第3讲 计算机硬件系统
计算机基础计算机硬件系统
输出设备的定义
• 输出设备是指用于将计算机处理后的数据或命令以 人们可以理解的形式输出的设备，例如显示器、打 印机、音响等。这些设备将计算机的内部信号转换 为外部设备可以接收和显示的信号，从而扩展了计 算机的输出能力。
输入输出设备的分类
• 输入输出设备可以根据其功能和特点分为以下几类 • 定位设备：如鼠标、触摸屏等，用于在屏幕上定位或选择对象。 • 文本输入设备：如键盘，用于输入文本信息。 • 图像输入设备：如摄像头、扫描仪等，用于输入图像信息。 • 声音输入设备：如麦克风，用于输入声音信息。 • 网络设备：如网卡、路由器等，用于连接计算机到网络。 • 存储设备：如硬盘、U盘等，用于存储数据和程序。
计算机基础计算机硬件系统
xx年xx月xx日
目录
• 计算机硬件系统概述 • 中央处理器 • 存储器 • 输入输出设备 • 计算机硬件系统的维护与保养 • 计算机硬件系统的安全防护
01
计算机硬件系统概述
计算机硬件系统的定义
计算机硬件系统是指计算机系统中由各种物理部件组成的实 体结构，它包括中央处理器、内存、硬盘、显卡、声卡、网 卡、电源等。
电源线在使用时不宜过度缠绕， 以免造成线材损坏或电气故障。
避免过载
电源线不能过载使用，应确保所 连接的设备功率不超过电源线的 承载能力。
安全存放
不使用时应将电源线整理好并存 放在安全的地方，避免儿童接触 或宠物咬伤。
避免过度使用外部设备
外部设备种类
外部设备如打印机、扫描仪、外置硬盘等，在使用时要注意避免 过度使用。
选择受信任的杀毒软件品牌，并按照厂商的推荐设置进行操作
。
定期进行全盘扫描，以确保计算机不受病毒、木马等恶意软件
03
计算机硬件系统
•计算机硬件系统概述•中央处理器•存储器•输入输出设备•主板与芯片组•计算机硬件系统的维护与优化contents01计算机硬件系统概述存储器、输入输出设备等。
定义功能定义与功能硬件系统的组成中央处理器中央处理器是计算机的运算核心，负责执行程序中的指令，控制计算机的各个部件协调工作。
存储器存储器是计算机的记忆设备，用于存储程序和数据。
按照存取速度，存储器可分为高速缓存、主存储器和辅助存储器。
输入输出设备输入输出设备是计算机与外部世界进行信息交换的接口，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
数据安全硬件系统的稳定性和可靠性对于保障数据安全至关重要，稳定的硬件系统能够降低数据丢失和损坏的风险。
高效性能硬件系统的性能直接决定了计算机的运行速度和效率，高效的硬件系统能够提高计算机的处理能力和响应速度。
应用支持硬件系统的不断发展和创新为各种应用提供了强大的支持，从科学计算到娱乐游戏，从电子商务到人工智能，都离不开硬件系统的支持。
硬件系统的重要性02中央处理器运算器控制器寄存器负责控制CPU的各个部件协同工作，是CPU的指挥中心。
以及CPU内部状态信息。
030201CPU的组成取指令对指令进行译码，确定指令的操作码和操作数。
指令译码执行指令将结果存回内存或寄存器中，并继续执行下一条指令。
指令结束CPU的工作原理CPU时钟频率，单位为Hz，表示每秒钟CPU执行的时钟周期数。
主频用于存储CPU常用数据和指令的快速存储器，分为一级缓存、二级缓存和三级缓存等。
缓存CPU一次处理的数据长度，通常为8位、16位、32位或64位。
字长CPU正常工作时所消耗的电能，单位为W或mW。
功耗01030204CPU的性能指标03存储器提供临时存储空间，用于存储运行中的程序和数据，断电后数据会丢失。
随机访问存储器（RAM）存储固定数据和程序，只能读取不能写入，断电后数据不会丢失。
只读存储器（ROM）硬盘驱动器（HDD）存储器的性能指标容量速度可靠性04输入输出设备显示器打印机投影仪用于将计算机中的信息投影到大屏幕上，方便多人同时观看。
计算机基础-计算机硬件系统
计算机基础-计算机硬件系统计算机基础计算机硬件系统当我们谈论计算机时，大多数人可能首先想到的是它能让我们上网、玩游戏、处理工作等等。
但你是否真正了解计算机内部那些默默工作的硬件组件呢？今天，咱们就来好好聊聊计算机的硬件系统。
计算机硬件系统就像是一个大工厂，各个部件分工合作，共同完成各种任务。
首先要说的就是中央处理器（CPU），它可是整个计算机的“大脑”。
CPU 负责执行计算机程序中的指令，进行数据的运算和处理。
想象一下，它就像工厂里的总指挥，决定着生产的速度和效率。
CPU 的性能主要由其核心数、主频等参数决定。
核心数越多，就好像有越多的工人同时工作，处理任务的速度也就越快。
而主频呢，则像是每个工人干活的速度，主频越高，单个核心的处理能力就越强。
接下来是内存，它就像是工厂里的临时仓库。
当计算机运行程序时，数据会被暂时存储在内存中，以便 CPU 能够快速地读取和处理。
内存的容量越大，能存放的数据就越多，计算机运行大型程序或者同时处理多个任务时就会更加流畅。
如果内存不够大，就可能出现卡顿甚至死机的情况。
与内存相对的是硬盘，它就像是工厂的大仓库，用于长期存储数据。
硬盘分为机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
机械硬盘容量大、价格相对便宜，但读写速度较慢。
固态硬盘则读写速度快，能让计算机的启动和程序的加载速度大幅提升。
然后是显卡，对于喜欢玩游戏或者进行图形设计的人来说，显卡至关重要。
显卡负责处理图像相关的任务，将计算机生成的图像信号输出到显示器上。
显卡也有自己的内存，称为显存。
性能强大的显卡能够呈现出更加逼真、细腻的画面。
再说说主板，它是计算机硬件的连接平台，就像工厂的地基和通道，把 CPU、内存、硬盘、显卡等各种硬件连接在一起，让它们能够协同工作。
主板的质量和性能会影响整个计算机系统的稳定性和扩展性。
显示器则是计算机的输出设备，它将计算机处理后的信息以图像的形式展示给我们。
显示器的分辨率、刷新率、色彩表现等都会影响我们的视觉体验。
计算机基础之计算机硬件系统
多功能化
现代的输入输出设备趋向于集成更多 的功能，如触摸屏、指纹识别等。
高清化
随着人们对视觉体验的要求越来越高， 高清显示、高分辨率的输入输出设备 越来越普及。
人性化
现代的输入输出设备越来越注重用户 体验，趋向于设计更加人性化、易于 使用的产品。
05
主板与芯片组
主板的组成与功能
组成
主板是计算机硬件系统的核心组件，主要由处理器插座、内存插槽、扩展槽、 硬盘接口、电源插座等组成。
02
中央处理器
CPU的组成与功能
01
02
03
运算器
执行算术和逻辑运算操作， 处理数据。
控制器
控制计算机各部件协调工 作，发出控制信号。
寄存器
存储中间计算结果和指令。
CPU的主要性能指标
01
02
03
04
主频
CPU时钟频率，决定计算机 运行速度。
字长
CPU一次处理的数据长度， 影响计算机的运算精度和数据
输出设备
显示器
显示器用于显示文字、图像 和视频等信息，是用户与计
算机交互的主要界面。
打印机
投影仪
音响
打印机可以将计算机中 的文档、图片等信息打
印成纸质文档。
投影仪可以将计算机中 的内容投射到大屏幕上，
方便多人观看。
音响用于输出声音信息， 常见的有扬声器和耳机
等。
输入输出设备的发展趋势
无线化
随着无线技术的发展，越来越多的输 入输出设备支持无线连接，方便用户 使用。
1 2
RAM（随机存取存储器） 提供临时存储空间，用于存储运行中的程序和数 据。
ROM（只读存储器） 存储固定数据和程序，如BIOS（基本输入输出 系统）。
第3章 计算机硬件系统 习题与答案
第三章习题（P90-92）一、复习题1．计算机由哪几部分组成，其中哪些部分组成了中央处理器？答：计算机硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等五部分组成其中，运算器和控制器组成中央处理器（CPU）。
（P72）2．试简述计算机多级存储系统的组成及其优点。
答：多级存储系统主要包括：高速缓存、主存储器和辅助存储器。
把存储器分为几个层次主要基于下述原因：（1）合理解决速度与成本的矛盾，以得到较高的性能价格比。
（2）使用磁盘、磁带等作为外存，不仅价格便宜，可以把存储容量做得很大，而且在断电时它所存放的信息也不丢失，可以长久保存，且复制、携带都很方便。
(P76-P77)3．简述Cache的工作原理，说明其作用。
答：Cache的工作原理是基于程序访问的局部性的。
即主存中存储的程序和数据并不是CPU每时每刻都在访问的，在一段时间内，CPU只访问其一个局部。
这样只要CPU当前访问部分的速度能够与CPU匹配即可，并不需要整个主存的速度都很高。
Cache与虚拟存储器的基本原理相同，都是把信息分成基本的块并通过一定的替换策略，以块为单位，由低一级存储器调入高一级存储器，供CPU使用。
但是，虚拟存储器的替换策略主要由软件实现，而Cache的控制与管理全部由硬件实现。
因此Cache效率高并且其存在和操作对程序员和系统程序员透明，而虚拟存储器中，页面管理虽然对用户透明，但对程序员不透明；段管理对用户可透明也可不透明。
Cache的主要作用是解决了存储器速度与CPU速度不匹配的问题，提高了整个计算机系统的性能。
(P79)4．描述摩尔定律的内容，并说明其对于计算机的发展具有怎样的指导意义。
答：摩尔定律（Moore law）源于1965年戈登·摩尔（Gordon Moore，时任英特尔(Intel)公司名誉董事长）的一份关于计算机存储器发展趋势的报告。
根据他对当时掌握的数据资料的整理和分析研究，发现了一个重要的趋势：每一代新芯片大体上包含其前一代产品两倍的容量，新一代芯片的产生是在前一代产生后的18-24个月内。
简述计算机硬件系统的组成部分
简述计算机硬件系统的组成部分计算机硬件系统是由多个组成部分构成的，这些组成部分协同工作以便实现计算机的各种功能。
下面将对主要的组成部分进行详细描述。
1.中央处理器（CPU）：作为计算机的大脑，中央处理器执行程序指令，处理数据，并控制计算机的各个部分。
CPU包含算术逻辑单元（ALU）和控制单元（CU），通过总线与其他硬件设备进行通信。
2.存储器：存储器用于存储数据和程序。
主存储器（RAM）是临时存储器，用于存储正在被使用的数据和指令。
其中一种常见的主存储器是随机存取存储器（RAM）。
辅助存储器，例如硬盘驱动器和固态驱动器，用于长期存储数据和程序。
3.输入设备：输入设备允许用户将数据和指令输入到计算机系统中。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪和摄像头。
4.输出设备：输出设备用于将计算机处理后的结果显示给用户。
常见的输出设备包括显示器、打印机、音频设备和投影仪。
5.主板：主板是计算机中连接各个硬件组件的核心组件。
它包含了CPU插槽、内存插槽和其他重要的连接插槽，如显卡插槽和存储设备插槽。
主板还包含各种电子元件，如电容、电阻、晶体管和电路。
6.显卡：显卡是计算机中负责将图像数据转换成显示器可以显示的信号的硬件设备。
它通过调整像素的亮度和颜色来创建图像，并将其传输到显示器上。
7.硬盘驱动器：硬盘驱动器是计算机中用于存储数据的主要设备之一、它使用磁盘来记录和读取数据，提供大容量存储空间和快速的数据访问速度。
8.固态驱动器：固态驱动器是一种基于闪存存储的存储器设备，用于替代传统的机械硬盘驱动器。
固态驱动器具有更高的读写速度和更好的耐久性。
9.电源供应器：电源供应器提供所需的电能给计算机硬件系统的各个组件。
它将交流电转换为直流电源，并为每个硬件组件提供必要的电流和电压。
10.显示器：显示器用于显示计算机处理的图像和视频。
它们通常使用液晶显示技术，液晶显示面板是由像素组成的，可以显示丰富的图像和颜色。
11.机箱：机箱是用于保护计算机硬件部件的外壳。
计算机硬件系统
计算机硬件系统计算机硬件系统是由各种不同类型的硬件设备组成的，包括中央处理器、随机存取存储器、硬盘、键盘、显示器、鼠标、网卡、音频和视频卡等。
中央处理器（CPU）是电脑中最重要的组件之一。
它负责运行所有的程序和指令。
CPU通常由两个或多个核心组成，以提高执行效率。
随机存取存储器（RAM）是电脑中用于存储临时数据的主要存储器。
当计算机开机时，操作系统会将程序和文件加载到内存中，以便快速访问。
硬盘是电脑中持久性存储器的主要形式。
它们通常被安装在电脑的内部，并用于存储操作系统、程序、文件和数据。
硬盘通常有不同的容量和转速，这些因素会影响其性能。
键盘和鼠标是输入设备。
它们允许用户通过键入文本和点击鼠标来与计算机交互。
键盘和鼠标都有不同的设计和特点，以适应不同的用途和用户需求。
显示器是计算机的输出设备之一。
它们用于显示操作系统、程序和文件中的图像和文本。
不同类型的显示器具有不同的分辨率和响应时间，这些因素可以影响其性能和价格。
网卡是计算机中用于连接到互联网或其他计算机网络的设备。
它们通常使用以太网协议进行通信，并具有不同的速度和连接类型，如有线连接和无线连接。
音频卡和视频卡是计算机中用于处理音频和视频信号的设备。
音频卡通常用于播放音频，如音乐和语音。
视频卡可将计算机生成的图像转换为可视化的图像并显示在显示器上。
除了上述设备外，还有一些其他的硬件设备，如打印机、扫描仪、数码相机、扩展卡、电源和机箱，它们都是计算机系统中不可或缺的组成部分。
在设计计算机硬件系统时，必须考虑多个因素，包括性能、成本、功耗和可靠性等。
这些因素之间存在着相互权衡和平衡，需要在设计中进行综合考虑。
总而言之，计算机硬件系统是由多个不同的硬件设备组成的。
了解这些设备的特点和功能，并合理设计组合和配置，可以使计算机系统更加高效、稳定和可靠，满足不同用户的需求。
计算机硬件系统
硬件维护基本原则和方法
定期清洁
定期清洁计算机硬件，包括主机内部、显示器、键盘、鼠标等， 以防止灰尘和污垢影响硬件正常运行。
防潮防静电
保持计算机工作环境的干燥，避免潮湿环境导致硬件受潮；同时 ，注意防静电，避免静电对硬件造成损坏。
避免过度使用
避免长时间连续使用计算机，以免硬件过热或疲劳损坏。
系统性能优化建议和技巧
稳定性保障
兼容性保障
计算机硬件系统的稳定性直接影响到计算 机的稳定性和可靠性，如果硬件系统出现 故障，可能会导致数据丢失或系统崩溃。
计算机硬件系统的兼容性直接影响到计算 机的兼容性和扩展性，如果硬件系统不兼 容，可能会导致计算机无法正常工作。
02
中央处理器
中央处理器的功能
01
02
03
指令控制
中央处理器负责解释和执 行计算机指令，控制计算 机各部件的工作。
01
02
03
04
显示器
将计算机内部的数据和信息以 图像或文字的形式显示出来，
供用户查看。
打印机
将计算机内部的数据和信息以 纸质形式输出，供用户保存和
阅读。
投影仪将计算机内部的数据和信以 大屏幕形式输出，供多人查看
。
音响
将计算机内部的数据和信息以 声音的形式输出，供用户听取
。
输入/输出接口
USB接口
影响处理速度和功能。
03
存储器
内存储器
随机访问存储器（RAM）
用于暂时存储运行中的程序和数据，具有可读、可写、易失性特 点。
只读存储器（ROM）
存储固件、系统设置等重要信息，不可随意更改，具有只读性特点 。
高速缓存（Cache）
计算机硬件系统
CPU的发展历程
CPU的发展经历了多个阶段，从早期的8位处理器到现在的64位处理器，主频也 从最初的几十兆赫兹提高到现在几GHz甚至更高。
在CPU的发展历程中，出现了许多知名的品牌和型号，如Intel的8086、80386、 奔腾系列，AMD的K5、K6系列等。这些CPU不断进行升级和改进，使得计算机 的性能不断提高。
触摸屏
触摸屏是一种将输入和显示融为一体的设备，用户可以通 过触摸屏幕进行输入操作。根据技术原理，触摸屏可分为 电阻式、电容式和红外式等。
鼠标
鼠标用于在图形界面中定位和选择对象。根据工作原理， 鼠标可分为机械式、光电式和激光式。
扫描仪
扫描仪用于将纸质文档转化为数字图像。根据扫描原理， 扫描仪可分为平板式和滚筒式。
可分为灯泡式和LED式。
输入输出设备的连接方式
USB接口
USB接口是一种通用的串行接口，支持热 插拔和即插即用功能。USB接口分为USB 2.0和USB 3.0两种规格。
HDMI接口
HDMI接口是一种高清多媒体接口，支持 音频和视频传输。HDMI接口适用于连接 电视、显示器等高清设备。
06
计算机硬件系统的维护与 管理
随着技术的不断发展，DRAM储器。
集成内存芯片
03
随着集成电路技术的发展，内存芯片不断被集成到一起，形成
更加紧凑和高效的内存系统。
04
外部存储器
硬盘的定义与分类
硬盘是一种机械设备，用于存储计算机中的数据。它由一个或多个盘片组成，每个盘片都 可以被划分为多个磁道和扇区，以便存储和读取数据。硬盘通常分为两类：内置硬盘和外 置硬盘。内置硬盘通常容量较小，价格便宜，而外置硬盘则容量较大，价格较高。
03
《计算机的硬件系统》教案
根据功能和特点，输入输出设备可以 分为多种类型，如接触式和非接触式 输入设备、有线和无线输出设备等。
输出设备
用于将计算机处理后的数据和信息输 出的设备，如显示器、打印机、音响 等。
常见的输入设备
键盘
键盘是最常见的输入设备之一 ，通过按键输入字符、数字和
命令。
鼠标
鼠标用于选择、拖动、点击等 操作，是图形界面中常用的输 入设备。
升级硬件
根据需要升级硬件设备，如增加 内存、更换硬盘等，以提高计算
机的性能和存储能力。
硬件故障的诊断与排除
01
02
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观察法
通过观察计算机的外观、 指示灯等状态，初步判断 硬件故障的原因。
替换法
用正常工作的部件替换可 能存在故障的部件，以确 定故障所在。
诊断工具
使用专业的硬件诊断工具 ，如诊断卡、软件诊断工 具等，对硬件故障进行定 位和排查。
详细描述
计算机硬件系统是计算机中实现各种功能的物理基础，包括 中央处理器、内存储器、输入输出设备等。这些硬件设备通 过特定的电路和接口相互连接，协同工作，以实现数据存储 、处理和传输等功能。
计算机硬件系统的分类
总结词
根据功能和结构的不同，计算机硬件系统可以分为多种类型，如通用计算机、服务器、工作站、嵌入式计算机等 。
《计算机的硬件系统》教案
汇报人： 202X-01-07
目录
• 计算机的硬件系统概述 • 中央处理器 • 存储器 • 输入输出设备 • 计算机硬件系统的维护与优化
01
计算机的硬件系统概述
计算机硬件系统的定义与组成
总结词
计算机硬件系统是计算机中看得见、摸得着的物理装置的总 称，由运算器、控制器、存储器、输入输出设备等组成。
计算机硬件系统
计算机硬件系统当我们每天使用电脑、手机和平板等电子设备时，可能很少会去思考它们内部的工作原理。
其实，这些设备能够正常运行，都依赖于其内部复杂而精巧的计算机硬件系统。
计算机硬件系统，简单来说，就是构成计算机的各种物理设备的总和。
它就像是一个庞大的工厂，各个部件协同工作，共同完成我们交给计算机的各种任务。
首先来聊聊中央处理器（CPU），它被誉为计算机的“大脑”。
CPU 的性能直接决定了计算机的运行速度和处理能力。
想象一下，CPU 就像是一个超级忙碌的指挥官，不断地接收、处理和发送各种指令。
它的核心数量、主频高低等参数都会影响其工作效率。
如今，市面上常见的 CPU 品牌有英特尔和 AMD 等，它们不断推陈出新，为我们带来更强大的计算能力。
接下来是内存（RAM），这是计算机在运行程序时临时存储数据的地方。
内存的大小决定了计算机能够同时处理多少任务。
如果内存太小，就像一个小仓库，放不下太多东西，计算机运行起来就会变得卡顿。
而大容量的内存则能让计算机在处理多个任务时更加游刃有余，快速地切换和处理各种数据。
硬盘则是计算机的“仓库”，用于长期存储数据。
硬盘分为机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
机械硬盘就像是一个老式的唱片播放器，通过磁盘的旋转和磁头的读写来存储和读取数据，价格相对较低，但读写速度较慢。
固态硬盘则如同一个高速的闪存盘，没有机械部件，数据读写速度极快，能大大提高计算机的启动速度和程序加载速度。
再说说显卡，对于游戏玩家和图形设计工作者来说，显卡至关重要。
显卡负责处理图像和视频相关的计算任务。
它分为集成显卡和独立显卡。
集成显卡通常性能较弱，适合一般的办公和日常使用。
而独立显卡则拥有更强大的图形处理能力，能够流畅地运行大型游戏和进行复杂的图形设计工作。
主板是计算机硬件的“基石”，它将各个硬件组件连接在一起，让它们能够相互通信和协同工作。
主板上有各种插槽和接口，用于安装CPU、内存、硬盘、显卡等部件。
计算机基础-计算机硬件系统
计算机基础-计算机硬件系统计算机基础计算机硬件系统当我们谈论计算机时，大多数人可能首先想到的是屏幕上的各种软件应用和精彩的网络世界。
但实际上，计算机能够实现如此强大的功能，离不开其背后坚实的硬件系统支持。
就好像一座高楼大厦，软件是其华丽的外观和内部的装饰，而硬件则是构建这座大厦的基石和框架。
计算机硬件系统主要由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
这五个部分协同工作，使得计算机能够完成各种复杂的任务。
首先来说说运算器。
运算器就像是计算机的“大脑”中的“数学天才”，它负责进行各种算术和逻辑运算。
无论是简单的加法、减法，还是复杂的乘法、除法，以及各种逻辑判断，比如判断一个数是大于还是小于另一个数，都由运算器来完成。
运算器的运算速度和精度对于计算机的性能有着至关重要的影响。
控制器则像是计算机的“指挥官”，它负责协调和控制计算机各个部件的工作。
它根据人们预先编写好的程序，向其他部件发送指令，确保计算机能够有条不紊地执行各种任务。
控制器就像是一个有条不紊的交通警察，指挥着数据流和控制流在计算机内部的顺畅流动。
接下来是存储器。
存储器可以分为内存储器和外存储器。
内存储器，也被称为内存，它的速度快，但容量相对较小。
内存就像是计算机的“短期记忆”，它能够快速地存储和读取正在运行的程序和数据。
而外存储器，比如硬盘、U 盘、光盘等，它们的容量大，但速度相对较慢。
外存储器就像是计算机的“长期记忆库”，用于存储大量的程序、数据和文件，即使计算机断电，这些信息也不会丢失。
输入设备是我们向计算机传递信息的工具。
常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等。
键盘和鼠标是我们最常用的输入设备，通过它们，我们可以向计算机输入文字、指令和操作。
扫描仪可以将纸质文件或图片转化为数字信息输入到计算机中，摄像头则可以用于视频通话、图像采集等。
输出设备则是计算机向我们展示结果的方式。
显示器是最常见的输出设备，它将计算机处理后的图像和文字显示出来，让我们能够直观地看到计算机的工作成果。
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6、常用硬件设备简介：
主板：通常是固定在机箱内的一块电路板，其上装有CPU 芯片、存储器芯片、控制芯片、ROM BIOS芯片、高速数据 缓冲芯片等，此外还有连接软驱、硬盘、键盘、鼠标器的 I/O接口插座以及供插入接口卡的I/O扩展槽等组件。
主机 外设
外存设备 输入设备 网络设备
三、微机及常用硬件简介
晶
42,000,000
体
管
3,500,000
数
目
2,300 32 年
4004
奔腾 P4
摩尔定律
100M
晶 体 10M 管 数
1M
2000年的 微处50理0 器
Pentium
25
100K
8486
10
8386
8286
10K
8088
1
8080
硬盘片 读写磁头
硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成。
读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使 磁头悬浮在盘面上而不接触盘面。
硬盘容量视具体类型而定
柱面
磁道
扇区
硬盘的磁道、 扇区、柱面
光盘
用于计算机系统的光盘有三种类型：只读型光盘（ CDROM ）、一次写入型光盘（WROM:Write Once Read Many Dick ）、可擦型光盘（Erasable Optical Dick）。光盘只能在 光盘驱动器上使用。
结构：
扇区 0道 N道
硬盘
1968年IBM公司提出了温砌斯特技术，其技 术以硬盘盘片和驱动器密封在一起为特色，今天， 温盘几乎成了硬盘的同义词。
计算机硬件系统
计算机硬件系统计算机硬件系统是指由各种物理装置组成的计算机的主要组成部分。
它包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显卡、主板等各种硬件设备。
这些硬件设备相互配合，完成计算机的各种计算和数据处理任务。
本文将介绍计算机硬件系统的各个组成部分及其功能。
中央处理器（CPU）中央处理器是计算机硬件系统的核心部件，负责执行计算机指令和控制计算机的操作。
它是计算机的大脑，负责处理各种算术、逻辑和控制操作。
CPU由运算器、控制器和寄存器组成。
运算器执行各种算术和逻辑操作，控制器控制指令的执行和数据的传输，寄存器用于暂存数据和指令。
常见的CPU型号有Intel的Core 系列和AMD的Ryzen系列，它们在性能和功耗方面有不同的特点。
内存内存是计算机中的临时存储设备，用于存放正在运行的程序和数据。
CPU从内存中读取指令和数据，并将处理结果写回内存。
内存的容量和速度对计算机系统的性能有着重要的影响。
常见的内存类型有DDR4和DDR3，其中DDR4内存具有更高的速度和更低的功耗。
硬盘硬盘是计算机中的永久存储设备，用于存储操作系统、软件程序、用户文件等各种数据。
硬盘的容量决定了计算机可以存储的数据量，而硬盘的读取和写入速度影响了数据的访问效率。
目前常见的硬盘类型有机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD），固态硬盘拥有更高的读取和写入速度，但价格相对较高。
显卡显卡是计算机中的图形处理器，负责将计算机的数字信号转换成图像信号，并输出到显示器上。
显卡的性能对于计算机的图形处理能力和显示效果至关重要。
高性能显卡通常被用于游戏、图像编辑和视频处理等需要大量图形计算的应用。
目前常见的显卡制造商有NVIDIA和AMD，它们推出了各种型号的显卡以满足不同用户的需求。
主板主板是计算机硬件系统的中枢部件，将各个硬件设备连接在一起并与CPU和内存进行交互。
主板上的芯片组起到了桥接器的作用，负责协调各个硬件设备之间的通信。
主板上的插槽可以安装CPU、内存、显卡和其他扩展设备。
计算机文化基础计算机硬件系统
计算机文化基础计算机硬件系统计算机文化基础：计算机硬件系统计算机是现代社会不可或缺的一部分，而计算机硬件系统作为计算机的重要组成部分，对于计算机的功能和性能有着至关重要的影响。
本文将从计算机硬件系统的定义、组成和发展等方面进行阐述，让读者对计算机硬件系统有一个全面的了解。
一、计算机硬件系统的定义计算机硬件系统是指计算机中具体的物理组件，包括中央处理器、内存、硬盘、显示器、键盘、鼠标等各种设备。
相对于计算机的软件部分，硬件系统是实际进行数据处理和信息输出的物理设备。
计算机硬件系统由内部总线、各种接口、控制器以及与之相连的各种设备组成，通过数据和信号的传递与处理，实现计算机的各种功能。
二、计算机硬件系统的组成计算机硬件系统由多个部件组成，各个部件之间相互协作，以实现计算机的各项功能。
下面将对计算机硬件系统常见的几个部件进行介绍。
1. 中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）中央处理器是计算机硬件系统的核心部件，负责执行计算机程序中的指令，并进行算术和逻辑运算。
CPU通常由控制单元、算术逻辑单元和寄存器组成，它通过与内存和其他设备的交互，实现数据的读取、处理和写入等操作。
2. 内存（Memory）内存是计算机用于存储数据和程序的地方，其中包括随机访问存储器（Random Access Memory，简称RAM）和只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）。
RAM用于存储运行中的程序和数据，是临时存储的地方，而ROM则用于存储固化的程序和数据，不可随意更改。
3. 硬盘（Hard Disk）硬盘是计算机用于长期存储数据的设备，它可以保存大量的文件和程序。
相对于内存来说，硬盘的容量更大，但访问速度较慢。
4. 显示器（Monitor）显示器是计算机用于显示图像和文字的设备，通过光栅扫描技术将计算机输出的数据转化为可见的图像。
显示器的分辨率、色彩深度和刷新率等参数直接影响着图像的质量和显示效果。
简述计算机硬件系统组成
简述计算机硬件系统组成计算机硬件系统是指由多种不同的硬件设备组合而成的，用于完成各种数字计算与数据处理任务的电子系统。
它主要由以下几个部分组成：一、中央处理器(CPU)CPU是计算机的核心，它类似于人类的大脑，负责处理数据、指令、控制信号和各种计算操作，是整个系统的结构中心。
它包括算术逻辑单元(ALU)、控制单元(CU)、寄存器和缓存等部分，是计算机最重要的组成部分。
二、内存内存是计算机中的一个重要部件，用于存储各种程序与数据。
内存分为物理内存和虚拟内存两种，其中物理内存指计算机实际安装的物理内存数量，虚拟内存是利用硬盘上的空间来模拟物理内存，是一种虚拟存储器技术。
三、硬盘硬盘是计算机中的主要存储设备之一，它用于保存各种文件资料和系统程序等信息。
硬盘通常采用机械式磁盘的形式，可以根据需要进行格式化、分区、安装操作系统等各项工作。
四、显示器显示器是计算机输出设备之一，用于显示各种图形和文字信息。
它是根据CPU的指令控制像素点的变化颜色而实现图像和文字显示的。
现在的显示器基本上都是液晶屏幕，拥有高分辨率和色彩还原度。
五、显卡显卡是计算机里的一个重要部件，用于处理计算机中各种图像和视频数据，将其转换为显示器上的图像。
显卡通常有自己的GPU计算核心和独立的显存，可以进行各种图形渲染和计算操作。
六、主板主板是计算机硬件系统中最重要的组成部分之一，也被称为母板。
它负责连接上述各个硬件设备之间的交互和数据传输，是计算机硬件的主要枢纽。
主板还通常包括BIOS芯片、南北桥芯片、PCI插槽、SATA插槽、USB接口等部分。
以上是计算机硬件系统的主要组成部分，这些硬件设备在正常情况下可以一起协作运行，完成各种任务和工作。
如果你想维护和升级计算机硬件系统，那么你需要对这些硬件设备有一个清晰的了解，才能更好地发现问题，解决问题，使计算机具有更高的性能和更好的用户体验。
硬件系统课件完整版
编码和数制
二、八与十六进制之间旳转换
整数从右向左 小数从左向右
二进制
三位并一位 一位拆三位
八进制
二进制
四位并一位 一位拆四位
十六进制
编码和数制
100 110 110 111 . 010 100 ( 4 6 6 7 . 2 4 )8
计算机编码
字符编码
编码和数制
二进制编码 旳十进制数
中文编码
数据在计算机中旳表达方式
+77
01 0011 01
符号位
真值
机器数
编码和数制
机 器 数 / 真 值
即：+77 0 1001101
数据在计算机中旳表达方式
编码和数制
-77
原码 反码 补码
11 001101 10 110010 10 110011
原
反
码
RAM ROM
总线 控制电路
主机板
总线
键盘接口 并行接口 串行接口 I/O插槽
键盘 打印机 鼠标 用户电路
输入设备
鼠标
打印机
显示器
硬件系统
键盘
软盘 硬盘
键盘旳使用
字符键 功能键 控制键
硬件系统
位、字节、字及字长
位 字节（8位）
字，字长
存储位
硬件系统
存储单元 （字节）
存储体
存储体构造图
计算机软件系统
微型计算机旳工作基础
系统综述
微型计算机旳工作原理 程序旳执行过程 计算机系统旳层次构造 顾客与计算机软硬件旳关系 系统维护
工作基础
计算机导论计算机硬件系统
CPU的工作原理
CPU按照程序计数器指示的地址从内存中取出指令 ，然后解码并执行。
CPU执行的计算结果通常需要存储在内存中，以便 后续使用。
CPU需要与内存和其他硬件设备进行通信，这通 常通过总线来实现。
CPU的主要性能指标
频率
CPU的时钟频率是衡量其性能的重 要指标之一。频率越高，CPU每秒 钟执行的指令数越多。
合理安排布线
合理安排电路布线，减少信号传输延迟和 干扰。
优化电路设计
通过优化电路设计，减少功耗和延迟，提 高系统性能。
调整时序
根据需求调整时序，使系统各部件协同工 作，提高整体性能。
未来计算机硬件系统的发展趋势
融合不同技术
将多种技术融合在一起，如量子计 算、生物计算、光计算等，提高计 算机的性能和效率。
1 2
输入系统
包括输入设备、接口电路和数据总线，用于将 输入设备的数据传输到计算机中。
输出系统
包括输出设备、接口电路和数据总线，用于将 计算机处理后的数据传输到输出设备中。
3
输入输出设备的连接方式
包括串行连接和并行连接两种方式，根据设备 的类型和性能要求选择连接方式。
输入输出系统与主机的连接方式
通过接口电路连接
核心数
多核CPU可以同时执行多个任务， 提高处理效率。
缓存大小
缓存是CPU中用于临时存储数据的 内存，可以提高数据访问速度。
制程技术
制程技术越先进，CPU的功耗和性 能越好。
03
存储系统
内存的定义和分类
内存
内存是计算机的重要部件，负责存储和检索数据和指令，是CPU和外部存储 器之间的桥梁。
内存分类
高速缓存可以存储经常访问的数据，从而 减少CPU访问主存的次数，提高计算机的 运算速度。
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键盘 鼠标 扫描仪
输出设备（OUTPUT）
显示器 打印机 绘图仪
输入设备
常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。 常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。
键盘
A. 按键的数量分 类：８３键， ８８键，１０ １键等。 B. 按制造工艺分
类：机械式， 电容式，薄膜 式，电阻式等。
CPU基本原理
起始地址 内存储器 程序计数器 PC 程序计数器 PC 0100 （4） 操作码 07 （2） 控制器 译码器 地址码 0270 内存储器 地址 „ 0100 （1） 0101 内容 „„ 070270 程 序 区
自动加 1
指令寄存器
操作控制线路 （3） 累加寄存器 算术、逻辑运算部件 运算器
②接口类型：IDE、EIDE、UATA/33、UATA/66、SCSI等；
③盘面数：相当于软盘中的“面数”，又称磁头数； ④柱面数：相当于软盘中的“磁道数”； ⑤扇区数、数据传输率、硬盘转速、电源和重量等。
硬盘容量的计算： 总容量＝每扇区字节数×盘面数×柱面数×扇区数
光盘存储器
原理：运用光盘盘面的凸凹不平，表示 “0” 和“1”的信息，光驱利用激光头产 生激光扫描光盘盘面，读取“0”和“1” 的信息。 特点：记录密度高，存储容量大，数据 保存时间长。
鼠标
主要用于视窗界 面的操作环境中，通
无 线 光 电 鼠 标 器
过在桌面上移动鼠标
器带动光标移动来实 现各种需要的操作。
鼠标器通过串行
通讯接口与主机相连， 有机械式和光电式两 种。
扫描仪
扫描仪是一种光机电一体化的 输入设备，它可以将图文形象转换 成可由计算机处理的数字数据。
显示器
能及时显示计算机的提示信息和程序的运行结果，是向用
„ 0270
„„ 数据 数 据 区
CPU
3、CPU的性能指标：
CPU的字长 即CPU一次所能处理的数据的二进制位数； CPU字长有8bit，16bit，32bit，64bit等，目 前流行的微机主要采用32bit。 CPU主频 主频即CPU的时钟频率，用于衡量CPU每秒执 行指令的数量。系统时钟每隔一定的时间间隔 发出一个脉冲信号，CPU根据这个信号来执行 指令。 CPU主频通常以MH（兆赫）和GH（千兆 赫）为单位，１MH 指每秒执行１百万条指令。 目前流行的CPU的主频均已达GH 数量级。
光盘存储器（详见参考资料）
类型： 只读型光盘(CD-ROM)，只能读取信息， 不能写入，可提供680M的存储空间。 一次写入型光盘(CD-R)，只能写一次， 写后不能修改。 可擦型光盘(CD-RW)，可以重复读写， 但需要光盘刻录机操作。
优盘与移动硬盘
①优盘：又名闪存盘。
特点：防潮、耐高低温、抗震、防电磁波、
3.2.1 CPU
处理器
处 理 器
控制整个计算机 所有部件的工作
控制器
运算器
执行算术运算 和逻辑运算
CPU
1、控制器和运算器通常做在一个集成电路板 上，是整个计算机的核心，称为CPU（中央 处理器）。 微处理器MPU。 控制器负责读指令、解释指令 、执行指令。 运算器进行算术运算和 逻辑运算。其核心是一 个算术累加器（ALU）。
操作码
操作数
操作码 要完成的操作类型或性质 操作数 操作的内容或所在的地址
数据传送指令 数据处理指令 •程序控制指令 输入输出指令
内存
CPU
＋ － ×÷ And Or…… If Goto……
主机 I/O设备
其它指令
对计算机的硬件进行管理等
CPU基本原理
指令的执行过程分为以下4个步骤：
① 取指令 按照指令计数器中的地址，从内存储器中取出指令 ，并送往指令寄存器。
硬件和软件的关系
光有硬件的计算机称为裸机。 裸机并不能完全实现计算机的功能。 硬件和软件是必不可少的。
本节要点：
计算机系统结构，硬件和软件。 硬件的划分。 软件的功能和分类。 硬件和软件的关系。
3.2 微机硬件系统的组成
计算机硬件由CPU（控制器+运算器）、存储器、输 入设备和输出设备五大部分以及总线和接口组成。从外观 看，一台微机由主机和外部设备组成。以下逐个分析。
内存地址
RAM在实际存储的时候被分 成为多个等长的存储单元， 在微机中一般按照字节存 储，即按字节来分存储单 元。比如，如果有内存１ kB，则被分为1024个存储 单元。每个存储单元将被 赋予一个编号即内存地址。 注意区分内存地址和内存地 址中的内容的区别。
FFFFH
0002H
0001H
0000H
容量大、携带方便等
②移动硬盘
特点： •容量大，单位存储成本低； •速度快； •兼容性好，即插即用； •具有良好的抗震性能。
软盘存储器
3.5英寸软盘示意图
塑料壳 读写窗口 挡板
软盘一般有5寸盘 (5.25“)和3寸盘(3.5”)，高密 3寸盘的存储容量为1.44M， 高密5寸盘容量为1.2M，现
在一般采用3寸盘。在DOS
计算机硬件组成
输出设备
主机
外设
外存设备 输入设备 网络设备
计算机硬件包括主机和外设
计算机的五大部件
存储器 外存储器
冯.诺依曼思想：
输 入 设 备
内存储器
输 出 设 备
• 二进制
•程序与数据一样存 放在内存 •五大模块
运算器
控制器 数据流 控制流
计算机软件系统
软件系统指计算机中运行的程序和文档。 软件系统包括系统软件和应用软件两大 类。应用软件是直接供用户使用，完成 用户需要的某些功能的。
定义：是指计算机系统中能够为多个部件共 享的一组公共信息传输线路。
按功能和传输信息的种类可以分为： a.数据总线 b.地址总线 c.控制总线
性能表征： a.总线宽度 b.总线频率
总线分类
连 接 对 象
内部总线：连接CPU的各个组成部件（芯片 内部）
中央处理器(CPU) 各种程序包
计 算 机 系 统
计算机硬件系统
硬件系统包括所有的机器设备，是整个 计算机系统的基础，它决定了这个计算 机系统可能实现的功能及可能达到的性 能指标。 冯·诺依曼结构计算机硬件体系结构由 五个基本部件：输入器、输出器、控制 器、运算器和存储器组成。 在此基础上可以进一步分为主机和外设 两部分。
大学计算机基础 第一部分计算机基础理论
第3讲 计算机硬件系统
本讲要点
计算机系统组成 硬件和软件的概念及关系 计算机硬件系统组成（本讲重难点） 硬件的组成，5大部分 CPU的构成、各部分的功能与主要参数指标 内存的构成、内存地址计算 外存的类型，磁盘的存储计算，各类光盘的标识 IO设备的类型，显示器和显示卡，各项指标 BUS和接口的作用和类型 微机构成及各部分的功能 微机中各硬件的具体形态 微机的组建
3.2.2 存储器
存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合， 每个记忆单元由8位二进制位组成，可读写其中的数据。 存储器通常 分为内存储 器和外存储 器
存放大量信息 的外存储器
存储器
信息交流中心
内存储器
存储器
微型机的存储器用来存放程序和数据，存储器容量的大 小、存取数据速度的快慢将直接影响到微型机系统的性能。 随机存储器 RAM
主存储器
只读存储器 ROM
可编程只读存储器 PROM 可改写只读存储器 EPROM
存 储 器
（内 存）
外存储器
（辅助存储器）
磁盘存储器：软磁盘 、硬磁盘 光盘存储器
内存储器
内存储器
168线
72线
内存功能与分类
概念：内存储器(主存储器、主存) ，是存放程 序和数据的部件。其特点是存取速度较快，CPU 可以直接访问。分为： 静态随机存取存储器（SRAM） 动态随机存取存储器 （DRAM） 只读存储器（ROM） 高速缓冲存储器（Cache) 计算机运行时的程序和数据均放在RAM中， 一旦掉电，其中的内容将全部丢失。
内存地址
每个记忆单元由8位二进制位组成。
字节BYTE
1KB=210B=1024B
7 6 5 4 3 2 1 0
位Bit
1MB= 210KB= 1024KB 1GB= 210MB= 1024MB
1TB= 210GB= 1024GB
3.2.3 外存储器
概念：辅助存储器（辅存），容量大，保存 时间长，不能与CPU直接交换数据。 CPU、内存、外存间的关系： CPU 内存 外存
中用“A：”、或“B：” 来表示软盘的盘符。
轴盘连接孔 盘 片 写 保 护 孔
软盘的容量计算
格式化容量＝字节数/扇区×扇区数/磁 道×磁道数/面×面数 如：一双面软盘，有40个磁道，9扇区/ 磁道，其格式容量为： 512 × 9 × 40 × 2＝368640（字 节），简称360KB。
3.2.4 输入输出设备 （I/O设备）
交换数据
交换数据
不能直接交换
思考：既然内存不能长久保存数据，开机后CPU的数据 是如何处理的。
外存储器的分类
硬磁盘存储器
软磁盘存储器
光盘存储器
优盘（Flash Memory)移Fra bibliotek硬盘硬盘
硬盘
硬盘片 读写磁 头
硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成 读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的 托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面 硬盘容量视具体类型而定
CPU
2、指令和指令系统 指令：是能被计算机识别并执行的二进 制代码，由操作码与操作数组成。 指令系统：即一台计算机所有指令的集 合，包括数据传送指令、数据处理指令、 程序控制指令、输入、输出指令和其他 指令。