醫(yī)學(xué)計算機應(yīng)用基礎(chǔ)第2講 計算機系統(tǒng)知識

微型計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)知識一套完整的計算機系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分。硬件系統(tǒng):指構(gòu)成計算機系統(tǒng)的物理實體或物理裝置。軟件系統(tǒng):指在硬件基礎(chǔ)上運行的各種程序、數(shù)據(jù)及有關(guān)的文檔資料。裸機:通常把沒有軟件系統(tǒng)的計算機稱為“裸機”。2圖1-2電子計算機的硬件組成結(jié)構(gòu)圖1.4.1計算機硬件組成

及其工作原理3計算機的硬件結(jié)構(gòu)包括：運算器，控制器，存儲器，輸入、輸出設(shè)備功能：是接受軟件（程序），接收數(shù)據(jù)，計算（運行程序），輸出結(jié)果。運算器

ALU（Arithmeticandlogicunit）控制器會將數(shù)據(jù)信息送到運算器，在這里進行運算算術(shù)運算邏輯運算4它將輸入設(shè)備的程序和數(shù)據(jù)，存入存儲器，并按照程序的要求指揮運算器進行運算和處理，然后把運算和處理的結(jié)果再存入存儲器中，最后將處理結(jié)果傳送到輸出設(shè)備上。程序計數(shù)器（PC）用來存放下一條指令的地址，有自動加1的功能。指令寄存器（IR）用來存放當前要執(zhí)行的指令代碼。指令譯碼器（ID）用來識別IR中所存放要執(zhí)行指令的性質(zhì)。操作控制器（OC）根據(jù)指令譯碼器對要執(zhí)行指令的譯碼，產(chǎn)生實現(xiàn)該指令的全部動作的控制信號?？刂破?存儲器1.內(nèi)存儲器：電腦中只存放當前工作所需要的數(shù)據(jù)和程序。特點：容量小，存取速度快，斷電即丟失（存儲的信息不能長期保存）。使用的器件：多數(shù)采用半導(dǎo)體動態(tài)存儲器DRAM2.外存儲器功能：存放當前不參與運行的程序和數(shù)據(jù)，它與主存儲器交換信息特點：容量大，存取速度慢，存儲的信息能長期保存。常用：磁盤、光盤。

63.高速緩沖存儲器因為存儲器與CPU之間有速度沖突，所以在存儲器與CPU之間增加高速緩存Cache，常用半導(dǎo)體靜態(tài)存儲器，寫作（SRAM）。Cache是高速小容量的臨時存儲器，可以用高速的靜態(tài)存儲器芯片實現(xiàn)，或者集成到CPU芯片內(nèi)部，存儲CPU最經(jīng)常訪問的指令或者操作數(shù)據(jù)。7輸入設(shè)備把程序和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計算機能識別的信息（二進制編碼），然后送入內(nèi)存，常用的有鍵盤、鼠標器、掃描儀。輸出設(shè)備將計算機處理后的結(jié)果以我們能識別的，需要的形式輸出。常見的有：顯示器、打印機，繪圖儀

輸入設(shè)備、輸出設(shè)備屬于外部設(shè)備。

(英文簡寫I/O設(shè)備)8地址總線

數(shù)據(jù)總線控制總線1.4.2微型計算機硬件組成基本結(jié)構(gòu)CPU存儲器外存接口驅(qū)動器其他I/O接口各種外部設(shè)備輸出接口顯示器打印機輸入接口鍵盤鼠標器9中央處理器(CPU)組成運算器、控制器、寄存器主要生產(chǎn)廠家INTEL（80x86系列、PENTIUM系列,Core系列、i系列）AMD（K8速龍系列、K10羿龍系列）11酷睿i7酷睿i7是面向高端用戶的CPU家族標識Corei7的名稱并沒有特別的含義，Intel表示取i7此名的原因只是聽起來悅耳，“i”的意思是智能（intelligence的首字母），而7則沒有特別的意思，更不是指第7代產(chǎn)品。12CPU的主要性能指標字與字長

字是計算機內(nèi)CPU進行數(shù)據(jù)處理的基本單位

字長越長,一次可處理的數(shù)據(jù)二進制位越多運算能力越強計算精度越高主頻指的是CPU的時鐘頻率，主頻越高,一個時鐘里完成的指令數(shù)也越多,CPU的運算速度越快。時鐘頻率CPU的外部時鐘頻率,也稱外頻,它左右CPU與內(nèi)存之間數(shù)據(jù)交換速度地址總線寬度

決定了CPU可以訪問的物理空間(使用內(nèi)存容量)數(shù)據(jù)總線寬度

決定一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息量內(nèi)部緩存(CACHE)決定CPU性能的唯一標準應(yīng)該是運算力水平，對于不同體系的產(chǎn)品簡單以頻率作為衡量的標準，顯然沒有說服力。13內(nèi)存儲器的分類隨機存儲器(RAM)可讀,可寫斷電后RAM中的信息全部丟失用于存放當前運行的程序和數(shù)據(jù)一般采用的DRAM（DDRⅡ、DDRⅢ）只讀存儲器(ROM)只能讀,不能寫,斷電后信息不丟失主要存放固定不變的信息,如系統(tǒng)的引導(dǎo)程序,開機自檢常用的有PROM、EPROM、EEPROM、FLASHMEMORY高速緩沖存儲器（CACHE）處于CPU與內(nèi)存之間采用SRAMCPUCacheRAMDDRⅢ14外存儲器軟盤硬盤移動存儲器：移動硬盤、U盤光盤存儲器15主機板主板，又叫主機板(mainboard)、系統(tǒng)板(systemboard)或母板(motherboard)；它安裝在機箱內(nèi)，是微機最基本的也是最重要的部件之一。主板一般為矩形電路板，上面安裝了組成計算機的主要電路系統(tǒng)。可以說，主板的類型和檔次決定著整個微機系統(tǒng)的類型和檔次。主板的性能影響著整個微機系統(tǒng)的性能。16主板平面圖17IDE接口（Integrated-Drive-Electronics）是現(xiàn)在普遍使用的外部接口，主要接硬盤和光驅(qū)。蘭色的IDE接口為IDE1，白色的IDE接口為IDE2。圖中還包括了軟驅(qū)接口，靠近IDE接口，顏色為黑色，要比IDE接口的長度稍短。18SATA接口Series-ATA為新一代硬盤接口，Series-ATA數(shù)據(jù)傳輸率達到了150MB/s，比目前最新的并行ATA（即ATA/133）所能達到133MB/s的最高數(shù)據(jù)傳輸率還高；增加散熱效果，此外，還支持熱插拔（Hot-Plug）功能。19芯片組主板芯片組（Chipset）是主板的核心組成部分，可以比作CPU與周邊設(shè)備溝通的橋梁。主板芯片組幾乎決定著主板的全部功能。北橋芯片

北橋芯片是主板上離CPU最近的一塊芯片，負責(zé)與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存、AGP、PCI數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部傳輸。由于原來的控制芯片一直擺放在主板的上部而被命名為北橋芯片。南橋芯片

主板上的一塊芯片，主要負責(zé)I/O接口以及IDE設(shè)備的控制等。20BIOS芯片確切的說是CMOS芯片，CMOS指芯片的類型，而BIOS是裝在芯片里的程序，斷電后能保存，一般CMOS芯片離電池很近：位于軟驅(qū)接口和PCI插槽中間，圓圓的紐扣電池右邊的就是BIOS芯片。它是軟件與硬件打交道的最基礎(chǔ)的橋梁，里面記錄了電腦最基本的信息，沒有它電腦就不能工作。它實質(zhì)上是一個ROM芯片，它保存著計算機最重要的基本輸入輸出的程序、系統(tǒng)設(shè)置信息、開機上電自檢程序和系統(tǒng)啟動自舉程序。21AGP接口AGP（AccelerateGraphicalPort），加速圖形接口。英特爾于1996年7月正式推出了AGP接口，它是一種顯示卡專用的局部總線。AGP總線直接與主板的北橋芯片相連，且通過該接口讓顯示芯片與系統(tǒng)主內(nèi)存直接相連，增加3D圖形數(shù)據(jù)傳輸速度，同時在顯存不足的情況下還可以調(diào)用系統(tǒng)主內(nèi)存。所以它擁有很高的傳輸速率，這是PCI等總線無法與其相比擬的。22PCI接口PCI是PeripheralComponentInterconnect（外設(shè)部件互連標準）的縮寫，它是目前個人電腦中使用最為廣泛的接口，幾乎所有的主板產(chǎn)品上都帶有這種插槽。PCI插槽也是主板帶有最多數(shù)量的插槽類型。它為顯卡，聲卡，網(wǎng)卡，MODEM等設(shè)備提供了連接接口。23并行接口串行接口四個USB接口RJ45LAN接口各種接口24顯示器信號連接線耳機、麥克風(fēng)連接線鼠標鍵盤25輸入設(shè)備鍵盤、鼠標器26輸出設(shè)備顯示器分類色彩：單色和彩色顯示方式：字符顯示方式和圖形顯示方式陰極射線管（CRT）、液晶（LCD）、LED、3D和等離子27打印機分類輸出方式：逐行和逐字顏色：單色打印機和彩色打印機工作方式：擊打式打印機和非擊打式打印機擊打式：針式打印機：噪聲大、速度慢、精度低、價格便宜，對紙張要求低非擊打式28噴墨打印機特點：打印速度快、打印質(zhì)量高技術(shù)參數(shù)：打印分辨率|打印速度|打印最大尺寸：A429激光打印機噪聲低、打印速度快、分辨率高、打印質(zhì)量好。對紙張要求高，耗材貴 303D打印機3D打印機（3DPrinters）是一位名為恩里科·迪尼（EnricoDini）的發(fā)明家設(shè)計的一種神奇的打印機，它不僅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品的形狀。31微型計算機選型品牌機國產(chǎn)：價格適中，售后服務(wù)較好。國外：價格較貴，售后服務(wù)較好。一線品牌包括：HP、DELL、聯(lián)想、宏基等。特點：質(zhì)量好，價格高，服務(wù)好。其中DELL為直銷模式，價格較其它幾家便宜，但服務(wù)較差。其它品牌為二線品牌，價格適中，售后服務(wù)較好。攢機(兼容機)：便宜，配置靈活，售后服務(wù)差。性價比32臺式機相對于筆記本和上網(wǎng)本體積較大，主機、顯示器等設(shè)備一般都是相對獨立的，一般需要放置在電腦桌或者專門的工作臺上。因此命名為臺式機。33其它類型微機一體電腦把主機集成到顯示器中，從而形成一體電腦（all-in-one），縮寫為AIO。AIO相較傳統(tǒng)臺式機有著連線少、體積小的優(yōu)勢，集成度更高，價格也相對較高。與筆記本和臺式機并列新興產(chǎn)品。34其它類型微機筆記本電腦英文名稱為NoteBook，俗稱筆記本電腦。是一種小型、可攜帶的個人電腦，通常重1-3公斤。其發(fā)展趨勢是體積越來越小，重量越來越輕，而功能卻越發(fā)強大。35其它類型微機平板電腦平板電腦是一種小型、方便攜帶的個人電腦，以觸摸屏作為基本的輸入設(shè)備。它擁有的觸摸屏（也稱為數(shù)位板技術(shù)）允許用戶通過觸控筆或數(shù)字筆來進行作業(yè)而不是傳統(tǒng)的鍵盤或鼠標。36其它類型微機智能手機（Smartphone)，是指“像個人電腦一樣，具有獨立的操作系統(tǒng)，可以由用戶自行安裝軟件、游戲等第三方服務(wù)商提供的程序，通過此類程