三章节微型计算机基础知识.ppt
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1、第三章 微型计算机基础知识,问题的提出: 计算机不仅被用于计算购物账单或从自动柜员机取款,还可帮助作 家、历史学家、音乐家、诗人、教师、电视节目制作人、图像工作者等 完成他们的工作。计算机为什么具有如此大的灵活性呢?,第三章 微型计算机基础知识,学习目的和要求: 了解微型机系统的硬件构成 知道微型计算机的工作过程 熟悉微型机的组装与配置 掌握计算机的操作与维护 培养使用计算机及常用软件的基本技能,微型计算机系统组成,硬件系统 软件系统,微型计算机硬件组成,体系结构指的是,构成系统主要部件的总体布局、部件的主要性能以及这些部件之间的连接方式。 冯诺依曼体系结构的要点: 计算机由运算器、控制器、存
2、储器、输入设备和输出设备5大部分组成。 控制器和运算器是其核心,称为CPU 按存储程序原理进行工作 数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中,存放的位置由地址确定 控制器是根据存放在存储器中的指令序列(程序)进行工作,并由一个程序计数器控制指令的执行。,冯诺依曼体系结构,硬件,外设,主机,CPU,输入设备,输出设备,内存,外存,磁盘,硬盘,光盘,软盘,打印机,音箱,显示器,闪存,扫描仪,键盘,鼠标,摄像头,数码相机,主板,微型计算机硬件组成,微型计算机的硬件结构,微型计算机硬件的系统结构与冯诺依曼结构无本质上的差异,不过CPU已被集成在一片大规模或超大规模集成电路上,称为MPU。此外
3、,微型计算机内部的连接方式都是采用总线结构。 系统总线:把CPU、存储器和输入输出设备连接起来,用来传送各部分之间的信息。 系统总线包括数据总线、地址总线和控制总线三组。,数据总线(DB):数据总线是传送数据和指令代码的信号线,它是双向总线。 8088 CPU内部的数据线是16位,但CPU与存储器、I/O端口之间是8位。 80286 内/外数据线都是16位宽,是16位的微处理器。 80486 有32位数据线,一次可传输4个字节的数据。 目前流行的计算机基本上都是64位的,一次可以传输8个字节的数据。 信息流向是双向流动。,数据总线,控制总线CB :控制总线是管理总线上活动的信号线。控制总线中的
4、信号是用来实现CPU对外部部件的控制、状态等信息的传送以及中断信号的传送等。 不同的CPU,其条数不同。 信息流向大部分是单向的:或者是CPU发出的操作命令;或者是其他部件向CPU提出的请求信号。 少数控制线是双向控制线。,控制总线,地址总线AB:传送CPU所要访问的存储单元或输入输出接口地址的信号线,它是单向总线。传输地址信息,用来寻址存储单元和I/O端口。其“宽度”决定了内存的最大容量: 8088/8086有20根地址线,能寻址1兆内存; 80286 有24根地址线,能寻址16兆内存; 80486 有32根地址线,能寻址4G内存; 现在的计算机以64位机为主流,但地址总线未必也就64根,这
5、与CPU的芯片型号、寻址方式有关。,地址总线,主板,内存,总线插槽,接口卡,CPU,串行接口,USB接口,主板,又叫系统板或是母板 主板是整个电脑的基板,是CPU 、内存、显卡及各种扩展卡的载体 主板是否稳定关系着整个电脑是否 稳定,主板的速度在一定程度上也 制约着整机的速度 是计算机各部件的连接工具,CPU中央处理器,英文名称是Central Processing Unit简称为CPU 主要包括运算器和控制器两部分 是电脑的核心部件,决定计算机 的性能 主要由INTEL和AMD公司生产 发展:286、386、486、奔腾、 P、P、P,存储器,存储器的层次结构,存储器容量,存储器的容量是衡量
6、存储器性能的重要指标之一,以字或字节为单位来表示存储器存储单元的总数,就得到了存储器的容量。 1KB等于1024字节。 1MB等于10241024字节。 1GB等于102410241024字节。 1TB等于1024102410241024字节 。,存储器的分类,存储器,内存(主存):存放将执行的程序(指令)和程序执行所需的数据。目前内存主要由半导体器件构成。相对外存来说,价格贵、容量小。,外存(辅存):存放备用数据或程序。如软盘、硬盘、CD-ROM等,属于外部设备。相对价格低,容量大。,一般概念上说存储器往往指的是内存。,主存储器,主存储器又称为内存储器或内存,是指能够通过指令中的地址直接访问
7、的存储器,它被用来存储正在被CPU使用的程序和数据。,随机存储器(RAM) 动态RAM(DRAM) 静态RAM(SRAM) 只读存储器(ROM) 可编程只读存储器(PROM) 可删除编程只读存储器(EPROM) 电可删除编程存储器(EEPROM),随机存储器RAM,RAM通常有三个特点: 可以读出、也可以写入。 所谓随机存取,意味着存取任一单元所需的时间相同。 当断电后,存储内容立即消失,称为易失性(volatile)。,通常内存容量为32、64、128、256MB,随机存储器的分类,RAM可分为动态(Dynamic RAM)和静态(Static RAM)两大类。 动态随机存储器DRAM是用M
8、OS电路和电容来作存储元件的,由于电容会放电,所以需要定时充电以维持存储内容的正确。 静态随机存储器SRAM是用双极型电路或MOS电路的触发器来作存储元件的,没有电容造成的刷新问题。只要有电源正常供电,触发器就能稳定地存储数据。 DRAM的特点是高密度,低成本,高耗电量;SRAM的特点是高速度,低密度,高成本。,只读存储器,1ROM ROM为只读存储器(Read Only Memory)的缩写。它只能读出原有的内容,而不能写入新内容,原有内容由厂家一次性写入,并永久保存下来,当然是非易失的。 ROM的用途很广。 (1)与微程序设计相结合。 (2)与操作系统、高级语言相结合。 (3)与应用软件相
9、结合。 (4)无磁盘网络工作站。,只读存储器,2PROM PROM是可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory)的缩写。它与ROM的性能一样,存储的程序在处理过程中不会丢失、也不会被替换。区别仅是厂家能针对用户对软件的专门需求来烧制其中的内容。因此,PROM大都固化某些在使用中不需变更的程序或数据,从结构上说它是根本无法擦除的。 3. EPROM EPROM是可删除编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory),能通过可编程设备写入程序等信息,并可通过紫外线删除所存储的信息。,只读存储器,4EEPROM EEPR
10、OM是电擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM)的缩写,它包含了 EPROM的全部功能,而在擦除与编程方面更加方便。这就使EEPROM比EPROM有更大的灵活性和更广泛的适应性。,只读存储器,5Flash ROM Flash ROM也是一种ROM,但它也有自己的特点。它是设计在系统内部用于更新BIOS数据时使用,而且无需使用烧录器。 Flash ROM主要用在主板上,用户将可以很容易地更新BIOS,而勿需打开电脑机箱。Flash ROM在写入数据时是以一个块为单位,例如8KB为一块,一次清除及写入8KB,这一点它和EEPROM不一样,
11、EPROM是针对每一字节进行访问的。,外存,是一个外部的,永久的存储区域,当电源关闭时,其存储的信息不会丢失。 软盘 硬盘 光盘 U盘 磁带,软 盘,可以移动的存储介质,但容量很小,常见的有1.2MB 5.25英寸和.44MB 3.5英寸两种规格,5.25英寸盘基本上被淘汰了,目前使用的软盘都是l.44MB的3.5英寸软盘。 通过软盘驱动器进行读写操作 读:从磁盘里读取数据;写:向磁盘里写入数据,5.25英寸软盘外观,3.5英寸软盘外观,软盘的结构和存储原理,软盘片是软盘的核心,是记录数据的载体,它由一种塑料物构成,表面涂着一层由铁氧化物构成的磁性材料。这与录音机中使用的磁带有点相似,盘片在软
12、盘驱动器中水平旋转并通过磁头来读写盘片上的信息,写的过程是以电脉冲将磁头下方磁道上那一点磁化,而读的过程则将磁头下方磁道上那一点的磁化信息转化为电信号,并通过电信号的强弱来判断为“0”还是“1”。,软盘格式化,软盘格式:软盘的平面圆片在逻辑上进一步划分为面,磁道和扇区。,格式化 未格式化,软盘格式化的原理,软盘只有经过格式化后才可以使用。格式化是为存储数据作准备,在此过程中,软盘被划分为若干个磁道,磁道又被划分为若干个扇区。例如,3.5英寸软盘共有80个磁道,18个扇区,每个扇区的容量均为512个字节,两面的总容量约为1.44MB。软盘的容量可以用下列公式计算。 软盘的容量=记录面数磁道数/面
13、扇区数/道字节/扇区,两种密度的软盘格式,使用软盘的注意事项,不要弯曲或放置重物在磁盘上。 不要触摸磁盘保护套内可见的东西。 保存时应避免强磁场,高热和化学物品。 将磁盘放置在硬塑料盒内。,硬 盘,程序、各种数据和结果的存放处 ,里面存储的信息不会由于断电 而丢失 通过硬盘驱动器进行读写操作, 制作时将驱动器与硬盘本身二合 为一 存储容量大,硬盘为10、20、30 、40、60GB,硬盘的分类,从外形磁盘直径尺寸分有5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸和1.8英寸等。 从存储容量上分有8.4GB、10GBG、20GB、30GB等。 从接口分有IDE、EIDE、ATA2、SCSI接口。其中SCS
14、I接口硬盘主要用在服务器上。EIDE、ATA2是在IDE作了改进的接口,其传输速度有了大幅度的提高。,硬盘的结构和存储原理,硬盘与软盘的工作原理相同。硬盘一般由多个盘片固定在一个公共的转轴上,构成盘片组。微机上用的硬盘采用了温彻斯特技术,它把硬盘、驱动电机、读写磁头等组装并封装在一起,成为曼彻斯特驱动器。硬盘工作时,固定同一个转轴上的多张盘片以每分钟数千转甚至更高的速度旋转,磁头在驱动马达的带动下在磁介质盘做径向移动,寻找定位,完成写入或读出数据工作。 硬盘经过低级格式化、分区及高级格式化后即可使用。,硬盘盘片图,硬盘分区,物理磁盘:磁盘实体 逻辑磁盘:经过分割所建立的磁盘区 磁盘分区命令:F
15、DISK,硬盘的磁道、扇区、柱面,硬盘的存储容量,硬盘片以硬质的铝合金片为片基,并涂上精细磁性材料制作而成。磁盘表面也以转轴中心为圆点,被均匀地划分为若干个半径不等的同心圆,称为磁道。不同记录面上相同直径的磁道在垂直方向构成同心圆柱,称为柱面,柱面数等于磁道数。每个磁道同样被划分为若干个扇区,每个扇区的容量均为512字节。,硬盘的容量可用下式计算: 硬盘容量=记录面数柱面数扇区数/磁道字节/扇区,常见硬盘,内置硬盘:简称硬盘,安装在系统单元的内部。 盒式硬盘:与录音机的磁带一样,可以方便的移动,用于作为内置硬盘的补充。 硬盘组:存储大容量信息可移动的存储设备,其容量远远大于上述两种硬盘。 US
16、B移动硬盘:支持即插即用。,光盘,可以移动的存储介质,光盘的容量 比软盘大多了 通过光盘驱动器进行读写操作 普通光盘CD-ROW (600MB)都是只能读不能写的 有一种特殊的光盘CD-R是可以写的,但需要使用“光盘刻录机”才能把 数据写到CD-R光盘上 ,写一次,读多次 DVD(digital video disc):数字化视频光盘,容量可达4.7GB,闪存(优盘),闪存不仅具有RAM内存可擦除、可编程的优点,而且还具有ROM内存的写入数据在断电后不会消失的优点。USB闪存盘普遍采用USB接口,与计算机的理论传输速率可达12MB/s,具有易扩展、即插即用的优点。 CompactFlash又称
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