第二章 计算机硬件系统

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第2章 微型计算机硬件系统

主要内容
2.1 主机系统 2.2 外存储器 2.3 输入输出设备 2.4 个人计算机配置

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第2章 微型计算机硬件系统
微型计算机主要是指个人电脑PC(Personal Computer)， 微型计算机系统的基本硬件配置有主机、显示器、键盘、 鼠标等。
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2.1 主机系统

5) 指令系统: CISC(复杂指令集计算机), RISC(精 简指令集计算机) 6) Cache: 高速缓冲存储器，介于CPU和内存之间
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二. 主板

主板上集成了计算机的主要电路系统，并 具有各种扩展插槽


CPU插座 内存插槽 主板芯片组 CMOS芯片：存放系统基本配置信息的CMOS部分 和存放系统基本输入/输出信息的BIOS 软硬盘插槽 其他
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写保护孔打开时不 能写入
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一.软盘驱动器与软盘存储器
§ 分两个面、间隔相等的同 心圆划分磁道、圆心角相等 的扇形（称扇区）。扇区字 节数为512B。0磁道在外圈， 最里圈79道。
每扇区存储的信息 量均为512B
磁面（Side） 磁道（Track） 扇区（Sector）
§ 软盘存储容量=磁盘面数×磁道数×扇区数×512 即：2×80×18×512=1474560B=1.4MB（习惯称1.44MB)
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三.光盘驱动器与光盘存储器

5. CD光盘的物理构造

CD（Compact Disc）意为高密盘，称之为CD光盘， 通过光学方式来记录和读取二进制信息的
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四.移动存储设备

移动存储器：存储数据后可以随意移动、 携带且即插即用的存储器产品

USB移动硬盘 U盘 闪存卡（Flash Memory）
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2.3 输入、输出设备

输出设备：将计算机处理和计算后所得的结 果以一种人们便于识别的形式(如字符、数值 和图表等)记录、显示或打印出来的设备

1.显示器、显卡 2.打印机

多媒体设备及其他输入、输出设备
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2.4 个人计算机配置(自学)
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2.4 个人计算机配置

主要部件的选购

CPU的选购：考虑价格的同时，兼顾架构类型、缓 存大小等 主板的选购：前端总线频率(是否和CPU相符)、扩 展性能、品质（材质）等
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三.光盘驱动器与光盘存储器

2.光盘驱动器的分类



(1) (2) (3) (4)
只读光盘驱动器 CD-ROM 一次可写光盘驱动器 CD-R 可擦写光盘驱动器 CD-R/W DVD光盘驱动器
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三.光盘驱动器与光盘存储器

3.光驱的结构


由外托架、激光头、旋转马达、内部机芯、程序芯片、 Fireware（固件）等组成 主要分控制面板（图2-13）和内部部件两大部分 其中内部机芯、程序芯片是决定光驱性能的主要部分
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2.3 外存储器
联机外存 — —
硬磁盘
软磁盘
脱机外存
光盘
可移动磁盘 ……
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一.软盘驱动器与软盘存储器

1.软盘驱动器



特点：存储容量低（只有1.44MB）、存取速度慢、 便于保存、携带和交换； 组成：软磁盘系统由软盘、软盘驱动器和软驱适配 器组成； 作用：用于读取软盘上的数据。
从功能上讲，软盘驱动器是由盘片驱动系 统、磁头定位系统、数据读写抹电路系统和状 态检测系统等四部分组成的。


硬盘容量= 512×63×4096×16 ＝2.1GB
硬盘
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二.硬盘驱动器与硬盘存储器

2.硬盘的结构： 硬盘外部结构 ：

接口：包括电源接口插座和数据接口插座两部分 控制电路板：它包括主轴调速电路、磁头驱动与伺 服定位电路、读写电路、高速缓存、控制与接口电 路、ROM芯片、缓存（Cache）等 内部结构：由磁头、盘片、主轴、电机、接口及其 他附件组成 磁头驱动机构 盘片：盘片是硬盘存储数据的载体 主轴组件：包括主轴部件如轴承和马达等


内存的选购：时钟频率、通道类型等
硬盘的选购：接口类型、读写速率、容量、售后等 显卡的选购：应用需求、性能、显存频率和大小等 显示器的选购：类型、大小、分辨率、安全保护等
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本章小结



微型计算机硬件系统的主要构成部分：主机系 统由CPU和主存组成。主存储器有RAM和ROM之 分。系统总线由数据、地址、控制总线构成。 各种存储器及其驱动器的分类、组成、工作原 理。 微型计算机常用的基本输入/输出设备。
中央处理器（CPU） 主板
内存储器
输入/输出接口
总线
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一. 中央处理器


1. 中央处理器（CPU），又称为微处理 单元（MPU） 2. 主要组成


1) 运算器 2) 控制器 3) 寄存器组
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一. 中央处理器

3. 主要技术指标


1)主频: (Mhz) 2)外频: CPU与周边设备传输数据的频率，具体是 指CPU到芯片组之间的总线速度 3) 字长: 32位，64位等 4) 执行速度: (MIPS，百万个指令每秒)
内存分为许多存储单元，每个存储单元都有一个唯一的 编号，这个编号就叫做地址。
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四. 系统总线（BUS）

3) 外部总线:主机与外设的接口

IDE EIDE SATA
主要用于硬盘、光驱 等设备接口

SCSI（小型计算机系统接口） USB(通用串行总线) IEEE 1394
可连接多 种外设
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二.硬盘驱动器与硬盘存储器

1. 磁盘工作原理

信息存储格式

1) 记录面 = 磁头数 2) 磁道: 3) 柱面： 4) 扇区：

每个扇区容量: 512字节
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二.硬盘驱动器与硬盘存储器


硬盘存储容量 计算公式：

扇区容量×扇区数×柱面数×磁头数

例：已知某硬盘磁头数为16，柱面数为 4096，扇区数为63

(2) 分类

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三. 内存储器

其他形式的只读存储器：

可编程只读存储器PROM 可擦除的可编程的只读存储器E-PROM 闪存（flash）ROM CMOS (Complementary metal oxide互 补金属氧化物半导体)存储器
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三. 内存储器
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四. 系统总线（BUS）

(1) (2) (3) (4) (5)
CF卡（Compact Flash） SM卡（Smart Media） 记忆棒（Memory Stick） MMC卡（Muliti Media Card） SD卡（Secure Digital）
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2.3 输入、输出设备

输入设备：外界信息(数据、程序、命令及 各种信号)送入计算机的装置 1.键盘 2.鼠标 3.扫描仪 4.其他输入设备
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一.软盘驱动器与软盘存储器

2.软磁盘存储器:以扇区为存储单位



用柔软的聚醋酸材料制成圆形底片，在两个表面涂有磁性材 料 (1)塑料外壳：由ABS塑料注塑而成，耐冲击、抗弯曲、起保 护盘片的作用。 (2)金属环：它与驱动器主轴精密配合以带动盘片随主轴转动。 (3)盘片：是磁盘的核心，记录数据的载体，它在塑料外壳内。 (4)快门：当磁盘插入时软驱时，快门自动打开，露出读写窗 口以便磁头读写。 (5)写保护：处于写保护状态时只能读出数据而不能进行写入 操作。
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硬盘内部结构

二.硬盘驱动器与硬盘存储器

3.硬盘参数：


容量 数据传输率 平均寻道时间 硬盘高速缓存 硬盘主轴转速 单碟容量

柱面数


磁头数
登陆区
扇区数
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三.光盘驱动器与光盘存储器

1.光驱(CD-ROM)的发展历程



第一代光驱：标准型 第二代光驱：提速型 第三代光驱：发展型 第四代光驱：成熟型

(1) 各部件之间传输信息的通道。 (2) 按层次结构分类


1) CPU总线: 地址总线（AB） 数据总线（DB） 控制总线（CB） 2) 系统总线: I/O通道，也有３类
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四. 系统总线（BUS）
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四. 系统总线（BUS）
数据总线DB 双向，DB宽度称为字长，传输数据信号
地址总线AB 单向，AB宽度决定最大内存容量，传输 地址信息 控制总线CB 单向，但必须成对出现，传输控制信号
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二. 主板
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三. 内存储器

在一般计算机中主要有两种存储系统
主存储器 Cache存储系统
来自百度文库
高速缓冲存储器
主存储器 磁盘存储器
硬件存储系统
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三. 内存储器

(1) 特点

存取速度较快，容量相对较小，
1) 随机存取存储器(RAM) 系统关机后其存放的信息会丢失 2) 只读存储器(ROM) 系统关机后其存放的信息不会丢失

光盘数据能否被准确地读出主要取决于 三个主要因素：

磁道聚焦，即聚焦于适当磁道的能力 径向聚焦，光束停留于某一磁道的能力 恒定的速率——从螺旋状磁道上得到的恒定读出 速率
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三.光盘驱动器与光盘存储器

4.光盘的分类

按照物理格式划分 按照应用格式划分 按照读写限制划分 按照工作原理的不同
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三.光盘驱动器与光盘存储器

光驱的工作原理


由激光头发出激光，根 据反射信号来确定数据 凸凹区域的跳变来表示 数据“1” 凸凹跳变之间的区域表 示数据“0”，根据区域 长度来确定“0”的个数

光驱读取数据的方式 有CLV（恒定线速度） 和CAV（恒定角速度） 两种
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三.光盘驱动器与光盘存储器