計算機硬件系統(tǒng)課件講義

第2章微機系統(tǒng)基本組成主要內(nèi)容2.1微機的硬件系統(tǒng)2.2微機的軟件系統(tǒng)2.3微機的配置與主要性能指標(biāo)2.4微機安全知識1第2章微機系統(tǒng)基本組成主要內(nèi)容12.1微機的硬件系統(tǒng)本節(jié)主要內(nèi)容：計算機的基本組成中央處理器存儲器輸入/輸出設(shè)備微機主板、總線和接口22.1微機的硬件系統(tǒng)本節(jié)主要內(nèi)容：2計算機系統(tǒng)的組成有廣義和狹義之分：

廣義的計算機系統(tǒng)包括人員(people)、數(shù)據(jù)(data)、設(shè)備(equipment)、程序(program)和規(guī)程(procedure)五部分；

狹義的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。1.計算機的組成3計算機系統(tǒng)的組成有廣義和狹義之分：1.計算機的組1.計算機的組成狹義的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。

硬件（Hardware）是構(gòu)成計算機的物理裝置，是看得見、摸得著的一些實實在在的實體，是計算機能夠運行的物質(zhì)基礎(chǔ)。

軟件（Software）是指使計算機運行需要的程序、數(shù)據(jù)和有關(guān)的技術(shù)文檔資料。41.計算機的組成狹義的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件2.1微型計算機硬件系統(tǒng)微型計算機主要是指個人電腦(PC機:PersonalComputer)，微型計算機系統(tǒng)的基本硬件配置有主機、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等。

52.1微型計算機硬件系統(tǒng)微型計算機主要是指個人電腦典型的數(shù)字計算機由五大部分組成，分別是：運算器控制器存儲器輸入設(shè)備輸出設(shè)備6典型的數(shù)字計算機由五大部分組成，分別是：6馮.諾依曼思想：

二進制程序與數(shù)據(jù)一樣存放在內(nèi)存五大模塊存儲器數(shù)據(jù)流控制流運算器外存儲器輸出設(shè)備內(nèi)存儲器輸入設(shè)備控制器7馮.諾依曼思想：存儲器數(shù)據(jù)流控制流運算器外存儲器內(nèi)存儲器控制計算機系統(tǒng)的組成8計算機系統(tǒng)的組成82.中央處理器1.中央處理器（CPU），又稱為微處理單元（MPU），是計算機的最核心部分。2.CPU的主要組成部分1)運算器2)控制器

3)寄存器組92.中央處理器1.中央處理器（CPU），又稱為微處理單元2.中央處理器運算器又稱算術(shù)邏輯部件（ALU——ArithmeticalLogicUnit），主要功能是執(zhí)行所有數(shù)據(jù)的算術(shù)運算、邏輯運算。控制器（Controller）是整個計算機的指揮中心，它負(fù)責(zé)從主存儲器中取出指令，對指令進行分析、判斷，并根據(jù)指令產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號，使計算機的有關(guān)設(shè)備有條不紊地協(xié)調(diào)工作，指揮并控制CPU、主存和輸入輸出設(shè)備之間的數(shù)據(jù)流動方向，保證計算機能自動、連續(xù)地工作。

102.中央處理器101.指令與指令系統(tǒng)

指令是人們指揮計算機完成一個基本操作的命令，是能被計算機識別并執(zhí)行的二進制代碼。它規(guī)定了計算機能完成的某一種基本操作，并由計算機硬件來執(zhí)行。

操作碼：指明該指令要完成的操作的類型或性質(zhì)，如加法、減法、乘法、除法、取數(shù)、存數(shù)等。

地址碼：指明該指令操作數(shù)所在內(nèi)存地址單元或該指令操作數(shù)內(nèi)容。

操作碼

地址碼

111.指令與指令系統(tǒng)操作碼地址碼113.存儲器存儲器（Memory）：是有記憶能力的部件，用來存儲程序和數(shù)據(jù)。存儲器可分為兩大類：內(nèi)存儲器和外存儲器

內(nèi)存儲器（簡稱內(nèi)存或主存）和CPU直接相連，存放當(dāng)前要運行的程序和數(shù)據(jù)。外存儲器（簡稱外存）又稱輔助存儲器，主要用于保存暫時不用但又需長期保留的程序或數(shù)據(jù)。

CPU和內(nèi)存儲器合起來被稱為計算機的主機。

123.存儲器存儲器（Memory）：是有記憶能力的部件，用來3.(主)內(nèi)存儲器(1)特點CPU直接訪問，所以存取速度較快，容量相對較小.(2)分類1)隨機存取存儲器(RAM)系統(tǒng)關(guān)機后其存放的信息會丟失2)只讀存儲器(ROM)系統(tǒng)關(guān)機后其存放的信息不會丟失133.(主)內(nèi)存儲器(1)特點13RAM又分為兩種：動態(tài)RAM（DRAM）：每隔一定時間需要刷新。微機內(nèi)存中使用的就是DRAM。靜態(tài)RAM（SRAM）：靜態(tài)RAM一般用作高速緩存。14RAM又分為兩種：14只讀存儲器其他形式的只讀存儲器：可編程只讀存儲器PROM可擦除可編程只讀存儲器E-PROM電可擦除可編程只讀存儲器EEPROM快擦除讀寫存儲器（FlashMemory）也稱“閃存”15只讀存儲器其他形式的只讀存儲器：15內(nèi)存儲器16內(nèi)存儲器163.外存儲器（輔助存儲器）輔助存儲器：磁盤存儲器、光盤存儲器、優(yōu)盤和移動存儲卡等產(chǎn)品。

軟盤硬盤片讀寫磁頭硬盤移動存儲173.外存儲器（輔助存儲器）輔助存儲器：磁盤存儲器、光盤一.軟盤驅(qū)動器與軟盤存儲器

1.軟盤驅(qū)動器特點：存儲容量低（只有1.44MB）、存取速度慢、便于保存、攜帶和交換；組成：軟磁盤系統(tǒng)由軟盤、軟盤驅(qū)動器和軟驅(qū)適配器組成；作用：用于讀取軟盤上的數(shù)據(jù)。從功能上講，軟盤驅(qū)動器是由盤片驅(qū)動系統(tǒng)、磁頭定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)讀寫抹電路系統(tǒng)和狀態(tài)檢測系統(tǒng)等四部分組成的。

18一.軟盤驅(qū)動器與軟盤存儲器1.軟盤驅(qū)動器18一.軟盤驅(qū)動器與軟盤存儲器

2.軟磁盤存儲器:以扇區(qū)為存儲單位用柔軟的聚醋酸材料制成圓形底片，在兩個表面涂有磁性材料(1)塑料外殼：由ABS塑料注塑而成，耐沖擊、抗彎曲、起保護盤片的作用。(2)金屬環(huán)：它與驅(qū)動器主軸精密配合以帶動盤片隨主軸轉(zhuǎn)動。(3)盤片：是磁盤的核心，記錄數(shù)據(jù)的載體，它在塑料外殼內(nèi)。(4)快門：當(dāng)磁盤插入時軟驅(qū)時，快門自動打開，露出讀寫窗口以便磁頭讀寫。(5)寫保護：處于寫保護狀態(tài)時只能讀出數(shù)據(jù)而不能進行寫入操作。19一.軟盤驅(qū)動器與軟盤存儲器2.軟磁盤存儲器:以扇區(qū)為存儲單寫保護孔打開時不能寫入20寫保護孔打開時不能寫入20一.軟盤驅(qū)動器與軟盤存儲器

§

分兩個面、間隔相等的同心圓劃分磁道、圓心角相等的扇形（稱扇區(qū)）。扇區(qū)字節(jié)數(shù)為512B。0磁道在外圈，最里圈79道。磁面（Side）磁道（Track）扇區(qū)（Sector）§

軟盤存儲容量=磁盤面數(shù)×磁道數(shù)×扇區(qū)數(shù)×512即：2×80×18×512=1474560B=1.4MB（習(xí)慣稱1.44MB)每扇區(qū)存儲的信息量均為512B21一.軟盤驅(qū)動器與軟盤存儲器§分兩個面、間隔相等的同心圓二.硬盤存儲器

22二.硬盤存儲器22硬盤存儲容量計算公式：扇區(qū)容量×扇區(qū)數(shù)×柱面數(shù)×磁頭數(shù)例：已知某硬盤磁頭數(shù)為16，柱面數(shù)為4096，扇區(qū)數(shù)為63硬盤容量=512×63×4096×16＝2.1GB二.硬盤存儲器

硬盤23硬盤存儲容量二.硬盤存儲器硬盤23硬盤參數(shù)：容量數(shù)據(jù)傳輸率平均尋道時間硬盤接口類型二.硬盤驅(qū)動器與硬盤存儲器

24硬盤參數(shù)：二.硬盤驅(qū)動器與硬盤存儲器24三.光盤驅(qū)動器與光盤存儲器

1.光盤的分類(1)只讀光盤CD-ROM(2)一次可寫光盤CD-R(3)可擦寫光盤CD-R/W(4)DVD光盤25三.光盤驅(qū)動器與光盤存儲器1.光盤的分類252、光盤驅(qū)動器CD-ROM驅(qū)動器：用來讀取普通CD-ROM盤片。DVD-ROM驅(qū)動器：用來讀取DVD盤片，也可以讀取CD盤片。262、光盤驅(qū)動器26三.光盤驅(qū)動器與光盤存儲器

3.光驅(qū)的結(jié)構(gòu)由外托架、激光頭、旋轉(zhuǎn)馬達、內(nèi)部機芯、程序芯片、Fireware（固件）等組成主要分控制面板（圖2-13）和內(nèi)部部件兩大部分其中內(nèi)部機芯、程序芯片是決定光驅(qū)性能的主要部分27三.光盤驅(qū)動器與光盤存儲器3.光驅(qū)的結(jié)構(gòu)27三.光盤驅(qū)動器與光盤存儲器

光驅(qū)的工作原理由激光頭發(fā)出激光，根據(jù)反射信號來確定數(shù)據(jù)凸凹區(qū)域的跳變來表示數(shù)據(jù)“1”凸凹跳變之間的區(qū)域表示數(shù)據(jù)“0”，根據(jù)區(qū)域長度來確定“0”的個數(shù)光驅(qū)讀取數(shù)據(jù)的方式有CLV（恒定線速度）和CAV（恒定角速度）兩種28三.光盤驅(qū)動器與光盤存儲器光驅(qū)的工作原理28三.光盤驅(qū)動器與光盤存儲器

光盤數(shù)據(jù)能否被準(zhǔn)確地讀出主要取決于三個主要因素：磁道聚焦，即聚焦于適當(dāng)磁道的能力徑向聚焦，光束停留于某一磁道的能力恒定的速率——從螺旋狀磁道上得到的恒定讀出速率

29三.光盤驅(qū)動器與光盤存儲器光盤數(shù)據(jù)能否被準(zhǔn)確地讀出主要取決三.光盤驅(qū)動器與光盤存儲器

4.光盤的分類按照物理格式劃分按照應(yīng)用格式劃分按照讀寫限制劃分按照工作原理的不同

30三.光盤驅(qū)動器與光盤存儲器4.光盤的分類30三.光盤驅(qū)動器與光盤存儲器

5.CD光盤的物理構(gòu)造CD（CompactDisc）意為高密盤，稱之為CD光盤，通過光學(xué)方式來記錄和讀取二進制信息的31三.光盤驅(qū)動器與光盤存儲器5.CD光盤的物理構(gòu)造31四.移動存儲設(shè)備

移動存儲器：存儲數(shù)據(jù)后可以隨意移動、攜帶且即插即用的存儲器產(chǎn)品U盤（優(yōu)盤）移動硬盤閃存卡（FlashMemory）(1)CF卡（CompactFlash）(2)SM卡（SmartMedia）(3)記憶棒（MemoryStick）(4)MMC卡（MulitiMediaCard）(5)SD卡（SecureDigital）32四.移動存儲設(shè)備移動存儲器：存儲數(shù)據(jù)后可以隨意移動、攜帶且３．高速緩沖存儲器(Cache)引入Cache的目的：為了緩解CPU與主存之間速度不匹配的矛盾?，F(xiàn)代計算機中都采用一級或二級緩存結(jié)構(gòu)。一級緩存稱為：L1Cache，安裝在處理器的內(nèi)部，與處理器同頻率工作。也叫片內(nèi)Cache

二級緩存稱為：L2Cache，安裝在處理器與主存之間的總線上，可與處理器同頻工作或以處理器一半的速度工作。33３．高速緩沖存儲器(Cache)引入Cache的目的：為了緩4.輸入、輸出設(shè)備

輸入設(shè)備：外界信息(數(shù)據(jù)、程序、命令及各種信號)送入計算機的裝置1.鍵盤2.鼠標(biāo)3.掃描儀4.其他輸入設(shè)備：數(shù)碼相機、光筆、條形碼閱讀器等。344.輸入、輸出設(shè)備輸入設(shè)備：外界信息(數(shù)據(jù)、程序、命令及4.輸入、輸出設(shè)備

輸出設(shè)備：將計算機處理和計算后所得的結(jié)果以一種人們便于識別的形式(如字符、數(shù)值和圖表等)記錄、顯示或打印出來的設(shè)備

1.顯示器2.打印機3.繪圖儀354.輸入、輸出設(shè)備輸出設(shè)備：將計算機處理和計算后所得的結(jié)5.微機的主板、總線和接口主板主機板，簡稱主板，又稱為母板，它是計算機系統(tǒng)中最大的一塊電路板，是微機系統(tǒng)中連接其他各部件的基本部件之一。微機主板有兩類：AT主板和ATX主板365.微機的主板、總線和接口主板36主板上集成了計算機的主要電路系統(tǒng)，并具有各種擴展插槽

CPU插座內(nèi)存插槽主板芯片組

CMOS芯片：存放系統(tǒng)基本配置信息的CMOS部分和存放系統(tǒng)基本輸入/輸出信息的BIOS軟硬盤插槽其他主板37主板上集成了計算機的主要電路系統(tǒng)，并具有各種擴展插槽主板37主板38主板38系統(tǒng)總線（BUS）(1)各部件之間傳輸信息的通道。(2)按功能分類地址總線（AB）數(shù)據(jù)總線（DB）控制總線（CB）39系統(tǒng)總線（BUS）(1)各部件之間傳輸信息的通道。39系統(tǒng)總線（BUS）40系統(tǒng)總線（BUS）40系統(tǒng)總線（BUS）數(shù)據(jù)總線DB 雙向，DB寬度稱為字長，傳輸數(shù)據(jù)信號地址總線AB 單向，AB寬度決定最大內(nèi)存容量，傳輸 地址信息控制總線CB 單向，但必須成對出現(xiàn)，傳輸控制信號內(nèi)存分為許多存儲單元，每個存儲單元都有一個唯一的編號，這個編號就叫做地址。41系統(tǒng)總線（BUS）數(shù)據(jù)總線DB 雙向，DB寬度稱為字長，傳輸接口主機與外部設(shè)備進行通信，只能通過接口來實現(xiàn)。按信息傳送方式，接口分為以下幾類：總線接口、串行接口、并行接口按信息傳送的控制方式，分為：中斷接口、DMA接口、USB接口42接口主機與外部設(shè)備進行通信，只能通過接口來實現(xiàn)。422.2微機的軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩類系統(tǒng)軟件面向機器，實現(xiàn)計算機硬件系統(tǒng)的管理和控制，同時為上層應(yīng)用軟件提供開發(fā)接口，為使用者提供人機接口，常見的系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、程序設(shè)計語言、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、系統(tǒng)服務(wù)程序等。應(yīng)用軟件以系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，面向特定應(yīng)用領(lǐng)域，為解決特定領(lǐng)域問題而用計算機語言編寫的程序。432.2微機的軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)432.2微機的軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件常見的系統(tǒng)軟件有：操作系統(tǒng)（DOS，Windows等）程序設(shè)計語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)442.2微機的軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件44機器語言：能直接被計算機執(zhí)行的語言稱為機器語言。匯編語言高級語言將高級語言源程序翻譯成機器語言程序，其翻譯方式有兩種：編譯和解釋。45機器語言：能直接被計算機執(zhí)行的語言稱為機器語言。45數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）它負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的定義、建立、操作、管理和維護、故障恢復(fù)、數(shù)據(jù)通信等。常見的數(shù)據(jù)庫有：Access；中小型企業(yè)用的SQLServer；大型企業(yè)常用的Oracle、DB2等。46數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）462.2微機的軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件是為了解決某些具體問題而由最終用戶自己開發(fā)或第三方軟件公司開發(fā)的軟件。常見的應(yīng)用軟件有：Word，Excel， QQ，Powerpoint等等。472.2微機的軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件472.3微機的主要性能指標(biāo)對于計算機硬件系統(tǒng)，主要從以下幾個方面來考察其性能：CPU的類型和速度內(nèi)存儲器外存儲器多媒體性能可擴展性482.3微機的主要性能指標(biāo)對于計算機硬件系統(tǒng)，主要從3.2.7微機的主要性能指標(biāo)

字長：字長是計算機一次能直接處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。

主頻：是指計算機的時鐘頻率，單位一般用MHz（百萬次/秒）。

運算速度：是指每秒鐘能執(zhí)行多少條指令，單位一般用MIPS（百萬條/秒）。

493.2.7微機的主要性能指標(biāo)字長：字長是計算機一次能直接CPU的主要技術(shù)指標(biāo)1)主頻:(Mhz)2)外頻:CPU與周邊設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的頻率，具體是指CPU到芯片組之間的總線速度

3)字長:32位，64位等

4)執(zhí)行速度:(MIPS，百萬個指令每秒)5)指令系統(tǒng):CISC(復(fù)雜指令集計算機),RISC(精簡指令集計算機)6)Cache:高速緩沖存儲器，介于CPU和內(nèi)存之間2.3微機的主要性能指標(biāo)50CPU的主要技術(shù)指標(biāo)2.3微機的主要性能指標(biāo)50主要部件的選購CPU的選購：考慮價格的同時，兼顧架構(gòu)類型、緩存大小等主板的選購：前端總線頻率(是否和CPU相符)、擴展性能、品質(zhì)（材質(zhì)）等內(nèi)存的選購：內(nèi)存類型、內(nèi)存容量等硬盤的選購：接口類型、讀寫速率、容量、售后等顯卡的選購：應(yīng)用需求、性能、顯存大小等顯示器的選購：類型、大小、分辨率、安全保護等2.4個人計算機配置51主要部件的選購2.4個人計算機配置512.4微機安全知識微機常見故障操作錯誤計算機供電問題硬件失效水、火等自然災(zāi)害病毒的破壞與計算機犯罪522.4微機安全知識微機常見故障522.4微機安全知識計算機病毒簡介計算機病毒定義：是指編制、或者在計算機程序中插入的、破壞計算機功能或毀壞數(shù)據(jù)、影響計算機使用、并能自我復(fù)制的一組計算機指令或程序代碼。計算機病毒的結(jié)構(gòu)計算機病毒一般由三個部分構(gòu)成：傳染部分、表現(xiàn)部分和破壞部分、激發(fā)部分。532.4微機安全知識計算機病毒簡介532.4微機安全知識計算機病毒的特征傳播性隱蔽性潛伏性激發(fā)性破壞性變種性542.4微機安全知識計算機病毒的特征542.4微機安全知識計算機病毒的分類按病毒的表現(xiàn)性質(zhì)分為：良性病毒惡性病毒按病毒的入侵的途徑分為：源碼病毒入侵病毒外殼病毒操作系統(tǒng)病毒552.4微機安全知識計算機病毒的分類552.4微機安全知識按感染的目標(biāo)分引導(dǎo)型病毒文件型病毒562.4微機安全知識按感染的目標(biāo)分56本章小結(jié)微型計算機硬件系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分：主機系統(tǒng)由CPU和主存組成。主存儲器有RAM和ROM之分。系統(tǒng)總線由數(shù)據(jù)、地址、控制總線構(gòu)成。各種存儲器及其驅(qū)動器的分類、組成、工作原理。微型計算機常用的基本輸入/輸出設(shè)備。57本章小結(jié)微型計算機硬件系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分：主機系統(tǒng)由CPU和鍵盤的使用鍵盤是計算機最常用