大一计算机应用基础硬件基础复习用PPT课件

– 多种输入和输出并行
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程序和数据的存储
• 程序存储 和 程序控制 • 存储器基本存储单元
– 每个存储单元一个地址 – 按地址访问存储单元内容
• 地址、地址总线和寻址能力 • 计算机存储器及其作用：
– 高速缓存、主存(内存）、辅存(外存) – 存储数据和指令
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存储器及其管理
• 用二进制表示信息
• 微型计算机仍然沿袭了冯诺伊曼模式。通常将
中央处理器和内存储器合在一起称为主机，将
外存储器、输入设备和输出设备等称为计算机
外部设备，简称外设。
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计算机系统基本组成
• 计算机系统：硬件和软件 • 硬件：中央处理单元、输入接口和设备、输
出接口和设备、以及存储器等 • 软件：程序、文件以及有关的文档资料
– SRAM（Static）
• 集成度低、成本高、功耗较大 • 用于Cache
– DDR——双倍数据速率内存 – DDR2
• 参考：/bbs/19385.html
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存储器及其管理 2. 现代存储技术
• 直接连接存储技术
– 磁盘：大容量、高转速
– 磁带：成本低、灵活方便、易于保存
– 容量单位（位、字节、KB、 MB、GB、TB）
1．存储器器件的变革 2. 现代信息存储技术 3．存贮器的层次结构 4．高速缓冲存储器技术 5．虚拟存储技术
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存储器及其管理 1．存储器器件的变革(1)
• 存储器器件的基本要求
– 能表示两个状态（电路、磁性体、光器件 ） – 能保持状态的稳定 （磁性体最佳） – 在控制条件下可以实现状态转换
图示
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计算机硬件基本组成
• 存储器、运算器、控制器、输入设备与输
出设备等五大部分
图示
• 中央处理器(CPU)
– 运算器、控制器制作在同一芯片内
• 早期：以控制器、运算器为机器的中心
– 快速中央处理在等待慢速的外围设备
– 控制器的负担过重
• 改成以主存储器为中心
– 系统的输入／输出与CPU的运算并行
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磁光技术移动存储产品
• 专业应用 • 产品类别
– 磁阻技术的ORB – 结合光学与电磁学可重复擦写存储技术的
MO – 体积小巧的Click! – IBM的Microdrive – 使用了DVD技术的Dataplay
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闪盘
• USB接口 • 整合闪存芯片、USB I/O控制芯片 • 容量：16MB~2GB
• 得失：增加内存容量、降低运行速度
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总线、外设和接口
1．CPU内部总线 2. 外部设备 3. 主机板上的扩展总线 4. 硬盘接口 5. USB外设接口
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总线、外设和接口 1．CPU内部总线（1）
• 总线：计算机内部各个模块相互交换 信息的公共通道
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总线、外设和接口 可编辑 1． CPU内部总线（2）
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实验与作业要求
（继续前面未完成的任务）
• 《计算机应用基础实验指导》08版
– 继续完成实验7 PowerPoint的基本操作 – 继续完成实验6 Excel的基本操作 – PowerPoint补充综合实验 – Excel补充综合实验
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磁芯存储器
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半导体存储器
在CPU内部，容量为256K字节或512K字节
• Cache的“命中率”的问题 ： • 各级缓存和内存间内容保持一致的问题
– 同步更新内存内容 – 滞后更新内容的方法
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存储器及其管理 5. 虚拟存储技术
• 用外存(硬盘)模拟内存 • 目的：扩大内存容量 • 虚拟内存实现的方法
– 暂时不用的内存数据存入外存 – 需要时从外存调入内存运行
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总线、外设和接口
• RS-232C：通用的串行端口 COM • USB：通用串行总线（Universal Serial Bus）由Intel提出
的一种新型接口标准，目前已是主流规范 – 使所有的低速设备都可以连接到统一接口上 – 支持功能传递，可以相互连接成串 – 为设备提供电源 – 具有热插拔功能 – 以树状结构连接127个几乎目前所有种类的外设 – 最大数据传输速率为12Mbps – USB 2.0的数据传输速率可达到480Mbps
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• 声卡：多媒体功能必不可少的，用于录音和放音
– 技术指标：采样位数、最高采样频率、是否采 用数字信号处理器（DSP）、FM合成+波表 （ Wave Table）合成、内置混响和功放芯片、 Internet连接
• 调制解调器：电话线上网
– 内置式与外置式(PC机)、PCMCIA(便携机) – 技术指标：速率、差错控制标准 、数据压缩标量、高速度、高便携带性
– 闪存卡、闪盘、移动硬盘
• 网络存储技术：
– 网络附加存储NAS(network add-on storage)
– 存储区域网络SAN(storage area network)
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存储器及其管理 3. 存贮器的层次结构
• 存储器容量与速度的矛盾
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计算机系统基本组成
计算机系统
计算机软件系统 计算机硬件系统
系统软件 应用软件 中央处理器 存储器 输入设备 输出设备
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存储器
• 内部存储器（内存）
– 随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）
• 高速缓冲存储器（Cache） • 外部存储器（外存）
– 由软盘、硬盘、U盘、光盘和磁带存储器等 组成
PCI-Bus
• 特性
• 比VL-Bus更优秀，主要供Pentium使用
• 总线通过“PCI桥”与微处理器相连，不会过热
• 增加了高速的读/写缓冲器，解决数据延迟问题 • 支持64位数据传输，数据传输率267Mbps
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SATA接口和IDE接口
SATA接口
IDE接口
SATA插座
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硬盘和光盘
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扩展总线的发展
性能
64位
PCI Bus VL-Bus2.0
VL-Bus
MCA Bus
32位
EISA Bus
ISA Bus
16位
PC/XT Bus
1980
8位 1990
年份
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各种扩展总线的性能比较
性能
ISA EISA PCI
最大总线宽度 bit 16 32 32/64
最高时钟频率 MHz 8 8.3
– 80年代初 – IBM PC/XT计算机
• ISA总线
– 工业标准体系结构(Industry Standard Architecture)
– 为16位的286 PC/AT计算机开发
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PCI总线系统
VL-Bus
• 1993年，Intel等推出
• 外围部件互连
(Peripheral
Component Interconnect)
硬盘
– 高速、大容量，80GB~200GB
– 硬盘接口
/cword/2816.shtml
• IDE（ Integrated Drive Electric）接口
• SCSI（Small Computer System Interface）接口
• 光纤通道 • SATA
• 总线类型
– 数据总线DB – 地址总线AB – 控制总线CB
• 总线的管理：申请、等待、判定、交用 • *独立双重总线（Dual Independent Bus）
– Pentium II芯片中实现 – 前端总线：微处理器和主存间的信息交换 – 后端总线：微处理器和高速缓存间信息交换
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总线、外设和接口 2．外部设备
• 外存储器：软盘、硬盘、光盘和磁带机 • 输入设备：键盘和鼠标 • 输出设备：显示器和打印机 • 其他设备：
– 绘图机、扫描仪、摄像头、照片输出机、数码照 相机、音响
– 声卡、调制解调器、网卡等等
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总线、外设和接口 3．个人计算机上的扩展总线
• 两个问题：
– 主板如何与外围设备进行高速数据交换 – 主板上如何扩展计算机的功能
• IEEE 1394：另一个用于高速传输数据的串行接 口标准
– 数据传输速率可达到400Mbps，最高可达3.2Gbps。
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发展中的计算机技术
• 摩尔定律
– Intel创始人摩尔1965年提出 – 预言单位平方英寸芯片的晶体管数每过18－24个月就
增加一倍
• *双核处理器(Dual Core Processor)和多核处理器 • *提高时钟节拍 • *实行并行处理 • *改变计算机的工作模式
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闪存卡
• 基于半导体技术
• 特性：低功耗、高可靠性、高存储密度、 高读写速度
• 数码相机、MP3、PDA • (Personal Digital Assistant)
索尼公司 的Memory
Stick(MS)
Compact Flash (CF)卡 Smart Media (SM)卡
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Multi Media Card(MMC)
三层结构： Cache Memory Disk
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存储器及其管理
4.高速缓冲存储器技术
• 解决快速CPU和低速内存之间的矛盾 图示 • 多级高速缓存
/jh/45/180390.html
– 一级Cache：在CPU的芯片内，容量小 – 二级Cache：早期安装在主板上，现在一般也
图示
• 光驱的接口与硬盘的相同
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软盘
• 软盘：移动存储设备
– 3.5英寸，1.44MB
• 需要有相应的软盘驱动器 • 软盘的写保护
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显示器、显示卡、键盘和鼠标
• 显示器：
参数：尺寸、分辨率、材料类型
• 显示卡
– 模拟接口与数字接口 – AGP图形加速显示卡 – 显示内存
• 键盘：101/102键、Windows键、无线键盘 • 鼠标：机械的、光电的、无线遥控
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计算机硬件基础知识 参考教材
《计算机应用基础08版》第二章
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冯诺伊曼模式
• 1946年，美籍匈牙利科学家冯诺伊曼（John von Neumann）指出一个通用计算机应由运算 器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等 组成，并采用程序存储和控制的方式进行运算。 这种计算机框架模式被称为冯诺伊曼模式。
准 、传真（FAX）功能、兼容性(美国Hayes)
• 网卡 ：局域网
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PS/2口
USB口
接口
可编辑
游戏接口
串行口
并行口
声卡音频接口
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U盘
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容量单位
• 1B = 8bits (Max : 255) • 1KB=1024B=210 • 1MB=1024KB=220 • 1GB=1024MB=230 • 1TB=1024GB=240
– 深圳朗科公司开发的优盘(OnlyDisk) – 华旗资讯的爱国者迷你王(MiniKing)等
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移动硬盘
• USB接口 • IEEE1394接口
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CPU Cache
RAM(Random Access Memory)随机存储器
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从8位的PC总线到16位ISA总线系统
• PC/XT总线
• 存储器器件变革
– 电子器件：40年代，速度快，容量小，不能停电 – 磁芯存储器 50年代 – 半导体存储器 60年代 、速度快、体积小、耗电省
• 即RAM芯片或ROM芯片
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存储器及其管理 1．存储器器件的变革(2)
• 内存半导体存储器类型 – DRAM（Dynamic）
• 电容充放电、结构简单、容量大、功耗小 • 用于内存
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可编辑
打印机、扫描仪
• 打印机
类型 打印分辨率（DPI） 打印速度 彩色打印 打印机价格
• 扫描仪：
三类打印机的性能比较
针式打印机
激光打印机
较低
高
较慢
快
无
一般没有
较高
高
喷墨打印机 较高 较快 有 较低
– 性能指标：分辨率、色彩位数 、 扫描幅面 、扫描速度
– 分类：手持式扫描仪、平板扫描仪、滚筒扫描 仪
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峰值传输速率 Mbps
16 133/267
持续传输速率 Mbps
8
80
并发性
无有
强
支持设备数量
12 8~10 3~4
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可编辑
PCMCIA总线
• 小、薄、轻环境下的总线系统
– 用于便携式计算机
• 个人计算机存储卡国际联盟
– Personal Computer Memory Card International Association
低功耗高可靠性高存储密度高读写速度personaldigitalassistantcompactflashcf卡smartmediasm卡multimediacardmmc索尼公司的memorystickms可编辑28结合光学与电磁学可重复擦写存储技术的mo使用了dvd技术的dataplay可编辑29华旗资讯的爱国者迷你王miniking等可编辑30ieee1394接口可编辑31ramrandomaccessmemory随机存储器cpucache可编辑32pc16isaibmpcxt计算机工业标准体系结构industrystandardarchitecture为16位的286pcat计算机开发可编辑33pci外围部件互连peripheralcomponentinterconnect支持64位数据传输数据传输率267mbpsvlbuspcibus可编辑34sataidesata插座sata接口ide接口可编辑35硬盘硬盘接口http