第二章计算机组成原理教材课件.ppt

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1、第二章 计算机组成原理,计算机的组成与分类,世界上第一台计算机时间：1946年地点：美国宾夕法尼亚大学名称：ENIAC应用：为了计算弹道而研制,18000电子管，1500个继电器，重30吨，运算速度5000次/秒,计算机的发展,计算机的组成与分类,第14代计算机的对比,计算机的组成与分类,计算机的应用模式发展趋势：智能化,集中计算模式(5070年代) 分散计算模式(80年代) 网络计算模式(90年代),计算机的组成与分类,计算机的巨大作用,信息处理工具 应用于科学研究 应用于工农业生产 应用于社会服务 应用于社会文化 应用于办公室和家庭,计算机的组成与分类,计算机的组成,硬件,软件,计算机的组

2、成与分类,硬件：计算机系统中所有实际物理装置的总称软件：在计算机中运行的各种程序及其处理的数据 和相关文档程序：用来向计算机指出应如何一步步地进行规定操作数据：程序处理的对象文档：提供给用户使用的操作说明、技术资料等,计算机的组成,硬件是软件的工作基础，软件是硬件功能的扩充和完善。两者相互依存，相互促进,计算机的组成与分类,计算机硬件的组成,计算机的组成与分类,系统总线,中央处理器,外存储器,存储控制器,输出设备,输入设备,控制器,I/O接口,控制器,控制器,外存储器接口,内存储器,计算机硬件的逻辑组成,计算机的组成与分类,输入设备功能：把人可直接识别和感知的形式转换成计算机 中用“0” 和“

3、1”表示的信息常见的输入设备,: 用来向计算机输入信息的设备,键盘、鼠标器、扫描仪、麦克风、摄像头等,计算机的组成与分类,中央处理器,处理器：负责对输入信息进行各种处理（例如：计算、 排序、分类、检索等）的部件 微处理器: 简称P或MP，通常指使用单片大规模集成电路 制成的、具有运算和控制功能的部件 中央处理器：承担系统软件和应用软件运行任务的处理器 并行处理：使用多个CPU实现超高速计算的技术,计算机的组成与分类,内存储器和外存储器,存储器：把程序和数据存储起来的部件 内存储器(简称内存或主存) 存取速度快、容量相对小、价格相对高； 直接与CPU相连接； 易失性； 外存储器(简称外存或辅存)

4、 存取速度慢、容量相对大，价格相对低； 不直接与CPU相连接； 非易失性；,计算机的组成与分类,输出设备：,完成信息输出的设备,功能：把计算机中用“0” 和“1”表示的信息转换成人可直接 识别和感知的形式,常见的输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音 箱 等,输入设备输出设备 I / O（Input / Output）设备,计算机的组成与分类,总线与I/O接口,总线：用于在CPU、内存、外存和各种输入输出设备之间 传输信息并协调它们工作的一种部件 前端总线：连接CPU和内存的总线 I/O 总线：连接内存和I/O设备(包括外存)的总线I/O接口：计算机系统中的I/O设备通过I/O接口与各自的 控制

5、器连接，然后由控制器与总线相连,计算机的组成与分类,计算机的分类,1.按内部逻辑结构分为：单处理机、多处理机(并行机)2.按字长分为：16位机、32位机或64位计算机等3.按计算机的性能、用途和价格分为：巨型计算机（Supercomputer）大型计算机（Mainframe）小型计算机（Minicomputer）个人计算机（Personal Computer）,计算机的组成与分类,巨型计算机,采用大规模并行处理的体系结构，由数以百计、千计、 万计 的CPU组成； 速度达到每秒数万亿次以上； 多用在军事、科研、气象预报、 石油勘探等领域,NEC SX-6/64MB巨型计算机外形,计算机的组成与分

6、类,大型计算机,运算速度快、存储容量大、通信联网功能完善、可靠性 高、安全性好、有丰富的系统软件和应用软件 通常含有4、8、16、32个甚至更多个CPU; 为企业或政府的数据提供集中的存储、管理和处理，作 为主服务器（企业级服务器）,计算机的组成与分类,小型计算机,为多个用户执行任务，但它没有大型机的高性能，支持 的用户较少 小型机的典型应用是帮助中小企业完成信息处理任务， 如库存管理、销售管理、文档管理等,计算机的组成与分类,个人计算机,台式机：一般在办公室或家庭中使用便携机：便于外出携带,笔记本（膝上机） 手持式计算机（掌上机）,计算机的组成与分类,工作站,具有高速运算能力和强大的图形处理

7、功能通常运行UNIX操作系统，特别适合于工程与产品设计使用,计算机的组成与分类,单片计算机（嵌入式计算机）,是一种把处理器、存储器、输入输出控制与接口电路等都集成 在同一块芯片上的大规模集成电路,CPU的结构与原理,(1) 计算机的工作原理： 存储程序控制-冯.诺依曼(2)主要内容：指令与数据都用二进制编码形式存储、运行和运算程序和数据预先存放在存储器内计算机工作时，CPU从内存中一条一条地取出指令和和相应的数据，按指令的规定，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止,CPU的结构与原理,CPU从内存中逐条读取该程序的指令及相关的数据,将指令的运算处理结果送回内存保存,任务完成后，将处理得到的

8、全部结果成批传送到外存以长久保存,CPU逐条执行指令,按指令要求完成对数据的运算和处理,CPU的结构与原理,Cpu的组成,寄存器 存取速度快 临时存放参加运算的数据和得到的中间(最后)结果 运算器（ALU） 对数据进行各种算术运算和逻辑运算 控制器（指挥中心） 组成：指令计数器指令寄存器 取指令，解释指令的含义（指令译码）产生控制其它部件的操 作控制信号，记录内部状态,CPU的结构与原理,A: 任务启动时，程序从外存大量调入内存,B: CPU依次从内存取出指令和数据,C: CPU依次执行各条指令，完成数据的运算和处理,D: CPU将指令和数据的运算和处理结果送回内存保存,E: 任务结束时，将处

9、理结果成批传回外存,控 制 器,指令计数器,指令寄存器,CPU的结构与原理,指令与指令系统,用二进位表示，用来规定计算机执行什么操作 是构成程序的基本单位,指令的定义指令的组成,操作码：即命令词，指出计算机应执行何种操作 操作数地址：指出该指令所操作的数据或数据存放的位置,操作码,操作数地址,CPU的结构与原理,指令执行的过程,CPU的控制器从存储器读取一条指令放入到指令寄存器 读取的指令经过译码，决定执行何种操作，操作数放在哪 根据操作数的位置取出操作数 运算器根据操作码的要求对操作数完成规定的操作 把运算结果放回寄存器 修改指令计数器，准备取下一条指令,CPU的结构与原理,指令系统,CPU

10、所能执行的全部指令称为该CPU的指令系统,向下兼容，扩充功能更强的新指令,CPU的结构与原理,CPU的性能指标,字长(位数) 主频(CPU的时钟频率) CPU的总线速度 高速缓存的容量与结构 指令系统 逻辑结构 MIPS(百万条定点指令/秒),cache(高速缓存),cache是一种小容量高速缓冲存储器，它由SRAM组成cache直接制作在CPU芯片内，速度几乎与CPU一样快,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,8,9,14,3,4,4,4,10,10,10,主存中的部分信息拷贝在cache存储器中,Cache存储器,主存储器,2.3 PC机的主机,台式

11、PC机(立式)的主机箱,主 板,华硕P4T主板实物照片,主 板,ROM ：存放最基础的软件基本输入/输出系统(BIOS) CMOS存储器：存放系统的基本参数（日期、时间、口令等）,易失性,芯片组,主板的核心芯片组与CPU芯片同步发展芯片组决定了主板上所能安装的内存的最大容量、速度及可使用内存条的类型网卡、显卡、声卡等集成在芯片组,芯片组举例,芯片组的作用：是PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽北桥芯片：1. 存储器控制功能；2. 连接CPU、存储器、显卡、南桥芯片的枢纽南桥芯片：1. 多种I/O设备的控制功能；2. I/O总线(PCI总线) 功能；3. 提供了各种I/O接口,BIOS,什么是B

12、IOS （Basic Input/Output System） 中文名为“基本输入/输出系统”，它是存放在主板上只读存储器（ROM）芯片中的一组机器语言程序功能：诊断计算机故障启动计算机工作控制基本的输入输出操作(键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等)BIOS 芯片保存BIOS的只读存储器(ROM)芯片,BIOS 芯片中包含的程序,加电自检程序程序（POST） (Power On Self Test)用于检测计算机硬件故障系统自举程序（Boot） 启动计算机工作，加载并进入操作系统运行状态CMOS设置程序 设置系统参数：日期、时间、口令、配置参数等常用外部设备的驱动程序（Driver） 实现对键盘

13、、显示器、软驱和硬盘等常用外部设备输入输出操作的控制,PC机的启动工作过程,接通电源时CPU自动执行BIOS中的POST程序1.1 按CMOS中的内容来识别硬件的配置, 测试各部件的工作状态 (发现错误则报错)1.2 初始化CPU、内存、ROM、主板、CMOS、显示卡、键盘、软驱和硬盘等设备CPU自动执行自举程序 按照CMOS中预先设定的启动顺序，搜寻外存储器（软、硬盘或光盘）从外存储器读出引导程序，然后由引导程序读出操作系统并装入内存最后，将控制权交给操作系统，整个计算机由操作系统所控制,关于CMOS 芯片,这是一个容量很小的RAM存储器，由电池供电，即使计算机关机后也不会丢失所存储的信息作

14、用：存放计算机硬件的参数（称为“配置信息”），包括日期和时间、口令、软盘/硬盘/光盘驱动器的数目、类型及参数、显卡类型、cache使用状况、启动机器时访问外存的顺序等，供BIOS程序使用设置和修改CMOS参数的方法：在开机启动BIOS工作时，按下Del键(或F2或F8健)，即可进入BIOS中的CMOS设置程序,系统的日期时间口令；软硬光盘的数目类型； 显卡类型，Cache的使用；外存访问的顺序；,在启动过程中，键盘，显示器，等都要工作，,计算机中存储器的层次结构,工作过程：1）CPU运行时，需要的操作数大部分来自寄存器2）如需要从(向)存储器中取(存) 数据时，先访问cache，如在，取自ca

15、che3）如操作数不在cache，则访问RAM，如在RAM中，则取自RAM4）如操作数不在RAM，则访问硬盘，操作数从硬盘中读出RAM cache,半导体存储器芯片的分类,主存储器(DRAM)的功能与原理,特点：以字节为单位进行连续编址，每个存储单元为1个字节（8个二进位）存储容量：主存储器中所包含的存储单元的总数（单位：MB或GB）存取时间：从CPU送出内存单元的地址码开始，到主存读出数据并送到CPU（或者是把CPU数据写入主存）所需要的时间（单位：ns，1 ns = 10-9 s）,I/O总线与I/O接口,将输入设备输入的信息送入主存储器的指定区域，或者将主存储器指定区域的内容送出到输出设

16、备,I/O操作,I/O总线上的信号类别 数据信号、 地址信号、 控制信号I/O总线上线路类别 数据线 、 地址线、 控制线I/O总线的带宽（总线的数据传输速率） 单位时间内总线上可传送的数据量(字节数)计算公式：总线带宽（MB/s）=（数据线宽度/8）总线工作频率（MHz）,I/O 总 线 与 I/O 接 口,I/O接口,计算机中用于连接输入/输出设备与各自控制器接口,从数据传输方式来分串行（一次只传输1位）：COM1, COM2并行（8位或者16位、32位一起进行从数据传输速率来分高速 低速,I/O接口的分类,从是否能连接多个设备来分总线式（可连接多个设备，被多个设备共享，例如，USB接口）

17、独占式（只能连接1个设备）从是否符合标准来分标准接口 （通用接口 , 例如 USB）专用接口 （专用接口 例如 VIDEO 视频口),微机接口,U S B 接 口,USB接口：通用串行总线式接口(Universal Serial Bus)传输速率：USB的1.1版：1.5 Mb/s和12 Mb/sUSB2.0版：高达480Mb/s（60MB/s）即插即用、热拔插使用“USB集线器” 扩展机器的USB接口，最多连接127个设备可通过USB接口由主机向外设提供电源（5V，100500 mA）,IEEE-1394接口,FireWire (i.Link)主要用于连接需要高速传输大量数据的音频和视频设备

18、数据传输速度特别快（高达400 MB/s），连接器共有6线，采用级联方式连接外部设备在一个接口上最多可以连接63个设备，设备间以菊花链方式进行转接,2.4 常用输入设备,2.4.1 键盘2.4.2 鼠标器2.4.3 触摸屏2.4.4 扫描仪2.4.5 数码相机,2.4.1 键盘（Keyboard）,键盘,作用：向计算机输入字母、数字、符号、命令等信息按键的布局与类型：,其它按键： Windows 控制键; 多媒体播放控制键; 若干指示灯,PC键盘中主要控制键的作用,PC键盘上的特殊控制键,电源控制键：Power：开/关机Sleep：使机器进入待机状态Wake Up：从待机状态唤醒,多媒体控制键

19、：音量控制、静音控制，音轨的前进与后退，节目的播放、暂停、停止，弹出光盘等因特网控制键：打开浏览器，转向前一网页，转向后一网页，启动电子邮件程序等,键盘的结构与接口,机械式键盘：(早期)噪声大、易磨损、维修方便 电容式键盘：(现在)噪音小、磨损小、工艺复杂,与主机的接口PS/2接口USB接口无线接口（红外线或无线电波）,键盘的结构与接口,敲击键盘的正确姿势,正 确,不正确,2.4.2 鼠标器（Mouse）,鼠标器的作用,作用：控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处，然后通过按键（左键或右键）发出命令，完成各种操作工作过程：用户移动鼠标器时，借助于机械或光学原理，将鼠标在X方向和Y方向移动

20、的距离变换成脉冲信号输入计算机计算机中的鼠标驱动程序把接收到的脉冲信号转换成水平和垂直方向的位移量，继而控制屏幕上鼠标箭头的移动优点：外型轻巧，操纵自如，使用方便，价格低廉,鼠标器的类型与组成,类型：光电式鼠标器,教学参考: 机电式鼠标器工作原理,Windows中鼠标器的操作及功能,移动鼠标：移动屏幕上的光标箭头单击左键：选择对象，或选择执行某个菜单命令双击左键：打开文件/文件夹，或启动运行与所指对象相关联的应用程序左键拖放：移动对象/复制对象/创建对象快捷方式等单击右键：弹出所指对象的快捷菜单向前/向后转动滚轮：显示窗口中前面/后面的内容（滚屏）鼠标器与键盘同时工作会使某些操作更简单和方便：

21、 鼠标器与Ctrl键的配合使用可以复制一个对象鼠标器与Shift键的配合使用可以移动一个对象）,鼠标箭头的常见形状及含义,在Windows操作系统中，不同的鼠标形状有不同的含义：,几种不同形式的鼠标器,鼠标器与主机的接口,接口类型RS232 串行口（ D形9针）PS/2（圆形6针）USB无线鼠标,USB接口,PS/2插口,触摸屏的原理与应用,触摸屏是在液晶面板上覆盖一层压力板，它对压力很敏感，当手指或笔尖施压其上时会有电流产生以确定压力源的位置，并对其进行跟踪，然后通过软件识别出用户所输入的信息。,笔输入设备,笔输入设备(手写板)简述,作用：兼有键盘、鼠标和写字笔的功能，可以替代键盘和鼠标输入

22、文字、 命令和作图输入汉字时，需运行“手写汉字识别软件”类型电阻式电容式电磁感应式与主机的接口类型串行口 USB,电磁感应式手写板的组成,电磁感应笔发出电磁波，基板接受到电磁波后计算出笔的位置信息，然后传送给主机，主机立刻在屏幕上显示出笔的运动轨迹,2.4.4 扫描仪,扫描仪的作用,扫描仪是将原稿（图片、照片、底片、书稿）输入计算机的一种 输入设备 扫描仪输入到计算机中的是原稿的“图象”(bitmap),扫描仪的3种类型,平板式扫描仪工作原理,（CCD 电荷耦合器件：进行光电转换, 产生电流并输出）,平板式扫描仪工作流程,1 被扫描的文稿正面朝下放置在玻璃上2 一束强光从下方打到文稿上并移动3

23、 文稿的图像被反射到一系列透镜上4 光线通过透镜反射到达CCD芯片，并转换为模拟电流5 模拟电流信号通过模数转换器(ADC)被转换为数字信号6 数字信息被送到计算机中,由软件进行处理之后，以文件形式保存在硬盘中7 在屏幕上显示被扫描的图像。,扫描仪的性能指标,光学分辨率（dpi）反映了扫描仪扫描图像的清晰程度，用每英寸生成的像素数目（dpi）来表示例如：6001200 dpi，12002400 dpi色彩位数（色彩深度）反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力，位数越多，扫描仪所能反映的色彩就越丰富，扫描的图象效果也越真实例如：24 bit，32 bit，36 bit，42 bit， 48 bit扫描

24、幅面指容许原稿的最大尺寸。例如： A4幅面, A3幅面， A0幅面与主机的接口类型SCSI， USB，1394接口等,2.4.5 数码相机,数码相机的作用,作用：获取现实世界中景物的数字图像与普通相机的区别？与扫描仪的区别？,数码相机是怎样工作的？,1 将数码相机对准景物，按下快门，被景物反射出来的光线进入相机镜头,3 CCD将光信号转换为电信号,4 模数转换器(ADC)把模拟信号转换为数字信号,5 数字信号处理器(DSP)修整图像的质量、压缩图像数据、将图像存储在存储卡中,6 将数码相机与计算机连接，把图像传送到计算机中,7 运行有关软件，将图像显示在屏幕上,2 光线被聚焦在CCD芯片上,数

25、码相机原理图,光信号聚焦在CCD或CMOS成像芯片上，并由成像芯片转换成电信号。 成像芯片的像素数目越多，图像的分辨率就越高,使用嵌入式处理器和数字信号处理器(DSP)对图像进行色彩处理和数据压缩等处理，然后将图像以JPEG格式表示,使用闪烁存储器做成的可插拔的存储卡。种类很多，如SD卡、XD卡、CF卡、Memory Stick卡和MMC卡,USB接口或1394接口,数码相机的主要性能指标,CCD 像素数目决定数字图像能够达到的最高分辨率例如，分辨率最高达 16001200 时，共有 192000 个像素 (200万像素)存储器容量SM卡（Smart Media卡）CF卡（Compact Fl

26、ash卡）Memory Stick (记忆棒)SD(mini SD)卡,2.5 常用输出设备,2.5.1 显示器与显示卡2.5.2 打印机,2.5.1 显示器与显示卡,计算机显示器的作用与组成,作用：是计算机必不可少的图文输出设备，它能将数字信号转化为光信号，使文字和图像在屏幕上显示出来组成与分类：,选讲： 阴极射线管显示器(CRT),显像管后部的电子枪发出3个电子束，经过偏转磁场，轰击到荧光屏上，产生1个像素(点),每个像素由红、绿、蓝三基色组成，通过对三基色亮度的控制合成出不同的颜色,偏转磁场使电子束从左到右，从上至下，逐行逐点轰击荧光屏，从而形成一帧图像,液晶显示器(LCD)原理,什么是

27、液晶？液晶是介于固态和液态之间的一种物质，它是具有规则分子排列的有机化合物。加热时呈现透明的液体状态，冷却时则出现结晶颗粒的混浊固体状态。因此既具有液体的流动性，又具有固态晶体排列的有向性。它是一种弹性连续体，在电场的作用下它能快速地展曲、扭曲或者弯曲。,选讲： LCD成像原理,液晶显示器的结构,液晶显示器工作原理,显示器的性能指标,显示屏尺寸：以对角线长度度量，如，15寸，17寸， 19寸，21寸屏幕横向与纵向的比例普通屏：43宽屏： 1610 , 或 169显示分辨率 整屏可显示像素的最大数目，分辨率越高, 图像越清晰 表示： 水平像素个数垂直像素个数 例：19201200,1280102

28、4 ,1024768, 800600, 640480在显卡的控制下，屏幕分辨率是可变的，有多种不同的显示分辨率（显示模式）可供选择画面刷新速率画面每秒钟更新的次数。刷新速率越高，图像稳定性越好,LCD的类型和保养,液晶显示器的类型： 如何保养LCD？千万不要让水进入LCD 不用就关机使用屏幕保护程序，不要长时间显示同一画面不要用尖利的东西撞击 屏幕,显示控制卡(显示卡),用于存储屏幕上每个像素的颜色信息等(容量为64MB、128MB甚至更高),一种专用的高速绘图处理器，负责在显存中生成需要显示的图像,视频输出接口,负责对显示卡的操作进行控制,显示卡与显示器的工作过程,CPU将需要显示的图文内容

29、从内存传送到显示卡,显卡上的绘图处理器在显示存储器中生成被显示内容的映像，然后由数模转换器将数字映像转换为红、绿、蓝三路模拟信号,当电子束轰击显像管荧光屏背面的磷光点时，屏幕上便显示出彩色的图像和文字,红、绿、蓝三路模拟信号通过电缆线送到CRT,红、绿、蓝三路信号控制电子枪发射出相应的3个电子束轰击显像管的荧光屏,显卡的性能指标,绘图处理器（图形引擎）类型显存容量128MB2GB，大多采用DDR2, GDDR3 或 GDDR4存储器组成 主机接口AGP x4, x8PCI-E x16（4GB/s ）显示器接口：VGA接口（D-Sub接口）：模拟接口DVI接口：数字接口HDMI： 全高清多媒体接

30、口（以无压缩方式传送1920 x 1200的数字视频信号和5.1声道音频信号）,HDMI接口,选讲： 显卡的发展,由于3D游戏大量出现和硬件价格迅速下降，现在显示卡一般都采用具有3D功能的绘图处理器(GPU)芯片，使得游戏能取得更为逼真的效果目前流行的GPU芯片：nVIDIA公司：GeForce FX5200、GeForce FX5700、GeForce FX5900、GeForce FX6800、 GeForce 8800GTAMD公司的ATI系列：Radeon 9600、Radeon 9700、Radeon 9800、Radeon X800系列等功能：带有专用的几何图形加速器采用硬件来完成

31、诸如3D造型、Z缓冲、纹理映射、明暗处理、透明色处理、反锯齿、透视校正等绘制操作和特殊效果处理,选讲：GeForce 8800GT显卡 及其绘图处理器G92,共包含128 个Streaming Processors(7.54亿晶体管, 65nm工艺),如何选购显卡？,集成显卡还是独立显卡?哪一种绘图处理器(GPU)?多大容量的显示存储器?哪一种接口的显卡（AGP、PCI-E）? 决定的因素是：用途、价格、 原则：够用就好！,2.5.2 打印机,打印机的作用与类型,作用 将程序、数据、字符、图形打印输出在纸上类型针式打印机 激光打印机喷墨打印机,针式打印机,激光打印机,喷墨打印机,针式打印机工作

32、原理,类型：属于击打式打印机优点：耗材成本低，能多层套打，适合于票据打印缺点：打印质量不高，工作噪声很大，速度慢应用：银行、证券、邮电、商业等领域 用于打印存折和票据 等,工作原理图,激光打印机,类型：属于非击打式打印机原理：激光技术与复印技术的结合,优点：分辨率较高，打印质量好速度高，噪声低价格适中缺点：彩色输出价格还比较高接口：过去是并行口，目前流行使用USB接口应用：办公室和家庭应用,激光打印机工作原理,将墨粉印在纸上,纸被加热加压后，墨粉将固定在纸面上,硒鼓表面被激光照射产生电荷而吸附炭粉，从而生成输出图像的潜像,不断旋转的反射镜把经过调制的激光束反射到感光鼓(硒鼓)上,打印内容,喷墨

33、打印机,类型：非击打式打印机，大多为彩色打印优点：可以打印近似全彩色图像，经济，效果好，低噪音，使用低电压，环保缺点：墨水成本高，消耗快应用：家庭及办公,选讲： 压电喷墨式打印机工作原理,原理：打印头喷嘴附近的压电陶瓷在电压作用下发生形变，使其挤压墨盒，使喷嘴中的墨汁喷出，在输出介质表面形成彩色图案,结构：一般将打印喷头和墨盒做成分离的结构，更换墨水时不必更换喷嘴头优点：对墨滴的控制力强，容易实现高精度的打印缺点：喷头堵塞时更换喷头成本非常昂贵。,选讲： 热喷墨式打印机工作原理,原理：打印头上的电加热元件(热电阻)在3微秒内急速加热到300摄氏度，使喷嘴底部的液态油墨汽化并形成气泡，该蒸汽膜将

34、墨水和加热元件隔离，避免将喷嘴内全部墨水加热。加热信号消失后，加热陶瓷表面开始降温，但残留余热仍促使气泡在8微秒内迅速膨胀到最大，由此产生的压力压迫一定量的墨滴克服表面张力快速挤压出喷嘴。随着温度继续下降，气泡开始呈收缩状态。喷嘴前端的墨滴因挤压而喷出，后端因墨水的收缩使墨滴开始分离，气泡消失后墨水滴与喷嘴内的墨水就完全分开，从而完成一个喷墨的过程。,主要性能指标(激光/喷墨),打印精度(分辨率)：用每英寸多少点（像素）表示，单位：dpi一般产品为400 dpi、600 dpi、800 dpi，高的甚至达到1000dpi 以上打印速度：页数/分（通常每分钟310页）色彩表现能力（彩色数目） 幅

35、面大小：A3，A4等与主机的接口：并行口、SCSI口、USB接口其他：如打印成本、噪音、功耗等,附：打印精度(分辨率)的意义,精度越高，图像越清晰，边缘越光滑,2.6 外存储器,2.6.1 硬盘存储器2.6.2 U盘、存储卡和固态硬盘2.6.3 光盘存储器,PC机的外存储器,2.6.1 硬盘存储器,硬盘存储器概述,功用： 长期（非易失性）保存二进制信息特点： 可读可写 容量很大（当前台式PC：250GB1000GB） 可靠性高 成本极低（当前：0.5GB1GB/元） 技术发展很快，容量将更大，成本会更低,磁盘存储器的信息存储原理(1),磁性材料粒子的两种不同磁化方向，分别表示记录的是“0”还是

36、“1”,磁盘存储器的信息记录原理(2),写“1”,写“0”,磁盘的磁道和扇区,磁盘表面被分为许多同心圆，每个同心圆称为一个磁道。每个磁道都有一个编号，最外面的是0磁道,每个磁道被划分为若干段（段又叫扇区），每个扇区的存储容量均为512字节。每个扇区都有一个编号,注：所谓磁盘的格式化操作，就是在盘面上划分磁道和扇区，并在扇区中填写扇区号等信息的过程,硬盘存储器的结构,信息的平均存取时间,磁盘上的信息以扇区为单位进行读写，平均存取时间为：T = 寻道时间+旋转等待时间+数据传输时间寻道时间磁头寻找到指定磁道所需时间(大约5ms)旋转等待时间指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间(大约46ms) (转速

37、： 4200/5400/7200/10000rpm)数据传输时间(大约0.01ms/扇区),硬盘存储器的性能指标,（1）容量：以GB为单位，目前硬盘单碟容量约为几百个GB（2）平均存取时间：在几ms几十ms之间，由硬盘的旋转速度、磁头寻道时间和数据传输速率所决定（3）缓存容量：原则上越大越好，通常为几MB几十MB（DRAM）（4）数据传输速率外部传输速率指主机从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度，与采用的接口类型有关内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度，转速越高内部传输速率越快 （5）与主机的接口：前些年使用：并行ATA（PATA）接口当前流行： 串行ATA（SATA）接口,选讲： 关于

38、硬盘的SATA接口(1),前几年PC大多使用并行ATA接口Ultra ATA100或Ultra ATA133接口，传输速率最高分别为100MB/s和133MB/s近两年开始大量采用SATA接口(150300MB/s)串行传输方式，工作频率高(1.5GHz-3GHz)低电平差分信号，内嵌时钟信号传输线长度增加，插头插座体积缩小,选讲： 关于硬盘的SATA接口(2),并行ATA接口的连接电缆,SATA接口的连接电缆,SATA接口电路功能,SATA接口采用差分信号串行传输,使用硬盘应注意什么?,正在对硬盘读写时不能关掉电源 保持使用环境的清洁卫生，注意防尘；控制环境温度，防止高温、潮湿和磁场的影响防

39、止硬盘受震动，工作时不要移动机器及时对硬盘内容进行整理，包括目录的整理、文件的清理、磁盘碎片整理等防止计算机病毒对硬盘的破坏，对硬盘定期进行病毒检测,移动硬盘,工作原理与固定硬盘相同存储容量较大（30GB160GB、320GB）采用USB或IEE1394接口，即插即用，支持热插拔(必须先停止工作)小巧而便于携带速度快，安全可靠,移动硬盘,2.6.2 U盘、存储卡和固态硬盘,优 盘,采用Flash存储器（闪存）芯片，体积小，重量轻容量按需要而定（几十MB几十GB），具有写保护功能数据保存安全可靠，使用寿命长使用USB接口，即插即用，支持热插拔(必须先停止工作)读写速度比较快可以模拟光驱和硬盘启动

40、操作系统,存储卡,原理与U盘相同，也使用闪存芯片（flash memory）做成长方形或正方形的卡片状，使用印刷插头，不使用USB插头PC机使用读卡器才能对存储卡进行读写存储卡的主要种类：CF卡MMC卡SD/SDHC卡（包括Mini SD卡、Micro SD卡）Memory Stick卡(MS卡)用途：数码相机、游戏机、手机、MP3播放器,外置“多合一读卡器”,固态硬盘（SSD）,固态硬盘(Solid State Disk、Solid State Drive)是使用NAND型闪存做成的外存储器用途：在便携式计算机中代替传统的硬盘外形与常规硬盘相同，如1.8英寸、2.5英寸或3.5英寸，与主机的

41、接口也相互兼容存储容量：64GB128GB或更大优点：低功耗、无噪音、抗震动、低热量，读写速度也快于传统硬盘存在问题：成本：高于常规的硬盘寿命：Flash存储器都有一定的写入寿命、寿命到期后数据会读不出来且难以修复,2.6.3 光盘存储器,光盘存储器的发展,（注：DVD和BD的容量均为单面单层的容量）,选讲： 光盘的信息记录原理,光盘上的螺旋形光道,凹坑的边缘用来表示“1”，而凹坑和非凹坑的平坦部分表示“0”,选讲： 光盘驱动器的工作原理,驱动器由光头、光头驱动机构、盘片驱动机构、控制电路等组成,激光器发出的激光经过透镜聚焦后到达光盘，从光盘上反射回来的激光束沿原来的光路返回，到达激光束分离器

42、后反射到光电检测器，由光电检测器把光信号变成电信号，再经过电子线路处理后还原成原来的二进制数据,为什么DVD容量比CD大得多？,1) 更小的凹点长度(2.08x), 2) 数据轨道间隔更紧密 (2.16x), 3) 采用较短波长的635nm或650nm的红色激光, 使激光斑点直径缩小,提高信息的鉴别能力.4) 数据区域稍大一点(1.02x), 5) 更有效的信道比特调制 (1.06x), 6) 更有效的纠错码(1.32x), 7) 较少的段开销(1.06x).,光盘驱动器的类型,按信息读写能力分只读光驱可写光驱（光盘刻录机）按可处理盘片类型进一步分成：CD只读光驱CD刻录机DVD只读光驱DVD刻录机DVD只读/CD刻录机组合而成的“康宝”BD（Blue-ray Disc）只读光驱BD刻录机,光盘片的类型,按存储容量与读写特性分：CD盘片DVD盘片蓝光盘片,蓝光盘,资料:DVD刻录机和DVD光盘的容量,DVD刻录盘目前有2大类、5种规格：一次性可写：DVD-R、 DVD+R可擦写：DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RWSuperMulti DVD刻录机能够兼容上述大部或全部盘片DVD盘片的容量：,资料:光盘驱动器与盘片的兼容性,