计算机系统的组成和基本结构

合体称为数据总线，是双向总线。
CPU既可通过DB从内存或输入设备读入数据
，也可通过DB将内部数据传送给内存或输入
设备。 典型的数据总线有8条、16条、32条，即指数据 总线的带宽。如：“奔腾”有32条数据线，表示 每次可以交换32位二进制数。
地址总线
用于传送CPU发出的地址信息，即指明数据

硬盘
Hard Disk Drive 简称HDD，全名温彻斯 特式硬盘。 硬盘片由涂有磁性材料的铝合金构成， 也划分成面、磁道、扇区。 一个磁盘由若干个磁性圆盘组成，每个 圆盘有两个面，每个面各有一个读写磁 头，各面上磁道号相同的磁道合称为一 个柱面。 硬盘的交叉因子。


硬盘有固态硬盘（SSD）、机械硬盘（HDD）、混 合硬盘（HHD）；SSD采用闪存颗粒来存储，HDD 采用磁性碟片来存储，混合硬盘(HHD: Hybrid Hard
外存储器
软盘 硬磁盘存储器 光盘存储器
软盘
软盘存储器由软磁盘驱动器、软磁盘控制器、软 磁盘片构成。见书13页图。 磁道：从0~79，共80道。 扇区：每个磁道划分18个扇区。 簇：若干扇区构成一个簇。 格式化：对软盘的初始化操作。 写保护口：控制对软盘的读写功能。 软盘容量计算公式如下： 80(磁道)×18(扇区) ×512 bytes(扇区的大小) ×2(双 面) = 1440 ×1024 bytes = 1440 KB = 1.44MB
按结构分为 AT主板和ATX主板 功能卡的功能制作在主板上。 内存插槽 主板主要部件 按其大小分为标准板、 Baby、 为各种常用外部设备，如打印 总线扩展槽 机、扫描仪、调制解调器、外部存 Micro 板等几种。 输入 /输出接口（I/O接口）
储器等提供通用接口。
基本输入输出BIOS和CMOS
计算机硬件系统

中央处理器 内存储器 外存储器 系统主板 Ｉ／Ｏ总线与扩展槽 输入输出设备
硬件的基本功能
接受计算机程序的控制来实现数据 输入、运算、数据输出等一系列根 本性的操作。
计算机硬件系统结构图
硬 件
运算器 控制器 存储器
输入设备 输出设备
CPU
内存储器
外存储器
主 机
CMOS存储器
CMOS（本意是指互补金属氧化物半导体）， 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。 CMOS可由主板的电池供电，即使系统掉电， 信息也不会丢失。 CMOS RAM本身只是一块内存，只有数据保 存功能，而对CMOS中各项参数的设定要通过 专门的程序。
计算机系统的组成 和基本结构
计算机系统的组成和基本结构
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计算机系统的构成 计算机硬件系统 计算机软件系统 计算机工作原理 选配一台计算机
计算机系统构成结构
计算机系统
软件系统（程序、文档） 硬件系统（设备）
何为硬件系统？ 何为软件系统？
硬件系统是指由电子器件和机电装置组 成的计算机实体； 软件系统是指为计算机运行工作服务的 全部技术资料和各种程序。
内部总线 系统总线
外部总线
I/O总线 I/O总线就是CPU互联I/O设备，并提供外设访问 系统存储器和CPU资源的通道。 在I/O总线上通常传输数据、地址和控制信号三种 信号。 I/O总线类型
数据总线（DB） 地址总线（AB） 控制总线（CB）
数据总线
在系统模块中提供传输数据的通信线路的集
内置modem 外置modem
输入输出接口：
串行端口：是采用串行通信方式的扩展接口。 并行端口：指采用并行传输方式来传输数据的接口标准。 串口一般用于接一些特殊的外接设备。比如通讯方面的设备。 并口通常用于连接打印设备。

串口电缆
并口电缆
计算机软件系统
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系统软件 DOS UNIX Windows Linux 应用软件
计算机系统的组成框图
计算机的主要性能指标
主频 …… 内存容量

运算速度 其它
字长
外围设备的配置
系统的可靠性 系统软件的配置情况 存取周期








字长：CPU能够同时处理的比特数目。 主频（时钟频率）：时钟脉冲发生器所产生的时钟信 号频率。 内存容量：内存储器中能够存储信息的总字节数。 运算速度：计算机每秒运算的次数。 系统的可靠性：系统在正常条件下不发生故障或失效 的概率。 外设配置：指计算机的输入、输出设备，以及外存储 器等的配置。 软件配置：包括操作系统、计算机语言、数据库管理 系统等各种应用软件。 存取周期：对内存进行一次访问（存取）操作所需的 时间。
U盘的组成很简单：外壳+机芯组成的 1．机芯：机芯包括一块PCB+USB主控芯片+晶振+贴片电阻 、电容+USB接口+贴片LED（不是所有的U盘都有）
+FLASH(闪存)芯片
2．外壳：按材料分类，有ABS塑料、竹木、金属、皮套、
硅胶、PVC软件等；按风格分类，有卡片、笔型、迷你、卡
通、商务、仿真等；按功能分类，有加密、杀毒、防水、智 能等。 3．对一些特殊外形的PVCU盘，有时会专门制作特定配套 的外包装。
外部设备
CPU
运算器 控制器
主机
内存（ROM / RAM /Cache）
总线
硬 件
外部设备
I/O接口
外存储器
输入设备 输出设备
微型计算机硬件系统的基本结构
中央处理器
概述
CPU的功能结构 CPU的主要技术参数
中央处理器
简称CPU（Central Processing
Unit），是计算 机系统的核心，包括运算器和控制器两部分。 中央处理器是计算机的心脏。 运算器完成各种算术运算和逻辑运算。由进 行运算的运算器件和用来暂时寄存数据的寄 存器、累加器等组成。 控制器用来协调和指挥整个计算机系统的操 作。主要由指令寄存器、译码器、程序计数 器、操作控制器等组成。 能够处理数据位数是CPU的一个最重要的品 质标志。

USB3.0：5G-10Gbps(640MB/s)超速(SuperSpeed)900mA……2008年11月。
输入输出设备
键盘 鼠标 扫描仪 显示器 打印机 绘图仪 磁卡读入机和条形码阅读器 数字化仪 调制解调器

输入设备
数字化仪
扫描仪
条型码阅读器
绘图仪
Modem，用以实现计算机处理的数字信号同电话线传输 的模拟信号之间的转换的装置。 调制的作用是将计算机输出的数字信号转换为模拟信号； 解调的作用是将接收的模拟信号转换为计算机能够处理的 数字信号。
内存条

内存集成电路比CPU芯片小一些，通常 封装在一条形电路板上。
高速缓冲存储器（ Cache ）

CPU与内存之间设置一级或两极高速小容量存储器， 固化在主板上。

计算机工作时，先将数据由外存读入RAM中，再由RAM 读入Cache 中，然后CPU直接从Cache中取数据。

设置目的是解决CPU速度与RAM的速度不匹配问题
U盘机芯
2013年2月中国U盘市场品牌关注度分析
微机主板
主板是微机系统中最大的一块电路 板，是由多层印刷电路板和焊接在 概述 其上的CPU插槽、内存槽、高速缓 主板的主要功能 存、控制芯片组、总线扩展、外设 接口、鼠标口、 和BIOS控 芯片组 提供安装 CPUCMOS 、内存和各种功 主板类型 制芯片等构成。 CPU插座 能卡的插座，部分主板甚至将一些
计算机软件系统
操作系统
语言处理程序 服务程序
பைடு நூலகம்
…
工具软件 应用软件包
系 统 软 件 应 用 软 件
用户程序
…
软件概念： 计算机软件是指计算机硬件上运行的各 种程序、数据和一些相关的文档、资料 等。 系统软件是由计算机厂家作为计算机系 统资源提供给用户使用的软件总称，主 要是使用和管理计算机，并为其他软件 提供服务。 应用软件是专门为解决某个或某些应用 领域中的具体任务而编写的功能软件。
Disk)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。

硬盘容量 = 柱面数(一个柱面等于所有盘面相同编号 的磁道) × 磁头数(盘面数) × 扇区数（大概是指每 个磁道的扇区数 可能一块硬盘每个磁道中的扇区数
都是一样的）× 扇区大小(512B/4KB)
硬盘
光盘
只读型光盘CD-ROM 一次性可写入光盘CD-R DVD-ROM
总线上的数据的源地址或目的地址，是单向
总线。
地址总线的宽度决定了CPU的最大寻址能力
如：假如CPU有24根地址线，其最大寻址能
力为 16 MB。
控制总线
控制数据总线和地址总线的访问和使用，即 传送控制信号、命令信号和定时信号等，通
常以双向线表示。
控制信号：在系统模块间传递命令和定时信号
命令信号：指定将要执行的操作
CPU图片
内存储器
基本概念 RAM的种类 内存条 高速缓冲存储器（Cache）
只读存储器（ROM）
CMOS存储器
内存储器
概念：内存是微型计算机主机的组成部分，
用来存放当前正在使用的或随时要使用的 程序或数据。CPU可直接访问内存。 分类：按其工作特点分为只读存储器ROM （Read-Only Memory）和随机存取存储器 RAM (Random Access Memory) 。
只读存储器（ ROM）

只能读数据不能写数据的存储器。

由设计者和制造商事先编制好的一些程序
固化在里面。

主要用于检查计算机系统的配置情况并提供
最基本的输入/输出控制程序。 特点是计算机断电后存储器中的数据仍然存在。 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EPROM、闪存(Flash)ROM。
随机存取存储器（ RAM）

既能读又能写数据的存储器，是计算机工作的存储
区，一切要执行的程序和数据都要装入该存储器内。

主要特点

存储器中的数据可以反复使用，只有向存储器写 入新数据时存储器中的内容才被更新； 存储器中的信息会随着计算机的断电自然消失 。

随机存取存储器（ RAM）
动态内存 DRAM：周期性地给电容充电。 集成度较高、价格较低，存取速度慢。 静态内存 SRAM：利用双稳态的触发器 来存储0和1。不需要像DRAM那样经常刷 新。速度快、较稳定，价格比DRAM贵。
USB各版本区最大传输速率速率称号最大输出电
流协议推出时间：

USB1.0：1.5Mbps(192KB/s)低速(LowSpeed)500mA……1996年1月；

USB1.1：12Mbps(1.5MB/s)全速(FullSpeed)500mA……1998年9月；

USB2.0：480Mbps(60MB/s)高速(HighSpeed)500mA……2000年4月；
定时信号：指明数据信息和地址信息的有效性
在系统主板上装有多个扩展槽，如下图所示， 扩展槽与主板上的I/O总线相连，任何插入扩 展槽的电路板可以通过I/O总线与CPU连接。
目前可见的总线结构与扩展槽：



ISA PCI AGP 通用串行总线 USB
ＵＳＢ
USB接口可用于连接多达127个外设，如鼠标 、调制解调器和键盘等。USB自从1996年推出 后，已成功替代串口和并口，并成为当今个人 电脑和大量智能设备的必配的接口之一。
微机主板
总线
概述
总线：是一组连接各个部件的公共通信线， 即两个或多个设备之间进行通信的路径， 是一种可被共享的传输媒介。
总线组成：由多条通信线路组成，每一条线路都
能够传输二进制数“0”和“1”。
总线
是微机内部各外部芯片与 CPU之间的连线，用于芯片一 级的互联。 是微机中各插件板与主 板之间的连线，用于插件 板一级的互联。 是微机和外部设备之间的连线 ，微机作为一种设备，通过该总 线和其他设备进行通信，它用于 设备一级的互联。

衡量光盘驱动器传输数据速率的指标， 倍速， CD-ROM一倍速率为150Kbps。 CD-ROM外观如下：
U盘

全称USB闪存驱动器，英文名“USB flash disk”。它是一种使用USB接口的无 需物理驱动器的微型高容量移动存储产 品，通过USB接口与电脑连接，实现即 插即用。U盘的称呼最早来源于朗科科技 生产的一种新型存储设备，名曰“优盘 ”，使用USB接口进行连接。U盘连接到 电脑的USB接口后，U盘的资料可与电脑 交换。中国朗科公司是U盘的全球第一个 发明者。