大學計算機基礎教程（第13版）課件 第3章 計算機系統(tǒng)

計算機系統(tǒng)第3章主要內(nèi)容3.1計算機系統(tǒng)構成3.2計算機硬件系統(tǒng)3.3微型計算機及其硬件系統(tǒng)3.4計算機軟件系統(tǒng)3.1計算機系統(tǒng)構成

一個完整的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成，它們是計算機系統(tǒng)中相互依存、相互聯(lián)系的組成部分。硬件系統(tǒng)指組成計算機的物理裝置，是由各種有形的物理器件組成的，是計算機進行工作的物質(zhì)基礎。軟件系統(tǒng)指運行在硬件系統(tǒng)之上的并且是管理、控制和維護計算機及外部設備的各種程序、數(shù)據(jù)以及相關資料的總稱。系統(tǒng)軟件應用軟件計算機系統(tǒng)分為：硬件+軟件硬件軟件輸入設備：鍵盤、鼠標、掃描儀輸出設備：顯示器、打印機外存：軟、硬盤、光盤、閃存網(wǎng)絡設備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等

計算機系統(tǒng)軟件外設系統(tǒng)軟件應用軟件硬件運算器寄存器控制器主機內(nèi)存CPU隨機存儲器(RAM)只讀存儲器(ROM)高速緩沖存儲器操作系統(tǒng)：Windows、Unix、Linux語言處理程序：C、Pascal、VB等實用程序：診斷程序、排錯程序等辦公軟件包、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等計算機系統(tǒng)的組成3.2.1計算機硬件的組成3.2.2計算機的工作原理3.2計算機硬件系統(tǒng)3.2.1計算機硬件的組成1944年8月，馮·諾依曼（VonNeumann）提出了一個全新的存儲程序、程序控制的通用電子計算機的方案。該方案主要的3條思想是：

計算機的硬件由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備5個基本功能部件組成。

在計算機中，程序和數(shù)據(jù)都用二進制代碼表示。它既便于硬件的物理實現(xiàn)，而且運算規(guī)則又簡單，故可簡化計算機結構，提高可靠性和運算速度。

把程序和處理問題所需的數(shù)據(jù)，均以二進制的形式按一定順序預先存放到計算機的存儲器里，計算機運行程序時，依次從存儲器里逐條取出指令，執(zhí)行一系列基本操作，完成該指令所規(guī)定的復雜運算。這一切工作都是在控制器的控制下完成的，這就是存儲程序、程序控制的工作原理。

從1946年第一臺計算機誕生至今，雖然計算機硬件的結構和制造技術都有很大發(fā)展，但都沒有脫離馮·諾依曼型計算機的基本思想，即計算機硬件由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備組成。

從計算機系統(tǒng)的角度看，計算機的硬件也可以描述成：

主機+外部設備3.2.1計算機硬件的組成馮.諾依曼思想：二進制存儲程序五大模塊存儲器數(shù)據(jù)流控制流運算器外存儲器輸出設備內(nèi)存儲器輸入設備控制器5個基本功能部件的相互關系計算機硬件：主機+外設主機外設輸入設備輸出設備外存設備網(wǎng)絡設備1．輸入設備

輸入設備（inputunit）的主要作用是把準備好的數(shù)據(jù)、程序等信息轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C能接收的電信號送入到計算機中。例如，用鍵盤輸入信息時，敲擊它的每個鍵位都能產(chǎn)生相應的電信號送入計算機；又如，模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，把控制現(xiàn)場采集到的溫度、壓力、流量、電壓、電流等模擬量轉(zhuǎn)換成計算機能接收的數(shù)字信號，然后再傳入計算機。目前常用的輸入設備有鍵盤、鼠標、掃描儀等。3.2.1計算機硬件的組成2．輸出設備

輸出設備（outputunit）的主要功能是把計算機處理后的數(shù)據(jù)、計算結果或工作過程等內(nèi)部信息轉(zhuǎn)換成人們習慣接受的信息形式（如字符、曲線、圖像、表格、聲音等）或能為其他機器所接受的形式輸出。例如，在紙上打印出印刷符號或在屏幕上顯示字符、圖形等。常見的輸出設備有顯示器、打印機、繪圖儀等，它們分別能把信息直觀地顯示在屏幕上或打印出來。3.2.1計算機硬件的組成輸入輸出設備常用輸入設備：鍵盤、鼠標、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。常用輸出設備：顯示器、打印機、繪圖儀等。五大模塊之四、五3．存儲器

存儲器（memoryunit）是計算機的記憶裝置，其基本功能是存儲二進制形式的數(shù)據(jù)和程序，所以存儲器應該具備存數(shù)和取數(shù)的功能。存數(shù)是指往存儲器里“寫入”數(shù)據(jù)；取數(shù)是指從存儲器里“讀出”數(shù)據(jù)。讀/寫操作統(tǒng)稱為對存儲器的訪問。3.2.1計算機硬件的組成存儲器存儲器是計算機存儲數(shù)據(jù)和程序的記憶單元集合，每個記憶單元由8位二進制位組成，可讀寫其中的數(shù)據(jù)。存儲器存儲器通常分為內(nèi)存儲器和外存儲器存放大量信息的外存儲器信息交流中心內(nèi)存儲器五大模塊之三與存儲器有關的術語如下：

位（bit）：用來存放“0”或“1”的一位二進制數(shù)位稱為位，它是構成存儲器的最小單位。

字節(jié)（byte）：每相鄰8個二進制位為一個字節(jié)，是存儲器最基本的單位。

地址（address）：存儲器由許多二進制位的線性排列構成的，為了存取到指定位置的數(shù)據(jù)，將每8位二進制位組成一個存儲單元稱為字節(jié)，并給每個字節(jié)編上一個號碼，稱為地址。

字長：在計算機中作為一個整體被存取或運算的最小信息單位稱為字，每個字中所包含的二進制位數(shù)（bit）稱為字長。

存儲容量：存儲器能夠存儲信息的總字節(jié)數(shù)，其基本單位是字節(jié)（byte）簡寫為B。常用的存儲容量單位還有KB（千字節(jié)）、MB（兆字節(jié)）、GB（吉字節(jié)）和TB（太字節(jié)）。它們之間的關系為：1B=8bit；1KB=210B=1024B；1MB=210KB=1024KB；1GB=210MB=1024MB；1TB=210MB=1024GB

存取周期：存儲器的存取時間，即從啟動一次存儲器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時間。

存取操作：對存儲單元進行存入操作，或從存儲單元中讀取數(shù)據(jù)的操作。3.2.1計算機硬件的組成每個記憶單元由8位二進制位組成。1KB=210B=1024B1MB=210KB=1024KB1GB=210MB=1024MB1TB=210GB=1024GB字節(jié)BYTE76543210位Bit計算機系統(tǒng)中的存儲器可分為兩大類：

一類是設在主機中的內(nèi)存儲器，也叫主存儲器，簡稱內(nèi)存或主存；

另一類是屬于計算機外部設備的存儲器，叫外存儲器，也叫輔助存儲器，簡稱外存或輔存。中央處理器（CPU）只能直接訪問存儲在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，而外存中的數(shù)據(jù)只有先調(diào)入內(nèi)存后才能被中央處理器訪問和處理。3.2.1計算機硬件的組成（1）內(nèi)存儲器

內(nèi)存儲器可以與CPU直接進行信息交換，用于存放當前CPU要用的數(shù)據(jù)和程序。內(nèi)存儲器又分為隨機存儲器RAM和只讀存儲器ROM兩類。

①隨機存儲器：目前大都使用半導體RAM，一種集成電路，其中有成千上萬的存儲元件。依據(jù)存儲元件結構的不同，RAM又可分為靜態(tài)RAM和動態(tài)RAM。靜態(tài)RAM常用做高速緩沖存儲器（cache）；動態(tài)RAM常做主存使用RAM存儲當前CPU使用的程序、數(shù)據(jù)、中間結果和與外存交換的數(shù)據(jù)，CPU根據(jù)需要可以直接讀/寫RAM中的內(nèi)容。RAM有兩個主要特點：一是其中的信息隨時可以讀出或?qū)懭耄欢羌与娛褂脮r其中的信息會完好無缺，但是一旦斷電（關機或意外掉電），RAM中存儲的數(shù)據(jù)就會消失，而且無法恢復。

②只讀存儲器：對只讀存儲器只能進行讀出操作而不能進行寫入操作。ROM中的信息是在制造時用專門設備一次寫入的。只讀存儲器常用來存放固定不變、重復執(zhí)行的程序，如各種專用設備的控制程序等。ROM中存儲的內(nèi)容是永久性的，即使關機或掉電也不會消失。3.2.1計算機硬件的組成（2）外存儲器

外存儲器用來存放要長期保存的程序和數(shù)據(jù)，屬于永久性存儲器，需要時應先調(diào)入內(nèi)存。相對內(nèi)存而言，外存的容量大、價格低，但存取速度慢，它連在主機之外故稱外存。常用的外存儲器有硬盤、光盤、磁帶和U盤等。3.2.1計算機硬件的組成4．運算器運算器是進行算術運算和邏輯運算的部件，主要由算術邏輯單元和一組寄存器組成。在控制器的控制下，它對取自內(nèi)存儲器或寄存器組中的數(shù)據(jù)進行算術或邏輯運算，再將運算的結果送到內(nèi)存儲器或寄存器組中。5．控制器控制器的功能是控制計算機各部件協(xié)調(diào)工作而自動執(zhí)行程序。計算機要自動執(zhí)行一個程序，就是在控制器的控制下，從第一條指令開始，逐條讀取指令、分析指令、執(zhí)行指令直至執(zhí)行到程序的最后一條停機指令即完成程序。

控制器和運算器合在一起稱為中央處理單元（CentralProcessingUnit，CPU），它是計算機的核心部件。3.2.1計算機硬件的組成處理器—控制器和運算器處理器控制器運算器控制整個計算機所有部件的工作執(zhí)行算術運算和邏輯運算五大模塊之一五大模塊之二硬件系統(tǒng)計算機硬件系統(tǒng)組成主機外部設備中央處理器內(nèi)存儲器控制器運算器外存儲器輸入設備輸出設備3.2.1計算機硬件的組成3.2.2計算機的工作原理1.指令系統(tǒng)和程序的概念

指令是計算機硬件可執(zhí)行的、完成一個基本操作所發(fā)出的命令。全部指令的集合就稱為該計算機的指令系統(tǒng)。不同類型的計算機，由于其硬件結構不同，指令系統(tǒng)也不同。

一條計算機指令是用一串二進制代碼表示的，它由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。操作碼指明該指令要完成的操作；操作數(shù)是指參加運算的數(shù)或者數(shù)所在的單元地址。不同的指令，其長度一般不同。

由于各種CPU都有自己的指令系統(tǒng)，所以為某種計算機編寫的程序有可能無法在另一種計算機上運行。如果一種計算機上編寫的程序可以在另一種計算機上運行，則稱兩種計算機是相互兼容的。

操作碼操作數(shù)程序:是為完成某項任務而由指令系統(tǒng)中的若干指令組成的有序集合，編制程序稱為程序設計。3.2.2計算機的工作原理2．指令和程序在計算機中的執(zhí)行過程（1）取指令：根據(jù)CPU中的程序計數(shù)器中所指出的地址，從內(nèi)存中取出指令送到指令寄存器中，同時使程序計數(shù)器指向下一條指令的地址。（2）分析指令：將保存在指令寄存器中的指令進行譯碼，判斷該條指令將要完成的操作。（3）執(zhí)行指令：CPU向各部件發(fā)出完成該操作的控制信號，并完成該指令的相應操作。

取指令→分析指令→執(zhí)行指令→取下一條指令……周而復始地執(zhí)行指令序列的過程就是進行程序控制的過程。程序的執(zhí)行就是程序中所有指令執(zhí)行的全過程。操作。內(nèi)存CPU指令取指周期:執(zhí)行周期:有關部件動作CPU譯碼控制信號3.3.1微型計算機概述3.3.2微型計算機的主機3.3.3微型計算機的外存儲器3.3微型計算機及其硬件系統(tǒng)3.3.4微型計算機輸入設備3.3.5微型計算機輸出設備3.3.6微計的主要性能指標1．微型計算機的硬件結構微機的硬件系統(tǒng)采用總線結構，總線就是一組公共信息的傳輸線路，由三部分組成：數(shù)據(jù)總線（DB）、地址總線（AB）、控制總線（CB）。總線可以單向傳輸信息，也可以雙向傳輸信息，并能在多個設備中選擇唯一的源地址合目的地址。目前微機結構多采用“面向CPU或面向內(nèi)存的雙總線結構。3.3.1微型計算機概述PC計算機的總線結構存儲器內(nèi)存外存輸入設備輸出設備運算器控制器ＣＰＵ總線面向主存儲器的雙總線系統(tǒng)結構示意圖CPU主存儲器外存接口其它I/O口輸入接口輸出接口硬、軟盤驅(qū)動器鍵盤鼠標顯示器打印機各種外存2．微型計算機的基本硬件配置

現(xiàn)在常用微型機硬件系統(tǒng)的基本配置通常包含CPU、主板、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)、顯示器、顯卡、聲卡、鍵盤、鼠標、機箱、電源等。根據(jù)需要還可以配置音箱、打印機、掃描儀和繪圖儀等。主機箱是微機的主要設備的封裝設備，有臥式和立式兩種。在主機箱內(nèi)安裝有CPU、內(nèi)存、主板、硬盤及硬盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、機箱電源和各種接口卡等部件。3.3.1微型計算機概述

中央處理器（CentralProcessingUnit，CPU）主要包括運算器和控制器兩大部件，是計算機的核心部件。CPU是一個體積不大而元件集成度非常高、功能強大的芯片，一般由邏輯運算單元、控制單元和存儲單元組成。在邏輯運算和控制單元中包括一些寄存器，這些寄存器用于CPU在處理數(shù)據(jù)過程中暫時保存數(shù)據(jù)，簡單地講，是由控制器和運算器兩部分組成。CPU主要的性能指標有主頻、外頻、前端總線頻率、CPU字長、倍頻系數(shù)等。3.3.2微型計算機主機1．中央處理器

在微機系統(tǒng)內(nèi)部，內(nèi)存是僅次于CPU的最重要的器件之一，是影響微機整體性能的重要部分。內(nèi)存的每個存儲單元均有一個編號，稱為地址。CPU通過地址查找所需的存儲單元。此操作稱為讀操作；把數(shù)據(jù)寫入指定的存儲單元稱為寫操作。讀、寫操作通常又稱為“訪問”或“存取”操作。

存儲容量和存取時間是內(nèi)存性能優(yōu)劣的兩個重要指標。存儲容量指存儲器可容納的二進制信息量，通常情況下，內(nèi)存容量越大，程序運行速度相對就越快。存取時間即指存儲器收到有效地址到其輸出端出現(xiàn)有效數(shù)據(jù)的時間間隔，存取時間越短，則性能越好。

根據(jù)功能，內(nèi)存又可分為隨機存取存儲器（randomAccessmemory，RAM）、只讀存儲器（readonlymemory，ROM）和高速緩沖存儲器（cache，簡稱高速緩存）。上一頁下一頁3.3.2微型計算機主機2．微型計算機的內(nèi)存儲器（1）隨機存儲器（RAM）RAM中的信息可以隨時讀出和寫入，是計算機對程序和數(shù)據(jù)進行操作的工作區(qū)域，我們通常所說的微機的內(nèi)存也是指的RAM。在計算機工作時，只有將要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)放入RAM中，才能被CPU執(zhí)行。由于RAM中存儲的程序和數(shù)據(jù)在關機或斷電后會丟失，不能長期存儲，通常要將程序和數(shù)據(jù)存儲在外存儲器中（如硬盤），當要執(zhí)行該程序時，再將其從硬盤中讀入到RAM中，然后才能運行。上一頁下一頁3.3.2微型計算機主機2．微型計算機的內(nèi)存儲器

目前計算機中使用的內(nèi)存均為半導體存儲器，它是由一組存儲芯片焊制在一條印制電路板上而成的，因此通常又習慣稱為內(nèi)存條。（2）只讀存儲器（ROM）ROM中的內(nèi)容只能讀出、不能寫入，它的內(nèi)容是由芯片廠商在生產(chǎn)過程中寫入的，并且斷電后ROM中的信息也不會丟失，因此常用ROM來存放重要的、固定的并且反復使用的程序和數(shù)據(jù)。ROM中保存一個稱之為BIOS（基本輸入/輸出系統(tǒng)）小型指令集。BIOS非常小，但是卻非常重要。當打開計算機時，CPU執(zhí)行ROM中的BIOS指令，首先對計算機進行自檢，如果自檢通過，便開始引導計算機從磁盤上讀入、執(zhí)行操作系統(tǒng)，最后把對計算機的控制權交給操作系統(tǒng)。ROM的只讀性，保證了存于其中的程序、數(shù)據(jù)不遭到破壞。由此可見，ROM是計算機系統(tǒng)中不可缺少的部分。上一頁下一頁3.3.2微型計算機主機2．微型計算機的內(nèi)存儲器（3）CMOS存儲器

除了ROM之外，在計算機中還有一個稱之為CMOS的“小內(nèi)存”，它保存著計算機當前的配置信息，如日期和時間、硬盤格式和容量、內(nèi)存容量等。這些也是計算機調(diào)入操作系統(tǒng)之前必須知道的信息。如果將這些文件保存在ROM中，這些信息就不能被修改，因而也就不能將硬盤升級，或是修改日期等信息。所以計算機必須使用一種靈活的方式來保存這些引導數(shù)據(jù)，它保存的時間要比RAM長，但又不像ROM那樣不能修改。當計算機系統(tǒng)設置發(fā)生變化時，可以在啟動計算機時按【Del】鍵進入CMOSSetup程序來修改其中的信息，這就是CMOS存儲器的功能。上一頁下一頁3.3.2微型計算機主機2．微型計算機的內(nèi)存儲器（4）高速緩存CPU的速度在不斷提高，已大大超過了內(nèi)存的速度，使得CPU在進行數(shù)據(jù)存取時都需要進行等待，從而降低了整個計算機系統(tǒng)的運行速度，為解決這一問題引入了cache技術。cache就是一個容量小、速度快的特殊存儲器。系統(tǒng)按照一定的方式對CPU訪問的內(nèi)存數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，將內(nèi)存中被CPU頻繁存取的數(shù)據(jù)存入cache，當CPU要讀取這些數(shù)據(jù)時，則直接從cache中讀取，加快了CPU訪問這些數(shù)據(jù)的速度，從而提高了整體運行速度。cache分為一級、二級和三級cache，每級cache比前一級cache速度慢且容量大。cache最重要的技術指標是它的命中率，它是指CPU在Cache中找到有用的數(shù)據(jù)占數(shù)據(jù)總量的比率。上一頁下一頁3.3.2微型計算機主機2．微型計算機的內(nèi)存儲器（5）虛擬存儲器

“虛擬存儲技術”，它可以通過軟件方法，將內(nèi)存和一部分外存空間構成一個整體，為用戶提供一個比實際物理存儲器大得多的存儲器，這稱之為“虛擬存儲器”。

通常在一個程序運行時，某一時間段內(nèi)并不會涉及它的全部指令，而僅僅是局限于在一段程序代碼之內(nèi)。當一個程序需要執(zhí)行時，只要將其調(diào)入虛擬存儲器就可以了，而不必全部調(diào)入內(nèi)存。程序進入虛擬存儲器后，系統(tǒng)會根據(jù)一定的算法，將實際執(zhí)行到的那段程序代碼調(diào)入物理內(nèi)存（稱為頁進），如果內(nèi)存已滿，系統(tǒng)會將目前暫時不執(zhí)行的代碼送回到作為虛擬存儲器的外存區(qū)域（稱為頁出）中，再將當前要執(zhí)行的代碼調(diào)入內(nèi)存。這樣，操作系統(tǒng)會通過頁進、頁出，保證要執(zhí)行的程序段都在內(nèi)存。

虛擬存儲器的技術有效地解決了內(nèi)存不足的問題。但是，程序執(zhí)行過程中的頁進、頁出實際上是內(nèi)外存數(shù)據(jù)的交換，而訪問外存的時間比訪問內(nèi)存的時間要慢得多。所以虛擬存儲器實際上是用時間換取了空間。上一頁下一頁3.3.2微型計算機主機2．微型計算機的內(nèi)存儲器3．總線所謂總線（Bus）就是系統(tǒng)部件之間傳送信息的公共通道，各個部件由總線連接并經(jīng)它相互通信。上一頁下一頁3.3.2微型計算機主機

根據(jù)所連接部件的不同，總線可分為：

內(nèi)部總線，也叫片總線，是同一部件（如CPU）內(nèi)部連接各寄存器及運算部件的總線。

系統(tǒng)總線，是同一臺計算機各部件（如CPU、內(nèi)存、I/O接口）之間相互連接的總線。系統(tǒng)總線又分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別傳遞數(shù)據(jù)、地址和控制信號。

擴展總線，負責CPU與外部設備之間的通信。

總線在發(fā)展過程中也形成了許多標準，如ISA、PCI、AGP等。

PCI總線：并行處理能力，支持自動配置，I/O過程不依賴CPU，滿足多媒體要求，在CPU控制下，通過總線來溝通計算機所有部件之間信息的流通。

USB總線：串行總線。可使微機與各種低速的外部設備相連接，達到“即插即用”的目的。USB能以樹狀結構連接127個外設。4．輸入/輸出接口由于主機中的CPU和內(nèi)存都是由大規(guī)模集成電路組成的，而I/O設備是由機電裝置組合而成，它們之間在速度、時序、信息格式和信息類型等方面存在著不匹配。

I/O接口的功能就是解決上述這些不匹配，使主機與外部設備能協(xié)調(diào)地工作。由于這些I/O接口一般制作成電路板的形式，所以常把它們稱為適配器，簡稱XX卡，如聲卡、顯示卡、網(wǎng)卡等。3.3.2微型計算機主機（1）接口的功能

在微機中，當增加外部設備時，由于主機中的CPU和內(nèi)存都是由大規(guī)模集成電路組成的，而I/O設備是由機電裝置組合而成，它們之間在速度、時序、信息格式和信息類型等方面存在著不匹配，因此不能直接將外部設備掛在總線上，必須經(jīng)過I/O接口電路才能連接到總線上。接口電路具有設備選擇、信號轉(zhuǎn)換及緩沖等功能，以確保設備與CPU工作協(xié)調(diào)一致。3.3.2微型計算機主機（2）接口的類別

①總線接口：主板一般提供多種總線類型，如PCI、AGP等，供插入相應的功能卡，如顯卡、聲卡、網(wǎng)卡等。

②串行口：采用一次傳輸一個二進制位的傳輸方式。主板上提供COM1和COM2兩個串行口。

③并行口：采用一次傳送8位二進制位的傳輸方式。主板上提供LPT1和LPT2兩個并行口。早期的打印機通常連接在并行口上。

④USB接口：通用串行總線（USB）是一種新型的接口標準。隨著計算機應用技術的發(fā)展，外部設備使用越來越多，原來提供的有限接口已經(jīng)不夠使用。USB接口只需一個就可以接127個USB外部設備，有效擴展了計算機的外接設備能力。3.3.2微型計算機主機3.3.2微型計算機主機

主板采用了開放式結構。主板上大都有6-15個擴展插槽，供PC機外圍設備的控制卡（適配器）插接。通過更換這些插卡，可以對微機的相應子系統(tǒng)進行局部升級，使廠家和用戶在配置機型方面有更大的靈活性?？傊靼逶谡麄€微機系統(tǒng)中扮演著舉足輕重的角色?？梢哉f，主板的類型和檔次決定著整個微機系統(tǒng)的類型和檔次，主板的性能影響著整個微機系統(tǒng)的性能。5．主板主板是一個提供了各種插槽和系統(tǒng)總線及擴展總線的電路板，又叫主機板或系統(tǒng)板。主板上的插槽用來安裝組成微型計算機的各部件，而主板上的總線可實現(xiàn)各部件之間的通信，所以說主板是微機各部件的連接載體。1．磁盤存儲器

磁盤是在金屬或塑料片上涂一層磁性材料制成的，二進制信息就記錄在這層材料的表面，這樣的存儲器叫做磁表面存儲器。磁盤存儲器包括磁盤驅(qū)動器、磁盤控制器和磁盤三部分，這里只討論磁盤。

硬盤（harddisk）由一組盤片組成。目前最常用的是溫切斯特（winchester）硬盤，簡稱溫盤。它的主要特點是將盤片、磁頭、電機驅(qū)動部件乃至讀/寫電路等做成一個不可隨意拆卸的整體，并密封起來，所以防塵性能好、可靠性高，對環(huán)境要求不高。

硬盤可用來作為大型機、小型機和微型機的外存儲器。它有很大的容量，目前Pentium高檔微機所配置的硬盤容量大都達到幾百吉字節(jié)。與軟盤相比，硬盤旋轉(zhuǎn)速度快，存取速度高。但是，硬盤多固定在機箱內(nèi)部，不便攜帶。3.3.3微型計算機的外存儲器

光盤是利用激光原理進行讀、寫的設備，是近代發(fā)展起來不同于完全磁性載體的光學存儲介質(zhì)。光盤憑借大容量得以廣泛使用，它可以存放各種文字、聲音、圖形、圖像和動畫等多媒體數(shù)字信息，光盤需要有光盤驅(qū)動器配合使用。2．光盤存儲器3.3.3微型計算機的外存儲器光盤分成兩類，一類是只讀型光盤，另一類是可記錄型光盤。根據(jù)光盤結構，光盤主要分為CD、DVD、BD等幾種類型，這幾種類型的光盤，在結構上有所區(qū)別，但主要結構原理是一致的。BD（“藍光光盤”）是DVD之后的下一代光盤格式之一，用以儲存高品質(zhì)的影音及高容量的數(shù)據(jù)?！八{光光盤”這一稱謂并非官方正式中文名稱，它只是人們?yōu)榱艘子浂鸬闹形拿Q。

一般CD光盤的最大容量大約是700MB；DVD盤片單面4.7GB，雙面為8.5GB；BD的單面單層為25GB、雙面為50GB、三層達到75GB、四層更達到100GB。。①優(yōu)盤（flashmemory）：是一種基于USB接口的移動存儲設備，容量一般在幾十個GB甚至達到上百GB。優(yōu)盤的價格便宜，體積很小，便于攜帶，使用極其方便，是非常適宜隨身攜帶的存儲設備。②移動硬盤：也是基于USB接口的存儲產(chǎn)品，容量在幾百個GB甚至達到TB級別，有體積小，重量輕，攜帶非常方便等優(yōu)點。同時具有極強的抗震性，是一款實用、穩(wěn)定的移動存儲產(chǎn)品，得到了越來越廣泛的應用。③存儲卡：很多隨身攜帶的IT產(chǎn)品，如數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、MP3隨身聽等均是采用存儲卡作為存儲設備，將數(shù)據(jù)保存在存儲卡中，可以方便地與計算機進行數(shù)據(jù)交換?，F(xiàn)在存儲卡的容量也越來越大。3.3.3微型計算機的外存儲器3．移動存儲設備

優(yōu)盤

移動硬盤

存儲卡

2.鼠標（Mouse）光電式鼠標和無線鼠標。3.3.4微型計算機輸入設備1.鍵盤3．其他輸入設備鍵盤和鼠標器是微型計算機中最常用的輸入設備，此外，還有一些常用的輸入設備。3.3.4微型計算機輸入設備

圖形掃描儀：一種圖形、圖像輸入設備，它可以直接將圖形、圖像、照片或文本輸入計算機中，例如可以把照片、圖片經(jīng)掃描儀輸入到計算機中。

條形碼閱讀器：是一種能夠識別條形碼的掃描裝置，連接在計算機上使用。

光學字符閱讀器OCR：一種快速字符閱讀裝置。

漢字語音輸入設備和手寫輸入設備：可以直接將人的聲音或手寫的文字輸入到計算機中，使文字輸入變得更為方便、容易。1．顯示器（1）顯示器

顯示器用來顯示計算機輸出的文字、圖形或影像。早期主流的顯示器是陰極射線管顯示器（cathoderaytube，CRT），但是目前CRT已經(jīng)被液晶顯示器（liquidcrystaldisplay，LCD）所取代。液晶顯示器的特點是輕、薄、耗電少，并且無輻射，目前臺式機和筆記本大部分以液晶顯示器作為基本的配置，因此已成為最主流的顯示器產(chǎn)品。（2）顯卡

顯卡也稱為顯示適配器，是個人電腦最基本組成部分之一。顯卡的用途是將計算機系統(tǒng)所需要的顯示信息進行轉(zhuǎn)換，驅(qū)動顯示器并向顯示器提供行掃描信號，控制顯示器的正確顯示，是連接顯示器和個人電腦主板的重要組件3.3.5微型計算機輸出設備2.打印機

按顏色分有單色打印機和彩色打印機

按輸出方式有逐行打印機和逐字打印機

按工作方式分為擊打式打印機和非擊打式打印機。擊打式打印機如點陣打印機；非擊打式打印機常用的是激光打印機和噴墨打印機⑴點陣打印機又稱針式打印機，由走紙機構、打印頭、和色帶組成，國內(nèi)使用廣泛。點陣打印機噪聲大、針易斷、速度慢，但價格便宜。常用的有EpsonLQ1600、STARCR3240等

3.3.5微型計算機輸出設備⑵噴墨打印機用噴墨代替針打，靠墨水通過精制的噴頭噴射到紙面上形成輸出字符或圖形。特點是體積小、無噪音、打印質(zhì)量高、價格便宜，但對紙張要求高、墨水消耗大。常用的有HPDiskjet系列、佳能BJC-265CP等。⑶激光打印機是激光技術與電子照相技術的復合產(chǎn)物。印字質(zhì)量高、無噪音、速度快、對紙要求高、價格昂貴。常用的有HPLaserJet系列、EPSON系列等2.打印機3.3.5微型計算機輸出設備3．數(shù)據(jù)投影設備現(xiàn)在已經(jīng)有不少設備能夠把計算機屏幕的信息同步地投影到更大的屏幕上，以便使更多的人可以看到屏幕上的信息。激光打印機1．速度

不同配置的微機按相同的算法執(zhí)行相同的任務所需要的時間可能不同，這與微機的速度有關。微機的速度可用主頻和運算速度兩個指標來衡量。

①主頻即計算機的時鐘頻率，即CPU在單位時間內(nèi)的平均操作次數(shù)，是決定計算機速度的重要指標，以兆赫茲（MHz）為單位。它在很大程度上決定了計算機的運行速度，主頻越高，計算機的運算速度相應地也就越快。

②運算速度是指計算機每秒鐘能執(zhí)行的指令數(shù)，以每秒百萬條指令（MIPS）為單位，此指標更客觀地反映微機的運算速度。微機的速度是一個綜合指標，影響微機速度的因素很多，如存儲器的存取速度、內(nèi)存大小、字長、系統(tǒng)總線的時鐘頻率等。3.3.6微機的主要性能指標2．字長

字長是計算機運算部件一次能同時處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。字長越長，計算機的處理能力就越強。微機的字長總是8的倍數(shù)。早期的微機字長為16位（如Intel8086、80286等），從80386、80486到PentiumII、PentiumIII和PentiumIV芯片字長均為32位，最新的酷睿系列可以支持64位。字長越長，數(shù)據(jù)的運算精度也就越高，計算機的運算功能也就越強，可尋址的空間也越大。因此，微機的字長是一個很重要的技術性能指標。3．存儲容量

存儲容量是指計算機能存儲的信息總字節(jié)量，包括內(nèi)存容量和外存容量，主要指內(nèi)存儲器的容量。顯然，內(nèi)存容量越大，計算機所能運行的程序就越大，處理能力就越強。尤其是當前微機應用多涉及圖像信息處理，要求存儲容量會越來越大，甚至沒有足夠大的內(nèi)存容量就無法運行某些軟件。目前主流微機的內(nèi)存容量一般都在4GB到16GB之間，外存容量在幾百GB到幾TB之間。3.3.6微機的主要性能指標4．存取周期

存儲器完成一次讀（或?qū)懀┎僮魉璧臅r間稱為存儲器的存取時間或者訪問時間。連續(xù)兩次讀（或?qū)懀┧璧淖疃虝r間稱為存儲周期。內(nèi)存儲器的存取周期也是影響整個計算機系統(tǒng)性能的主要性能指標之一。5．可靠性

計算機的可靠性以平均無故障時間（meantimebetweenfailures，MTBF）來表示的，MTBF越大，系統(tǒng)性能就越好。6．可維護性

計算機的可維護性以平均修復時間（meantimetorepair，MTTR）表示，MTTR越小越好。7．性能/價格比

性能代表系統(tǒng)的使用價值，它包括計算機的運算速度、內(nèi)存儲器容量和存取周期、通道信息流量速率、I/O設備的配置、計算機的可靠性等。價格是指計算機的售價。性能/價格比中的性能指數(shù)由專用的公式計算。性能/價格比越高，表明計算機越物有所值。3.3.6微機的主要性能指標3.4.1系統(tǒng)軟件3.4.2應用軟件3.4計算機軟件系統(tǒng)

軟件(Software)是各