1、1,同济大学计算机基础学科研究室,2,目录,第 一 章 计算识与信息社会 第 二 章 计算机基础知识 第 三 章 微型计算机硬件组成 第 四 章 系统软件及其常用操作系统 第 五 章 应用软件和办公软件 第 六 章 网络基础 第 七 章 Internet与Intranet 第 八 章 数据库基础 第 九 章 多媒体基础 第 十 章 数据安全 第十一章 程序设计基础,3,第三章 微型计算机硬件组成,3.1 微型计算机 3.2 微型计算机硬件系统,4,3.1 微型计算机 3.1.1 微型计算机概述,20世纪70年代诞生微型计算机。 微型计算机与大、中、小型计算机的区别在于微型机计算机的CPU采用了
2、大规模和超大规模集成电路技术。 通常将微型计算机的CPU芯片称作微处理器（Micro Processing Unit，MPU）。微型计算机的发展是与微处理器的发展同步的。 摩尔定律量化和揭示了微型计算机的这一独特的发展速度，而如今这一翻番的周期已缩短为12个月甚至更短。目前，微型计算机已达到了32位Pentium 4高速系列。,5,摩尔定律,6,微型计算机的发展方向, 高速化 处理器主频 超小型化 典型的标志是笔记本电脑和PDA的流行。 多媒体化 全新的多媒体处理芯片、多媒体和超媒体系统的开发和标准化、虚拟现实技术和发展多媒体通信等。 网络化 网络计算机、具有联网功能的PDA以及各种类型的个人
3、计算机等正在飞速发展。 隐形化 今后将摆脱显示屏、键盘加主机的传统形像，电视计算机、影音计算机等将大量出现。,7,3.1.2 微型计算机的分类,1 按组成结构分类单片机 组成部分集成在一个超大规模芯片上，广泛用于控制、仪器仪表、通信、家用电器等领域。单板机 各组成部分装配在一块印刷电路板上，常用于过程控制或作为仪器仪表的控制部件 。多板机 各组成部分装配在多块印刷电路板上，如台式、便携式PC 机。,2 按用途分类 微型计算机按用途可分为台式、便携式、手持式等。,8,微型计算机的分类,单片机芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果赋予它特定的程序，它便构成一个最小的、完整的微
4、型计算机控制系统，它与单板机或个人电脑有着本质的区别，单片机的应用属于芯片级应用。 单板机结构简单、价格低廉、性能较好。,使用单片机芯片构成的仿真系统。,有镜像功能的单板机,9,微型计算机的主要性能指标,微型计算机的主要性能指标CPU指标 主要包括CPU字长、时钟频率。运算速度 计算机的运算速度通指平均运算速度，即每秒钟所能执行的指令条数。内存容量 内存容量反映了内存储器存储数据的能力。存储容量越大，其处理数据的范围就越广，并且运算速度一般也越快。,10,3.2 微型计算机硬件系统,微型计算机基本结构,系统主板（又称母板） CPU 硬盘驱动器 DVD-ROM驱动器 软盘驱动器 显示器适配器 内
5、存 电源,资料:主板图解,11,PC99规范要求主板各接口必须采用有色识别标识，方便识别,3.2.1 系统主板,系统主板是微型计算机中最大的一块集成电路板，是微型计算机中各种设备的连接载体。 主板在结构上主要有AT、ATX、NLX、EATX、WATX以及BTX等类型。它们的区别主要在于板上各元器件的布局排列方式、尺寸大小、形状以及所使用的电源规格和控制方式的不同。ATX是目前最常用的主板结构，扩展插槽较多，配合ATX电源，可以实现软关机和Modem远程遥控开关机等功能。,12,系统主板,内存,总线插槽,接口卡,CPU,串行接口,USB接口,13,芯片组,芯片组决定了主板的结构及CPU的使用。根
6、据芯片的功能，可分为南桥芯片和北桥芯片。,南桥芯片主要负责I/O接口控制、IDE设备（硬盘等）控制以及高级能源管理等；北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输，由于北桥芯片的发热量较高，所以芯片上会装有散热片。,14,3.2.2 CPU, CPU字长：内部各寄存器之间一次能够传递的数据位 位宽 与外部设备之间一次能够传递的数据位 x位CPU 通常用CPU字长和位宽来称呼CPU。例如，Pentium CPU字长是32位，位宽是64位，称为超32位CPU。 CPU外频：CPU总线频率 CPU主频：CPU内核电路的实际工作频率 生产工艺技术：通常用微米数字来描述,CPU
7、,早期使用过的微处理器,16,CPU,Pentium 4微处理器和Itanium微处理器内部结构照片,17,国产CPU龙芯,标志着我国在现代通用微处理器设计方面实现了“零”的突破，打破了我国长期依赖国外CPU产品的无芯的历史。,18,内部存储器 访问速度快 信息暂时性 相对价格高,外部存储器 访问速度慢 信息永久性 相对价格低,3.2.3 存储器,微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器,19,（1）随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM) RAM通常指计算机主存， CPU对它们既可读出又可写入数据。 微型计算机上广泛采用动态随机存储器DRAM ，制作成内存条形式
8、出现。目前常用的内存条的引脚为168芯或184芯 。,内部存储器,用于笔记本电脑内存条,用于台式机内存条,20,（2）只读存储器(Read only Memory，简称ROM) CPU对它们只取不存，其信息用户无法修改。断电时信息不会丢失。ROM中一般存放计算机系统管理程序。 （3）高速缓冲存储器Cache 是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决它们之间的速度冲突问题，Cache一般采用静态随机存取存储器SRAM构成，它的访问速度是DRAM的10倍左右。,内部存储器,21,软盘,用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成 读写软盘时，磁头直接接触盘面。常用软盘容量为1.44MB,
9、将盘片逻辑地划分成若干个同心圆，每个同心圆称为一个磁道，最外面的一个同心圆为0磁道。 磁道又等分成若干段，每段称为一个扇区。一个扇区一般可存放512B的数据。 磁盘的存储容量可由下面的公式求出： 磁盘总容量 = 磁道数扇区数磁面数扇区字节数,外部存储器,22,硬盘的磁道、扇区、柱面,硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成 读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面 硬盘容量视具体类型而定,硬盘,资料:硬盘图解,23,光介质存储器也是微型计算机上使用较多的存储设备。它利用光学方式读/写数据， 按光盘的读/写性能，可分为只读型与可读写型。只读光盘上的数据采用压模方法压制而成，
10、用户只能读取上面的数据，而不能写入或修改光盘上的数据。 衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率为150kb/s。如果在一个40倍速光驱上读取数据，数据传输速率可达到40150kb/s=6Mb/s。,光介质存储器,资料:光驱和光盘,24,移动存储产品,（1）移动硬盘 移动硬盘直接由台式电脑硬盘或者由笔记本电脑硬盘改装而成，这类产品性价比非常好，通常来讲可按产品的接口类型分为USB1.1、USB2.0和IEEE 1394这三种。,25,移动存储产品,（2）Flash存储设备 Flash Memory是一种非易失性半导体存储器，即在无电源状态仍能保持片内信息，不需要特殊的高电流就可实现片
11、内信息的擦除和重写。其名称来源于TOSHIBA公司用Flash这个词来描述这种存储器瞬间的清除能力。 用Flash Memory芯片构成的存储介质，被广泛地应用于数字摄像机、数码相机、MP3 播放器、数字录音机、个人数字助理和计算机等方面。,资料:优盘,26,3.2.4 总线与接口,总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路,27,总线分类,地址总线:传输地址信息 数据总线:传输数据信息 控制总线:传输控制信息,内部总线：连接CPU的各个组成部件（芯片内部） 系统总线：连接计算机中各大部件 外部总线：连接计算机和外部设备,连接对象,传输对象,并行总线:通信速度快、实时性好 串行总线:简易、
12、方便、灵活,通信方式,28,总线,微处理器,微处理器、总线、存储器、接口电路和外设逻辑关系,29,PCI总线,PCI总线功能框图,30,3.2.5 输入输出设备,I/O设备与处理器间的连接,数据寄存器: 用来存放主机与外设之间传送的数据 控制寄存器: 用来存放处理器发给外设的命令信息 状态寄存器: 用来保存外设及接口的状态信息,31,思 考 题,1微型计算机的基本结构由哪几部分构成？主机主要包括了哪些部件？ 2微型计算机的发展方向是什么？ 3系统主板主要包括了哪些部件？ 4衡量CPU性能的主要技术指标有哪些？ 5微型计算机的内部存储器按其功能特征可分为几类？各有什么区别？ 6外部存储器上的数据能否被CPU直接处理？ 7高速缓冲存储器的作用是什么？ 8常用的外存储器有哪些？各有什么特点？ 9什么是总线？按总线传输的信息特征可将总线分为哪几类？各自的功能是什么？ 10什么是接口？计算机上常见的接口有哪些？,
