大学计算机基础教案第1章计算机基础知识概述

广东第二师范学院计算机科学系教案

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1.1.4 键盘打字手法1.2 计算机系统组成

1.2.1 计算机硬件系统

计算机硬件（Computer Hardware）是指构成计算机系统的电子、机械和光电元件等物理设备。

1．控制器

控制器主要负责读取指令、分析指令和执行指令。其中执行指令是指逐条完成指令序列的过程。指令译码后，控制器通过不同的逻辑门的组合，发出不同序列的控制时序信号，从而执行每条指令中的各个操作。

指挥计算机执行某种基本操作的命令称为指令。由一系列有序指令组成的集合称为程序。

2．运算器

运算器又称算术逻辑部件（Arithmetic and Logic Unit，ALU），是计算机中执行各种算术和逻辑运算的部件。运算器由算术逻辑单元、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。

3．存储器

存储器是指存储计算机运行需要及产生的程序或数据的存储介质。

存储器按功能、用途可分为主存储器和辅助存储器，主存储器又称内存储器（简称内存），辅助存储器又称外存储器（简称外存）。

4．输入设备

输入设备（Input Device）是指向计算机输入数据的硬件设备。

5．输出设备

输出设备（Output Device）是指用于将数据从计算机输出的硬件设备。

输入输出设备通常简写为I/O设备。

6．总线

总线（Bus）是指计算机内部数据传输的公共通道，是一条供各部件共享的通信链路。

一次能够在总线上同时传输信息的二进制位数被称为总线宽度。

CPU由若干基本部件组成，这些部件之间的总线称为内部总线。

连接系统各部件间的总线称为外部总线，也称为系统总线，通常所说的总线指系统总线。

1.3 微型计算机的硬件系统组成

微型计算机是指以微处理器为核心，添加存储器及可编程接口芯片，连接外设（包括键盘、显示器、打印机、软驱、光驱等外部存储器）及电源所组成的计算机。微型计算机简称微型机或微机，又称为PC（Personal Computer）。

1.3.1 主板

主板是指计算机各部件连接与工作的线路板。目前主板的结构有基于CPU结构和集成结构2种类型。

2. 主板架构

主板架构是指对主板的大小、形状、各元件的布局和所使用的电源规格等制定出的通用标准，即主板的板型以及布局。目前常见的主板架构有如下3种。

•ATX：是目前最常见的主板架构，扩展槽较多，数量为4~6个。

•Micro ATX：又称小板或Micro ATX。通常可以通过看主板所带的扩展插槽就可分辨是否小板，扩展插槽在3个或以下都是Micro ATX，超过3个的

就是ATX。

•BTX：是Intel公司制定的新一代主板架构。分辩主板架构是ATX还是BTX，主要看CPU、北桥芯片、南桥芯片的摆放位置，若CPU、北桥芯

片、南桥蕊片和机箱后部的接口基本在一条线的就是BTX。

3. 板载功能

板载功能即主板集成了许多原来由各种功能卡所承担的功能。目前主板板载的有显卡、声卡、网卡、IEEE1394、HDMI等功能芯片。

1.3.2 CPU

CPU由运算器、控制器、寄存器、高速缓存及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。

1. CPU的主要性能指标

（1）主频。也叫时钟频率，单位是兆赫

（MHz）或千兆赫（GHz），用来表示CPU的运算、处理数据的速度。

CPU的主频=外频×倍频系数。

目前CPU的最高主频已达4.4GHz。

（2）外频。外频是CPU乃至整个计算机系统的基准频率，即系统的时钟频率，单位是MHz。

（3）前端总线频率

前端总线（Front Side BUS，FSB）频率，即总线频率。FSB是指CPU与北桥芯片之间的数据传输总线。目前Intel与AMD生产的CPU前端总线宽度均为64位。（4）倍频系数

倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系（倍数关系）。

（5）缓存

缓存又称高速缓冲存储器（Cache），是位于CPU与内存之间的高速存储器。（6）CPU扩展指令集

指令集是存储在CPU内部，对CPU运算进行指导和优化的硬程序。指令集可分为复杂指令集CISC和精简指令集RICS两种。

（7）制造工艺与核心数量

制造工艺的微米是指IC内电路与电路之间的距离。现在主要有180nm、130nm、90nm、65nm、45 nm、32nm、22nm、14nm的线宽。

Intel于2012年发布22nm制造工艺的酷睿i3（双核）、酷睿i5（双核、4核）、酷睿i7（双核、4核、6核）系列。2014年第四代酷睿i7至尊版处理（8核）推向市场。

核心数量：即在一个处理器中集成多个功能相同的处理器核心。目前有单核、双核、3核、4核CPU。

2. CPU产品

目前市场上的CPU主要分有2大阵营：Intel系列CPU、AMD系列CPU。

1.3.3 内存

内存（RAM）是CPU能够直接访问的存储器，CPU通过数据总线对内存寻址。1982年随着80286主板的推出，RAM才以内存条的形式出现。

DDR（Double Data Rage）RAM即“双倍速率SDRAM”，目前DDR、DDR2已淘汰，继而占领市场的是DDR3、DDR4，

• 1.3.4外部存储器

外部存储器主要包括机械硬盘、固态硬盘(SSD)、光盘、U盘、软盘等。

1.4 信息安全

1.4.1 信息安全的概念

1. 信息安全

信息安全是指确保信息内容在获取、存储、处理、检索和传送中，保持其保密性、完整性、可用性和真实性，不受偶然或恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露。

•保密性是指保障信息仅供被授权者所获取。

•完整性是指保护信息及其处理方法的准确性与完整性。

•可用性是指保障授权者在需要时可以获取信息和使用信息。

•可靠性是指在不知道信息是否正确的情况下，信息符合所指向对象的可能性。