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第二章 计算机基础知识2.1计算机系统概述2.2计算机硬件系统和工作原理2.3计算机软件系统2.4微型计算机硬件组成2.4　 微型计算机硬件系统2.4.1主机系统1.微型计算机的诞生1971年Intel的工程师马西安·霍夫(M.E.Hoff)成功地在一个芯片上实现了中央处理器：第一片4位微处理器— Intel 4004，第一台4位微型计算机— MCS-4，2.摩尔定律每18个月，集成度将翻一翻，速度将提高一倍，而其价格将降低一半主机系统主机的基本组成主板CPU存储器：内存、外存1.主板注：集成了声卡、网卡、IEEE 1394卡没有集成显卡背板上没有串行口和IEEE 1394接口但是主板上引脚主板（Main Board）也叫母板（Mother Board各种指标及相互关系最重要的是前端总线频率和外频频率越高则性能越好芯片组：CPU是大脑，芯片组是心脏由南桥，北桥组成主板架构板载功能主板总线图就是将某一些接口卡的功能集成到主板上。最常见的就是集成声卡和网卡的功能。芯片组是主板的核心，决定了主板的功能和档次，由北桥和南桥芯片组成。北桥芯片（Memory Control Hub，MCH）负责与CPU的联系，决定主板支持的CPU的类型、内存的类型等。位置：CPU和内存插槽最近北桥芯片决定了主板的性能，人们常用北桥芯片的代号来称呼主板，如使用Intel 915北桥芯片的主板称为915主板。南桥芯片（I/O Control Hub，ICH）负责与I/O总线的通信，如PCI总线、USB、IDE、SATA等，以及负责管理音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。位置：离CPU插槽较远的下方主板架构主板架构概念：是对主板的尺寸大小、形状、各元器件的布局、排列方式等制定出标准，所有主板厂商都必须遵循。主要解决散热、噪声等常见架构ATX:最常见的主板架构,扩展插槽较多，数量在4-6个Micro ATX:常说的“小板”，扩展插槽较少BTX:新一代主板结构，是将来的发展趋势ATXBTX主频、外频和前端总线频率关系主频＝外频×倍频系数前端总线频率新引入CPU和外界交换数据的唯一通道前端总线数据传输速率＝前端总线频率×前端总线数据宽度／8字长和位数通常，CPU位数=CPU的字长=通用寄存器位数高速缓冲存储器容量核心数量通过提高CPU主频来提高计算机运算能力，在早期主频比较低的时候还可行。随着频率越高，耗电越多，热量越大，问题越多。多核心可以在较低主频，提高性能。制造工艺CPU内电路与电路之间的距离，单位是微米和纳米。1纳米=10-9米现在先进的是65，45和32纳米CPU主流CPU产品Intel产品系列AMD产品系列龙芯龙芯1号龙芯2号龙芯2号E存储器内存随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)高速缓冲存储器(Cache)外存磁介质,软盘和硬盘光盘Flash存储器内存储器（主存储器）,速度快，容量小，价格较高，可由CPU直接访问。外存储器（辅助存储器）,速度慢，容量大，价格低，CPU不可以直接访问。CPURAM外存数据访问RAM的发展SDRAM(同步动态存储器)DDR(双倍数据速率SDRAM)DDR2DDR3一个总线时钟周期读写一次数据一个总线时钟周期读写两次数据, 2倍一个总线时钟周期读写两次数据并行存取两个数据,4倍一个总线时钟周期读写两次数据并行存取四个数据, 8倍ROM只读存储器,可读，不可写；掉电后数据不会丢失BIOS(Basic Input Output System)即基本输入输出系统。是被固化到主板ROM芯片上的程序。BIOS主要功能:识别各种硬件(包括型号)引导操作系统进行硬件最直接的操作，如读文件等。引导操作系统过程自检。检查电脑硬件是否良好。初始化，读取CMOS里设置的参数,对硬件进行设置。引导操作系统。开机自检执行ROM中的启动程序加载操作系统执行操作系统Cache高速缓存(Cache) ,CPU的速度很快而内存速度较慢，怎么办？Cache，它集成在CPU内部，高速，容量小。Cache与内存数据交换是以块（页）为单位的 。CPU首先从Cache中查找 ，如果没有找到，再从内存中读取，同时把这个数据所在的数据块调入Cache中一级缓存L1 Cache，容量小。二级缓存L2 Cache，容量大。主要区别在于CPU查找数据的顺序 。一般由DRAM(静态存储器)构成。外存储器外存储器，大容量、能长期保存数据，价格便宜。外存磁盘:软盘和硬盘光盘：CD,DVDFlash存储器：U盘和各种Flash卡软盘(Floppy Disk)微机使用的软盘直径为3.5英寸，称为3寸盘，容量为1.44MB。软盘容量小、单位容量成本高、速度慢且可靠性差。已被U盘替代。硬盘硬盘(Hard Disk)微机中最主要的辅存，容量大。盘片：一个硬盘有多个盘片，每盘片有上下两个面，都可以保存数据。磁道：盘片上不同半径的同心圆为磁道。扇区：一个磁道被划分为多个扇区。柱面：不同盘片相同磁道构成的圆柱面即柱面 。存储容量＝盘片数×磁道（柱面）数×扇区数×每扇区字节数。信息记录可表示为：几号磁头（盘片），几号磁道（柱面），几号扇区。难点：硬盘接口IDE接口是一种并行接口连接IDE硬盘连接CD或DVD驱动器SATA接口是一种串行接口SATA 1.0数据传输率达到150MBpsSATA 2.0数据传输率达到300MBpsSATA 3.0数据传输率达到600MBps硬盘接口硬盘种类笔记本硬盘的直径一般仅为2.5英寸和1.8英寸。移动硬盘＝笔记本硬盘＋读写控制电路板＋外部接口。外部接口主要有USB2.0和IEEE1394。①USB 2.0速度可达480Mbps②IEEE 1394速度目前可达400Mbps微型硬盘一般为1英寸以下的硬盘。主要用于数码产品中，如数码摄像机。固态硬盘（solid-state disk，SSD）是运用Flash芯片发展出最新的硬盘。不怕摔，能适应极端温度或湿度，适合工业或军事用途。价格非常高 。光盘CD的容量一般为680M ,DVD的容量为4.7G~50G，采用更细的激光束，具有更高的磁道密度。光驱：CD-ROM光驱：只能读取CD光盘。DVD-ROM光驱：可以读取CD和DVD光盘COMBO光驱：“康宝”是一种集合了CD、DVD的读取和CD的刻录。DVD刻录光驱：包括了CD、DVD的读取和CD、DVD的刻录。光驱的数据读取速率用倍速来表示，CD光驱的1倍速是150KB/s, DVD光驱的1倍速是1350KB/sCD最高为64倍速,DVD为20倍速。总线是各部件（或设备）之间传输数据的公用通道共享总线带宽如：USB总线PCI总线独享总线带宽如：AGP总线PCI-e总线总线南桥芯片设备1设备3设备2总线总线衡量总线的指标就是总线带宽总线带宽=总线频率×总线位数×传输次数地址总线: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内容并行总线:通信速度快、实时性好串行总线:简易、方便、灵活通信方式微机系统总线常见的总线有：ISAPCIPCI-EAGPPCIPCI是一种32位数据的并行总线（可扩展为64位） ，总线频率为33MHz或66MHz，最大传输速率＝66M×64/8＝532MB/s。优点是结构简单、成本低、设计容易。缺点是总线带宽有限（总线频率有限），同时多个设备是共享总带宽。PCI-E是一种串行总线，是替代PCI的最新的总线。有多个通道（Lane），各个通道相互独立，即PCI-E的x1、x2、x4、x8、x12、x16和x32等。每个通道单向传输带宽可达250MB/s，双向为500MB/s。优点是数据传输速率高，而且带宽是各个设备独享的。PCI-E x1取代传统的PCI，而PCI-E x16取代AGP。AGPAGP（Accelerated Graphics Port，图形加速端口)是显卡的专用扩展插槽，在PCI基础上发展而来的。AGP接口也有多个通道的版本，AGP 1x和AGP 2x, AGP 4x, AGP 8x。在微机中应用的主要是AGP 4x，它的数据传输带宽有1066MB/s。将来：串行总线肯定会逐渐取代并行总线原因：并行总线高频率的条件下容易出错串行总线：RS232、PS/2、USB、SATA等串行总线和并行总线速度各种接口USB接口：USB 1.1最高传输速率可达12Mbps很少见到USB 2.0传输速率可达480Mbps普遍IEEE 1394：支持的设备有DV、移动硬盘、音响设备可以达到400Mbps，将来会800Mbps，1Gbps，1.6GbpsPS/2接口串行口并行口接口基本输入和输出设备键盘、鼠标、触摸屏、显示器、打印机新型数码设备数码相机、数码摄像机、摄像头、投影仪其它应用广泛的设备：磁卡、IC卡、射频卡等许多卡片的读写设备条形码扫描器指纹识别器等输入和输出设备连接①基本输入设备PS/2（紫色）口键盘USB口“蓝牙”技术 无线键盘PS/2（绿色）口鼠标USB口“蓝牙”技术 无线鼠标连接鼠标机械式的光电式的光电鼠标更精确、更耐用、更容易维护控制鼠标指针：轨迹球（TrackPoint） 触摸板（TouchPad）触摸板轨迹球（笔记本电脑）触摸屏输入和输出设备②基本输出设备CRT性能价格比高，技术成熟分类LCD将取代CRT分辨率 像素的数量 如1024×768 1280×1024指标颜色质量 每一个像素占用的位数，真彩色是24位刷新频率(CRT)屏幕刷新速度(Hz)刷新频率越高，闪动就越少不闪动至少需要75Hz显示器注1：显示器颜色质量若为32位，因为增加了1个字节的透明度注2：LCD在标准分辨率下最清晰输入和输出设备②基本输出设备打印速度 每分钟打印页数(ppm)指标分辨率 每英寸的点数(dpi)针色打印机9针、24针等，用于银行、超市分类喷墨打印机 黑白、彩色，打印成本高，小批量打印激光打印机 速度最快，可达80ppm以上质量最高，可达1200dpi以上打印机输入和输出设备思 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？

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