微型计算机的硬件组成

第4章微型计算机的硬件组成4.1 微型机系统微型计算机包括多种系列，多种档次、型号的计算机。

一个完整的微机系统同样也是由硬件系统和软件系统组成的。

微型机的核心部分是由一片或几片超大规模集成电路组成的，称为微处理器。

例如英特尔公司的Pentium IV。

所谓微型机就是以微处理器为核心，配上大规模集成电路制成的存储器、输入输出接口电路，以及系统总线所组成的计算机。

下面我们介绍微型机的硬件构成。

微型机的基本构成都是由显示器、键盘和主机构成。

在主机箱内有主板、硬盘驱动器、CD ROM驱动器、软盘驱动器、电源、显示适配器（显示卡）等。

1. 主板主板也叫系统板或母板，在个人电脑诞生的20多年来，主板一直是个人电脑的主要组成部分。

其中主要组件包括：CMOS、基本输入输出系统（BIOS）、高速缓冲存储器、内存插槽、CPU插槽、键盘接口、软盘驱动器接口、硬盘驱动器接口、总线扩展插槽（ISA，PCI 等扩展槽）、串行接口（COM1，COM2）、并行接口（打印机接口LPT1）等。

如图图2. 中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）是一个体积不大而集成度非常高、功能强大的芯片，也称为微处理器（Micro Processor Unit，简称MPU），是微型机的核心，中央处理器主要包括运算器和控制器两大部件。

计算机的所有操作都受CPU控制，所以它的品质直接影响着整个计算机系统的性能。

如图图3. 内存储器目前，微型机的内存储器由半导体器件构成。

而半导体器件存储器件由只读存储器ROM（Read Only Memory）和随机存储器RAM（Random Access Memory ）两部分构成。

只读存储器ROM的特点是只能读出不能写入信息，在主板上的ROM里面固化了一个基本输入/输出系统，称为BIOS（基本输入输出系统）。

其主要作用是完成对系统的加电自检、系统中各功能模块的初始化、系统的基本输入/输出的驱动程序及引导操作系统。

RAM随机存储器可以进行任意的读或写的操作，它主要用来存放操作系统、各种应用程序、数据等。

数据、程序在使用时从外存读入内存RAM中，使用完毕后在关机前再存回外存中，由于RAM是用半导体器件构成，断电时信息将会丢失。

如图内存储器（主存）的技术指标主要有：●存储容量这个指标是衡量存储器存储信息的能力。

主存容量越大，存放的信息越多，计算机的处理能力也就越强。

主存容量通常用字节数（例如主存容量64KB），或者单元数 位数（例如64K 16位）表示。

图●存取周期用来衡量存储器的工作速度，它是指访问一次存储器所需要的时间。

●读写时间用来衡量存储器的读写速度。

4. 外存在计算机系统中，除了有主存外，一般还有外存储器，用于存储暂时不用的程序和数据。

常用的有软盘、硬盘、光盘和磁带存储器。

它们和内存一样，存储容量也是以字节为基本单位。

外存储器与内存储器之间频繁交换信息，而不能被计系统的其它部件直接访问。

●软磁盘存储器一个完整的软盘存储系统是由软盘、软盘驱动器组成。

软盘记录的信息是通过软盘驱动器进行读写的。

软盘只有经过格式化后才可以使用。

格式化是为存储数据做准备，在此过程中，软盘被划分为若干个磁道，磁道又被划分为若干个扇区。

目前常使用 3.5英寸，1.44MB软盘。

●硬盘硬盘作为微机系统的外存储器成为微机的主要配置，它由硬盘片、硬盘驱动电机和读写磁头等组装并封装在一起成为温彻斯特驱动器。

硬盘工作时，固定在同一个转轴上的数张盘片以每分钟数7200转甚至更高的速度旋转，磁头在驱动马达的带动下在磁盘上做径向移动，寻找定位点，完成写入或读出数据工作。

硬盘使用前要经过低级格式化、分区及高级格式化后即可使用。

硬盘的低级格式化出厂前已完成。

从存储容量上目前有40GB，60GB，80GB和120GB等。

如图●光盘光盘是利用激光原理进行读写的设备，目前微机上配备CDROM（只读型光盘）驱动器。

CDROM容量为680 MB。

最近DVD驱动器也开始流行，它的存储容量更大。

● U盘便携存储(USB Flash Disk)，也称为U 盘或闪存盘。

是采用USB接口和非易失随机访问存储器技术结合的方便携带的移动存储器。

特点是断电后数据不消失，因此可以作为外部存储器使用。

具有可多次擦写、速度快而且防磁、防震、防潮的优点。

闪盘采用流行的USB接口，无须外接电源，即插即用，实现在不同电脑之间进行文件交流，存储容量从16MB～2GB不等。

5. 微型机的系统总线微机各功能部件相互传输数据时，需要有连接它们的通道，这些公共通道就称为总线（BUS）。

CPU本身也由若干个部件组成，这些部件之间也是通过总线连接。

通常把CPU 芯片内部的总线称为内部总线，而连接系统各部件间的总线称为外部总线或称为系统总线。

—次传输信息的位数则称为总线宽度。

总线从功能上分为：数据总线（DB），用于传输数据信息，它是CPU同各部件交换信息的通道。

数据总线都是双向的。

地址总线（AB）用来传送地址信息，CPU通过地址总线把需要访问的内存单元地址或外部设备的地址传送出去。

通常地址总线是单方向的。

地址总线的宽度与寻址的范围有关，即：它决定了寻址的范围，例如寻址1MB的地址空间，需要有20条地址线。

控制总线用来传输控制信号，以协调各部件的操作，它包括CPU对内存储器和接口电路的读写信息、中断响应信号等。

目前微型机总线标准中常见的是ISA总线，它具有16位的数据宽度，工作频率8MB/s，最高数据传输率8MB/s。

PCI总线，32位数据宽度，传输速率可达132～264MB/s。

6. 微型机的接口通常，我们把两个部件之间的交接部件称为接口，或称为界面。

这里的部件即可以指硬件，也可以指软件。

主机实际上是通过系统总线连接到接口，在通过接口与外部设备相连接。

例如磁盘接口位于磁盘驱动器和系统总线之间，而显示器通过显示接口（俗称显卡）和系统总线连接。

这些接口常以插件形式插在系统总线的插槽上。

各设备公用的接口逻辑如中断控制器、DMA控制器等往往集成在主板上。

4.2微处理器、微型机和微型机系统1. 微处理器是微型机控制和处理的核心。

微处理器的全部电路集成在一块大规模集成电路中。

它包括算术逻辑部件（ALU）、寄存器、控制部件，这3个基本部分经内部总线连接在一起。

微处理器把一些信号通过寄存器或缓冲器送到集成电路的引线上。

以便与外部的微型机总线相连接。

2. 微型机它是以微处理器为核心，配上外围控制电路、存储模块电路、输入输出接口电路并通过微型机的系统总线的连接就组成了微型机。

3. 微型机系统微型机系统是在微型机的基础上，配置所需的外部设备、电源和辅助电路，以及系统软件和应用软件而构成的。

4.3 常用外部设备1. 键盘键盘是计算机系统中最基本的输入设备，通过一根电缆线与主机相连接。

它用来键入命令、程序、数据。

按键的开关类型看，一般可分为：机械式、电容式、薄膜式和导电胶皮四种。

如图2. 鼠标器（Mouse）是一种“指点”设备（Pointing Device），现在多用于Windows操作系统环境下，可以取代键盘上的光标移动键移动光标，定位光标于菜单处或按钮处，完成菜单系统特定的命令操作或按钮的功能操作。

鼠标器操作简便、高效。

目前按照按键的数目，可分为两键鼠标、三键鼠标及滚轮鼠标等。

按照鼠标接口类型，可分为PS/2接口的鼠标、串行接口的鼠标、USB接口的鼠标。

鼠标按其工作原理，可分为机电式鼠标、光电式鼠标、无线遥控式鼠标等。

如图鼠标的主要性能指标是其分辨率（指每移动1英寸所能检出的点数，单位是ppi），目前鼠标的分辨率为200~400ppi。

传送速率一般为1200b/s，最高可达9600b/s。

图3. 显示器显示器是用户用来显示有关的输出结果。

它分为为单色显示器和彩色显示器两种。

在台式机中大部分使用CRT显示器，最近也开始流行LCD液晶显示器。

笔记本电脑使用LCD 液晶显示器。

不管是CRT显示器还是液晶显示器，显示器所显示的图形和文字是由许许多多的“点”组成的，这些点称为像素。

点距是屏幕上相邻两个像素之间的距离，点距越小，图像越清晰，细节越清楚。

常见的点距有0.21，0.25，0.28等。

目前市场上常用的是0.28mm点距的显示器。

分辨率是指显示器屏幕在水平和垂直方向上最多可以显示的“点”数（像素数），分辨率越高，屏幕可以显示的内容越丰富，图像也越清晰。

目前的显示器一般都能支持800×600，1024×768，1280×1024等规格的分辨率。

显示器还应配备相应的显示适配器（又称显卡）才能工作。

显卡一般被插在主板的扩展槽内，通过总线与CPU相连。

当CPU有运算结果或图形要显示的时，首先将信号送显示卡，由显示卡的图形处理芯片把它们翻译成显示器能够识别的数据格式，并通过显示卡后面的一根15芯VGA接口和显示电缆传给显示器。

显示器的显示方式是由显示卡来控制的。

显示卡必须有显示存储器（VRAM），显存容量越大，显示卡所能显示的色彩越丰富，分辨率就越高。

例如显示存储器用8bit可以显示256种颜色；用24bit则可以显示l6.7M种颜色。

显卡的颜色设置有：16色、256色、增强色（16位）和真彩色（32位）。

目前较为常见的彩色图形显示适配卡是视频图形阵列VGA （Video Graphics Array）显示卡，显存容量1～8MB。

4. 打印机在计算机系统中，打印机是传统的重要输出设备，近年来在集成电路技术和精密机电技术发展的推动下，打印机技术也得到了突飞猛进的发展。

在市场中我们可以看到种类繁多，各具特色的产品。

印字质量通常用分辨率DPI（点数/英寸）来衡量。

●针式打印机曾经是使用最多、最普遍的一种打印机。

它的工作原理是根据字符的点阵图或图象的点阵图形数据，利用电磁铁驱动钢针，击打色带，在纸上打印出一个个墨点，从而形成字符或图象。

它可以使用连续纸，也可以用分页纸。

打印质量、速度、噪声，针式打印机最差。

但打印成本最低。

●喷墨打印机利用喷墨印字技术，即从细小的喷嘴，喷出墨水滴，在纸上形成点阵字符或图形的技术，按喷墨技术的不同，分为喷泡式和压电式两种。

目前大部分喷墨打印机都可以进行彩色打印。

打印质量、速度、噪声以及成本，喷墨打印机中等。

如图●激光打印机是一种高精度、低噪声的非击打式打印机。

它是利用激光扫描技术与电子照相技术共同来完成整个打印过程的。

打印质量，以激光打印机最好，一般可达1200dpi 左右。

打印速度，激光打印机最快，高档机一般为20ppm以上。

噪声，激光打印最低。

打印机价格及打印成本，激光打印机价格最高。

如图图4.3 微型机主要技术指标及配置1. 运算速度运算速度是衡量CPU工作快慢的指标，通常以每秒完成多少次运算来衡量（例如：每秒百万条指令数，简称MIPS）。