1、第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.1 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 10.2 微型计算机系统的总线微型计算机系统的总线 10.3 微型计算机系统的常用外部设备微型计算机系统的常用外部设备 10.4 微型计算机系统举例微型计算机系统举例 10.5 多媒体计算机简介多媒体计算机简介 10.6 微型计算机操作系统简介微型计算机操作系统简介 第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.1 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 10.1.1 硬件和软件硬件和软件 计算机硬件是用以构成计算机系统的物理部件的总称。微型计算机系统中硬
2、件包括：微处理机、内存储器、外存储器及其接口电路、外围设备及其接口电路。计算机软件是为了运行、管理和维护计算机所编制的各种程序及其有关资料的总称。软件是用户和计算机的桥梁。计算机配上各种各样的软件，就变成一台具有各种各样功能的计算机系统。用户通过软件使用计算机。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.1.2 主要软件及其功能简介主要软件及其功能简介 1.系统软件系统软件 1)操作系统 操作系统是最靠近硬件系统的软件。它是对系统硬件功能的首次扩充，也是其它系统软件和应用软件能够在计算机上运行的基础。操作系统是一组程序，用于统一管理计算机中各种软件和硬件资源，合理组织计算机的工作流程，协调
3、计算机系统各部分之间、系统与用户之间、用户与用户之间的关系。操作系统在计算机系统中占有非常重要的特殊地位。操作系统有5大任务：内存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理和作业管理。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 2)程序设计语言及语言处理程序 程序设计语言是用户用来编写程序的语言。它是人与计算机之间交换信息的工具。程序设计语言是软件系统的重要组成部分，相应的各种语言处理程序属于系统软件。程序设计语言通常分为机器语言、汇编语言及高级语言3大类。机器语言和汇编语言都是面向机器的语言，称为低级语言。它们对机器的依赖性大，开发的程序通用性差，一般用户较难掌握。但是，汇编语言的最大优点是开发
4、的程序精练、紧凑、实时性强。高级语言与具体的计算机硬件无关，编程容易，所编程序通用性和可移植性好。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 目前计算机高级语言已有上百种之多。常用的高级语言有如下几类：科学计算类程序设计语言，如FORTRAN等。面向对象类程序设计语言，如C+,JAVA等。可视化程序设计语言，如Visual C+、Visual BASIC等。数据库管理程序设计语言，如Foxpro、Oracle等。人工智能程序设计语言，如LISP、PROLOG等。任何高级语言编写的源程序必须通过语言处理程序(如编译程序、解释程序等)翻译成机器语言程序(称为目标程序)，计算机才能执行。第10章 微型
5、计算机系统及其操作系统简介 3)工具软件 工具软件又称服务软件，是开发和研制各种软件的工具。常见工具软件如下：(1)诊断程序。诊断程序又称查错程序，用来诊断计算机各部件能否正常工作。如ROM自检程序、RAM自检程序等。(2)调试程序。调试程序用于对程序进行调试，如DEBUG便是最简单的一种调试程序。(3)编辑程序。编辑程序主要用于输入、修改、编辑程序或数据。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 2.应用软件应用软件 用户利用计算机以及它所提供的各种系统软件，编制出来用于解决各种实际问题的程序称为应用软件。应用软件也可逐步标准化、模块化，以形成软件包。所谓软件包就是解决各种典型问题的应用程序
6、组合。通常，人们要求微型计算机做的工作可能是很复杂的，因而指挥计算机工作的程序也就会很庞大，且很复杂。同时，一个计算机程序还要经常修改与完善。因此，为便于阅读、修改和相互交流，还必须对程序作必要的说明，并整理出有关的资料。这些说明和资料统称为文档，它们也是计算机软件的一部分。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.2 微型计算机系统的总线微型计算机系统的总线10.2.1 总线规范总线规范 为使微机系统便于扩展和维护，通过总线联接的各种CPU模块、存储器模块、I/O模块能相互替代与组合，就必须使微机系统中的总线按照一定规范形成一种标准，称为总线规范。目前在个人计算机中，使用最广的总线有I
7、SA、EISA、VL-BUS、PCI等。在工业控制微机系统中，使用最广的总线有STD、ISA及PC-104等。此外，与磁盘等高速外设联接的总线多采用SCSI总线接口。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 每种总线标准都有详细的规范说明，通常都有几十万字的文档，主要包括下列内容：机械结构规范规定模板尺寸以及总线插头，边沿联接器等规格及位置。功能规范规定每个引脚信号的名称与功能，并对各引脚信号间相互的作用及定时关系作出说明。电气规范规定总线工作时信号的高低电平，动态转换时间、负载能力及最大额定值。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 在不同的总线标准中，信号线的数量和名称虽有差异，但总体上
8、大约包括下列几类：数据传输信号线，包括地址线、数据线及读/写控制信号线等。中断控制信号线，包括中断请求线、中断响应线等。总线仲裁信号线，包括总线请求线、总线许可线等。其它信号线，包括系统时钟线、复位线、电源线、地线等。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.2.2 总线的性能指标及总线接口电路总线的性能指标及总线接口电路 1.总线的性能指标总线的性能指标 总线的主要功能是实现模块之间的通信。通常，某一时刻会有一个以上模块同时请求总线进行信息传输。因而，实现一个总线信息的传送过程可分解为请求总线、总线裁决、寻找目的地址、信息传送及错误检测等几个步骤进行。其中信息传送是影响总线通信畅通的关
9、键因素，也是衡量总线性能的关键指标，主要反映在如下几方面。(1)总线定时协议。信息在总线上传送必须遵守一定的定时规则，以便使信息从源端发送和从目的端接收能同步。通常定时协议有如下几种：第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 同步总线定时。在这种定时规则下，由公共时钟对信息传送进行控制。因而，公共时钟联接到所有模块，使所有信息发送操作都在公共时钟控制的固定时间发生，而不依赖于信息发送的源端和信息接收的目的端。异步总线定时。在这种定时规则下，每一个信息传送操作都由信息发送源(或信息接收的目的端)的特定跳变确定。半同步总线定时。在这种定时规则下，信息传送操作之间的时间间隔可以以公共时钟周期的整数倍
10、来变化，如ISA总线。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 (2)总线频宽。总线频宽是指总线本身所能达到的最高信息传输率，以兆字节/秒(MB/s)为单位来表示。总线频宽受下列因素影响：总线驱动器及接收器的性能优劣，在信息传送中将引入不同的时滞；总线布线的长度将引起信息在总线上传输的延时。长度越长，延时也越大；连接在总线上的模块数要与总线的负载能力匹配。若不匹配，便会引起信号畸变，连接在总线上的模块数越多，信号产生的畸变越大。ISA、EISA总线标准规定的总线时钟(BCLK)频率为6 MHz8.33 MHz,但它们的最大频宽分别为1666 MB/s和33.32 MB/s。第10章 微型计算机
11、系统及其操作系统简介 (3)总线传输率。总线传输率是指系统在一定工作方式下总线所能达到的传输率。例如，若EISA总线时钟为8.33 MHz,当它进行8位存储器存取时，一个存储器存取周期最快为3个BCLK(总线时钟)，则其总线传输率为2.78 MB/s。当EISA总线进行32位突发(Burst)存取时，每一个存取周期只需要一个BCLK，则其总线传输率为 33 MB/s(这也是EISA总线的最大传输率)。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 2.总线接口电路总线接口电路 总线接口电路用来实现信号间的组合及驱动，以满足总线信号线的功能及定时要求。总线传送数据信息时，如果每次传送都从发送地址信号开
12、始，则传送一个数据信息的周期就需几个总线周期方能完成。因而这种情况下，总线传输率较低。如果总线以突发方式传送数据信息，只有第一次传送时需要发送地址信息，以后的地址信号是自动线性增量的，即数据是成块连续传送，每传送一个数据仅要一个总线时钟。只有在这种情况下，总线才能达到最大传输率。然而，在组成系统时，不是每种CPU、每个模块都能工作在突发方式下，如果互相传送信息的两个模块中只有一个模块有突发传送信息功能，则总线不能实现突发传送方式。只有两个模块同时具有突发传送功能时，总线才能实现突发传送方式。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.2.3 系统总线系统总线ISA和和EISA ISA(In
13、dustry Standard Architecture)总线又称PC-AT总线，是在IBM-PC总线基础上发展起来的。IBM-PC总线是一个8位的开放结构总线，是8088微机总线的综合和凝聚体，总线连接器具有62个引脚。为了与80286、80386/80486高性能16/32位CPU兼容，1984年IBM公司在PC总线基础上增加了一个36引脚的扩展插座形成PC-AT总线，亦即ISA总线。它具有16位数据线、24位地址线、中断线、支持16位DMA通道的信号线、等待状态发生信号线及5V、12V电源线等。工作频率为8 MHz，传输率最高为8 MB/s。由于ISA总线从本质上讲是单板机上的I/O扩展
14、总线，它不能支持多CPU的并行处理，不存在多CPU共享资源，不存在也不需要总线仲裁。同时，由于ISA总线传输率较低，大大限制了高速CPU的处理速度。为解决这一问题，IBM公司1987年在推出它的第一台386微机系统时，使用了一种封闭的称为MCA(微通道总线)的32位总线结构。微通道总线采用10 MHz总线时钟，最大数据传输率可达20 MB/s。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 1989年，COMPAQ、AST、HP等9家大公司联合推出另一个32位总线标准EISA(Extended Industry Standard Architecture)。EISA是一种开放的总线标准，它比MCA的
15、进步在于可以与ISA兼容。EISA的总线时钟频率为8 MHz，最大传输率可达33 MB/s。MCA和EISA总线都是一种具有主从特点的多处理器总线，并支持高速缓存技术。虽然MCA及EISA不具有多主CPU的并行处理能力，但可在一个主CPU控制下，实现多从处理器协调并行处理的功能，因而，它们都具有总线仲裁功能。EISA是一种智能化总线，它支持突发方式传输，对多达6个的总线主控设备实行智能管理，有自动配置功能，无需DIP开关。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.2.4 局部总线局部总线VL-BUS和和PCI 1.VL-BUS 为解决系统总线传输信息速度慢，影响系统性能提高的问题，VES
16、A(视频电子协会)与60家公司联合推出了一个全开放局部总线标准VL-BUS。VL-BUS与CPU同步工作，其时钟在频率和相位上与CPU时钟相同，为66 MHz。但由于总线连接器电气性能的限制，要求与其相连的外设接口时钟频率为40 MHz。因而，数据为32位时，最大总线传输率为132 MB/s。同时VL-BUS最多可支持3个总线主控器，并支持高速视频控制器、硬盘控制器及局域网控制器等。此外，还支持对Cache的回写。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 2.PCI总线总线 1)PCI总线的特点 (1)高性能。PCI总线的时钟与CPU时钟无关，频率为33 MHz。总线宽度为32位，可扩展到64
17、位，故其带宽为132 MB/s264 MB/s(这里B/s表示Byte/s)。PCI总线比VL-BUS优越之处在于：PCI总线支持无限读写突发方式，而VL-BUS实际上就是CPU总线，在486 CPU系统中仅支持16个字节的读突发方式；PCI总线支持并发工作，使其总线上的外设可与CPU并发工作。通常，PCI控制器(或称PCI桥路)有多级缓冲，CPU访问总线上的外设时，把一批数据写入缓冲器中，当这些数据逐个写入PCI设备时，CPU可以执行其它操作。显然并发工作方式提高了微机系统的整体性能。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 (2)兼容性及扩展性好。PCI总线可以与ISA、EISA、VL总线
18、兼容，其性能指标与CPU及时钟无关。因而，PCI插卡是通用的，可插到任何一个有PCI总线的系统中。然而，由于实际上插卡上BIOS与CPU及操作系统有关，不一定能完全通用。但至少对同一类型CPU的系统能够通用。例如，对80 x86体系结构的微机系统来说，不管是486 CPU还是Pentium CPU，也不管是25 MHz还是33 MHz、50 MHz等等，PCI插卡均可通用。PCI总线扩展性好，若需将许多设备接到PCI总线上，可采用多PCI总线加以方便地扩展。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 (3)主控设备控制数据交换。在PCI总线标准中，任何一次数据交换都由主控设备发起。通常，总线控制
19、器就是主控设备。同时，总线上的插卡和其它设备也可作为主控设备。这与ISA总线是不同的，ISA总线通过DMA方式控制总线上数据交换，而PCI总线标准中没有DMA方式。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 (4)自动配置。ISA总线的插卡插入系统时需要设置开关和跳线槽。PCI总线的插卡可以自动配置。一旦插卡插入系统，BIOS将根据读到的关于该扩展卡的信息，结合系统实际情况，为插卡分配存储地址、端口地址、中断和某些定时信息，免除了人工操作，做到了“plug and play”(简称pnp，“插入就能工作”)，随着Windows 95、OS/2、Warp等操作系统对即插即用的支持，PCI总线是多媒
20、体个人计算机的优选总线标准。(5)严格的规范。PCI总线标准对协议、时序、负载、电性能和机械性能指标等均有严格规定。这方面它优于ISA、VESA等总线，因而它的可靠性、兼容性均较好。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 (6)低价格。PCI总线接插件尺寸及插卡和主板尺寸均较小，因而价格低。(7)具有良好的发展前途。PCI总线标准在制定时就考虑到长期应用的问题。例如，为达到节能，把支持3.3 V的工作电压放入规范中，且容许在过渡期使用一种通用卡，既可插到工作在5 V的主板上，也可插到工作在3.3 V的主板上。此外，通用卡既可在32位系统工作，也可在64位系统工作。显然，这些特点是PCI区别于
21、其它总线的独到之处。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 表表10.1 个人计算机主要总线性能比较个人计算机主要总线性能比较 第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 2)PCI总线的体系结构和总线信号 图 10.1 PCI系统结构示意图 CPU存储控制器存储器CPU总线PCI 桥路PCI总线标准总线桥路设备设备设备设备标准总线（ISA,EISA）第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 CPU存储器桥0桥4PCI设备桥5存储器总线PCI总线4PCI总线5PCI总线0总线桥桥1桥3设备PCI总线3PCI总线1桥2PCI总线2标准总线第一级桥第二级桥第三级桥图 10.2 多PCI总线结构第1
22、0章 微型计算机系统及其操作系统简介 表表10.2 PCI信号信号 第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 续表续表 第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.2.5 工业控制机总线工业控制机总线STD和和PC/104总线总线 1.STD总线总线 STD是英文“Standard”(标准)的缩写，常称为通用标准总线。它于1978年设计完成，主要用于8位微处理器的工业控制系统，它共有56条引线，其中包括16条地址线，8条数据线，22条控制线(其中3条为双向线)，10条电源线(其中6条为逻辑电源线，4条为辅助电源线)。随着微处理器技术的发展，STD总线不断改进，现已能和16位机及32位机兼容
23、。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 STD总线和大多数总线一样，所有的数据线和地址线都是三态隔离式的。控制线包括对存储器、I/O设备、总线进行访问，以及进行中断处理和CPU操作的控制线。STD总线的56根信号线使用56个引脚(双28引脚)的边缘连接式插座，一个标准总线母板构成的STD总线系统，允许任一模板插入插槽。STD模板采用紧凑和廉价的小板结构，尺寸为114.3165.1mm2。小板结构便于按功能划分模板，提供了较大的设计灵活性，使故障查找及维修方便。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 由于STD总线的所有信号线定义明确，它消除了常见的定义混乱现象，是设计考虑较为周到的一种总
24、线。它的适应性也好，能与任何通用的8位微处理器(如8051、8080A、8085、Z80、M6800等)及8086/8088、80186、80286、MC68000等16位微处理器及80386、80486、MC68030等32位微处理器相配。目前在工业控制机领域中是一种最为流行的总线标准。特别是以MCS-51单片机组成的STD工控机系统应用最广。STD总线的新进展在于以全CMOS工艺制做的低功耗模板允许宽的温度范围，拥有丰富的智能I/O卡、高速图形卡、与以太网相连的网卡，以及高集成度的支持芯片系列等，并配有与DOS完全兼容的嵌入式操作系统，BIOS开发工具及丰富的实用程序和应用软件等，使STD
25、总线微机系统正在演变成真正的工业控制机系统。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 2.PC/104总线总线 PC/104总线1990年由美国AMPRO公司推出，并联合几十家公司成立了PC/104协会。PC/104是一个袖珍的嵌入式PC总线标准，也称为PC总线(IEEE p996)的推荐扩展版，其总线间互连使用了104个信号线(一个64针连接器，一个40针连接器)，并在软硬件方面完全与PC总线兼容。它与PC总线间的差别有如下几点：特别小的尺寸(3.63.8 英寸)，以适应嵌入式的要求。独特的自重叠式结构，消除了母板的消耗。总线驱动只要求6 mA，功耗低，仅需12 W的功耗。第10章 微型计算
26、机系统及其操作系统简介 PC/104总线的典型应用包括测试设备、数据采集及控制子系统、医疗仪器、智能售货机等，充分体现了“嵌入式”的优越性。然而，试图用PC/104总线完全取代STD总线及PC总线是不可取的，因为工控机的特点是要求丰富的工业I/O口，包括各种信号调理功能，完全依赖PC/104解决工业I/O口的连接问题是十分困难的。应该说，PC/104总线和STD总线及PC总线是一种互补结构。PC/104总线的突出特点是“嵌入式”,因而它更大的用途是作为夹层总线用于各种其它总线及单板计算机系统中。XYCOM公司已把PC/104用在了VME-AT上。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 3.U
27、SB及及IEEE1394(Fire Wire)1)USB USB主要用于中低速外设与主机的连接，数据传输速率最高可达12 MB/s。它具有较强的连接能力，能以很低的开销同时连接多种外设，如鼠标、扫描仪、操纵杆、键盘和图形输入板等，将来还可连接DVD、CD-ROM、数字视频和数字相机、硬盘驱动器等，最多可将127个外设以菊花链形式连接到同一系统上。菊花链的连接方式示于图10.3，其特点是简单。多个设备共享总线请求/给予线，因而需要的控制线数目与主设备数目无关。控制线较少，并且在系统中增加新设备很容易，可加入到菊花链中的任意位置。菊花链连接方式的缺点是，各主设备的优先权由它离中央仲裁器的位置决定，
28、公平性差。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 图 10.3 菊花链 中央仲裁器主设备1主设备2主设备N总线许可总线请求总线忙第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 2)IEEE1394 IEEE1394(火线)是用于传送动画数据的高速总线接口标准，具有160 MB/s、200 MB/s和400 MB/s 3种传输速率，最高可达1 GB/s以上的传输速率。IEEE1394最多可以把63个外设以菊花链的形式连接到同一系统中。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.3 微型计算机系统的常用外部设备微型计算机系统的常用外部设备 10.3.1 外存储器外存储器 1.软磁盘软磁盘(Flex
29、ible Disk)软磁盘存储器(简称软盘)是用磁性材料编码，由软盘、软盘驱动器(Flexible Disk Driver:FDD)和软盘控制器适配卡组成。软盘必须插入软盘驱动器，由接触式磁头对软盘上的信息进行读写。控制器适配卡是软盘驱动器与主机的接口。软盘按尺寸可分为5.25英寸和3.5英寸两种；按存储面数和存储信息的密度又可分为单面单密度(SS，SD)、单面双密度(SS，DD)、双面单密度(DS，SD)、双面双密度(DS，DD)、单面高密度(SS、HD)和双面高密度(DS，HD)。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 这种大容量软盘是：(1)ZIP(Zipdrive):存储容量100
30、MB，具有硬盘的性能，采用硬盘驱动器的非接触式磁头，速度超过软盘20倍；可以无限扩容，每扩充一次增加100 MB容量，易用性好，所配备的ZIP Tools管理软件能方便地管理、查找信息、复制备份；兼容性好，可兼容Win95、Win3.x、WinNT等。其缺点是与FDD(软盘驱动器)不兼容。(2)LS-20:存储容量为120 MB，与现有FDD具有互换性，采用接触式磁头，它的数据传输速率较低，仅为目前FDD工作速度的3倍。(3)UHC(Ultra High Capacity):存储容量为128 MB，与现有FDD有互换性且数据传输速度高，也采用硬盘的非接触式磁头，其工作速度是FDD的十多倍。第1
31、0章 微型计算机系统及其操作系统简介 2.硬磁盘硬磁盘(Hard Disk)硬磁盘存储器(简称硬盘)由若干硬盘片组成，并由硬盘驱动器(Hard Disk Driver:HDD)驱动，通常固定在计算机机箱内。硬盘的容量比软盘大得多，采用非接触式磁头对硬盘上的信息进行读写，存取信息的速度要快得多。早期生产的硬盘，其容量只有5 MB、10 MB和20 MB，目前生产的硬盘容量一般在120 MB以上，达到几百MB或几个GB。硬盘数据传输速率的高低主要取决于磁头的读写速度、接口类型及总线速度。磁头的读写速度与采用何种磁头技术有关，也与硬盘主轴转速有关。常见的硬盘主轴转速有4 500 r/min、5 40
32、0 r/min和7 200 r/min。PC机中多采用温彻斯特硬盘，接口类型有IDE、EIDE和SCSI等。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 IDE(Integrated Drive Electronics)接口的硬盘最大容量为528 MB，最大突发数据传输率为8.33 MB/s，最多只能挂接两个硬盘。EIDE(The Enhanced IDE,增强型IDE)接口的硬盘最大容量可达8.4 GB，一个系统可挂接4台设备(这些设备可以是符合ATAP1标准的硬盘，CD-ROM和磁带机等低速设备)，最高数据传输速度可达166 MB/s。1998年出现的以Ultra DMA/33作为连接内置式H
33、DD的EIDE传输方式，其传输速率可达33 MB/s，是前者的两倍，并且硬盘和内存交换信息采用DMA方式，CPU不直接参与读写操作，可同时进行其它处理。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 SCSI是一种智能化接口，特别适合于并发数据的请求处理。与IDE或EIDE接口相比，SCSI接口提供了更强大的扩充能力。一块SCSI适配器可挂接7个不同的外设(如硬盘、光盘、磁带机等)。Ultra SCSI接口可望得到普及，其数据传输速率可达40 MB/s。1997年年底，昆腾公司宣布推出BigfoolTX系列HDD最高档产品，容量达12 GB，转速为4 000 r/min，具有快速顺序存储性能和高度可
34、靠性。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 3.光盘光盘 与软盘相比，光盘具有容量大、保存时间长等优点，因而光盘作为外存储器已越来越广泛。微机中采用的光盘主要有3种：只读性光盘、一次写入性光盘和可擦除性光盘。其中应用最广的是只读性光盘。只读性光盘(CD-ROM)只能读出信息，不能写入信息。光盘上已有的信息是在制造时由厂家根据用户要求写入的。写好后永久保留在光盘上。CD-ROM中的信息要通过光盘驱动器才能读取，其存储容量为650 MB，可用来存储系统软件、百科全书、文献资料、图书目录等。在多媒体计算机中，CD-ROM成为标准配置。CD-ROM的数据传输率可分单速、倍速、4速、8速、16速等。
35、目前向CD-ROM挑战的是DVD(Digital Video Disk)-ROM，它和CD-ROM外观一样，但存储容量却高达4.7 GB,并且可以读CD-ROM格式的光盘。DVD-ROM有可能取代CD-ROM。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.3.2 输入设备输入设备 1.键盘键盘 键盘由一组按阵列方式装在一起的按键开关组成，每按下一个键就相当于接通了一个相应的开关电路，把该键的一个代码通过接口送入计算机，于是计算机就根据键盘代码执行相应的操作。目前微型计算机配置的键盘共有101个键，分4个区。1)主键盘区2)小键盘区 3)功能键区 4)编辑键区 第10章 微型计算机系统及其操作
36、系统简介 2.鼠标器鼠标器 鼠标器可方便、准确地移动光标进行定位，它是一般窗口软件和绘图软件的首选输入设备。通常，当使用鼠标器的软件系统启动后，在计算机的显示屏幕上就会出现一个形状为一个箭头的“指针光标”。鼠标器的基本操作有3种。1)移动2)按击 3)拖曳 第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.3.3 输出设备输出设备 1.显示器显示器 表表10.3 常用显示卡的主要指标常用显示卡的主要指标 第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 2.打印机打印机 1)点阵打印机 2)喷墨打印机 3)激光打印机。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.4 微型计算机系统举例微型计算机系统举
37、例 10.4.1 386/486 EISA微型计算机系统微型计算机系统 图 10.4 使用82350芯片组构成的386系统框图 80387或80387DX80386DXCPU（25/33MHz）缓冲器CacheCache控制器82385芯片DRAMDRAM地址多路器/数据缓冲器DRAM控制主总线地址缓冲器EBB82352芯片数据缓冲器EBB82352芯片EBC82358芯片ISP82357芯片EISA数据总线EISA地址总线EISA控制总线EISAIDPLD系统BIOSROM缓冲器实时时钟配置RAMX总线VGA卡串和并行接口IDE接口软驱接口FDC80428742键盘控制BMIC82355芯片
38、地址发生器缓冲存储器局部CPU控制电路LAN/SCSI/圆形控制器局部总线EISA总线第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.4.2 Pentium微型计算机系统微型计算机系统 1.主机板的结构主机板的结构 图 10.5 PC CHIPS M520(VX)主机板布局图 键盘BIOS多功能I/O4个ISA总线插槽BIOS3个PCI总线插槽LPTFDCIDE2 IDE14内存插槽321DIMMSIMMCOM1COM2P/S2键盘接口主机板电源插座USB锂电池SIO芯片Socket7ZIFCPU插座倍压电源及散热片VRM 电压调整器高速缓存插槽PCMC芯片LBX芯片LBX芯片PC CHIPS
39、 M520(VX)奔腾主板图第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 2.主机板的工作原理主机板的工作原理 图 10.6 PC CHIPS M520(VX)主板的原理框图 地址总线Cache(SRAM)PCI总线，Cache内存控制器（PCMC）内存（DRAM）局部总线加速器（LBX）latch控制总线地址控制数据数据总线控制总线CPU总线奔腾CPULBX控制线PCI总线 控制总线数据/地址总线系统I/O（SIO）两个EIDE硬盘接口PCI插卡ISA总线PCI，ISA总线奔腾主机板结构图第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 3.外部设备外部设备 奔腾微机的外部设备主要包括：高速硬盘(850
40、 MB2.1 GB)，通过EIDE接口直接与PCI总线相连；PCI图形加速卡(显示适配器)用来连接SVGA彩色显示器；两个软盘驱动器(3.5/1.44 MB和525/1.2 MB各一个)通过34芯扁平电缆连至主板上FDC插座；并行打印机通过25芯电缆连至主板上LPT插座。由上述可知，奔腾微机中采用数据传输率高达264 Mbit/s的同步型总线PCI，以适应Windows环境下对提高图形显示速度的要求，并适应大容量硬盘对高速数据传输的要求。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 4.显示器与键盘显示器与键盘 奔腾微机采用PCI显示卡及SVGA型60 Hz逐行扫描彩色显示器，分辨率为1 0247
41、68或更高。当需要更换显示卡或显示器时，应对BIOS的有关参数(存放于CMOS中)进行重新设置。奔腾微机中的键盘与PC/AT机兼容，采用101键或102键或104键，并由8048单片机实现键扫描及控制，并将键值送主机，从而完成键盘命令的执行。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.5 多媒体计算机简介多媒体计算机简介 10.5.1 多媒体计算机及其应用多媒体计算机及其应用 1.什么是多媒体机计算机什么是多媒体机计算机 多媒体是英文“Multimedia”一词的译文，其核心词是媒体。在计算机学科中，“媒体”一词主要有两层含义，一种含义是指信息的物理载体，如穿孔卡片、磁盘片、磁带、打印纸等
42、；另一种含义是指信息的表现形式(或者说传播形式)，例如文字、声音、图像、动画等都是信息表现的媒体。多媒体计算机中所说的媒体，是指后者而言，即计算不仅能处理文字、数据之类的信息媒体，而且还能处理声音、图形、电视图像等其他各种不同形式的信息媒体。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 2.多媒体计算机的组成多媒体计算机的组成1)多媒体计算机的硬件 图 10.7 多媒体个人计算机的硬件组成 MIDI设备录音机音频控制卡VGA监视器话筒扬声器CD-ROM音频控制卡摄像机录像机有线电视影碟机第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 多媒体计算机产品目前主要有两种：多媒体工作站和多媒体PC机。其硬件的指
43、标为：80386SX以上的处理器，主频16 MHz，2 MB以上内存；30 MB以上的硬盘(越大越好)；VGA显示器(16色，最好256色)；声音卡(8位以上的AD/DA量化精度，11.025 kHz以上的采样频率，带有MIDI音乐合成器，占用CPU开销20%)；CD-ROM驱动器(平均访问时间1 s,数据传输速率150 KB/s,占用CPU开销40%，可播放数字音响)。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 中央处理器应高于25 MHz的486SX，内存4 MB;160 MB以上的硬盘；VGA显示器(640480,65 536色)；声音卡(16位的量化精度，44.1 kHz采样频率，带有8
44、音符复音的MIDI音乐合成器，支持CD-ROM XA声频功能，支持IMA推荐的ADPCM算法)；CD-ROM驱动器(平均访问时间为0.4 s,数据传输速率达300 KB/s，符合CD-ROM XA规范)。视频处理功能：在40%CPU带宽的情况下每秒可传输12 M像素。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 2)多媒体计算机的软件 图 10.8 多媒体计算机软件环境 多媒体应用软件多媒体编辑工具与写作工具操作系统的多媒体扩充多媒体设备的I/O控制音频/视频信息的压缩/还原多媒体硬件设备第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 3.多媒体计算机的应用与前景多媒体计算机的应用与前景 多媒体计算机的
45、应用领域有5个，它们是：(1)工作领域。(2)信息领域。(3)教育领域。(4)创作领域。(5)娱乐领域。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.5.2 多媒体信息的存储载体多媒体信息的存储载体CD-ROM 1.多媒体信息的光存储技术多媒体信息的光存储技术 光盘在解决计算机存储量问题上，是一次突破，为信息技术带来一场革新。和磁盘相比，光盘的主要优越性有：(1)存储信息量大。(2)记录介质磨损小，受环境污染的影响小。(3)存取速度快。(4)光盘将文、图、声、像融为一体，是全新的多媒体交互式信息载体，它对周围世界的记录与再现更加接近我们的直接感受。(5)单位成本低。第10章 微型计算机系统及
46、其操作系统简介 图 10.9 CD-ROM工作原理 输入光调制光解调输出写激光读激光第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 2.CD-ROM驱动器的性能规格驱动器的性能规格 (1)容量。所有CD-ROM光盘容量都是相同的，根据其模式的不同，容量可以是500多兆字节或600多兆字节两种。由于盘上有些区域不一定使用，再加之容量的计算方法及单位不同，因此不同产品资料关于容量的数据并不完全一致。(2)数据传送速率。每秒153 KB。双倍速率驱动器的数据传送速率为306 KB/s，更高速率的驱动器也已研制开发成功。(3)访问时间。平均为500 ms，最大为 1000 ms。第10章 微型计算机系统及其
47、操作系统简介 (4)误码率。一般为1/10121/1016。采用复杂的纠错编码可以使误码率降低。(5)音频输出。CD-ROM驱动器一般都有音频输出，以便播放激光唱片。音频输出信号一方面送到声音卡进行处理，同时在面板上装有耳机插孔以便监听。(6)体积。与5.25英寸的半高软盘驱动器外形尺寸相同(41 mm146 mm206 mm)。(7)接口。CD-ROM驱动器允许选择PC总线或SCSI接口。控制器可以用单独的一块插卡，或者组合在声音卡上以便节省一个总线插槽。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 10.5.3 多媒体计算机的声音信息处理多媒体计算机的声音信息处理 1.数字化声音信息的获取数字
48、化声音信息的获取 多媒体计算机中发出的声音有两种来源。一种是获取法，即利用声音获取硬件将指定的声音源所发出的声音转换成数字方式并经过编码后保存下来(生成声音波形文件*.WAV)，输出时再进行解码和数模转换，还原成为原来的声音波形。另一种是合成法，计算机通过一种专门定义的语言(MIDI文件*.MID中的MIDI消息)去驱动一些预制的语言或音乐的合成器，借助于合成器将数字声音信号还原成相应的语言或音乐。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 1)声音波形文件的生成 采样过程中直接影响声音质量的3个因素是：采样频率。多媒体计算机中3个标准的采样频率是44.1 kHz、22.05 kHz和11.02
49、5 kHz。频率越高，音质越好。量化精度。多媒体计算机中声音采样量化精度有8位和16位两种，与A/D转换器的位数相同。位数越多，对声音的分辨率越高。采样的通道数。通常分单声道和立体声两种。通道数越多，包含的信息量越大，声音越丰满，真实感越强。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 2)MIDI文件的生成 MIDI是乐器数字接口(Musical Instrument Digital Interface)的缩写，它规定了电子乐器与计算机之间进行连接的电缆与硬件方面的标准，以及电子乐器之间、电子乐器与计算机之间传送数据的通信协议。MIDI声音与波形声音完全不同，它不是把音乐声音的波形进行采样、量化
50、和编码，而是将电子乐器键盘的弹奏过程记录下来。例如按了哪一个键，力有多大，时间有多长等，这实际上就是乐谱的一种数字式描述，这种描述称之为MIDI消息。当需要再次播放这首乐曲时，只需要从相应的MIDI文件中读出MIDI消息，传送给合成器生成所需要的乐器声音波形，经过放大后由扬声器输出。第10章 微型计算机系统及其操作系统简介 3)CD唱片 多媒体计算机的CD-ROM驱动器可以播放CD唱片。CD唱片中的声音信息可以来自于波形声音，也可以来自于波形声音与M I D I 声 音 的 合 成，并 且 是 以 专 用 的 数 字 声 音 格 式 C D-DA(Compact Disc Digital Au
