电脑组装与维护教程

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1、电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社第1章 电脑的组成原理与基本结构本章导读 学习目标 本章要点 习 题电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社本 章 导 读 -了解电脑的发展史 掌握电脑的组成原理 认识电脑的基本结构 课时安排： 2学时电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社学习目标 在组装电脑之前，应首先了解组装一台 电脑至少需要哪些基本部件，各部件的 大致功能等基本常识。本章将对电脑的 基本组成和结构进行讲解，剖析电脑的 基本结构

2、，让读者对电脑有一个初步的 认识，了解一些关于电脑的基础知识， 迈出组装电脑的第一步。 电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社本章要点 电脑的诞生 电脑的发展 电脑的软件系统 电脑的硬件系统 电脑的基本结构电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.1 电脑的发展史 电脑是20世纪最伟大的发明之一，可以说电脑是当 代社会、科学和经济发展的奠基石。电脑的发明带 动了20世纪下半叶的信息技术革命，和以往的工业 革命不同的是电脑将人类从繁杂的脑力和体力劳动 中解放了出来，这使得人类社会近50年来

3、的发展速 度比此前任何一个时期都快，生产总值比此前几千 年来的总和还要多。 电脑为什么会有如此神奇的力量呢？它究竟是什么 样子呢？它又是如何被发明的？下面就来了解一下 电脑的历史。电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.1 电脑的发展史1.1.1 电脑的诞生 1.1.2 电脑的发展 1.1.3 电脑的未来展望 电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.1.1 电脑的诞生 电脑是人们对电子计算机的俗称，第一台电 脑是1946年2月15日由美国宾夕法尼亚大学 研制的，名为“ENIAC”。后

4、来，由天才数学 大师、美籍匈牙利数学家冯诺伊曼对其进行 了改进，并命名为“冯诺伊曼”体系电脑，现 在的电脑都由“冯诺伊曼”体系电脑发展而来 ，因此冯诺伊曼被西方科学家尊称为“电子 计算机之父”。电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.1.1 电脑的诞生在电子计算机之前，还有具有历史意义的一 台计算器，那就是由法国数学家帕斯卡于 1642年发明的。在帕斯卡小时候，其父亲在 税务局上班，为了减轻父亲计算税务的麻烦 ，他发明了一种可以计算的小机器。这个计 算器是一个不大的黄铜盒子，盒子里面并排 装着一些齿轮，这些齿轮上标有0910个数 字，每个

5、齿轮代表一位数，当低位齿轮转动 10圈时，高位齿轮转动1圈，这样就实现了 自动进位，这和机械钟表极其相似。电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.1.1 电脑的诞生后来，德国数学家莱布尼兹在帕斯卡计 算器的基础上，于1694年发明了世界上 第一台能进行加减乘除法运算的机械计 算机。莱布尼兹还有一项重大发明，那 便是当今所有电脑使用的二进制。二进 制只有0和1这两个数字，遇到比1大的 数就进位。电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.1.2 电脑的发展 自1946年第一台真正意义上的电

6、脑被发 明以来，电脑已经走过了近60个年头了 。从最初采用电子管的庞大电脑到今天 超大规模集成电路的微型电脑，电脑主 要经历了4个阶段和3次重大的技术革新 。电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.1.2 电脑的发展1. 电子管时代 2. 晶体管时代 3. 集成电路时代 4. 超大规模集成电路时代 电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1. 电子管时代 1946年研发的第一代ENIAC电脑使用了17468个真 空电子管，耗电量达174千瓦，占地170平方米，重 达30吨。由于这个时期的

7、电脑以电子管作为基本电 子元件，用磁鼓作为主存储器，因而称为“电子管 时代”。此时的电脑和我们现在使用的电脑还差得 很远，它采用的十进制的计数方式，由冯诺伊曼 改进后，电脑才开始采用二进制的计数方式，并且 在电脑内加入存储器，把程序和数据一起存贮在电 脑内，让电脑自动完成运算过程，这便是我们今天 使用的电脑的雏型。电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1. 电子管时代人类就是利用这些电子管电脑将人造卫 星送上了天。但是这一代的电脑体积大 、耗电量多、价格昂贵，运行速度较低 ，并且可靠性较差，使得电脑的应用范 围只局限于科研、军事等少数几个领

8、域 。电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社2. 晶体管时代 1956年诞生了世界上第一台晶体管电脑 Lepreachaun，它是由美国贝尔实验室研 制而成的，以晶体管代替电子管作为基 本电子元件，该时期便称为电脑的“晶 体管时代”。这时的体积、重量、功耗 都大大地减少了，而其计算速度却达到 了每秒300万次。电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社3. 集成电路时代 1962年，由美国得克萨斯公司与美国空军共 同研制出了第一台采用中小规模集成电路的 电脑。当时的电脑大都以集成电路为最基本

9、 电子元件，其体积、功耗都进一步减少，可 靠性进一步提高，运算速度达到了每秒4000 万次，这个时期便被称为“集成电路时代”。 由于电脑采用了中小规模集成电路，因而集 成度较高、功能增强、价格却更便宜，使电 脑的应用范围变得更为广阔。电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社4. 超大规模集成电路时代 随着科学技术突飞猛进地发展，70年代后， 各种先进的生产技术广泛应用于电脑制造， 这使得电子元器件的集成度进一步加大，出 现了大规模和超大规模集成电路。电脑以大 规模和超大规模集成电路作为基本电子元件 后，使得体积更加小型化，功耗更低，价格 更便

10、宜，为电脑的普及铺平了道路。这时微 型机应运而生，为电脑的普及以及网络化创 造了条件。 电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.1.3 电脑的未来展望 戈登摩尔是Intel公司创始人之一，1965年，他预言了 电脑集成技术的发展规律，那就是每18个月在同样面 积的芯片中集成的晶体管数将翻一番，而成本将下降 一半。几十年来，电脑芯片的集成度严格按照摩尔定 律进行发展，不过它已经走到了尽头，由于电脑采用 的是电流作为数据传输的信号，而电流主要靠电子的 迁移而产生，电子最基本的通路是原子，一个原子的 直径大约等于1nm，目前芯片的制造工艺已经达

11、到了 90nm甚至更小，也就是说一条传输电流的导线的直 径即为90个原子并排的长度，照这样发展下去，最终 一条导线的直径可以达到一个原子的直径长度，但是 这样的电路是极不稳定的，因为电流极易造成原子迁 移，那么电路也就断路了。电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.1.3 电脑的未来展望由于晶体管电脑存在上述的物理极限，因而 人类在较早的时候就开始了各种非晶体管电 脑的研究，如“梦幻式”的超导电脑、生物电 脑、光学电脑等，其中研究成果最为显著的 是光学电脑。2003年10月底，以色列Lenslet 公司研发的Enlight全球首枚嵌入光核

12、心 的商用向量光学数字处理器问世，它的运算 速度达到了8万亿次/秒，是普通数字信号处 理器的1000倍。 电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.1.3 电脑的未来展望这些电脑被称为第五代电脑，其速度将 达到每秒万亿次，能在更大程度上仿真 人的智能，并在某些方面超过人的智能 。目前，电脑还在向以下4个方面发展 。 电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.1.3 电脑的未来展望1） 巨型化 2） 微型化 3） 网络化 4） 智能化电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与

13、维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.2 电脑的组成原理 一台电脑系统主要由硬件和软件两大部 分组成，硬件是指组成电脑的物理实体 ，如CPU、主板、内存等；软件是指运 行于硬件之上具有一定功能，并能够对 硬件进行操作、管理及控制的电脑程序 ，它依附于硬件。电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.2 电脑的组成原理 1.2.1 硬件系统 1.2.2 软件系统电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.2.1 硬件系统 微型电脑和大型电脑都是以“电子计算 机之父”冯诺依曼所设计的体系结构为

14、 基础的，冯诺依曼体系结构就像一本 书的目录一样，使得电脑的发展变化从 未越出其规定和约束。冯诺依曼体系 结构规定电脑主要由运算器、控制器、 存储器、输入设备和输出设备等几部分 组成。电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社硬件系统电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1.2.1 硬件系统1. 运算器和控制器 2. 存储器 3. 输入设备 4. 输出设备 电脑基础实例上机系列丛 书电电 脑脑 组组 装装 与与 维维 护护 教教 程程清华大学出版社1. 运算器和控制器 运算器，顾名思义即进行计算的机器，它被集成在 CPU中，用来进行数据处理，即完成数据的算术运 算和逻辑运算。控制器是指进行控制的机器，它也 被集成在CPU中，用来对电脑的运算器等部件进行 控制，控制器可以发出各种指令，以控制整个电脑 的运行，指挥和协调电脑各部件的工作。运算器和 控制器合称为中央处理单元，英文名为Central Processing Unit，简称CPU。CPU是整个电脑的中 枢，通过各部分的协同工作，实现数据的分析、判 断