微型计算机的硬件组成

微型计算机的硬件组成一、CPU、内存、接口和总线的概念点击折叠视频：CPU、内存、接口和总线的概念1微型计算机的结构微型计算机包含了多种系列、档次和型号等。这些计算机的共同特点是体积小，适合放在办公桌上使用，而且每个时刻只能一人使用，因此又称为个人计算机（PC）。图1-3是PC的典型结构。2主板主板是固定在微型计算机主机箱箱体上的一块电路板。主板上装有大量的有源电子元件。其中主要组件有CMOS、基本输入输出系统（BIOS）、高速缓冲存储器（cache）、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（提供ISA、PCI等扩展槽）、串行接口（COM1、COM2）、并行接口（打印机接口LPT1）、USB接口等。因此，主板是计算机各种部件相互连接的纽带和桥梁。3中央处理器中央处理器（CPU）是计算机的核心，包括运算器、控制器和寄存器等。计算机的运转是在CPU的指挥控制下实现的，所有的算术运算和逻辑运算都是由它完成的。因此，CPU是决定计算机速度、处理能力和产品档次的关键部件。图1-3PC的典型结构4内存储器存储器分为内存储器和外存储器，通常分别简称为内存和外存。内存是计算机的主要工作存储器，是计算机用于直接存取程序和数据的地方。计算机在执行程序前必须将程序和数据装入内存中，这种装入信息的操作称为“写入”；所执行的指令及处理的数据，也必须从内存取出，这种取出信息的操作称为“读出”。存储器读出信息后，原内容保持不变；向存储器写入信息，则原内容被新内容所代替。由于内存是由半导体器件构成的，没有机械装置，所以内存的读写速度远远高于外存，但容量也相对较小，主要用来存放计算机正在使用的程序和数据。内存又分如下两种：（1）只读存储器ROM只读存储器（ReadOnlyMemory，ROM）存储的内容由厂家一次性写入，并永久保存下来，用户只能从ROM读出原有内容，不能再向其写入新内容，因此称为只读存储器。它一般用来存储固定的系统软件和字库等内容，其中的信息不会因断电而消失。（2）随机存取存储器RAM随机存取存储器（RandomAccessMemory，RAM）可以进行任意的读或写操作。它主要用来存放操作系统、各种应用软件、输入数据、输出数据、中间计算结果以及与外存交换的信息等。由于RAM用半导体器件组成，一旦断电，其中信息就会丢失，不能永久保留。内存容量是反映计算机性能的一个很重要的指标，一般个人电脑标配内存容量从2G-8G不等。5接口接口作为计算机主机与外部设备之间的桥梁，实现计算机与外部设备之间交换信息的重要工作。其作用有以下几点：●匹配主机与外设之间的数据形式。一般来说，数据在不同介质上存储的形式不一定完全相同，接口可担负起它们之间的协调任务。●匹配主机与外设之间的工作速度。主机与外设之间、不同外设之间，其工作速度相差极为悬殊。为了提高系统效率，接口在它们之间起到了平衡作用。●在主机与外设之间传递控制信息。为使主机对外设的控制作用尽善尽美，主机的控制信息或外设的某些状态信息，需要互相交流，接口便在其间协助完成这种交流。接口的类型决定数据传输方式，主要有并行接口和串行接口两种。其中，并行接口主要用于连接高速外设（如打印机等），传输信息是按字节方式进行，多采用Centronics连接标准；串行接口多用于连接低速外设（如modem等），传输信息是按比特顺序进行，采用最广泛的是EIARS-232C连接标准。6系统总线总线（bus）是计算机系统各部件之间相互连接、传送信息的公共通道，由一组物理导线组成。在总线中，一次传输信息的位数称为总线的宽度。按照传送的信息类型可以分为数据总线、地址总线和控制总线。●数据总线（DataBus，DB）为双向总线，用于实现在CPU、存储器、I/O接口之间的数据传送；数据总线的宽度等于计算机的字长。●地址总线（AddressBus，AB）为单向总线，用于传送CPU所要访问的存储单元或I/O端口的地址信息。地址总线的位数决定了系统所能直接访问的存储器空间的容量。●控制总线（ControlBus，CB）为双向总线，用于控制总线上的操作和数据传送的方向；实现微处理器与外部逻辑部件之间的同步操作。微型计算机中，总线按照位置分为芯片总线（局部总线）、系统总线（又称板总线）和外总线（又称通信总线）。微处理器内部的总线，即局部总线。系统总线是用来连接各种插件板，以扩展系统功能的总线。在大多数微机中，显示适配器、声卡、网卡等都是以插件板的形式插入系统总线扩展槽的。外总线是用来连接外部设备的总线，如SCSI、IDE、USB等。在微型计算机中常用的系统总线有IBMPC总线、ISA总线、EISA总线及PCI总线等。PCI总线是一种高性能的系统总线，构成了CPU与外部设备之间的高速通道。它支持多个外部设备，与CPU时钟无关，并用严格的规定来保证高度的可靠性和兼容性。其主要特点有：高性能、兼容性好、高效益、与处理器CPU无关、预留发展空间和自动配置等。目前在个人计算机中，基本上都使用PCI总线，并保持一定数量的ISA总线插槽。二、微处理器、微型计算机和微型计算机系统的概念点击折叠1微处理器微处理器是微型计算机的核心部分，是由一片或几片大规模集成电路组成的，具有运算器和控制器功能的中央处理器（CPU）。2微型计算机微型计算机是以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制成的存储器、输入/输出接口电路及系统总线所组成的计算机，简称微型计算机。3微型计算机系统微型计算机系统是以微型计算机为中心，配以相应的外部设备、电源和辅助电路，以及指挥微型计算机工作的系统软件构成的微型计算机系统。练习题【查看详细】三、常用的外部设备点击折叠1外存储器外部存储器包括CD、DVD、蓝光碟、U盘、移动硬盘等。外存的信息存储量大，但由于大多数外存读写时有机械运动，所以存取速度要比内存慢得多。由于外存具有相对大的存储容量，因此它可以存放大量信息。它不但存有计算机开机后立即要调入的操作系统，而且还存有用户的应用软件、数据等。由于外存大都由非电子器件构成（例如磁介质、光介质），所以外存中的信息从原理上讲可以长期保留。外存中存放的程序或数据必须调入内存后，才能被执行和处理。按照接入方式不同可分为两类，一是采用光驱接入，常见设备是CD、DVD、蓝光碟；二是采用USB接入的存储设备，有U盘、移动硬盘。CD最先出现于1980年，截至2007年，CD已成为个人电脑业界最为广泛采用的储存媒体之一。DVD即“数字通用光盘”，是CD/LD/VCD的后继产品，较它们具有更高的性能和更高的存储密度。蓝光光碟（Blue-rayDisc，简称BD）是DVD之后的下一代光盘格式之一，用以存储高品质的影音以及高容量的数据存储。一个单层的蓝光光碟的容量为25或是27GB，足够录制一个长达4小时的高解析影片。U盘有体积小、存储量大、读取速度快、便携等特点，U盘作为新一代的存储设备由于无须外接电源、支持即插即用和热插拔等方便性已经被广泛使用。截至2012年，主流U盘容量发展为8～16G，相当于2～4张DVD光盘的容量。U盘的最大容量已达到1T，相当于240余张DVD光盘的容量。移动硬盘的尺寸分为1.8寸、2.5寸和3.5寸三种，目前常见的移动硬盘容量从500GB到2TB，最大容量可达12TB。2键盘键盘是用户用来键入命令、程序、数据的主要输入设备。常用的标准键盘按键的个数有101键、103键和105键等。按键开关类型分为机械式、薄膜式、电容式和导电橡胶式4种。微机上配置的键盘多数是电容式键盘或薄膜式键盘。3鼠标鼠标是快速输入设备，可以取代传统键盘的光标移动键，对于现代的图形用户界面软件（例如Windows2000、WindowsXP、Windows7）更是不可缺少，能方便、准确、快速地操作。一般鼠标有左、右两个键，一些鼠标有左、中、右三个键，大部分操作使用左键，根据不同软件要求有时使用右键、中键。目前使用的鼠标有机械式和光电式两种。机械式灵敏度较低，但价格便宜；光电式灵敏度高，价格也贵。近几年还出现了无线鼠标，它与主机之间通过红外线或“蓝牙”等技术进行通信。4扫描仪扫描仪是一种用来输入纸介质上的图片和文字资料的输入装置，有彩色和黑白两种，一般是作为一个独立的装置与计算机连接。目前市场供应的扫描仪，面积为A4纸张大小，分辨率可达28800dpi（点/英寸）。5显示器显示器是用户用来显示键入的命令、程序、数据以及计算机运算的结果或系统给出的提示信息等的输出设备。显示器按显示颜色分彩色显示器和单色显示器两种，目前绝大部分计算机都采用彩色显示器。在微型机中，阴极射线显示器件（CRT）的显示器大多数用于台式机；便携式微型机和笔记本式微型机则使用液晶显示器LCD。但液晶显示器正逐步取代CRT显示器。显示器上的字符和图形是由一个个像素组成的。像素是显示器屏幕上可控制的最小光点，整个屏幕上总的像素点数称为分辨率，其数值为整个屏幕上光栅的列数与行数的乘积。这个乘积越大，分辨率就越高，图像越清晰。现在常用的分辨率是640×480、800×600、1024×768、1440×900、1280×1024等。对应不同分辨率的显示器，有相应的控制电路，即显示适配器（俗称显卡）。显示器必须配置正确的显示适配器才能构成完整的显示系统。适配器较早的标准有：CGA标准（320×200，彩色）、EGA标准（640×350，彩色）和VGA标准。VGA适用于高分辨率的彩色显示器，其图形分辨率在640×480以上，能显示256种颜色。其显示图形的效果相当理想。在VGA之后，又不断出现SVGA、TVGA卡等，分辨率提高到800×600、1024×768等，而且有些具有16.7兆种颜色，称为“真彩色”。显示适配器的RAM容量也是一个不可忽视的指标。如果希望显示器具有较强的图形输出功能，必须选用RAM容量较大的适配器。6打印机打印机是计算机重要的输出设备，通常由一根打印电缆与计算机上的并行口相连接。新推出的打印机也开始采用USB接口。打印机能将结果印刷到纸上，从而长久保存。按打印方式分类，打印机可分为击打式和非击打式两类。击打式打印机利用机械冲击力，通过打击色带在纸上印上字符或图形。非击打式打印机则用电、磁、光、热、喷墨等物理、化学方法来印刷字符和图形。打印质量用打印分辨率来度量，单位是“点数／每英寸”，即dpi（dotperinch）。非击打式打印机的打印质量通常比击打式的高，例如激光打印机分辨率通常是300dpi以上，而点阵打印机的分辨率不足100dpi。（1）针式打印机：针式打印机为击打式打印机，由走纸装置、控制和存储电路、打印头、色带等组成。其打印头是关键部件，由若干根钢针组成，有9针、16针及24针等。打印时CPU送出信号使打印头的一部分钢针打击色带，使色带接触打印纸，在纸上打印出若干点，而另一部分钢针不动；通过这些打印点拼成字符。针式打印机比较灵活、使用方便、质量较高，但噪声比较大，且速度慢。在需要打印正、副本单据的银行、税务机关等是必不可少的。（2）喷墨打印机：这种打印机不用色带，而把墨水储存于可更换的盒子之中，通过毛细管作用将墨水直接喷到纸上。喷墨打印机的打印质量较高，分辨率高，打印噪声很低，价格便宜。（3）激光打印机：激光打印机由激光发生器和机芯组成核心部件。激光头能产生极细的光束，经由计算机处理及字符发生器送出的字形信息，通过一套光学系统形成两束光，在机芯的感光鼓上形成静电潜像，鼓面上的磁刷根据鼓上的静电分布情况将墨粉黏附在表面并逐渐显影，然后印在纸上。激光打印机输出速度快、打印质量高、无噪声，目前使用较为广泛。7绘图仪绘图仪是计算机的图形输出设备，分为平台式和滚筒式两种。它是利用画笔在纸上画线，所以适合于绘制工程图，在气象、地质测绘、产品设计中是重要的输出设备。新型的绘图仪也采用无笔的绘制方式，其原理与喷墨、激光打印机印字方法相类似。四、微型计算机的主要性能指标及配置点击折叠衡量一台微型计算机性能优劣的技术指标主要有以下几点。1运算速度运算速度是衡量CPU工作速度的指标，一般用每秒钟所能执