計算機基礎講義-第4章：計算機硬件與系統(tǒng)

計算機基礎講義-第4章：計算機硬件與系統(tǒng)

計算機硬件概述01計算機硬件的分類與組成計算機硬件分為兩大類：內(nèi)部硬件和外部硬件內(nèi)部硬件包括：CPU、RAM、ROM、主板等外部硬件包括：顯示器、鍵盤、鼠標、打印機等計算機硬件的組成：中央處理器（CPU）、主存儲器（RAM）、輔助存儲器（ROM）、輸入輸出設備和接口CPU負責處理計算任務，是計算機的核心部件RAM用于臨時存儲數(shù)據(jù)和程序，是計算機的臨時存儲器ROM用于永久存儲數(shù)據(jù)和程序，如BIOS輸入輸出設備用于與外部設備進行通信接口用于連接各個硬件設備CPU的結構：控制器和運算器控制器負責協(xié)調(diào)和控制計算機各部件的工作運算器負責執(zhí)行計算任務CPU的性能指標：時鐘頻率、核心數(shù)量、緩存大小等時鐘頻率決定CPU執(zhí)行指令的速度核心數(shù)量決定CPU并行處理能力緩存大小影響CPU訪問數(shù)據(jù)的速度CPU的發(fā)展：單核CPU、多核CPU、超線程技術等單核CPU性能有限，但能耗較低多核CPU能提高并行處理能力，但能耗較高超線程技術能提高單核CPU的并行處理能力中央處理器(CPU)的結構與性能04020301RAM的結構：存儲單元和控制電路存儲單元用于存儲數(shù)據(jù)和程序控制電路負責讀寫操作的控制和管理容量決定RAM能存儲的數(shù)據(jù)量速度決定RAM的讀寫速度存取方式影響RAM的訪問效率RAM的性能指標：容量、速度、存取方式等ROM的結構：只讀存儲器（ROM）和可編程只讀存儲器（PROM）ROM用于永久存儲數(shù)據(jù)和程序，如BIOSPROM允許用戶編程修改存儲的數(shù)據(jù)容量決定ROM能存儲的數(shù)據(jù)量速度決定ROM的讀取速度可靠性影響ROM的數(shù)據(jù)保持能力ROM的性能指標：容量、速度、可靠性等主存儲器(RAM)與輔助存儲器(ROM)輸入輸出設備與接口02輸入設備的原理：將外部設備的輸入信號轉(zhuǎn)換為計算機能識別的信號鍵盤通過按鍵產(chǎn)生電信號，傳遞給計算機鼠標通過移動產(chǎn)生位置信號，傳遞給計算機輸入設備的應用：文字輸入、圖形輸入、游戲操作等鍵盤用于輸入文字和命令鼠標用于圖形界面的操作和游戲控制輸入設備(如鍵盤、鼠標)的原理與應用輸出設備(如顯示器、打印機)的原理與應用輸出設備的原理：將計算機處理后的信號轉(zhuǎn)換為外部設備能識別的信號顯示器通過顯示像素點來呈現(xiàn)圖像打印機通過噴墨或熱轉(zhuǎn)印來打印文字和圖像01輸出設備的應用：信息展示、打印輸出、多媒體娛樂等顯示器用于展示計算機處理后的圖像和文字打印機用于輸出計算機中的文字和圖像02輸入輸出接口的功能：連接計算機與外部設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和控制信號的傳遞USB接口用于連接鍵盤、鼠標、U盤等外部設備HDMI接口用于連接顯示器、音響等外部設備輸入輸出接口的類型：串行接口、并行接口、無線接口等串行接口如USB、SATA，數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，但接口簡單并行接口如并行ATA、Centronics，數(shù)據(jù)傳輸速度較快，但接口復雜無線接口如Wi-Fi、藍牙，無需物理連接，但受限于傳輸距離和信號質(zhì)量輸入輸出接口(如USB、HDMI)的功能與類型計算機總線與系統(tǒng)結構03數(shù)據(jù)總線負責傳輸數(shù)據(jù)地址總線負責傳輸?shù)刂沸畔⒖刂瓶偩€負責傳輸控制信號總線的分類：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線等數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)CPU與內(nèi)存、輸入輸出設備之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)刂房偩€實現(xiàn)CPU與內(nèi)存、輸入輸出設備之間的地址信息傳輸控制總線實現(xiàn)CPU與內(nèi)存、輸入輸出設備之間的控制信號傳輸總線的功能：連接計算機各部件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和信號傳遞總線的分類與功能總線在計算機系統(tǒng)中的重要性總線在計算機系統(tǒng)中的重要性：數(shù)據(jù)傳輸、設備控制、系統(tǒng)性能等總線實現(xiàn)計算機各部件之間的數(shù)據(jù)傳輸總線實現(xiàn)計算機各部件之間的控制信號傳遞總線性能影響計算機系統(tǒng)的運行速度和穩(wěn)定性計算機系統(tǒng)結構的層次：硬件層、軟件層、應用層等硬件層包括CPU、RAM、ROM、輸入輸出設備等軟件層包括操作系統(tǒng)、驅(qū)動程序、應用程序等應用層包括各種具體的應用軟件，如文本編輯器、圖像處理軟件等計算機系統(tǒng)結構的組成：處理器、存儲器、輸入輸出設備、總線等處理器負責處理計算任務存儲器負責存儲數(shù)據(jù)和程序