1、第3章 计算机系统,纲要,3.1从历史走向未来计算机的发展史 3.2 微型计算机系统与微处理器 3.3计算机存储系统及工作原理 3.4计算机输入/输出设备 3.5微型计算机的总线及接口标准,1了解计算机的发展史。 2掌握计算机存储原理及工作过程。 3掌握计算机的基本组成、系统单元,输入输出系统和设备,辅助存储设备。 二、重点、难点 1重点:计算机的基本组成、系统单元,输入输出系统和设备。 2难点:辅助存储设备和计算机存储原理及工作过程。,一、教学要求,3.1从历史走向未来计算机的发展史,3.1.1 现代计算机的“史前”时代(-1946),1946年2月5日,世界上第一台真正的现代电子数字计算机
2、“ENIAC“研制成功了(图3-5)。,3.1.2 第一台现代电子数字计算机的诞生,1.计算机的产生,计算机的产生 世界上第一台电子数字计算机 1946年2月,美国宾夕法尼亚大学诞生了 “埃尼阿克”(ENIAC电子数字积分计算机)内部总共安装了17468只电子管、占地面积为170平方米左右、总重量达到30吨、耗电量超过174千瓦、运算速度为每秒5千3万次/秒。,1.采用电子管计算机的第一代计算机(19461957) 2.采用晶体管的第二代电子计算机(19581964) 3.采用集成电路的第三代计算机(19651970) 4.使用超大规模集成电路的第四代计算机(1970年至今),3.1.3 现代
3、计算机发展的四个阶段,第一代 电子管计算机(1946 1957年) 以电子管作为计算机的基本逻辑电路元件,主存储器采用延迟线和静电存储管,容量非常小,仅1000-4000B。外存储器采用纸带、卡片、磁鼓和磁带,运算速度一般为每秒数千次至数万次。,3.1.3 现代计算机发展的四个阶段,第二代 晶体管计算机(1958 1964年) 第二代计算机采用半导体晶体管作为逻辑开关元件,内存采用了磁芯存储器,其容量达几十万B。外存采用磁盘、磁带。运算速度达几十万次/每秒。软件方面出现了一系列的高级程序设计语言(如 FORTRAN,COBOL等),有了系统软件(监控程序),提出了操作系统的概念。,3.1.3
4、现代计算机发展的四个阶段,第三代 集成电路计算机(1965 1970年),3.1.3 现代计算机发展的四个阶段,第四代 大规模、超大规模集成电路计算机(1971年 现在),3.1.3 现代计算机发展的四个阶段,计算机发展各阶段示意表,3.1.4 计算机的特点,运算速度快 计算精度高 具有超强记忆和逻辑判断能力 实现自动控制并且具备人机交互功能 可靠性高 跨地域信息资源共享,3.2 计算机系统的基本组成,3.2.1 计算机系统硬件与软件 硬件系统:通常指机器的物理系统,硬件系统是指所有构成计算机的物理实体,它包括计算机系统中一切电子、机械、光电等设备。 软件系统:则是指管理计算机软件系统和硬件系
5、统资源、控制计算机运行的程序、命令、指令、数据等,广义地说,软件系统还包括电子的和非电子的有关说明资料,说明书、用户指南、操作手册等。,3.2.1 计算机系统的基本组成,冯.诺依曼确定了现代存储程序式电子数字计算机的基本结构和工作原理。 主要由5部分组成:存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。今天,人们把具有这样一种工作原理和基本结构的计算机统称为“冯诺依曼型计算机”。,3.2.2 冯诺依曼型计算机的基本结构,3.2.2 冯诺依曼计算机经典结构,图3.2冯诺依曼计算机的基本结构,1冯诺依曼计算机的基本设计思想就是“存储程序”,其特点如下:计算机应由五个基本部分组成:运算器、控制器、存储器
6、、输入设备和输出设备。 (1)采用二进制代码表示数据和指令计算机中所有数据和指令都是以二进制代码存储在存储器中,即都是由0和1组成的代码序列,只是数据和指令各自的约定不同而已。 (2)采用存储程序的方式存储程序的方式是指程序和数据存放在同一个存储器中,指令在存储器中按执行顺序存放,由指令计数器控制指令的执行。 (3)系统由5部分组成系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成。,3.2.2 冯诺依曼计算机经典结构,2、计算机硬件的基本结构,2、计算机硬件的基本结构按照冯诺依曼计算机的基本设计思想,一个完整的计算机系统,由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个功能部件组成
7、。,(1)运算器运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件,由算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,简称ALU)、累加器、状态寄存器和通用寄存器组等组成,是计算机对信息数据进行处理和运算的部件。,图2.3运算器工作示意图,2、计算机硬件的基本结构,(2)控制器控制器是计算机的神经中枢,协调并控制计算机的各个部件按程序中排好的指令序列执行指定的操作,使整个计算机有条不紊地自动执行程序。控制器一般包括程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序控制电路、微操作控制电路等。在个人计算机(PC)中,运算器与控制器是集成在一块半导体芯片上的,它们组成了计算机的核心,称为中央处理器(Centra
8、l Processing Unit,简称CPU)。,2、计算机硬件的基本结构,图2.4控制器工作示意图,2、计算机硬件的基本结构,(3)存储器存储器是计算机的记忆功能部件,用于存放程序、参与运算的数据和运算的结果。 存储器有“内存”(主存)和“外存”(辅存)之分。“外存”是存放程序和数据的仓库,可以长时间地保存大量信息;“内存”是计算机运行时的主体,直接与CPU交换信息,凡是要运行的数据与程序只有调入内存后才能执行。 ,2、计算机硬件的基本结构,(4)输入输出设备输入设备的任务是输入操作者提供的原始信息,并将它变为机器能识别的信息。输入设备的种类较多,最常见的有键盘、鼠标、卡片机、扫描仪等。外
9、存储器如磁盘、磁带、光盘从信息传送的角度来看,也属于I/O设备,通过磁头(光头)和读出放大器,从磁介质或光盘中读出信息转换为电信号,再送入主机处理。输出设备用于将计算机的处理结果按人们的要求输出。最常见的有显示器、打印机、绘图设备以及自动控制装置中的数/模(D/A)转换装置等。外存储器可以用来存放计算机处理的结果,此时也可看成是输出设备。,2、计算机硬件的基本结构,(5)计算机的总线与接口所谓总线,是一组连接各个部件的公共通信线。即系统各部件之间传送信息的公共通道。接口就是外部设备与计算机连接的端口,是计算机输入输出的重要通道,它的性能好坏直接影响到计算机的性能。如果按总线内所传输的信息种类,
10、可将总线分类为:数据总线(Data Bus,DB) 、地址总线(Address Bus,AB)、控制总线(Control Bus,CB)。,2、计算机硬件的基本结构,2、计算机硬件的基本结构,(5)计算机的总线与接口 数据总线:数据总线在CPU与内存或输入输出接口之间传递数据。数据总线位数的多少反映了CPU一次可按收数据的能力。它的条数取决于CPU的字长。 地址总线:地址总线用来传递存储单元或输入输出接口的地址信息,信息传送是单向的,它的条数决定了计算机内存空间的范围大小,即CPU能管辖的内存数量。不同的CPU芯片,地址总线的位数是不同的。 控制总线:控制总线用来传递各种控制与应答信号。它传递
11、的信号基本上分两类;一类是由CPU、内存、外设发送的控制信号。另一类是由外设或有关接口电路向CPU送回的信号。包含内存的应答信号。,3.3 计算机的基本工作过程,从1946年出现的第一台计算机(ENIAC)到目前为止,几乎所有计算机的工作过程都大致相同,都按照冯诺依曼计算机的基本思想进行工作。 冯诺依曼计算机的工作过程如下: 人们按照要解决的问题的数学描述,用计算机能接受的“语言”编制成程序,即指令,将程序和数据以二进制代码的形式存入计算机的存储器中; 在控制器的控制下,计算机自动从存储器中取出一条指令,分析指令并执行,以完成计算机的各项工作,并把计算结果再存入存储器中; 计算机再处理下一条程
12、序指令,直到整个程序运行结束。,3.3 计算机的基本工作过程,冯诺依曼计算机的特点可概括为如下几点: 存储器是字长固定的、顺序线性编址的一维结构,每个字节有唯一的地址; 由指令形式的机器语言驱动; 指令的执行是串行顺序进行的,即按指令在存储器中存放的顺序执行,程序分支由转移指令实现; 运算器、存储器和输入/输出设备都由控制器集中控制;,3.3.1 计算机系统主要性能指标,计算机的基本性能指标主要有以下几个方面: 1、字长字长是计算机CPU能直接处理的二进制数的位数,它直接关系到计算机的计算精度、功能和运行速度。一般来说,字长越长,运算精度越高,处理速度越快,价格也越高。目前计算机字长一般为32
13、位、64位。 2、主频主频是时钟脉冲发生器所产生的时钟信号频率,用兆赫(MHz)或兆兆赫(GHz)为单位表示,它决定了计算机的处理速度,主频越高,速度越快。 3、存储器容量存储器分为内存和外存。内存容量的大小反映了计算机即时存储信息的能力,内存容量越大,所存储的程序和数据越多,计算机系统的处理能力越强。外存容量通常是指硬盘容量,外存容量越大,可存储信息就越多,可安装的应用软件就越丰富。,3.3 计算机系统主要性能指标,4、运算速度运算速度是指计算机每秒钟能执行指令的数量,即计算机进行数值运算的快慢程度。运算速度的单位用MIPS(每秒百万条指令)表示。衡量计算机的速度一般从以下几个方面考虑。 主
14、频:一般指计算机的时钟频率,在很大程度上决定了计算机的运算速度。 运算速度:计算机每秒中能执行的指令条数,单位一般为“次/秒”或“百万次/秒”。 存取速度:存储器完成一次读或写操作所需要的时间,时间越短,存取速度越快。 5、系统可靠性系统可靠性一般用平均无故障时间(MTBF)和平均故障修复时间(MTTR)来衡量。平均无故障时间越大越好,而平均故障修复时间则越小越好。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,3.4.1 CPU(中央处理器)CPU是个人计算机的核心部件,一般由高速的电子线路组成,目前的CPU都是集成在一块半导体芯片上,也称为微处理器。微处理器的发明源于美国Intel公司的4004芯片,
15、这是世界上第一款微处理器芯片,总线宽度4位,集成了2300个晶体管,然而经过30年的发展CPU的主频已达4G总线宽度达64位集成了上亿只晶体管。CPU是整个计算机硬件系统的核心,负责按照程序给出的指令序列分析指令、执行指令,完成对数据的加工处理。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,3.4 计算机系统配置及主要硬件,3.4.2 主板主板是计算机工作的平台。主板是微机系统中最大的一块电路板。主机部分的大多数部件在物理上主要安装在机箱内的主板上,外部设备通过输入/输出接口及系统总线与主板相连。主板上的部件主要包括CPU、控制芯片组、Cache、内存储器插槽、I/O接口、总线扩展槽、键盘/鼠标接口、软
16、盘接口、IDE(ATA)接口(用于连接硬盘和光驱)、可充电电池以及各种开关和跳线等。一体化主板,还集成了显示卡、声效卡、网络卡等部件。如图2.5所示。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,P 主板,Pentium4 主板,3.4 计算机系统配置及主要硬件,华硕 P8Z77-M主板,3.4 计算机系统配置及主要硬件,3.4 计算机系统配置及主要硬件,3.4.3 内存条 内存条,是内存储器的物理设备,如图所示。 内存条通过内存插槽与主板相连。它只用于暂时存放程序和数据,内存越大,信息交换越快,处理数据就越快。一旦关闭电源或发生断电,其中的程序和数据就会丢失。内存大多以M(兆)为单位,一般单条最大为2
17、G=2048M,目前主流内存条均是1G以上。,图:内存条,SDRAM内存条,DDR内存条,内存条的安装,内存条的安装,3.4 计算机系统配置及主要硬件,内存多采用半导体存储器构成。按功能可分为两种类型,一种是只读存储器ROM(Read Only Memory),另一种是随机存储器RAM(Random Access Memory)。 1、随机存储器(RAM)随机存取存储器简称随机存储器或RAM(Random Access Memory)。计算机工作时,其中的数据可以随机读出或者写入。关机或者停电时,其中的数据丢失。用户开机工作时,程序调入RAM执行;关机时,RAM中的程序和数据信息如果需要,需送
18、外存储器保存。在计算机工作时,RAM主要用于随机存放程序和数据。 2、只读存储器(ROM)只读存储器简称ROM(Read Only Memory)。其中的内容事先写入,计算机开机工作后只能读出,不能随机写入。关机或停电时ROM中的数据信息不丢失,因此常用来存放固定程序或常数。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,ROM可分为掩模ROM、PROM、EPROM、E2PROM和快闪存储器等几种不同类型。 掩模ROM是采用掩模工艺制作而成,在出厂时内部存储的数据就已经“固化“在里边了,所以数据不允许用户修改。 PROM 指的是“可编程只读存储器” 这样的产品只允许写入一次,所以也被称为“一次可编程只读存
19、储器”,只读存储器-ROM,EPROM 指的是“可擦写可编程只读存储器” 。 它的特点是具有可擦除功能,擦除后即可进行再编程,但是缺点是擦除需要使用紫外线照射一定的时间。 EEPROM 指的是“电可擦除可编程只读存储器”,它的最大优点是可直接用电信号擦除,也可用电信号写入。,Flash memory 指的是“闪存”,所谓“闪存”,它也是一种非易失性的内存,属于EEPROM的改进产品。目前“闪存”被广泛用在PC机的主板上,用来保存BIOS程序,便于进行程序的升级。其另外一大应用领域是用来作为硬盘的替代品,具有抗震、速度快、无噪声、耗电低的优点。,RAM又分为静态随机存储器SRAM和动态随机存储器
20、DRAM两大类,随机存储器-RAM,计算机系统工作时,将运行时要经常存取的一些数据从系统内存读取到Cache中,而CPU会首先到Cache中去读取数据(或写入数据),如果Cache中没有所需数据(或Cache已满,无法再写入),则再对系统内存进行读写,另外Cache在空闲时也会与内存交换数据,如图3-22所示。,静随机存储器的工作原理,动态随机存储器DRAM需要定时充电,即通常所说的刷新,来保持数据的完整性,通常用来组成大容量的内存储器。,2.动态存储器的工作原理,3.4.4 外部存储器由于计算机的内存容量有限,不可能容纳所有的系统软件和应用软件,因此,使用外存储器用来存放暂时不用的程序和数据
21、。需要时,可成批地和内存储器进行信息交换。需要指出的是外存储器也属于输入输出设备,它只能与内存储器交换信息。目前常用的外存有硬盘、光盘、移动硬盘和移动存储器(U盘)等。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,1、硬盘硬磁盘存储器由硬盘和硬盘驱动器构成,是计算机中闭不可少的存储设备。硬盘和硬盘驱动器作为一个整体密封在一个金属腔体内称为硬盘机,简称硬盘(Hard Disk Driver, HDD),硬盘的内部结构图如图所示。,硬盘内部结构图,3.4 计算机系统配置及主要硬件,(1)磁盘的信息存储结构单一硬盘盘片是表面涂有磁性材料的无磁性的合金或塑料材料,呈圆盘状,像一个表面极为光亮的金属盘。磁盘上有上
22、千个磁道,呈同心圆排列,如图1所示。磁道由外至内编号为0号磁道、1号磁道、2号磁道每个磁道构成一个密闭圆环,并被平均分为若干个扇区,如图2所示。一个扇区存储器数据为512字节。扇区也有编号,称为1扇区、2扇区。,图2硬盘磁道、柱面图,图2硬盘扇区图,3.4 计算机系统配置及主要硬件,磁盘上若干个扇区构成簇,簇包含扇区个数的多少视磁盘大小而定,磁盘容量大则扇区的个数多,反之就少。簇是信息物理存储的单位,上一个簇写满了,才能写下一个簇。硬盘中的多个磁盘片象一摞光盘一样放置,上下盘片相同编号磁道和扇区必须重合,都串在主轴上,形成个圆柱体。每个盘片上下表面都能存储信息,分别由两个磁头读写。盘片之间有极
23、小的空隙,供磁头移动。所有的磁头同步运动,某一时刻都处于对应盘片的相同编号的磁道和相同编号扇区。根据盘片的以上排列规律,可以算出磁盘的容量: 容量=磁头数(盘片数2)磁道数扇区数每扇区字节数(512B),3.4 计算机系统配置及主要硬件,(2)硬盘的技术指标 硬盘容量 硬盘转速 高速缓存 平均寻道时间 (3)磁盘的数据结构磁盘上的数据按照其不同的特点和作用大致可分为MBR区、DBR区、FAT区、DIR区和DATA区5部分。 MBR区MBR是Main Boot Record(主引导记录区)的缩写,位于硬盘的0磁道、0柱面、1扇区。 DBR区DBR是Dos Boot Record(操作系统引导记录
24、区)的缩写,它通常位于硬盘的0磁道、1柱面、1扇区,是操作系统可以直接访问的第一个扇区。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,FAT区位于DBR之后的是文件分配表FAT区,这个区域用于描述文件在磁盘上的存放位置及整个磁盘扇区的使用情况。 DIR区DIR是根目录区,位于FAT之后的扇区。 DATA区DATA区是数据区,用来存放用户数据信息,又称为用户区。位于DIR区之后,占据磁盘上的大部分数据空间。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,(4)硬盘的管理 分区与格式化硬盘在使用前要进行低级格式化,一般由厂家完成。只有当硬盘出现严重问题或被病毒感染了时,用户才需要对硬盘重新进行低级格式化。进行低级格式化
25、必须使用专门的软件。磁盘上文件的优化存储因为系统分配给每个文件的磁盘空间最小单位是簇,若某个文件的长度不是磁盘簇的整数倍,则会出现文件磁盘空间大于文件实际长度的情况,从而使磁盘空间造成浪费。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,(5)硬盘使用时注意事项当硬盘已装系统软件时,最好用硬盘启动计算机。此外,还应准备一张备用启动盘(也称系统盘),以便在硬盘发生故障时启动系统。使用公共计算机时,个人应在硬盘中建立自己的专用子目录,对于磁盘中的公共软件,也应分别建立子目录。对于公共计算机,应禁止非管理人员随意向硬盘拷贝系统文件或进行格式化。严禁震荡,不要热插拔。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,2、光盘存
26、储器光盘存储器(Optical Disk)是一种利用激光技术存储信息的装置。它是20世纪70年代的重大科技发明,是信息移动存储技术的重大突破。 光盘存储器有光盘片和光盘驱动器(简称光驱)构成。光盘是注塑成行的碳粉化合物圆盘,其上涂了一层铅质量的薄膜,最外面又涂了一层透明的保护层。数据信息存放在盘片上的螺旋状轨道上,轨道上有许多不连续的凹槽,称之为“坑”,坑与坑之间称为“岛”,凹槽是在对光盘写入数据信息时被激光“雕刻”成的。光盘种类很多,但它们的外观尺寸是一致的。一般光盘尺寸统一为直径为12cm,厚度为1mm。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,(1)光盘的分类及容量目前用于计算机系统的光盘可分
27、为CD、VCD、 CD-R、CD-RW、DVD、DVD+RM等。 (2)光盘类型目前用于计算机系统的光盘,按读/写方式可分为有三类:只读型光盘、可写一次型光盘和可擦写型光盘。 (3)光驱的分类光驱可分为只读光驱和刻录光驱,其中只读光驱又分为普通光驱CD-ROM和DVD光驱。(4)单面双层DVD盘的容量可达到8.5GB,双面双层DVD盘的容量可达到17GB。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,(4)衡量光盘的性能指标主要有以下几点: 高容量:存入的信息可以是程序、操作的数据、图形和声音信息。 标准化:光盘广泛应用的原因之一是产品的标准化,可在任一光盘驱动器中操作。 持久性:一般来说,光盘的寿命长
28、达数十年,甚至一百年。这是因为光盘在光驱中操作时是以非接触方式进行的,无磨损问题,也不会感染病毒。 实用性:目前,光盘驱动器与光盘价格迅速降低,光盘信息所覆盖的领域不断扩大,各种光盘出版物的种类及发行量大增。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,3、移动硬盘随着科技的发展,人们需要随时存储和使用越来越多的数据。在这种情况下移动硬盘普及开来。移动硬盘以硬盘为存储介质,属于便携式存储设备,如图所示。,移动硬盘,3.4 计算机系统配置及主要硬件,4、U盘存储器U盘是一种流行的移动存储产品,主要用于在计算机之间方便地交换文件。U盘通过主板上的USB接口与计算机相连,属于即插即用设备,携带和使用都很方便,
29、很受用户欢迎,如图所示。,U盘存储器,3.4 计算机系统配置及主要硬件,3.4.5 显示系统 计算机的显示系统包括显卡和显示器。 显卡的性能指标如下: 接口类型:目前显卡所使用的接口类型主要有AGP接口、即图形加速接口,也称AGP总线,是一种新型接口标准。 显示芯片:显示芯片是显卡的核心,可以把它想象成专门用来处理图象的CPU,可以处理各种指令以完成特定的绘图功能。 显示内存:显示内存与系统内存的功能是一样的,只是它们作用的对象不一样。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,显示器是电脑系统最常用的输出设备之一,它用于显示交互信息,查看文本和图形图象,显示数据命令与接受反馈信息。 显示器按照显示器
30、对角线的尺寸可分为15英寸和17英寸等;按颜色分为单色和彩色;按显示器件分有阴极射线管(CRT)和液晶(LCD)两种。LCD显示器是一种采用液晶为材料的显示器,目前主流的是17英寸LCD显示器。液晶是介于固态和液态间的有机化合物。将其加热会变成透明液态,冷却后会变成结晶的混浊固态。在电机的作用下,产生冷热变化,从而影响它的透光性,来达到亮灭的效应。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,1、显示器的主要性能参数有以下几个: (1)点距和分辨率 (2)刷新率 (3)亮度 (4)可视角度 (5)响应时间 (6)点缺陷LCD显示器的点缺陷有三种类型:分为是亮点、暗点和坏点。,3.4 计算机系统配置及主要
31、硬件,2、CRT显示器和LCD显示器的优缺点比较CRT显示器色彩表现力较强、反应时间只有1ms,不会出现拖尾现象,在亮度和对比度上都超过了LCD显示器,但是它能耗和辐射较大,长时间使用对眼睛有害。所占空间较大,这就限制了它在日常生活中的使用。LCD显示器与CRT显示器相比有工作电压低、功耗小,用电比传统CRT显示器的耗电量少70%,散热小、辐射小、完全平面、能精确还原图像、无失真、可视面积大、款式新颖多样、能大量节省空间、抗干扰能力强、显示字符锐利、画面稳定不闪烁、屏幕调节方便。但是,液晶显示器价格偏高、可视角度小、反应时间比CRT慢、有无法维修的坏点。上面的分析可以看出,LCD和CRT显示器
32、各有千秋。但由于在有些方面LCD永远比不上CRT显示器,所以CRT显示器暂时并不会消亡。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,3.4.6 键盘和鼠标键盘和鼠标是计算机中最主要的输入设备。 1、键盘键盘是向计算机输入数据的主要设备,由按键、键盘架、编码器、键盘接口及相应控制程序等几个部分组成。 键盘是计算机最常用的一种输入设备,它是组装在一起的一组按键矩阵。当按下一个键时就产生与该键对应的二进制代码,并通过接口送入计算机,同时将按键字符显示在屏幕上。按照各类按键的功能和位置将键盘划分为4个部分:主键盘、数字小键盘、功能键和编辑键。键盘分区如图所示。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,键盘,3.4
33、计算机系统配置及主要硬件,2、鼠标鼠标是一种最普遍、最廉价的输入设备,广泛用于图形用户界面使用环境。鼠标通过RS232C串行口或PS/2口与主机连接。其工作原理是当移动鼠标时,把移动距离及方向的信息变成脉冲信号送入计算机,计算机再将脉冲信号转变为光标的坐标数据,从而达到指示位置的目的。按键数鼠标可以分为双键鼠标、三键鼠标、微软智能鼠标器等。其中双键鼠标最为常见,双键鼠标中左键为确认键,一般用于输入内容或进行选择,右键一般用来查看项目的属性。按其接口类型鼠标可以分为串行口(方口)、PS/2(小圆口)、USB3类;按内部构造鼠标可分为机械式鼠标和光电式鼠标。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,此外
34、,无线鼠标,由于它不使用电缆来传输数据,只需在鼠标器内装入电池,能远距离操作主机,可以避免用户桌面上众多电缆的烦扰,而越来越受到用户的青睐。无线鼠标一般有两个部件,一个是接收用的收发器,另一个就是无线鼠标。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,3.4.7音箱和声卡计算机的音响设备主要包括声卡和音箱,其他常见的还有麦克风、MIDI设备等。音箱和声卡如图所示。,音箱,声卡,3.4 计算机系统配置及主要硬件,音箱是用来还原声音的,即用来回放声卡传来的声音信号。音箱主要分为有源音箱和无源音箱两种。音箱的功率、频率范围及箱体体积等是音响的主要性能指标。功率决定了音箱所能发出的最大声响。声卡又称声效卡,使用
35、时一般插入主板上的PCI插槽中,将音频线与光驱相接。声卡将音频模拟信号转换成音频数字信号的过程称为模数转换,简称DAC;信号输出时,把计算机内部的语音数据文件转换成相应的音频信号输出给播放设备。声卡将音频数字信号转换成音频模拟信号的过程成为数模转换,简称ADC。 在声卡进行A/D和D/A转换过程中,有两个重要的指标:采样频率和采样位数。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,3.4.8打印机 打印机是将输出结果打印在纸张上的一种输出设备。打印机的种类主要有三种:点阵打印机、喷墨打印机和激光打印机。点阵打印机为击打式打印机,喷墨打印机和激光打印机是非击打式打印机。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,
36、点阵打印机(Dot Matrix Printer)是最早流行的打印机,常指24针打印机,这种打印机性能价格比高。点阵打印机按打印的宽度可分为宽行打印机和窄行打印机。 喷墨打印机(Ink-Jet Printer)使用喷墨来代替针打,它利用振动或热喷管使带电墨水喷出,由聚焦系统将其微粒聚成一条射线,由偏转系统控制微粒射线在打印纸上扫描,绘出各种文字符号和图形。 激光打印机(laser Printer)实际上是复印机、计算机和激光技术的复合。激光打印机使用同步的多面镜像和完善的光学部件,在一个光敏旋转磁鼓上写字符和图形,这个磁鼓与复印机中的磁鼓相似激光束扫过旋转着的磁鼓时,通过“开”和“关”两种状态
37、来表示白色区和黑色区,因此,激光束类似于扫描显示器屏幕内的电子束,3.4 计算机系统配置及主要硬件,打印机的主要技术指标有以下几种。 1、打印速度,用cps(字符每秒)表示; 2、打印分辨率,用dpi(点每英寸)表示,非击打式打印机一般超过600dpi; 3、最大打印尺寸,一般为A4和A3两种规格。点阵打印机打印速度慢、噪声大,主要耗材为色带,价格便宜;激光打印机打印速度快、噪声小,主要耗材为硒鼓,价格贵但耐用;喷墨打印机噪声小,打印速度次于激光打印机,主要耗材为墨盒。著名的打印机厂商有惠普(HP)、佳能(Canon)、爱普生(Epson)等。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,3.4.9绘图
38、仪,3.4 计算机系统配置及主要硬件,3.4.10 其它常见设备除了前面介绍的几种计算机中设备外,还有一些设备也是计算机的常见设备。主要有以下几种: 1、机箱机箱作为主机的骨架,最主要的作用是容纳和固定配件。机箱起到保护主机、防尘、防压和防冲击的作用。其次,机箱还有防止电磁辐射的作用。好的机箱可以有效屏蔽机箱内部的电磁射线,使对外部的辐射降到最小范围。机箱从结构分,大体可分为3种,即AT结构机箱、NLX机箱和ATX结构的机箱。现在主流机箱是ATX结构,它的特点是除了具备各种插槽,便于安装和固定各种配件以外,还预留了键盘鼠标的位置、COM口和打印口。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,2、电源电
39、源是整个计算机系统的动力之源,它将220V交流电经过整流和变压,变换为计算机所需的低压直流电,供主板、硬盘、光驱、软驱CPU风扇等部件使用。电源分为AT电源和ATX电源,电源,3.4 计算机系统配置及主要硬件,3、数码相机数码相机是一种获取数字化图象的工具。它不但可以实现普通相机的功能,而且可以将进入镜头的图形存储在一个转接盘上,存储到计算机中。利用软件处理拍摄的效果,可以得到精美的图片,如图所示。,数码相机,3.4 计算机系统配置及主要硬件,4、调制解调器要想实现计算机之间的远程通信,当计算机发送信号时,必须将二进制数字信号变换成连续变化的模拟信号,这个过程称为调制(Modulation)。
40、同时在计算机要接收信号时,必须将模拟信号转变成数字信号,这个过程称为解调(Demodulation)。调制解调器正是将调制和解调这两种功能结合到一起用来实现数字信号与模拟信号之间的相互转换。调制解调器的外观如图所示。,调制解调器,3.4 计算机系统配置及主要硬件,5、扫描仪扫描仪是常用的图形、图象输入设备,如图所示。一般通过USB接口与主机相连。这是一种纸面输入设备,利用它可以迅速地将图形、图象、照片、文本从外部环境输入到计算机中,然后再做编辑加工。,扫描仪,3.4 计算机系统配置及主要硬件,扫描仪分为两类:CCD扫描仪和PMT扫描仪。 (1)CCD扫描仪这是由电荷耦合器件阵列组成的电子扫描仪
41、。CCD扫描仪可分为平板式(台式)扫描仪和手持式扫描仪两类。若按灰度和彩色来分,有二值化扫描仪、灰度扫描仪和彩色扫描仪三种。CCD扫描仪的主要性能指标有: 扫描幅面,即对原稿尺寸的要求,台式扫描幅面一般可达14平方英寸(A4); 分辨率,即每英寸扫描的点数(dpi)为600 dpi 2000 dpi; 灰度层次,即灰度扫描仪可达灰度级别,目前有16、64及256层(位数分别为4bit、6bit和8bit); 扫描速度,扫描仪的速度与系统配置、扫描分辨率设置、扫描尺寸、放大倍率等有密切关系。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,(2)PMT扫描仪这是用光电倍增管(PMT)构成的电子式扫描仪。它比C
42、CD扫描仪的动态范围大、线形度好、灵敏度高、扫描质量高,因此扫描的效果更加逼真,常被用于照相、地图等要求较高的方面扫描,价格较高。当用扫描仪扫描彩色图象时,要设定颜色和分辨率两项参数,颜色位数越多,能扫描到的颜色就越多;分辨率越高,象素就越多,图象也就越清晰。如果只是扫描文字或其他黑白图文信息,则应选择黑白扫描方式。这样,节省时间,占用的存储空间也小。另外,每次使用扫描仪之前最好让扫描仪预热一端时间(几分钟),这样扫描出来的图象品质比较好。,3.4 计算机系统配置及主要硬件,3.绘图仪,3.5微型计算机的总线及接口标准,3.5.1 计算机总线 总线(BUS)是计算机内部传输指令、数据和各种控制
43、信息的高速通道,是计算机硬件的一个重要组成部分(图3-47),用于连接CPU、主存和I/O控制器的总线称为外部设备总线或外部总线,简称为总线。常见的总线有ISA(工业标准体系接口)总线、PCI(外部设备互连)总线、SCSI(小型计算机系统接口)总线等,它们的传输速度一个比一个快。,数据的传输方式基本分为两种,一种是用一条线(或一对线) 用来传送数据,这种叫串行传输接口。在计算机行业中最早出现的串行接口标准是RS232标准。 如果用几条线来同时传输数据,这就叫做并行接口。 除了传统接口形式外,随着计算机技术的发展,现在又出现了许多新的接口标准。如SCSI,USB等。USB( Universal Serial Bus)是一种通用串行总线接口。,3.5.2 计算机与外部设备的接口及标准,