《計算機(jī)組成原理》PPT課件.ppt

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第二章計算機(jī)組成原理 2 第二章計算機(jī)組成原理 2 1計算機(jī)的組成與分類2 2CPU的結(jié)構(gòu)與原理2 3PC機(jī)的主機(jī)2 4常用輸入設(shè)備2 5常用輸出設(shè)備2 6外存儲器 3 2 1計算機(jī)的組成與分類 1 計算機(jī)的發(fā)展與作用2 計算機(jī)的組成3 計算機(jī)的分類4 微處理器和嵌入式計算機(jī) 4 2 1 1計算機(jī)的發(fā)展與作用 5 什么是計算機(jī) 6 對計算機(jī)的簡單描述 計算機(jī) 電腦 是一種能夠接收信息 并按照存儲在其內(nèi)部的程序 程序表達(dá)了某種規(guī)則 對輸入信息進(jìn)行處理 并產(chǎn)生輸出結(jié)果的高度自動化的數(shù)字電子設(shè)備 7 計算機(jī)是通用的信息處理工具 計算機(jī)的信息處理功能 信息的收集 信息獲取 信息的儲存 信息存儲 信息的加工 信息處理 信息的傳遞 通信 信息的施用 展現(xiàn)與控制 8 計算機(jī)的特點 具有記憶和邏輯判斷能力 計算機(jī)內(nèi)部自動化操作 通用性好 存儲量大 9 計算機(jī)的應(yīng)用 科學(xué)計算數(shù)據(jù)處理過程控制人工智能計算機(jī)輔助工程 CAD CAM CAI 電子設(shè)計自動化 EDA 電子商務(wù)娛樂 10 計算機(jī)系統(tǒng)崩潰給社會帶來不可預(yù)測的嚴(yán)重后果信息欺騙和計算機(jī)犯罪增加知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)更加困難個人隱私受到威脅不良和有害信息肆意傳播和泛濫大量電子垃圾污染環(huán)境 破壞生態(tài)長期沉迷于計算機(jī)游戲 網(wǎng)絡(luò)聊天等給青少年生理和心理帶來嚴(yán)重危害 計算機(jī)引發(fā)的社會問題和某些潛在的危機(jī) 計算機(jī)有什么負(fù)面影響 11 計算機(jī)的發(fā)展 1946年研制成功第1臺數(shù)字電子計算機(jī) 各代計算機(jī)發(fā)展 發(fā)展 12 第1臺數(shù)字電子計算機(jī) 1946年ENIAC計算機(jī)公布ENIAC 電子數(shù)字積分機(jī)與計算機(jī) 研制單位 美國賓夕法尼亞大學(xué)用途 軍事計算運(yùn)算速度 5000次 秒體積價格 170平方米 30噸 140千瓦 40萬美元 13 計算機(jī)的分代 按使用的元器件 14 計算機(jī)的分代 按使用的元器件 第三代 約1965 1973 中小規(guī)模集成電路 SSI MSI 計算機(jī)速度 幾十萬次 幾百萬次 秒內(nèi)存 半導(dǎo)體存儲器高級語言 OS DBMS 第四代 1974年起 大規(guī)模 LSI 和VLSI計算機(jī)速度 幾百萬次 億次 秒內(nèi)存 半導(dǎo)體存儲器軟件工程 分布式處理等 15 第1 4代計算機(jī)的對比 16 2 1 2計算機(jī)的組成 17 計算機(jī)系統(tǒng)的組成 計算機(jī)系統(tǒng) 硬件 是指有形的物理設(shè)備 是計算機(jī)系統(tǒng)中實際物理裝置的總稱 軟件 是指在硬件上運(yùn)行的程序和相關(guān)的數(shù)據(jù)及文檔 18 計算機(jī)是一個復(fù)雜系統(tǒng) 計算機(jī)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)復(fù)雜性 硬件由數(shù)以億計的元器件組成 軟件由數(shù)以億計的指令組成多樣性 硬件與光 機(jī) 電 聲等有關(guān) 軟件與數(shù)學(xué) 邏輯 等有關(guān)層次性 分層 hierarchical 結(jié)構(gòu) 19 硬件系統(tǒng) 20 計算機(jī)硬件的邏輯結(jié)構(gòu)1 經(jīng)典計算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu) 馮 諾依曼計算機(jī) 注 邏輯結(jié)構(gòu)意指概念上 即功能上 的結(jié)構(gòu) 21 主機(jī)箱 臺式機(jī)箱 機(jī)箱內(nèi)部構(gòu)造 22 打印機(jī) 顯示器 鼠標(biāo) 鍵盤 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 外存儲器 23 1 輸入設(shè)備 輸入 input 的雙重含義 1 把信息送入計算機(jī)的過程 2 向計算機(jī)輸入的內(nèi)容輸入設(shè)備 inputdevices 功能 用來向計算機(jī)輸入信息輸入設(shè)備有多種 例如 鍵盤 輸入文字 符號和命令鼠標(biāo)器 輸入鼠標(biāo)器移動的位置信息及按鈕命令掃描儀 輸入圖片麥克風(fēng) 輸入聲音輸入設(shè)備的共性 不論信息的原始形態(tài)如何 輸入到計算機(jī)中的信息都使用二進(jìn)位來表示 24 2 中央處理器 運(yùn)算控制器 什么是處理器 processor 能高速執(zhí)行指令 完成二進(jìn)制數(shù)據(jù)的算術(shù)或邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等操作的部件 特點是 由數(shù)字電路組成 結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜所有電路都制作在大規(guī)模集成電路芯片上 僅幾個平方厘米 稱為 微處理器 microprocessor Intel4004chip Intel8080chip 25 什么是中央處理器 CPU 計算機(jī)中通常有多個不同的處理器 各有不同的分工和任務(wù)用于執(zhí)行系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的處理器稱為CPU CPU是計算機(jī)必不可少的核心組成部件多數(shù)個人計算機(jī)只有1個CPU 但有一些計算機(jī)包含有2個 4個 8個甚至成百上千個CPU問題 除了CPU之外 計算機(jī)中還有哪些處理器 26 3 存儲器 功能 儲存以二進(jìn)位形式表示的程序和數(shù)據(jù)分類 內(nèi)存儲器 外存儲器 27 4 輸出設(shè)備 輸出 output 的雙重含義 1 把信息送出計算機(jī)的過程 2 從計算機(jī)輸出的內(nèi)容輸出設(shè)備 outputdevices 功能 從計算機(jī)輸出信息輸出設(shè)備有多種 例如 顯示器 輸出文字 符號和圖形打印機(jī) 打印文字 符號和圖形揚(yáng)聲器 輸出聲音 多數(shù) 輸出設(shè)備的共性 把計算機(jī)中的二進(jìn)位信息轉(zhuǎn)換成人可感知的形式 文字 符號 圖形 聲音等 28 5 總線 bus 功能 用于連接CPU 內(nèi)存 外存和各種I O設(shè)備并在它們之間傳輸信息的一組共享的傳輸線及其控制電路分類 CPU總線 或前端總線 用于連接CPU和內(nèi)存的總線I O總線 連接內(nèi)存和I O設(shè)備 包括外存 的總線 29 計算機(jī)硬件的邏輯結(jié)構(gòu)2 現(xiàn)代計算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu) 與經(jīng)典計算機(jī)結(jié)構(gòu)相比的3個變化 集中控制 分散控制存儲器 內(nèi)存儲器 外存儲器通過CPU通信 通過總線進(jìn)行通信 30 2 1 3計算機(jī)的分類 31 計算機(jī)的分類 1 按內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)分類8位 16位 32位 64位單CPU 多CPU 按性能和價格分類巨型計算機(jī) supercomputer 大型計算機(jī)小型計算機(jī)個人計算機(jī) personalcomputer 筆記本PC臺式PC工作站 workstation 曙光4000A巨型計算機(jī) 32 計算機(jī)的分類 NECSX 6 64MB巨型計算機(jī)外形 小型機(jī) 大型機(jī) 小型機(jī) 33 計算機(jī)的分類 2 按計算機(jī)服務(wù)的對象和作用劃分 34 2 1 4微處理器和嵌入式計算機(jī) 35 什么是微處理器 微處理器 P 是使用單片大規(guī)模集成電路制成的 具有運(yùn)算和控制功能的電子部件 例如 P是各種類型計算機(jī)的核心組成部分用于執(zhí)行系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的 P稱為 CPU 目前幾乎所有計算機(jī)的CPU使用的都是微處理器除了用作CPU的通用微處理器之外 還有許多專用的微處理器產(chǎn)品 繪圖處理器 通信處理器等 36 微處理器的發(fā)展非常迅速 37 什么是嵌入式計算機(jī) 把運(yùn)算器 控制器 存儲器 輸入 輸出控制 接口電路全都集成在一塊芯片上 這樣的超大規(guī)模集成電路稱為 單片計算機(jī) 或 嵌入式計算機(jī) 用途舉例 內(nèi)嵌在其他設(shè)備中作為信息處理的核心裝置 例如數(shù)碼相機(jī) MP3播放器 手機(jī) 計算機(jī)外圍設(shè)備 汽車 機(jī)頂盒等特點 功能固定 專用 軟件固化在芯片上 通常不能改變大多應(yīng)滿足實時信息處理的要求以最低成本滿足應(yīng)用要求能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境 38 附錄 39 附錄1 計算機(jī)的處理速度 巨型計算機(jī) 幾萬億 幾十萬億次基本運(yùn)算 秒個人計算機(jī) 幾千萬 幾億次基本運(yùn)算 秒 其中 基本運(yùn)算指的是 等四則運(yùn)算 等邏輯運(yùn)算 與CPU主頻有什么關(guān)系 原則上主頻越高速度越快 但不是正比關(guān)系 40 附錄2 計算機(jī)存儲器的容量 千字節(jié) kilobyte 簡寫為KB 1KB 210字節(jié) 1024B 大寫K表示1024 1kB 103字節(jié) 1000B 小寫k表示1000 兆字節(jié) megabyte 簡寫為MB 1MB 220字節(jié) 1024KB或106字節(jié) 1000KB吉字節(jié) gigabyte 簡寫為GB 千兆字節(jié) 1GB 230字節(jié) 1024MB或109字節(jié) 1000MB太字節(jié) terabyte 簡寫為TB 兆兆字節(jié) 1TB 240字節(jié) 1024GB或1012字節(jié) 1000GB 注 紅色為外存儲器容量的計算單位 41 2 2CPU的邏輯結(jié)構(gòu)與工作原理 CPU的邏輯結(jié)構(gòu)指令與指令系統(tǒng)CPU的性能指標(biāo) 42 2 2 1CPU的邏輯結(jié)構(gòu) 43 馮 諾依曼計算機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理 1 計算機(jī)的工作由程序控制 程序是一個指令序列 指令是能被計算機(jī)理解和執(zhí)行的操作命令 2 程序 指令 和數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制編碼表示 均存放在存儲器中 3 存儲器中存放的指令和數(shù)據(jù)按地址進(jìn)行存取 4 指令是由CPU一條一條順序執(zhí)行的 44 存儲程序控制 原理 將問題的解算步驟編制成為程序 程序連同它所處理的數(shù)據(jù)都用二進(jìn)位表示并預(yù)先存放在存儲器中程序運(yùn)行時 CPU從內(nèi)存中一條一條地取出指令和相應(yīng)的數(shù)據(jù) 按指令操作碼的規(guī)定 對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理 直到程序執(zhí)行完畢為止 CPU從內(nèi)存中逐條讀取該程序的指令及相關(guān)的數(shù)據(jù) 將指令的運(yùn)算處理結(jié)果送回內(nèi)存保存 任務(wù)完成后 將處理得到的全部結(jié)果成批傳送到外存以長久保存 CPU逐條執(zhí)行指令 按指令要求完成對數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理 45 CPU的任務(wù) CPU的主要任務(wù)是執(zhí)行指令 它按指令的規(guī)定對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作 46 CPU組成及與內(nèi)存的關(guān)系 47 CPU的結(jié)構(gòu)和任務(wù) CPU主要由運(yùn)算器 控制器和寄存器組3個部分組成CPU的任務(wù) 取指令并完成指令所規(guī)定的操作 存放待執(zhí)行指令的地址 已經(jīng)啟動運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù) 存放待執(zhí)行的指令并進(jìn)行譯碼 完成規(guī)定的運(yùn)算 暫存等待處理的數(shù)據(jù) 操作命令 48 ALU 01234567 運(yùn)算器 ALU 與通用寄存器 GPR 運(yùn)算器用來對數(shù)據(jù)進(jìn)行各種算術(shù)或邏輯運(yùn)算 所以稱為算術(shù)邏輯部件 ALU 參加ALU運(yùn)算的操作數(shù)通常來自通用寄存器GPR 運(yùn)算結(jié)果也送回GPR 通用寄存器GPR 49 2 2 2指令與指令系統(tǒng) 50 指令是什么 指令就是命令 它用來規(guī)定CPU執(zhí)行什么操作 指令是構(gòu)成程序的基本單位 程序是由一連串指令組成的指令采用二進(jìn)位表示 大多數(shù)情況下 指令由兩個部分組成 指出CPU應(yīng)執(zhí)行何種操作的一個命令詞 例如加 減 乘 除 取數(shù) 存數(shù)等 指出該指令所操作 處理 的數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)所在位置 舉例 100206 把02存儲單元和06存儲單元中的內(nèi)容相加 和數(shù)保存在02單元 51 指令在計算機(jī)中的執(zhí)行過程 取指令 CPU的控制器從存儲器讀取一條指令并放入指令寄存器 指令譯碼 指令寄存器中的指令經(jīng)過譯碼 決定該指令應(yīng)進(jìn)行何種操作 操作數(shù)在哪里執(zhí)行指令3 1取操作數(shù)3 2進(jìn)行運(yùn)算修改指令計數(shù)器 決定下一條指令的地址 1取指令 4修改指令計數(shù)器 3執(zhí)行指令 2指令譯碼 指令執(zhí)行周期 問題 CPU的時鐘頻率 主頻 與指令執(zhí)行速度是什么關(guān)系 52 關(guān)于指令的操作功能 指令系統(tǒng)中的指令分成許多類 例如奔騰4處理器中共有七大類指令 數(shù)據(jù)傳送類 算術(shù)運(yùn)算類邏輯運(yùn)算類 移位操作類位 位串 操作類 控制轉(zhuǎn)移類輸入 輸出類等每一類指令 如數(shù)據(jù)傳送類 算術(shù)運(yùn)算類 又按照操作數(shù)的性質(zhì) 如整數(shù)還是實數(shù) 長度 16位 32位 64位 128位等 而區(qū)分為許多不同的指令 因此CPU往往有數(shù)以百計的不同的指令 53 2 2 3CPU的性能指標(biāo) 54 計算機(jī)的性能指標(biāo) 內(nèi)存容量 字長 主頻 其它 運(yùn)算速度 55 如何衡量CPU的性能 計算機(jī)的性能主要表現(xiàn)在程序執(zhí)行速度的快慢 它由許多因素決定 例如CPU 內(nèi)存 硬盤 顯卡等 但通常CPU是主要因素CPU性能高低的主要指標(biāo)是CPU的速度 有2種衡量方法 計算每秒鐘可執(zhí)行的指令數(shù)目 單位 MIPS MFLOPS 使用常用軟件 辦公軟件 數(shù)字媒體處理軟件和3D游戲等 的執(zhí)行速度來衡量CPU的性能 56 1 字長 位數(shù) CPU中定點運(yùn)算器的寬度 即一次能同時運(yùn)算或存儲時的二進(jìn)制整數(shù)位數(shù) 字長決定了計算的精度 字長通常是2的整數(shù)次冪 微處理器字長演變 Intel4004 4位 1971年 世界第一個微處理器 Intel8008 8080 8位Intel8086 16位Intel80386 80486 pentium 32位目前PC使用的CPU大多是32位處理器 新一代的PC機(jī)將使用64位處理器 CPU的性能指標(biāo) 57 2 主頻 CPU時鐘頻率 CPU中電子線路的工作頻率 主頻決定了CPU芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸與操作速度的快慢 主頻越高 CPU的處理速度就越快 3 CPU總線 前端總線 速度總線的工作頻率和數(shù)據(jù)線的寬度決定著CPU與內(nèi)存間傳輸數(shù)據(jù)的快慢 總線速度快訪存速度就越快 4 高速緩存 cache 的容量與結(jié)構(gòu)cache容量越大 級數(shù)越多 其效用就越顯著 CPU的性能指標(biāo) 58 5 指令系統(tǒng)指令的類型 數(shù)目和指令的功能都會影響程序的執(zhí)行速度 6 邏輯結(jié)構(gòu)CPU的邏輯結(jié)構(gòu)會影響指令的執(zhí)行速度 甚至還會影響某些特定應(yīng)用 CPU包含的定點運(yùn)算器和浮點運(yùn)算器數(shù)目是否流水線結(jié)構(gòu) 流水線的條數(shù)和級數(shù)有無指令預(yù)測和數(shù)據(jù)預(yù)測功能是否具有數(shù)字信號處理功能是否多核 有幾個內(nèi)核 CPU的性能指標(biāo) 59 小結(jié) Pentium4提高速度的措施 擴(kuò)展CPU的字長 64位存儲擴(kuò)展提高CPU的主頻 已經(jīng)從1 5GHz逐步提高到3GHz以上 目前最高已經(jīng)接近4GHz 加快CPU前端總線的數(shù)據(jù)傳輸速度 CPU總線寬度增加為64 128位CPU總線頻率從400MHz 533MHz提高到800MHz和1066MHz因此 傳輸速率也相應(yīng)地從3 2GB s 4 3GB s提高到6 4GB s和8 6GB s采用cache存儲器增大cache容量 L2cache的容量從256KB也已經(jīng)增大為1MB或2MB增加cache的級數(shù) 有些處理器采用L3cache采用超標(biāo)量運(yùn)算器結(jié)構(gòu)和超流水線技術(shù)提供和支持向量運(yùn)算指令 SIMD指令 采用超線程技術(shù) 提高執(zhí)行部件的工作效率采用雙 多 核處理器技術(shù) 60 2 3PC機(jī)的主機(jī) 主板 芯片組與BIOS內(nèi)存儲器I O總線和I O接口 61 62 臺式機(jī) 結(jié)構(gòu)圖 63 2 3 1主板 芯片組與BIOS 64 臺式PC機(jī) 立式 的主機(jī)箱 微機(jī)主板示例 66 1 主板 主板的作用 安裝所有的電子器件 電路與連接件主板安裝內(nèi)容 見上圖ROMBIOS 存放最基礎(chǔ)的軟件 基本輸入 輸出系統(tǒng) BIOS CMOS存儲器 存放系統(tǒng)的基本參數(shù) 日期 時間 口令等 67 例 華碩P4T主板照片 68 1 芯片組作用集中了主板上幾乎所有的控制功能 把以前復(fù)雜的控制電路和元件最大限度地集成在幾個芯片內(nèi) 是構(gòu)成主板電路的核心 是PC機(jī)各組成部分相互連接和通信的樞紐一定意義上講 它決定了主板的級別和檔次 2 P4使用的芯片組的組成82850E 存儲控制器 82801BA I O控制器 2 芯片組的作用 69 芯片組舉例 北橋芯片 1 存儲器控制功能 2 連接CPU 存儲器 顯卡 南橋芯片的樞紐南橋芯片 1 多種I O設(shè)備的控制功能 2 I O總線 PCI總線 功能 3 提供了各種I O接口 70 關(guān)于芯片組的一些說明 芯片組與CPU芯片同步發(fā)展 有什么樣功能和速度的CPU 就有什么樣的芯片組與之配套由于集成電路集成度越來越高 為降低系統(tǒng)成本 芯片組中集成了越來越多的功能 包括網(wǎng)卡 顯卡 聲卡等功能芯片組產(chǎn)品 Intel芯片 如865 915 945 955 975系列等 VIA 威盛 中國臺灣 nVIDIA 美國 ATI 加拿大 AMD 美國 71 3 BIOS 什么是BIOS BasicInput OutputSystem 中文名為 基本輸入 輸出系統(tǒng) 它是存放在主板上只讀存儲器 ROM 芯片中的一組機(jī)器語言程序功能 診斷計算機(jī)故障啟動計算機(jī)工作控制基本的輸入輸出操作 鍵盤 鼠標(biāo) 磁盤讀寫 屏幕顯示等 BIOS芯片保存BIOS的只讀存儲器 ROM 芯片 72 BIOS芯片中包含的程序 加電自檢程序程序 POST PowerOnSelfTest 用于檢測計算機(jī)硬件故障系統(tǒng)自舉程序 Boot 啟動計算機(jī)工作 加載并進(jìn)入操作系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)CMOS設(shè)置程序設(shè)置系統(tǒng)參數(shù) 日期 時間 口令 配置參數(shù)等常用外部設(shè)備的驅(qū)動程序 Driver 實現(xiàn)對鍵盤 顯示器 軟驅(qū)和硬盤等常用外部設(shè)備輸入輸出操作的控制 73 PC機(jī)的啟動工作過程 接通電源時CPU自動執(zhí)行BIOS中的POST程序1 1按CMOS中的內(nèi)容來識別硬件的配置 測試各部件的工作狀態(tài) 發(fā)現(xiàn)錯誤則報錯 1 2初始化CPU 內(nèi)存 ROM 主板 CMOS 顯示卡 鍵盤 軟驅(qū)和硬盤等設(shè)備CPU自動執(zhí)行自舉程序按照CMOS中預(yù)先設(shè)定的啟動順序 搜尋外存儲器 軟 硬盤或光盤 從外存儲器讀出引導(dǎo)程序 然后由引導(dǎo)程序讀出操作系統(tǒng)并裝入內(nèi)存最后 將控制權(quán)交給操作系統(tǒng) 整個計算機(jī)由操作系統(tǒng)所控制 74 CMOS芯片 特點CMOS是一種半導(dǎo)體RAM存儲器芯片 為非易失性存儲器 由電池供電 即使計算機(jī)關(guān)機(jī)后也不會丟失所存儲的信息以及時鐘停走 作用 存放計算機(jī)硬件的參數(shù) 稱為 配置信息 包括日期和時間 口令 軟盤 硬盤 光盤驅(qū)動器的數(shù)目 類型及參數(shù) 顯卡類型 cache使用狀況 啟動機(jī)器時訪問外存的順序等 供BIOS程序使用設(shè)置和修改CMOS參數(shù)的方法 在開機(jī)啟動BIOS工作時 按下Del鍵 或F2或F8健 即可進(jìn)入BIOS中的CMOS設(shè)置程序 75 通常在以下情況需要啟動CMOS設(shè)置程序 PC機(jī)組裝好之后第一次加電系統(tǒng)增加 減少或更換硬件或I O設(shè)備CMOS芯片因掉電 病毒侵害 放電等原因造成其內(nèi)容丟失或被錯誤修改用戶希望更改或設(shè)置系統(tǒng)的口令系統(tǒng)因某種需要而調(diào)整某些設(shè)置參數(shù) CMOS芯片 76 2 3 2內(nèi)存儲器 77 復(fù)習(xí) 內(nèi)存與外存的關(guān)系及比較 內(nèi)存儲器 簡稱內(nèi)存或主存 存取速度快成本高 容量相對較小直接與CPU連接 CPU 指令 可以對內(nèi)存中的指令及數(shù)據(jù)進(jìn)行讀 寫操作屬于揮發(fā)性存儲器 volatile 用于臨時存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù) CPU 逐條執(zhí)行指令 按指令要求完成對數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理 外存儲器 簡稱外存或輔存 存取速度慢成本低 容量很大不與CPU直接連接 計算機(jī)運(yùn)行程序時 外存中的程序及相關(guān)數(shù)據(jù)必須先傳送到內(nèi)存 然后才能被CPU使用 屬于不揮發(fā)性存儲器 Nonvolatile 用于長久存放系統(tǒng)中幾乎所有的信息 78 計算機(jī)中存儲器的層次結(jié)構(gòu) 分析 速度越快 成本較高 為了獲得好的性能 價格比 計算機(jī)中各種存儲器組成一個層狀的塔式結(jié)構(gòu) 取長補(bǔ)短 協(xié)調(diào)工作工作過程 1 CPU運(yùn)行時 需要的操作數(shù)大部分來自寄存器2 如需要從 向 存儲器中取 存 數(shù)據(jù)時 先訪問cache 如在 取自cache3 如操作數(shù)不在cache 則訪問RAM 如在RAM中 則取自RAM4 如操作數(shù)不在RAM 則訪問硬盤 操作數(shù)從硬盤中讀出 RAM cache 79 內(nèi)存儲器的分類及應(yīng)用 內(nèi)存由半導(dǎo)體存儲器芯片組成 芯片有多種類型 半導(dǎo)體存儲器 只讀存儲器 ROM 隨機(jī)存取存儲器 RAM 靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器SRAM 動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM 不可在線改寫內(nèi)容的ROM 快擦除存儲器 FlashROM 用作Cache存儲器 用作主存儲器 80 主存儲器 RAM 特點 編址以字節(jié)為單位進(jìn)行連續(xù)編址 每個存儲單元為1個字節(jié) 8個二進(jìn)位 地址 每個存儲單元的編號 存儲容量 主存儲器中所包含的存儲單元的總數(shù) 單位 MB或GB 主存是CPU可直接訪問的存儲器 用于存放供CPU處理的指令和數(shù)據(jù) 存取時間 從CPU送出內(nèi)存單元的地址碼開始 到主存讀出數(shù)據(jù)并送到CPU 或者是把CPU數(shù)據(jù)寫入主存 所需要的時間 單位 ns 1ns 10 9s 81 PC機(jī)主存儲器的物理結(jié)構(gòu) 主存儲器由若干內(nèi)存條組成內(nèi)存條的組成 把若干片DRAM芯片焊裝在一小條印制電路板上制成內(nèi)存條必須插在主板上的內(nèi)存條插槽中才能使用 目前流行的是DDR和DDR2內(nèi)存條 均采用雙列直插式 其觸點分布在內(nèi)存條的兩面DDR條有184個引腳 DDR2有240個引腳PC機(jī)主板中一般都配備有2個或4個DIMM插槽 82 什么是cache 高速緩存 cache是一種小容量高速緩沖存儲器 它由SRAM組成cache直接制作在CPU芯片內(nèi) 速度幾乎與CPU一樣快程序運(yùn)行時 CPU使用的一部分?jǐn)?shù)據(jù) 指令會預(yù)先成批拷貝在cache中 cache的內(nèi)容是主存儲器中部分內(nèi)容的映象當(dāng)CPU需要從內(nèi)存讀 寫 數(shù)據(jù)或指令時 先檢查cache中有沒有 若有 就直接從cache中讀取 而不用訪問主存儲器 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 4 10 10 主存中的部分信息拷貝在cache存儲器中 Cache存儲器 主存儲器 關(guān)于cache存儲器 83 2 3 3I O控制與I O接口 84 輸入的任務(wù) 將輸入設(shè)備輸入的信息送到內(nèi)存儲器的指定區(qū)域輸出的任務(wù) 將內(nèi)存儲器指定區(qū)域的內(nèi)容送出到輸出設(shè)備I O操作也包括將外存儲器的內(nèi)容傳輸?shù)絻?nèi)存 或?qū)?nèi)存中的內(nèi)容傳輸?shù)酵獯鎯ζ?I O操作的任務(wù) 85 I O操作的特點 I O操作與CPU的運(yùn)算可并行進(jìn)行多個I O設(shè)備可同時進(jìn)行工作配置的I O設(shè)備數(shù)量和品種可經(jīng)常增減或變換每類I O設(shè)備都有各自的控制器 它們按照CPU的I O操作命令 獨立地控制I O操作的全過程 86 關(guān)于總線 總線的定義 用于在CPU 內(nèi)存 外存和各種輸入輸出設(shè)備之間傳輸信息的一個共享的信息傳輸通路及其控制部件 總線的特點 1共享 2高速總線的性能 數(shù)據(jù)通路寬度 總線工作頻率 傳輸次數(shù)總線帶寬 數(shù)據(jù)通路寬度 8 x總線工作頻率x傳輸次數(shù)總線的類型 CPU總線存儲器總線I O總線 87 CPU總線 處理器總線 用于連接CPU和內(nèi)存的總線稱為處理器總線或者前端總線 FSB I O總線 主板總線 是各類I O設(shè)備控制器與CPU 存儲器之間相互交換信息 傳輸數(shù)據(jù)的一組公用信號線 這些信號線在物理上與主板上擴(kuò)充插槽中的各擴(kuò)充板卡 I O控制器 直接連接 總線 88 I O總線 I O總線 也叫主板總線 是各類I O設(shè)備控制器與CPU 存儲器之間相互交換信息 傳輸數(shù)據(jù)的一組公用的信號線 I O總線上有三種信號 1 數(shù)據(jù)信號 總線 是CPU與內(nèi)存 輸入 輸出接口之間傳輸數(shù)據(jù)的通道2 地址信號 總線 用于傳送內(nèi)存 輸入 輸出接口地址數(shù)據(jù) CPU按此地址尋找數(shù)據(jù)3 控制信號 總線 傳送CPU發(fā)出或接收的控制信號I O總線帶寬 也稱總線數(shù)據(jù)傳輸速率 即單位時間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量 計算公式如下 總線的數(shù)據(jù)傳輸速率 MB s 數(shù)據(jù)線位數(shù) 8 總線工作頻率 MHz 每個總線周期的傳輸次數(shù) 89 I O總線 目前PC機(jī)使用的I O總線PCI總線PCI Express 高速PCI總線 微機(jī)中常用總線 ISA總線 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線 也叫AT總線 數(shù)據(jù)16位 EISA總線 擴(kuò)展的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線與ISA總線兼容 數(shù)據(jù)線32位 PCI總線 局部總線標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)線32 64位 90 I O操作過程 91 PCI總線擴(kuò)展槽 92 1 I O設(shè)備接口 計算機(jī)中用于連接I O設(shè)備的各種插頭 插座以及相應(yīng)的通信規(guī)程及電器特性 就稱為I O設(shè)備接口 簡稱I O接口 I O設(shè)備與I O控制器之間的連接器 計算機(jī)系統(tǒng)中的I O設(shè)備通過I O端口與各自的控制器連接 然后由控制器與總線相連 I O接口 93 從數(shù)據(jù)傳輸方式來分 串行 一次只傳輸1位 COM1 COM2并行 8位或者16位 32位一起進(jìn)行傳輸 LTP1從數(shù)據(jù)傳輸速率來分 高速 低速從是否能連接多個設(shè)備來分 總線式 可連接多個設(shè)備 被多個設(shè)備共享 獨占式 只能連接1個設(shè)備 從是否符合標(biāo)準(zhǔn)來分 標(biāo)準(zhǔn)接口 通用接口 USB專用接口 專用接口 VIDEO視頻口 2 I O端口分類 I O接口 94 I O設(shè)備接口 安裝在主板上的I O設(shè)備接口 95 臺式PC機(jī)箱背板照片 96 常用的I O接口及其性能參數(shù) 97 關(guān)于USB接口 通用串行總線式接口 UniversalSerialBus 高速 可連接多個設(shè)備 串行傳輸傳輸速率 USB的1 1版 1 5Mb s和12Mb sUSB2 0版 高達(dá)480Mb s 60MB s 使用4線連接器 體積小 符合即插即用規(guī)范 Plug Play 即PnP 使用 USB集線器 擴(kuò)展機(jī)器的USB接口 最多連接127個設(shè)備可通過USB接口由主機(jī)向外設(shè)提供電源 5V 100 500mA 98 USB接口的3種類型 接口類型A 通常在PC上出現(xiàn) 接口類型B 通常在USB設(shè)備上出現(xiàn) Mini USB 數(shù)碼相機(jī) 移動硬盤等設(shè)備經(jīng)常使用 99 小結(jié)1 I O總線 I O控制器 I O接口與I O設(shè)備的關(guān)系 I O設(shè)備通常都是物理上相互獨立的設(shè)備 它們一般通過I O接口與I O控制器連接I O控制器通過擴(kuò)展卡或者南橋芯片與I O總線連接I O總線經(jīng)過北橋芯片與內(nèi)存 CPU連接 100 小結(jié)2 I O總線 I O控制器 I O接口與I O設(shè)備的關(guān)系 101 I O操作中若干控制部件的作用 CPU負(fù)責(zé)啟動I O操作I O控制器負(fù)責(zé)在I O操作期間對I O設(shè)備進(jìn)行全程控制DMA控制器DMA 直接存儲器訪問負(fù)責(zé)實現(xiàn)I O設(shè)備與主存儲器之間的直接數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂浦袛嗫刂破髫?fù)責(zé)向CPU報告I O操作完成的情況 實現(xiàn)CPU處理與I O操作之間的同步與通信I O操作是由許多部件協(xié)同完成的 102 2 4常用輸入設(shè)備 2 4 1鍵盤2 4 2鼠標(biāo)2 4 3筆輸入設(shè)備 選學(xué) 2 4 4掃描儀2 4 5數(shù)碼相機(jī) 103 常用輸入設(shè)備 輸入是把信息送入計算機(jī)系統(tǒng)的過程 定義 鍵盤 字符和命令鼠標(biāo)器 位置和命令筆輸入 位置 命令和字符掃描儀 圖象數(shù)碼相機(jī) 圖象 微機(jī)系統(tǒng)中常用輸入設(shè)備 104 2 4 1鍵盤 Keyboard 105 鍵盤 作用 向計算機(jī)輸入字母 數(shù)字 符號 命令等信息按鍵的布局與類型 其它按鍵 Windows控制鍵 多媒體播放控制鍵 若干指示燈 106 PC鍵盤中主要控制鍵的作用 107 鍵盤的結(jié)構(gòu) 機(jī)械式鍵盤 早期曾使用電容式鍵盤 無磨損和接觸不良問題 耐久性 靈敏度和穩(wěn)定性都比較好 擊鍵聲音小 手感較好 壽命較長與主機(jī)的接口PS 2接口USB接口無線接口 紅外線或無線電波 108 2 4 2鼠標(biāo)器 Mouse 109 鼠標(biāo)器的作用 作用 控制屏幕上的鼠標(biāo)箭頭準(zhǔn)確地定位在指定的位置處 然后通過按鍵 左鍵或右鍵 發(fā)出命令 完成各種操作工作過程 用戶移動鼠標(biāo)器時 借助于機(jī)械或光學(xué)原理 將鼠標(biāo)在X方向和Y方向移動的距離變換成脈沖信號輸入計算機(jī)計算機(jī)中的鼠標(biāo)驅(qū)動程序把接收到的脈沖信號轉(zhuǎn)換成水平和垂直方向的位移量 繼而控制屏幕上鼠標(biāo)箭頭的移動優(yōu)點 外型輕巧 操縱自如 使用方便 價格低廉 110 鼠標(biāo)器的類型與組成 類型 光電式鼠標(biāo)器 111 Windows中鼠標(biāo)器的操作及功能 移動鼠標(biāo) 移動屏幕上的光標(biāo)箭頭單擊左鍵 選擇對象 或選擇執(zhí)行某個菜單命令雙擊左鍵 打開文件 文件夾 或啟動運(yùn)行與所指對象相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用程序左鍵拖放 移動對象 復(fù)制對象 創(chuàng)建對象快捷方式等單擊右鍵 彈出所指對象的快捷菜單向前 向后轉(zhuǎn)動滾輪 顯示窗口中前面 后面的內(nèi)容 滾屏 鼠標(biāo)器與鍵盤同時工作會使某些操作更簡單和方便 鼠標(biāo)器與Ctrl鍵的配合使用可以復(fù)制一個對象鼠標(biāo)器與Shift鍵的配合使用可以移動一個對象 112 鼠標(biāo)箭頭的常見形狀及含義 在Windows操作系統(tǒng)中 不同的鼠標(biāo)形狀有不同的含義 113 幾種不同形式的鼠標(biāo)器 114 鼠標(biāo)器與主機(jī)的接口 接口類型RS 232串行口 D形9針 PS 2 圓形6針 USB無線鼠標(biāo) USB接口 115 2 4 4掃描儀 116 掃描儀的作用 掃描儀是將原稿 圖片 照片 底片 書稿 輸入計算機(jī)的一種輸入設(shè)備掃描儀輸入到計算機(jī)中的是原稿的 圖象 bitmap 117 掃描儀的3種類型 118 掃描儀的性能指標(biāo) 分辨率 dpi 反映了掃描儀掃描圖像的清晰程度 用每英寸生成的像素數(shù)目 dpi 來表示例如 600 1200dpi 1200 2400dpi色彩位數(shù) 色彩深度 反映了掃描儀對圖像色彩的辨析能力 位數(shù)越多 掃描儀所能反映的色彩就越豐富 掃描的圖象效果也越真實例如 24bit 32bit 36bit 42bit 48bit掃描幅面指容許原稿的最大尺寸 例如 A4幅面 A3幅面 A0幅面與主機(jī)的接口類型SCSI USB 1394接口等 119 2 4 5數(shù)碼相機(jī) 120 數(shù)碼相機(jī)的作用 作用 獲取現(xiàn)實世界中景物的數(shù)字圖像 121 數(shù)碼相機(jī)是怎樣工作的 1將數(shù)碼相機(jī)對準(zhǔn)景物 按下快門 被景物反射出來的光線進(jìn)入相機(jī)鏡頭 3CCD將光信號轉(zhuǎn)換為電信號 4模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC 把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 5數(shù)字信號處理器 DSP 修整圖像的質(zhì)量 壓縮圖像數(shù)據(jù) 將圖像存儲在存儲卡中 6將數(shù)碼相機(jī)與計算機(jī)連接 把圖像傳送到計算機(jī)中 7運(yùn)行有關(guān)軟件 將圖像顯示在屏幕上 2光線被聚焦在CCD芯片上 122 數(shù)碼相機(jī)原理圖 光信號聚焦在CCD或CMOS成像芯片上 并由成像芯片轉(zhuǎn)換成電信號 成像芯片的像素數(shù)目越多 圖像的分辨率就越高 使用嵌入式處理器和數(shù)字信號處理器 DSP 對圖像進(jìn)行色彩處理和數(shù)據(jù)壓縮等處理 然后將圖像以JPEG格式表示 使用閃爍存儲器做成的可插拔的存儲卡 種類很多 如SD卡 XD卡 CF卡 MemoryStick卡和MMC卡 USB接口或1394接口 123 數(shù)碼相機(jī)的主要性能指標(biāo) CCD像素數(shù)目決定數(shù)字圖像能夠達(dá)到的最高分辨率例如 分辨率最高達(dá)1600 1200時 共有192000個像素 200萬像素 存儲器容量SM卡 SmartMedia卡 CF卡 CompactFlash卡 MemoryStick 記憶棒 SD miniSD 卡 124 2 5常用輸出設(shè)備 2 5 1顯示器與顯示卡2 5 2打印機(jī) 125 2 5 1顯示器與顯示卡 126 計算機(jī)顯示器的作用與組成 作用 是計算機(jī)必不可少的圖文輸出設(shè)備 它能將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為光信號 使文字和圖像在屏幕上顯示出來組成與分類 127 陰極射線管顯示器 CRT 顯像管后部的電子槍發(fā)出3個電子束 經(jīng)過偏轉(zhuǎn)磁場 轟擊到熒光屏上 產(chǎn)生1個像素 點 每個像素由紅 綠 藍(lán)三基色組成 通過對三基色亮度的控制合成出不同的顏色 偏轉(zhuǎn)磁場使電子束從左到右 從上至下 逐行逐點轟擊熒光屏 從而形成一幀圖像 128 液晶顯示器 LCD 原理 什么是液晶 液晶是介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種物質(zhì) 它是具有規(guī)則分子排列的有機(jī)化合物 加熱時呈現(xiàn)透明狀的液體狀態(tài) 冷卻時則出現(xiàn)結(jié)晶顆粒的混濁固體狀態(tài) 因此既具有液體的流動性 又具有固態(tài)晶體排列的有向性 它是一種彈性連續(xù)體 在電場的作用下它能快速地展曲 扭曲或者彎曲 129 顯示器的性能指標(biāo) 顯示屏尺寸 以對角線長度度量 如 15吋 17吋 19吋 21吋屏幕橫向與縱向的比例普通屏 4 3寬屏 16 10 或16 9顯示分辨率整屏可顯示像素的最大數(shù)目 分辨率越高 圖像越清晰表示 水平像素個數(shù) 垂直像素個數(shù)例 1280 1024 1024 768 800 600 640 480在顯卡的控制下 屏幕分辨率是可變的 有多種不同的顯示分辨率 顯示模式 畫面刷新速率畫面每秒鐘更新的次數(shù) 通常速率越高圖像穩(wěn)定性越好像素的顏色數(shù)目 一個像素可以顯示出的顏色數(shù)量 由表示一個像素顏色編碼的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)決定 如 4位二進(jìn)制數(shù)可以表示16種顏色 輻射與環(huán)保 130 又稱顯示卡 顯示適配卡 1 組成顯示控制電路 控制顯示器工作繪圖處理器 顯示存儲器 VRAM 存儲屏幕上所有像素的顏色信息接口電路 負(fù)責(zé)顯示控制器與主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸 說明 顯示卡一般插在主板上的PCI總線擴(kuò)展槽上 若主板上集成了顯示卡的電路 便不再需要顯示卡 顯示控制卡 顯示卡 131 顯示控制卡 顯示卡 用于存儲屏幕上每個像素的顏色信息等 容量為64MB 128MB甚至更高 一種專用的高速繪圖處理器 負(fù)責(zé)在顯存中生成需要顯示的圖像 視頻輸出接口 負(fù)責(zé)對顯示卡的操作進(jìn)行控制 132 1 通過AGP端口AGP端口 加速圖形端口 將主存和顯示存儲器直接連接 數(shù)據(jù)寬度32位或64位 時鐘頻率133MHz 最高傳輸速率533MB s或1GB s 可以在普通電腦上以更快的速度顯示3D圖形 2 通過PCI總線PCI總線 數(shù)據(jù)寬度32位或64位 時鐘頻率33MHz 最高傳輸速率達(dá)133MB s或266MB s 顯示卡與主存之間傳送數(shù)據(jù)的方式 133 顯示卡與顯示器的工作過程 CPU將需要顯示的圖文內(nèi)容從內(nèi)存?zhèn)魉偷斤@示卡 顯卡上的繪圖處理器在顯示存儲器中生成被顯示內(nèi)容的映像 然后由數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字映像轉(zhuǎn)換為紅 綠 藍(lán)三路模擬信號 當(dāng)電子束轟擊顯像管熒光屏背面的磷光點時 屏幕上便顯示出彩色的圖像和文字 紅 綠 藍(lán)三路模擬信號通過電纜線送到CRT 紅 綠 藍(lán)三路信號控制電子槍發(fā)射出相應(yīng)的3個電子束轟擊顯像管的熒光屏 134 2 5 2打印機(jī) 135 打印機(jī)的作用與類型 作用將程序 數(shù)據(jù) 字符 圖形打印輸出在紙上類型針式打印機(jī)激光打印機(jī)噴墨打印機(jī) 針式打印機(jī) 激光打印機(jī) 噴墨打印機(jī) 136 針式打印機(jī)工作原理 類型 屬于擊打式打印機(jī)優(yōu)點 耗材成本低 能多層套打 適合于票據(jù)打印缺點 打印質(zhì)量不高 工作噪聲很大 速度慢應(yīng)用 銀行 證券 郵電 商業(yè)等領(lǐng)域用于打印存折和票據(jù)等 137 激光打印機(jī) 類型 屬于非擊打式打印機(jī)原理 激光技術(shù)與復(fù)印技術(shù)的結(jié)合 優(yōu)點 分辨率較高 打印質(zhì)量好速度高 噪聲低價格適中缺點 彩色輸出價格還比較高接口 過去是并行口 目前流行使用USB接口應(yīng)用 辦公室和家庭應(yīng)用 138 噴墨打印機(jī) 類型 非擊打式打印機(jī) 大多為彩色打印優(yōu)點 可以打印近似全彩色圖像 經(jīng)濟(jì) 效果好 低噪音 使用低電壓 環(huán)保缺點 墨水成本高 消耗快應(yīng)用 家庭及辦公 139 主要性能指標(biāo) 激光 噴墨 打印精度 分辨率 用每英寸多少點 像素 表示 單位 dpi一般產(chǎn)品為400dpi 600dpi 800dpi 高的甚至達(dá)到1000dpi以上打印速度 通常每分鐘3 10頁色彩表現(xiàn)能力 彩色數(shù)目 幅面大小 A3 A4等與主機(jī)的接口 并行口 SCSI口 USB接口其他 如打印成本 噪音 功耗等 140 打印精度 分辨率 的意義 精度越高 圖像越清晰 邊緣越光滑 141 2 6外存儲器 2 6 1軟盤存儲器2 6 2硬盤存儲器2 6 3光盤存儲器 142 143 2 6 1軟盤存儲器 144 軟盤存儲器 軟驅(qū) 軟盤片 信息的讀寫裝置軟盤驅(qū)動器 軟驅(qū) 優(yōu)點 長期保存各類信息 可讀可寫 存儲介質(zhì) 軟盤片 可更換 攜帶方便 價格便宜缺點 容量太小 145 軟盤片的結(jié)構(gòu) 目前主要使用3 5英寸軟盤 寫保護(hù)孔 軟盤片是兩面涂滿了磁性材料一張圓形軟塑料片 盤片被封裝在一個硬塑料保護(hù)殼中 讀寫窗 快門 是可移動的金屬套 軟盤工作時才打開 移動翼片 露出寫保護(hù)口 信息就無法記錄到盤片 從而實現(xiàn)了寫保護(hù) 146 磁盤存儲器的信息存儲原理 0 盤片旋轉(zhuǎn)方向 磁盤片 147 磁盤的磁道和扇區(qū) 磁盤表面被分為許多同心圓 每個同心圓稱為一個磁道 每個磁道都有一個編號 最外面的是0磁道 每個磁道被劃分為若干段 段又叫扇區(qū) 每個扇區(qū)的存儲容量均為512字節(jié) 每個扇區(qū)都有一個編號 注 所謂磁盤的格式化操作 就是在盤面上劃分磁道和扇區(qū) 并在扇區(qū)中填寫扇區(qū)號等信息的過程 148 3 5英寸軟盤片存儲容量的計算 共2個記錄面 雙面記錄 每個記錄面80個磁道 編號 0 79 每個磁道劃分為18個扇區(qū) 編號 1 18 每個扇區(qū)的存儲容量為512字節(jié)所以 每張盤片的總存儲容量為存儲容量 2 80 18 512 1 44MB 軟盤的發(fā)展趨勢 逐步被U盤取代 149 軟盤驅(qū)動器工作過程 150 如何增大磁盤片的容量 提高盤片上的信息記錄密度 增加磁道數(shù)目 提高磁道密度增加扇區(qū)數(shù)目 提高位密度 151 2 6 2硬盤存儲器 152 硬盤存儲器概述 作用 長期保存各類信息特點 可讀可寫容量很大成本極低 110GB 100元 技術(shù)持續(xù)很快 容量將更大 成本會更低不便攜帶 153 硬盤存儲器的結(jié)構(gòu) 154 1 硬盤盤片 由鋁合金制成 上涂有很薄的磁性材料 2 每塊硬盤由1 5張盤片組成 它們都固定在主軸上 3 當(dāng)硬盤工作時 主軸底部的電機(jī)帶動主軸 主軸帶動磁盤高速旋轉(zhuǎn) 4 盤片旋轉(zhuǎn) 磁頭負(fù)責(zé)盤片上數(shù)據(jù)的寫入或讀出 5 移動臂用來固定磁頭 使磁頭可以沿著盤片的徑向高速移動 以便定位到指定的磁道 工作原理 155 柱面 硬盤中所有單碟上半徑相同磁道的組合硬盤中的信息定位 三個參數(shù)決定 柱面數(shù) 扇區(qū)數(shù)和磁頭數(shù) FAT中存放 存貯容量的計算 磁頭數(shù) 記錄面 柱面數(shù) 磁道 扇區(qū)數(shù) 區(qū) 512字節(jié) 幾個概念 156 信息的平均存取時間 磁盤上的信息以扇區(qū)為單位進(jìn)行讀寫 平均存取時間為 T 尋道時間 旋轉(zhuǎn)等待時間 數(shù)據(jù)傳輸時間尋道時間 磁頭尋找到指定磁道所需時間 大約5ms 旋轉(zhuǎn)等待時間 指定扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下方所需要的時間 大約4 6ms 轉(zhuǎn)速 4200 5400 7200 10000rpm 數(shù)據(jù)傳輸時間 大約0 01ms 扇區(qū) 157 硬盤存儲器的性能指標(biāo) 1 容量 以GB為單位 目前硬盤容量約為40 200GB 2 平均存取時間 在幾ms 幾十ms之間 由硬盤的旋轉(zhuǎn)速度 磁頭尋道時間和數(shù)據(jù)傳輸速率所決定 3 緩存容量 單位MB 原則上越大越好 通常為2MB 8MB 4 數(shù)據(jù)傳輸速率 單位MB s 外部 內(nèi)部外部傳輸速率指主機(jī)從 向 硬盤緩存讀出 寫入 數(shù)據(jù)的速度 與采用的接口類型有關(guān)內(nèi)部傳輸速率指硬盤在盤片上讀寫數(shù)據(jù)的速度 轉(zhuǎn)速越高內(nèi)部傳輸速率越快 5 與主機(jī)的接口 并行ATA IDE 接口 適用于PC機(jī)SCSI接口 適用于服務(wù)器當(dāng)前流行 串行ATA SATA 接口 158 使用硬盤應(yīng)注意什么 正在對硬盤讀寫時不能關(guān)掉電源保持使用環(huán)境的清潔衛(wèi)生 注意防塵 控制環(huán)境溫度 防止高溫 潮濕和磁場的影響防止硬盤受震動 工作時不要移動機(jī)器及時對硬盤內(nèi)容進(jìn)行整理 包括目錄的整理 文件的清理 磁盤碎片整理等防止計算機(jī)病毒對硬盤的破壞 對硬盤定期進(jìn)行病毒檢測 159 移動存儲器之1 優(yōu)盤 采用Flash存儲器 閃存 芯片 體積小 重量輕容量可以按需要而定 256MB 2GB 具有寫保護(hù)功能數(shù)據(jù)保存安全可靠 使用壽命長使用USB接口 即插即用 支持熱插拔 必須先停止工作 讀寫速度比軟盤快可以模擬軟驅(qū)和硬盤啟動操作系統(tǒng) 優(yōu)盤 512MB 1GB 100元 160 移動存儲器之2 移動硬盤 存儲容量大 10GB 100GB 采用USB或IEE1394接口 即插即用 支持熱插拔 必須先停止工作 小巧而便于攜帶速度快 安全可靠 移動硬盤 161 2 6 3光盤存儲器 162 光盤存儲器的分類 按存儲容量分 CD光盤 大約650MBDVD光盤 單面單層 大約4 7GB按存儲特性分 CD ROM DVD ROM 可讀 不可寫CD R DVD R 可讀 可寫 但不能改寫 限寫一次CD RW DVD RW 可讀 可寫 且可以改寫 多次讀寫按應(yīng)用分 CD唱片 VCD影碟 CD ROM和CD RW 計算機(jī)用 DVD影碟 DVD ROM和DVD RW 計算機(jī)用 163 CD ROM盤片的層次結(jié)構(gòu) 信息記錄軌道 光道 從盤片的中心到邊緣的一個螺旋形軌道 164 CD光盤的信息記錄原理 1 CD光盤的螺旋形光道 凹坑的邊緣用來表示 1 而凹坑和非凹坑的平坦部分表示 0 165 為什么DVD容量比CD大得多 1 更小的凹點長度 2 08x 2 數(shù)據(jù)軌道間隔更緊密 2 16x 3 采用較短波長的635nm或650nm的紅色激光 使激光斑點直徑縮小 提高信息的鑒別能力 4 數(shù)據(jù)區(qū)域稍大一點 1 02x 5 更有效的信道比特調(diào)制 1 06x 6 更有效的糾錯碼 1 32x 7 較少的段開銷 1 06x 166 光盤刻錄機(jī)和DVD光盤的容量 DVD光盤刻錄機(jī)目前有三大類 五種規(guī)范 DVD RAM DVD R DVD RW DVD R和DVD RW SuperMultiDVD刻錄機(jī)能夠兼容上述大部或全部規(guī)范CD RW DVD ROMCOMBO 簡稱COMBO 是CD RW刻錄機(jī)和DVD ROM組合在一起的一體式光驅(qū)DVD盤片的若干規(guī)格 按尺寸分 120mm和80mm