第3章 计算机硬件系统
第3章计算机硬件系统
是 结束
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程序执行过程----吃灌汤包
轻轻提,慢慢移,先开窗,再喝汤,一扫光,满口香！
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计算机执行程序的方式
顺序执行： 一条指令执行完后再执行下一条指令。 各个功能部件（取、分析、执行指令的部件）不能 同时工作、效率低；
并行执行： 同时执行两条或多条指令。 各个功能部件可以同时工作、效率高、难控制。
2. 计算机系统的概念结构
计算机 系统
硬件 系统
软件 系统
主机
CPU 内存储器 输入/输出接口 总线
外部存储器（硬盘、光盘、优盘） 外部 输入设备（键盘、鼠标、扫描仪） 设备 输出设备（显示器、打印机）
其他（网卡、显卡、声卡、视频卡）
系统 软件
操作系统 语言编译系统 工具软件
网络系统
应用 OA软件
第6页
指令格式
汇编语言 助记符
指令码 目标操作数 源操作数
举例：
说明指令的功能 说明指令操作的对象
MOV AX , BX 将BX中的内容送到AX中
操作码 操作数
ADD INC HLT
AX，[SI+6] [BX]
；将(SI+6)+(AX)的结果送到AX中 ；将(BX)+1的结果送到BX中 ；停机
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内存储器由存储体、地址寄存器、数字寄存器、译码器及 写入电路等组成，因在主板上、CPU直接控制而得名“内 存”。内存分为：
⑴ 随机存储器RAM，供用户使用。 （Random Access Memory)
⑵ 只读存储器ROM，供系统使用。 （Read Only Memory)
内存的性能指标是: 容量 越大越好；目前在128MB～2GB 速度 存取数据的速度；一般在60 ～120 ns（毫微秒10-9 s），EDO内存为1～10 ns。
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）。
计算机硬件系统
工作指示灯 光盘托架
光盘弹出和
耳机 插孔
音乐 关闭按钮 选曲CD按钮
音量控制按钮
4. 输入设备
(1) 键盘: 键盘是计算机中最常用的输入设备。
(2) 鼠标器
鼠标器(Mouse)简称鼠标，是一种用来移动 光标和做选择操作的输入设备，如图所示。
常见的鼠标有光电式、光机式和机械式三种。 近年来又出现了如游戏棒、跟踪球等新式鼠标。
1.3.2 微型计算机的硬件组成
中央处理器CPU
磁盘驱动器接口 输入输出接口 其它外设接口 通信线路接口
磁盘驱动器
输入输出设备 各种外设
微型计算机的系统结构图
通信线路
PC机的硬件配置
主机
键盘 鼠标
显示器 写字板
主机箱的样式
主机箱
卧式机
立式机
主机箱内
主板（系统板、母板） 中央处理器CPU 内存 硬盘、软盘驱动器、电源 光盘驱动器 显卡和声卡等
机器语言------由0和1组成的二进制代码序列，
程
计算机可以直接执行。
序 汇编语言------将二进制形式的机器指令代码
设
序列用符号（助记符）表示。
计
面向过程：BASIC、PASCAL、C、
语 高级语言
FORTRAN等
言
面向对象：C++、Visual BASIC等
Web语言：Java、J++、HTML、XML
操作系统
系统软件 语言处理程序
各种服务程序
1．操作系统
操作系统是最基本、最重要的系统软 件。用于统一管理和调度计算机系统的所 有硬件和软件资源，合理的组织计算机 各 部分协调工作，为用户提供操作和编程界 面。
计算机硬件系统3篇
计算机硬件系统第一篇：计算机硬件系统的基本组成计算机硬件系统是计算机最基本的组成部分，由多个硬件组件构成，包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显卡、网卡等。
这些组件配合工作，完成计算机的各种操作。
在本篇文章中，我们将详细介绍计算机硬件系统的基本组成，以及各个组件的功能和意义。
1.中央处理器（CPU）中央处理器是计算机硬件系统中最重要的组件之一，也是计算机一切计算、控制和执行的核心部分。
它的主要功能是执行计算机指令，影响计算机性能的因素之一。
根据其运算能力不同，CPU可以分为Celeron、Pentium、Core i3、i5、i7等不同等级的处理器。
2.内存内存是计算机硬件系统中用于存储数据和程序的重要组件。
它的作用是暂时存储CPU需要的数据、指令和程序，使计算机能够快速地读取和处理数据。
当前常见的内存类型有DDR4、DDR3等。
3.硬盘硬盘是计算机硬件系统中用于存储数据的重要组件。
它的主要功能是存储计算机操作系统和应用程序、文档、照片、音乐或视频等，以及用户数据。
硬盘的类型和规格可以根据功用和用户需求而不同，如机械硬盘（SATA、IDE等）或固态硬盘（SSD）。
4.显卡显卡是计算机硬件系统中用于处理计算机图形输出的重要组件。
它的主要功能是将CPU处理的图像数据转换成电子信号，以便于显示设备显示出来。
显卡优化的主要方向有性能（显存大小、显卡芯片性能等）、散热（散热系统设计等）以及附加功能（显卡驱动优化、多屏输出、虚拟现实等）。
5.网卡网卡是计算机硬件系统中用于网络通信的组件。
它的主要功能是将本地计算机和网络设备（如路由器、交换机）相互连接，以便于计算机之间交换数据。
当前的网卡类型有有线网卡和无线网卡。
以上五个硬件组件是计算机硬件系统最核心的组成部分。
这些组件的协调运作，才能使计算机运行顺畅，执行各种计算和操作。
同时，这些组件也是计算机性能和用户体验的重要影响因素。
第二篇：计算机硬件系统的扩展对于普通使用者或普通计算机来说，计算机硬件系统的基础组成部分已经能够满足其使用需求。
《大学计算机基础(第2版)》读书笔记模板
8.1信息安全概述 8.2计算机中的信息安全 8.3信息安全技术 8.4信息安全的标准化 8.5信息道德和知识产权保护
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作者介绍
大学计算机基础（第2版）
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01 思维导图
03 目录分析 05 精彩摘录
目录
02 内容摘要 04 读书笔记 06 作者介绍
思维导图
本书关键字分析思维导图
计算机
技术
数据库
高等院校
计算机
硬件
结构
大学
基础
书 基础
多媒体
第版
技术
信息
系统
概述
第章
网络
内容摘要
本书根据教育部对高等院校计算机基础教育教学的基本要求，本着“基础、实用、新型、能力”的培养目标 来确定内容。本书主要内容包括计算机的发展、计算机基础知识概述、计算机硬件系统、计算机操作系统、计算 机络基础、多媒体技术基础、数据库管理技术以及信息安全技术等。本书既可作为高等院校非计算机专业和计算 机基础课程的教材，也可作为计算机等级考试的培训教材，还可供从事办公自动化工作的人读者学习和参考使用。
3.1计算机系统结构 3.2中央处理单元 3.3存储器 3.4输入设备和输出设备 3.5其他组成部分 3.6计算机硬件的主要技术指标
4.1计算机操作系统 4.2 Windows 7操作系统概述 4.3 Windows 7操作系统入门 4.4 Windows 7桌面的新功能 4.5 Windows 7文件管理新方法 4.6用户、程序及任务管理
计算机科学概论(第3版)聂永萍课件第3章 计算机系统组成
类型 ATX、Micro ATX
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性耗比为主的CPU改变了主板架构
北桥芯片主要 功能，如内存控制 器、图形处理器、 PCI-E控制器等， 被整合到CPU内部， 而北桥芯片其他功 能和南桥芯片一起， 被整合为平台控制 器（PCH芯片）。
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接口
CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要 概念 通过接口设备来实现，前者被称为Input/Output接
DVI-D DVI-I
音频输出接口
说明
模拟音频输出接口分为蓝、绿、粉、橙、黑、灰 共6色接口
颜色 2声道
4声道
6声道
8声道
蓝色 声道输入 声道输入
声道输入
声道输入
绿色 声道输出 前置扬声器输出 前置扬声器输出 前置扬声器输出
粉色 麦克风输入 麦克风输入
麦克风输入
麦克风输入
橙色
中置和重低音 中置和重低音
负责处理低速信号，通常处理与I/O总线的通信。 南桥 在主板上的位置通常距离CPU插槽较远，位于外部 芯片 设备接口比较集中的位置
主板构成示意
CPU是大脑 芯片组是心脏，由 南桥、北桥构成
主板架构
概念
对主板的尺寸大小、形状、各元器件的布局、排列 方式等制定出标准，所有主板厂商都必须遵循。
作用 解决散热、噪声问题
微型计算机将运算器和控制器合起来称为中央处理单 元(CPU)。
运算器
执行算术运算 和逻辑运算
CPU
控制器
控制计算机所 有部件的工作
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存储器
作用:
存储器是存放数据和程序的记忆装置。每个记忆单 元由8位二进制位组成，可读写其中的数据
计算机硬件系统
基本介绍
所谓计算机硬件，是指组成计算机的各种物理设备，也就是我们在“认识计算机”中所介绍的那些看得见， 摸得着的实际物理设备。它包括计算机的主机和外部设备。具体由五大功能部件组成，即：运算器、控制器、存 储器、输入设备和输出设备。这五大部分相互配合，协同工作。其简单工作原理为，首先由输入设备接受外界信 息(程序和数据)，控制器发出指令将数据送入(内))存储器，然后向内存储器发出取指令命令。在取指令命令下， 程序指令逐条送入控制器。控制器对指令进行译码，并根据指令的操作要求，向存储器和运算器发出存数、取数 命令和运算命令，经过运算器计算并把计算结果存在存储器内。最后在控制器发出的取数和输出命令的作用下， 通过输出设备输出计算结果。计算机系统中所使用的电子线路和物理设备，是看得见、摸得着的实体，如中央处 理器(CPU)、存储器、外部设备(输入输出设备、I/O设备)及总线等。
计算机硬件系统
组成计算机的各种物理设备
目录
01 基本介绍
03 常见故障及处理
02 组成 04 维护
自第一台计算机ENIAC发明以来，计算机系统的技术已经得到了很大的发展，但计算机硬件系统的基本结构 没有发生变化，仍然属于冯·诺依曼体系计算机。计算机硬件系统仍然由运算器，控制器，存储器，输入设备和 输出设备5部分组成。
2、内存故障
内存是一组或多组具备数据输入输出和数据存储功能的集成电路，用于暂时存放程序和数据。内存出现故障 时一般会引起系统的死机、重启及无法显示等现象，通常开机时会出现“嘀嘀嘀”的报警声,遇到这种现象时,可 以采取如下方法来排除：首先断开电源，打开机箱，拔出内存条，看是否插反，若插反就换过来；如果没插反， 检查一下内存条板载芯片和电路板是否存在损坏的迹象；如果内存条没有损坏的迹象，检查内存条金手指是否存 在污迹，如果存在，用橡皮擦把污迹去除即可；另外，因内存条质量不佳或损坏而导致的系统工作不稳定，像系 统频繁出现蓝屏死机或者系统经常自动进入安全模式等，可以更换内存条。最后计算机最好使用单根内存条，如 果使用两根的话，最好选用同品牌，同样大小容量的内存条。
第3章计算机硬件组成及工作原理
2.3.1 CPU组成
控制器和运算合称为中央处理单元(Central Processing Unit)，简称CPU。CPU是使整部计算机能 够运作的最核心、最重要的组件。 其作用就是当计 算机系统开始运行时，CPU从内存中读取操作它的软 件的指令与数据，透过ALU运算出结果后存回内存， 同时由主机板，与外界的I/O外围沟通，达到数据处 理的目的。
是CPU与内存RAM、ROM和输入/输出设备接口之间进行通讯 的通路。本节主要介绍片外总线。系统总线、I/O总线、 外部总线都是片外总线。
1. 系统总线——（也叫前端总线FSB）一般为CPU与存储
器(L2 Cache)、芯片组之间的连接总线。是CPU的数据、 指令等传输通道，也是I/O总线的过度总线。
总线的基本概念
3）数据送到哪里——地址总线作用
通过地址总线确定数据的来源和去向。
00
部数件据 1
地址总线
10
10
数据总线
01 部件2
10
数据
10 部件3
10
数据
11 部件4
10
3.1.2 计算机的总线结构
总线的定义：
总线就是各种信号线的集合，是计算机各部件之间传送数据、地址 和控制信息的公共通路。总线通过分时共享的方式，将信息以一个或多 个源部件传送到一个或多个目的,是计算机中传输数据的公共通道。
于丰富程序设计手段、方便程序编制、提高程序的 质量、减少访问主存的次数以及压缩程序占用的内 存空间等方面都起着重要作用。每台计算机的指令 系统都有自己的一套寻址方式。
大学计算机基础第三章-微型计算机硬件组成
外部设备
大学计算机基础
大学计算机基础
3.2 微型计算机硬件系统
3.2.1 CPU 3.2.2 主板 3.2.3 存储器 3.2.4 总线与接口 3.2.5 输入/输出设备
大学计算机基础
3.2.1 CPU
1. CPU分类 CPU组成：运算器、控制器和寄存器组，通过内部数 据总线传送信息。 CPU有通用CPU和嵌入式CPU。其区别主要在于应 用模式的不同。
- ④ 外存储器容量 指硬盘容量
- ⑤ 配置的外部设备
大学计算机基础
3. 微型计算机的发展方向
–① 高速化 处理器主频 –② 超小型化 典型的标志是笔记本电脑和PDA
的流行。 –③ 多媒体化 全新的多、虚拟现实技术 和发展多媒体通信等。 –④ 网络化 网络计算机、具有联网功能的 PDA以及各种类型的个人计算机等正在飞速发展。 –⑤ 隐形化 今后将摆脱显示屏、键盘加主机 的传统形象，电视计算机、影音计算机等将大量 出现。
• 通用CPU追求高性能，功能比较强，能运行复杂的 操作系统和大型应用软件；
• 嵌入式CPU则强调处理特定应用问题的高性能，主 要用于运行面向特定领域的专用程序，配备轻量级操 作系统，在功能和性能上有很大的变化范围。
大学计算机基础
2.衡量CPU性能的主要技术指标
1. CPU字长 CPU内部各寄存器之间一次能够传送的数据位。即同一时间能一次处理的 二进制数的位数。下一步的主流CPU是64位。
大学计算机基础
微机主板结构图 CPU插槽
内存插槽
芯片组 电池 总线插槽
鼠标插口 键盘插口
大学计算机基础
图3-2.2 微机主板图
并行接口
USB接口
串行接口
1. CPU插槽
计算机硬件系统
DRAM(静态) SRAM(动态)
2、主要性能指标： 容量大小：M(兆) 128 M 、256 M 读写速度：ns(纳秒) 总线标准：SDRAM(过去)、DDR(现代)、DRD(将来)
内 存（2）
3、内存内部机构和工作原理
寄
CPU 存
器
数据交换区(RAM)
调用命令区(RAM) 命令存储区(ROM)
键盘
主键 盘区
功能键区
编辑 键
复合键 键盘中的重要功能键：
光标键
小键盘
Ctrl：控制键 ； alt：转换键； shift：交替换档键； Esc：返还； Caps lock：大小写切换键； Tab：制表位键
学习重点
1、了解常见计算机内部设备和外部设备； 2、掌握CPU、内存、主板、外部存储器、显示器的 主要技术指标；理解其基本工作原理。 3、掌握驱动器、驱动程序的概念。 4、掌握计算机的内外部设备之间的关系。 5、掌握软盘的结构、存储原理、使用注意事项。 6、能识别计算机硬件。
特点：价格低、色彩真、
有辐射、有闪烁、
显
功耗大。
LCD系列（液晶显示器）
示
特点：电耗低、无辐射、
无闪烁、无失真、
器
抗干扰能力强、 价格高、色彩差。
LDD系列（发光二极管显示器）
PDP系列（等离子体显示器） VFD系列（真空荧光显示器）
其它设备
激
喷
光
墨
打
打
印
印
机
针式打印机机扫描仪ຫໍສະໝຸດ 调制解调器 (modem)
盘
动器，是计算机的
主要辅存。
硬盘的主要技术
指标有：容量和转 速。容量的单位主 要是Gb，如：40G。 转速以：转/秒为单 位，反映硬盘的读 写速度，以7200转/ 秒为界分为高速硬 盘和低速硬盘。
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。
第3章计算机硬件系统
总线是指计算 机系统中能够为多 个部件共享的公共 信息通道,是计算机 信息通道 是计算机 系统的骨架
CPU 通过总线与内存交换数据
3.2 系统单元 系统主板与时钟频率 系统主板：又称为底板或母板, 系统主板：又称为底板或母板,它是整个 计算机系统的通信网, 计算机系统的通信网,系统单元的每个元 器件直接连接到系统主板, 器件直接连接到系统主板,它们通过系统 主板进行数据的交换 系统时钟：控制计算机操作的速度， 系统时钟：控制计算机操作的速度，这 个速度用兆赫（MHz）表示。 个速度用兆赫（MHz）表示。１兆赫等于 每秒一百万周期，时钟周期速度越快， 每秒一百万周期，时钟周期速度越快， 则计算机处理信息的速度就越快
存储位
存储单元
0000H 0001H 0002H
（字节） 字节）
存储体
存储单元地址
FFFFH
存储体结构图
例3.1 CPU 从内存读取地址为 44H中的数据 中的数据54 44H中的数据54
将数据35 35放入内存地址 例3.2 CPU 将数据35放入内存地址 为 48H中 48H中
3.3 输入输出系统
微型计算机一般由主机箱、显示器、键盘、鼠标、 微型计算机一般由主机箱、显示器、键盘、鼠标、 打印机组成，主机箱里面一般有主板、硬盘、软驱、 打印机组成，主机箱里面一般有主板、硬盘、软驱、 光驱、电源，主板上一般插有CPU、内存、显示卡等。 光驱、电源，主板上一般插有 、内存、显示卡等。
微 型 计 算 机
冯·诺依曼体系结构 诺依曼体系结构 体系结构指的是,构成系统 体系结构指的是 构成系统 主要部件的总体布局、 主要部件的总体布局、部件的 主要性能以及这些部件之间的 连接方式。 连接方式。 诺依曼体系结构的要点： 冯·诺依曼体系结构的要点： 诺依曼体系结构的要点 计算机由运算器、 计算机由运算器、控制器 存储器、 、存储器、输入设备和输出设 大部分组成。 备5大部分组成。 大部分组成
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。
《计算机的硬件系统》教案
《计算机的硬件系统》教案第一章：计算机硬件概述1.1 教学目标1. 了解计算机硬件的基本概念和组成2. 掌握计算机硬件的主要组成部分及其功能3. 理解硬件系统与软件系统的相互关系1.2 教学内容1. 计算机硬件的基本概念2. 计算机硬件的主要组成部分2.1 中央处理器（CPU）2.2 主板2.3 内存2.4 输入/输出设备3. 硬件系统与软件系统的相互关系1.3 教学方法1. 讲授法2. 案例分析法1.4 教学活动1. 导入：通过讲解计算机硬件的基本概念，引导学生了解计算机硬件的重要性。
2. 讲解：详细介绍计算机硬件的主要组成部分及其功能。
3. 互动：组织学生讨论硬件系统与软件系统的相互关系。
4. 总结：对本章内容进行归纳总结。
第二章：中央处理器（CPU）2.1 教学目标1. 了解中央处理器的概念和作用2. 掌握中央处理器的性能指标3. 理解中央处理器与计算机硬件系统的相互关系2.2 教学内容1. 中央处理器的概念和作用2. 中央处理器的性能指标2.1 核心频率2.2 核心数量2.3 缓存2.4 制程技术3. 中央处理器与计算机硬件系统的相互关系2.3 教学方法1. 讲授法2. 案例分析法2.4 教学活动1. 导入：通过讲解中央处理器的概念和作用，引导学生了解中央处理器的重要性。
2. 讲解：详细介绍中央处理器的性能指标。
3. 互动：组织学生讨论中央处理器与计算机硬件系统的相互关系。
4. 总结：对本章内容进行归纳总结。
3.1 教学目标1. 了解主板的定义和功能2. 掌握主板的主要组成部分3. 理解主板与计算机硬件系统的相互关系3.2 教学内容1. 主板的定义和功能2. 主板的主要组成部分2.1 芯片组2.2 内存插槽2.3 扩展槽2.4 电源接口2.5 硬盘接口3. 主板与计算机硬件系统的相互关系3.3 教学方法1. 讲授法2. 案例分析法3.4 教学活动1. 导入：通过讲解主板的定义和功能，引导学生了解主板的重要性。
计算机导论计算机硬件系统
计算机导论计算机硬件系统在当今数字化的时代，计算机已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
从智能手机到超级计算机，计算机的应用无处不在。
要理解计算机的工作原理，首先需要了解其硬件系统。
计算机硬件系统就像是计算机的“身体”，为软件的运行提供了物理基础。
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。
运算器是计算机进行算术和逻辑运算的核心部件。
它就像是计算机的“大脑运算中心”，能够快速地处理各种数据和指令。
比如，当我们在计算机上进行数学计算或者执行逻辑判断时，运算器就会发挥作用。
它能够在极短的时间内完成复杂的运算任务，为我们提供准确的结果。
控制器则负责指挥和协调计算机各个部件的工作。
可以把它想象成一个“交通警察”，确保信息在计算机内部的流动有序且高效。
控制器根据预先设定的程序和指令，控制着数据的输入、处理和输出过程，使整个计算机系统能够有条不紊地运行。
存储器是计算机用于存储数据和程序的地方。
这就好比是计算机的“记忆仓库”。
存储器分为内存储器和外存储器。
内存储器速度快，但容量相对较小；外存储器如硬盘、U盘等，容量大但速度相对较慢。
内存储器中的随机存储器（RAM）在计算机断电后，其存储的内容会丢失；而只读存储器（ROM）中的内容则不会丢失。
外存储器中的数据可以长期保存，即使计算机断电也不受影响。
输入设备是我们向计算机输入信息的工具。
常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。
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。
扫描仪则可以将纸质文件或图片转化为数字信息输入到计算机中。
输出设备则是计算机向我们展示处理结果的途径。
显示器、打印机、音箱等都属于输出设备。
显示器让我们能够直观地看到计算机处理后的图像和文字；打印机可以将计算机中的文件打印出来变成纸质文件；音箱则可以让我们听到计算机输出的声音。
中央处理器（CPU）是计算机硬件系统的核心，它包含了运算器和控制器。
第3章微型计算机硬件系统电子课件
微型计算机流行CPU简介
微处理器从按照其处理信息的字长可以分 微处理器从按照其处理信息的字长可以分 字长 为：4位、8位、16位、32以及64位. 16位 32以及64位 以及64 按照CPU的用途可以分为:通用CPU CPU的用途可以分为 CPU和 按照CPU的用途可以分为:通用CPU和嵌入式 CPU. 通用CPU 最具有代表性的产品: CPU， 通用CPU，最具有代表性的产品: Intel公司 AMD公司 IBM公司 公司、 公司、 公司、 Intel公司、AMD公司、IBM公司、摩托罗拉 公司、Apple公司等微处理器产品。 公司、Apple公司等微处理器产品。 公司等微处理器产品
3.1 微型计算机概述
微型计算机简称微机, 微型计算机简称微机,是大规模集成电路 技术发展的产物，微处理器是它的核心部件 是它的核心部件。 技术发展的产物，微处理器是它的核心部件。 微机具有体积小、重量轻、功耗小、使用方便、 微机具有体积小、重量轻、功耗小、使用方便、 价格低廉等优点，受到人们的青睐。 价格低廉等优点，受到人们的青睐。 微型计算机系统和其它计算机系统的组成 一样是由硬件系统 软件系统两大部分组成 硬件系统和 两大部分组成。 一样是由硬件系统和软件系统两大部分组成。
机箱
机箱
机箱
电源
电源
主机
主机箱中的基本部件
3.2.1 微处理器
微处理器被简称CPU ， 微处理器被简称 CPU， 它是微型计算机的 CPU 核心部件，负责接收来自各种输入设备的数据、 核心部件，负责接收来自各种输入设备的数据、 处理这些数据并输出结果到相应的输出设备， 处理这些数据并输出结果到相应的输出设备， 包含在一个单一芯片中。 包含在一个单一芯片中。 通常，微处理器封装在一个矩形盒子中， 通常，微处理器封装在一个矩形盒子中， 将其插在主板上的CPU 插座中， CPU插座中 将其插在主板上的 CPU 插座中 ， 通过引脚与主 板相连。 板相连。
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扇区
（2）读写方式
磁头径向进退找磁道 盘片旋转读扇区
磁道
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（3）存储容量的计算
计算公式
硬盘容量=每扇区容量×扇区数×柱面数×磁头数
例题：某个硬盘有15个磁头，8894个柱面，每道63 个扇区，每个扇区容量 512字节，计算该硬盘的 容量。
容量=512字节/扇区×63扇区/磁道×8894磁道/面×15面 =4303272960字节 =4GB
1)读：将内存单元内容取入CPU，原单元内容不改变 2)写：CPU将信息放入内存，内存原有内容被覆盖。
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（3）内存组成
1）内存单元
内存的基本组成单位 每个单元存储一个字节(8位二进制)的数据
2）单元的地址
从0开始,每个单元对应的一个编号 作用: 实现对单元内容的寻址 38F04H 单元中存放的数据
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3.2.3高速缓冲存储器（Cache）
用在CPU和内存之间 协调两者之间的速度差别
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3.2.4 外存储器
联机外存 —— 硬磁盘
光盘
可移动磁盘 U盘
脱机外存
存储卡
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1、磁盘
（1）信息存储格式
1) 记录面 = 磁头数 (编号) 2) 磁道: 记录面上的同心圆(编号) 柱面：所有记录面上同一编号的磁道 3) 扇区：每个磁道划分为扇区 (编号)
5. 存储容量的单位
1) 1bit: 1位二进制表示的信息量 2) 1Byte: 8位二进制表示的信息量 3) 1KB=1024 Byte 4) 1MB=1024 KB 5) 1GB=1024 MB 6) 1TB=1024 GB
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3.2 微型计算机的硬件
3.2.1 中央处理器CPU 1. 基本结构
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3.3 常用的外部设备
1．键盘 2．鼠标
通过RS232C串行接口、PS/2鼠标插口或USB接口与主机 连接。 按照工作原理可以分为：机械式、光电式和光机式。
3．其它输入设备
扫描仪、条形码阅读器、光学字符阅读器（OCR）、 触摸屏、手写笔、麦克风、数码相机等
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4．显示器 （1）分类
阴极射线管（CRT）和液晶显示器（LCD）
分辨率
用DPI表示，即每英寸打印的点数。
打印速度
针式打印机用每秒打印字符数CPS表示 喷墨打印机和激光打印机用每分钟打印页数（PPM） 表示。
打印幅面
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微机系统的组成
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（4）硬盘分区与格式化
① 低级格式化
厂家在硬盘出厂前完成。对一个新硬盘划分磁道和扇 区，标注地址信息、标记/修复物理坏道等低层操作。
② 分区
划分主引导扇区、操作系统引导扇区、文件分配表FAT、 目录区和数据区5部分。常用的分区格式有FAT32和 NTFS。
③ 高级格式化
将清除硬盘上的数据，重新生成引导信息，初始化文 件分配表FAT，标注逻辑坏道等
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3.1.3 计算机的主要性能指标
1．字长
字长：计算机的运算部件一次能处理的固定位数的二 进制数据的位数 字长越长，运算速度和精度相应地也就越高 字长从8位，到16位、32位，发展到今天的64位。
2．主频
也称为时钟频率，是决定计算机的运算速度的重要指 标，主频越高，运算速度越快，主频使用的单位有 Hz、MHz和GHz。
1）程序控制单元 2）算术逻辑单元 3）寄存器组
2. CPU性能
1）字长 2）高速缓存 3）核心数量 4）时钟主频
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3.2.2 存储器
概述
（1）作用: 存放数据和程序 （2）主要技术指标：容量，速度 （3）分类：内存储器和外存储器
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1. 内存储器
(1) 特点
存取速度较快，容量相对较小
(2)内存操作
内存地址
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单元内容 10110110
3）单元的内容
2、内存的分类
1）RAM
随机存取存储器,关机后存放的信息会丢失 RAM又可以分为静态RAM（Static RAM，SRAM）和动态 RAM（Dynamic RAM，DRAM）。
2）ROM
只读存储器,关机后存放的信息不会丢失
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3、内存条
内存主要是以芯片的形式出现，通常将若干个内 存芯片固定在一个电路板上，这个电路板一般 是条状的，因此称为“内存条” 。
（1）取出指令
将要执行的指令从内存取到CPU内部的指令寄存器中
（2）分析指令
将保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器中进行分析
（3）执行指令
根据译码结果判断该指令要完成的操作，然后向各个部件发出 完成该操作的控制信号，完成该指令的功能
（4）形成下一条指令的地址
为执行下一条指令做好准备
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程序的执行过程
② 外部接口：主要用来连接外部设备
键盘/鼠标接口 并行接口：又称为打印机接口，因为它主要的用途就是连接打印机 串行接口：用于连接串行通信设备 USB接口：通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）接口，广泛用于连接 鼠标、键盘、移动硬盘、U盘、电视卡、数码相机、打印机等。 网络接口
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4. 内存的主要技术指标
（1）存储容量
存储容量表示内存中所含的内存单元数量，每个内存 单元一般以字节为单位。
（2）存取速度
存取速度可用“存取时间”和“存取周期” 来衡量。 存取时间是从CPU送出存储器地址到存储器的读写操 作完成所经历的时间。 存取周期是指连续启动两次独立的存储器操作所需的 最小时间间隔。
由于程序是由一系列的指令构成的，因此，一个程序 的执行过程就是分别执行程序中每一条指令的过程
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3.1.2 硬件系统
五个基本部分组成
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五个基本部分组成
1．运算器
对数据进行处理的部件，主要作用是进行算术运算和逻辑运算
2．控制器
计算机的指挥中心，主要作用是从内存读取指令并执行指令， 协调并控制计算机的各个部件按指令序列执行操作。 控制器和运算器合称中央处理单元CPU（Central Processing Unit）
（2）主要技术指标
尺寸、像素（Pixel）、点距、分辨率
（3）显示卡
连接显示器和主机，显示卡由显示控制器、显示存储 器和接口电路组成
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5．打印机
（1）打印机的分类 击打式打印机
针式打印机（也称为点阵打印机）和字符式打印机
非击打式打印机
静电打印机、喷墨打印机、激光打印机和热敏打印机
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（2）主要性能指标
3．存储器
具有记忆功能的器件，主要作用是存放程序、数据及运算结果
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五个基本部分组成
4．输入设备
向计算机输入程序、数据等信息的设备，它的主要作 用是将信息转换为计算机可以识别的二进制代码， 并输入到计算机中。
5．输出设备
是输出计算机内部数据的设备，它的主要作用是将计 算机处理后的结果显示或打印出来。
上讲内容回顾
以前没有被提问过的同学在纸上完成以下题目， 写上姓名、班级和学号后交给我： 1、请写出字母A和a 的ASCII码 2、已知汉字“国”在GB2312－1980中是25区90位， 请写出该汉字的区位码、国标码和机内码
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第3章 计算机硬件系统
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本章教学目标
• • • • • • • • • • 了解存储程序的概念 掌握计算机的硬件系统组成 掌握计算机的主要性能指标 了解微型计算机的组成 掌握中央处理器的功能 理解内存储器的存储原理 了解高速缓冲存储器的工作原理 熟悉外存储器的分类和性能 了解总线和接口的分类和作用 熟悉常用的外部设备
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3.2.5 总线和接口
1、总线 各部件之间传输信息的通道。 主要作用
连接各部件和传递数据与控制信号
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总线分类
（1）按连接部件分类
内部总线：同一部件内部各部分之间的连接总线，例 如CPU中连接控制器、运算器和寄存器的总线 系统总线：一台计算机的各部件之间相互连接的总线， 例如CPU、内存、I/O接口之间的连接总线
（2）按传递的信息类型
数据总线DB（Data Bus）、地址总线AB（Address Bus） 和控制总线CB（Control Bus）。
总线标准的发展：ISA、EISA、PCI和AGI等。
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总线的性能指标
① 总线宽度。也称为总线位宽，是指总线一次操 作能传输的二进制数据的位数，单位为bit （位）。 ② 总线时钟频率。总线上单位时间（每秒）内可 传送数据的次数，单位为MHz。 ③ 传输单个数据所需的时钟周期。 ④ 总线带宽。单位时间（每秒）可传送数据量的 多少，常用单位为MB/s。 总线带宽=总线宽度（字节）×总线频率×每时钟 周期传输数据的次数
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计算机组成
完整的计算机系统由硬件(Hardware)和软件 (Software)两部分组成
硬件是指客观存在的物理实体，即由电子元件和机 械元件构成的各个部件。 软件是指运行在硬件上的程序、运行程序所需的数 据和相关的文档的总称。
没有软件的计算机称为“裸机”53.1 计算机硬件概述
3.1.1 冯 • 诺依曼计算机的概念 1、冯 • 诺依曼原理 （1）硬件由五部分组成 （2）使用二进制表示数据和指令 （3）存储程序
(1) CD-ROM: 只读光盘(650MB左右) (2) CD-R: 一次性刻录光盘 (3) CD-RW:可擦写光盘 (4) DVD:数字视盘(4.7GB~17.7GB)
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（2） 光盘特点
存储容量大 不受电磁干扰，可靠性高 存取速度快
（3）主要技术指标
容量、传输率、读写时间
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3、可移动外存
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3.1.3 计算机的主要性能指标
3．核数
微处理器芯片中同时具有两个或两个以上的微处理器内 核，例如有双核、四核或八核等，称为多核处理器