第2章 主机
第2章计算机系统的组成
2.2 计算机硬件系统
算
输 入 设 备 备 设 出
输
1.1 计算机硬件
2. 2. 1
微型计算机的硬件组成
微型计算机硬件系统由主机和常用外围设备两大部分 组成。 组成。 主机由中央处理器(CPU)和内存储器 和内存储器(ROM,RAM)组 主机由中央处理器 和内存储器 组 用来执行程序、处理数据， 成，用来执行程序、处理数据，主机芯片都安装在一 块电路板上，这块电路板称为主机板（主板）。 ）。为了 块电路板上，这块电路板称为主机板（主板）。为了 与外围设备连接， 与外围设备连，在主机板上还安装有若干个接口插 槽，可以在这些插槽上插入不同外围设备连接的接口 用来连接不同的外部设备。 卡，用来连接不同的外部设备。 主机与外围设备之间信息通过两种接口传输。 主机与外围设备之间信息通过两种接口传输。一种是 串行接口，如鼠标；一种是并行接口，如打印机。 串行接口，如鼠标；一种是并行接口，如打印机。
常用的总线结构有： 常用的总线结构有： （1）ISA总线 ） 总线 （2）MCA总线 ） 总线 （3）EISA总线 ） 总线 （4）VESA总线 ） 总线 （5）PCI总线 ） 总线
2. 2. 2
微型计算机的常见外设
微型计算机常用外围设备有显示器、键盘、 微型计算机常用外围设备有显示器 、 键盘 、 鼠标器 及外存储器。外存中常用的有硬磁盘（硬盘） 及外存储器 。 外存中常用的有硬磁盘 （ 硬盘 ） 、 软 磁盘（软盘）和光盘。 磁盘 （ 软盘 ） 和光盘 。 如果需要还可以根据用户的 要求配置打印机、绘图仪、投影仪； 要求配置打印机 、 绘图仪 、 投影仪 ； 同时为了联网 还可以配置调制解调器等通信设备。 ，还可以配置调制解调器等通信设备。 微机用键盘按照按键个数多少可分为84键 微机用键盘按照按键个数多少可分为 键、101键、 键 104键等几种，目前广泛使用的是 键等几种， 键等几种 目前广泛使用的是101键、104键标准 键 键标准 键盘。这两种键盘一般可分为四个区域： 键盘 。 这两种键盘一般可分为四个区域 ： 主键盘区 功能键区、编辑键区、小键盘区（数字键区） 、功能键区、编辑键区、小键盘区（数字键区）。
第二章 微型计算机系统
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外存：永久性存储器 外存：永久性存储器
存储器与存储系统
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存储器是一种具有保存和存取信息（程序、数据） 存储器是一种具有保存和存取信息（程序、数据） 是一种具有保存和存取信息 的设备/器件，是计算机系统不可或缺的资源。 的设备/器件，是计算机系统不可或缺的资源。 现代微型计算机的存储系统结构： 现代微型计算机的存储系统结构： 高速缓存--主存 外存 主存-高速缓存--主存--外存 为什么采用这种结构？ 为什么采用这种结构？ 指令执行速度依赖于内存读写速度 高速CPU需配置高速内存 高速CPU需配置高速内存 大软件需配置大容量内存 高速度 大容量 17
13
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问：内存与外存是一回事吗？
• 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存； 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存； • 通过I/O接口才能被 接口才能被CPU控制的存储器称为外存。 控制的存储器称为外存。 通过 接口才能被 控制的存储器称为外存
第2章 微型计算机系统
硬件和软件系统
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软件 程序及其配套的 数据、文档等
软件
计算机 系统
硬件 “看得见、摸得着 ”的物理载体
硬件
2
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7
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问：主机包含哪些部件？ CPU又是什么意思？ 又是什么意思？ 主机包含哪些部件？ CPU又是什么意思 答：
第2章 多媒体系统组成
2.5.3 数码照相和摄像设备 数码照相机和普通的单镜头反光相机相似，其 实是一台能够独立工作的微缩计算机。数字照相机 不用胶片，而使用CCD阵列，把来自CCD阵列的电 压信号送到模数转换器后，变换成图像的像素值。 目前的数码照相机的像素已达1000万以上，并且有 变焦功能。
（3）按扫描幅面分类 幅面表示可扫描原稿的最大尺寸，最常见的为A4和 A3幅面的台式扫描仪，此外，还有A0大幅面扫描仪。 （4）按灰度与彩色分类 扫描仪可分灰度和彩色两种 （5）按反射式或透射式分类 反射式扫描仪用于扫描不透明的原稿
©李小英 谷长龙
3．扫描仪的技术指标 （1）原稿种类 透射或者反射原稿，连续调试线条 稿，阳图或阴图原稿均可扫描分色。 （2）扫描精度 扫描精度通常用分辨率或解像度来 衡量。 （3）扫描分辨率 （4）色彩精度 （5）扫描速度 （6）阶调 （7）灰阶 （8）鲜锐度 （9）色彩再现能力 （10）接口标准
6. 大容量存储设备 主要有大容量硬盘、光盘等
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7. 通信设备 负责多媒体计算机之间的数据交换，主要硬件 有网卡、调制解调器、交换机等。
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2.3 多媒体计算机核心设备
2.3.1 多媒体处理器 2.3.2 多媒体总线
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2.3.1 多媒体处理器 1.MMX技术 MMX技术实际上是对Pentium指令集的一个多媒体 扩展，它利用单指令多数据流（Single—Instruction Multiple—Data，SIMD）技术，开发了很多算法内部蕴 藏的并行机制，其核心是适应多媒体低精度、大数据量的 数据流特点，充分地利用Pentium64位宽度的数据通道， 在一个指令周期并行处理多个数据 MMX技术的主要性能是： （1）提供了4种新的64位数据类型 （2）MMX技术提供了8个64位MMX寄存器MM0~MM7 （3）增强的指令系统，扩展的丰富的MMX指令可以将多 种数据 元素（8×8.4×16或2×32定点）打包成64位并 行操作，并提供57条MMX指令组成的MMX指令集：
第2章 计算机系统的组成与工作原理_习题参考答案
第2章习题参考答案一、选择题1．计算机主机是由CPU和（ D ）构成的。
A．控制器B．输入/输出设备C．运算器D．内存储器2．在计算机软件系统中，用来管理计算机硬件和软件资源的是（ B ）。
A．程序设计语言B．操作系统C．诊断程序D．数据库管理系统3．I/O接口位于（ C ）。
A．主机和I/O设备之间B．主机和总线之间C．总线和I/O设备之间D．CPU和内存储器之间4．计算机中表示信息的最小单位（ A ）。
A．位B．字节C．字D．字长5．计算机中基本的存取单位是（ B ）。
A．位B．字节C．字D．字长6．微型计算机中的Cache是（ B ）。
A．只读存储器B．高速缓冲存储器C．可编程只读存储器D．可擦除可再编程只读存储器7．配置高速缓冲存储器（Cache）是为了解决（ C ）问题。
A．内存与辅助内存之间速度不匹配B．CPU与辅助内存之间速度不匹配C．CPU与内存储器之间速度不匹配D．主机与外设之间速度不匹配8．采用PCI的奔腾微型计算机，其中的PCI是（ B ）。
A．产品型号B．总线标准C．微型计算机系统名称D．微处理器型号二、填空题1．电子计算机能够快速、准确地按照人们的意图进行工作的基本思想是（存储程序），这个思想是由（冯·诺伊曼）提出的，按照这个思想，计算机由5大部件组成，它们是（控制器）、（运算器）、（存储器）、（输入设备）、（输出设备）。
2．CPU是由（运算器）和（控制器）组成的。
3．根据功能的不同，可将内存储器分为（随机存取存储器或RAM）和（只读存储器或ROM）两种。
4．在表示存储器的容量时，MB的准确含义是（220字节）。
5．5678.123=(1 0110 0010 1110.0001 1111 01)2=(13056.0764)8=（162E.1F4）H。
6．同一个字母的大小写，（小写）字母的ASCII码值比（大写）字母的ASCII码值要大（32）。
7．微型计算机采用总线结构，根据传送信息的种类不同，系统总线分为（数据总线）、（地址总线）和（控制总线）。
七年级信息技术 第2章计算机硬件组成课件 青岛版
2.4.2 光存储设备
一切采用光盘作为数据存储介质的设备统一被称 为光存储设备（简称光驱）。目前，光驱的种类很多， 根据光盘的存储技术可以将其分为CD光盘驱动器和 DVD光盘驱动器两大类。根据光盘是否可擦写的特性， 光驱又分为普通光驱（即只能读取，不能写入）和刻录 机（可读可写）两种。按照光驱与主板连接接口的种类， 又可以将其分为IDE接口光驱、SATA接口光驱、SCSI 接口光驱和USB接口光驱，其中除了USB接口光驱属于
2.2.1 主板类型
按照主板的结构，可以将其分为AT主板、Baby AT主 板、ATX主板、一体化（All in One）主板和NLX主板等类 型。随着计算机技术的发展，一些结构的主板已经逐渐退出 市场，下面将主要介绍一下常见的ATX结构主板和NLK结构 主板。
ATX主板：ATX主板是在AT主板和Baby AT主板的基
： 1．Intel Intel公司是目前世界上最大的CPU生产
厂商，下面我们将对市场Intel公司的主流CPU产品进行简
单介绍
Core2 E6700（酷睿2 E6700）
Celeron 440（赛扬440）
2．AMD：AMD是一家专门为计算机、通信和消费电
子行业设计和制造微处理器的芯片制造企业，是Intel在 CPU市场上的主要竞争对手。接下来，我们将来介绍一下 目前AMD的主流CPU产品。
2．扫描仪：扫描仪是一种高精度、光电一体化的高科技产品， 用户通过扫描仪能够将图片、胶片，以及各类图纸图形和文 稿输入到计算机中，以便计算机对这类信息进行处理。
3．数码摄像头与耳麦：数码摄像头与麦克风已经成为用户在 网络媒体交互中不可缺少的输入设备。用户可以通过数码摄 像头拍摄数字影像信息，而麦克风则可以向计算机中输入声 音数据。
第2章计算机系统概述实例
第2章计算机系统概述实例案例1 微型计算机的硬件结构和软件配置【任务与问题】微型计算机作为计算机家族的杰作代表，以它小巧、灵活、方便、便宜的特点受到人们的青睐，已成为大众化的信息处理工具。
一个完整的微机系统是由哪些硬件系统和软件系统组成?微机主机箱中的硬件由哪些部件组装而成？每台微机应该安装哪些常用的软件才能充分发挥其功能？如何查看微机的主要参数和性能指标？本案将对这些问题进行分析和讨论。
【分析与讨论】“裸机”,裸机无法实现任何信息处理的功能。
只有软件和硬件的结合才能充分发挥计算机系统的功能。
微机的硬件系统是组成计算机系统的各种物理设备的总称。
认识微机主机箱的内部结构，首先在老师的指导下，打开一台具有标准配置的微型计算机。
根据教程中微机硬件组成的讲解，查看实验室中微机的硬件配置，熟悉微机主机箱内部结构，认识每个部件的布局及功能。
查看微机的主要参数、性能指标及基本配置,可以在Ｗｉndoｗs的操作系统中打开“控制面板”中的“系统”进行查看。
或在“系统属性"中查看微机上的硬件配置和软件配置.【操作步骤】１．熟悉微型计算机的硬件配置1。
1所示。
另外经常使用的还有打印机、数码摄像机、扫描仪等设备.图1。
1微机硬件系统配置示意图微型计算机从结构可以分为主机和外部设备两大部分.微机主要功能集中在主机上，主机箱的外观虽然千差万别,但每台主机箱前面都有电源开关，电源指示灯,硬盘指示灯,复位键、光盘驱动器，软盘驱动器等组成。
主机箱里有中央处理器（简称CPＵ)、主存储器、外存储器（硬盘存储器、软盘存储器、光盘存储器)、网络设备、接口部件、声卡、视频卡等配置.2。
认识主机箱的内部结构和主要部件在老师的指导或演示下打开计算机.在任务实现过程中,注意微机计算机打开时需要有严格的防护措施，最常见的就是防止人体的静电，可能对计算机的芯片造成影响.所以需要戴上防静电手套，进行计算机硬件的安装和拆卸.拆开微机机箱后，可以看到的硬件部件有:(１）主板主板是微机最重要的部件之一,是整个微机工作的基础.主板是微机中最大的一块高度集成的电路板,如图1．２ＣＰU、BIOＳ芯片、内存条、控制芯片组、机箱(电源）接口,硬盘接口、光驱接口、软驱接口、ＡGＰ显卡接口、两个ＵＳB 接口、一个并行接口、两个串行接口、PＣI局部接口、总线等。
计算机组成原理-第二版-唐朔飞著-课后习题答案完整
第1章计算机系统概论1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：P3计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。
计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
2. 如何理解计算机的层次结构？答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。
（1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。
（2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。
（3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。
通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。
各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。
3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。
答：机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言，汇编语言是机器语言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。
高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）之后才能被执行。
4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？答：计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。
5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么？解：冯?诺依曼计算机的特点是：P8● 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；● 指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；●指令和数据均用二进制表示；● 指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；● 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；● 机器以运算器为中心（原始冯?诺依曼机）。
第2章答案(计算机系统基础)
习题二一、选择题1. 微型计算机的运算器、控制器、内存储器构成计算机的C。
A）CPU B）硬件软件C）主机D）外设2. 下列存储器中，存取速度最快的是D。
A）软盘B）硬盘C）光盘D）内存3. 关于存储器的特性，下列说法中不正确的是B。
A）存储单元新的信息未写入之前，原来的信息保持不变B）存储器可分为RAM和ROMC）主存储器简称“内存”D）存储单元写入新的信息后，该单元中原来的内容便自动丢失4. 在表示存储器的容量时，一般用MB作为单位，其准确的含义是B。
A）1024万B）1024KB C）1000KB D）1024B5. I/O接口位于A。
A）总线和设备之间B）CPU和I/O设备之间C）主机和总线之间D）CPU和主存储器之间6. 下面各组设备中依次为输入设备、输出设备和存储设备的是C。
A）ALU、CPU、ROM B）磁带、打印机、激光打印机C）鼠标器、绘图仪、光盘D）磁盘、鼠标器、键盘7. 显示器分辨率指的是整个屏幕可以显示B的数目。
A）扫描线B）像素C）中文字符D）ASCII字符8. 指挥、协调计算机工作的设备是D。
A）输入设备B）输出设备C）存储器D）控制器9. 下列4个不同数制表示的数中，数值最大的是A。
A）（11011101）B B）（334）OC）（219）D D）（DA）H10. 汉字在计算机系统内使用的编码是B。
A）输人码B）机内码C）字型码D）地址码11. 按照汉字的“输入→处理→输出打印”的处理流程，不同阶段使用的汉字编码分别是C。
A）国际码→交换码→字型码B）输入码→国际码→机内码C）输入码→机内码→字型码D）拼音码→交换码←字型码·2·2.1 计算机系统概述12. 一个72点阵的汉字，其字型码所占的字节数是C。
A）288 B）128 C）648 D）7213. R进制的基本符号是D。
A）0～R B）1～R C）1～R-1 D）0～R-114. 计算机能够识别的计算机语言是B。
第2章 微型计算机系统的组成
第2章 微型计算机系统的组成
4) 小键盘区（数字／全屏幕操作键区） 该键区的键位多数分为上、下档。与字符键区的 操作不同的是，小键盘上、下档键的输入是通过数字 锁定键〈Num Lock〉来控制转换的。
第2章 微型计算机系统的组成
2. 鼠标器
鼠标器（Mouse）的主要用途是用来定位光标或完 成某种特定的输入。常用的鼠标器有两种：机械式和 光电式。二者仅在控制光标移动的原理上有所不同， 在使用方面没有什么区别。 鼠标器分为三键（PC）鼠标和两键（MS）鼠标， 如图2.5所示。各按键的功能可以由所使用的程序来定 义。在不同的程序中使用鼠标器，其按键的作用可能
第2章 微型计算机系统的组成
1) 数据总线（DB）
数据总线用来传送数据信息，是双向总线。 2) 地址总线（AB） 地）
控制总线用来传送控制信号、时序信号和状态信 息等。
第2章 微型计算机系统的组成
2.1.2 微型计算机常用的外部设备
通常用各类指令的平均执行时间和相应指令的运行比
例综合计算，作为衡量微机运行速度的标准。目前微 机的运行速度已达200 MIPS～300 MIPS。
第2章 微型计算机系统的组成
3. 时钟频率（主频）
时钟频率是指CPU在单位时间（秒）内发出的脉 冲数。通常，时钟频率以兆赫（MHz）为单位。时钟 频率越高，其运算速度就越快。 4. 内存容量 内存一般以KB或MB、GB为单位。内存容量反映 了内存储器存储数据的能力。存储容量越大，其处理 数据的范围就越广，并且运算速度一般也越快。
第2章 微型计算机系统的组成
2. 打印机
打印机是微机系统中常用的设备之一。打印机在 微机系统中是可选件。利用打印机可以打印出各种资 料、文书、图形、图像等。根据打印机的工作原理， 可以将打印机分为3类：针式打印机、喷墨打印机和激 光打印机，如图2.7所示。
第1-3章计算机组成原理课后习题答案
第1章计算机系统概论什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件硬件和软件哪个更重要解：计算机系统由硬件和软件两大部分组成。
硬件即指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外设等。
软件是看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成，用来充分发挥硬件功能，提高机器工作效率，便于人们使用机器，指挥整个计算机硬件系统工作的程序、资料、数据集合。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
如何理解计算机系统的层次结构解：（1）第一级：实际机器M1 (机器语言机器)，机器语言程序直接在M1上执行；（2）第二级：虚拟机器M2（汇编语言机器），将汇编语言程序先翻译成机器语言程序，再在M1-上执行；（3）第三级：虚拟机器M3(高级语言机器)，将高级语言程序先翻译成汇编语言程序，再在M2、M1（或直接到M1）上执行；（4）第零级：微程序机器M0（微指令系统），由硬件直接执行微指令。
（5）实际上，实际机器M1和虚拟机器M2之间还有一级虚拟机，它是由操作系统软件构成，该级虚拟机用机器语言解释操作系统。
（6）虚拟机器M3还可以向上延伸，构成应用语言虚拟系统。
说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及联系。
解：机器语言由0、1代码组成，是机器能识别的一种语言。
用机器语言编写程序时要求程序员对他们所使用的计算机硬件及其指令系统十分熟悉，编写程序难度很大，操作过程也极易出错。
汇编语言是符号式的程序设计语言，汇编语言是面向机器的语言，它由一些特殊的符号表示指令。
用汇编语言编写的汇编语言程序必须先被翻译成机器语言程序，才能被机器接受并自动运行。
汇编语言的每一条语句都与机器语言的某一条语句（0、1代码）一一对应。
高级语言是面向用户的语言，与具体的计算机指令系统无关、对问题的描述更接近于人们习惯，且易于掌握和书写。
它具有较强的通用性，程序员完全不必了解、掌握实际机器M1的机型、内部的具体组成及其指令系统，只要掌握这类高级语言的语法和语义，便可直接用这种高级语言来编程，给程序员带来了极大的方便。
第二章习题答案
第二章主机习题答案一、名词解释1.中央处理器：又叫做CPU，它是微型计算机的核心部件，它反映了不同时代微型计算机的档次和基本性能2.主频：CPU的时钟频率称为主频, 主频越高, 则计算机工作速度越快。
3.外频：系统的前端总线频率（FSB）也就是所谓的外频，是由主板为CPU提供的基准的时钟频率。
4.倍频：倍频即主频与外频之比。
5.BIOS：即计算机的基本输入输出系统(Basic Input-Output S ystem)，是集成在主板上的一个ROM芯片，其中保存有计算机重要的基本输入/输出程序、系统信息设置、开机通电自检程序和系统启动自检程序。
6.CMOS：本意是指互补金属氧化物半导体，一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料。
在计算机中是指微机主板上的一块可擦写的RAM芯片，用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。
7.只读存储器：它是一种存储芯片，其中的内容一经写入就不能修改，并且在主机关掉后内容也不会消失。
8.随机存储器：它是一种可以通过在紫外线的照射或者使用电来擦除其中内容的特殊的PROM芯片。
其中的内容被擦除后，可以重新写入新内容。
9.SDRAM：SDRAM是同步动态存储器的缩写，其时钟频率与CPU前端总线的系统时钟频率相同，利用一个单一的系统时钟同步所有的地址数据和控制信号。
使用SDRAM不但能提高系统表现，还能简化设计、提供高速的数据传输。
在功能上，它类似常规的DRAM，且也需时钟进行刷新。
可以说，SDRAM是一种改善了结构的增强型DRAM。
目前的SDRAM有10ns和8ns两种参数类型。
10.DDR SDRAM：DDR SDRAM是双速同步动态存储器，是内存的一种，它支持数据在每个时钟周期的两个边沿进行数据传输，从而使内存芯片的数据吞吐率提高了一倍。
DDR-SDRAM还降低了能耗，是目前主流的内存。
二、填空题1.CPU的主频与外频的关系：主频是cpu的频率，外聘是主板的频率。
第二章 计算机组成原理知识点
第二章计算机组成原理2.1计算机的组成与分类2.1.1计算机的发展与作用作用：①速度快，通用性强②具有多种多样的信息处理能力，不仅能进行复杂的数学运算，而且能对图像，文字和声音等多种形式的信息进行获取，编辑，转换，存储，展现等处理③信息存储容量大，存取速度高④具有互联，互通和互操作的特性，计算机网络不仅能进行信息的交流与共享，还可借助网络上的其他计算机协同完成复杂的信息处理任务。
2.1.2 计算机的逻辑组成计算机系统由硬件和软件两部分组成。
硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称。
软件是指计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档。
CPU，内存存储器，总线等构成计算机的“主机”输入/输出设备和外存储器称为“外设”承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为“中央处理器”使用多个CPU实现超高速计算的技术称为“并行处理”总线是用于在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（含传输线和控制电路）计算机系统中的I/O设备一般都通过I/O接口与各自的控制器连接，然后由控制器与I/O总线相连2.1.3计算机的分类巨型机，大型机，服务器，个人计算机，嵌入式计算机微处理器（µP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SOC：单个集成电路芯片中包含微处理器，存储器，输入/输出控制与接口电路，电子系统模拟电路，数字/模拟混合电路和无线通信使用的射频电路2.2 CPU的结构与原理2.2.1 CPU的作用与组成匈牙利数学家冯·诺依曼的“存储程序控制”原理CPU的根本任务是执行指令CPU的组成：寄存器组（用来临时存放参加运算的数据和运算得到的中间结果），运算器：也称算术逻辑部件（ALU），控制器：指令计数器（用来存放CPU正在执行的指令的地址）和指令寄存器（用来保存当前正在执行的指令）2.2.2 指令与指令系统指令是构成程序对的基本单位，采用二进制表示，指令由操作码和操作数地址组成，CPU所能执行的全部指令称为指令系统2.2.3 CPU的性能指标字长，主频，CPU总线速度，高速缓存的容量与结构，指令系统，逻辑结构，内核个数 TFLOPS（万亿条浮点指令/秒）MIPS（百万条定点指令/秒），MFLOPS（百万条浮点指令/秒）2.3 PC主机的组成2.3.1 主板，芯片组与BIOSCPU芯片和内存条分别通过主板上的CPU插座和存储器插槽安装在主板上，PC机常用外围设备通过扩充卡或I/O接口与主板相连，扩充卡借助卡上的印刷插头插在主板上的PCI总线插槽中主板上还有两块特别有用的集成电路：一块是闪烁存储我，其中存放的是BIOS，它是PC机软件中最基础的部分，没有它机器就无法启动，另一个集成电路芯片是CMOS存储器，其中存放者与计算机系统相关的一些参数（称为配置信息），包括当前的日期和时间，开机口令，已安装的光驱和硬盘的个数及类型等，CMOS 芯片是一种易失性存储器，它由主板上的电池供电，即使计算机关机后它也不会丢失所存储的信息芯片组由北桥芯片（MCH）和南桥芯片（ICH）组成，CPU时钟信号由芯片组提供芯片组还决定了主板上所能安装的内存最大容量，速度及可使用的内存条的类型每次机器加电时，CPU首先执行BIOS程序，它具有诊断计算机故障和加载操作系统并启动其运行的功能BIOS:加电自检程序，引导装入程序，CMOS设置程序，基本外围设备的驱动程序内存储器由称为存储器芯片的半导体集成电路组成，RAM目前多采用MOS型半导体集成电路芯片制成DRAM:电路简单，集成度高，功耗小，成本低SRAM:电路复杂，集成度低，功耗大，成本高每个存储单元都有一个地址，CPU按地址对存储器进行访问存储器的存取时间指的是从CPU给出存储器地址开始到存储器读出数据并送回到CPU所需要的时间解决主存速度慢的方法是：①采用cache存储器②改进存储器芯片的电路与工艺，并对DRAM的存储控制技术进行改进2.3.3 I/O总线与I/O接口CPU芯片与北桥芯片相互连接总线称为CPU总线（前端总线FSB），I/O设备控制器与CPU，存储器之间相互交换信息，传输数据的一组公用信号线称为I/O总线，总线上有三类信号：数据信号，地址信号和控制信号总线带宽（MB/S）=(数据线宽度/8)X总线工作频率（MHZ）X每个总线周期的传输次数PCI-E是PC机I/O总线的一种新标准，采用高速串行传输USB电源（5V,100mA～500Ma） USB3.0的电流是1A2.4常用输入设备扫描仪的性能指标：①扫描仪的光学分辨率：普通家用扫描仪分辨率在1600～3200dpi②色彩位数③扫描幅面④与主机的接口2.5 常用输出设备显示器的刷新频率越高，图像的稳定性越好，响应时间越小越好。
第2章 IBM主机系统和开放平台的差异对比
– 8. VTAM：VTAM是大型机SNA网络的接口。通过它，大型机上的应用程序可 以访问SNA网络的其他资源。 – 9. RACF：大型机的安全服务器，保护系统中所有资源，提供用户身份认证， 限制用户权限。 – 10. RMF（资源度量设备）：搜集系统资源使用情况，供用户进行分析。 – 11. DFSMS：将磁盘和磁带进行层次性分级管理，主要包括RMM，HSM，DSS 三个部分。
– 1.强大的I/O能力： z900大型机的I/O吞吐能力是最低每秒24GB字节。最新 型z9 EC和z990的I/O能力更强。 – 2.非数值计算能力：大型机不具备强大的科学数据计算能力，但是数据处 理能力强大，符合数据中心海量数据处理的要求。 – 3.RAS：Reliability，Availability，Serviceability——高可靠性、高 可用性、高服务性，这三点是让大型机至今仍然发展的根本保障。微软在 官方网站有这样一句话：“大型主机一直以其高可靠性而备受赞誉”，可 见大型机的RAS确实是得到承认的。
– 组成部件
– 主机系统
– 存储系统
– I/O通道
– 系统控制台和普通控制台
PC型号：IBM 8179-IIC 硬件配置：P4 2.8G CPU，内存512M，硬盘80G，网卡10/100M，光驱 48XCD，显示器型号为IBM 6636AC1，15寸液晶 z/OS 1.5或z/OS V1.8
– 5. 部分应用程序与大型机不兼容：由于体系结构的差异，一些应用程序永 远不能移植到大型机上去。前面提到过，这些程序主要以Windows程序为代 表，如SQL Server数据库，Windows Server 2003企业版Cluster，以 及.NET技术。有一些UNIX应用程序，比如Veritas集群系列程序，也无法在 大型机上实现。有实验试图将UNIX系统安装到大型机硬件平台上，结果出 现编译器不兼容等诸多问题，导致失败。 – 6. 稳定性差：大型机的硬件系列名称为zSeries，操作系统为z/OS。其中 的字母z是Zero，代表着零当机次数的意思。大型机独特的体系结构已经被 证明非常稳定，大型机采用的各种灾难防备措施能够保障系统在出现灾难 时迅速恢复正常状态。和大型机相比，开放平台的稳定性不如大型机。一 些UNIX厂商选择采用HA集群技术弥补这一缺憾。
第二章 计算机控制系统的硬件设计
2020/7/25
计算机控制系统的硬件组成框图
1
一个计算机控制系统是一个复杂的软硬件结合体。 硬件是软件的运行平台，硬件系统设计的好坏直接影 响整个计算机控制系统的性能优劣。
硬件系统的设计主要包括：
(1)根据控制要求和运行环境选择合适的主机系统。 包括主机模式、实现人机对话的输入装置和输出装置。
的区别在于工作方式不同： （1）计算机控制系统采用中断处理方式 （2）PLC控制系统采用循环扫描的方式
2.PLC控制系统的发展 （1）继电器逻辑控制系统发展而来 （2）通信功能不断增强，PLC与PLC、计算机互联 （3）在线组态、编程和下载 （4）具备了集散控制系统的形态
2020/7/25
8
PLC原理框图
2020/7/25
6
二、可编程序控制器（PLC）
以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动 控制技术和通信技术的一种工业控制装置，
它具有体积小、功能强、程序设计简单、维护方 便等优点。专门为在工业环境下应用而设计的。ຫໍສະໝຸດ 2020/7/257
1.PLC控制系统与一般计算机控制系统的区别 PLC控制系统与一般计算机控制系统相比，最大
1.嵌入式微控制器（MCU）
嵌入式微控制器（Microcontroller Unit，简称MCU）
一般以某种微处理器内核为核心，根据某些典型的应
用，在芯片内部集成了ROM/EPROM、RAM、总线、
总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O口、串行口、
脉宽调制输出、A/D、D/A、FLASH RAM、EEPROM
(c)模块化结构
图8-15 PLC结构形式图
2020/7/25
11
大学计算机基础 第2章 简明教程(补充硬件部分)
2.1 计算机系统概述
2.2 计算机硬件系统和工作原理 2.3 计算机软件系统 2.4 微型计算机硬件组成
1
2.1 计算机系统概述
硬件
软件 系统软件 应用软件
计算机系统=硬件系统+软件系统
2
计算机系统的组成
CPU 主机
内存
运算器 控制器 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器(Cache)
17
常用高级语言
Fortran语言 1954年推出，适用于科学和工程计算。 COBOL语言 是面向商业的通用语言，1959年推出，主要用于数 据处理，随着数据库管理系统的迅速发展，很少使用。 Pascal语言 结构化程序设计语言，1968年推出，适用于教学、科 学计算、数据处理和系统软件等开发，目前已被C语言取代. C与C++语言 1972年推出C语言，1983年加入面向对象的概念， 改名为C++。语言简练、功能强，适用面广。 BASIC语言 初学者语言，1964年推出；1991年微软推出可视化的 、基于对象的VisualBasic开发环境，发展到现在的开 发环境，则是完全面向对象、功能更强大。 Java语言 一种新型的跨平台的面向对象设计语言，1995年推出， 适用于网络应用 .
18
语言处理程序
在所有的程序设计语言中，除了用机器语言编制的程序能够
被计算机直接理解和执行外，其他的程序设计语言编写的程
序都必须经过一个翻译过程才能转换为计算机所能识别的机 器语言程序，实现这个翻译过程的工具是语言处理程序，即
翻译程序。用非机器语言写的程序称为源程序；通过翻译程
序翻译后的程序称为目标程序。翻译程序也称为编译器。针 对不同的程序设计语言编写出的程序，有各自的翻译程序， 互相不通用。
第2章 CPM1A系列PLC
8. 脉冲输出功能
CPM1A晶体管输出型PLC有脉冲输出功能。
能输出频率为20Hz～2kHz、占空比为1：1的单相脉冲 输出点为01000或01001 （两个点不能同时输出）
输出脉冲的数目和频率可由指令控制。
9. 通信功能 可与计算机进行上位链接通信； 与本公司的可编程终端链接通信； 与本系列的PLC之间进行通信； 通过I/O链接单元可加入CompoBus/S网等。 10. 具有快闪内存储器
00000~00011 00100~00105 00200~00211 00300~00311 00400~00411
输入18点
30点主机 输出12点
01000~01007 01100~01103
输入12点 扩展器 输出8点
01200~01207
输入12点 扩展器 输出8点
01300~01307
CPM1A设置了一个间隔定时器。 间隔定时器具有高精度的定时功能和中断功能。
7. 快速响应输入功能
该功能可使输入/输出响应不受扫描周期的影响。 能随时接收脉冲宽度小于0.2ms 的瞬间脉冲信号。 使用快速响应功能时，要在系统设定区中设定。 快速响应输入点与外部输入中断点相同。
－
继电器 晶体管(NPN) 晶体管(PNP) 继电器
晶体管(NPN) 晶体管(PNP)
输入点LED
I/O扩展器
输出点LED
连接电缆
CPM1A-20EDR I/O扩展单元的外观
输出端子
输入端子
CPM1A-20EDR I/O扩展单元输入/输出接线端子
2. PLC的I/O扩展方法
输入18点 30点主机 输出12点
滤波时间常数的大小可根据需要设置。 滤波时间常数可在系统设置区中设置。
第2章习题
第2章习题第二章习题一、判断问题1．计算机的性能指标完全由cpu决定。
2.计算机断电后，RAM中的所有信息都将丢失。
3．存储地址是存储器存储单元的编号，cpu要存取某个存储单元的信息，一定要知道这个存储单元的地址。
4.计算机的计算器、控制器和存储器通常被称为主机。
5．由于硬盘的外部传输速率要小于内部传输速率，所以外部传输速率的高低是评价一个硬盘整体性能的决定性因素。
6.存储容量是数码相机的重要性能。
不管拍摄质量如何，存储容量大的数码相机比存储容量小的相机可以拍摄更多的照片。
7．计算机硬件从逻辑上讲包括cpu、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等，它们通过系统总线互相连接。
8.PC主板上有一个集成电路芯片，是CMOS存储器，主要存储计算机硬件工作时设置的一些参数。
这种存储器是非易失性存储器。
9．cd-r光盘是一种能够多次读出和反复修改已写入数据的光盘。
10.计算机的性能主要由CPU决定，CPU的运行速度与CPU的工作频率密切相关。
因此，主频为2GHz Pentium 4作为CPU的PC速度是主频为1GHz Pentium 4作为CPU的PC速度的两倍。
11．pc机的主板上有电池，它的作用是在计算机断电后，给cmos芯片供电，保持该芯片中的信息不丢失。
12.大多数数码相机使用CCD成像芯片。
芯片中的像素越多，可以拍摄的图像的最大分辨率（清晰度）就越高。
13．计算机中总线的重要指标之一是带宽，它指的是总线中数据线的宽度，用二进位数目来表示（如16位，32位总线）。
14.计算机常用的输入设备是键盘和鼠标，常用的输出设备是显示器和打印机。
15．目前市场上有些pc机的主板已经集成了许多扩充卡（如声卡、以太网卡、显示卡）的功能，因此不再需要插接相应的适配卡。
16.I/O操作的启动需要由CPU通过指令进行控制。
17．为了提高cpu访问硬盘的工作效率，硬盘通过将数据存储在一个比其速度快得多的缓冲区来提高与cpu交换的速度，这个区就是高速缓冲区，它是由dram芯片构成的。
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本）。如图2-11所示为Intel Core 2 CPU。
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图2-11 首页 末页 上页 下页 返回
Intel Core 2 CPU 结束
2.1.2
CPU的型号
2．AMD CPU的型号
在Intel CPU更名的同时，AMD也推出了K5系列的CPU，如图2-12所示为 AMD K5 CPU。 在Intel推出奔腾 MMX的几个月后，AMD也推出了新产品K6，由于没有MMX （多媒体扩展指令集）技术，K6的多媒体性能要逊于奔腾 MMX。如图2-13所 示为AMD K6 CPU。为了对抗不可一世的奔腾II， 1998年，AMD推出了K6-2处
容Intel的CPU。如图2-1(a) 所示为 Intel Pentium D 820 CPU，图21 (b)所示为AMD Athlon 64 3000+ CPU。
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(a) Intel Pentium D 820 图2-1
(b) AMD Athlon 64 3000+ Intel和AMD的CPU
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(a)正面
(b)背面
图2-6
Socket 775接口Pentium 4
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2.1.2
CPU的型号
第一个Pentium 4的核心为Willamette，全新的Socket 423插座，集
成256KB的二级缓存，支持更为强大的SSE2指令集，多达20级的超标量流 水线，搭配i850/i845系列芯片组，随后Intel陆续推出了1.4~2.0GHz的 Willamette P 4处理器，而该核心后期的P 4处理器均转到了针脚更多的 Socket 478插座。如图2-7所示为Pentium 4 Willamette核心CPU。 在一年以后，Intel发布了第二个Pentium 4核心，代号为Northwood， 改用了更为精细的0.13μ m制成，集成了更大的512KB二级缓存，性能有了
第2章 主机
本章要点
2.1 2.2 2.3 2.4
CPU 主板
内存
机箱和电源
本章要点
知识要点
◎ 主板、CPU、内存储器的分类、常见型号及主
要性能指标 ◎ 主板的结构与安装 ◎ 主板、CPU、内存储器的选购方法 ◎ 机箱、电源的选购与安装
技能目标
◎ 熟练掌握主板、内存储器的拆卸与安装
◎ 学会选购主机的各个部件
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图2-2
Pentium CPU
图2-3
Pentium MMX CPU
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2.1.2
CPU的型号
1997年推出的Pentium II（即PII或奔腾II），工作频率为200～ 500MHz，如图2-4所示。 1999年，Intel正式发布代号为“Coppermine”的新一代Pentium III 处理器，其系统前端总线为133MHz，CPU主频最高达到1GHz。Coppermine 采用全新的核心设计，内置256KB与CPU主频同步运行的二级缓存，并率先 采用0.18μ m工艺制作。如图2-5所示为Pentium III CPU。
才能插到主板上。通常所说的Socket 478，Socket 939中的数值的就是指该
3．按CPU所采用接口方式分
CPU按其采用的接口方式可分为引脚式、卡式、针脚式和触点式等。
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2.1.1
CPU的分类
4．按生产厂家分
目前市场上的CPU多为Intel公司、AMD公司所生产， Intel 公司的 CPU有Celeron 4和Pentium D等，而AMD公司的CPU架构自成体系，不兼
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2.1.2
CPU的型号
1．Intel奔腾时代的CPU
2．AMD CPU的型号
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2.1.2
CPU的型号
1．Intel奔腾时代的CPU
1993年3月，以310万个晶体管组成的Pentium CPU正式发 布。如图2-2所示为Pentium CPU。 Intel在1996年推出Pentium MMX，新增加了 MMX（多媒体 扩展指令集）技术。多媒体扩展指令集专门用来处理音频、视 频等数据。如图2-3所示为Pentium MMX CPU。
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图2-9
Pentium 4 Prescott核心CPU
图2-10
Pentium D 2.8GHz CPU
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2.1.2
CPU的型号
随着CPU频率的不断加快，原有的NetBurst CPU结构也渐渐满足不了 现实要求了。2006年7月27日，Intel推出了新一代基于Core微架构的产品 体系“酷睿”（Core），这是Intel推出的基于Pentium 9XX的双核心处理 器，由两个单核芯片以LGA 775的形式封装而成，Pentium D 9XX系列处理 器是实际意义上的双核心处理器。酷睿1是用于笔记本电脑的移动CPU，酷 睿2是Intel最新发布的Pentium 9XX的双核处理器（用于台式机和笔记
理器，而且也开发了自己的多媒体指令集，命名为3DNow!。K6-2的所有型号
都内置了3DNow!指令集，使AMD公司的产品首次在某些应用程序中，在整数性 能以及浮点运算性能都同时超越Intel。如图2-14所示为AMD K6-2 CPU。
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图2-12
AMD K5 CPU
图2-13
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图2-15
AMD K7(Athlon) CPU
图2-16
AMD K7(Tunderbird) CPU
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2.1.2
CPU的型号
2003年AMD公司发布了第一款应用于个人计算机的64位处理器—— Athlon 64，如图2-17所示。 AMD公司随后又推出了针对低端市场的Socket 754接口的Sempron64处理 器，这样AMD在高、中、低端市场都推出了相应的64位处理器。如图2-18所 示为AMD Sempron 64 CPU。
2.1.1
CPU的分类
1．按位数分
2．按主频分
3．按CPU所采用接口方式分 4．按生产厂家分
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2.1.1
CPU的分类
1．按位数分
CPU按位数可分为8位CPU、16位CPU、32位CPU和64位CPU等
2．按主频分
CPU按主频可分为2.0GHz、2.4GHz、2.6GHz和3.0GHz等。
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图2-4
Pentium II CPU
图2-5
Pentium III CPU
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2.1.2
CPU的型号
2000年11月21日，Intel在全球同步发布了其最新一代的CPU——
Pentium 4。Pentium 4处理器最主要的特点是采用了新的Intel NetBurst CPU结构，最初频率为1.3GHz。最早的Pentium 4使用的是 Socket 423接口，后来转变为Socket 478接口，接下来又过渡到Socket 775接口。如图2-6所示为Socket 775接口的Pentium 4 CPU。
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图2-17
AMD Athlon 64 CPU
图2-18
AMD Sempron 64 CPU
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2.1.3
CPU的主要性能指标 1．字长
2．CPU的频率
3．高速缓存
4．前端总线速度
5．CPU的制造工艺与封装技术
6．超线程
7．支持的扩展指令集
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2.1.3
CPU的主要性能指标
4．前端总线速度
前端总线是AMD在推出K7 CPU时提出的概念，一直以来很多人都误认为 这个名词不过是外频的一个别称。其实，通常所说的外频是指CPU与主板的 连接速度，这个概念是建立在数字脉冲信号振荡速度的基础之上,而前端总 线速度指的是数据传输的速度。例如100MHz外频是指数字脉冲信号在每秒钟 震荡1000万次，而100MHz前端总线则是指CPU每秒钟可接受的数据传输量是 100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB。就处理器速度而言，前端总线比外频更 具代表性。
大幅度的提高，如图2-8所示。
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图2-7
Pentium 4 Willamette核心CPU
图2-8
Pentium 4 Northwood核心CPU
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2.1.2
CPU的型号