第2章計(jì)算機(jī)硬件2.1計(jì)算機(jī)硬件組成

2.2CPU

2.3主板

2.5輸入/輸出設(shè)備

2.4存儲(chǔ)器

2.1計(jì)算機(jī)硬件組成一、計(jì)算機(jī)發(fā)展與應(yīng)用1.計(jì)算機(jī)的發(fā)展世界上第一臺(tái)真正的全自動(dòng)電子數(shù)字式計(jì)算機(jī)是1946年美國(guó)研制成功的ENIAC。這臺(tái)計(jì)算機(jī)共用了18000多個(gè)電子管，占地170平方米，總重量為30噸，耗電140千瓦，每秒能做5000次加減運(yùn)算。2.1計(jì)算機(jī)硬件組成一、計(jì)算機(jī)發(fā)展與應(yīng)用計(jì)算機(jī)的分代分代主要元器件特點(diǎn)第一代電子管體積較大，速度較低，存儲(chǔ)容量較小，主要應(yīng)用于科學(xué)和工程計(jì)算。第一代晶體管體積、功耗降低，速度和可靠性增強(qiáng)，且價(jià)格不斷下降第三代集成電路功耗、體積、價(jià)格等進(jìn)一步下降，而速度及可靠性相應(yīng)地提高。第四代大規(guī)模集成電路各種性能都有了大幅度的提高，應(yīng)用軟件也越來(lái)越豐富2.1計(jì)算機(jī)硬件組成一、計(jì)算機(jī)發(fā)展與應(yīng)用2.計(jì)算機(jī)的應(yīng)用（1）科學(xué)計(jì)算 （2）數(shù)據(jù)處理 （3）計(jì)算機(jī)控制 （4）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）

2.1計(jì)算機(jī)硬件組成二、計(jì)算機(jī)的組成由存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成。1.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是用來(lái)存放數(shù)據(jù)和程序的部件。通常存儲(chǔ)器可分為兩大類：主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器。2.1計(jì)算機(jī)硬件組成二、計(jì)算機(jī)的組成

2.運(yùn)算器

運(yùn)算器是對(duì)信息進(jìn)行運(yùn)算處理的部件。它的主要功能是對(duì)二進(jìn)制編碼進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。3.控制器控制器是整個(gè)計(jì)算機(jī)的控制核心。它的主要功能是讀取指令、翻譯指令并向計(jì)算機(jī)各部分發(fā)出控制信號(hào)，以便執(zhí)行指令。4.輸入設(shè)備輸入設(shè)備能將數(shù)據(jù)和程序轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)內(nèi)部能夠識(shí)別和接受的信息方式，并順序地把它們送入存儲(chǔ)器中。5.輸出設(shè)備輸出設(shè)備將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果以人們能接受的或其他機(jī)器能接受的形式送出。2.1計(jì)算機(jī)硬件組成三、計(jì)算機(jī)的分類按照計(jì)算機(jī)原理分類，可分為數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)、模擬式電子計(jì)算機(jī)和混合式電子計(jì)算機(jī)。按照計(jì)算機(jī)用途分類，可分為通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)。按照計(jì)算機(jī)性能分類，可分為巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)四類。1.巨型機(jī)天河一號(hào)巨型機(jī)，其平均計(jì)算能力達(dá)每秒563萬(wàn)億次，峰值計(jì)算能力達(dá)每秒1206萬(wàn)億次。2.1計(jì)算機(jī)硬件組成三、計(jì)算機(jī)的分類2.大型機(jī)大型計(jì)算機(jī)指運(yùn)算速度快、存儲(chǔ)容量大、有豐富的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件、并且允許相當(dāng)多的用戶同時(shí)使用的計(jì)算機(jī)。3.小型機(jī)其規(guī)模和運(yùn)算速度比大中型機(jī)要差，但仍能支持十幾個(gè)用戶同時(shí)使用。4.個(gè)人計(jì)算機(jī)供單個(gè)用戶使用的微型機(jī)一般稱為個(gè)人計(jì)算機(jī)或PC，是目前用得最多的一種微型計(jì)算機(jī)。2.2CPU一、CPU的結(jié)構(gòu)

1.寄存器組寄存器是CPU內(nèi)部用來(lái)存放數(shù)據(jù)的一些小型存儲(chǔ)區(qū)域，用來(lái)暫時(shí)存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果。

2.運(yùn)算器它是CPU的智能部件，能夠執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。3.控制器控制器用于控制整個(gè)CPU的工作，是CPU的指揮中心。2.2CPU二、CPU的性能指標(biāo)

1.字長(zhǎng)指CPU中整數(shù)寄存器和定點(diǎn)運(yùn)算器的寬度。

2.主頻指CPU正常工作時(shí)的時(shí)鐘頻率

3.前端總線是CPU連接到北橋芯片的總線。

4.高速緩存高速緩存（Cache）是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)器2.2CPU二、CPU的性能指標(biāo)

5.工作電壓指的是CPU正常工作時(shí)所需的電壓。

6.指令集是CPU中用來(lái)計(jì)算和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一套指令的集合。

2.2CPU三、指令與指令系統(tǒng)

1.指令的組成操作碼操作數(shù)地址（1）操作碼操作碼是指明指令操作性質(zhì)的命令碼。

（2）操作數(shù)地址操作數(shù)地址用來(lái)描述該指令的操作對(duì)象。

注意：一條指令中的操作數(shù)地址不一定只有一個(gè)。隨著指令功能的不同，操作數(shù)地址可能是兩個(gè)或多個(gè)。

2.2CPU三、指令與指令系統(tǒng)

2.CPU執(zhí)行指令的過(guò)程取指令

CPU的控制器從存儲(chǔ)器讀取一條指令，并送到指令寄存器。

分析指令

是將指令寄存器中的指令操作碼取出后進(jìn)行譯碼，分析其指令性質(zhì)。

執(zhí)行指令

是逐條指令地重復(fù)上述操作過(guò)程，直至遇到停止指令或循環(huán)等待指令。2.2CPU三、指令與指令系統(tǒng)

3.指令系統(tǒng)是指一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的各種不同類型指令的總和，即一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部操作。

計(jì)算機(jī)“兼容性”問(wèn)題同一公司的產(chǎn)品通常保持“向下兼容”的原則；不同公司的產(chǎn)品一般不兼容。2.3主板一、主板的組成

2.3主板一、主板的組成

接口名稱作用CPU插座安裝CPU，不同廠商的CPU需要有各自不同的插槽內(nèi)存插槽安裝內(nèi)存，一般主板會(huì)提供2個(gè)或4個(gè)內(nèi)存插槽，SATA接口連接硬盤或光驅(qū)PCI-E插槽連接顯卡，而早期連接顯卡的接口為AGP接口PCI插槽安裝網(wǎng)卡、聲卡等擴(kuò)充板卡I/O接口連接鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、音頻等接口主板接口及作用2.3主板二、芯片組與BIOS1.芯片組北橋芯片用于高速連接CPU、內(nèi)存條、顯卡，并與南橋芯片連接。南橋芯片用于控制各種接口、PCI總線、SATA以及主板上的其他芯片

2.3主板二、芯片組與BIOS芯片組與其它部件的關(guān)系2.3主板二、芯片組與BIOS2.BIOS（1）BIOS（BasicInput/OutputSystem），中文含義為基本輸入/輸出系統(tǒng)（2）BIOS主要包含四個(gè)部分的程序加電自檢程序（POST）系統(tǒng)主引導(dǎo)記錄的裝入程序CMOS設(shè)置程序基本外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序2.3主板二、芯片組與BIOS（3）BIOS和CMOS的區(qū)別與聯(lián)系BIOS是主板上的一塊ROM芯片，里面裝有系統(tǒng)的重要信息和設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置程序CMOS是主板上的一塊RAM芯片，里面裝的是關(guān)于系統(tǒng)配置的具體參數(shù)，其內(nèi)容可通過(guò)設(shè)置程序進(jìn)行讀寫。CMOS靠電池供電，即使系統(tǒng)掉電后信息也不會(huì)丟失BIOS中的系統(tǒng)設(shè)置程序是完成CMOS參數(shù)設(shè)置的手段；CMOS既是BIOS設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)的存放場(chǎng)所，又是BIOS設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)的結(jié)果。2.3主板三、總線與I/O接口1.總線（1）總線的分類內(nèi)部總線系統(tǒng)總線I/O總線（2）總線的組成數(shù)據(jù)線地址線控制線2.3主板三、總線與I/O接口1.總線（3）總線的參數(shù)總線的帶寬：指的是單位時(shí)間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量總線的位寬：是總線一次能同時(shí)傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)總線的工作時(shí)鐘頻率：工作頻率越高總線工作速度越快，即總線帶寬越大2.3主板三、總線與I/O接口2.I/O接口2.3主板三、總線與I/O接口2.I/O接口接口名稱作用PS/2連接鍵盤或鼠標(biāo)VGA與DVI連接顯示器RJ45網(wǎng)卡接口音頻接口連接多媒體音箱、話筒等音頻輸入/輸出設(shè)備USB連接多種USB接口設(shè)備HDMI連接高清晰度多媒體設(shè)備2.4存儲(chǔ)器一、內(nèi)存儲(chǔ)器1.內(nèi)存的外觀和功能外觀功能臨時(shí)存放CPU中的運(yùn)算數(shù)據(jù)以及與硬盤等輔助存儲(chǔ)器交換的數(shù)據(jù)。2.4存儲(chǔ)器一、內(nèi)存儲(chǔ)器2.內(nèi)存的分類2.4存儲(chǔ)器一、內(nèi)存儲(chǔ)器3.內(nèi)存的性能指標(biāo)內(nèi)存容量：即內(nèi)存的大小，通常以字節(jié)為單位存取時(shí)間：指從啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時(shí)間，單位為ns

存取周期：指存儲(chǔ)器進(jìn)行一次完整的讀寫操作所需要的全部時(shí)間

2.4存儲(chǔ)器二、硬盤存儲(chǔ)器1.硬盤的結(jié)構(gòu)與原理

硬盤采用的技術(shù)：溫徹斯特技術(shù)。由于盤片要進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，整個(gè)盤片被完全密封在金屬外殼內(nèi)，磁頭懸浮于盤片上方沿磁盤徑向移動(dòng)，并且不與盤片接觸。2.4存儲(chǔ)器二、硬盤存儲(chǔ)器1.硬盤的結(jié)構(gòu)與原理

磁道：在硬盤的盤片表面由外向里分成若干個(gè)同心圓，每個(gè)同心圓稱為磁道。扇區(qū)：磁盤上的每個(gè)磁道被等分為若干個(gè)弧段，這些弧段便是磁盤的扇區(qū)。1扇區(qū)可存放512B。柱面：具有相同編號(hào)的磁道形成一個(gè)圓柱，稱之為柱面。硬盤的容量=柱面數(shù)×磁頭數(shù)×扇區(qū)數(shù)×512B2.4存儲(chǔ)器二、硬盤存儲(chǔ)器2.硬盤的性能參數(shù)容量：硬盤的容量是指硬盤能夠容納數(shù)據(jù)的多少，通常以GB為單位轉(zhuǎn)速：指硬盤內(nèi)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，其單位是轉(zhuǎn)/分緩存：是指硬盤內(nèi)部的高速存儲(chǔ)器平均訪問(wèn)時(shí)間：指磁頭從起始位置到達(dá)目標(biāo)磁道位置，并且從目標(biāo)磁道上找到要讀寫的數(shù)據(jù)扇區(qū)所需的時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸率：指硬盤讀寫數(shù)據(jù)的速度，單位為兆字節(jié)每秒（MB/s）

2.4存儲(chǔ)器三、光盤存儲(chǔ)器1.光盤存儲(chǔ)器的工作原理凹坑的邊緣處表示“1”，而凹坑內(nèi)和凹坑外的平坦部分表示“0”

。2.4存儲(chǔ)器三、光盤存儲(chǔ)器2.光盤存儲(chǔ)器的類型只讀式光盤（CD-ROM/DVD-ROM）只寫一次光盤（CD-R/DVD-R）可擦寫式光盤（CD-RW/DVD-RW）3.光驅(qū)的類型

CD-ROM光驅(qū)DVD-ROM光驅(qū)COMBO光驅(qū)DVD刻錄機(jī)

2.4存儲(chǔ)器四、移動(dòng)存儲(chǔ)器1.U盤U盤是一種閃存半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件，與計(jì)算機(jī)之間方便交換數(shù)據(jù)。2.移動(dòng)硬盤

移動(dòng)硬盤是一種便攜式硬盤存儲(chǔ)產(chǎn)品，是以標(biāo)準(zhǔn)筆記本硬盤為基礎(chǔ)。特點(diǎn)：容量大傳輸速度高可靠性高2.4存儲(chǔ)器四、移動(dòng)存儲(chǔ)器3.存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)卡是利用閃存技術(shù)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)數(shù)字信息的存儲(chǔ)器，它作為存儲(chǔ)介質(zhì)應(yīng)用在PDA、數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)等小型設(shè)備。2.5輸入/輸出設(shè)備一、鍵盤、鼠標(biāo)1.鍵盤鍵盤是計(jì)算機(jī)最重要且必不可少的外部輸入設(shè)備之一。按鍵類型：電容式按鍵接口類型：PS/2、USB

組合鍵作用2.5輸入/輸出設(shè)備一、鍵盤、鼠標(biāo)2.鼠標(biāo)除了鍵盤，鼠標(biāo)就是平時(shí)使用最多的輸入設(shè)備。鼠標(biāo)的分類：機(jī)械式鼠標(biāo)（已淘汰）光電式鼠標(biāo)（主流）2.5輸入/輸出設(shè)備二、掃描儀1.掃描儀的分類手持式掃描儀：掃描幅面窄，操作時(shí)需用手推動(dòng)完成掃描工作

平板式掃描儀：只需將原稿反放在掃描儀的玻璃板上即可，操作比較簡(jiǎn)單，用于家庭和辦公

滾筒式掃描儀：是一種高分辨率的專用掃描儀，一般用于印刷出版等專業(yè)領(lǐng)域

2.5輸入/輸出設(shè)備二、掃描儀2.掃描儀的性能指標(biāo)分辨率：決定了掃描儀掃描圖像的清晰程度色彩位數(shù)：保證掃描儀反映的圖像色彩與實(shí)物的真實(shí)色彩的一致掃描幅面：掃描儀可以掃描的最大尺寸范圍接口類型：常見(jiàn)接口包括SCSI、IEEE1394和USB接口

2.5輸入/輸出設(shè)備三、數(shù)碼相機(jī)1.主要部件光感應(yīng)式的電荷耦合器件（CCD）或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）2.分類卡片數(shù)碼相機(jī)單反數(shù)碼相機(jī)

3.性能指標(biāo)CCD像素?cái)?shù)變焦

2.5輸入/輸出設(shè)備四、顯示器1.CRT顯示器（1）結(jié)構(gòu)（2）優(yōu)缺點(diǎn)高色彩還原度高分辨率反應(yīng)速度快輻射和體積較大幾何失真較嚴(yán)重

2.5輸入/輸出設(shè)備四、顯示器2.LCD顯示器（1）LCD顯像原理（2）LCD顯示器特點(diǎn)工作電壓低功耗低電磁輻射危害小體積輕薄易于實(shí)現(xiàn)大畫面顯示

2.5輸入/輸出設(shè)備四、顯示器3.顯示器的性能指標(biāo)

尺寸分辨率刷新率可顯示顏色數(shù)目輻射和環(huán)保

注意：分辨率決定圖像的清晰度；刷新率決定圖像的穩(wěn)定度。2.5輸入/輸出設(shè)備五、打印機(jī)1.打印機(jī)的分類

針式打印機(jī)噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)2.5輸入/輸出設(shè)備五、打印機(jī)2.三種打印機(jī)性能對(duì)比

類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用針式擊打式耗材成本低，能多層套打打印質(zhì)量不高，工作噪聲很大，速度慢銀行、證券、郵電、商業(yè)等領(lǐng)域噴墨非擊打