1、2022-7-29计算机应用基础 刘谦1计算机应用基础计算机应用基础第第4 4讲讲1.1.计算机系统组成和工作原理计算机系统组成和工作原理2.2.微型计算机的硬件系统微型计算机的硬件系统2022-7-29计算机应用基础 刘谦2 第一章第一章 计算机基础知识计算机基础知识1.4 计算机系统的组成和工作原计算机系统的组成和工作原理理要求认真识读本节3 3遍以上2022-7-29计算机应用基础 刘谦31.4 计算机系统的组成和工作原理教学重点：计算机的硬件组成教学难点：计算机的工作原理相关概念：硬件、软件、CPU、内存、字节、字、地址2022-7-29计算机应用基础 刘谦41.4.1 1.4.1 计
2、算机的硬件组成计算机的硬件组成 计算机系统计算机系统图图1 1 计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成运算器运算器控制器控制器中央处理器中央处理器内内存储器存储器一个完整的计一个完整的计算机系统是由算机系统是由硬硬件系统和软件系件系统和软件系统组成统组成外外存储器存储器输入设备输入设备输出设备输出设备外部设备外部设备主主 机机系统软件系统软件应用软件应用软件 软件软件 硬件硬件2022-7-29计算机应用基础 刘谦51.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成硬件：是组成计算机的物理设备的总称，是组成计算机的物理设备的总称，由各种器件和电子线路组成。是计算机由各种器件和电子线路组
3、成。是计算机进行工作的物质基础。进行工作的物质基础。软件：是在硬件设备上运行的各种程序以是在硬件设备上运行的各种程序以及有关资料的总称。及有关资料的总称。裸机：没有软件的计算机通常称为没有软件的计算机通常称为 裸机裸机。2022-7-29计算机应用基础 刘谦61.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成 控制器控制器运算器运算器主主存储器存储器辅助辅助存储器存储器输输入入设设备备输输出出设设备备CPUCPU冯冯诺依曼结诺依曼结构计算机至少构计算机至少由由运算器、控运算器、控制器、存储器、制器、存储器、输入设备和输输入设备和输出设备出设备5 5部分部分组组成成图图2 2 计算机的硬件
4、计算机的硬件系统系统2022-7-29计算机应用基础 刘谦71.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成v 用用形式表示数据和指令形式表示数据和指令v 程序和数据一样存放在存储器中程序和数据一样存放在存储器中v计算机系统由计算机系统由、输、输入设备和输出设备入设备和输出设备五大部分组成五大部分组成计算机能够完成的基本操作和主要功能：计算机能够完成的基本操作和主要功能：1 1、输入、输入 2 2、处理、处理 3 3、输出、输出 4 4、存储、存储2022-7-29计算机应用基础 刘谦81.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成1.运算器 运算器又称算术逻辑单元，其功能运
5、算器又称算术逻辑单元，其功能是执行算术运算和逻辑运算。是执行算术运算和逻辑运算。2.控制器 控制器是整个机器的控制中心控制器是整个机器的控制中心，它，它的的主要作用主要作用是使计算机能够按照人们预先确定是使计算机能够按照人们预先确定的操作步骤自动地执行程序，并控制计算机的的操作步骤自动地执行程序，并控制计算机的各部件协调一致地自动工作。各部件协调一致地自动工作。在概念上，在概念上，控制器并不容易理解！控制器并不容易理解！粗略地：粗略地：控控制器制器主要有四个组成部件：程序计数器主要有四个组成部件：程序计数器PCPC、指、指令寄存器令寄存器IRIR、指令译码器、指令译码器IDID、操作控制器、操
6、作控制器等等。2022-7-29计算机应用基础 刘谦91.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成在微型计算机系统中，通常将运算器和控制器在微型计算机系统中，通常将运算器和控制器合称为合称为CPUCPU（Central Processing UnitCentral Processing Unit）。）。计算机所发生的全部动作都受计算机所发生的全部动作都受CPUCPU的控制。的控制。控控制器是对计算机发布命令的制器是对计算机发布命令的“决策机构决策机构”，用来，用来协调和指挥整个计算机系统的操作，它本身不具协调和指挥整个计算机系统的操作，它本身不具有运算功能，而是通过读取各种指令，并
7、对其进有运算功能，而是通过读取各种指令，并对其进行翻译、分析，而后对各部件作出相应控制。行翻译、分析，而后对各部件作出相应控制。2022-7-29计算机应用基础 刘谦101.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成中央处理器中央处理器(CPU)(CPU)是计算机的心脏是计算机的心脏，CPUCPU品质的品质的高低直接决定了计算机系统的档次。单条指令能高低直接决定了计算机系统的档次。单条指令能够处理数据位数是够处理数据位数是CPUCPU的一个最重要的品质标志。的一个最重要的品质标志。当前主流当前主流CPUCPU的处理位数为的处理位数为3232位和位和6464位位的二进的二进制数据。制数
8、据。市场市场流行流行CPUCPU是是IntelIntel和和AMDAMD公司所生产的公司所生产的CPUCPU。2022-7-29计算机应用基础 刘谦111.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成20122012主流主流CPUCPU（INTELINTEL 系列系列）型号有低中高三大系列：奔腾、酷睿型号有低中高三大系列：奔腾、酷睿2 2、酷睿、酷睿I I奔腾系列奔腾系列代表型号有：代表型号有：E3300E3300、E5400E5400、E6300E6300等等等等酷睿酷睿2 2系列系列代表型号：代表型号：E7500E7500、E8200E8200、Q8300Q8300、QX9770Q
9、X9770等等等等酷睿酷睿I I系列系列有一代和二代，目前二代是主流，有一代和二代，目前二代是主流，代表型号有：代表型号有：I3I3 2100 2100、I5I5 2300 2300、I7I7 2600 2600等等。等等。2022-7-29计算机应用基础 刘谦121.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成20122012主流主流CPUCPU（AMD AMD 系列系列）AMDAMD的型号分为低中高：速龙的型号分为低中高：速龙IIII、羿龙、羿龙IIII、A A、FXFX四大系列四大系列 AthlonAthlon速龙速龙IIII系列系列代表型号有：代表型号有：X2 240X2 24
10、0、X3 X3 440440、X4 640X4 640PhenomPhenom羿龙羿龙IIII系列系列代表：代表：X2 550X2 550、X3 710X3 710、X4 955X4 955、X6 1090TX6 1090T等等等等A A系列系列代表型号有：代表型号有：A4-3400A4-3400、A6-3600A6-3600、A8-A8-38503850等等等等FXFX系列系列是新出的是新出的推土机系列推土机系列2022-7-29计算机应用基础 刘谦131.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成3.3.存储器存储器 存储器是计算机用来存储信息的重要功能部件存储器是计算机用来存储
11、信息的重要功能部件。主要功能是存放程序和数据。主要功能是存放程序和数据。从存储器中取出信息称为从存储器中取出信息称为读出读出；将信息存入存；将信息存入存储器称为储器称为写入写入。特点（要点）：从存储器读出信。特点（要点）：从存储器读出信息后，原内容保持不变；向存储器写入信息后，息后，原内容保持不变；向存储器写入信息后，则原内容被新内容所代替。则原内容被新内容所代替。通常情况下通常情况下将存储器将存储器划分为划分为主存储器（内存储主存储器（内存储器）和辅助存储器器）和辅助存储器（外存储器）两类。（外存储器）两类。2022-7-29计算机应用基础 刘谦141.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计
12、算机的硬件组成3.3.存储器存储器 主存储器主存储器(简称内存简称内存)在计算机运行时，主在计算机运行时，主存储器用来存放要执行的程序和数据。现在的主存储器用来存放要执行的程序和数据。现在的主存储器大多是由半导体构成。存储器大多是由半导体构成。辅助存储器辅助存储器(简称外存简称外存)辅助存储器用来辅助存储器用来存放暂时不用的程序和数据。常用作辅助存储器存放暂时不用的程序和数据。常用作辅助存储器的有软盘、硬盘、光盘、优盘、磁带等。它们属的有软盘、硬盘、光盘、优盘、磁带等。它们属于外部设备。于外部设备。在现代计算机系统中普遍存在另一种存储器：在现代计算机系统中普遍存在另一种存储器：高速缓冲存储器（
13、高速缓冲存储器（CacheCache）。）。可扩展可扩展.2022-7-29计算机应用基础 刘谦151.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成 1)只读存储器只读存储器(ROM)(ROM)：只能读出不能写入，用于存只能读出不能写入，用于存放内容不变的信息。放内容不变的信息。2)随机存储器随机存储器(RAM)(RAM)：可随机存取，用于存放现可随机存取，用于存放现场的程序和数据，断电后信息会立即消失。场的程序和数据，断电后信息会立即消失。内存内存存储器存储器内存内存外存外存ROMROMRAMRAM高速缓冲存储器 Cache一般随机存储器（内存条 RAM）2022-7-29计算机应用
14、基础 刘谦161.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成内存和外存的区别：内存和外存的区别：内存用于内存用于存放计算机当前正待运行的程序和数存放计算机当前正待运行的程序和数据，速度较快、容量较小，可直接与中央处理器据，速度较快、容量较小，可直接与中央处理器CPUCPU交换信息。交换信息。外存用于外存用于存放暂时不用的程序和数据，速度相存放暂时不用的程序和数据，速度相对较慢，容量较大，价格较低，不能直接与中央对较慢，容量较大，价格较低，不能直接与中央处理器处理器CPUCPU交换信息，但它可以与内存交换信息交换信息，但它可以与内存交换信息。因此，外存储器中的程序和数据必须先调入内。因
15、此，外存储器中的程序和数据必须先调入内存方可被存方可被CPUCPU访问。访问。2022-7-29计算机应用基础 刘谦171.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成问题：问题：存储器的容量单位？存储器的容量单位？附：附：主存储器相关的重要概念主存储器相关的重要概念 地址地址为了便于对存储器中存放的信息进行管为了便于对存储器中存放的信息进行管理，整个内存被划分成许多存储单元，每个存储理，整个内存被划分成许多存储单元，每个存储单元都有一个编号，此编号称为地址（单元都有一个编号，此编号称为地址（AddressAddress）位位(bit)(bit)存放一位二进制数（即存放一位二进制数（即
16、0 0或或1 1）的存）的存储单位称为位。电子计算机内部的信息表示方式储单位称为位。电子计算机内部的信息表示方式是二进制，而不是十进制、十六进制、八进制或是二进制，而不是十进制、十六进制、八进制或者其他进制。者其他进制。2022-7-29计算机应用基础 刘谦181.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成 字长字长字字(Word)(Word)是可作为独立的信息单位进行是可作为独立的信息单位进行处理的若干位的组合，处理的若干位的组合，是计算机内部进行数据处理是计算机内部进行数据处理的基本单元的基本单元，通常它与计算机内部的寄存器、运算，通常它与计算机内部的寄存器、运算装置、数据总线宽
17、度相一致。装置、数据总线宽度相一致。字所包含的二进位个字所包含的二进位个数称为字长数称为字长。字长一般是字节的整数倍。例如，通。字长一般是字节的整数倍。例如，通常所说的常所说的3232位机指的是字长为位机指的是字长为3232位的计算机。位的计算机。字长是计算机的一个重要的性能指标字长是计算机的一个重要的性能指标，字长越长，字长越长表示计算机一次运算的数的范围越大、精度越高，表示计算机一次运算的数的范围越大、精度越高，因此速度越快。因此速度越快。2022-7-29计算机应用基础 刘谦191.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成最早的微处理器最早的微处理器(71(71年年)字长为字
18、长为4 4位，后来陆续增位，后来陆续增长为长为8 8位、位、1616位、位、3232位及位及6464位；位；目前最大字长为目前最大字长为6464位位。字节字节(Byte)(Byte)把相邻的把相邻的8 8位二进制数称为一个字节位二进制数称为一个字节 1Byte=8bit1Byte=8bit字节的长度是固定的字节的长度是固定的，但不同的计算机的字长，但不同的计算机的字长可以是不同的。可以是不同的。8 8位微机的字长就是一个字节，而位微机的字长就是一个字节，而1616位微机的字长等于位微机的字长等于2 2字节，字节，3232位微机的字长等于位微机的字长等于4 4字节。字节。2022-7-29计算机
19、应用基础 刘谦201.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成问题：问题：存储器的容量单位？存储器的容量单位？主主存储器容量的基本单位是字节存储器容量的基本单位是字节(Byte)(Byte)。常用。常用容量的扩展单位有容量的扩展单位有KBKB、MBMB、GBGB、TBTB，它们之间的，它们之间的关系是：关系是：1KB=1KB=2 210 10 B=1024BB=1024B 1MB=1024KB1MB=1024KB1GB=1024MB1GB=1024MB1TB=1024GB1TB=1024GB字节和字长的区别：字节和字长的区别：英文字符用英文字符用8 8 位二进制就位二进制就可以表示
20、，所以通常就将可以表示，所以通常就将8 8位称为一个字节。字长位称为一个字节。字长的长度是不固定的，对于不同的的长度是不固定的，对于不同的CPUCPU、字长的长度、字长的长度也不一样，也不一样，3232位的位的CPUCPU一次就能处理一次就能处理4 4个字节。个字节。2022-7-29计算机应用基础 刘谦211.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成位位/比特（比特（bitbit）：这是内存中最小的单位，二）：这是内存中最小的单位，二进制数序列中的一个进制数序列中的一个0 0或一个或一个1 1就是一比比特。就是一比比特。字节字节（B B、ByteByte）：是计算机中最常用、最基
21、本）：是计算机中最常用、最基本的存贮单位。一个字节等于的存贮单位。一个字节等于8 8个比特，即个比特，即 1 Byte1 Byte8 bit8 bit。千字节千字节（KBKB、Kilo ByteKilo Byte）：）：1KB1KB1024 Byte1024 Byte兆字节兆字节（MBMB、Mega ByteMega Byte）：）：1MB1MB1024 KB1024 KB吉字节吉字节（GBGB、Giga ByteGiga Byte）：）：1GB1GB1024 MB1024 MB太字节太字节（TBTB、TeraTera byte byte）：）：1TB1TB1024 GB1024 GB2022
22、-7-29计算机应用基础 刘谦221.4.1 1.4.1 计算机的硬件组成计算机的硬件组成4.4.输入设备输入设备 输入设备要将程序和数据转换输入设备要将程序和数据转换为计算机能识别和接受的信息存放到内存中去。为计算机能识别和接受的信息存放到内存中去。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光笔、常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。数字化仪等。5.5.输出设备输出设备 输出设备是把运算器处理结果输出设备是把运算器处理结果转换成人们易于理解、阅读的形式的设备。常转换成人们易于理解、阅读的形式的设备。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。磁
23、盘及磁盘驱动器磁盘及磁盘驱动器是是计算机中的常用设备，计计算机中的常用设备，计算机既能从它上面读取数据算机既能从它上面读取数据（输入），（输入），也能把数也能把数据保存到它上面据保存到它上面（输出）。（输出）。2022-7-29计算机应用基础 刘谦231.4.2 1.4.2 计算机的工作原理计算机的工作原理计算机的基本原理计算机的基本原理是存贮程序和程序控制是存贮程序和程序控制。存贮程序是存贮程序是指预先要把指预先要把指挥计算机如何进行操指挥计算机如何进行操作的指令序列（称为作的指令序列（称为程序程序）和原始数据和原始数据通过输入通过输入设备输送设备输送到计算机内存贮器中存贮。到计算机内存贮器
24、中存贮。程序控制是程序控制是指程序和原始数据预先存贮在存贮指程序和原始数据预先存贮在存贮器中，工作时由控制器执行这些程序器中，工作时由控制器执行这些程序(程序中的程序中的每一条每一条指令指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地址去等步骤进行什么操作，然后送到什么地址去等步骤)，控制计算机自动连续进行运算。控制计算机自动连续进行运算。2022-7-29计算机应用基础 刘谦241.4.2 1.4.2 计算机的工作原理计算机的工作原理计算机的基本原理计算机的基本原理是存贮程序和程序控制是存贮程序和程序控制。这一原理最初是由美籍匈牙利数学家冯
25、这一原理最初是由美籍匈牙利数学家冯.诺依诺依曼于曼于19451945年提出来的，故称为冯年提出来的，故称为冯.诺依曼原理。诺依曼原理。“存储程序存储程序”的设计思想是采用二进制计算、的设计思想是采用二进制计算、存储程序并在程序控制下自动执行的思想。存储程序并在程序控制下自动执行的思想。根据冯根据冯.诺依曼的设计，计算机应能自动执行诺依曼的设计，计算机应能自动执行程序，而执行程序又归结为程序，而执行程序又归结为逐条执行指令逐条执行指令。计算机的工作原理核心包含计算机的工作原理核心包含2 2部分：编写并且部分：编写并且存贮程序、自动逐条执行程序存贮程序、自动逐条执行程序(指令指令)。2022-7-
26、29计算机应用基础 刘谦251.4.2 1.4.2 计算机的工作原理计算机的工作原理 程序程序基本指令基本指令基本指令基本指令步骤步骤基本动作基本动作基本动作计算机计算机（存储存储和执和执行程序）行程序）工工作作项项目目基本动作图图3 3 存贮程序和程序控制存贮程序和程序控制示意图示意图2022-7-29计算机应用基础 刘谦261.4.2 1.4.2 计算机的工作原理计算机的工作原理程序是如何控制计算机自动执行的？程序是如何控制计算机自动执行的？（1 1）取出基本指令）取出基本指令 根据程序计数器中的地址，根据程序计数器中的地址，从从内存储器内存储器中取出指令，并送到中取出指令，并送到CPUC
27、PU内部的内部的指指令寄存器令寄存器中。中。（2 2）分析指令）分析指令 或称指令译码。或称指令译码。把保存在指令把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令对应的微操作信号，控制各个部件的操作。对应的微操作信号，控制各个部件的操作。（3 3）取操作数）取操作数 如果需要，如果需要，发出取数据命令，发出取数据命令，到存储器取出所需的操作数。到存储器取出所需的操作数。2022-7-29计算机应用基础 刘谦271.4.2 1.4.2 计算机的工作原理计算机的工作原理（4 4）执行指令）执行指令 由操作控制线路发出完成该操由操作控制线路发出完成该操作所
28、需要的一系列控制信号，执行该指令所要作所需要的一系列控制信号，执行该指令所要求的操作。求的操作。（5 5）保存结果：）保存结果：如果需要如果需要保存计算结果，则把保存计算结果，则把结果保存到指定的存储器单元中。结果保存到指定的存储器单元中。（6 6）取下一条指令）取下一条指令 一条指令执行完成后，一条指令执行完成后，将将下一条要执行的指令地址送入程序计数器下一条要执行的指令地址送入程序计数器。这有两种情况，若按指令的顺序执行，则将程序计数这有两种情况，若按指令的顺序执行，则将程序计数器加器加1 1；若发生转移，则将转移地址码送入程序计数器。；若发生转移，则将转移地址码送入程序计数器。2022-
29、7-29计算机应用基础 刘谦281.4.2 1.4.2 计算机的工作原理计算机的工作原理计算机的工作原理：计算机的工作原理：根据任务和目标，事根据任务和目标，事先编写好相应的程序（程序是指令的集合）。程先编写好相应的程序（程序是指令的集合）。程序和数据一样都被存贮到存贮器中，计算机在运序和数据一样都被存贮到存贮器中，计算机在运行时，行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存贮器中取出数据进的译码，按指令的要求，从存贮器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工行指定的运算和逻辑操作等加工(，然后再按地，然后再按地址把结果送到内存中去址
30、把结果送到内存中去)。接下来，再取出第二接下来，再取出第二条指令，条指令，依此进行下去，直至遇到停止指，依此进行下去，直至遇到停止指令。从而令。从而在控制器的指挥下完成程序中所规定操在控制器的指挥下完成程序中所规定操作。作。2022-7-29计算机应用基础 刘谦291.4.2 1.4.2 计算机的工作原理计算机的工作原理补充补充1 1：指令：指令能够被计算机识别并执行的能够被计算机识别并执行的命令称为指令命令称为指令，指，指令规定了计算机能完成的某一种操作。令规定了计算机能完成的某一种操作。指令由二进制代码组成，可像数据一样存放在指令由二进制代码组成，可像数据一样存放在计算机的存储器中。计算机
31、的存储器中。一条指令一般包含操作码和一条指令一般包含操作码和操作数两部分。操作数两部分。操作码操作码指明该指令要完成的操作，例如，加法指明该指令要完成的操作，例如，加法、减法、乘法、除法、取数、存数等。、减法、乘法、除法、取数、存数等。操作数操作数表示操作对象的内容或所在的存储单元表示操作对象的内容或所在的存储单元地址。操作数的个数可以是地址。操作数的个数可以是1 1个、多个或个、多个或0 0个（例个（例如停机指令不需要操作数的信息）。如停机指令不需要操作数的信息）。本补充知识不作要求本补充知识不作要求,有兴趣的学生可自己阅读有兴趣的学生可自己阅读2022-7-29计算机应用基础 刘谦301.
32、4.2 1.4.2 计算机的工作原理计算机的工作原理补充补充2 2 程序程序程序程序(program)(program)是是为实现特定目标或解决特定为实现特定目标或解决特定问题而用计算机语言编写的问题而用计算机语言编写的指令序列指令序列的集合的集合。程程序序(program)(program)是是指示计算机按解决问题的步骤。指示计算机按解决问题的步骤。程序是完成某一特定任务的指令序列。当我们程序是完成某一特定任务的指令序列。当我们要计算机完成某项工作时，就要先把题目的解题要计算机完成某项工作时，就要先把题目的解题方法分成若干步骤，每一步骤都能用计算机的基方法分成若干步骤，每一步骤都能用计算机的
33、基本操作指令完成，这些基本操作指令按一定的顺本操作指令完成，这些基本操作指令按一定的顺序排列起来就组成了程序。序排列起来就组成了程序。在此作补充知识，后面将再用到！在此作补充知识，后面将再用到！2022-7-29计算机应用基础 刘谦311.4.2 1.4.2 计算机的工作原理计算机的工作原理补充补充3 3 计算机内部为什么用二进制表示信息计算机内部为什么用二进制表示信息 (1)(1)技术上容易实现技术上容易实现 用双稳态电路表示二进制数字用双稳态电路表示二进制数字0 0和和1 1是很容易的事情。是很容易的事情。(2)(2)可靠性高可靠性高 二进制中只使用二进制中只使用0 0和和1 1两个数字，
34、传两个数字，传输和处理时不易出错，因而可以保障计算机具有很高的输和处理时不易出错，因而可以保障计算机具有很高的可靠性。可靠性。(3)(3)运算规则简单运算规则简单 与十进制数相比，二进制数的与十进制数相比，二进制数的运算规则要简单得多，这不仅可以使运算器的结构得到运算规则要简单得多，这不仅可以使运算器的结构得到简化，而且有利于提高运算速度。简化，而且有利于提高运算速度。本补充知识不作要求本补充知识不作要求,有兴趣的学生可自己阅读有兴趣的学生可自己阅读2022-7-29计算机应用基础 刘谦321.4.2 1.4.2 计算机的工作原理计算机的工作原理(4)(4)与逻辑量相吻合与逻辑量相吻合二进制数
35、二进制数0 0和和1 1正好与逻辑量正好与逻辑量“真真”和和“假假”相相对应，因此用二进制数表示二值逻辑显得十分自对应，因此用二进制数表示二值逻辑显得十分自然。然。(5)(5)二进制数与十进制数之间的转换相当容易二进制数与十进制数之间的转换相当容易人们使用计算机时可以仍然使用自己所习惯的人们使用计算机时可以仍然使用自己所习惯的十进制数，而计算机将其自动转换成二进制数存十进制数，而计算机将其自动转换成二进制数存储和处理，输出处理结果时又将二进制数自动转储和处理，输出处理结果时又将二进制数自动转换成十进制数，这给工作带来极大的方便。换成十进制数，这给工作带来极大的方便。2022-7-29计算机应用
36、基础 刘谦33 第一章第一章 计算机基础知识计算机基础知识1.5 微型计算机系统微型计算机系统1.5.1 微型计算机硬件系统硬件系统主机主机外设外设重点介绍重点介绍参见教材参见教材2022-7-29计算机应用基础 刘谦341.5.1 1.5.1 微型计算机的硬件系统微型计算机的硬件系统硬件系统硬件系统图图4 4 微型计算机的硬件系统微型计算机的硬件系统2022-7-29计算机应用基础 刘谦351.5.1 1.5.1 微型计算机的硬件系统微型计算机的硬件系统 主机的基本组成主机的基本组成 v 主板主板v CPUCPUv 存储器存储器：内存、外存内存、外存主机部分主要是指主机主机部分主要是指主机箱
37、内非插卡的主要部件箱内非插卡的主要部件图图5 5 主机的基本组成主机的基本组成2022-7-29计算机应用基础 刘谦361.5.1 1.5.1 微型计算机的硬件系统微型计算机的硬件系统微机的系统主板（Main Board）也叫母板（Mother Board）如果把CPU比作微型计算机的心脏，那么系统主板就可比作血管、神经。有了主板，CPU才能控制硬盘、软盘、CD-ROM、键盘和鼠标等周边设备。注：集成了声卡、网卡、IEEE1394卡没有集成显卡 图图6 6典型典型系统主板系统主板2022-7-29计算机应用基础 刘谦371.5.1 1.5.1 微机硬件系统微机硬件系统(主板主板)主板补充知识主
38、板补充知识1 1：芯片组（芯片组（北桥、南桥北桥、南桥）北桥芯片北桥芯片（Memory Control Hub，MCH）n负责与负责与CPUCPU的联系，决定主板支持的的联系，决定主板支持的CPUCPU的类型、内的类型、内存的类型等。位置：存的类型等。位置：CPUCPU和内存插槽最近和内存插槽最近n北桥芯片决定了主板的性能，人们常用北桥芯片的北桥芯片决定了主板的性能，人们常用北桥芯片的代号来称呼主板，如使用代号来称呼主板，如使用Intel 915Intel 915北桥芯片的主北桥芯片的主板称为板称为915915主板。主板。南桥芯片南桥芯片（I/O Control Hub，ICH）n负责负责与与
39、I I/O/O总线的通信，如总线的通信，如PCIPCI总线、总线、USBUSB、IDEIDE、SATASATA等，以及负责管理音频控制器、键盘控制器、等，以及负责管理音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。实时时钟控制器、高级电源管理等。n位置：离位置：离CPUCPU插槽较远的下方插槽较远的下方2022-7-29计算机应用基础 刘谦381.5.1 1.5.1 微机硬件系统微机硬件系统(主板主板)主板补充知识主板补充知识2 2：主板架构主板架构主板架构是指主板的板型布局。主板架构是指主板的板型布局。主板架构是主板架构是对对主板的尺寸大小、形状、各元器件的主板的尺寸大小、形状、各元
40、器件的布局、排列布局、排列方式等制定出标准方式等制定出标准，所有主板厂商都必须遵循。，所有主板厂商都必须遵循。主要是主要是ATXATX和和BTXBTX两类两类。ATXATXATX在结构中，内存槽的在结构中，内存槽的位置是垂直摆放的位置是垂直摆放的，它正好，它正好会阻挡气流通过。会阻挡气流通过。2022-7-29计算机应用基础 刘谦391.5.1 1.5.1 微机硬件系统微机硬件系统(主板主板)补充知识补充知识2 2：主板架构主板架构BTXBTX是是英特尔提出的英特尔提出的新型主板架构新型主板架构Balanced Balanced Technology ExtendedTechnology Ex
41、tended的简称，是的简称，是ATXATX结构的替代结构的替代者。者。系统结构将更加紧凑系统结构将更加紧凑；针对散热和气流的针对散热和气流的运动，对主板的运动，对主板的线路布局进行了优化设计线路布局进行了优化设计；主主板的安装将更加简便，机械性能也将经过最优化板的安装将更加简便，机械性能也将经过最优化设计。设计。BTX2022-7-29计算机应用基础 刘谦401.5.1 1.5.1 微机硬件系统微机硬件系统(CPU)(CPU)CPU(CPU(中文名中文名微处理器微处理器)是微型计算机最为关键的是微型计算机最为关键的部件，部件，直接影响和决定微型计算机的性能直接影响和决定微型计算机的性能。主要
42、性能指标：主要性能指标：1.1.主频主频CPUCPU内部主频外频（内部主频外频（CPUCPU与总线）与总线）倍频系数倍频系数2.2.字长和位数字长和位数CPUCPU位数位数=CPU=CPU的字长的字长=通用寄存器位数通用寄存器位数 3.3.高速缓冲存储器容量高速缓冲存储器容量2022-7-29计算机应用基础 刘谦411.5.1 1.5.1 微机硬件系统微机硬件系统(CPU)(CPU)4.4.核心数量核心数量 （1 1、2 2、4 4、6 6、8 8 核核等）等）通过提高通过提高CPUCPU主频来提高计算机运算能力，在主频来提高计算机运算能力，在早期主频比较低的时候还可行。随着频率越高，早期主频
43、比较低的时候还可行。随着频率越高，耗电越多，热量越大，问题越多。耗电越多，热量越大，问题越多。多核心可以在多核心可以在较低主频，提高性能。较低主频，提高性能。5.5.制造工艺制造工艺CPUCPU内电路与电路之间的距离，单位是微米和内电路与电路之间的距离，单位是微米和纳米。纳米。1 1纳米纳米 =10=10-9-9米米现在现在先进的是先进的是6565，4545和和3232纳米纳米 2022-7-29计算机应用基础 刘谦421.5.1 1.5.1 微机硬件系统微机硬件系统(内存内存)内部存储器内部存储器（简称（简称内存、主存内存、主存）是是CPUCPU能直能直接进行读写操作的存储器。接进行读写操作
44、的存储器。内部存储器又分为随内部存储器又分为随机存储器和只读存储器。还有一种特别的内存，机存储器和只读存储器。还有一种特别的内存，称作高速缓冲存储器称作高速缓冲存储器(Cache)(Cache)，是是存在于主存与存在于主存与CPUCPU之间的一级存储器，之间的一级存储器，容量比较小但速度比主容量比较小但速度比主存高得多，存高得多，接近于接近于CPUCPU的速度。的速度。内存内存随机存储器随机存储器(RAM)(RAM)只读存储器只读存储器(ROM)(ROM)高速缓冲存储器高速缓冲存储器 (Cache)(Cache)2022-7-29计算机应用基础 刘谦431.5.1 1.5.1 微机硬件系统微机
45、硬件系统(内存内存)ROMROM（Read Only MemoryRead Only Memory）特性特性CPUCPU只能从中读取数据，不能写入。在微型计算只能从中读取数据，不能写入。在微型计算机系统中一般用来存放机系统中一般用来存放BIOSBIOS、字符字形库等固定不、字符字形库等固定不变的程序或参数。变的程序或参数。RAM RAM（Random Access MemoryRandom Access Memory）特性特性CPUCPU档从中读取数据，又可写入数据。但停电时档从中读取数据，又可写入数据。但停电时其中的信息立即丢失。其中的信息立即丢失。DDR2DDR2时代高端内存拥有时代高端内
46、存拥有800800、1000MHz1000MHz两种频率。两种频率。DDR3DDR3目前最高能够达到目前最高能够达到2000Mhz2000Mhz的速度，市面上有的速度，市面上有DDR3 1800 DDR3 1800、DDR3 1600DDR3 1600、DDR3 1333 DDR3 1333 DDR3 1066DDR3 1066内存。内存。2022-7-29计算机应用基础 刘谦441.5.1 1.5.1 微机硬件系统微机硬件系统(内存内存)DDR2 DDR2 接口运行于接口运行于1.8V 1.8V 电压上，高端的电压上，高端的DDR2DDR2内内存将拥有存将拥有800800、1000MHz10
47、00MHz两种频率。两种频率。DDR3DDR3相比起相比起DDR2DDR2有更低的工作电压，从有更低的工作电压，从DDR2DDR2的的1.8V1.8V降落到降落到1.5V1.5V，性能更好更为省电，性能更好更为省电。DDR3DDR3目前目前最高能够达到最高能够达到2000Mhz2000Mhz的速度的速度即将到来的即将到来的DDR4DDR4时代时代内存厂商预计在内存厂商预计在20122012年，年，DDR4DDR4时代将开启，时代将开启，工工作电压降至作电压降至1.2V1.2V，而，而最高频率提升至最高频率提升至2133MHz2133MHz，次年进一步将电压降至次年进一步将电压降至1.0V1.0
48、V，频率则实现，频率则实现2667MHz2667MHz。2022-7-29计算机应用基础 刘谦451.5.1 1.5.1 微机硬件系统微机硬件系统(内存内存)避免误区：避免误区：有人在有人在PCMarkPCMark Vantage Vantage测试中，测试中，看到看到2GB2GB和和4GB DDR3-16004GB DDR3-1600内存性能比较接近，其内存性能比较接近，其中中2GB2GB内存仅在启动一些办公软件时候比较落后内存仅在启动一些办公软件时候比较落后，毕竟少了一半容量所以运行起来比较吃力。而，毕竟少了一半容量所以运行起来比较吃力。而在在3DmarkVantage3DmarkVant
49、age游戏性能测试中，可以看出游戏性能测试中，可以看出在在Win7Win7系统下，系统下，2GB2GB和和4GB4GB内存的性能区别不是很大内存的性能区别不是很大，成绩非常接近。，成绩非常接近。同时，在同时，在WIN7WIN7环境下，环境下，2GB2GB内内存与存与4GB4GB内存差别很小，有些情况下甚至没有差内存差别很小，有些情况下甚至没有差别，这时如果想提高内存性能，光想着升级容量别，这时如果想提高内存性能，光想着升级容量意义并不是很大。意义并不是很大。外外存存磁磁盘盘:硬盘和软盘硬盘和软盘光盘光盘：CDCD、DVDDVDFlashFlash存储器存储器：U U盘和各种盘和各种FlashF
50、lash卡卡2022-7-29计算机应用基础 刘谦461.5.1 1.5.1 微机硬件系统微机硬件系统(外存外存)外存储器特点：外存储器特点：大容量、能长期保存数据，价大容量、能长期保存数据，价格便宜格便宜。品种如下：品种如下：2022-7-29计算机应用基础 刘谦471.5.1 1.5.1 微机硬件系统微机硬件系统(外存外存)(1)(1)硬盘硬盘(Hard Disk)(Hard Disk)是最主要的辅存，容量大。是最主要的辅存，容量大。硬盘是由多片涂有磁性材料的圆形铝合金片构成硬盘是由多片涂有磁性材料的圆形铝合金片构成的，磁盘圆片也逻辑地划分成面、磁道、扇区。的，磁盘圆片也逻辑地划分成面、磁
