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1、1,第2章 计算机系统：硬件,【本章内容】2.1 计算机的发展史2.2 微型计算机硬件系统,2,2.1 计算机发展史(自学),1946年之前现代计算机的“史前”时代冯.诺依曼型计算机的基本结构 计算机的工作原理为：“存储程序，顺序控制。”其基本思想：（1）计算机硬件由运算器、控制器、存储器和I/O部件组成。（2）计算机内部使用二进制（3）计算机的指令和数据都存储在存储器中,3,世界上第一台电脑于1946年2月诞生于美国，简称为ENIAC-电子数字积分计算机。,4,以构成计算机硬件的逻辑元件为标志，计算机的发展经历四代：,第一代（1946-1956）：电子管计算机 第二代（1955-1964）：
2、晶体管计算机 第三代（1964-1970）：中、小规模集成电路计算机 第四代（1971-今）：大、超大规模集成电路计算机,摩尔定律,5,计算机的基本特点,运算速度快 计算精度高 具有存储记忆能力 具有逻辑判断能力 具有自动执行程序的能力,6,计算机的应用,科学计算/工程计算数据处理（信息处理）实时控制/过程控制计算机辅助工程：CAD（设计）、CAM（制造）、CAI（教学）、CAT（测试）人工智能（AI）：机器人、专家系统,7,计算机的分类,按功能分类：通用机 专用机 按体积和性能分类：巨型机 大中型机 小型机 服务器 工作站 微型计算机,8,计算机的发展趋势,巨型化 微型化网络化多媒体化智能化
3、,9,巨型计算机与矢量运算,矢量运算的含义巨型计算机普遍采用矢量运算我国巨型计算机的发展 1958:第一台电子数字计算机 DJS-11983：“银河”-(1亿次)1992:“银河”-(10亿次)1995：曙光2000-(200亿次）1999：曙光2000-(1000亿次)2003:曙光4000A（10万亿次）2008：曙光5000A（230万亿次）,10,2.2 微型计算机硬件系统,计算机系统组成：硬件系统和软件系统计算机硬件系统的基本组成（五大部件）：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。软件是在计算机上运行的各种程序、要处理的各类数据以及有关文档的总称。,11,1、微型计算机系统 微
4、型计算机的优点 体积小、重量轻、价格低廉、维护简单方便、软件丰富、操作简便等。微型计算机的分类 台式机 便携式计算机,12,微型计算机的硬件系统由微处理器（运算器和控制器）、存储器、输入与输出设备。,13,2、中央处理器（CPU）,在微型计算机中CPU又被称做微处理器，CPU作为计算机系统的核心，主要包括运算器、控制器。运算器主要进行算术运算和逻辑运算。控制器读取各种指令，并对指令进行分析，作出相应的控制。CPU中还有若干寄存器，它们参与运算并存放运算结果。CPU的性能指标决定于时钟频率（主频）和字长。,14,主频是指CPU的时钟频率。主频越高，计算机的运算速度就越快。Intel公司的酷睿Co
5、re系列的主频可达2660MHz或更高。字长是指一个字的长度。字长越长，数的表示范围越大，运算精度越高，且在相同时钟频率下运算速度就越快。多核处理器即是基于单个半导体的一个处理器上拥有多个功能一样的处理器核心。,15,3、计算机的存储机制,存储器是计算机中用来存放所有数据和程序的记忆部件，它的基本功能是按指定的地址存（写）入或者取（读）出信息。计算机中的存储器可分成两大类：一类是内存储器，简称内存或主存；另一类是外存储器（辅助存储器），简称外存或辅存。,16,存储器由若干个存储单元组成，每个存储单元都有一个地址，计算机通过地址对存储单元进行读写。地址与地址总线 CPU的寻址范围由地址线的多少来
6、决定：例如：地址总线32位，寻址范围（地址空间）232Byte4GB 注意：一根地址线可访问两个地址。,17,1）内存,内存：用来存放当前正在使用的，或随时要用的程序或数据，包括ROM和RAM。主要特点：存取速度快，容量小，价格昂贵。ROM（只读存储器）特点：只能读，不能写；断电后信息不会丢失。主要用来存放固定不变的基本输入输出程序。,18,RAM（随机存取存储器）特点：可读可写；但断电后信息全部丢失。RAM可以分成DRAM和SRAM SRAM 特点：速度快，成本高，用于CPU与DRAM之间作为高速缓冲存储器（Cache），容量小。,19,微机内存容量的大小，一般是指DRAM的大小。目前微机常
7、见的内存配置为1GB、2GB或4GB。1.卡槽2.EDC芯片：校验芯片3.金手指：内存和插槽的接触部分4.内存芯片5.SPD（EPROM）,20,2）外存,外存：用来存放暂时不用或需保存的程序或数据。当需要使用外存中的信息时，必须将其调入RAM中才能被CPU执行和处理。主要特点：存取速度慢，容量大，价格便宜。微型计算机的外存一般有：磁存储系统、光盘存储系统和非易失性存储器。,21,（1）磁存储系统硬盘：采用磁介质的数据存储设备，数据存储在密封于硬盘驱动器内腔的若干磁盘片上；在磁盘片的每一面上，以转动轴为中心，划分若干个的同心圆为磁道，每个磁道又等分为若干扇区，每个扇区可存储若干个字节；磁盘片的
8、每个面都有一个磁头，硬盘依靠磁头来读写数据，不同盘片相同半径的磁道所组成的圆柱称为柱面。目前微机常用的硬盘有80G、120G，200G,320G等多种规格。,22,硬盘,23,（2）光盘存储器：由光盘片和光盘驱动器构成。优点：容量大，成本低廉，便于携带，可长期保存。容量：一般普通光盘容量650MB，DVD盘片的容量为4.7GB。,24,（3）非易失性存储器（NVRAM）闪存（Flash ROM/Memory）:新型移动存储介质，具有非易失性，可读写，低功耗，体积小，可靠性高等特点。USB盘（USB Flash Disk）又称闪存盘，是USB接口和闪存（Flash Memory）技术的结合。,2
9、5,U盘特点：无需外接电源，支持即插即用，速度快，抗磁抗震，体积小，便于携带。目前常见U盘容量256M、512M、1G、2G、4G等。存储卡：用于PDA、数码相机、MP3和手机等数码产品。,26,计算机存储机制,27,4、计算机的输入设备,输入设备是将文字、数字、声音、图形、图像、程序等外部信息转变为数据输入到计算机中。常见的输入设备有：键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏、手写输入设备、数码相机、数码摄像机、条形码输入器、游戏杆、语音输入装置等。,28,键盘,鼠标可分为：机电式和光电式鼠标。,注意：CCD（电荷耦合器件）半导体成像器件，主要用于数码相机、数码摄像机等。,29,5、计算机的输出设备,计算
10、机的输出设备主要有显示器、打印机和绘图仪等。常见的打印机有：针式打印机、激光打印机和喷墨打印机。,30,显示器显示器分类阴极射线管显示器、液晶显示器和等离子体显示器等多种，又分为14寸、15寸、17寸、17寸纯平。显示器上的内容由像素组成，像素总和是分辨率；常见的高分辨率为：640*480/1024*768/1280*1024；分辨率越高，其清晰程度越好。显示器与主机的接口为显卡，常见的显卡有VGA、SVGA等。显卡与主板的接口：AGP接口与PCIE接口。,31,7、微机的总线及标准,总线（BUS）是连接微机各部件之间的一组公共信号线，是计算机中传送数据和信息的公共通道。根据所传送信息的不同，
11、总线分为地址总线、数据总线和控制总线。,32,常见的总线有：ISA(工业标准体系结构）总线 PCI（外部设备互连）局部总线 SCSI（小型计算机系统接口）总线PCI总线是在CPU和外设之间提供了一条独立的数据通道，让每种设备（图形、视频、音频、通信）都能同时工作。,33,8、计算机与外部设备的接口及标准,接口是设备与计算机或其它设备联接的端口。它其实是一组电气联接和信号交换标准。接口主要是用来传送电气信号的，在信号中，有一部分是数据信号，其余是控制信号。数据的传输方式基本分为两种：串行传输接口和并行传输接口。,34,35,USB是英文Universal Serial Bus的缩写，中文含义是“
12、通用串行总线”。但它不是一种新的总线标准，而是应用在PC领域的接口技术。USB现在已经发展为2.0版本，成为目前电脑中的标准扩展接口。目前主板中USB最多可以连接127个外部设备。USB具有传输速度快，使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、MP3机、手机、数码相机、移动硬盘、外置光软驱、USB网卡、ADSL Modem、Cable Modem等几乎所有的外部设备。,36,6、主板（补充）主板(Mainboard)是微机系统中最大的一块电路板。主板上布满了各种电子元件、芯片及芯片组、插槽、接口等。主板为CPU、内存和各种功能卡（声卡，
13、显卡，网卡，内置MODEM，视频卡）提供安装插槽（插座）。主板为硬盘、光驱和外部设备提供各种接口。计算机的整体运行速度和稳定性在相当程度上取决于主板的性能。,37,主板的核心是主板芯片组，它决定了主板的规格、性能和大致功能。主板芯片组通常包含南桥芯片和北桥芯片。北桥芯片主要决定主板的规格、对硬件的支持、以及系统的性能，它连接着 CPU、内存、AGP 总线。南桥芯片主要决定主板的功能，它控制主板上的各种接口（如串口、USB）、PCI 总线（如电视卡、内置modem、声卡等）、IDE（接硬盘、光驱）、以及主板上的其他芯片。南北桥总线：在南北桥间随时进行数据传递的一条通道，总线越宽，数据传输越便捷。,38,主板：又称母板。有CPU、内存插槽、ROM和某些专用芯片、I/O扩展槽。,内存插槽,硬盘接口,软驱接口,北桥芯片,南桥芯片,AGP插槽,PCI插槽,CPU插槽,USB接口,
