計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)pj(2.1-2).ppt

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第二章 計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ),學(xué)習(xí)目標(biāo)： 2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 2.2 PC機(jī)的組成 2.3 集成電路基礎(chǔ) 2.4 微型計(jì)算機(jī)常用外部設(shè)備,2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成,計(jì)算機(jī)系統(tǒng),硬件系統(tǒng),軟件系統(tǒng),主機(jī),應(yīng)用軟件,系統(tǒng)軟件,外部設(shè)備,有形的物理設(shè)備,在硬件上運(yùn)行的程序、相關(guān)的數(shù)據(jù)及文檔,注：沒(méi)有軟件的硬件機(jī)器稱為裸機(jī)。,2.1.1 計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),馮?諾依曼（Von Neumann) “存儲(chǔ)程序”的思想 “二進(jìn)制”的思想 硬件系統(tǒng)由五大部件組成：,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,存儲(chǔ)器,運(yùn)算器,控制器,1. 運(yùn)算器——中心 完成對(duì)數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和邏輯判斷等操作。 2. 控制器 控制各部件的工作，使計(jì)算機(jī)自動(dòng)地執(zhí)行程序。 ★ 控制器和運(yùn)算器合在一起成為中央處理器 CPU，它是計(jì)算機(jī)的核心。,,,2.1.1 計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),3. 存儲(chǔ)器 用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件。 存儲(chǔ)器還負(fù)責(zé)向控制器提供指令， 與運(yùn)算器交換數(shù)據(jù)。 衡量存儲(chǔ)器的三個(gè)指標(biāo)： 存儲(chǔ)容量 、存儲(chǔ)速度、單位價(jià)格 存儲(chǔ)系統(tǒng)采用典型的存儲(chǔ)層次： 高速緩沖存儲(chǔ)器、主存儲(chǔ)器、 輔助存儲(chǔ)器及海量存儲(chǔ)器。,2.1.1 計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),CPU,,,,,,,內(nèi)存,外存,存儲(chǔ)容量更大,單位價(jià)格更高,存儲(chǔ)速度更快,,★CPU與內(nèi)存合起來(lái)稱為計(jì)算機(jī)的主機(jī),,2.1.1 計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),4. 輸入設(shè)備 把程序、數(shù)字、圖形、圖像聲音、控制現(xiàn)場(chǎng)的模擬量等數(shù)據(jù)，通過(guò)輸入接口轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以接收的電信號(hào)。 常用的有：鍵盤、鼠標(biāo)、操縱桿、光筆等。 5. 輸出設(shè)備 把計(jì)算機(jī)運(yùn)行結(jié)果或過(guò)程，通過(guò)輸出接口轉(zhuǎn)換成人們所要求的直觀形式或控制現(xiàn)場(chǎng)能接受的形式。 常用的有：顯示器、打印機(jī)、 繪圖儀等。,,,2.1.1 計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,存儲(chǔ)器,運(yùn)算器,控制器,輸出命令,回答信號(hào),輸入命令,回答信號(hào),存取命令,取出指令,操作信號(hào),反饋信號(hào),原始數(shù)據(jù),計(jì)算結(jié)果,程序,取數(shù),存數(shù),,,,,,,,,,,,,,,,,,,計(jì)算機(jī)硬件組成框圖,2.1.2 微型機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),1、總線（Bus） 在兩個(gè)以上設(shè)備之間提供傳送信息的 公用通道。,Address Bus (AB) AB的根數(shù)一般反映了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的最大內(nèi)存容量。 例如：AB為32位，可尋址內(nèi)存單元數(shù)232，即內(nèi)存最大空間可為4GB。,,Data Bus (DB) DB位數(shù)的多少，反映了CPU 一次可接受數(shù)據(jù)的能力。 例如：32位的CPU芯片，即DB位32位，表示CPU一次可同時(shí)接收32位數(shù)據(jù)信號(hào)。,,Control Bus (CB) CB用來(lái)傳送控制信號(hào)。 兩類： 由CPU向內(nèi)存或外設(shè)發(fā)送的控制信號(hào)； 由外設(shè)有關(guān)接口電路向CPU送回的信號(hào)及內(nèi)存的應(yīng)答信號(hào)。,,總線的發(fā)展,數(shù)據(jù)線 數(shù)據(jù)傳輸速度 ISA/AT ：系統(tǒng)總線 16位 5 MB/s EISA： 擴(kuò)展ISA總線 32位 33MB/s MCA： 微通道 32位 33MB/s PCI： 局部總線 32/64位 132/264MB/s USB: 通用串行總線 32/64位 120/240Mbps,,,,,,,,,2.1.2 微型機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),2、中央處理器（CPU） 計(jì)算機(jī)的核心部件，完成計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和控制功能。 CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括： 算術(shù)邏輯部件（ALU） 程序計(jì)數(shù)器（PC） 指令寄存器（IR） 指令譯碼器（ID） 控制信號(hào)發(fā)生器及其他寄存器組,2.1.2 微型機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM,只讀存儲(chǔ)器ROM,3、內(nèi)存儲(chǔ)器,2.1.2 微型機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),特點(diǎn)：可讀可寫(xiě)； 斷電信息丟失。,特點(diǎn)：只讀不寫(xiě)； 斷電后信息不丟失。,4、I/O接口 由LSI組成的I/O器件構(gòu)成，用來(lái) 連接主機(jī)和相應(yīng)的I/O設(shè)備。,2.1.3 計(jì)算機(jī)的基本工作原理,馮 諾伊曼機(jī)的工作原理： 存儲(chǔ)程序和程序控制 1、指令的基本概念及執(zhí)行過(guò)程 指令與指令系統(tǒng) 指令：是計(jì)算機(jī)完成某個(gè)基本操作的命令。 一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令的集合 稱為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。,2.1.3 計(jì)算機(jī)的基本工作原理,指令分類(按操作功能分) 算術(shù)邏輯指令、數(shù)據(jù)傳送指令、程序控制指令、 輸入輸出指令、CPU控制指令。 一條計(jì)算機(jī)的指令用一串二進(jìn)制代碼表示。 指令的一般格式如下：,或,常用尋址方式 立即尋址、直接尋址、間接尋址、相對(duì)尋址、變址尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、寄存器相對(duì)尋址、相對(duì)變址尋址. 引發(fā)的兩個(gè)問(wèn)題： 指令系統(tǒng)的兼容性 RISC,2.1.3 計(jì)算機(jī)的基本工作原理,指令的執(zhí)行過(guò)程 指令周期：一條指令在計(jì)算機(jī)中的執(zhí)行過(guò)程 分為：取指周期和執(zhí)行周期兩個(gè)階段 例：將立即數(shù)0CH送寄存器AL的指令B00CH,2.1.3 計(jì)算機(jī)的基本工作原理,,2.1.3 計(jì)算機(jī)的基本工作原理,一個(gè)簡(jiǎn)單程序的執(zhí)行過(guò)程 程序：指完成一定任務(wù)的一個(gè)有序的指令序列，程序的運(yùn)行最終是在CPU中一條一條地執(zhí)行機(jī)器指令。 例：下列三條指令組成的程序 ⑴兩字節(jié)指令B00CH，把立即數(shù)0CH送寄存器AL; ⑵兩字節(jié)指令2C05H，把寄存器AL中內(nèi)容減去立即數(shù)05H，結(jié)果送回AL； ⑶單字節(jié)指令F4H，停機(jī)操作。,,2.1.3 計(jì)算機(jī)的基本工作原理,,,,PC,ID,IR,控制信號(hào)發(fā)生器,AL,,ALU,內(nèi)存儲(chǔ)器,AB,DB,CB,,,,,,,,,0CH,05H,07H,B00CH 2C05H F4H,,2.2 PC機(jī)的組成,PC 機(jī)的外觀構(gòu)成,PC機(jī)的物理結(jié)構(gòu),CPU實(shí)物圖,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),1.CPU芯片的發(fā)展過(guò)程 1971年Intel公司順利開(kāi)發(fā)出全球第一塊微處理器——4004芯片 1974年Intel公司又推出了新一代8位微處理器——8080 1976年Intel公司發(fā)布了8位的MCS-48單片機(jī) 1978年Intel公司推出了16位CPU——8086 1982年2月1日Intel公司正式發(fā)布80286芯片 1985年10月Intel推出了32位 80386DX微處理器,1989年4月80486微處理器正式發(fā)布 1993年Intel推出了全新一代的高性能處理機(jī)Pentium 1995年Intel推出了Pentium Pro 1996年底Intel又推出了Pentium MMX(多能奔騰) 1997年5月，Intel推出了與Pentium Pro同一個(gè)檔次的PentiumⅡ Intel于1999年2月發(fā)布了PentiumⅢ芯片 2000年6月，Intel發(fā)布了Pentium 4 新一代高性能32位微處理器 ，采用0.09μm工藝技術(shù),2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),2005年6月，Intel發(fā)布了Pentium 4 6xx系列的64位微處理器，使用0.09μm工藝技術(shù)，晶體管數(shù)量達(dá)1.69億。 雙核CPU：是指在一個(gè)處理器上集成兩個(gè)運(yùn)算核心，通過(guò)并行總線 將各處理器的核心連接起來(lái)，從而提高計(jì)算能力。,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),CPU的性能,1、CPU的性能主要體現(xiàn)為它的運(yùn)算速度,測(cè)量CPU運(yùn)算速度的傳統(tǒng)方法是看它每秒鐘能執(zhí)行多少條指令 MIPS：百萬(wàn)條定點(diǎn)指令／秒（Million Instruction per second),世界第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC的運(yùn)算速度5000 次/秒 目前計(jì)算機(jī)的速度 聯(lián)想深騰6800：40000億次／秒 (國(guó)產(chǎn)機(jī)，國(guó)內(nèi)最快) Earth Simulator(地球仿真超級(jí)計(jì)算機(jī))：350000 億次/秒 浮點(diǎn)運(yùn)算（NEC公司，世界最快）,2、CPU主頻(MHz）:CPU內(nèi)部工作的時(shí)鐘頻率 主頻為2G的CPU速度≠主頻為1G的CPU速度的2倍 Intel的2G主頻CPU的速度≠AMD的2G主頻CPU的速度 主頻越高，CPU的速度越快 3、CPU總線頻率(MHz）： CPU和外界交換數(shù)據(jù)的工作頻率，是CPU的外部頻率，即外頻。 主頻 = 外頻 * 倍頻,CPU的性能,4、Cache容量 Cache也稱為高速緩沖存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱快存。Cache存儲(chǔ)器的有無(wú)和容量大小是影響CPU性能的另一個(gè)重要因素。通常，Cache容量越大，訪問(wèn)Cache的命中率就越高，CPU的速度就越快。 5、CPU速度與寄存器、運(yùn)算器位數(shù)（字長(zhǎng)）的關(guān)系位數(shù)越多，運(yùn)算速度越快,CPU的性能,CPU插座,CPU調(diào)壓器,主板芯片組,存儲(chǔ)器插座,總線插槽,,2.主板及其構(gòu)成 （1）主板,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),華碩P4T主板——I/O端口部分,顯卡通過(guò)AGP插槽 CPU通過(guò)CPU插座 存儲(chǔ)器通過(guò)存儲(chǔ)器插座（現(xiàn)在硬盤一般是IDE） 內(nèi)存通過(guò)內(nèi)存插槽 其余一般通過(guò)PCI總線插槽（主要有聲卡、網(wǎng)卡、內(nèi)置貓等）,主板上目前常用的插座,IDE(Integrated Device Electronics )整合式驅(qū)動(dòng)電子接口。IDE是一種內(nèi)建于主板上的接口，是用來(lái)驅(qū)動(dòng)磁盤的電路，所以當(dāng)你買了IDE硬盤或光驅(qū)后，不需要再購(gòu)買其他的適配卡，只要用排線連接主板上的IDE插槽，就可以使用了。,2.主板及其構(gòu)成 （2）芯片組(Chipset),2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),◆芯片組（ Chipset ）是PC機(jī)各組成部分的樞紐，主板上的所有的控制功能幾乎都集成在芯片組內(nèi)，它既實(shí)現(xiàn)了PC機(jī)系統(tǒng)總線的功能，又提供了各種I/O接口及相關(guān)的控制。是構(gòu)成主板電路的核心。一定意義上講，它決定了主板的級(jí)別和檔次。,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),◆芯片組（ Chipset ）舉例： 例如,Intel 850芯片組的組成： 82850E（存儲(chǔ)控制器） 連接CPU總線、存儲(chǔ)器總線、AGP圖形顯示接口 82801BA（I/O控制器） 連接82850E、I/O總線、USB接口、硬盤接口、 局域網(wǎng)接口、5.1數(shù)字環(huán)繞立體聲接口、 BIOS ROM芯片,,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),Intel 850 芯片組邏輯結(jié)構(gòu),2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),注意點(diǎn)： 1. CPU類型或參數(shù)不同時(shí)，需要使用不同的芯片組。 2. CPU的系統(tǒng)時(shí)鐘及各種與其同步的時(shí)鐘均由芯片組提供。 3. 芯片組還決定了主板上所能安裝的內(nèi)存最大容量、速度及可使用的內(nèi)存條的類型。,,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),◆區(qū)別兩塊特別有用的集成電路芯片： ① ROM ：存放BIOS（基本輸入/輸出系統(tǒng)），它是 PC機(jī)軟件中最基礎(chǔ)的部分。 ② CMOS存儲(chǔ)器：存放用戶對(duì)計(jì)算機(jī)硬件所設(shè)置的一些參數(shù)，包括當(dāng)前的日期和時(shí)間，系統(tǒng)的口令，系統(tǒng)中安裝的軟盤、硬盤驅(qū)動(dòng)器的數(shù)目、類型及參數(shù)等。 CMOS是易失性存儲(chǔ)器，必須用電池供電，才能使計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)后數(shù)據(jù)不丟失。,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),2.主板及其構(gòu)成 （3）BIOS (Basic Input／Output System) 它是存放在ROM芯片中的一組機(jī)器語(yǔ)言 程序，具有啟動(dòng)計(jì)算機(jī)、診斷計(jì)算機(jī)故障 及控制低級(jí)輸入輸出操作的功能。,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),2. 主板、芯片組與BIOS （3）BIOS (Basic Input／Output System) POST程序（Power On Self Test，加電自檢） 系統(tǒng)自舉（裝入）程序 CMOS設(shè)置程序 基本外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)啟動(dòng)過(guò)程,,硬件是 否有故障,顯示出錯(cuò)信息,有無(wú)按DEL鍵,啟動(dòng)CMOS,,測(cè)試各部件工作狀態(tài)是否正常,執(zhí)行POST,執(zhí)行自舉程序,引導(dǎo)程序裝入操作系統(tǒng),2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),◆CMOS設(shè)置程序： 一般來(lái)說(shuō)，在下列情況下需要啟動(dòng)CMOS設(shè)置程序?qū)ο到y(tǒng) 進(jìn)行設(shè)置： 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(cuò)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),2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),3.內(nèi)存儲(chǔ)器,計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器可以分為兩大類： 內(nèi)部存儲(chǔ)器：又稱內(nèi)存，直接與CPU相連， 用來(lái)臨時(shí)存放等待CPU運(yùn)行的程序和處理的數(shù)據(jù)。 內(nèi)存由超大規(guī)模集成電路存儲(chǔ)器芯片組成，存取速度快， 但容量較小。又分為RAM和ROM。 外部存儲(chǔ)器：與CPU不直接相連，用于永久性地存放計(jì)算 機(jī)中的幾乎所有的信息，存取速度教慢而容量相對(duì)較大。,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),3.內(nèi)存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu),存儲(chǔ)器的體系結(jié)構(gòu)：存儲(chǔ)速度越快的存儲(chǔ)器成本 越高，為了使存儲(chǔ)器的性價(jià)比高，計(jì)算機(jī)中各種 內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器組成一個(gè)層狀的塔式結(jié)構(gòu)， 他們相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，協(xié)調(diào)工作。,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),3.內(nèi)存儲(chǔ)器 ◆內(nèi)存儲(chǔ)器的分類 根據(jù)存儲(chǔ)信息結(jié)構(gòu)的原理不同可分為： （1）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM 即可從其中讀取信息，也可向其中寫(xiě)入信息。開(kāi)機(jī)之前RAM中沒(méi)有信息，開(kāi)機(jī)后操作系統(tǒng)對(duì)其管理，關(guān)機(jī)后其中的信息都將消失。RAM中的信息可隨時(shí)根據(jù)需要而改變。,,DRAM 動(dòng)態(tài)RAM,SRAM 靜態(tài)RAM——Cache,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),3.內(nèi)存儲(chǔ)器 （2）只讀存儲(chǔ)器ROM,PROM 可編程只讀存儲(chǔ)器,EPROM 可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器,EEPROM 電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器,Flash ROM 閃速存儲(chǔ)器,,只可從其中讀取信息，不可向其中寫(xiě)入信息， 在開(kāi)機(jī)之前ROM中已經(jīng)事先存有信息，關(guān)機(jī)后 其中的信息不會(huì)消失。,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的類別,3.內(nèi)存儲(chǔ)器 ◆高速緩沖存儲(chǔ)器 cache Cache是使用SRAM芯片組成的一種高速緩沖存儲(chǔ)器， 簡(jiǎn)稱緩存。 解決CPU與主存儲(chǔ)器的速度匹配。,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),,L1 cache 一級(jí)緩存,L2 cache 二級(jí)緩存,3.內(nèi)存儲(chǔ)器 ◆主存儲(chǔ)器,幾個(gè)概念： 存儲(chǔ)單元：由8位組成。 地址：存儲(chǔ)單元的唯一編號(hào)。CPU按地址對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問(wèn)。 存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)單元的總數(shù)。 存取時(shí)間：選定存儲(chǔ)單元后，CPU讀寫(xiě)數(shù)據(jù)所需的時(shí)間。,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),主存儲(chǔ)器用DRAM芯片的類型、速度,內(nèi)存儲(chǔ)器,SDRAM 內(nèi)存條模塊,DDR SDRAM 內(nèi)存條模塊,按內(nèi)存的封裝方式和內(nèi)存條插槽的規(guī)格不同可分為：,3.內(nèi)存儲(chǔ)器 ◆內(nèi)存儲(chǔ)器的分類,,SIMM 單列直插式內(nèi)存條,DIMM 雙列直插式內(nèi)存條,RIMM Rambus內(nèi)存條,單列直插式內(nèi)存條,Rambus內(nèi)存條模塊(Rdram),2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),4.I/O總線與I/O接口 （1）I/O操作 （2）I/O總線（主板總線） （3）I/O設(shè)備接口 數(shù)據(jù)傳輸方式：串行 & 并行 數(shù)據(jù)傳輸速率： 低速 & 高速 連接設(shè)備多少：總線式 & 獨(dú)占式 標(biāo)準(zhǔn)化與否：標(biāo)準(zhǔn)接口 & 專用接口 USB接口（通用串行總線） IEEE-1394接口,2.2.1 PC機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),1.I/O操作任務(wù)：將輸入設(shè)備輸入的信息送入主存的指定區(qū)域，或者將主存指定區(qū)域的內(nèi)容送出到輸出設(shè)備。 2.I/O操作的特點(diǎn)： 多數(shù)I/O設(shè)備在操作過(guò)程中包含機(jī)械動(dòng)作，其工作速度比CPU慢得多。為了提高系統(tǒng)的效率，I/O操作與CPU的數(shù)據(jù)處理操作往往是并行進(jìn)行的 多個(gè)I/O設(shè)備必須能同時(shí)進(jìn)行工作 除了鍵盤、顯示器、鼠標(biāo)器等基本的I/O設(shè)備之外，不同計(jì)算機(jī)所配置的I/O設(shè)備數(shù)量、品種和性能差別很大，且經(jīng)常需要增減和更新 I/O設(shè)備的種類繁多，性能各異，操作控制的復(fù)雜程度相差很大，與計(jì)算機(jī)主機(jī)的連接也各不相同,I/O操作,3.I/O操作過(guò)程,CPU執(zhí)行I/O指令，向I/O控制器發(fā)出啟動(dòng)命令 I/O控制器接受命令，負(fù)責(zé)對(duì)I/O設(shè)備進(jìn)行全程控制 當(dāng)需要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)， I/O 控制器發(fā)出請(qǐng)求 I/O控制器獲得授權(quán)后，直接向(從)存儲(chǔ)器傳輸數(shù)據(jù) 所有數(shù)據(jù)傳輸完畢后， I/O控制器向CPU報(bào)告I/O操作完成,I/O操作,I/O操作過(guò)程中的若干控制部件 CPU——負(fù)責(zé)I/O操作的啟動(dòng) I/O控制器——負(fù)責(zé)在I/O操作期間對(duì)I/O設(shè)備進(jìn)行全程控制 DMA（Direct Memory Access直接存儲(chǔ)器存取）控制——負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂?程序中斷——負(fù)責(zé)向CPU報(bào)告I/O操作完成的情況，實(shí)現(xiàn)CPU處理與I/O操作之間的同步與通信,I/O操作,5.I/O總線、I/O控制器、I/O接口與I/O設(shè)備的連接方式,I/O操作,Return,I/O總線,1、總線（bus） 計(jì)算機(jī)各部件之間傳輸信息的一組公用的信號(hào)線。 2、總線的類型,3、I/O總線上有三種信號(hào): 數(shù)據(jù)信號(hào)（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 地址信號(hào)（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) 控制信號(hào)（總線）--傳送CPU發(fā)出或接收的控制信號(hào),I/O總線,4、I/O總線上線路類別 數(shù)據(jù)線 、 地址線、 控制線 5、總線控制器 位于主板的芯片組中，協(xié)調(diào)與管理I/O總線操作 6、I/O總線的帶寬（總線的數(shù)據(jù)傳輸速率） 單位時(shí)間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量(字節(jié)數(shù)) 計(jì)算公式如下：,I/O總線,總線帶寬（MB/s） =(數(shù)據(jù)線寬度/8)總線工作頻率(MHz),PCI總線擴(kuò)展槽,主板上的擴(kuò)展槽與I/O總線直接連接,Return,1.I/O設(shè)備接口：計(jì)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(jiǎn)稱I/O接口。 2.I/O端口分類 (1)從數(shù)據(jù)傳輸方式來(lái)分： 串行（一次只傳輸1位） 并行（8位或者16位、32位一起進(jìn)行傳輸） (2)從數(shù)據(jù)傳輸速率來(lái)分： 高速 低速,I/O端口,2.I/O端口分類 (3)從是否能連接多個(gè)設(shè)備來(lái)分： 總線式（可連接多個(gè)設(shè)備，被多個(gè)設(shè)備共享,例如，USB接口） 獨(dú)占式（只能連接1個(gè)設(shè)備） (4)從是否符合標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分： 標(biāo)準(zhǔn)接口 （通用接口,例如，USB接口） 專用接口 （專用接口,例如 VIDEO 視頻口）,I/O端口,視頻口,麥克風(fēng) 音 箱,鍵盤接口,并行口,USB,網(wǎng)絡(luò)接口,串行口,,,,,,,,鼠標(biāo)接口,,串行口9針,并行口,視頻口,鍵盤接口,網(wǎng)絡(luò)接口,PS/2接口 鍵盤/鼠標(biāo),,,,,,,,,串行口25針,,,I/O端口,Universal Serial Bus通用串行總線式接口 特點(diǎn)： 高速、可連接多個(gè)設(shè)備、串行傳輸 傳輸速率 USB的1.1版：1.5 Mb/s和12 Mb/s USB2.0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（即PnP） 一個(gè)USB接口，最多連接127個(gè)設(shè)備 可通過(guò)USB接口由主機(jī)向外設(shè)提供電源 支持熱插拔,USB接口,IEEE-1394接口,簡(jiǎn)稱1394，又稱i.Link或FireWire 主要用于連接需要高速傳輸大量數(shù)據(jù)的音頻和視頻設(shè)備。 數(shù)據(jù)傳輸速度特別快（高達(dá)400 MB/s），連接器共有6線， 采用級(jí)聯(lián)方式連接外部設(shè)備，在一個(gè)接口上最多可以連接 63個(gè)設(shè)備，設(shè)備間以菊花鏈方式進(jìn)行轉(zhuǎn)接。,small computer interface小型計(jì)算機(jī)接口 是一種用于連接大容量磁盤驅(qū)動(dòng)器、掃描儀等外圍設(shè)備 的專門的高速并行端口。 SCSI端口可以同時(shí)傳送的數(shù)據(jù)達(dá)到32位。全部七個(gè)SCSI 設(shè)備以菊花鏈的形式連接在一起，第一個(gè)SCSI設(shè)備連接 到計(jì)算機(jī)，第二個(gè)SCSI設(shè)備連接到第一個(gè)SCSI設(shè)備，其 它依此類推。,SCSI接口,定義: 輸入是把信息送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的過(guò)程，輸出是從 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)送出信息的過(guò)程，用戶就是通過(guò) 輸入/輸出設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互相通信。 微機(jī)系統(tǒng)中常用輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)器、掃描儀、 數(shù)碼相機(jī)、筆輸入 微機(jī)系統(tǒng)中常用輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀,常用I/O設(shè)備,Return,2.2.2 PC機(jī)的性能指標(biāo),1.字長(zhǎng) 處理器內(nèi)寄存器、運(yùn)算器、內(nèi)部數(shù)據(jù)總線等部件的寬度，即CPU能同時(shí)處理的數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)。 2.速度 主頻：計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘頻率。 運(yùn)算速度：計(jì)算機(jī)每秒鐘能執(zhí)行的指令數(shù)。 存取速度：存儲(chǔ)器完成一次讀（?。┗?qū)懀ù妫?操作所需的時(shí)間稱為存儲(chǔ)器的存取時(shí)間或者訪問(wèn) 時(shí)間。連續(xù)兩次讀（或?qū)懀┧璧淖疃虝r(shí)間，稱為 存儲(chǔ)周期。 系統(tǒng)總線的傳輸速率：與總線中的數(shù) 據(jù)線寬度及總線周期有關(guān)，以MB/s為 單位。,3.容量 主存容量：主存儲(chǔ)器能存儲(chǔ)信息的總字節(jié)數(shù)。 Cache存儲(chǔ)器容量：一般由處理器芯片內(nèi)的cache（1級(jí)cache)和外加的cache(2級(jí)cache）兩部分 組成，存取速度應(yīng)與CPU主頻匹配。 硬盤存儲(chǔ)器容量 4.可靠性 指在給定的時(shí)間內(nèi)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能正常運(yùn) 轉(zhuǎn)的概率。通常用平均故障間隔時(shí)間 MTBF表示，指系統(tǒng)能正常工作的 平均時(shí)間。,2.2.2 PC機(jī)的性能指標(biāo),5.可維護(hù)性 指計(jì)算機(jī)的維修效率。通常用平均修復(fù)時(shí)間MTTR表示，即從故障發(fā)生到故障修復(fù)所需的平均時(shí)間。 6.可用性 指計(jì)算機(jī)的使用效率，它以系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)的任意時(shí)刻所能正常工作的概率來(lái)表示。 7.外部設(shè)備配置 8.軟件配置 9.性能價(jià)格比,2.2.2 PC機(jī)的性能指標(biāo),,2.3 集成電路基礎(chǔ),(1)微電子技術(shù)與集成電路,微電子技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項(xiàng)高技術(shù)的基礎(chǔ) 微電子技術(shù)的核心是集成電路技術(shù),電子電路中元器件的發(fā)展演變,微電子技術(shù)是以集成電路為核心的電子技術(shù)，它是在電子元器件小型化、微型化的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的。,,電子管 (1904),什么是集成電路？,集成電路 (Integrated Circuit，簡(jiǎn)稱IC)： 以半導(dǎo)體單晶片作為基片,采用平面工藝，將晶體管、電阻、電容等元器件及其連線所構(gòu)成的電路制作在基片上所構(gòu)成的一個(gè)微型化的電路或系統(tǒng) 集成電路的優(yōu)點(diǎn)： 體積小、重量輕 功耗小、成本低 速度快、可靠性高,超大規(guī)模集成電路,小規(guī)模集成電路,集成電路的分類,按用途分： 通用集成電路 專用集成電路（ASIC） 按電路的功能分： 數(shù)字集成電路 模擬集成電路 按晶體管結(jié)構(gòu)、電路和工藝分： 雙極型（Bipolar）電路 金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)電路 按集成度(芯片中包含的元器件數(shù)目)分：,附：常見(jiàn)集成電路產(chǎn)品的類型,(2)集成電路的制造,集成電路的制造工序繁多，從原料熔煉開(kāi)始到最終產(chǎn)品包裝大約需要400多道工序，工藝復(fù)雜且技術(shù)難度非常高，有一系列的關(guān)鍵技術(shù)。許多工序必須在恒溫、恒濕、超潔凈的無(wú)塵廠房?jī)?nèi)完成。 目前興建一個(gè)有兩條生產(chǎn)線能加工8英寸晶圓的集成電路工廠需投資人民幣10億元以上。,集成電路的制造流程,集成電路的封裝,集成電路封裝目的： 電功能、散熱功能、機(jī)械與化學(xué)保護(hù)功能 常見(jiàn)的封裝方式： 單列直插式（SIP） 雙列直插式 （DIP） 陣列式（PGA） 塑料有引線芯片載體（PLCC） 扁平貼片式(PQFP) 球柵陣列封裝(BGA) 小外形封裝（SOP）,集成電路的封裝形式,(3)集成電路的發(fā)展趨勢(shì),集成電路的工作速度主要取決于晶體管的尺寸。晶體管的尺寸越小，其極限工作頻率越高，門電路的開(kāi)關(guān)速度就越快，相同面積的晶片可容納的晶體管數(shù)目就越多。 所以從集成電路問(wèn)世以來(lái)，人們就一直在縮小晶體管、電阻、電容、連接線的尺寸上下功夫。,IC集成度提高的規(guī)律,Moore定律：?jiǎn)螇K集成電路的集成度平均每18個(gè)月翻一番 (Gordon E.Moore,1965年),,晶體管數(shù),例：Intel微處理器集成度的發(fā)展,酷睿2雙核 （2006） 291～410M晶體管 酷睿2四核 （2007） 820M 晶體管,集成電路技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),減小蝕刻尺寸，縮小晶體管、電阻、電容和連線的尺寸 增大硅晶圓的面積：使每塊晶圓能生產(chǎn)更多的芯片,進(jìn)一步提高集成度的問(wèn)題與出路,問(wèn)題： 線寬進(jìn)一步縮小后，晶體管線條小到納米級(jí)時(shí)，其電流微弱到僅有幾十個(gè)甚至幾個(gè)電子流動(dòng)，晶體管將逼近其物理極限而無(wú)法正常工作 出路： 在納米尺寸下，納米結(jié)構(gòu)會(huì)表現(xiàn)出一些新的量子現(xiàn)象和效應(yīng)，人們正在利用這些量子效應(yīng)研制具有全新功能的量子器件，使能開(kāi)發(fā)出新的納米芯片和量子計(jì)算機(jī) 同時(shí)，正在研究將光作為信息的載體，發(fā)展光子學(xué)，研制集成光路，或把電子與光子并用，實(shí)現(xiàn)光電子集成,(4) IC卡簡(jiǎn)介,幾乎每個(gè)人每天都與IC卡打交道，例如我們的身份證、手機(jī)SIM卡、交通卡、飯卡等等，什么是IC卡？它有哪些類型和用途？工作原理大致是怎樣的？下面是簡(jiǎn)單介紹。,什么是 IC卡？,IC卡(chip card、smart card)，又稱為集成電路卡，它是把集成電路芯片密封在塑料卡基片內(nèi)，使其成為能存儲(chǔ)信息、處理和傳遞數(shù)據(jù)的載體 特點(diǎn)： 存儲(chǔ)信息量大 保密性能強(qiáng) 可以防止偽造和竊用 抗干擾能力強(qiáng) 可靠性高 應(yīng)用舉例： 作為電子證件，記錄持卡人的信息，用作身份識(shí)別（如身份證、考勤卡、醫(yī)療卡、住房卡等） 作為電子錢包（如電話卡、公交卡、加油卡等）,IC卡的類型(按芯片分類),存儲(chǔ)器卡：封裝的集成電路為存儲(chǔ)器，信息可長(zhǎng)期保存，也可通過(guò)讀卡器改寫(xiě)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。用于安全性要求不高的場(chǎng)合，如電話卡、水電費(fèi)卡、公交卡、醫(yī)療卡等 （帶加密邏輯的存儲(chǔ)器卡增加了加密電路） CPU卡：封裝的集成電路為中央處理器（CPU）和存儲(chǔ)器，還配有芯片操作系統(tǒng)(Chip Operating System)，處理能力強(qiáng)，保密性更好，常用作證件和信用卡使用。手機(jī)中使用的SIM卡就是一種特殊的CPU卡。,IC卡的類型(按使用方式分類),接觸式IC卡(如電話IC卡) 表面有方型鍍金接口，共8個(gè)或6個(gè)鍍金觸點(diǎn)。使用時(shí)必須將IC卡插入讀卡機(jī)，通過(guò)金屬觸點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。 用于信息量大、讀寫(xiě)操作比較復(fù)雜的場(chǎng)合,但易磨損、怕臟、壽命短 非接觸式IC卡(射頻卡、感應(yīng)卡) 采用電磁感應(yīng)方式無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，解決了無(wú)源（卡中無(wú)電源）和免接觸問(wèn)題 操作方便，快捷，采用全密封膠固化，防水、防污，使用壽命長(zhǎng) 用于讀寫(xiě)信息較簡(jiǎn)單的場(chǎng)合，如身份驗(yàn)證等,非接觸式IC卡,非接觸式IC卡的工作原理（選學(xué)）,讀卡器發(fā)出一組固定頻率的無(wú)線電波(射頻信號(hào))，通過(guò)天線向外發(fā)射,IC卡激活后，通過(guò)輻射電磁信號(hào)將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去(或接收讀卡器送來(lái)的數(shù)據(jù)),當(dāng)IC卡處在讀卡器有效范圍(一般為5~10cm)內(nèi)時(shí)，卡內(nèi)的一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路(諧振頻率相同的)便產(chǎn)生電磁共振，使電容充電，從而為卡內(nèi)其它電路提供2V的工作電壓,讀卡器收到數(shù)據(jù)后，通過(guò)接口將IC卡數(shù)據(jù)傳送給PC，PC將判斷該卡的合法性，作出相應(yīng)處理,非接觸式IC卡在身份證中的使用,第二代身份證使用非接觸式CPU卡，可實(shí)現(xiàn)“電子防偽”和“數(shù)字管理”兩大功能 ： 電子防偽措施：個(gè)人數(shù)據(jù)和人臉圖像經(jīng)過(guò)加密后存儲(chǔ)在芯片中，需要時(shí)可通過(guò)非接觸式讀卡器讀出進(jìn)行驗(yàn)證。以后還可以將人體生物特征如指紋等保存在芯片中，以進(jìn)一步提高防偽性能 數(shù)字管理功能： 存儲(chǔ)器能儲(chǔ)存多達(dá)幾兆字節(jié)的信息，采用分區(qū)存儲(chǔ)，按不同安全等級(jí)授權(quán)讀寫(xiě) 采用數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)快速查詢和身份識(shí)別，使二代證在公共安全、社會(huì)管理、電子政務(wù)、電子商務(wù)等方面發(fā)揮重要作用,附：背景材料,IC技術(shù)發(fā)展——減小蝕刻尺寸,減小蝕刻尺寸，縮小晶體管、電阻、電容和連線的尺寸 尺寸越小，開(kāi)關(guān)速度越快，性能越高 相同面積晶片可容納的晶體管數(shù)目就越多，成本越低 8086的蝕刻尺寸為 3μm Pentium的蝕刻尺寸是 0.80μm Pentium 4的蝕刻尺寸當(dāng)前是 0.09μm（90納米） 酷睿2雙核的蝕刻尺寸為 0.065μm（65納米） 酷睿2四核的蝕刻尺寸為 0.045μm（45納米）,IC技術(shù)發(fā)展——增大晶圓面積,增大硅晶圓的面積：使每塊晶圓能生產(chǎn)更多的芯片 比如，使用0.13微米的工藝在200mm的晶圓上可以生產(chǎn)大約179個(gè)處理器核心，而使用同樣工藝在300mm的晶圓可以制造大約427個(gè)處理器核心，而實(shí)際成本提高不多,Intel CPU芯片工藝的進(jìn)展,,1992以來(lái)Intel CPU芯片面積大小和工藝水平的變化.,2.4 微型計(jì)算機(jī)常用外部設(shè)備,2.4.1 輸入設(shè)備,1.鍵盤及其正確使用 鍵盤的物理結(jié)構(gòu)： 機(jī)械式鍵盤、薄膜式鍵盤、電容式鍵盤 鍵盤按鍵分類： 1）主鍵盤區(qū)：也稱字符鍵區(qū)或大鍵盤 2）功能鍵區(qū): 包括 ～及鍵 3）編輯鍵區(qū): 也稱光標(biāo)移動(dòng)鍵區(qū) 4）數(shù)字鍵區(qū): 又稱小鍵盤區(qū),,,,,,常用鍵說(shuō)明 區(qū)別：數(shù)字0與字母o，數(shù)字1與大寫(xiě)字母I、小寫(xiě)字母i，數(shù)字2與字母Z，退格鍵?與光標(biāo)移動(dòng)鍵? 上檔鍵：針對(duì)鍵面上有兩個(gè)字符的鍵 大寫(xiě)字母鎖定鍵 退格鍵：用于刪除光標(biāo)左邊的 字符 刪除鍵：用于刪除光標(biāo)右邊的字符,2.4.1 輸入設(shè)備,回車鍵：用于結(jié)束一行命令或字符的輸入 數(shù)字鎖定鍵：這也是一個(gè)開(kāi)關(guān)鍵 和兩個(gè)鍵：也稱為組合鍵 跳格鍵：一般在編輯軟件下作為制表符使用，使插入點(diǎn)從一個(gè)區(qū)域移至下一個(gè)區(qū)域 空格鍵：可使插入點(diǎn)向右移一個(gè)字符位置，屏幕上不顯示任何字符 插入鍵：插入/改寫(xiě)轉(zhuǎn)換,2.4.1 輸入設(shè)備,鍵：光標(biāo)定位于一行字符的最左邊 鍵：光標(biāo)定位于一行字符的最右邊 鍵：向前移動(dòng)一頁(yè) 鍵：向后移動(dòng)一頁(yè) 鍵：退出鍵 ~功能鍵,2.4.1 輸入設(shè)備,正確的鍵盤操作指法,指法分區(qū) 鍵盤操作的基準(zhǔn)鍵如圖所示 大拇指輕置于空格鍵上,,,,左手,右手,,,,,,2.4.1 輸入設(shè)備,2. 鼠標(biāo)器,機(jī)械式,光電式,三鍵式,兩鍵式,滾輪式,串行 式,總線 式,無(wú)線,有線,,,2.4.1 輸入設(shè)備,2.鼠標(biāo) （2）作用：一種指示設(shè)備,能方便地控制屏幕上的鼠標(biāo)箭頭準(zhǔn)確地定位在指定的位置處，并通過(guò)按鈕完成各種操作或發(fā)出命令。,2.4.1 輸入設(shè)備,（3）組成：左鍵、右鍵、滾輪等 串行口、并行口、USB（Universal Serial Bus）接口,普通鼠標(biāo) 觸摸板,2.4.1 輸入設(shè)備,（4）操作 移動(dòng)（指向、定點(diǎn)） 拖動(dòng)（拖曳、拖放） 單擊（左鍵） 雙擊（左鍵） 右擊 (右鍵）,2.4.1 輸入設(shè)備,（5）性能參數(shù) 分辨率：鼠標(biāo)器最主要的技術(shù)指標(biāo)，用dpi （dot per inch）表示，指鼠標(biāo)每移動(dòng) 一英寸距離光標(biāo)在屏幕上所通過(guò)的像素 的數(shù)目。 目前多為：300-400 dpi 軌跡速度：反映鼠標(biāo)的移動(dòng)靈敏度， 以達(dá)到 600mm/sec 以上為佳。,2.4.1 輸入設(shè)備,筆輸入設(shè)備 掃描儀 數(shù)碼相機(jī),2.4.1 輸入設(shè)備,3.筆輸入設(shè)備 ——位置、命令和字符 由兩部分組成： 與主機(jī)相連的基板，通過(guò)連接線接在主機(jī)的串行口 或USB口 另一部分是“筆”,2.4.1 輸入設(shè)備,（1）掃描儀分類（按結(jié)構(gòu)） ①手持式掃描儀 操作人員手執(zhí)掃描儀在被掃描的圖件上移動(dòng)。 其掃描頭較窄，只適用于掃描較小的圖件。 ②平板式掃描儀 主要掃描反射式稿件，它的適用范圍較廣。 其掃描速度、精度、質(zhì)量比較好。 ③膠片專用和滾筒式 高分辨率的專業(yè)掃描儀，在光源、色彩捕捉等方面均具有 較高的技術(shù)性能，多用于專業(yè)印刷排版領(lǐng)域。,2.4.1 輸入設(shè)備,4.掃描儀,（2）掃描儀性能指標(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?cái)?shù)目（dpi）來(lái)表示。 色彩位數(shù)（色彩深度）:反映了掃描儀對(duì)圖像色彩的辨析 能力，色彩位數(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(shí)。 如，24 bit，32 bit，36 bit，42 bit。 掃描幅面:指被掃描圖件容許的最大尺寸。如， A4, A3 與主機(jī)的接口:有并行口、USB、1394(Firewrie)、SCSI、 專用接口,2.4.1 輸入設(shè)備,5.數(shù)碼相機(jī) （1）工作原理：鏡頭和快門與傳統(tǒng)相機(jī)基本相同，不同 之處是它不使用光敏鹵化銀膠片成像，而是將影像聚焦在 成像芯片（CCD或CMOS）上，并由成像芯片轉(zhuǎn)換成電信號(hào)， 再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)變成數(shù)字圖像，經(jīng)過(guò)必要的圖象 處理和數(shù)據(jù)壓縮之后，存儲(chǔ)在相機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器中。,2.4.1 輸入設(shè)備,（2）數(shù)碼相機(jī)的成像過(guò)程,2.4.1 輸入設(shè)備,（3）主要性能指標(biāo) ① CCD像素個(gè)數(shù)：決定照片圖像能達(dá)到的最高分辨率。 例如，照片分辨率達(dá)1600*1200時(shí)，共有192000個(gè)像素 （200萬(wàn)像素），這種數(shù)碼相機(jī)能滿足一般應(yīng)用要求。 ② 存儲(chǔ)器的容量：保存CCD成像并轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字圖像 的數(shù)據(jù)。,2.4.1 輸入設(shè)備,（4）其它功能：光學(xué)變焦、數(shù)字變焦、自動(dòng)聚焦、 自動(dòng)曝光、自動(dòng)白平衡調(diào)整、影像預(yù)視、 影像刪除、連續(xù)拍攝等。 （5）與主機(jī)的接口： 數(shù)字接口USB（連接計(jì)算機(jī)） 模擬視頻信號(hào)輸出（連接電視機(jī)）,2.4.1 輸入設(shè)備,觸摸屏：既是輸入設(shè)備，又是輸出設(shè)備。,觸摸屏,,CRT顯示器 (陰極射線管)顯示器,平板顯示器,,液晶顯示器（LCD）,氣體等離子 顯示器,體積小、質(zhì)量 輕、低壓供電、耗電少,尺寸可達(dá)42英寸，顯示質(zhì)量高，但價(jià)格昂貴,1. 顯示器,2.4.2 輸出設(shè)備,（2）作用 將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，最終將文字、 圖形、圖像顯示出來(lái) （3）組成 監(jiān)視器(Monitor)(日常所說(shuō)的“顯示器”） 顯示控制器（顯卡）,2.4.2 輸出設(shè)備,顯示器與主機(jī)的連接,（4）顯示器的主要性能指標(biāo) ①顯示屏的尺寸： A.對(duì)角線的長(zhǎng)度。例如，15吋，17吋，21吋 B.屏幕橫向與縱向的比。一般為4∶3 ②顯示器的分辨率 顯示器上輸出的文字、數(shù)字、圖像、表格等所有 的內(nèi)容都是通過(guò)光點(diǎn)(像素)構(gòu)成的 分辨率在顯示器橫縱方向上最多所能顯現(xiàn)出的所有 像素點(diǎn)的集合(如1024768)，是衡量顯示器性能的 一個(gè)重要指標(biāo)。分辨率受限于硬件，用戶可調(diào)。,2.4.2 輸出設(shè)備,③點(diǎn)距：像素點(diǎn)之間的距離(區(qū)別水平點(diǎn)距),④ 像素的顏色數(shù)目:一個(gè)像素可以顯示出的顏色數(shù)量，由表示一個(gè)像素顏色編碼的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)決定。例如，4位二進(jìn)制數(shù)可以表示16種顏色。 RGB分別8位，則能表示224＝1680萬(wàn)種顏色,2.4.2 輸出設(shè)備,⑤ 掃描方式 有隔行掃描和逐行掃描之分,隔行掃描是把掃描線分為奇數(shù)線和偶數(shù)線，先掃描偶數(shù)線，再掃描奇數(shù)線，交替進(jìn)行，隔行掃描方式會(huì)產(chǎn)生顯示圖像的閃爍。,逐行掃描就是從屏幕上開(kāi)始一行一行地掃描，一直到底，反復(fù)進(jìn)行。國(guó)際VESA組織認(rèn)為，用逐行掃描方式的垂直掃描頻率達(dá)到75Hz時(shí)才能達(dá)到無(wú)閃爍，這比電影的每秒24幀和電視的每秒25幀要好得多。,目前，無(wú)閃爍標(biāo)準(zhǔn)是逐行掃描，掃描頻率為85Hz。,⑥輻射和環(huán)保,（5）顯示控制器（顯卡） ① 組成 A.顯示控制電路:對(duì)顯卡的操作進(jìn)行控制和協(xié)調(diào), 包括對(duì)顯示器的控制。 B.繪圖處理器：控制顯示器的工作； 與CPU一起完成畫(huà)圖操作。 C.顯示存儲(chǔ)器（VRAM）:存儲(chǔ)屏幕上所有像素的顏色信息 D.接口電路:負(fù)責(zé)顯示卡與主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。,2.4.2 輸出設(shè)備,②顯示卡一般插在主板上的PCI總線擴(kuò)展槽上，顯示卡 上的視頻輸出端口（Video port）用于連接顯示器。 （若主板上集成了顯示卡的電路，便不再需要顯示卡） ③顯示卡與主存之間傳送數(shù)據(jù)的方式現(xiàn)在大多使用AGP端口 AGP端口：加速圖形端口，數(shù)據(jù)寬度32位或64位，時(shí)鐘頻率133 MHz，最高傳輸速率 533 MB/s 或1 GB/s。,2.4.2 輸出設(shè)備,④顯示卡、監(jiān)視器、CPU及RAM的關(guān)系,2.4.2 輸出設(shè)備,,高分辨率 640480以上,VGA（視頻圖形陣列）,中分辨率 640350,EGA(增強(qiáng)型圖形適配器),低分辨率的彩色圖形和字符顯示640200,CGA(彩色圖形適配器）,分 辨 率,顯示標(biāo)準(zhǔn),,,,,,,,,,,2.4.2 輸出設(shè)備,2.打印機(jī),,,擊打式打印機(jī),非擊打式打印機(jī),,,點(diǎn)陣打印機(jī),噴墨印字機(jī),激光印字機(jī),鏈?zhǔn)酱蛴C(jī),2.4.2 輸出設(shè)備,（1）針式打印機(jī) 一種擊打式打印機(jī)，其工作原理主要體現(xiàn)在打印頭上。 特點(diǎn)： 耗材成本低 能多層套打 打印質(zhì)量低 工作噪聲大,應(yīng)用：打印票據(jù),,2.4.2 輸出設(shè)備,（2）噴墨打印機(jī)（Inkjet Printer） 優(yōu)點(diǎn)：能輸出彩色圖像，經(jīng)濟(jì)，打印效果好，低噪音， 使用低電壓，環(huán)保，打印機(jī)的價(jià)格便宜。 缺點(diǎn)：墨水成本高，消耗量大，速度慢，對(duì)紙張?zhí)籼蓿?不能打印多層紙。,2.4.2 輸出設(shè)備,（3）激光打印機(jī)（Laser Printer） 激光技術(shù)與復(fù)印技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 特點(diǎn)：分辨率較高，打印質(zhì)量好,高速度、低噪聲、價(jià)格適中 (辦公室多采用)。 缺點(diǎn)：不能打印多層紙，耗材(硒鼓)貴。,2.4.2 輸出設(shè)備,◆打印機(jī)的主要性能指標(biāo) ①打印精度：(dpi 每英寸像素點(diǎn)數(shù)) 針式打印機(jī)：180dpi 激光打印機(jī)：300－1200dpi 噴墨打印機(jī)：一般300－360dpi ②打印速度：字符/秒，頁(yè)/分 ③色彩數(shù)目：可打印的色彩數(shù)目 ④打印機(jī)成本 激光打印機(jī)： 一個(gè)硒鼓能打印的頁(yè)數(shù)，如10000頁(yè)，20000頁(yè)。 加一次墨粉能打印的頁(yè)數(shù)一般2500－3000頁(yè)。 噴墨打印機(jī)：換一次墨盒能打印的頁(yè)數(shù)，例如100頁(yè)。,2.4.2 輸出設(shè)備,3.繪圖儀,2.4.2 輸出設(shè)備,2.4.3 輔助存儲(chǔ)設(shè)備,◆外存儲(chǔ)器 概念 即輔助存儲(chǔ)器，一般用來(lái)存放需要永久保存的或相對(duì)來(lái)說(shuō)暫時(shí)不用的各種程序和數(shù)據(jù)。 分類 磁存儲(chǔ)技術(shù)： 硬盤，軟盤，磁帶存儲(chǔ)器 光存儲(chǔ)技術(shù)： CD ， DVD等 常用 軟盤、硬盤、光盤 U盤,1.軟磁盤 （1）軟磁盤的結(jié)構(gòu)和分類,分類,,按軟盤驅(qū)動(dòng)器磁頭工作方式： 單面(SS)和雙面(DS),按數(shù)據(jù)紀(jì)錄方式： 單密度(SD)、雙精度(DD)、高密度(HD),如：3.5in DSHD(2HD) 表示3.5英寸雙面高密度軟盤 （目前最常用）,2.4.3 輔助存儲(chǔ)設(shè)備,,← 1.2M軟磁盤(5.25英寸),寫(xiě)保護(hù)口,,,索引孔,,讀寫(xiě)槽,,磁盤結(jié)構(gòu)圖,,,標(biāo)簽,1.44M軟磁盤(3.5英寸),↑,讀寫(xiě)窗口的保護(hù)滑塊,,（2）軟盤的存儲(chǔ)格式 格式化操作：Format 圖 軟盤存儲(chǔ)容量： 面數(shù)每面磁道數(shù)每道扇區(qū)數(shù)每扇區(qū)字節(jié)數(shù) 索引孔：定位0扇區(qū)起始位置，在讀寫(xiě)槽對(duì)磁盤讀寫(xiě) 完整的軟盤存儲(chǔ)系統(tǒng)： 軟盤、軟盤驅(qū)動(dòng)器、軟盤驅(qū)動(dòng)卡 缺點(diǎn)：存取速度慢、生命周期短,,2.4.3 輔助存儲(chǔ)設(shè)備,,,,,,,,,0磁道,79磁道,,,1個(gè)扇區(qū),索引孔,磁盤盤片剖析圖,,2.硬磁盤 簡(jiǎn)稱硬盤，由硬磁盤和硬盤驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成 與軟盤不同，硬盤從未單片零售過(guò) 優(yōu)點(diǎn)：存儲(chǔ)容量大、存取速度快 存儲(chǔ)容量： 幾十兆(MB) ～160GB不等 采用的接口： IDE、ESDI、SCSI等標(biāo)準(zhǔn)接口,2.4.3 輔助存儲(chǔ)設(shè)備,,2. 硬磁盤存儲(chǔ)器,,不同盤面上相同半徑的 磁道在垂直方向構(gòu)成同 心圓柱，稱為柱面。 柱面數(shù)等于磁道數(shù)。,,硬盤容量=記錄面數(shù)柱面數(shù)扇區(qū)數(shù)每扇區(qū)的字節(jié)數(shù),,注意事項(xiàng)： 不得隨便拆開(kāi) 保持工作環(huán)境的清潔 在搬運(yùn)機(jī)器時(shí)，應(yīng)該保護(hù)磁頭，不使它撞擊盤面。 移動(dòng)硬盤（removable hard disk）,2.4.3 輔助存儲(chǔ)設(shè)備,3.光盤存儲(chǔ)器 又稱激光存儲(chǔ)器，利用激光技術(shù)在記錄介質(zhì)上存儲(chǔ)信息。 優(yōu)點(diǎn)：存儲(chǔ)容量較大、價(jià)格便宜、生命周期長(zhǎng) 存儲(chǔ)方式：采用螺旋形的光道，不同于軟盤。,2.4.3 輔助存儲(chǔ)設(shè)備,分類 （1）只讀型光盤 CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory) 容量 650MB以上 DVD-ROM（Digital Video Disk） 容量 4.7GB以上 （2）一次寫(xiě)入型光盤WORM / CD-R （Write Once Read Many Disk） （3）可抹型光盤MO / CD-RW （Magneto Optical disk）,2.4.3 輔助存儲(chǔ)設(shè)備,4.移動(dòng)存儲(chǔ)器 如：移動(dòng)硬盤、閃盤（優(yōu)盤）、Flash芯片存儲(chǔ)器等,2.4.3 輔助存儲(chǔ)設(shè)備,習(xí)題：,（1）某處理器具有32GB的尋址能力，則該處理器的地址線有__?__。 A. 35根 B. 24根 C. 36根 D. 32根 （2）在微機(jī)主板的 __?__中，固化了操作系統(tǒng)的基本輸 入／輸出程序以負(fù)責(zé)控制微機(jī)的基本輸入輸出功能。 A. I／O擴(kuò)展槽 B. FO接口 C. CPU插座 D. BIOS芯片 （3）調(diào)制解調(diào)器的功能是實(shí)現(xiàn)__?__。 A. 數(shù)字信號(hào)的編碼 B. 數(shù)字信號(hào)的整形 C. 模擬信號(hào)的放大 D. 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換,（4）Pentium機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存采用分層結(jié)構(gòu)，按照從下層到 上層(最接近CPU)的次序，正確的是__?__。 A. 高速緩存(Cache)、虛擬內(nèi)存、主存 B. 虛擬內(nèi)存、主存、高速緩存(Cache) C. 虛擬內(nèi)存、高速緩存(Cache)、主存 D. 主存、虛擬內(nèi)存、高速緩存(Cache) （5）計(jì)算機(jī)通電后，不能正常啟動(dòng)，是因?yàn)開(kāi)_?__。 A. CMOS參數(shù)被修改，尤其是硬盤參數(shù)被改動(dòng) B. 硬盤引導(dǎo)區(qū)被破壞，會(huì)出現(xiàn)無(wú)引導(dǎo)盤的信息 C. 硬盤已壞，無(wú)法讀取信息 D. 以上都有可能,習(xí)題：,（6）USB是一種高速的可以連接多個(gè)設(shè)備的接口，現(xiàn)在 已經(jīng)在PC機(jī)中普遍使用。下面關(guān)于USB的敘述中， 正確的是__?__。 A. USB能夠通過(guò)其連接器引腳向外設(shè)供電 B. USB接口有兩種規(guī)格，2.0版的數(shù)據(jù)傳輸速度要比 1.1版大約快一倍 C. 從外觀上看，USB連接器與PC機(jī)并行口連接器差不多 D. USB采用并行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以提高數(shù)據(jù)的傳輸 速度,習(xí)題：,（7）顯示器是計(jì)算機(jī)的基本輸出設(shè)備，下面關(guān)于顯示器 結(jié)構(gòu)的敘述中，錯(cuò)誤的是__?__。 A. 圖形卡是常用的一種高性能顯示控制器 B. 顯示器由監(jiān)視器（Monitor）和顯示控制器組成 C. 顯示控制器與主機(jī)的接口大多采用AGP D. 為了圖像刷新，顯示存儲(chǔ)器直接安裝在監(jiān)視器中 （8）下列存儲(chǔ)部件中，在斷電情況下存儲(chǔ)內(nèi)容不會(huì)丟失 的有__?__。 A. RAM B. ROM C. 硬盤 D. 軟盤,習(xí)題：,（9）下面有關(guān)掃描儀的敘述中，正確的是__?__。 A. 掃描儀的工作過(guò)程主要基于光電轉(zhuǎn)換原理 B. 分辯率是掃描儀的一項(xiàng)重要性能指標(biāo) C. 掃描儀能將照片、圖片等掃描輸入計(jì)算機(jī) D. 滾筒式掃描儀價(jià)格便宜、體積小，適合于家庭使用 （10）馮.諾依曼體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是__?__。 A. 采用二進(jìn)制數(shù)形式表示數(shù)據(jù)和指令 B. 自動(dòng)且有序地執(zhí)行程序 C. 存儲(chǔ)程序并且在存儲(chǔ)時(shí)不區(qū)別數(shù)據(jù)和指令 D. 以上都不是,習(xí)題：,（11）下列關(guān)于Cache的4種說(shuō)法中,錯(cuò)誤的是__?__。 A. Cache和內(nèi)存一樣按地址訪問(wèn) B. Cache中通常保存內(nèi)存中部分內(nèi)容的副本 C. Cache一般由SRAM組成 D. Cache命中率主要取決于其容量、控制算法和組織 方式 （12）下列各項(xiàng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用中，不屬于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù) 系統(tǒng)的是__? A．OA B．CAPP C．CAD D．CAM,習(xí)題：,（13）下面關(guān)于指令系統(tǒng)的敘述中，錯(cuò)誤的是__?__。 A．不同型號(hào)CPU的指令系統(tǒng)不一定互相兼容 B．Pentium 4處理器的指令系統(tǒng)與Pentium處理器完全 相同 C． 指令系統(tǒng)中包含有數(shù)以百計(jì)的指令 D．指令系統(tǒng)就是CPU所能執(zhí)行的所有指令的集合 （14）CD-ROM光盤上記錄信息的光道是由里向外的螺旋 線，而磁盤的磁道是__?__。 A．同心圓 B．橢圓 C．等高線 D．由里向外的螺旋線,習(xí)題：,（15）在微型計(jì)算機(jī)中,采用總線結(jié)構(gòu)的主要目的是 __?__。 A．提高系統(tǒng)負(fù)載能力 B．提高集成度，易于模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化 C．提高信息傳輸量 D．提高信息傳輸?shù)乃俾?（16）鍵盤與主機(jī)的接口，可用__?__ A．AT接口 B．SCSI接口 C．USB接口 D．PS/2接口,習(xí)題：,（17）關(guān)于PC機(jī)主板上的CMOS芯片，下面說(shuō)法中正確的 是__?__。 A． CMOS芯片用于存儲(chǔ)加電自檢程序 B． CMOS芯片用于存儲(chǔ)BIOS，是易失性的 C． CMOS芯片需要一個(gè)電池給它供電，否則其中數(shù)據(jù) 會(huì)因主機(jī)斷電而丟失 D． CMOS芯片用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的配置參數(shù)，它是 只讀存儲(chǔ)器 （18）系統(tǒng)總線上有三類信號(hào)：數(shù)據(jù)信號(hào)．地址信號(hào)和 __?__信號(hào)。 A．管理 B．媒體 C．控制 D．存儲(chǔ),習(xí)題：,（19）關(guān)于中央處理器的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是__?__。 A．一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)只能有一個(gè)“處理器”，故稱為中 央處理器 B．使用多個(gè)CPU實(shí)現(xiàn)超高速計(jì)算的技術(shù)稱為“并行處 理” C．現(xiàn)在的“處理器”因?yàn)轶w積小，又稱為“微處理器” D．中央處理器是運(yùn)算器與控制器的總稱 （20）下列__?__部分不屬于CPU的組成部分 A．運(yùn)算器 B．主存儲(chǔ)器 C．控制器 D．寄存器,習(xí)題：,（21）下面關(guān)于PC機(jī)中CPU的敘述中，不正確的是__?__。 A．CPU是PC機(jī)中不可缺少的組成部分，擔(dān)負(fù)著運(yùn)行系 統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的任務(wù) B．為了暫存中間結(jié)果，CPU中包含幾十個(gè)以上的寄存 器，用來(lái)臨時(shí)存放數(shù)據(jù) C．所有PC機(jī)的CPU都具有相同的機(jī)器指令 D．CPU至少包含1個(gè)微處理器，為了提高計(jì)算速度， CPU也可以由多個(gè)微處理器組成,習(xí)題：,（22）電子計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)地按照人們的意圖進(jìn)行工作 的最基本思想是__?__。 A．總線結(jié)構(gòu) B．識(shí)別控制代碼 C．采用邏輯結(jié)構(gòu) D．存儲(chǔ)程序與程序控制 （23）與內(nèi)存儲(chǔ)器相比，外存儲(chǔ)器的主要優(yōu)點(diǎn)是__?__。 A．容量大 B．速度快 C．成本高 D．掉電后信息會(huì)丟失 （24）在鍵盤操作中，按標(biāo)準(zhǔn)指法擊鍵，左手的中指應(yīng) 擊字母鍵是__?__。 A．WSX B．RFV C．EDC D．QAZ,習(xí)題：,（25）在下列存儲(chǔ)設(shè)備中，只能讀出數(shù)據(jù)而不能寫(xiě)入數(shù) 據(jù)的是：__?__。 A．高速緩沖儲(chǔ)存器(Cache) B．軟盤 C．CD-ROM D．硬盤 （26）下列設(shè)備中，__?__是輸入設(shè)備。 A．MODEM B．繪圖儀 C．投影儀 D．掃描儀 （27）從PC機(jī)的物理結(jié)構(gòu)來(lái)看，是由芯片組將主板上 __?__等連接在一起的。 A．CPU芯片 B．PCI插槽 C．內(nèi)存條 D．硬盤接口和網(wǎng)絡(luò)接口,習(xí)題：,（28）有關(guān)集成電路的敘述中，錯(cuò)誤的有__?__。 A．現(xiàn)代集成電路使用的半導(dǎo)體材料通常是硅或砷化鎵 B．著名的Moore定律指出單塊集成電路的集成度平均 每3~4年翻一番 C．集成電路的工作速度主要取決于組成邏輯門電路的 晶體管的尺寸，尺寸越小，速度越快 D．集成電路按用途可分為通用和專用兩類，PC機(jī)中 的存儲(chǔ)器芯片屬于專用集成電路,習(xí)題：,（29）下列有關(guān)集成電路的敘述中，正確的是__?__。 A．集成電路按用途可以分為通用型與專用型，存儲(chǔ)器 芯片屬于專用集成電路 B．集成電路的工作速度主要取決于組成邏輯門電路的 晶體管的尺寸，尺寸越小，速度越快 C．集成電路是20世紀(jì)的重大發(fā)明之一，在此基礎(chǔ)之 上出現(xiàn)了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) D．集成電路是在金屬基片上制作而成的 （30）內(nèi)存中每一個(gè)基本單元都被賦予一個(gè)唯一的序 號(hào)，稱為_(kāi)_?__。 A. 字節(jié) B. 地址 C. 編碼 D. 容量,習(xí)題：,（32）一臺(tái)數(shù)碼照相機(jī)最多可以拍攝1600*1200分辨率 的圖像，則此相機(jī)的像素約為_(kāi)_?__。． A．200萬(wàn)． B．560萬(wàn)． C．300萬(wàn)． D．400萬(wàn),習(xí)題：,（33）下列關(guān)于計(jì)算機(jī)組成的敘述中，正確的是__?__。 A．外存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)是直接傳送給CPU處理的 B．輸出設(shè)備能將計(jì)算機(jī)中用“0”和“1”表示的信息轉(zhuǎn) 換成人可識(shí)別的形式 C．一臺(tái)計(jì)算機(jī)內(nèi)只有一個(gè)微處理器 D．系統(tǒng)總線用來(lái)連接CPU、內(nèi)存、外存和各種輸入輸 出設(shè)備,習(xí)題：,計(jì)算機(jī)的不同分類,1、按計(jì)算機(jī)中信息的表示形式和處理方式劃分,2、按計(jì)算機(jī)的用途劃分,3、按計(jì)算機(jī)的規(guī)模劃分,數(shù)字、模擬、混合式電子計(jì)算機(jī),通用機(jī)、專用機(jī),巨型、大型、中型、小型、微型機(jī),計(jì)算機(jī)的不同分類,4、IEEE分類 按計(jì)算機(jī)在信息處理系統(tǒng)中的地位與作用分類 大型主機(jī)(main frame) 超級(jí)小型機(jī)(super minicomputer) 個(gè)人計(jì)算機(jī)(personal computer) 工作站(work station) 巨型計(jì)算機(jī) (supercomputer) 小巨型計(jì)算機(jī)(mini supercomputer),以CPU字長(zhǎng)和功能的不斷升級(jí)為標(biāo)志