計(jì)算機(jī)硬件及基本工作原理

1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系系 統(tǒng)統(tǒng)硬件硬件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件軟件系統(tǒng)系統(tǒng)主機(jī)主機(jī)外部外部設(shè)備設(shè)備中央處理器中央處理器內(nèi)部存儲器內(nèi)部存儲器運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器隨機(jī)存儲器隨機(jī)存儲器只讀存儲器只讀存儲器外部存儲器外部存儲器輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)語言處理程序語言處理程序各種工具軟件各種工具軟件應(yīng)用軟件包應(yīng)用軟件包用戶程序用戶程序計(jì)算機(jī)硬件（Hardware）是指由電子元器件和機(jī)械部件構(gòu)成的機(jī)器實(shí)體，也稱為硬設(shè)備、機(jī)器系統(tǒng)或裸機(jī)。計(jì)算機(jī)軟件(Software)是指各種各樣的指揮計(jì)算機(jī)工作的程序或指令的集合。一、硬件系統(tǒng)的組成一、硬件系統(tǒng)的組

2、成1、運(yùn)算器（Arithmetic Logic Unit）：算術(shù)邏輯單元或ALU，用來進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算以及與、或、非等邏輯運(yùn)算。2、控制器（Control Unit）：指揮中心，計(jì)算機(jī)的各部件在它的指揮下協(xié)調(diào)工作。3、存儲器（Memory）：記憶部件，用來存放數(shù)據(jù)、程序和計(jì)算結(jié)果。分為內(nèi)部存儲器和外部存儲器。4、輸入設(shè)備（Input Equipment）：向計(jì)算機(jī)輸入程序和數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制5、輸出設(shè)備（Output Equipment ）：輸出計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果，將二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成人們所熟悉的形式。CPU：Central Processing Unit，中央處理器，是硬件的核

3、心一、的速度一、的速度的速度用每秒所能處理的指令條數(shù)來衡的速度用每秒所能處理的指令條數(shù)來衡量。量。（百萬條數(shù)秒）（百萬條數(shù)秒）的速度與的速度與“系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)時鐘”有直接的關(guān)系。有直接的關(guān)系。系統(tǒng)時鐘過一定時間發(fā)出信號，調(diào)節(jié)系統(tǒng)部件的系統(tǒng)時鐘過一定時間發(fā)出信號，調(diào)節(jié)系統(tǒng)部件的動作速度，使系統(tǒng)部件協(xié)調(diào)同步。動作速度，使系統(tǒng)部件協(xié)調(diào)同步。主頻：主頻：在一秒鐘內(nèi)完成的工作周期數(shù)，在一秒鐘內(nèi)完成的工作周期數(shù)，即標(biāo)準(zhǔn)工作頻率，稱為主頻。即標(biāo)準(zhǔn)工作頻率，稱為主頻。中央處理器中央處理器2、CPU的組成：控制器和運(yùn)算器的組成：控制器和運(yùn)算器1）控制器：由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯）控制器：由程序計(jì)數(shù)器、指令

4、寄存器、指令譯碼器、時序產(chǎn)生器和操作控制器組成，協(xié)調(diào)和指碼器、時序產(chǎn)生器和操作控制器組成，協(xié)調(diào)和指揮整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作的部件。揮整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作的部件。功能：功能：從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置指令在內(nèi)存中的位置 對指令進(jìn)行譯碼或測試，產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制對指令進(jìn)行譯碼或測試，產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號，啟動規(guī)定的動作信號，啟動規(guī)定的動作指揮并控制指揮并控制CPU、內(nèi)存和、內(nèi)存和I/O設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳送設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳送的方向的方向2、CPU的組成：控制器和運(yùn)算器的組成：控制器和運(yùn)算器2）運(yùn)算器：由算術(shù)邏輯單元（）運(yùn)算器：由算術(shù)邏輯單元（ALU）

5、、累）、累加寄存器、數(shù)據(jù)緩沖寄存器和狀態(tài)條件寄存加寄存器、數(shù)據(jù)緩沖寄存器和狀態(tài)條件寄存器組成，是數(shù)據(jù)加工處理的部件。器組成，是數(shù)據(jù)加工處理的部件。功能：功能：執(zhí)行所有的算術(shù)運(yùn)算執(zhí)行所有的算術(shù)運(yùn)算 執(zhí)行所有的邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測試執(zhí)行所有的邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測試存儲器存儲器1、高速緩沖存儲器（、高速緩沖存儲器（Cache）可以直接做在可以直接做在CPU芯片里，工作過程完全由硬件電路控芯片里，工作過程完全由硬件電路控制，數(shù)據(jù)存取速度很快。制，數(shù)據(jù)存取速度很快。容量較小，大多在容量較小，大多在1MB以下。以下。2、主存儲器（內(nèi)部存儲器、內(nèi)存）、主存儲器（內(nèi)部存儲器、內(nèi)存）1）主機(jī)的一部分，由）主

6、機(jī)的一部分，由CPU直接訪問，通常由半導(dǎo)體的集直接訪問，通常由半導(dǎo)體的集成電路存儲芯片構(gòu)成。成電路存儲芯片構(gòu)成。2）分類：）分類：RAM（Random Access Memory） ROM（Read Only Memory）2、主存儲器（內(nèi)部存儲器、內(nèi)存）、主存儲器（內(nèi)部存儲器、內(nèi)存）2）分類：）分類：RAM：隨機(jī)存儲器，可由：隨機(jī)存儲器，可由CPU直接寫入或讀出信息，也直接寫入或讀出信息，也可由用戶隨機(jī)存取程序或數(shù)據(jù)?？捎捎脩綦S機(jī)存取程序或數(shù)據(jù)。存儲的信息將因斷電或機(jī)器重新啟動而丟失。存儲的信息將因斷電或機(jī)器重新啟動而丟失。RAM可分為動態(tài)和靜態(tài)兩大類，即可分為動態(tài)和靜態(tài)兩大類，即DRAM和

7、和SRAMROM：只讀存儲器，只能讀出信息不能寫入信息，所存：只讀存儲器，只能讀出信息不能寫入信息，所存儲的信息不會由于斷電而丟失。儲的信息不會由于斷電而丟失。 ROM芯片有三種：芯片有三種：MROM（Mask ROM）、）、PROM（Programmable ROM）、）、EPROM（Erasable Programmable ROM）3、輔助存儲器（外部存儲器、外存）、輔助存儲器（外部存儲器、外存） 由磁性材料或光反射材料制成，可長久地存放程序和數(shù)由磁性材料或光反射材料制成，可長久地存放程序和數(shù)據(jù)，只能和內(nèi)存交換數(shù)據(jù)。據(jù)，只能和內(nèi)存交換數(shù)據(jù)。 1）軟盤（）軟盤（Floppy Disk）：必

8、須與軟驅(qū)一同使用）：必須與軟驅(qū)一同使用軟盤的基本組成：軟盤的基本組成： 塑料基片：涂有磁性材料的塑料圓片塑料基片：涂有磁性材料的塑料圓片 塑料保護(hù)套：保護(hù)基片塑料保護(hù)套：保護(hù)基片 金屬擋板：保護(hù)讀寫窗口金屬擋板：保護(hù)讀寫窗口 定位孔：檢查磁盤扇區(qū)的起始位置定位孔：檢查磁盤扇區(qū)的起始位置 寫保護(hù)：防止誤操作、避免病毒寫保護(hù)：防止誤操作、避免病毒3、輔助存儲器（外部存儲器、外存）、輔助存儲器（外部存儲器、外存） 1）軟盤（）軟盤（Floppy Disk）：）： 信息存儲：兩面都可以存儲信息，分別稱為信息存儲：兩面都可以存儲信息，分別稱為0面和面和1面，面，每面每面被分成若干個磁道被分成若干個磁道（

9、Track） ，每個磁道又分為若干個，每個磁道又分為若干個扇區(qū)扇區(qū)（Sector），每個扇區(qū)存儲，每個扇區(qū)存儲512個字節(jié)個字節(jié) 磁道是一組同心圓，磁道是一組同心圓，各磁道的編號從各磁道的編號從0開始，最外圈是開始，最外圈是0磁道。扇區(qū)是軟盤存放信息的最小編址單位。磁道。扇區(qū)是軟盤存放信息的最小編址單位。 磁盤的存儲容量磁盤的存儲容量=磁盤面數(shù)磁盤面數(shù)每面磁道數(shù)每面磁道數(shù)每道扇區(qū)數(shù)每道扇區(qū)數(shù)扇區(qū)字節(jié)數(shù)扇區(qū)字節(jié)數(shù) 如：如： 1.44M的軟盤，有的軟盤，有80個磁道，每個磁道有個磁道，每個磁道有18個扇區(qū)，個扇區(qū)，兩面都可以存儲數(shù)據(jù)。計(jì)算的容量兩面都可以存儲數(shù)據(jù)。計(jì)算的容量如下如下： 801825

10、121440K1.44M 3、輔助存儲器（外部存儲器、外存）、輔助存儲器（外部存儲器、外存） 1）軟盤（）軟盤（Floppy Disk）：）： 格式化：使用前必須格式化，進(jìn)行磁道和扇區(qū)的劃分格式化：使用前必須格式化，進(jìn)行磁道和扇區(qū)的劃分 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：不要劃傷盤片，盤片不能變形、不能受高溫、不要劃傷盤片，盤片不能變形、不能受高溫、不能受潮、不要靠近磁性物質(zhì)、不要強(qiáng)行取出盤片等等不能受潮、不要靠近磁性物質(zhì)、不要強(qiáng)行取出盤片等等 軟盤驅(qū)動器軟盤驅(qū)動器：對軟盤進(jìn)行讀寫操作對軟盤進(jìn)行讀寫操作 軟驅(qū)的主要組成：控制電路板、馬軟驅(qū)的主要組成：控制電路板、馬達(dá)、磁頭定位器和磁頭。達(dá)、磁頭定位器和磁頭。

11、 軟驅(qū)的工作過程：軟驅(qū)的工作過程：馬達(dá)帶動軟盤的馬達(dá)帶動軟盤的盤片轉(zhuǎn)動，磁頭定位器負(fù)責(zé)把磁頭移盤片轉(zhuǎn)動，磁頭定位器負(fù)責(zé)把磁頭移動到正確的磁道，由磁頭完成讀寫操動到正確的磁道，由磁頭完成讀寫操作。作。3、輔助存儲器（外部存儲器、外存）、輔助存儲器（外部存儲器、外存） 2）硬盤（）硬盤（Hard Disk）：存取容量大，速度快）：存取容量大，速度快 組成：組成：磁道磁道 (Tracks)、扇區(qū)、扇區(qū)(Sectors)、柱面、柱面 (Cylinders)和磁頭和磁頭(Heads) 由很多個磁片疊在一起，柱面指的由很多個磁片疊在一起，柱面指的就是多個磁片上具有相同編號的磁道，就是多個磁片上具有相同編號

12、的磁道，它的數(shù)目和磁道是相同的。它的數(shù)目和磁道是相同的。 硬盤的容量計(jì)算如下：硬盤的容量計(jì)算如下： 硬盤容量柱面數(shù)硬盤容量柱面數(shù)扇區(qū)數(shù)扇區(qū)數(shù)每每扇區(qū)字節(jié)數(shù)扇區(qū)字節(jié)數(shù)磁頭數(shù)磁頭數(shù)（盤面數(shù)）（盤面數(shù)） 3、輔助存儲器（外部存儲器、外存）、輔助存儲器（外部存儲器、外存） 3）光盤：利用激光束在盤片上記錄高密度信息的外存儲器）光盤：利用激光束在盤片上記錄高密度信息的外存儲器 特點(diǎn)：體積小、重量輕、記錄密度高、存儲容量大（約特點(diǎn)：體積小、重量輕、記錄密度高、存儲容量大（約650MB）、壽命長、安全可靠）、壽命長、安全可靠 分類：只讀光盤分類：只讀光盤CD-ROM、一次寫入光盤、一次寫入光盤CD-R、可重

13、復(fù)擦、可重復(fù)擦寫型光盤寫型光盤CD-RW 光盤驅(qū)動器：用于對光盤進(jìn)行讀寫。有單速、光盤驅(qū)動器：用于對光盤進(jìn)行讀寫。有單速、4倍速、倍速、8倍倍速、速、24倍速、倍速、40倍速等。倍速等。4）閃盤：）閃盤：無需驅(qū)動、速度快、體積小、兼容性好、容量大等無需驅(qū)動、速度快、體積小、兼容性好、容量大等 組成：組成：USB接口、電容和電阻、集成電路（接口、電容和電阻、集成電路（ICIC）。）。五、輸入設(shè)備五、輸入設(shè)備輸入設(shè)備是指可將外界信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)內(nèi)部信息的設(shè)備。1、鍵盤（Keyboard） ：101或102鍵的鍵盤或83鍵的鍵盤 主鍵區(qū)、數(shù)字鍵區(qū)、功能鍵區(qū) 正確的錄入方法：ASDFG HJKL； 2、鼠標(biāo)（Mouse）：控制屏幕光標(biāo)移動 1）機(jī)械式鼠標(biāo):橡膠球 2）光電型鼠標(biāo)：光電檢測器、光電感應(yīng)平板3、掃描儀（Scanner）：光電轉(zhuǎn)換裝置 4、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝象機(jī)六、輸出設(shè)備六、輸出設(shè)備輸出設(shè)備是指輸出計(jì)算機(jī)內(nèi)部信息的設(shè)備 1、顯示器（Monitor）：CRT顯示器、LCD液晶顯示器 1）工作原理：陰極射線管（Cathote Ray Tube）、電子束、電磁場、熒光材料2）幀、掃描