《微型计算机基本硬件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机基本硬件（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、文档供参考，可复制、编制，期待您的好评与关注！ 微型计算机基本硬件微型计算机是目前计算机中使用最广泛，市场占有率最高的一类计算机。微型计算机硬件系统由主机和常用外部设备两大部分组成。主机由中央处理器和内存储器组成，用来执行程序、处理数据，主机芯片都安装在一块电路板上，这块电路板称为主板（Motherboard）。为了与外围设备连接，在主机板上还安装有若干个接口插糟，可以在这些槽上插入与不同外围设备连接的接口卡，用来连接不同的外部设备。1.4.1 微处理器CPU是微机硬件系统的核心，一般由高速电子线路组成。目前的CPU都集成在一块芯片上，称为微处理器MP（Micro processor）。同CP
2、U一样，MP由运算器、控制器组成，它在很大程度上决定了微型计算机的性能。微处理器不等于微型计算机，它只是组成微机的一个核心器件。由于CPU在微机中的关键作用，人们往往将CPU的型号作为衡量和购买机器的标准，如586、PII、PIII、P4等微处理器都成为机器的代名词。世界上第一块微处理器于1971年Intel公司研制成功，称为Intel 4004，字长为4位；在以后短短的30年中，Intel公司又相继推出了字长为8位、16位、32位的微处理器8080（1973）、8086（1978）、80286（1982）、80386（1985）、80486（1989）、Pentium（奔腾，又称586）（1
3、993）、Pentium Pro（与Pentium统称P5）（1995）、PentiumII（1997）、PentiumIII（1999）、以及现在的 Pentium 4（2000）。一般认为微处理器芯片的位数越多，其处理能力会越强。除Intel公司外，AMD 公司、Cyrix公司、Motorola公司也生产微型计算机的微处理器。1.4.2微型机的存储器 微机的存储器是由主存储器（内存）和辅助存储器（外存）组成。在主机内部，直接与CPU交换信息的存储器称主存储器或内存储器。而辅助存储器或外存储器是在主机外部间接与CPU交换信息的，能够长期存放大量信息，如磁盘、光盘等。1内存储器微型计算机的内存
4、储器包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）以及高速缓冲存储器Cache组成，如下图所示 。 内存储器RAM (随机存储器)DRAMSRAMROM(只读存储器)掩模式ROMPROM (可编程ROM)EPROM (可擦写可编程ROM)EEPROM (电可擦写可编程ROM)Flash Memory (快擦写存储器) 图1-12 内存储器的组成 RAM存储器 随机读写存储器RAM（Random Access Memory）。 特点：断电后数据会丢失，只有被连接到电池或其他电源时才能保存数据，所以RAM属于可随机读写数据的易失性存储器。根据工作原理和条件不同，RAM又有静态和动态之分，分别称为静
5、态读写存储器SRAM和动态读写存储器DRAM，前者是指：只要存储单元上加有工作电压，它上面存储的信息就永远保持。后者由于半导体器件的特性使保存的信息会丢失，为了防止信息的丢失，要每隔12ms对存储单元的信息进行一次“刷新”（这就是动态的含义）。DRAM的特点是集成度高，主要用于大容量内存，SRAM的特点是存取速度快，主要用于高速缓冲存储器（Cache）。无论是静态还是动态，当电源断电时，已存入RAM中的信息将全部丢失。 Cache存储器 在计算机的发展过程中，内存速度的提高赶不上逻辑电路速度的提高，CPU执行指令的速度远远高于内存的读写速度。由于CPU每执行一条指令都要访问一次乃至几次内存，如
6、果此时不得不插入等待周期的话，这实际上是降低了CPU的工作速度，对CPU来说是极大的浪费，所以内存制约了CPU执行指令的效率。为了解决这个矛盾，在计算机中引入了高速缓存技术。高速缓存介于内存和CPU之间，它存取速度比内存快，但容量不大，主要是用来存储当前内存中使用最多的程序块和数据块，并以接近CPU的速度向CPU提供程序指令和数据。一般说来，程序的执行在一段时间内总是集中于程序代码的一个小范围内。如果一次性地将这段代码从内存调入缓存，缓存便可以满足CPU执行若干条指令的要求。只要程序的执行不出这段代码，CPU对内存的访问就演变成对高速缓存的访问。所以，缓存可以进一步加快CPU访问内存的速度，从
7、而也就加快了指令的执行速度。 ROM 存储器 只读存储器ROM（Read Only Memory）特点：只能从ROM中读出数据，而不能写入或修改。断电后数据不会丢失，在没有电源的情况下仍然能够保存数据。过去的非易失性存储器都是只读存储器ROM（Read Only Memory），这种存储器只可能脱机写入信息，在使用中只能读出原来的信息而不能写入或改变信息，也就是说，ROM中的指令是永久的。ROM一般用来存放由出厂时一次性写入的专用的固定程序，如IBM PC计算机系统主板上安装的ROM用于存放系统的基本输入/输出模块BIOS。对比一下可知，RAM在加电的情况下可随时对其读写数据，存取速度很快，但
8、存储容量小，并且关断电源后，RAM中信息全部消失；ROM则相反，断电后，存储的数据不会丢失，但只能读出信息而不能写入或改变信息。传统的ROM根据写入方法和可写入的次数的不同，可分为掩模式ROM（Masked ROM）、可编程PROM（Programmable ROM）、可擦写可编程的EPROM (Erasable Programmable ROM）。随着新的半导体存储技术的发明，各种不同的可现场改写信息的非易失性存储器被推上市场。先是电可擦可写可编程的EEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM），然后在此基础上又推出了新型的可快速擦写的非易失性存
9、储器Flash Memory，亦称闪速存储器或快擦写存储器，可用电气的方法快速地擦写。Flash存储器既具有RAM读写的灵活性和较快的访问速度，又具有ROM在断电后可不丢失信息的特点，所以快擦写存储器技术发展最迅速。目前已有容量256Mb，可重写编程次数达100万次的快擦写存储器上市。快擦写存储器有逐渐取代EPROM的趋势。 2. 外存储器的结构与原理 外存储器的特点是：容量大、价格低、但是存取速度慢，用于存放暂时不用的程序和数据。它只能与内存交换信息，不能与CPU直接进行信息交换。微型机的外存包括软磁盘、硬磁盘、光盘等设备。 软盘（Floppy Disk）软盘是由覆盖了细磁粉的柔软的聚酯材料
10、制成的塑料圆盘，盘片被封装在硬塑料保护壳中，用于存储信息。由于内部的磁盘盘片非常薄、光滑而且松软，所以称为软盘。软盘具有价廉、携带方便等优点，但读写速度慢、容量小。现在微机上广泛使用的是直径为3.5英寸软盘，简称3寸盘。老式的计算机中还使用5.25英寸软盘。软盘按存储容量可分为双面高密度和双面低密度磁盘，其中最常见的是3.5英寸双面高密磁盘，容量为1.44MB。3.5英寸软盘的中间圆孔中的部分是软盘与驱动器动力轴的连接头，当磁盘的圆孔朝下插入软驱时，磁头读写槽口被向右移动打开并露出盘片，软盘在电机的带动下高速转动，以便驱动器磁头读写软盘信息。写保护口用于防止信息的误操作和写盘操作，口中有一小拨
11、块，当把小拨块移到下面露出方孔时，软盘就处于写保护状态，使软盘只能读出信息，不能写入信息。3寸盘按存储信息的容量还可以分为1.44MB、2.88MB以及上百MB的几种。图1-13显示了3.5英寸软盘外形和构造。 写保护口 磁盘标签 高密度软盘指示孔 硬塑料磁盘外壳有氧化物涂层的聚酯盘 磁盘衬垫(保护磁盘免受灰尘的污染) 轴盘连接孔 磁头读写槽孔 (可移动的)图1-13 3.5英寸软盘的外观和结构 目前，计算机一般只配一个3.5英寸软盘驱动器，定义为A驱动器，见图1-14。当计算机中需要在两张软盘之间拷贝数据时，系统先将软盘上的内容拷贝到内存中，在目标盘插入软驱后，再将内容从内存拷贝到目标盘上，
12、因此一个3.5英寸的软驱就能满足需要。3.5英寸驱动器有一个弹出按钮用于取出磁盘，还有一个指示灯，当使用驱动器的时候就会变亮。插入磁盘时，磁盘标签向外。 软盘常用的技术指标有（以3.5英寸高密软盘为例）： 面数（Sides）：可用两面存储信息的软盘称为双面软盘（Double Sides），分别为第0面和第1面。 磁道（Tracks）：磁道是以盘片中心为圆心的一些同心圆。每一圆周为一磁道，信息被存储在软盘片的磁道内。磁道的编号从0开始，依次由外向内为079，如图1-15所示。 扇区（Sectors）：将每一磁道（同心圆）分成若干等份，如18等分，每一等分为一扇形区域称为扇区，扇区是磁盘的基本存储
13、单位，计算机读写数据时常是读写一个或几个完整的扇区，扇区的编号从0面0道第一扇区往下编。 存储密度：一般规定每个扇区存储512字节数据，由于靠近软盘外缘的扇区面积大于靠近中心孔的扇区面积，即0道的存储密度远低于79道的存储密度，所以磁盘的格式化信息和引导程序都存放在0道上，有助于提高磁盘的可靠性和可用性。但一旦0道损坏，磁盘将不可再用。 容量：一般指格式化的容量，其计算公式如下； 容量 = 面数 5 磁道数/每面 5 扇区数/道 5 字节数/扇区 例 ：3.5英寸双面高密软盘的存储容量为： 2 5 80 5 18 5 512=1474560 B=1.44 M 图1-14 3.5英寸软盘驱动器磁
14、盘的外部和内部边缘不存储数据磁道被分成楔形的扇区磁道上的一个扇区可存储512字节的数据 图1-15 软盘上的磁道和扇区磁盘被分成许多圆形的磁道软驱指示灯弹出按钮 硬盘存储器（Hard disk）硬磁盘一般是以金属（如铝）为基层，镀上磁性材料来存储信息。同软盘一样，也是由盘片、驱动器、磁头和读写电路组成，目前采用温彻斯特（Winchester）技术使性能得到极大改进，所以又称为“温盘”。与软盘不同，为了提高硬盘的存取速度和增大硬盘容量，硬盘片上的磁粉颗粒非常细而均匀，并且读写磁头转速在3600转/分以上，提高转速是提高读写（存取）速度的方法之一。硬盘盘片和驱动器等部件密封在一起，安装在机箱内，从
15、而极大地提高了硬盘的可靠性。与软盘相似，硬盘从物理磁盘的角度分为“面”、“柱”、“扇区”三个结构。“面”、“柱”从0算起，而扇区则从1算起。0面0柱1扇区是一个十分主要的特殊扇区，它是硬盘的“主引导扇区”，也称为“硬盘分区管理表”扇区。硬盘的容量计算公式为：格式化容量=512扇区5柱面数5磁头数硬盘在使用期间不得任意拆卸，以防空气、杂质进入以及磁头变形。硬盘的存储容量很大，可达几十GB，它的存取速度也比软盘快得多。从趋势看，向小尺寸，大容量方向发展。 一种新型存储设备闪存盘闪存盘是一种新型的采用Flash memory作为存储器的移动存储设备。以闪存为存储介质的USB闪存盘是完全的半导体化，有很多优点：体积小，携带方便，不怕震动（允许从3米高度掉下），温度范围宽（形变小），运转安静没有噪音等.。由于Flash memory具有在掉电后还能够保持存储的数据不丢
