防潮的優(yōu)點。閃盤采用流行的USB接口，無須外接電源，即插即用，實現(xiàn)在不同電腦之間進行文件交流，存儲容量從16MBs2GB不等。5.微型機的系統(tǒng)總線微機各功能部件相互傳輸數(shù)據(jù)時，需要有連接它們的通道，這些公共通道就稱為總線（BUS）。CPU本身也由若干個部件組成，這些部件之間也是通過總線連接。通常把 CPU芯片內(nèi)部的總線稱為內(nèi)部總線，而連接系統(tǒng)各部件間的總線稱為外部總線或稱為系統(tǒng)總線。一次傳輸信息的位數(shù)則稱為總線寬度?？偩€從功能上分為：數(shù)據(jù)總線（DB），用于傳輸數(shù)據(jù)信息，它是CPU同各部件交換信息的通道。數(shù)據(jù)總線都是雙向的。地址總線（AB）用來傳送地址信息，CPU通過地址總線把需要訪問的內(nèi)存單元地址或外部設(shè)備的地址傳送出去。通常地址總線是單方向的。地址總線的寬度與尋址的范圍有關(guān)，即：它決定了尋址的范圍，例如尋址1MB的地址空間，需要有20條地址線?？刂瓶偩€用來傳輸控制信號，以協(xié)調(diào)各部件的操作，它包括CPU對內(nèi)存儲器和接口電路的讀寫信息、中斷響應(yīng)信號等。目前微型機總線標準中常見的是 ISA總線，它具有16位的數(shù)據(jù)寬度，工作頻率8MB/S,最高數(shù)據(jù)傳輸率8MB/S。PCI總線，32位數(shù)據(jù)寬度，傳輸速率可達132s264MB/S。6微型機的接口通常，我們把兩個部件之間的交接部件稱為接口，或稱為界面。這里的部件即可以指硬件，也可以指軟件。主機實際上是通過系統(tǒng)總線連接到接口，在通過接口與外部設(shè)備相連接。例如磁盤接口位于磁盤驅(qū)動器和系統(tǒng)總線之間，而顯示器通過顯示接口（俗稱顯卡）和系統(tǒng)總線連接。這些接口常以插件形式插在系統(tǒng)總線的插槽上。各設(shè)備公用的接口邏輯如中斷控制器、DMA控制器等往往集成在主板上。微處理器、微型機和微型機系統(tǒng)1微處理器是微型機控制和處理的核心。微處理器的全部電路集成在一塊大規(guī)模集成電路中。它包括算術(shù)邏輯部件（ ALU）、寄存器、控制部件，這3個基本部分經(jīng)內(nèi)部總線連接在一起。微處理器把一些信號通過寄存器或緩沖器送到集成電路的引線上。以便與外部的微型機總線相連接。.微型機它是以微處理器為核心，配上外圍控制電路、存儲模塊電路、輸入輸出接口電路并通過微型機的系統(tǒng)總線的連接就組成了微型機。. 微型機系統(tǒng)微型機系統(tǒng)是在微型機的基礎(chǔ)上，配置所需的外部設(shè)備、電源和輔助電路，以及系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件而構(gòu)成的。常用外部設(shè)備 .鍵盤鍵盤是計算機系統(tǒng)中最基本的輸入設(shè)備，通過一根電纜線與主機相連接。它用來鍵入命令、程序、數(shù)據(jù)。按鍵的開關(guān)類型看，一般可分為：機械式、電容式、薄膜式和導電膠皮四種。如圖.鼠標器（Mouse）是一種〃指點”設(shè)備（PointingDevice），現(xiàn)在多用于Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下，可以取代鍵盤上的光標移動鍵移動光標，定位光標于菜單處或按鈕處，完成菜單系統(tǒng)特定的命令操作或按鈕的功能操作。鼠標器操作簡便、高效。目前按照按鍵的數(shù)目，可分為兩鍵鼠標、三鍵鼠標及滾輪鼠標等。按照鼠標接口類型，可分為PS/2接口的鼠標、串行接口的鼠標、 USB接口的鼠標。鼠標按其工作原理，可分為機電式鼠標、光電式鼠標、無線遙控式鼠標等。如圖鼠標的主要性能指標是其分辨率（指每移動1英寸所能檢出的點數(shù)，單位是 ppi）,目前鼠標的分辨率為200?400Ppi。傳送速率一般為1200b/s，最高可達9600b/s。.顯示器顯示器是用戶用來顯示有關(guān)的輸出結(jié)果。它分為為單色顯示器和彩色顯示器兩種。在臺式機中大部分使用CRT顯示器，最近也開始流行LCD液晶顯示器。筆記本電腦使用LCD液晶顯示器。不管是CRT顯示器還是液晶顯示器，顯示器所顯示的圖形和文字是由許許多多的 “點”組成的，這些點稱為像素。點距是屏幕上相鄰兩個像素之間的距離，點距越小，圖像越清晰，細節(jié)越清楚。常見的點距有 0.21,0.25,0.28等。目前市場上常用的是 0.28mm點距的顯示器。分辨率是指顯示器屏幕在水平和垂直方向上最多可以顯示的“點”數(shù)（像素數(shù)）分辨率越高，屏幕可以顯示的內(nèi)容越豐富， 圖像也越清晰。目前的顯示器一般都能支持 800X600,1024X768,1280X1024等規(guī)格的分辨率。顯示器還應(yīng)配備相應(yīng)的顯示適配器（又稱顯卡）才能工作。顯卡一般被插在主板的擴展槽內(nèi)，通過總線與CPU相連。當CPU有運算結(jié)果或圖形要顯示的時， 首先將信號送顯示卡，由顯示卡的圖形處理芯片把它們翻譯成顯示器能夠識別的數(shù)據(jù)格式，并通過顯示卡后面的一根15芯VGA接口和顯示電纜傳給顯示器。顯示器的顯示方式是由顯示卡來控制的。顯示卡必須有顯示存儲器（ VRAM），顯存容量越大，顯示卡所能顯示的色彩越豐富，分辨率就越高。例如顯示存儲器用 8bit可以顯示256種顏色；用24bit則可以顯示I6.7M種顏色。顯卡的顏色設(shè)置有：16色、256色、增強色（16位）和真彩色（32位）。目前較為常見的彩色圖形顯示適配卡是視頻圖形陣列 VGA（VideoGraphicsArray）顯示卡，顯存容量18MB。.打印機在計算機系統(tǒng)中，打印機是傳統(tǒng)的重要輸出設(shè)備，近年來在集成電路技術(shù)和精密機電技術(shù)發(fā)展的推動下，打印機技術(shù)也得到了突飛猛進的發(fā)展。在市場中我們可以看到種類繁多，各具特色的產(chǎn)品。印字質(zhì)量通常用分辨率 DPI（點數(shù)/英寸）來衡量。?針式打印機曾經(jīng)是使用最多、最普遍的一種打印機。它的工作原理是根據(jù)字符的點陣圖或圖象的點陣圖形數(shù)據(jù)，利用電磁鐵驅(qū)動鋼針，擊打色帶，在紙上打印出一個個墨點，從而形成字符或圖象。它可以使用連續(xù)紙，也可以用分頁紙。打印質(zhì)量、速度、噪聲，針式打印機最差。但打印成本最低。?賁墨打印機利用噴墨印字技術(shù)，即從細小的噴嘴，噴出墨水滴，在紙上形成點陣字符或圖形的技術(shù)，按噴墨技術(shù)的不同，分為噴泡式和壓電式兩種。目前大部分噴墨打印機都可以進行彩色打印。打印質(zhì)量、速度、噪聲以及成本，噴墨打印機中等。如圖?激光打印機是一種高精度、低噪聲的非擊打式打印機。它是利用激光掃描技術(shù)與電子照相技術(shù)共同來完成整個打印過程的。打印質(zhì)量，以激光打印機最好，一般可達 1200dpi左右。打印速度，激光打印機最快，高檔機一般為 20ppm以上。噪聲，激光打印最低。打印機價格及打印成本，激光打印機價格最高。如圖4.3微型機主要技術(shù)指標及配置4.3微型機主要技術(shù)指標及配置.運算速度運算速度是衡量cpu工作快慢的指標，通常以每秒完成多少次運算來衡量（例如：每秒百萬條指令數(shù)，簡稱MIPS）。這個指標不但與CPU的主頻有關(guān)，還與內(nèi)存、硬盤等工作速度，以及字長有關(guān)。.字長是指參與一次運算的數(shù)的位數(shù)，字長主要影響計算機精度和運算速度。目前計算機字長一般為32位或64位。.主存容量是衡量計算機存儲能力的指標。容量越大，能存入的字數(shù)就多，能直接存儲的程序就長，計算機計算的能力和規(guī)模也就越強。.輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸率它決定了主機與外設(shè)交換數(shù)據(jù)的速度。通常這是妨礙整機速度提高的瓶頸。所以提高輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸率可以顯著提升計算機系統(tǒng)的整體速度。.可靠性是指計算機連續(xù)無故障運行時間的長短?？煽啃院茫硎緹o故障運行時間長。.兼容性在系列機中，高檔機向下兼容低檔機運行的大部分軟件。但這也不是絕對的。.微機的配置最近比較流行的微型機配置是：主機P4處理器：主頻3.0G以上內(nèi)存RAM：512MB外設(shè)硬盤：120GB軟驅(qū)：3.5英寸DVD-ROM顯示器：17寸液晶顯卡：128MB顯存打印機：激光打印機本章小結(jié)_上人—…^上一一右一十*J一口本章主要介紹了有關(guān)