微型计算机的硬件组成

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15 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 1.4.1所示。

图1.4.1 微型机主板

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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1.4.2所示。

图1.4.2 中央处理器

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1.4.3所示。

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1.4.3 只读存储器ROM 与随机存储器RAM

●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1.4.4所示。

●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

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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1.4.4所示。

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,18

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