微机的硬件组成教学课件（完整版）

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1、微机的硬件组微机的硬件组 成成在介绍微机的硬件结构之前， 先简单了解一下计算机的基本结构 ，参见图1。由图1可见，一台计算机硬件 ，包括以下6个基本模块： 1.处理器/控制器、接口部件： 处理器的主要作用是“运算”，包括 算术运算和逻辑运算；控制器的作 用是协调处理器与其他部件的数据 流动；接口部件是与外部设备连接 的适配器。2.内部存储器(内存)：存放程序 和临时数据，存取速度快，但掉电 后数据会丢失。 3.外部存储器(外存)：内部存储 器的延伸，存取速度慢，但可长期 、大量存储数据和程序。4.输入设备：输入命令及程序 的运行参数。 5.输出设备：输出运算和处理 的结果。 6.电源：将交流市

2、电变为直流 电，供给计算机要求的各种电源。只有上述硬件的计算机，叫 做“裸机”。“裸机”就像个“无脑儿 ”，什么事也不能干。 要让计算机工作，必须给计 算机安装“大脑”操作系统。 具备了上述硬件和操作系统 的计算机，才是一台名副其实的 计算机。 如图2所示，我们一般看到的是微 机硬件系统的外观，它包括主机箱、显 示器（Display/Monitor）、键盘（ KeyBoard）和鼠标（Mouse）。 图2 台式PC机系统计算机的基本组成如图主机箱里面还包括主板（Main Board/System Board/Mother Board） 、电源（Power Supply）、软盘驱动器 （Flop

3、py Disk Driver）、硬盘驱动器（ Hard Disk Driver）、光盘驱动器（CD- ROM Driver）和插在主板总线扩展槽 （Input/Output BUS Expanded Slots） 上的各种系统功能扩展卡等。下面，介绍微机的硬件组成。由图2可知，微机的硬件一 般由下列部件组成： 处理器(CPU)：个人电脑 的核心部件，完成运算操作。目 前，市场主流CPU由Intel公司及 AMD公司生产。 主板：主板是计算机系统 的“大本营”。具有CPU插槽及其 它外设的接口电路的插槽、内存 插槽；另外还有CPU与内存、外 设数据传输的控制芯片(即所谓 的主板“芯片组”)。它的

4、性能直 接影响整个计算机系统的性能。 内存：存放运行程序和数 据。 显卡(接口电路)：主板与 显示器的接口部件。 显示器(输出设备)：监视 程序的运行及结果。 键盘(输入设备)：输入命 令和数据。 鼠标器(输入设备)：通过“ 点击”输入相应命令。 声卡(接口电路，可选)： 声音接口电路。 音箱(输出设备，可选)： 发声设备。声卡和音箱配套使用 ，不是系统所必须的。 调制解调器(MODEM， 输入/输出设备，可选)：如果你 不上网，它不是必须的设备。 网卡(接口电路，可选)： 又称网络适配器，如果不上网或 通过MODEM上网则它不是必须 设备。 电源、机箱：供给系统要 求的直流电源；机箱保护内部

5、设 备，并使其成为一个整体。 以上15件就是我们常见的个 人电脑的基本配置。由于上述配 件在市面上很容易采购，因此， 将这些配件买回来自己动手组装 微机，这就是所谓的“DIY”。其实，组装一台个人电脑并 不难，从硬件来说，各个部件都 是“成品”，只要用附带的连接线 缆将它们按要求连在一起就可以 了，没有什么技术难题。但是，如果你对计算机毫无 所知也不行：设置CMOS，为硬 盘分区/格式化，安装操作系统 和应用程序等就会难住你。 不过，在以后的课程中，会 介绍这方面的知识。第第1 1章章 硬硬 件件 系系 统统1.1 1.1 前前 言言DIY个人电脑的第一步，就 是从电脑配件市场选购它们。 在电

6、脑配件市场上，为适应 不同需求的用户，几乎每种硬件 都有从低端到高端的一系列产品 ，因此，我们在组装个人电脑时 ，应根据自己的需要进行选择， 配置出适合自己要求的个人电脑 。我们可以将配件归属为几个 分系统。 CPU，主板，内存：构成 基本系统，这是个人电脑的基础 ； 显卡，显示器：显示子系 统，影响显示性能； 声卡，音箱：声音子系统 ，影响音响性能； 硬盘，光驱，软驱：存储 子系统，影响数据存储的读写性 能； 键盘，鼠标器：输入子系 统，影响操作性能； 机箱、电源：“整合”和供 电子系统，电源影响整机性能； 调制解调器、网卡：通信 模块，影响与外部设备的通信性 能。其中，CPU、主板、内存是

7、决定 系统基本性能的部件，其他部件则更 多地影响子系统性能，整机性能是由 各个分系统综合性能决定的。当我们 为满足某种需求（比如降低成本）而 不得不牺牲一些性能时，应该在配置 了能满足应用要求的基本系统之后， 考虑降低一些子系统的配置。1.2 1.2 CPUCPU一、一、 认识认识CPUCPU CPU即Central Processing Unit ，中文名为中央处理器，它是计算 机的大脑，计算机的运算、控制都 是由它来处理的。每种CPU都具有 特有的指令系统，但无论哪种CPU ，其内部基本结构是相同的，都是 由运算器、控制器、内部总线及寄 存器等组成。它的发展非常迅速。个人电脑 从8088(

8、XT)发展到现在的Pentium IV时代，只经过了20多年的时间。 从生产技术来说，最初的8088集成 了29000个晶体管，而Pentium IV的 集成度超过了4000万个晶体管；从 CPU的运行频率，8088是4.7MHz， 而Pentium IV已达到了3.2GHz。二、二、CPUCPU的的发展发展 历程历程Intel 4004 1968 年Intel公司成立，1971年 ，Intel公司推出了世界上第一台微 处处理器4004，这这便是第一个用于计计 算机的四位微处处理器， 它包含2300 个晶体管，4004 主 要 用 来 处处 理 算 术术 运 算，由于性能很差，其市 场场反应应

9、十分不理想。随后， 1974年Intel公司又 研制出了8080处理器、8085处理 器，加上当时Motorola公司的 MC6800微处理器和Zilog 公司 的Z80微处理器，一起组成了八 位微处理器的家族。Intel 8080 Intel公司于1979年推出8086 与8088微处理器，1981年8088芯 片被首次用于IBM PC中。这两 种16位的微处理器比以往的8位 机功能更强大，地址线有20条， 内存寻址范围为1M字节。Intel 8086/8088 它们的区别在于，8086外部 的数据也是16位，而8088的外部 数据为8位。 IBM 决 定 采 用Intel 的 8086 与

10、8088 来 发 展 自 己 的 个 人 电 脑IBM PC。 个 人 电 脑 时 代 从 此 诞 生。 兼 容 性、全 方 位 市 场 营 销1982年，INTEL推出了 80286芯片，该芯片含有13.4万 个晶体管，80286也是16位处理 器，其频率比8086更高，它有24 条地址线，内存寻址范围是16M 字节。Intel 80286 80386属于32位微处理器，其 内部和外部数据总线都是32位，地 址总线也是32位，可寻址4GB内存 。它除具有实模式和保护模式外， 还增加了一种叫虚拟86的工作方式 ，可以通过同时模拟多个8086处理 器来提供多任务能力。Intel 80386 它有

11、以下几种： 80386SX，它 是准32位处理器，数据总线是16位 ，其内部32位寄存器必须分两个16 位的总线来读取。它是286计算机与 386DX计算机之间的过渡产品。386DX是真正的32位处理器 ，它的数据总线和内部寄存器都 是32位。它还可以配上80387数 字协处理器，以提高计算速度。 386处理器的主频有16、20、25 、33、40MHz五种。除Intel公司 生产386芯片外，还有AMD， Cyrix，IBM等公司生产的。80486简称486，于1989年由 Intel公司首先出，集成了120万个晶 体管。其时钟频率从25MHz逐步提 高到33MHz、50MHz。它也属于32

12、 位处理器。80486是将80386和数学 协处理器80387以及一个8KB的高速 缓存集成在一个芯片内。Intel 80486 Pentium（奔腾）是Intel公司 于1993年推出的新一代微处理器， 它集成了310万个晶体管。Pentium 微处理器使用更高的时钟频率，最 初为60MHZ和66MHZ，后提高到 200MHZ。64位数据总线，16KB的 高速缓存。奔腾CPU的出现进一步 加速了CPU的更新速度，CPU厂商 竞争愈加激烈。Intel Pentium Intel公司为了防止别的公司侵 权，就为新的CPU取了“Pentium” 的名字，而没有继续叫做80586。接 着Intel推

13、出使用MMX技术的 Pentium MMX的多能奔腾。它增加 了57条多媒体指令，内部高速缓存 增加到32KB,最高频率是233MHz。 MMX是Multimedia Extension的缩 写。 Cyrix 6x86、Cyrix Media GX 和AMD K5和Pentium是同一级别的 CPU；AMD-K6和Cyrix 6x86 MMX属于Pentium MMX同一级别 的CPU。 PntiumII与以往的Pentium处 理器使用了不同的封装方式，它将 处理器放到了盒中。而且采用 SLOT 1模式的插座，SLOT1插座 看上去和扩展槽很象。Intel Pentium II 该形式的封装

14、结构为系统总线 与L2高级缓存之间的接口提供了独 立的连接电路。然后再将处理器、 高速缓存芯片，都放置在一个小型 电路板上，Intel将其称为SEC（ Single Edge Contact单边接触）卡 盒的电路板，用塑料封装后，就是 我们现在看到的Pentium II了。Intel不断的推出新一代的处 理器，AMD也紧追不舍，AMD 推出了与Pentium II抗衡的处理 器AMD K6-2 3D NOW！。 AMD K6-2内含930万个晶体管 ，支持AGP，350MHz以上的外 频高达100MHz。AMD K6-2这是一款带有3D加速指令 的K6芯片。这种3D NOW!的技 术加强了CP

15、U处理3D图像的能 力。K6-2内部集成了64K的一级 高速缓存，是Pentium II的一倍 ，并且和CPU同频率。3DNOW! 技术可提高三维 图形、多媒体、以及浮点运算密 集的个人电脑应用程序的运算能 力，使“逼真的运算平台“成为现 实。3DNOW!是一组共21条新指 令，3DNOW!技术使三维图形加 速器可以全面发挥其性能。AMD K6-3是AMD推出的 最后一款Socket 7的CPU了，它 的代号是“利齿”。AMD K6-3使 用了3D NOW！技术，包含64K 的一级缓存，并且将原来安装在 主板上的256K二级缓存集成到 了CPU内部，工作频率和CPU相 同。AMD K6-3K7

16、采用新的制造技术，同 时加强了整数、浮点运算和多媒 体运算，彻底改变了浮点运算性 能差的历史。K7的结构和 Pentium II十分的象，它采用的 是SLOT A卡匣结构，从外观上 与 Intel 的SLOT 1一样。AMD K7早期的Pentium III采用了与 Pentium II 相同的SLOT1结构，具 有100MHz的外频，其内部集成了 64K的一级缓存，512K的二级缓存 仍然安装在SLOT1的卡盒内，工作 频率是CPU的一半。不过仍提供了 比PentiumII更强劲的性能，这主要 表现在其新增加了KNI指令集。Intel Pentium III KNI指令集中提供了70条全新 的指令，可以大大提高3D运算、动 画片、影像、音效等功能，增强了 视频处理和语音识别的功能。这套 指令集主要为浏览WWW网页设计 的。 为了降低制造成本，INTEL后 来又推出了Socket 370插槽的PIII。为了与Intel的Pentium相抗衡 ，AMD推出了