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1、第二章第二章 微型计算机系统微型计算机系统课程内容课程内容微型计算机概述微型计算机概述微型计算机系统微型计算机系统微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统外部存储器外部存储器常用外部设备常用外部设备微型计算机的软件系统微型计算机的软件系统123456课程内容课程内容微型计算机概述微型计算机概述微型计算机系统微型计算机系统微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统外部存储器外部存储器常用外部设备常用外部设备微型计算机的软件系统微型计算机的软件系统123456微型计算机概述微型计算机概述v最早出现在1971年，典型机型为Z80和6502。1975年，苹果机推动微机应用。1980年，IBM公司推广微机应用。目
2、前，众多品牌兼容机数不胜数。v70年代以来微型计算机发展迅速，从 4位、8位(Apple,PC/XT)、16位(286)、32位(386,486,Pentium)、发展到今天的64位微机。v计算机兼容：硬件兼容和软件兼容。比较比较通用的分类是按微机的通用的分类是按微机的CPUCPUCPUCPU性能性能性能性能分类分类，可，可分为分为：4位8位16位32位64位根据根据INTELINTEL公司公司CPUCPU芯片系列芯片系列根据计算机根据计算机的字长分类的字长分类8088/8086 802868038680486Pentium（奔腾）Pentium ProPentium Pentium Pent
3、ium 所谓的32位与64位实际上是指计算机的寻址空间大小，也就是在一个时钟频率动作下寻找内存做出多少位的计算动作。微型计算机概述微型计算机概述课程内容课程内容微型计算机概述微型计算机概述微型计算机系统微型计算机系统微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统外部存储器外部存储器常用外部设备常用外部设备微型计算机的软件系统微型计算机的软件系统123456在微型计算机系统中存在着从局部到全局的3个层次，其层次及其关系如图所示。微型计算机系统微型计算机系统微机系统的组成微机系统的组成输入设备：输入设备：键盘、鼠标、扫描仪键盘、鼠标、扫描仪 输出设备：输出设备：显示器、打印机显示器、打印机 外外 存：软、硬
4、盘、光盘、闪存存：软、硬盘、光盘、闪存 网络设备：网卡、调制解调器等网络设备：网卡、调制解调器等 计计算算机机系系统统软件软件外部设备外部设备系统软件系统软件应用软件应用软件硬件硬件运算器运算器寄存器寄存器控制器控制器主机主机内存内存CPU随机存储器随机存储器(RAM)只读存储器只读存储器(ROM)高速缓冲存储器高速缓冲存储器 操作系统：操作系统：WindowsWindows、UnixUnix、LinuxLinux语言处理程序：语言处理程序：C C、PascalPascal、VBVB等等 实用程序：诊断程序、排错程序等实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统办公软件包、数据库
5、管理系统 计算机的工作原理计算机的工作原理指令是用户对计算机发出的工作命令，告诉计算机执行某种操作。指令的组成指令由操作码和地址码两部分内容构成。1指令与程序操作码指明该指令要计算机执行什么操作，如取数、做加法运算或输出数据等。地址码指明参与操作的数据在存储器中所在的地址。指令系统包括以下内容：1.1.1.1.数据数据数据数据传输传输传输传输指令指令指令指令：调动数据在CPU和内存之间进行流动。2.2.2.2.数据处理指令数据处理指令数据处理指令数据处理指令：对数据进行算术、逻辑或关系运算。3.3.3.3.程序控制指令程序控制指令程序控制指令程序控制指令：控制程序中指令的执行顺序。4.4.4.
6、4.输入输出指令输入输出指令输入输出指令输入输出指令：实现主机与外部设备之间的数据传输。5.5.5.5.其他指令其他指令其他指令其他指令：对计算机硬件进行控制和管理。计算机的工作原理计算机的工作原理指令系统一台计算机所有指令的集合称为计算机的指令系统。程序按某种步骤编排，能完成某种功能的指令序列，是为解决某一问题而设计的一系列指令。“存储程序控制存储程序控制”思想思想1计算机内部采用二进制形式表示数据和指令。2用存储器（内存）存放所要执行的程序指令，中央处理器（CPU）依次从存储器中取出程序的每一条指令，并加以解释和执行，直到执行完全部指令为止。3由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5
7、个部分组成计算机硬件系统,并规定了这五大部件的基本功能。“存储程序控制存储程序控制”思想思想v冯冯 诺依曼提出了存储程序工作原理。这一原理确立了现代计算机的基诺依曼提出了存储程序工作原理。这一原理确立了现代计算机的基本组成和工作方式。本组成和工作方式。v计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制，按照程序编排的顺序，计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制，按照程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作。一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作。输入设备运算器存储器控制器输出设备课程内容课程内容微型计算机概述微型计算机概述微型计算机系统微型计算机系统微型计算机硬件系统微型计
8、算机硬件系统外部存储器外部存储器常用外部设备常用外部设备微型计算机的软件系统微型计算机的软件系统123456微型计算机的硬件包括计算机的主机和外部设备。主机包括微处理器、内存储器、系统总线和输入输出接口，是整个系统的控制中心；外部设备通过输入输出接口及外部总线与主机相连。微型计算机的硬件组成微型计算机的硬件组成1 12 25 5634 47 71.1.主机主机2.2.显示器显示器3.3.键盘键盘4.4.鼠标鼠标5.5.音箱音箱6.6.话筒话筒7.7.打印机打印机1 1微处理器的发展微处理器的发展 4位8位 16位 32位 64位2 2微处理器组成微处理器组成 微处理器是一个超大规模集成电路器件
9、，在这个芯片中包含有内部寄存器组、运算器和控制器，它们通过CPU内部总线连接在一起，微处理器微处理器 3 3微处理器微处理器性能性能 微处理器微处理器微处理器字长微处理器一次所能处理的二进制数的位数。微处理器的主频用来表示CPU的运算和处理数据的速度。微处理器内核的工作频率是CPU进行运算时的工作频率，即CPU的工作时钟频率，单位为GHz（1 GHz=1000 MHz）或MHz。微处理器的外频CPU的基准频率，单位与主频相同。外频是CPU与周边设备传输数据的频率，具体是指CPU到芯片组之间的总线速度，即系统总线的工作频率。微处理器的倍频CPU和系统总线之间相差的倍数，即外频和主频的倍数关系。3
10、 3微处理器微处理器性能性能 微处理器微处理器前端总线频率前端总线（Front Side Bus，FSB）将CPU连接到主内存和通向磁盘驱动器、调制解调器以及网卡一类系统部件的外设总线。高速缓冲存储器高速缓冲存储器(Cache)是CPU中可进行高速数据交换的存储器，先于内存与CPU交换数据，对CPU性能有重大影响。核心代号核心代号是芯片生产商给CPU设置的产品代号，以便于区分和管理。制造工艺制造工艺是指组成芯片的电子线路或元件的细密程度，单位为微米（m）或纳米（nm）。主存储器主存储器 存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合存储器是计算机存储数据和
11、程序的记忆单元集合，每个，每个，每个 记忆记忆记忆单元由单元由单元由8 8 8位二进制位组成，可读写其中的数据位二进制位组成，可读写其中的数据位二进制位组成，可读写其中的数据。存储器通常分为内存储器和外存储器。存储器通常分为内存储器和外存储器。存储器通常分为内存储器和外存储器。存放大量信息的外存储器信息交流中心内存储器存储器存储器主存储器主存储器每个记忆单元由每个记忆单元由每个记忆单元由每个记忆单元由8 8 8 8位二进制位组成。位二进制位组成。位二进制位组成。位二进制位组成。1KB=21KB=21010B=1024BB=1024B1MB=21MB=21010KB=1024KBKB=1024K
12、B1GB=21GB=21010MB=1024MBMB=1024MB1TB=21TB=21010GB=1024GBGB=1024GB字节字节BYTEBYTE7 6 5 4 3 2 1 0位位BitBit1RAM(随机存储器)存放模块、程序、结果，读数据不变，写数据替换。断电数据消失。2 ROM(只读存储器)固化专用程序、管理程序、监控程序和与操作系统有关的模块。断电数据不丢失。3CACHE（高速缓存）有一、二两级缓存。一级：减少CPU访问主存的时耗。二级：使CPU处于零等待状态。主存储器主存储器主存储器主存储器内存条：内存芯片焊接在一定规格的印刷电路板(PCB)上，现今多采用DIMM（168线）
13、内存条，也就是我们通常所说的168线内存。主存储器主存储器CACHE（高速缓存）v由于CPU的速度比内存和硬盘的速度要快得多，所以在存取数据时会使CPU等待，影响CPU速度的发挥。因此使用高速缓存(Cache)。v有了高速缓存，可以先把数据预写到其中，需要时直接从它读出，这就缩短了CPU的等待时间。v为了区分它们，CPU内部的缓存叫内部高速缓存(Internal Cache)或一级高速缓存，主板上的缓存叫外部高速缓存(External Cache)或称二级高速缓存。v现在Pentium机的CPU已经将主板上的二级缓存封装在CPU中，对于这类CPU来说，主板上提供的已是三级缓存了。主板（主板（M
14、ainboardMainboard）1 1主板是主板是PCPC机硬件系统集中管理的核心载体，它控制着整个机硬件系统集中管理的核心载体，它控制着整个系统中各部件之间的指令流和数据流，其性能的优劣直接系统中各部件之间的指令流和数据流，其性能的优劣直接影响到影响到PCPC机各个部件之间工作是否协调。机各个部件之间工作是否协调。2 2常见的主板是常见的主板是ATXATX主板，它是由印刷电路板（主板，它是由印刷电路板（PCBPCB）制造）制造而成的，是在一种绝缘材料上采用电子印刷工艺制造的。而成的，是在一种绝缘材料上采用电子印刷工艺制造的。3 3主板上主要包括芯片组（北桥芯片、南桥芯片、主板上主要包括芯
15、片组（北桥芯片、南桥芯片、BIOSBIOS芯片芯片等）、等）、CPUCPU插座、电池、内存的插槽、硬盘的接口、软驱插座、电池、内存的插槽、硬盘的接口、软驱的接口、的接口、PCIPCI扩展插槽、扩展插槽、AGPAGP扩展插槽及各种外设接口等。扩展插槽及各种外设接口等。负责与负责与CPUCPU的联系并控的联系并控制内存、制内存、AGPAGP、PCIPCI数数据在北桥内部传输，据在北桥内部传输，由于北桥芯片的发热由于北桥芯片的发热量较高，所以芯片上量较高，所以芯片上会装有散热片。会装有散热片。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；芯片组决定了主板的结构及CPU的使用。根
16、据芯片的功能，可分为南桥芯片和北桥芯片。主板主板（MainboardMainboard）南桥芯片南桥芯片北桥芯片北桥芯片 总总 线线处理器处理器存储子存储子系统系统I/OI/O子子系统系统总总线线：微微处处理理器器与与各各部部件件和和外外围围设设备备共用的连接共用的连接线路。线路。相对相对位置位置内部总线：在内部总线：在CPUCPU内部、寄存器之间和算术逻辑部件内部、寄存器之间和算术逻辑部件ALUALU与控制部件之间传输数据所用的总线。与控制部件之间传输数据所用的总线。外部总线：外部总线：CPUCPU与内存与内存RAMRAM、ROMROM和输入和输入/输出设备接口输出设备接口之间进行通信的通路
17、。之间进行通信的通路。总线总线功能功能地址总线地址总线:传送存储单元或输入传送存储单元或输入/输出接口的地址信息输出接口的地址信息数据总线数据总线:在在CPUCPU与内存或输入与内存或输入/输出接口电路间传送数据输出接口电路间传送数据控制总线控制总线:传送一个部件对另一个部件的控制信号传送一个部件对另一个部件的控制信号通信通信方式方式并行总线并行总线:通信速度快、实时性好通信速度快、实时性好串行总线串行总线:简易、方便、灵活简易、方便、灵活 总线分类总线分类1总线带宽：总线带宽：是指一定时间内是指一定时间内总线上可传送的总线上可传送的数据量。数据量。2总线位宽：总线位宽：是指总线能同时传是指总
18、线能同时传送的数据位数。总送的数据位数。总线位宽越宽，则总线位宽越宽，则总线每秒数据传输率线每秒数据传输率越大，也即总线带越大，也即总线带宽越宽。宽越宽。3总线工作时钟频率：总线工作时钟频率：以以MHzMHz为单位，工为单位，工作频率越高则总线作频率越高则总线工作速度越快，也工作速度越快，也即总线带宽即总线带宽 越宽。越宽。总总 线线决定总线性能的主要决定总线性能的主要参数：参数：输入输入/输出接口输出接口课程内容课程内容微型计算机概述微型计算机概述微型计算机系统微型计算机系统微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统外部存储器外部存储器常用外部设备常用外部设备微型计算机的软件系统微型计算机的软件系
19、统123456外部存储器外部存储器硬盘存储器硬盘存储器硬盘容量的计算公式：硬盘容量=磁头数柱面数每柱扇区数每扇区字节数光光 盘盘 1.CD-ROM是只能读出而不能写入的光盘，容量很大，它是光盘家族中的一员，是当前最普遍使用的一种。由于声音、视频和图像文件的广泛使用，使CD-ROM的应用极为广泛。2.CDROM的印刷面不含数据，数据刻录在光滑的一面。在CDROM上，数据的读取靠激光来实现，表面的灰尘和划痕都会影响到读盘质量。标准CD-ROM的容量是640M。外部存储器外部存储器DVD1.DVD（Digital Versatile Disk，数字多功能光碟，也称作 Digital Video Di
20、sk，数字影像光碟）是代替CD的又一代存储媒体。2.它以电影院级的声像，强大的交互功能，正在给电影界带来革命；一张和普通CD-ROM大小一样的DVD光盘上，可以存储数倍于CD-ROM的数据（可达14GB），这也给计算机信息界带来了巨大的进步。外部存储器外部存储器外部存储器外部存储器-新型硬件设备新型硬件设备vUBSUBS（通用串行总线）（通用串行总线）新型串行接口，它使所有的低速设备如键盘、鼠标、扫描仪、新型串行接口，它使所有的低速设备如键盘、鼠标、扫描仪、数字相机、数字相机、ModemModem等，都可以连接到统一的等，都可以连接到统一的USBUSB接口上。接口上。USB2.0USB2.0接
21、口的传输速度可达接口的传输速度可达480Mbps 480Mbps v无线鼠标无线鼠标信号接收器：红外线、无线电信号接收器：红外线、无线电v优盘优盘随身型移动存储设备，比软盘容量大随身型移动存储设备，比软盘容量大课程内容课程内容微型计算机概述微型计算机概述微型计算机系统微型计算机系统微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统外部存储器外部存储器常用外部设备常用外部设备微型计算机的软件系统微型计算机的软件系统123456常用输入设备常用输入设备键盘扫描仪鼠标手写笔数码相机摄像头鼠 标常用输入设备常用输入设备从系统内部来讲，鼠标有三种类型：1.PS/2型鼠标、串行鼠标和USB接口鼠标。2.串行鼠标利用串行
22、口，在电脑上为 COM1或COM2。3.PS/2鼠标使用一个6芯的圆形接口，它要主板提供一个 PS/2的端口。4.USB接口鼠标：使用USB（通用串行总线架构）接口连接的鼠标。鼠标有单键、两键和三键之分，两键鼠标通常叫做MS鼠标，三键鼠标叫做PC鼠标。扫描仪扫描仪常用输入设备常用输入设备 1.1.顾名思义，扫描仪就是将照片，书籍上顾名思义，扫描仪就是将照片，书籍上的文字或图片获取下来，以图片文件的的文字或图片获取下来，以图片文件的形式保存在电脑里的一种设备。形式保存在电脑里的一种设备。2.2.现在大部分的扫描仪通过现在大部分的扫描仪通过USBUSB接口连接接口连接计算机。计算机。常用输入设备常
23、用输入设备手写笔的出现是为了输入中文，使用者不需要再学习其它的输入法就可以很轻松的输入中文，当然这还需要专门的手写识别软件。同时手写笔还具有鼠标的作用，可以代替鼠标操作。手写笔手写笔常用输入设备常用输入设备-数码相机数码相机 v数码相机的出现改变了以往将图像输送到计算机的方法，拍摄的照片自动存储在相机内部的芯片或者存储卡中，然后就可以方便地输入到计算机中。v数码相机就好像普通的照相机和扫描仪的结合体。v它的主要部件是称作CCD的光敏传感器，光线通过镜头作用到传感器上，再经过芯片将光线转换成数字信号，数字信号经过处理保存在存储器中。常用输出设备常用输出设备显示器音箱打印机投影仪常用输出设备常用输
24、出设备显示器的技术指标显示器的技术指标1.点阵(0.31mm,0.28mm,0.25mm)2.像素(800*600，1024*768,1280*1024)3.扫描频率(隔行,逐行)4.刷新频率（赫兹）5.彩色Color(CGA、EGA、VGA、SVGA)显示器显示器按显示器的显示管分类 传统的CRT（Cathode-Ray-Tube阴极显示管）显示器液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）按显示屏幕大小分类以英寸单位，通常有14寸、15寸、17寸和20寸等。按显示器屏幕的分类球面、柱面、平面直角常用输出设备常用输出设备常用输出设备常用输出设备显显 卡卡1.显示卡(又称显
25、示适配器)，作用是控制显示器的显示方式。在显示器里也有控制电路，但起主要作用的是显示卡。2.从总线类型分，显示卡有ISA、VESA、PCI、AGP四种。现在，AGP(加速图形接口)显示卡已非常普遍，广泛应用于各种电脑；现在多数都使用AGP的显示卡，AGP是一种接口规范，可以使3D图形在普通个人电脑上以更快的速度显示。AGP是一种设计用来更快，更平稳地传送3D图形的接口。打印机打印机常用输出设备常用输出设备1.打印机在我们日常电脑应用中占据着越来越重要的地位。随着人们生活水平的提高，家庭选购打印机也越来越普遍。2.打印机有很多种类，家庭及办公常用的有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机等。课程内容
26、课程内容微型计算机概述微型计算机概述微型计算机系统微型计算机系统微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统外部存储器外部存储器常用外部设备常用外部设备微型计算机的软件系统微型计算机的软件系统123456软件系统软件系统软件系统软件系统系统软件系统软件系统软件系统软件操作系统操作系统操作系统操作系统预言处理程序预言处理程序预言处理程序预言处理程序诊断程序诊断程序诊断程序诊断程序数据库系统数据库系统数据库系统数据库系统网络管理软件网络管理软件网络管理软件网络管理软件应用软件应用软件应用软件应用软件应用软件是为完成一个特定的任务而开发的。应用软件是为完成一个特定的任务而开发的。应用软件是为完成一个特定的任
27、务而开发的。应用软件是为完成一个特定的任务而开发的。微型计算机软件微型计算机软件 系统软件用于支持应用系统软件用于支持应用系统软件用于支持应用系统软件用于支持应用软件的运行软件的运行软件的运行软件的运行,为用户开发为用户开发为用户开发为用户开发应用系统及使用应用软应用系统及使用应用软应用系统及使用应用软应用系统及使用应用软件提供一个平台。件提供一个平台。件提供一个平台。件提供一个平台。本本章章小小结结本章主要了解和掌握微型计算机本章主要了解和掌握微型计算机本章主要了解和掌握微型计算机本章主要了解和掌握微型计算机系统，微型计算机的发展，微处系统，微型计算机的发展，微处系统，微型计算机的发展，微处
28、系统，微型计算机的发展，微处理器的发展现状；微型计算机系理器的发展现状；微型计算机系理器的发展现状；微型计算机系理器的发展现状；微型计算机系统的组成，微型计算机系统由软统的组成，微型计算机系统由软统的组成，微型计算机系统由软统的组成，微型计算机系统由软件和硬件组成，微型计算机的硬件和硬件组成，微型计算机的硬件和硬件组成，微型计算机的硬件和硬件组成，微型计算机的硬件包括计算机的主机和外部设备，件包括计算机的主机和外部设备，件包括计算机的主机和外部设备，件包括计算机的主机和外部设备，主机包括微处理器、内存储器、主机包括微处理器、内存储器、主机包括微处理器、内存储器、主机包括微处理器、内存储器、系统总线和输入系统总线和输入系统总线和输入系统总线和输入/输出接口。输出接口。输出接口。输出接口。