第3章硬件系統(tǒng)

我們畢業(yè)啦其實是答辯的標題地方TaiyuanUniversityofTechnology大學計算機基礎計算機科學與技術學院

計算機基礎教學部1/2/2023太原理工大學.計算機科學與技術學院.計算機基礎教學部23.1

硬件概述3.2主機箱和主板3.3中央處理器3.4存儲器3.5輸入輸出設備本章總結第三章計算機硬件系統(tǒng)1/2/2023太原理工大學.計算機科學與技術學院.計算機基礎教學部33.1硬件概述計算機的邏輯結構存儲器輸入設備輸出設備運算器控制器馮·諾依曼體系3.1.1硬件系統(tǒng)的組成1/2/2023太原理工大學.計算機科學與技術學院.計算機基礎教學部5計算機硬件結構1/2/2023太原理工大學.計算機科學與技術學院.計算機基礎教學部7平板電腦

筆記本電腦筆記本電腦一體機掌上電腦智能手機

現(xiàn)代的微型計算機1/2/2023太原理工大學.計算機科學與技術學院.計算機基礎教學部8計算機的性能指標內(nèi)存容量運算速度字長CPU主頻外部設備存取周期3.1.2計算機的性能指標1/2/2023太原理工大學.計算機科學與技術學院.計算機基礎教學部93.2主機箱和主板3.2.1主機箱101112

主機的大部分部件主要安裝在主機板上。例如CPU、內(nèi)存、時鐘發(fā)生器等重要部件和電路都安裝在主板上。CPU插座芯片組（固定在主板上的一組超大規(guī)模集成電路芯片總稱，南橋、北橋）內(nèi)存插槽系統(tǒng)BIOS（含上電自檢、系統(tǒng)初始化、系統(tǒng)設置）CMOS（存儲系統(tǒng)配置信息）總線擴展槽串行、并行接口3.2.2主板13常見主板14新型主板15新型主板CPU插座內(nèi)存條插座軟驅(qū)、硬盤IDE連接器電源連接器PCI總線插槽

芯片組I/O端口主板的組成AGP插槽17內(nèi)存條插槽芯片組（南橋、北橋）BIOS芯片存放與主板匹配的基本輸入/輸出程序。CPU插座串行接口COM1,COM2連接串行鼠標和Modem等設備AGP擴展槽加速圖形接口PCI擴展槽CMOS電池為CMOS電路提供電源芯片組芯片組（Chipset）是主板的核心組成部分，如果說中央處理器（CPU）是整個計算機系統(tǒng)的心臟，那么芯片組將是整個系統(tǒng)的軀干。芯片組分兩種：“南橋”芯片和“北橋”芯片。

芯片組的作用yALU寄存器組CPU總線接口R6CPU(前端)總線I/O總線主板擴展槽PCI接口南橋芯片I/O總線磁盤控制器以太網(wǎng)卡USB控制器和接口鼠標器鍵盤網(wǎng)線disk聲卡視頻卡光驅(qū)主存儲器0A北橋芯片y存儲器總線顯卡基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS和CMOS基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）是一組固化到計算機主板ROM芯片上的程序。主要負責對基本的輸入輸出設備進行控制。BIOS的組成（1）加電自檢程序（2）系統(tǒng)自舉程序：讀入操作系統(tǒng)引導程序，并將系統(tǒng)控制權交給引導程序，由引導程序完成系統(tǒng)的啟動。（3）基本外圍設備的驅(qū)動程序：包括硬盤、軟盤、光驅(qū)、鍵盤等常用外圍設備的控制程序。（4）CMOS程序：用于設置計算機中的配置信息，存放在一塊可讀寫的CMOSRAM芯片中的。關機后，系統(tǒng)通過一塊后備電池向CMOS供電以保持其中的信息。用戶還可以利用CMOS來設置系統(tǒng)的日期、時間或口令等。用戶在系統(tǒng)自舉之前，一般按住Del鍵（或F2，F(xiàn)8鍵）可以進入CMOS設置狀態(tài)。在下列情況下需要啟動CMOS設置程序?qū)ο到y(tǒng)進行設置：PC機組裝好之后第一次加電CMOS芯片因掉電、病毒侵害、放電等原因造成其內(nèi)容丟失或被錯誤修改用戶希望更改或設置系統(tǒng)的口令系統(tǒng)因某種需要而調(diào)整某些設置參數(shù)24主板與外部設備的接口253.2.3總線存儲器輸入設備輸出設備運算器控制器微機的硬件由CPU、存儲器、輸入/輸出設備構成；輸入/輸出設備通過I/O接口與系統(tǒng)相連；各部件通過總線連接?？偩€26總線工作示意圖27總線的特點

——高速：滿足CPU的外部訪問要求

——標準：使得不同的設備可以和計算機主機系統(tǒng)連接

——公共：全部外部設備共同使用處理器存儲子系統(tǒng)I/O子系統(tǒng)281總線分類地址總線:傳輸?shù)刂沸畔?shù)據(jù)總線:傳輸數(shù)據(jù)信息控制總線:傳輸控制信息內(nèi)部總線：連接CPU各個組成部件（芯片內(nèi)部）系統(tǒng)總線：連接計算機中各大部件(插件板與母板）外部總線：連接計算機和外部設備連接對象傳輸對象并行總線:通信速度快、實時性好串行總線:簡易、方便、靈活

通信方式

29總線分類CPU總線總線結構地址總線（CAB）傳輸訪問內(nèi)存的地址數(shù)據(jù)總線（CDB）實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出控制總線（CCB）傳輸控制信號系統(tǒng)總線外設總線36位|64位地址總線（SAB）數(shù)據(jù)總線（SDB）控制總線（SCB）連接CPU與外圍控制芯片，如北橋、主存連接CPU與接口卡IDE集成設備電子部件EIDE增強型IDESCSI小型計算機系統(tǒng)接口USB通用串行接口IEEE1394AGP加速圖形端口PCI外設互聯(lián)總線ISA工業(yè)標準體系連接主機與外部設備系統(tǒng)總線有ISA總線、PCI總線、AGP總線、PCI-E總線。PCI總線用在聲卡、網(wǎng)卡、視頻卡等，數(shù)據(jù)傳輸速率為133MB/s。AGP總線用于AGP顯卡，數(shù)據(jù)傳輸速率可達2.1GB/s。PCI-E用在高端顯卡，數(shù)據(jù)傳輸速率可達10GB/s。 31計算機中多總線結構示意圖ISA總線8(MHz)前端總線北橋芯片南橋芯片CPUAGP顯卡主存儲器AGP總線存儲器總線PCI總線（33MHz）（66MHz）（100MHz）網(wǎng)卡磁盤控制器PCI顯卡USBIDEISA插槽低速外設COM1COM2ROM芯片一種專為提高視頻帶寬而設計的總線規(guī)范。Intel32/64位標準總線。適應性強、速度快、數(shù)據(jù)傳輸率為133MB/s。IBM公司8/16位標準總線、數(shù)據(jù)傳輸率為8MB/s2總線的性能指標總線寬度?？偩€寬度是總線能夠同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，用bit（位）表示。位數(shù)越多,一次傳輸?shù)男畔⒕驮蕉?。顯然，總線的數(shù)據(jù)傳輸量與總線寬度成正比?？偩€帶寬：指單位時間內(nèi)總線上可傳送的最大數(shù)據(jù)量?？偩€帶寬（MB/s）＝（總線頻率×總線位寬×每個總線周期的傳輸次數(shù)）/8。例如PCI總線頻率為33.3MHz，總線寬度32位，則帶寬為32b/8×33.3MHz=133.2MB/s。總線頻率?？偩€通常都有一個基本時鐘,總線中各種信號都以這個時鐘為定時標準。一般來說，總線時鐘頻率越高，其單位時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸量越大，工作速度越快，但不完全成正比例關系。信號線數(shù)。信號線數(shù)是總線中信號線的總數(shù)，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。信號線數(shù)與性能不成正比，但反映了總線的復雜程度。負載能力。負載能力是總線帶負載的能力。該能力強，表明可多接一些總線板卡。當然，不同的板卡對總線的負載要求是不一樣的，所接板卡負載的總和不應超過總線的最大負載能力。33速度不匹配。信號電平不匹配。信號格式不匹配。時序不匹配。主機與外設之間的不匹配3.2.4輸入輸出接口輸入輸出接口出現(xiàn)的原因！CPU和外存儲器以及輸入／輸出設備之間不能直接交換數(shù)據(jù)，必須通過“接口”設備來轉(zhuǎn)接。I/O接口是CPU與外部設備間的橋梁和通道。不同的外設要與主機相連都要配備不同的接口。36I/O設備與處理器間的連接數(shù)據(jù)寄存器：用來存放主機與外設之間傳送的數(shù)據(jù)控制寄存器：用來存放處理器發(fā)給外設的命令信息狀態(tài)寄存器：用來保存外設及接口的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)寄存器P0控制寄存器P1狀態(tài)寄存器P2I/O設備常用的I/O接口及其性能參數(shù)名稱數(shù)據(jù)傳輸速率可連接的設備數(shù)目通常連接的設備串行口50～19200b/s1鼠標器，MODEM并行口1.5MB/s1打印機，掃描儀USB(1.0)1.5MB/s(全速)1.5Mb/s(慢速)最多127鍵盤，鼠標器，數(shù)碼相機，移動盤等USB(2.0)60MB/s(高速)最多127外接硬盤，數(shù)字視頻設備，掃描儀等IEEE139450MB/s,100MB/s最多63數(shù)字視頻設備IDE66MB/s，100MB/s，133MB/s1-4硬盤，光驅(qū)，軟驅(qū)SATA150MB/s,300MB/s1硬盤USB接口USB即通用串行總線式接口特點：高速、可連接多個設備（使用“USB集線器”最多可連接127個）、即插即用，可向外設提供電源傳輸速率：USB的1.0版：1.5Mb/s和12Mb/sUSB2.0版：高達480Mb/s（60MB/s）USB3.0版：高達5Gb/s（60MB/s）USB接口的3種類型接口類型A,通常在PC上出現(xiàn)接口類型B,通常在USB設備上出現(xiàn)Mini-USB,數(shù)碼相機、移動硬盤等設備經(jīng)常使用USB集線器,可擴展PC機的USB接口IEEE1394接口是為了能夠傳輸數(shù)字視頻和音頻及機器控制信號，具有較高的帶寬，且十分穩(wěn)定。通常它主要用來連接數(shù)碼攝像機、DVD錄像機等設備。VGA接口（VideoGraphicsArray）VGA接口共有15針，分成3排，每排5個孔，是顯卡上應用最為廣泛的接口類型。它傳輸紅、綠、藍模擬信號以及同步信號（水平和垂直信號）。線纜長度最好不要超過10米，而且要注意接頭是否安裝牢固，否則可能引起圖像中出現(xiàn)虛影。41DVI（DigitalVisualInterface）接口

DVI可以傳輸數(shù)字信號，不用再進過數(shù)模轉(zhuǎn)換，所以畫面質(zhì)量非常高。常見的是DVI-D（Digital）和DVI-I（Integrated）。DVI-D只能傳輸數(shù)字信號，DVI-I則在DVI-D可以和VGA相互轉(zhuǎn)換。HDMI（HighDefinitionMultimediaInterface）接口是最近才出現(xiàn)的接口，它同DVI一樣是傳輸全數(shù)字信號的。不同的是HDMI接口不僅能傳輸高清數(shù)字視頻信號，還可以同時傳輸高質(zhì)量的音頻信號。同時功能跟射頻接口相同，不過由于采用了全數(shù)字化的信號傳輸，不會像射頻接口那樣出現(xiàn)畫質(zhì)不佳的情況。1/2/2023太原理工大學.計算機科學與技術學院.計算機基礎教學部421/2/2023太原理工大學.計算機科學與技術學院.計算機基礎教學部433.3中央處理器2.1.1中央處理器中央處理器（簡稱CPU）是計算機的核心，是計算機完成取指令、解釋指令和執(zhí)行指令的重要部件。CPU的主要功能包括：完成各種算術運算和邏輯運算執(zhí)行各種系統(tǒng)軟件和應用軟件控制計算機各個部件協(xié)調(diào)工作。計算機中通常有多個不同的處理器，各有不同的分工和任務。CPU是其中最重要的一個微處理器。什么是CPU？CentralProcessingUnit，中央處理器CPU的基本結構運算器寄存器控制器48運算器通用寄存器控制器專用寄存器內(nèi)部總線操作數(shù)結果49形成物理地址內(nèi)存中取出的指令在EU和內(nèi)存之間存取數(shù)據(jù)算術邏輯運算記錄運算結果的狀態(tài)特征BIU負責CPU內(nèi)部與存儲器及I/O接口之間的信息傳送。EU負責執(zhí)行指令并產(chǎn)生相應的控制信號。50高速緩沖存儲器：高速緩沖存儲器的容量大小也是CPU的重要指標之一，而且緩存的結構和大小對CPU速度的影響非常大51制造工藝：以集成電路內(nèi)部的線寬來度量。該值越小，電路的集成度就越高，有利于提高電路的工作頻率，降低電路能耗。按技術述語來說，也就是指芯片上最基本功能單元門電路和門電路間連線的寬度。減小晶體管間的連線寬度，以提高在單位面積上所集成的晶體管數(shù)量。目前最先進的是22納米級。核心數(shù)量：

單純主頻的提升已經(jīng)無法為系統(tǒng)整體性能的提升帶來明顯的好處，并且高主頻帶來了處理器巨大的發(fā)熱量。在這種情況下，Intel和AMD都不約而同地投向了多核心的發(fā)展方向，即在單一芯片上集成多個功能相同的處理器核心，從而提高性能。因此，核心數(shù)量也是CPU的一個重要性能指標。52

摩爾定律是指集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍?！澳柖伞笔怯捎⑻貭柮u董事長戈登·摩爾提出來的。英特爾安騰四核處理器Tukwilla。該款處理器采用65納米制程，在將近700平方毫米的面積上集成了20.5億個晶體管。CPU性能指標CPU的主頻CPU工作的時鐘頻率，主頻越高，CPU工作速度越快。外頻CPU的基準頻率，具體是CPU和周邊設備傳輸數(shù)據(jù)的頻率，單位是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運行速度。倍頻系數(shù)是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關系。倍頻可以從1.5一直到10以上。外頻和倍頻相乘就是主頻。比如intel酷睿i7980X是64位字長的處理器，其主頻為3.33GHz=133MHz*25。前端總線頻率直接影響CPU與內(nèi)存數(shù)據(jù)交換的速度。數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率。例如，支持64位的至強Nocona，前端總線是800MHz，它的數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬是6.4GB/秒。CPU的字長與位數(shù)即CPU能夠同時處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。字長越長，CPU運行速度越快。CPU的字長有8位，16位，32位，目前流行的是64位。：指CPU正常工作所需的電壓。提高工作電壓，可以加強CPU內(nèi)部信號，增加CPU的穩(wěn)定性能，但會導致CPU發(fā)熱增加，CPU發(fā)熱將改變CPU的化學介質(zhì)，降低CPU的壽命。工作電壓高速緩存（Cache）解決了CPU和內(nèi)存存取速度不匹配的問題，提高了CPU的存取速度。CPU的高速緩存CPU性能指標多核處理器是指在一枚處理器中集成兩個或多個完整的計算引擎(內(nèi)核)。多核心cpu主要分原生多核和封裝多核。核心數(shù)制作工藝是指組成芯片的電子線路和元件的細密程度，其精度的單位是微米（μm）或納米（nm）。2012年6月發(fā)布的第三代酷睿i7CPU的制造工藝為22nm。制作工藝593.3.3CPU的主要產(chǎn)品400480088086P4P3P2Pentium8048680386Intel早期產(chǎn)品1/2/2023太原理工大學.計算機科學與技術學院.計算機基礎教學部60612002年9月，“龍芯”1號研制成功2005年4月,64位CPU——“龍芯“2號推出2008年，龍芯3號多核處理器推出狗剩1號MZD110我國自主研發(fā)的CPU3.3.4CPU的新技術超線程技術利用特殊的硬件指令，把兩個邏輯內(nèi)核模擬成兩個物理芯片，讓單個處理器都能使用線程級并行計算，減少了CPU的閑置時間，提高了CPU的運行效率。多核心處理器指在一枚處理器中集成兩個或多個完整的計算引擎（內(nèi)核）。SMP技術“對稱多處理”（SymmetricalMulti-Processing）技術，是指在一個計算機上匯集了一組處理器（多CPU），各CPU之間共享內(nèi)存子系統(tǒng)以及總線結構。TurboBoost動態(tài)加速技術CPU在工作時會確定其當前工作功率、電流和溫度是否已達到最高極限，如仍有多余空間，CPU會逐漸提高活動內(nèi)核的頻率，以進一步提高當前任務的處理速度。當程序只用到其中的某些核心時，CPU會自動關閉其它未使用的核心。TurboBoost動態(tài)加速技術無需用戶干預，可以自動實現(xiàn)。整合GPU圖形核心技術SNB（SandyBridge）是英特爾在2011年初發(fā)布的新一代處理器微架構，在酷睿i系列的基礎上全面升級智能特性，并且無縫融合了GPU圖形顯示核心，擁有專門的視頻轉(zhuǎn)碼硬件模塊，性能大約是目前HDGraphics的兩倍。借助第二代TurboBoost加速技術，SNB的CPU、GPU兩部分可以相互獨立地動態(tài)加速例如在玩游戲更需要GPU資源時，CPU部分會運行在原始頻率的狀態(tài)下，GPU則在功率允許范圍內(nèi)盡量提速。并不是只有電腦中才有CPU，可以說幾乎所有的電子設備成品都擁有一顆中央處理器，也就是CPU。包括手機、數(shù)碼相機、MP3、顯示器、路由器等等，都有一顆CPU。只有計算機里才會有CPU嗎？用于路由器的ARM處理器ARM處理器是一種廣泛被應用于手持移動設備的處理器，比如手機、MP4、掌上游戲機、PDA等等，其最大的優(yōu)勢就是具有超低的功耗。ARM處理器現(xiàn)在幾乎成為了手持移動設備的標準CPU。1/2/2023太原理工大學.計算機科學與技術學院.計算機基礎教學部653.4存儲器什么是存儲器？存儲器是用于存儲計算機中所有的程序和各種數(shù)據(jù)信息的設備。672.1.2存儲系統(tǒng)

是計算機系統(tǒng)中用來存放程序指令、數(shù)據(jù)結果以及用戶信息的一種物理存儲設備?？煞譃閮?nèi)存儲器和外存儲器。

內(nèi)存儲器外存儲器

CPU直接訪問；快CPU不能直接訪問；慢用于執(zhí)行程序用于存放程序信息暫時存放信息永久保留價格貴價格便宜不便于交流便于交流68存儲器系統(tǒng)將兩個或兩個以上速度、容量和價格各不相同的存儲器用硬件、軟件或軟硬件相結合的方法連接起來———

構成存儲系統(tǒng)。系統(tǒng)的存儲速度接近最快的存儲器，容量接近最大的存儲器。

由于主存速度與CPU速度差距較大，為了使它們之間的速度能很好地配合工作，在主存與CPU之間，插入了一種比主存速度更快、容量更小的高速緩沖存儲器Cache。69計算機中的存儲系統(tǒng)內(nèi)存（動態(tài)存儲器）通用寄存器高速緩存主存儲器聯(lián)機外存脫機外存硬盤磁帶高速靜態(tài)存儲器周期＜1ns速度快容量小容量大速度慢70存儲器的層次結構緩存—主存主存：運行程序和保存中間結果。Cache：高速緩存，事先預測，把要調(diào)入的程序存入緩存，希望命中率越高越好。

從CPU角度看，緩存主存這一層次的速度接近于緩存Cache，高于主存；而其容量和位價卻接近于主存。CPU在某一小段時間內(nèi)所要訪問的程序和數(shù)據(jù)的副本被事先從主存中調(diào)入到Cache中，當CPU需要這些程序和數(shù)據(jù)時，就直接去Cache中讀取，這樣就大大提高了存取速度。解決了速度和成本的矛盾。71主存、cache和虛存的關系主存

運行程序和保存中間結果。Cache

高速緩存，事先預測，把要調(diào)入的程序存入緩存，希望命中率越高越好。虛存

把磁盤的部分空間開辟為虛存。72CPU內(nèi)存存放運行的程序和中間結果數(shù)據(jù)直接存取虛存存放大量處理數(shù)據(jù)，解決轉(zhuǎn)儲問題導入導出Cache存放使用頻率高、要求響應速度快的數(shù)據(jù)導入導出主存、cache和虛存的關系73存儲器的層次結構主存—外存主存儲器磁盤存儲器

速度接近于主存，而容量卻接近于外存，平均價位接近于低速、廉價的外存，這也解決了速度、容量、成本三者之間的矛盾。

計算機通過虛擬存儲系統(tǒng)和外存交換信息高速緩存CACHE用途

設置在CPU和主存儲器之間，完成高速與CPU交換信息，盡量避免CPU不必要地多次直接訪問慢速的主存儲器，從而提高計算機系統(tǒng)的運行效率。高速緩存CACHE實現(xiàn)原理

把CPU最近最可能用到的少量信息（數(shù)據(jù)或指令）從主存復制到CACHE中，當CPU下次再用到這些信息時，它就不必訪問慢速的主存，而直接從快速的CACHE中得到，從而提高了速度。3.4.2高速緩沖存儲器3.4.3內(nèi)存儲器內(nèi)存由半導體集成電路組成，按照能否隨機進行讀寫，分為隨機存儲器（RAM）和只讀存儲器

（ROM）兩大類。RAM的特點：CPU可以直接訪問，可讀可寫，斷電后數(shù)據(jù)立即丟失，只適用于臨時存儲數(shù)據(jù)。ROM的特點：信息只能讀出不能寫入，計算機斷電后，ROM中的信息保持不變。1/2/2023太原理工大學.計算機科學與技術學院.計算機基礎教學部76內(nèi)存的基本組成（2）內(nèi)存的編址方法內(nèi)存被分成一個個存儲單元，以字節(jié)為單位進行編址。每個存儲單元存放一個字節(jié)的二進制數(shù)據(jù)。每個單元都對應一個地址，以實現(xiàn)對單元內(nèi)容的尋址。1011011038F04H內(nèi)存地址單元內(nèi)容喂！王鵬是住在2031房間嗎？（3）內(nèi)存的性能指標讀或?qū)懸淮蝺?nèi)存所需要的時間，一般為1-10ns存取速度存儲容量內(nèi)存的存儲容量是指內(nèi)存中有多少個存儲單元，其容量實際是指主板插槽上內(nèi)存條的容量，目前內(nèi)存容量的基本配置是4GB,主流配置是8GB內(nèi)存的分類1．ROM（1）MaskROM（掩模式只讀存儲器）（2）PROM（ProgrammableROM，可編程ROM）PROM芯片的外觀，如圖4-1所示。（3）多次擦寫可編程只讀存儲器這類ROM有三種類型。①EPROM（ErasableProgrammableROM，可擦可編程ROM），其外觀如圖4-2所示。②EEPROM（ElectricallyErasableProgrammableROM，電可擦寫可編程ROM），其外觀如圖4-3所示。③FlashMemory（閃速存儲器），如圖4-4所示。DRAM稱為動態(tài)隨機存取存儲器，需要不斷刷新才能保持數(shù)據(jù)，速度較慢，但價格低廉，適用于內(nèi)存的主體部分（即主存）SRAM稱為靜態(tài)隨機存取存儲器，速度很快，但價格高昂，適用于作高速緩存。RAMRAM目前多采用MOS型半導體集成電路芯片制成，根據(jù)其保存數(shù)據(jù)的機理又可以分為DRAM和SRAM兩種。SRAM存取速度相對較慢，斷電后信息不會丟失，存儲容量大，價格低。2、外存儲器目前最常用的外存有硬盤、光盤、移動存儲器等。軟盤已基本被淘汰了。（2）硬盤存儲器移動臂控制電路主軸硬盤片磁頭接口硬盤是最重要的外存儲器，是每臺計算機必備的外存儲器，用于長期保存各類信息。硬盤接口的類型IDE接口安裝方便，1989年被批準為美國國家標準（ATA）。傳輸速度為100～133MB/SSCSI接口速度非常快，高達320MB/S，但價格昂貴，一般用于服務器。硬盤接口分為IDE、SCSI、SATA、光纖通道四種：硬盤接口的類型（續(xù)）SATA即串行ATA，其速率高達150MB/S～300MB/S。硬盤又叫串口硬盤，是未來PC機硬盤的趨勢，最終SATA將實現(xiàn)600MB/s的最高數(shù)據(jù)傳輸率。光纖通道是為多硬盤系統(tǒng)而設計的，能滿足高端工作站、服務器、海量存儲網(wǎng)絡、交換機、串行數(shù)據(jù)通訊等系統(tǒng)對高數(shù)據(jù)傳輸率的要求。硬盤的技術指標容量是硬盤最重要的參數(shù)。硬盤的容量一般以GB為單位，現(xiàn)在主流的硬盤容量已達到TB級，1TB=1000GB。硬盤容量=盤片數(shù)×記錄面數(shù)×磁道數(shù)×扇區(qū)數(shù)×每個扇區(qū)的容量容量硬盤的技術指標例：一個硬盤有4個盤片，每個盤片有2個記錄面，每個記錄面有16383個磁道，每個磁道有63個扇區(qū)，每個扇區(qū)為512字節(jié)，求該硬盤的存儲容量為多少GB？硬盤的技術指標轉(zhuǎn)速指硬盤盤片每分鐘轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，單位rpm。目前市場上主流硬盤的轉(zhuǎn)速一般達到7200rpm的轉(zhuǎn)速，而更高的則達到了10000rpm。轉(zhuǎn)速硬盤的技術指標指硬盤的磁頭移動到盤面指定磁道所需的時間。目前硬盤的平均尋道時間通常在8ms到12ms之間。等待所要訪問的扇區(qū)旋轉(zhuǎn)至磁頭下方的時間。平均等待時間為盤片旋轉(zhuǎn)一周所需的時間的一半，一般應在4ms以下。平均尋道時間平均等待時間硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率是指硬盤讀寫數(shù)據(jù)的速度，單位為兆字節(jié)每秒（MB/s）。數(shù)據(jù)傳輸速率硬盤的技術指標即硬盤內(nèi)置的Cache容量大小。緩存越大，硬盤的性能就越好。主流IDE硬盤的緩存為2MB，高端產(chǎn)品為8MB。SCSI硬盤緩存更大，一般為16MB。緩存容量硬盤的技術指標硬盤每GB不到4毛錢，不到1500元就可以買到4TB的大容量硬盤1S.M.A.R.T技術S.M.A.R.T（Self-MonitoringAnalysisandReportingTechnology）它是一項針對硬盤的自我監(jiān)測分析和報告技術，該技術由Compaq公司率先開發(fā)，IBM、希捷、富士通、昆騰等硬盤廠商參與修正，1996年被納入ATA-3系統(tǒng)中且正式標準化。支持S.M.A.R.T技術的硬盤可通過硬盤上的監(jiān)測指令和主機上的監(jiān)測軟件對磁頭、盤片、馬達、電路的運行情況、歷史記錄及預設的安全值進行分析、比較。當出現(xiàn)安全值范圍以外的情況時，就會自動向用戶發(fā)出警告，提醒用戶及早備份硬盤數(shù)據(jù)。

目前更先進的技術還可以自動降低硬盤的運行速度，把重要數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)存到其它安全扇區(qū)或其他存儲設備上，通過S.M.A.R.T.技術可以對硬盤潛在故障進行有效預測，提高數(shù)據(jù)的安全性。

必須注意的是，由于使用硬件監(jiān)測技術，S.M.A.R.T技術必須通過主板的BIOS設定，相應功能才能實現(xiàn)。硬盤的新技術DPS數(shù)據(jù)保護技術

SPS抗震技術SPS(ShockProtectionSystem)是火球七代系列之后普遍采用的硬盤抗震技術，其設計思路是通過改變盤體受力結構來分散外來沖擊能量，盡量避免內(nèi)部的磁頭與盤片發(fā)生意外撞擊，使硬盤能夠在非工作狀態(tài)時承受1000G以上的意外沖擊力。DPS(DataProtectionSystem)是在火球八代系列硬盤首次內(nèi)建的數(shù)據(jù)保護技術：糾正因軟件錯誤造成的數(shù)據(jù)損壞或數(shù)據(jù)丟失。它可快速地對硬盤的所有扇區(qū)進行自動檢測，并在硬盤的前300M空間內(nèi)定位存放操作系統(tǒng)或其他應用程序的重要部分。一旦主分區(qū)的系統(tǒng)出現(xiàn)問題，DPS可以在90秒內(nèi)自動檢測并恢復系統(tǒng)數(shù)據(jù)；即便遭遇系統(tǒng)無法啟動的災難性情況，DPS也可自動檢測并分析出故障原因，盡可能保證數(shù)據(jù)不被丟失；如錯誤發(fā)生在非主分區(qū)，采用DPS系統(tǒng)的擴展檢測方式仍可繼續(xù)檢測硬盤的所有數(shù)據(jù)。硬盤的新技術MR（MagnetResistance）磁阻和GMR（GiantMagrtetoresistive）巨磁阻技術。MR技術利用磁性材料在磁場中電磁阻力發(fā)生變化的普通“磁阻”現(xiàn)象來提高硬盤性能。GMR與MR方法相似，但原理不同，GMR是利用電子的量子效應原理，利用它可制造密度更高的盤片。PRML（PartialResponseMaximumLikelihood）技術。最大相似性技術能把硬盤存儲容量提高30%。UltraDMA技術。UltraDMA采用總線主控方式，硬盤上有DMA（DirectMemoryAccess）直接內(nèi)存通道控制器，由于CPU不直接參與硬盤讀寫，節(jié)約了寶貴的資源，使得最大外部傳輸速率從每秒16.6MB倍增到33.3MB。磁盤陣列（DiskArray）技術。全名為冗余磁盤陣列RAID（RedundantArrayofIndependentDisks），是一種把若干硬磁盤驅(qū)動器按照一定要求組成一個整體，整個磁盤陣列由陣列控制器管理的系統(tǒng)。使用硬盤應注意硬盤讀寫時不能關電防塵，防高溫、潮濕和磁場防止硬盤受震動對硬盤定期進行病毒檢測硬盤使用時遠離磁場硬盤使用環(huán)境注意防塵和防潮硬盤的格式化低級格式化低級格式化是對硬盤進行初始化，目的是對硬盤重新劃分磁道和扇區(qū)。以下兩種情況需要對硬盤進行低級格式化：一是硬盤出廠前，廠家會對硬盤進行一次低級格式化；二是當硬盤出現(xiàn)某種類型的壞磁道時，使用低級格式化能起到一定的緩解或屏蔽作用。103高級格式化有兩個作用：一是裝入操作系統(tǒng)，使硬盤兼有系統(tǒng)啟動盤的作用；二是對指定的硬盤分區(qū)進行初始化，建立文件分配表以便系統(tǒng)按指定的格式存儲文件。高級格式化高級格式化主要是對硬盤的各個分區(qū)進行磁道的格式化，在邏輯上劃分磁道。104硬盤的格式化（3）光盤存儲器光盤是利用光學和電學原理進行讀/寫信息的存儲介質(zhì)，適用于檔案資料管理根據(jù)光盤結構，光盤主要分為CD、DVD、藍光光盤等幾種類型.一張CD-ROM光盤可存儲650MB左右的信息一張DVD光盤其容量可達4.7GB以上一張藍光光盤單碟存儲容量達到25GB以上CD光盤表面DVD光盤表面光盤存儲器的分類按存儲特性分：CD-ROM/DVD-ROM：只讀、不可寫CD-R/DVD-R：可讀、可寫，但不能改寫CD-RW/DVD-RW:可讀、可寫，且可以改寫新一代光盤——藍光（Blu－ray）或稱藍光盤（Blu－rayDisc，縮寫為BD），利用波長較短（405nm）的藍色激光讀取和寫入數(shù)據(jù)，一張單碟存儲容量達到25GB以上，是現(xiàn)有（單碟）DVD的5倍。數(shù)據(jù)傳輸速度約相當于現(xiàn)有DVD的3倍。這個是新的技術標準，得用支持藍光的光驅(qū)才能用。藍光光盤（4）可移動存儲器①閃存盤（U盤）U盤采用一種可讀寫非易失的半導體存儲器——閃存作為存儲介質(zhì)，通過通用串行總線接口（USB）與主機相連，可以像使用軟、硬盤一樣在該盤上讀寫、傳送文件。目前U盤的容量一般為幾個到十幾個GB。U盤的優(yōu)點U盤體積小、便于攜帶。U盤的接口是USB，無需外接電源，支持即插即用和熱插拔。U盤的存取速度至少比軟盤快15倍以上，數(shù)據(jù)至少可保存10年，擦寫次數(shù)可達10萬次以上。②移動硬盤

移動硬盤比優(yōu)盤容量大得多，一般在幾十到幾百GB左右。傳輸速度更快，大多采用USB2.0、USB3.0IEEE1394接口。USB2.0接口的傳輸速率是60MB/s，IEEE1394接口的傳輸速率高達50MB/s~100MB/s。新型硬盤——固態(tài)硬盤（SolidStateDisk，SSD）是用固態(tài)電子存儲芯片陣列而制成的硬盤(目前最大容量為5TB)。啟動快讀寫速度快碎片不影響讀取時間抗震無噪音固態(tài)硬盤的優(yōu)點相對硬盤的最顯著優(yōu)勢就是速度，能夠在低于一毫秒的時間內(nèi)對任意位置的存儲單元完成I/O（輸入/輸出）操作，固態(tài)硬盤新型硬盤——固態(tài)硬盤1/2/2023太原理工大學.計算機科學與技術學院.計算機基礎教學部1153.5輸入輸出設備3.5.1輸入設備輸入設備用于把原始數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的程序輸入到計算機中。計算機輸入設備按功能可分為下列四類：字符輸入設備:鍵盤、光筆；圖形輸入設備:鼠標器、操縱桿、條形碼閱讀器；

圖像輸入設備:數(shù)碼相機、掃描儀；

（1）鍵盤鍵盤是最主要的輸入設備，是計算機常用的輸入數(shù)字、字符的輸入設備。鍵盤上的按鍵可以分成四個區(qū)域：①功能鍵區(qū)②主鍵盤區(qū)③副鍵盤區(qū)(數(shù)字小鍵盤區(qū))④光標控制鍵區(qū)鍵盤副鍵盤區(qū)光標控制鍵區(qū)功能鍵區(qū)主鍵盤區(qū)PC鍵盤中主要控制鍵的作用控制鍵名稱主要功能AltAlternate的縮寫，它與另一個(些)鍵一起按下時，將發(fā)出一個命令，其含義由應用程序決定Break經(jīng)常用于終止或暫停一個DOS程序的執(zhí)行CtrlControl的縮寫，它與另一個(些)鍵一起按下時，將發(fā)出一個命令，其含義由應用程序決定Delete刪除光標右面的一個字符，或者刪除一個(些)已選擇的對象End一般是把光標移動到行末EscEscape的縮寫，經(jīng)常用于退出一個程序或操作F1-F12共12個功能鍵，其功能由操作系統(tǒng)及運行的應用程序決定PC鍵盤中主要控制鍵的作用（續(xù)）

Home通常用于把光標移動到開始位置，如一個文檔的起始位置或一行的開始處Insert輸入字符時有覆蓋方式和插入方式兩種，Insert鍵用于在兩種方式之間進行切換NumLock 數(shù)字小鍵盤可用作計算器鍵盤，也可用作光標控制鍵，由本鍵進行切換PageUp使光標向上移動若干行（向上翻頁）PageDown使光標向下移動若干行（向下翻頁）Pause臨時性地掛起一個程序或命令PrintScreen記錄當時的屏幕映像，將其復制到剪貼板中鼠標：是一種計算機輸入設備的簡稱，分有線和無線兩種，是計算機顯示系統(tǒng)縱橫坐標定位的指示器，因形似老鼠而得名“鼠標”（港臺作滑鼠）?！笆髽恕钡臉藴史Q呼應該是“鼠標器”，英文名“Mouse”。鼠標的使用是為了使計算機的操作更加簡便，來代替鍵盤那繁瑣的指令。（2）鼠標

盡管鼠標是在80年代后才得到廣泛應用，但它的歷史最早卻可以追溯到上個世紀60年代末，其發(fā)明者是美國斯坦福研究所的道格拉斯·恩格爾巴特博士。道格拉斯博士與他的同事比爾英格力士于1963年設計出了鼠標最初的原型，并于1968年12月9日制成了世界上第一支“鼠標”。原始鼠標鼠標主要用于圖形界面操作系統(tǒng)的快速輸入設備，通過移動顯示器上的光標并通過菜單或按鈕向主機發(fā)出各種操作命令，但不能輸入字符和數(shù)據(jù)。鼠標按接口類型可分為串行鼠標、PS/2鼠標、總線鼠標、USB鼠標（多為光電鼠標）四種。鼠標按其工作原理及其內(nèi)部結構的不同可以分為機械式，光機式和光電式三種。目前流行的是光電鼠標，這種鼠標傳送速率快，靈敏度和準確度高。幾種不同形式的鼠標器指點桿觸摸板筆記本電腦使用：無線鼠標有線光電鼠標126光電式鼠標工作原理發(fā)光二極管照亮光電鼠標底部表面時，底部表面反射回的一部分光線經(jīng)過一組光學透鏡，傳輸?shù)焦鈱W引擎內(nèi)而成像。鼠標移動時，移動軌跡被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像。127專用圖像分析芯片（DSP，即數(shù)字微處理器）對移動軌跡上攝取的一系列圖像進行分析處理，即通過對這些圖像上特征點位置的變化進行分析，由此來判斷鼠標的移動方向和移動距離，從而完成光標的定位。光電式鼠標工作原理鼠標的常見操作及含義左鍵單擊：選擇一個對象左鍵雙擊：打開一個應用程序右鍵單擊：打開快捷菜單按住左鍵可以拖動一個對象按住CTRL鍵的同時拖動被選中的對象可以實現(xiàn)復制功能按住shift鍵的同時拖動被選中的對象可以實現(xiàn)移動功能鼠標的主要技術參數(shù)鼠標最重要的參數(shù)是分辨率，它以dpi（dotsperinch，像素/英寸）為單位，表示鼠標移動1英寸能準確定位的最大信息數(shù)。分辨率越高，鼠標越靈敏。主流是400dpi,800dpi和400dpi的鼠標只是在顯示器分辨率高的情況下性能差異才會表現(xiàn)得明顯一點。對于普通用戶400dpi分辨率的光電鼠標已經(jīng)足夠用了。3200dpi鼠標微軟ArcTouch，在概念上與前一代沒有太大的差別，就是圓弧拱起的樣子，在攤平時電源就會關上，以方便攜帶。ArcTouch最不可思議的地方在于可以改變鼠標的弧線以適合用戶的手型，從嚴重駝背的駱駝造型到完全平胸平坦的平板鼠標，都完全沒有問題，人體工學設計相當?shù)馁潯２贿^遺憾的是，ArcTouch并不支持之前多點觸控功能。多點觸控是指屏幕能識別多個手指同時做的點擊動作。微軟ARCTouch鼠標掃描儀的作用掃描儀是將原稿（圖片、照片、底片、書稿）輸入計算機的一種輸入設備。主要基于光電轉(zhuǎn)換原理，用于光電轉(zhuǎn)換的電子器件是CCD（電荷耦合器件）（4）掃描儀掃描儀的類型滾筒式和膠片專用掃描儀高分辨率的專業(yè)掃描儀，技術性能很高，多用于專業(yè)印刷排版領域手持式掃描儀掃描頭較窄，只適用于掃描較小的圖件平板式掃描儀主要掃描反射式稿件，適用范圍較廣。其掃描速度、精度、質(zhì)量比較好掃描儀的性能指標分辨率（dpi）如：600×1200dpi，1200×2400dpi色彩位數(shù)（色彩深度）位數(shù)越多，掃描的圖象效果也越真實如：24bit，32bit，36bit，42bit，48bit掃描幅面

A4幅面,A3幅面，···，A0幅面與主機的接口類型

SCSI，USB，1394接口等2023/2/1張風行工作室134條形碼條形碼是由一組按特定規(guī)則排列的條、空及對應字符組成的表示一定信息的符號。條形碼技術是集編碼、符號表示、印刷、識別、數(shù)據(jù)采集和處理于一體的新技術。

條形碼技術是利用光電掃描設備識讀條碼符號，從而實現(xiàn)管理對象的自動識別。2023/2/11352、使用條碼的優(yōu)點

可靠準確。鍵盤輸入平均每300個字符一個錯誤，而條碼輸入出錯率是千萬分之一。掃描速度快。鍵盤輸入按每分鐘打90字1.6秒可輸入12個字符，用條碼掃描只需0.3秒，速度提高5倍。經(jīng)濟。相對其它自動識別技術，條碼技術費用比較低。條碼設備操作簡單。條碼符號識別設備操作簡單，無需專門訓練。條碼標簽制作方便。對印刷技術設備和材料無特殊要求。其它應用技術：磁卡智能卡、射頻識別FRID、生物識別、語音識別等。2.輸出設備輸出設備負責把各種信息以數(shù)字、字符、圖像、聲音等形式表示出來。常見的輸出設備有顯示器、打印機、繪圖儀和語音輸出系統(tǒng)等。1、顯示器顯示器是計算機系統(tǒng)中最基本的輸出設備。分兩種類型：陰極射線管（CRT）顯示器和液晶顯示器（LCD）。目前最為流行的是液晶顯示器。138顯示器PC機顯示器由兩部分組成：監(jiān)視器（Monitor）和顯示控制卡（簡稱為顯卡）。目前常見的監(jiān)視器有陰極射線管CRT（CathodeRayTube）、液晶顯示器LCD（LiquidCrystalDisplay）、等離子顯示器。顯卡通常包含接口電路、邏輯控制及顯示存儲器，通常也是一個獨立裝置，通過AGP或PCI插槽安裝在計算機的主板上。常用顯示卡的標準為:ESA增強型圖形適配器，640×480、16色VGA視頻圖形陣列，640×480、256色SVGA超級VGA型，分辨率可達1280×1024，真彩色（16.7M色)139

液晶顯示器TFTLCD玻璃基板玻璃基板電極偏光板偏光板彩色濾光片存儲電容液晶配向膜光管反射板導光板背光板TFT

液晶顯示器的基本結構圖采用液晶控制透光度技術來實現(xiàn)色彩、亮度140無須考慮屏幕刷新的問題，畫面非常穩(wěn)定、無閃爍感。零輻射、全平面。與CRT顯示器相比體積小、能耗低

液晶顯示器TFTLCD141顯示器的主要技術指標顯示屏的尺寸指顯示屏幕對角線的尺寸，單位為英寸（in）。分辨率指整個顯示屏幕上最多可顯示的像素數(shù)目。也可理解為水平和垂直方向上可顯示的最大像素個數(shù)，分辨率通過用水平方向像素數(shù)×垂直方向像素數(shù)來表示。如800×600，1024×768及高分辨率1280×1024等，同等尺寸下屏幕的分辨率越高，圖像就越清晰。點距點距是不同像素中兩個顏色相同的小熒光點間的距離。142刷新頻率指每秒種顯示屏幕上所有像素更新的次數(shù)，分為水平刷新頻率和垂直刷新頻率，水平刷新頻率又稱為行頻，它是指水平方向上掃描的頻率；垂直刷新頻率又稱為幀頻，指垂直方向上掃描的頻率。幀頻越高，計算機圖像的穩(wěn)定性越好。目前PC機顯示器的幀頻一般在85Hz以上。像素的顏色范圍一個像素可顯示出多少種顏色，由這個像素的深度來決定。像素的深度實際上是R、G、B三個基色的二進制位位數(shù)之和。例如，R、G、B分別用8bit來表示，則像素的深度是24位，具有224≈16.8兆不同的顏色。顯示器的主要技術指標（2）如何選購和保養(yǎng)LCD？除前面所述參數(shù)外，還要考慮3個指標：壞點的個數(shù)對比度和亮度LCD的響應時間（10ms內(nèi)）如何保養(yǎng)LCD？千萬不要讓水進入LCD不用就關機使用屏幕保護程序，不要長時間顯示同一畫面不要用尖利的東西撞擊屏幕··········（3）未來顯示器發(fā)展三大趨勢節(jié)能減排3D觸控銀行、醫(yī)院、圖書館等大多有觸摸屏，支持觸摸屏的手機、MP3、數(shù)碼相機也很多。但是這些已經(jīng)存在的觸控屏都是單點觸控，只能識別和支持每次一個手指的觸控、點擊，若同時有兩個以上的點被觸碰，就不能做出正確反應，而多點觸控技術能同時采集多點信號，能對每路信號的意義進行判斷，能識別人的五個手指同時做的點擊、觸控動作。未來顯示器發(fā)展趨勢多點觸控多點觸控的出現(xiàn)是鼠標出現(xiàn)后用戶控制界面的又一次全新升級，這種全新的用戶界面通過創(chuàng)新的軟件支持和超大的多點觸控屏幕，能夠通過手指實現(xiàn)隨心所欲地操控，從而更好地體現(xiàn)對象的相關特征（文字、錄像、圖片、衛(wèi)片、三維模擬等信息）觸摸屏Windows8來了,升級的最重要因素是什么?移動設備觸摸操作的融入,讓今后的PC發(fā)展進入新的階段。老式的不帶觸摸的顯示器恐怕將不能滿足今后PC操作的需求.多點觸控Win8進行時筆記本電腦進入觸摸時代（4）顯卡顯卡全稱為顯示接口卡，顯示適配器或顯示器配置卡。顯卡的功能：把需要顯示的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成視頻控制信號，從而控制顯示器顯示該圖像。顯卡通過接口與主板相連，目前常用的有PCI、AGP、PCI-E等幾種接口。顯卡與主存之間傳送數(shù)據(jù)的方式通過PCI總線：266MB/s通過AGP端口：2133MB/s通過PCI-E端口：4GB/s④顯卡（續(xù)）顯卡的發(fā)展由于3D游戲大量出現(xiàn)和硬件價格迅速下降，現(xiàn)在顯示卡一般都采用具有3D功能的繪圖處理器(GPU)芯片，使得游戲能取得更為逼真的效果。如：nVIDIA公司：GeForce8系列，

GeForce9系列和第十代系列ATI公司：Radeon6000系列，Radeon7000系列等2、打印機153打印機打印機是輸出設備，可將輸出結果打印在紙上。分類：按印字原理分為擊打式和非擊打式按和主機通訊方式分為串行打印機、并行打印機和USB接口打印機按打印紙的寬度不同分為寬行打印機和窄行打印機等。打印機的類型 針式打印機激光打印機 噴墨打印機針式打印機激光打印機噴墨打印機針式打印機類型：屬于擊打式打印機優(yōu)點：耗材成本低，能多層套打，適合于票據(jù)打印缺點：打印質(zhì)量不高，工作噪聲很大，速度慢應用：銀行、證券、郵電、商業(yè)等領域用于打印存折和票據(jù)等激光打印機類型：屬于非擊打式打印機原理：激光技術與復印技術的結合優(yōu)點：分辨率較高，打印質(zhì)量好速度高，噪聲低價格適中缺點：彩色輸出價格還比較高接口：過去是并行口，目前流行使用USB接口應用：辦公室和家庭應用157激光打印機激光打印機是將激光掃描技術和電子顯像技術相結合的非擊打式輸出設備。激光打印機系統(tǒng)的整個工作流程可分成四部分：應用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯：把打印內(nèi)容用打印機語言描述數(shù)據(jù)傳送：通過并口（或USB）傳送給打印機光柵或點陣數(shù)據(jù)生成：將頁面描述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成打印機使用的點陣形式引擎輸出：激光掃描部件在硒鼓上形成靜電