计算机硬件基础pj(2.1-2).ppt

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1、第二章计算机硬件基础第二章计算机硬件基础 学习目标：n2.1 计算机系统组成 n2.2 PC机的组成 n2.3 集成电路基础 n2.4 微型计算机常用外部设备 2.1 计算机系统组成计算机系统组成 计算机系统组成计算机系统组成计算机系统计算机系统 硬件硬件系统系统 软件软件系统系统主机主机应用软件应用软件 系统软件系统软件 外部设备外部设备 有形的有形的物理设物理设备备在硬件上运行在硬件上运行的程序、相关的程序、相关的数据及文档的数据及文档注：没有软件的硬件机器称为注：没有软件的硬件机器称为裸机裸机。2.1.1 计算机的硬件结构计算机的硬件结构n冯冯诺依曼（诺依曼（Von Neumann)n“

2、存储程序存储程序”的思想的思想n“二进制二进制”的思想的思想n硬件系统由五大部件组成：硬件系统由五大部件组成：输入设备输入设备输出设备输出设备 存储器存储器 运算器运算器 控制器控制器1. 1. 运算器运算器运算器运算器中心中心中心中心n完成对数据的算术运算、逻辑运算和逻辑完成对数据的算术运算、逻辑运算和逻辑判断等操作。判断等操作。2. 2. 控制器控制器控制器控制器n控制各部件的工作，使计算机自动地执行控制各部件的工作，使计算机自动地执行程序。程序。 控制器控制器控制器控制器和和运算器运算器运算器运算器合在一起成为中央处理器合在一起成为中央处理器 CPU，它是计算机的核心。它是计算机的核心。

3、2.1.1 计算机的硬件结构计算机的硬件结构3. 3. 存储器存储器存储器存储器n用来存储程序和数据的部件。用来存储程序和数据的部件。n存储器还负责向控制器提供指令，存储器还负责向控制器提供指令， 与运算器交换数据。与运算器交换数据。n衡量存储器的三个指标：衡量存储器的三个指标： 存储容量存储容量 、存储速度存储速度、单位价格单位价格n存储系统采用典型的存储层次：存储系统采用典型的存储层次： 高速缓冲存储器、主存储器、高速缓冲存储器、主存储器、 辅助存储器及海量存储器。辅助存储器及海量存储器。2.1.1 计算机的硬件结构计算机的硬件结构CPU内存内存外存外存存存存存储储储储容容容容量量量量更更

4、更更大大大大单单单单位位位位价价价价格格格格更更更更高高高高存存存存储储储储速速速速度度度度更更更更快快快快CPU与与内存内存合起来称为计算机的合起来称为计算机的主机主机高速缓存高速缓存海量存储海量存储辅存辅存主存主存2.1.1 计算机的硬件结构计算机的硬件结构4. 4. 输入设备输入设备输入设备输入设备n把程序、数字、图形、图像声音、控制现场的模拟把程序、数字、图形、图像声音、控制现场的模拟量等数据，通过输入接口转换成计算机可以接收的量等数据，通过输入接口转换成计算机可以接收的电信号。电信号。n常用的有：键盘、鼠标、操纵杆、光笔等。常用的有：键盘、鼠标、操纵杆、光笔等。5. 5. 输出设备输

5、出设备输出设备输出设备n把计算机运行结果或过程，通过输出接口转换成人把计算机运行结果或过程，通过输出接口转换成人们所要求的直观形式或控制现场能接受的形式。们所要求的直观形式或控制现场能接受的形式。n常用的有：显示器、打印机、常用的有：显示器、打印机、 绘图仪等。绘图仪等。2.1.1 计算机的硬件结构计算机的硬件结构输入设备输入设备 输出设备输出设备 存储器存储器 运算器运算器 控制器控制器 输输出出命命令令回回答答信信号号输输入入命命令令回回答答信信号号存存取取命命令令取取出出指指令令操操作作信信号号反反馈馈信信号号原始数据原始数据计算结果计算结果程序程序取数取数存数存数 计算机硬件组成框图计

6、算机硬件组成框图 2.1.2 微型机的硬件结构微型机的硬件结构 CPURAMROMI/O接口电路接口电路外部设备外部设备地址总线地址总线数据总线数据总线控制总线控制总线存储器 1 1、总线（、总线（BusBus）在两个以上设备之间提供传送信息的在两个以上设备之间提供传送信息的公用通道。公用通道。wAddress Bus (AB)wAB的根数一般反映了计算机系统的最大内存容量。w例如：AB为32位，可寻址内存单元数232，即内存最大空间可为4GB。wData Bus (DB)wDB位数的多少，反映了CPU一次可接受数据的能力。w例如：32位的CPU芯片，即DB位32位，表示CPU一次可同时接收3

7、2位数据信号。wControl Bus (CB)wCB用来传送控制信号。w两类：由CPU向内存或外设发送的控制信号； 由外设有关接口电路向CPU送回的信号及内存的应答信号。 总线的发展总线的发展 数据线数据线 数据传输速度数据传输速度ISA/AT ：系统总线系统总线 16位位 5 MB/sEISA： 扩展扩展ISA总线总线 32位位 33MB/sMCA： 微通道微通道 32位位 33MB/sPCI： 局部总线局部总线 32/64位位 132/264MB/sUSB: 通用串行总线通用串行总线 32/64位位 120/240Mbps 2.1.2 微型机的硬件结构微型机的硬件结构 2 2、中央处理器

8、（、中央处理器（CPUCPU） 计算机的核心部件，完成计算机的运算和控制功能。计算机的核心部件，完成计算机的运算和控制功能。 CPU的内部结构包括： 算术逻辑部件（算术逻辑部件（ALUALU） 程序计数器（程序计数器（PCPC） 指令寄存器（指令寄存器（IRIR） 指令译码器（指令译码器（IDID） 控制信号发生器及其他寄存器组控制信号发生器及其他寄存器组2.1.2 微型机的硬件结构微型机的硬件结构随机存取存储器随机存取存储器RAM只读存储器只读存储器ROM3 3、内存储器、内存储器 2.1.2 微型机的硬件结构微型机的硬件结构特点：可读可写；特点：可读可写； 断电信息丢失。断电信息丢失。特点

9、：只读不写；特点：只读不写； 断电后信息不丢失。断电后信息不丢失。 4 4、I/OI/O接口接口n由由LSI组成的组成的I/O器件构成，用来器件构成，用来连接主机和相应的连接主机和相应的I/O设备。设备。2.1.3 计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理n冯冯 诺伊曼机的工作原理：诺伊曼机的工作原理： 存储程序和程序控制存储程序和程序控制 1 1、指令的基本概念及执行过程、指令的基本概念及执行过程n指令与指令系统指令与指令系统n指令指令：是计算机完成某个基本操作的命令。：是计算机完成某个基本操作的命令。n一台计算机所能执行的全部指令的集合一台计算机所能执行的全部指令的集合称为这台计算机的称为

10、这台计算机的指令系统指令系统。2.1.3 计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理指令分类指令分类(按操作功能分按操作功能分)算术逻辑指令、数据传送指令、程序控制指令、算术逻辑指令、数据传送指令、程序控制指令、输入输出指令、输入输出指令、CPU控制控制指令。指令。一条计算机的一条计算机的指令指令用一串用一串二进制代码二进制代码表示。表示。 指令的一般格式如下：指令的一般格式如下：操作码操作码 操作数（地址）操作数（地址）或或操作码操作码 目的地址目的地址 操作数（地址）操作数（地址）常用寻址方式常用寻址方式立即寻址、立即寻址、直接直接寻址、间接寻址、相对寻址、寻址、间接寻址、相对寻址、变址寻址

11、、寄存器寻址、寄存器间接寻址、寄变址寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、相对变址寻址存器相对寻址、相对变址寻址.引发的两个问题引发的两个问题：指令系统的兼容性指令系统的兼容性RISC 2.1.3 计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理 指令的执行过程指令的执行过程 指令周期指令周期：一条指令在计算机中的执行过程：一条指令在计算机中的执行过程 分为：分为：取指周期取指周期和和执行周期执行周期两个阶段两个阶段 例：将立即数例：将立即数0CH送寄存器送寄存器AL的指令的指令B00CH存储地址存储地址存储内容存储内容二进制二进制十六进制十六进制100H10110000B0H101H00

12、0011000CH 2.1.3 计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理取指周期取指周期执行周期执行周期把把PC的值的值100H送到地址总线送到地址总线AB上，上，PC+1=101H把把PC的值的值101H送到地址送到地址总线总线AB上，上，PC+1=102H存储器存储器100H单元的内容单元的内容(即操即操作码作码B0H)经经DB送指令寄存器送指令寄存器IR存储器存储器101H单元的内容单元的内容(即立即数即立即数0CH)经经DB送寄存送寄存器器AL指令译码器指令译码器ID对对IR中的操作中的操作码进行译码分析，经控制信号发码进行译码分析，经控制信号发生器发出控制信号生器发出控制信号 2.1

13、.3 计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理一个简单程序的执行过程一个简单程序的执行过程 程序：程序：指完成一定任务的一个有序的指令序列，程指完成一定任务的一个有序的指令序列，程序的运行最终是在序的运行最终是在CPUCPU中一条一条地执行机器指令。中一条一条地执行机器指令。例：下列三条指令组成的程序例：下列三条指令组成的程序 两字节指令两字节指令B00CHB00CH，把立即数把立即数0CH0CH送寄存器送寄存器ALAL; ; 两字节指令两字节指令2C05H2C05H，把寄存器把寄存器ALAL中内容减去立即数中内容减去立即数05H05H，结果送回结果送回ALAL； 单字节指令单字节指令F4HF

14、4H，停机操作。停机操作。 2.1.3 计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理PCIDIR控制信号发生器控制信号发生器 ALALU内存储器内存储器 ABDBCB0CH05H07HPC+1B00CHB00CH2C05H2C05HF4HF4H2.2 PC机的组成机的组成 PC 机的外观构成机的外观构成 键盘键盘 鼠标器鼠标器 打印机打印机 显示器显示器 话筒音箱话筒音箱 网线网线 I/O总线总线 I/O接口接口 硬盘，光驱硬盘，光驱 I/O设备设备 主板主板 I/O设备设备 I/O适配器适配器 （扩充卡扩充卡） 机箱机箱插座插座 板卡板卡插座插座 I/O控制器控制器 PCI 总线总线插槽插槽 内

15、存内存 主主板板插插槽槽 机箱机箱 芯片组芯片组 IDE接口接口 CPUCPUPCPC机的物理结构机的物理结构CPU实物图实物图2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 1.CPU1.CPU芯片的发展过程芯片的发展过程 n1971年年Intel公司顺利开发出全球第一块微处理器公司顺利开发出全球第一块微处理器4004芯片芯片 n1974年年Intel公司又推出了新一代公司又推出了新一代8位微处理器位微处理器8080 n1976年年Intel公司发布了公司发布了8位的位的MCS-48单片机单片机 n1978年年Intel公司推出了公司推出了16位位CPU8086n1982年年2月月1日日Intel

16、公司正式发布公司正式发布80286芯片芯片n 1985年年10月月Intel推出了推出了32位位80386DX微处理器微处理器n1989年年4月月80486微处理器正式发布微处理器正式发布n1993年年Intel推出了全新一代的高性能处理机推出了全新一代的高性能处理机Pentium n1995年年Intel推出了推出了Pentium Pro n1996年底年底Intel又推出了又推出了Pentium MMX(多能奔腾多能奔腾) n1997年年5月，月，Intel推出了与推出了与Pentium Pro同一个档次同一个档次的的Pentium nIntel于于1999年年2月发布了月发布了Penti

17、um芯片芯片 n2000年年6月，月，Intel发布了发布了Pentium 4新一代高性能新一代高性能32位微处理器位微处理器 ，采用，采用0.09m工艺技术工艺技术2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 n2005年年6月，月，Intel发布了发布了Pentium 46xx系列的系列的64位微处理器，使用位微处理器，使用0.09m工艺技术，晶体管数量达工艺技术，晶体管数量达1.69亿。亿。n双核双核CPU：是指在一个处理器上集成两个：是指在一个处理器上集成两个运算核心，通过并行总线运算核心，通过并行总线 将各处理器的核将各处理器的核心连接起来，从而提高计算能力。心连接起来，从而提高计算能力

18、。2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 CPUCPU的性能的性能1 1、CPUCPU的性能主要体现为它的的性能主要体现为它的运算速度运算速度测量测量CPUCPU运算速度的传统方法是看它每秒钟能运算速度的传统方法是看它每秒钟能执行多少条指令执行多少条指令MIPSMIPS：百万条定点指令秒（百万条定点指令秒（Million Million Instruction per second)Instruction per second)世界第一台计算机世界第一台计算机ENIACENIAC的运算速度的运算速度5000 5000 次次/ /秒秒目前计算机的速度目前计算机的速度联想深腾联想深腾680068

19、00：4000040000亿次秒亿次秒 ( (国产机，国内最快国产机，国内最快) ) Earth Simulator(Earth Simulator(地球仿真超级计算机地球仿真超级计算机) )：350000 350000 亿次亿次/ /秒秒 浮点运算（浮点运算（NECNEC公司，世界最快）公司，世界最快）2 2、CPUCPU主频主频(MHz(MHz）:CPU:CPU内部工作的时钟频率内部工作的时钟频率主频为主频为2G2G的的CPUCPU速度速度主频为主频为1G1G的的CPUCPU速度的速度的2 2倍倍IntelIntel的的2G2G主频主频CPUCPU的速度的速度AMDAMD的的2G2G主频主

20、频CPUCPU的速的速度度主频越高，主频越高，CPUCPU的速度越快的速度越快3 3、CPUCPU总线频率总线频率(MHz(MHz）：）：CPUCPU和外界交换数据的工作频率，是和外界交换数据的工作频率，是CPUCPU的外部频的外部频率，即外频。率，即外频。主频主频 = = 外频外频 * * 倍频倍频CPUCPU的性能的性能4 4、CacheCache容量容量 C Cacheache也称为高速缓冲存储器，简称快存。也称为高速缓冲存储器，简称快存。CacheCache存储器的存储器的有无和容量大小是影响有无和容量大小是影响CPUCPU性能的另一个重要因素。通常，性能的另一个重要因素。通常，Cac

21、heCache容量越大，访问容量越大，访问C Cacheache的命中率就越高，的命中率就越高，CPUCPU的速度的速度就越快。就越快。5 5、CPUCPU速度与寄存器、运算器位数（字长）的关系位数越多，速度与寄存器、运算器位数（字长）的关系位数越多，运算速度越快运算速度越快CPUCPU的性能的性能CPU内存ISAPCIROMBIOSCMOSCPU插座内存条插座 软驱、硬盘IDE连接器电源连接器PCI总线插槽华硕P4T主板实物照片 芯片组 I/O端口华硕华硕P4TP4T主板主板I/OI/O端口部分端口部分PCPC机主板示意图机主板示意图机主板示意图机主板示意图 处理器处理器 I/O端口端口软驱

22、及软驱及IDE硬盘连接器硬盘连接器存储器插座存储器插座电源连接器电源连接器PCI总线槽总线槽CPU插座插座n显卡通过显卡通过AGP插槽插槽nCPU通过通过CPU插座插座n存储器通过存储器插座（现在硬盘一般是存储器通过存储器插座（现在硬盘一般是IDE）n内存通过内存插槽内存通过内存插槽n其余一般通过其余一般通过PCI总线插槽（主要有声卡、网卡、总线插槽（主要有声卡、网卡、内置猫等）内置猫等）主板上目前常用的插座主板上目前常用的插座IDE(Integrated Device Electronics )整合式驱动电子接口。IDE是一种内建于主板上的接口，是用来驱动磁盘的电路，所以当你买了IDE硬盘或

23、光驱后，不需要再购买其他的适配卡，只要用排线连接主板上的IDE插槽，就可以使用了。2.2.主板及其构成主板及其构成（2 2）芯片组）芯片组(Chipset)(Chipset) Pentium 4CPU总线总线(400或或533MHz)82850EMCH存储控制器存储控制器AGP 4X双通道双通道(4.2 GB/s)82801BAICH2I/O控制器控制器USB接口接口(x4)以太网接口以太网接口PCI插槽插槽(若干若干)(3.2或或4.2GB/s)RDRAMRDRAM(1GB/s)Flash BIOSUltra ATA/100硬盘接口硬盘接口(x2)IDE(100MB/s)6声道音频接口声道音

24、频接口I/O总线总线(133 MB/s)11存储器总线存储器总线2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 芯片组（芯片组（ Chipset Chipset ）是）是PCPC机各组成部分的机各组成部分的枢纽，主板上的所有的控制功能几乎都集成在枢纽，主板上的所有的控制功能几乎都集成在芯片组内，它既实现了芯片组内，它既实现了PCPC机系统总线的功能，机系统总线的功能，又提供了各种又提供了各种I/OI/O接口及相关的控制。接口及相关的控制。是构成是构成主板电路的核心。一定意义上讲，它决定了主主板电路的核心。一定意义上讲，它决定了主板的级别和档次。板的级别和档次。2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构

25、 芯片组（芯片组（ Chipset Chipset ）举例：）举例： 例如例如, ,Intel 850Intel 850芯片组的组成：芯片组的组成： 82850 82850E E（存储控制器）存储控制器） 连接连接CPUCPU总线、存储器总线、总线、存储器总线、AGPAGP图形显示接口图形显示接口 8280182801BABA（I/OI/O控制器）控制器） 连接连接8285082850E E、I/OI/O总线、总线、USBUSB接口、硬盘接口、接口、硬盘接口、 局域网接口、局域网接口、5.15.1数字环绕立体声接口、数字环绕立体声接口、 BIOS ROM BIOS ROM芯片芯片2.2.1 P

26、C机的硬件结构机的硬件结构 Pentium 4CPU总线总线(400或或533MHz)82850EMCHAGP 4X双通道双通道(4.2 GB/s)82801BAICH2USB接口接口(x4)以太网接口以太网接口PCI插槽插槽(若干若干)(3.2或或4.2GB/s)RDRAMRDRAM(1GB/s)Flash BIOSUltra ATA/100硬盘接口硬盘接口(x2)IDE(100MB/s)6声道音频接口声道音频接口I/O总线总线(133 MB/s)存储器总线存储器总线nIntel 850 Intel 850 芯片组逻辑结构芯片组逻辑结构2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 注意点：注意点

27、：1.1. CPU类型或参数不同时，需要使用不同的芯类型或参数不同时，需要使用不同的芯片组。片组。2.2. CPU的系统时钟及各种与其同步的时钟均由的系统时钟及各种与其同步的时钟均由芯片组提供。芯片组提供。3.3. 芯片组还决定了主板上所能安装的内存最大容芯片组还决定了主板上所能安装的内存最大容量、速度及可使用的内存条的类型。量、速度及可使用的内存条的类型。2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 区别两块特别有用的集成电路芯片：区别两块特别有用的集成电路芯片： ROM ：存放存放BIOS（基本输入基本输入/输出系统输出系统），），它是它是 PC机软件中最基础的部分。机软件中最基础的部分。 C

28、MOS存储器：存放用户对计算机硬件所设置的一些存储器：存放用户对计算机硬件所设置的一些参数，包括当前的日期和时间，系统的口令，系统中参数，包括当前的日期和时间，系统的口令，系统中安装的软盘、硬盘驱动器的数目、类型及参数等。安装的软盘、硬盘驱动器的数目、类型及参数等。 CMOS是易失性存储器，必须用电池供电，才能使计是易失性存储器，必须用电池供电，才能使计算机关机后数据不丢失。算机关机后数据不丢失。2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 2.2.主板及其构成主板及其构成（3 3）BIOS (Basic InputBIOS (Basic InputOutput System)Output Sys

29、tem) 它是存放在它是存放在ROM芯片中的一组机器语言芯片中的一组机器语言 程序，具有启动计算机、诊断计算机故障程序，具有启动计算机、诊断计算机故障 及控制低级输入输出操作的功能。及控制低级输入输出操作的功能。2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 2. 2. 主板、芯片组与主板、芯片组与BIOSBIOS （3 3）BIOS (Basic InputBIOS (Basic InputOutput System)Output System)nPOST程序（程序（Power On Self Test，加电自检）加电自检） n系统自举（装入）程序系统自举（装入）程序 nCMOS设置程序设置程序n

30、基本外围设备的驱动程序基本外围设备的驱动程序2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 计算机启动过程计算机启动过程硬件是硬件是否有故否有故障障有有显示出显示出错信息错信息有无按有无按DEL键键有有启动启动CMOS无无无无测试各部件工作测试各部件工作状态是否正常状态是否正常执行执行POST执行自举程序执行自举程序引导程序装入引导程序装入操作系统操作系统2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 CMOSCMOS设置程序：设置程序：一般来说，在下列情况下需要启动一般来说，在下列情况下需要启动CMOSCMOS设置程序对系统设置程序对系统进行设置：进行设置：PCPC机组装好之后第一次加电机组装好之后第一

31、次加电系统增加、减少或更换硬件或系统增加、减少或更换硬件或I/OI/O设备设备CMOSCMOS芯片因掉电、病毒侵害、放电等原因造成其内容芯片因掉电、病毒侵害、放电等原因造成其内容 丢失或被错误修改丢失或被错误修改用户希望更改或设置系统的口令用户希望更改或设置系统的口令系统因某种需要而调整某些设置参数系统因某种需要而调整某些设置参数2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 3.3.内存储器内存储器计算机中的存储器可以分为两大类：计算机中的存储器可以分为两大类：内部存储器：内部存储器：又称内存，又称内存，直接与直接与CPU相连相连，用来临时存放等待用来临时存放等待CPU运行的程序和处理的数据。运行

32、的程序和处理的数据。内存由超大规模集成电路存储器芯片组成，存取速度快，内存由超大规模集成电路存储器芯片组成，存取速度快，但容量较小。又分为但容量较小。又分为RAM和和ROM。外部存储器：外部存储器：与与CPU不直接相连不直接相连，用于永久性地存放计算，用于永久性地存放计算机中的几乎所有的信息，存取速度教慢而容量相对较大。机中的几乎所有的信息，存取速度教慢而容量相对较大。2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 3.3.内存储器内存储器存储器体系结构存储器体系结构存储器的体系结构：存储速度越快的存储器成本存储器的体系结构：存储速度越快的存储器成本越高，为了使存储器的性价比高，计算机中各种越高，为

33、了使存储器的性价比高，计算机中各种内存储器和外存储器组成一个层状的塔式结构，内存储器和外存储器组成一个层状的塔式结构，他们相互取长补短，协调工作。他们相互取长补短，协调工作。内存储器内存储器内存储器内存储器CacheCache存储器存储器存储器存储器主存储器主存储器主存储器主存储器外存储器（软盘、硬盘、光盘）外存储器（软盘、硬盘、光盘）外存储器（软盘、硬盘、光盘）外存储器（软盘、硬盘、光盘）后备存储器（磁带、光盘）后备存储器（磁带、光盘）后备存储器（磁带、光盘）后备存储器（磁带、光盘）外存储器外存储器外存储器外存储器1ns2ns10ns10ns100ns寄存器寄存器寄存器寄存器1kB1MB64

34、-512MB20-80GB50-100GB2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 3.3.内存储器内存储器内存储器的分类内存储器的分类 根据存储信息结构的原理不同可分为：根据存储信息结构的原理不同可分为：（1 1）随机存取存储器）随机存取存储器RAMRAM 即可从其中读取信息，也可向其中写入信息。开机即可从其中读取信息，也可向其中写入信息。开机之前之前RAMRAM中没有信息，开机后操作系统对其管理，中没有信息，开机后操作系统对其管理，关机后其中的信息都将消失。关机后其中的信息都将消失。RAMRAM中的信息可随时中的信息可随时根据需要而改变。根据需要而改变。DRAM 动态动态RAMSRAM 静

35、态静态RAMCache2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 3.3.内存储器内存储器（2 2）只读存储器）只读存储器ROMROMPROM 可编程只读存储器可编程只读存储器EPROM 可擦除可编程只读存储器可擦除可编程只读存储器EEPROM 电擦除可编程只读存储器电擦除可编程只读存储器Flash ROM 闪速存储器闪速存储器只可从其中读取信息，不可向其中写入信息，只可从其中读取信息，不可向其中写入信息，在开机之前在开机之前ROMROM中已经事先存有信息，关机后中已经事先存有信息，关机后其中的信息不会消失。其中的信息不会消失。2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 半导体存储器芯片的类别半导

36、体存储器芯片的类别半导体半导体存储器存储器只只 读读存储器存储器ROM随机存取随机存取存储器存储器RAM静态随机存储器静态随机存储器SRAM（高速）高速）动态随机存储器动态随机存储器DRAM（低速）低速）掩膜掩膜ROM（Mask ROM）可编程可编程ROM（PROM）可擦除可擦除PROM（EPROM）快擦除存储器（快擦除存储器（Flash ROM）（用于（用于Cache） 用于主存储器用于主存储器（BIOS存储器）和存储器）和优盘、数码相机优盘、数码相机3.3.内存储器内存储器高速缓冲存储器高速缓冲存储器 cachecache Cache Cache是使用是使用SRAMSRAM芯片组成的一种高

37、速缓冲存储器，芯片组成的一种高速缓冲存储器， 简称缓存。简称缓存。 解决解决CPUCPU与主存储器的速度匹配。与主存储器的速度匹配。Cache(SRAM)Cache控制器控制器CPU主存储器主存储器DRAM2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 L1 cache 一级缓存一级缓存L2 cache 二级缓存二级缓存3.3.内存储器内存储器主存储器主存储器几个概念：几个概念：1.存储单元：由存储单元：由8位组成。位组成。2.地址：存储单元的唯一编号。地址：存储单元的唯一编号。CPUCPU按地址对存储器进行访问。按地址对存储器进行访问。 3.存储容量：存储单元的总数。存储容量：存储单元的总数。4.

38、存取时间：选定存储单元后，存取时间：选定存储单元后，CPU读写数据所需的时间。读写数据所需的时间。2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 主存储器用主存储器用DRAMDRAM芯片的类型、速度芯片的类型、速度主存储器主存储器类型类型名称名称CPUCPU总线总线时钟频时钟频率率存储器总线存储器总线有效时钟有效时钟频率频率 存储器存储器数据通路数据通路宽度宽度存储器存储器速率速率SDRAMPC133PC133133MHz133MHz133MHz133MHz8 Bytes8 Bytes1.064 1.064 GB/sGB/sSDRAMSDRAMPC100PC100100MHz100MHz100MHz

39、100MHz8 Bytes8 Bytes0.8 GB/s0.8 GB/sDDR SDRAMPC266PC266133MHz133MHz266MHz266MHz8 Bytes8 Bytes2.128 2.128 GB/sGB/sDDR DDR SDRAMSDRAMPC200PC200100MHz100MHz200MHz200MHz8 Bytes8 Bytes1.6 GB/s1.6 GB/s双通道双通道RDRAMPC800PC800400MHz400MHz800MHz800MHz22 22 BytesBytes3.2 GB/s3.2 GB/s双通道双通道RDRAMRDRAMPC1060PC1060

40、533MHz533MHz1066MHz1066MHz22 22 BytesBytes4.264 4.264 GB/sGB/s内存储器内存储器SDRAM SDRAM 内存条模块内存条模块DDR SDRAM DDR SDRAM 内存条模块内存条模块按内存的封装方式和内存条插槽的规格不同可分为：按内存的封装方式和内存条插槽的规格不同可分为：3.3.内存储器内存储器内存储器的分类内存储器的分类SIMM 单列直插式内存条单列直插式内存条DIMM 双列直插式内存条双列直插式内存条RIMM Rambus内存条内存条单列直插式内存条单列直插式内存条RambusRambus内存条模块内存条模块( (RdramR

41、dram) )2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 4.I/O4.I/O总线与总线与I/OI/O接口接口 （1）I/O操作操作（2）I/O总线（主板总线）总线（主板总线）（3）I/O设备接口设备接口n数据传输方式数据传输方式：串行：串行 & 并行并行n数据传输速率数据传输速率： 低速低速 & 高速高速n连接设备多少连接设备多少：总线式：总线式 & 独占式独占式n标准化与否标准化与否：标准接口：标准接口 & 专用接口专用接口nUSB接口（通用串行总线）接口（通用串行总线）nIEEE-1394接口接口2.2.1 PC机的硬件结构机的硬件结构 1.I/O1.I/O操操作作任任务务：将将输输入入设

42、设备备输输入入的的信信息息送送入入主主存存的的指指定定区区域，或者将主存指定区域的内容送出到输出设备。域，或者将主存指定区域的内容送出到输出设备。2.I/O2.I/O操作的操作的特点特点：n多多数数I/OI/O设设备备在在操操作作过过程程中中包包含含机机械械动动作作，其其工工作作速速度度比比CPUCPU慢慢得得多多。为为了了提提高高系系统统的的效效率率，I/OI/O操操作作与与CPUCPU的的数据处理操作往往是并行进行的数据处理操作往往是并行进行的n多个多个I/OI/O设备必须能同时进行工作设备必须能同时进行工作n除除了了键键盘盘、显显示示器器、鼠鼠标标器器等等基基本本的的I/OI/O设设备备

43、之之外外，不不同同计计算算机机所所配配置置的的I/OI/O设设备备数数量量、品品种种和和性性能能差差别别很很大大，且经常需要增减和更新且经常需要增减和更新nI/OI/O设设备备的的种种类类繁繁多多，性性能能各各异异，操操作作控控制制的的复复杂杂程程度度相差很大，与计算机主机的连接也各不相同相差很大，与计算机主机的连接也各不相同I/OI/O操作操作3.I/O3.I/O操作过程操作过程1)CPU执行执行I/O指令，向指令，向I/O控制器发出启动命令控制器发出启动命令2)I/O控制器接受命令，负责对控制器接受命令，负责对I/O设备进行全程控制设备进行全程控制3)当需要传输数据时，当需要传输数据时，

44、I/O 控制器发出请求控制器发出请求4)I/O控制器获得授权后，直接向控制器获得授权后，直接向(从从)存储器传输数据存储器传输数据5)所有数据传输完毕后，所有数据传输完毕后， I/O控制器向控制器向CPU报告报告I/O操作完成操作完成I/OI/O操作操作4.4.I/OI/O操作过程中的若干控制部件操作过程中的若干控制部件CPUCPU负责负责I/OI/O操作的启动操作的启动I/OI/O控制器控制器负责在负责在I/OI/O操作期间对操作期间对I/OI/O设设备进行全程控制备进行全程控制DMADMA（Direct Memory AccessDirect Memory Access直接存储器存直接存储

45、器存取）控制取）控制负责数据传输的控制负责数据传输的控制程序中断程序中断负责向负责向CPUCPU报告报告I/OI/O操作完成操作完成的情况，实现的情况，实现CPUCPU处理与处理与I/OI/O操作之间的同操作之间的同步与通信步与通信I/OI/O操作操作5.I/O5.I/O总线、总线、I/OI/O控制器、控制器、I/OI/O接口与接口与I/OI/O设备的连接方式设备的连接方式 键盘键盘 鼠标器鼠标器 打印机打印机 显示器显示器 话筒音箱话筒音箱 网线网线 I/O总线总线 I/O接口接口 硬盘，光驱硬盘，光驱 I/O设备设备 主板主板 I/O设备设备 I/O适配器适配器 （扩充卡扩充卡） 机箱机箱

46、插座插座 板卡板卡插座插座 I/O控制器控制器 PCI 总线总线插槽插槽 内存内存 主主板板插插槽槽 机箱机箱 芯片组芯片组 IDE接口接口 CPUCPUI/OI/O操作操作ReturnReturnI/OI/O总线总线1 1、总线（、总线（busbus）计算机各部件之间传输信息的一组公用的信号线。计算机各部件之间传输信息的一组公用的信号线。2 2、总线的类型、总线的类型 系统总线系统总线其它总线其它总线CPU总线总线存储器总线存储器总线I/O总线总线3 3、I/OI/O总线上有总线上有三种信号三种信号: :数据信号数据信号（总线）（总线）-是是CPU与内存、输入与内存、输入/输出输出 接口之间

47、传输数据的通道接口之间传输数据的通道地址信号地址信号（总线）（总线）-用于传送内存、输入用于传送内存、输入/输出输出 接口地址数据，接口地址数据，CPU 按此按此 地址寻找数据地址寻找数据控制信号控制信号（总线）（总线）-传送传送CPU发出或接收的控制信号发出或接收的控制信号I/OI/O总线总线4 4、I/OI/O总线上线路类别总线上线路类别数据线数据线 、 地址线、地址线、 控制线控制线5 5、总线控制器、总线控制器位于主板的芯片组中，协调与管理位于主板的芯片组中，协调与管理I/OI/O总线操作总线操作6 6、I/OI/O总线的带宽（总线的数据传输速率）总线的带宽（总线的数据传输速率）单位时

48、间内总线上可传送的数据量单位时间内总线上可传送的数据量( (字节数字节数) )计算公式如下：计算公式如下：I/OI/O总线总线总线带宽（总线带宽（MB/sMB/s）=(=(数据线宽度数据线宽度/8)/8)总线工作频率总线工作频率(MHz)(MHz) PCI总线扩展槽主板上的扩展槽与主板上的扩展槽与I/OI/O总线直接连接总线直接连接ReturnReturn1.I/O1.I/O设备接口：设备接口：计算机中用于连接计算机中用于连接I/OI/O设备的各种设备的各种 插头插头/ /插座以及相应的通信规程及电器特性，就称为插座以及相应的通信规程及电器特性，就称为 I/OI/O设备接口，简称设备接口，简称

49、I/OI/O接口。接口。2.I/O2.I/O端口分类端口分类 (1)(1)从数据传输方式来分：从数据传输方式来分：n串行（一次只传输串行（一次只传输1位）位）n并行（并行（8位或者位或者16位、位、32位一起进行传输）位一起进行传输）(2)(2)从数据传输速率来分：从数据传输速率来分：n高速高速n低速低速I/OI/O端口端口 2.I/O2.I/O端口分类端口分类 (3)(3)从是否能连接多个设备来分：从是否能连接多个设备来分：n总线式（可连接多个设备，被多个设备共享总线式（可连接多个设备，被多个设备共享, ,例如，例如，USBUSB接口）接口）n独占式（只能连接独占式（只能连接1 1个设备）个

50、设备）(4)(4)从是否符合标准来分：从是否符合标准来分：n标准接口标准接口 （通用接口（通用接口, ,例如，例如，USBUSB接口）接口）n专用接口专用接口 （专用接口（专用接口, ,例如例如 VIDEO VIDEO 视频口）视频口）I/OI/O端口端口视频口视频口麦克风麦克风音音 箱箱键盘接口键盘接口并行口并行口USB网络接口网络接口串行口串行口鼠标接口鼠标接口串行口串行口9针针并行口并行口视频口视频口键盘接口键盘接口网络接口网络接口PS/2接口接口键盘键盘/鼠鼠标标串行口串行口25针针I/OI/O端口端口名名 称称数据传输数据传输方式方式数据传输速数据传输速率率标标 准准 插头插头/ /

51、插插座形式座形式可连接的可连接的设备数目设备数目通常连接的设备通常连接的设备串行口串行口串行串行, ,双向双向505019200B/s19200B/sRS-232ERS-232E或或RS-422 RS-422 DB25FDB25F或或DB9FDB9F1 1鼠标器，鼠标器，MODEMMODEM并行口并行口( (增强式增强式) )并行并行, ,双向双向1.5MB/s1.5MB/sIEEE IEEE 1284 1284 DB25MDB25M1 1打印机，扫描仪打印机，扫描仪USBUSB（1.11.1）串行串行, ,双向双向0.1875MB/s0.1875MB/s或或1.5MB/s1.5MB/sUSB

52、 AUSB A最多最多127127鼠标器，数码相机，鼠标器，数码相机，移动盘，移动盘，扫描仪等扫描仪等USBUSB（2.02.0）串行串行, ,双向双向60MB/s60MB/sUSB AUSB A最多最多127127外接硬盘，数字视外接硬盘，数字视频设备等高速设备频设备等高速设备FireWire FireWire (i.Link)(i.Link)串行串行, ,双向双向12.5,25,50M12.5,25,50MB/sB/s最高最高400MB/s400MB/sIEEE IEEE 1394 1394 最多最多6363数字视频设备数字视频设备SCSISCSI并行并行, ,双向双向5,10,20,40

53、,5,10,20,40,8080或或160MB/s160MB/sSCSI-2SCSI-2SCSI-3SCSI-3Ultra Ultra SCSI SCSI C50FC50F最多最多7 7或或1515硬盘，扫描仪，硬盘，扫描仪，光驱，磁带机光驱，磁带机显示器输显示器输出接口出接口并行并行, ,单向单向200200500MB/s500MB/sVGAVGAHDB15HDB151 1显示器显示器PS/2PS/2接口接口串行串行, ,单向单向低速低速IBMIBM1 1键盘或鼠标器键盘或鼠标器键盘接口键盘接口串行串行, ,单向单向低速低速1 1键盘键盘红外线接红外线接口口(IrDA)(IrDA)串行串行,

54、 ,双向双向115000b/s115000b/s或或4Mb/s4Mb/s红外线数红外线数据协会据协会 不需要不需要1 1键盘，鼠标器，键盘，鼠标器，打印机等打印机等Universal Serial BusUniversal Serial Bus通用串行总线式接口通用串行总线式接口特点：特点：高速、可连接多个设备、串行传输高速、可连接多个设备、串行传输传输速率传输速率USBUSB的的1.11.1版：版：1.5 Mb/s1.5 Mb/s和和12 Mb/s12 Mb/sUSB2.0USB2.0版：高达版：高达480Mb/s480Mb/s（60MB/s60MB/s）使用使用4 4线连接器，体积小，符合

55、即插即用规范（即线连接器，体积小，符合即插即用规范（即PnPPnP）一个一个USBUSB接口，最多连接接口，最多连接127127个设备个设备可通过可通过USBUSB接口由主机向外设提供电源接口由主机向外设提供电源支持热插支持热插拔拔USBUSB接口接口IEEE-1394IEEE-1394接口接口简称简称13941394，又称，又称i.Linki.Link或或FireWireFireWire 主要用于连接需要高速传输大量数据的音频和视频设备。主要用于连接需要高速传输大量数据的音频和视频设备。 数据传输速度特别快（高达数据传输速度特别快（高达400 MB/s400 MB/s），），连接器共有连接器

56、共有6 6线，线， 采用级联方式连接外部设备，在一个接口上最多可以连接采用级联方式连接外部设备，在一个接口上最多可以连接 6363个设备，设备间以个设备，设备间以菊花链菊花链方式进行转接。方式进行转接。small computer interfacesmall computer interface小型计算机接口小型计算机接口是一种用于连接大容量磁盘驱动器、扫描仪等外围设备是一种用于连接大容量磁盘驱动器、扫描仪等外围设备 的专门的的专门的高速并行高速并行端口。端口。 SCSISCSI端口可以同时传送的数据达到端口可以同时传送的数据达到3232位。全部七个位。全部七个SCSISCSI 设备以设备以

57、菊花链菊花链的形式连接在一起，第一个的形式连接在一起，第一个SCSISCSI设备连接设备连接 到计算机，第二个到计算机，第二个SCSISCSI设备连接到第一个设备连接到第一个SCSISCSI设备，其设备，其 它依此类推。它依此类推。SCSISCSI接口接口n定义定义: : 输入是把信息送入计算机系统的过程，输出是从输入是把信息送入计算机系统的过程，输出是从 计算机系统送出信息的过程，用户就是通过计算机系统送出信息的过程，用户就是通过 输入输入/ /输出设备与计算机系统互相通信。输出设备与计算机系统互相通信。n微机系统中常用输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪、微机系统中常用输入设备：键盘、鼠标器、扫

58、描仪、 数码相机、笔输入数码相机、笔输入n微机系统中常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪微机系统中常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪常用常用I/OI/O设备设备ReturnReturn2.2.2 PC机的性能指标机的性能指标 1.1.字长字长n处理器内寄存器、运算器、内部数据总线等部件的处理器内寄存器、运算器、内部数据总线等部件的宽度，即宽度，即CPU能同时处理的数据的二进制位数。能同时处理的数据的二进制位数。2.2.速度速度n主频主频：计算机的时钟频率。：计算机的时钟频率。n运算速度运算速度：计算机每秒钟能执行的指令数。：计算机每秒钟能执行的指令数。n存取速度存取速度：存储器完成一次读（取

59、）或写（存）：存储器完成一次读（取）或写（存） 操作所需的时间称为存储器的存取时间或者访问操作所需的时间称为存储器的存取时间或者访问 时间。连续两次读（或写）所需的最短时间，称为时间。连续两次读（或写）所需的最短时间，称为存储周期。存储周期。n系统总线的传输速率系统总线的传输速率：与总线中的数：与总线中的数据线宽度及总线周期有关，以据线宽度及总线周期有关，以MB/MB/s s为为单位。单位。3.3.容量容量n主存容量主存容量：主存储器能存储信息的总字节数。：主存储器能存储信息的总字节数。nCacheCache存储器容量存储器容量：一般由处理器芯片内的一般由处理器芯片内的cachecache（1

60、 1级级cache)cache)和外加的和外加的cache(2cache(2级级cachecache）两部分）两部分 组成，存取速度应与组成，存取速度应与CPUCPU主频匹配。主频匹配。n硬盘存储器容量硬盘存储器容量4.4.可靠性可靠性n指在给定的时间内，计算机系统能正常运指在给定的时间内，计算机系统能正常运转的概率。通常用平均故障间隔时间转的概率。通常用平均故障间隔时间MTBFMTBF表示，指系统能正常工作的表示，指系统能正常工作的平均时间。平均时间。2.2.2 PC机的性能指标机的性能指标 5.5.可维护性可维护性n指计算机的维修效率。通常用平均修复时间指计算机的维修效率。通常用平均修复时

61、间MTTR表示，即从故障发生到故障修复所需的平均时间。表示，即从故障发生到故障修复所需的平均时间。6.6.可用性可用性n指计算机的使用效率，它以系统在执行任务的任意指计算机的使用效率，它以系统在执行任务的任意时刻所能正常工作的概率来表示。时刻所能正常工作的概率来表示。7.7.外部设备配置外部设备配置8.8.软件配置软件配置9.9.性能价格比性能价格比2.2.2 PC机的性能指标机的性能指标 2.3 集成电路基础集成电路基础 (1)微电子技术与集成电路 微电子技术是信息技术领域中的关微电子技术是信息技术领域中的关键技术，是发展电子信息产业和各项键技术，是发展电子信息产业和各项高技术的基础高技术的

62、基础 微电子技术的核心是集成电路技术微电子技术的核心是集成电路技术电子电路中元器件的发展演变晶体管晶体管(1948)中中/小规模小规模集成电路集成电路(1950s)微电子技术是以微电子技术是以集成电路集成电路为核心的电子技术，为核心的电子技术，它是在电子元器件小型化、微型化的过程中它是在电子元器件小型化、微型化的过程中发展起来的。发展起来的。大规模大规模/超大规模超大规模集成电路集成电路(1970s)电子管电子管(1904)什么是集成电路？n集成电路 (Integrated Circuit，简称IC)：以半导体单晶片作为基片,采用平面工艺，将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线所构成的电路制作在

63、基片上所构成的一个微型化的电路或系统n集成电路的优点：n体积小、重量轻n功耗小、成本低n速度快、可靠性高超大规模集成电路超大规模集成电路小规模集成电路小规模集成电路集成电路的分类n按用途分：n通用集成电路n专用集成电路（ASIC）n按电路的功能分：n数字集成电路n模拟集成电路n按晶体管结构、电路和工艺分：n双极型（Bipolar）电路n金属氧化物半导体(MOS)电路nn按集成度(芯片中包含的元器件数目)分：集成电路规模元器件数目小规模集成电路（SSI）100中规模集成电路（MSI）1003000大规模集成电路（LSI）300010万超大规模集成电路（VLSI）10万几十亿极大规模集成电路（UL

64、SI）100万附：常见集成电路产品的类型混混合合电电路路A/D转换器转换器D/A转换器转换器(2)集成电路的制造 集成电路的制造工序繁多，从原料熔炼集成电路的制造工序繁多，从原料熔炼开始到最终产品包装大约需要开始到最终产品包装大约需要400400多道工多道工序序，工艺复杂且技术难度非常高，有一系，工艺复杂且技术难度非常高，有一系列的关键技术。许多工序必须在恒温、恒列的关键技术。许多工序必须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成。湿、超洁净的无尘厂房内完成。 目前兴建一个有两条生产线能加工目前兴建一个有两条生产线能加工8 8英英寸晶圆的集成电路工厂需投资人民币寸晶圆的集成电路工厂需投资人民币101

65、0亿亿元以上。元以上。 集成电路的制造流程硅抛光片硅抛光片单晶单晶硅锭硅锭单晶硅锭经切单晶硅锭经切割、研磨和抛割、研磨和抛光后制成镜面光后制成镜面一样光滑的圆一样光滑的圆形薄片，称为形薄片，称为“硅抛光片硅抛光片”晶圆晶圆晶圆晶圆硅硅硅硅平面工平面工平面工平面工艺艺艺艺硅平面工艺包括氧化、光刻、硅平面工艺包括氧化、光刻、掺杂和互连等工序，最终在掺杂和互连等工序，最终在硅片上制成包含多层电路及硅片上制成包含多层电路及电子元件的集成电路。通常电子元件的集成电路。通常每一硅抛光片上可制作成百每一硅抛光片上可制作成百上千个独立的集成电路，这上千个独立的集成电路，这种整整齐齐排满了集成电路种整整齐齐排满

66、了集成电路的硅片称作的硅片称作“晶圆晶圆”芯片芯片芯片芯片检测、分检测、分检测、分检测、分类类类类集成电路集成电路集成电路集成电路封装封装封装封装对晶圆上的每个对晶圆上的每个电路进行检测，电路进行检测，然后将晶圆切开然后将晶圆切开成小片，把合格成小片，把合格的电路分类，再的电路分类，再封装成一个个独封装成一个个独立的集成电路立的集成电路成品测试成品测试成品测试成品测试成品成品成品成品进行成品测试，进行成品测试，按其性能参数按其性能参数分为不同等级，分为不同等级，贴上规格型号贴上规格型号及出厂日期等及出厂日期等标签，成品即标签，成品即可出厂可出厂集成电路的封装 集成电路封装目的： 电功能、散热功

67、能、机械与化学保护功能 常见的封装方式：n 单列直插式（SIP） n 双列直插式 （DIP）n 阵列式（PGA）n 塑料有引线芯片载体（PLCC）n 扁平贴片式(P PQFP) n n 球栅阵列封装球栅阵列封装(BGA) (BGA) n 小外形封装（SOP） FC-PGA2 FC-PGA2 封装方式封装方式（Pentium 4 Pentium 4 处理器）处理器） 集成电路插座集成电路插座集成电路插座集成电路插座集成电路的封装形式(3)集成电路的发展趋势 集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越寸。晶体管的尺寸越小，其极

68、限工作频率越高，门电路的开关速度就越快，相同面积的高，门电路的开关速度就越快，相同面积的晶片可容纳的晶体管数目就越多。晶片可容纳的晶体管数目就越多。 所以从集成电路问世以来，人们就一直在所以从集成电路问世以来，人们就一直在缩小晶体管、电阻、电容、连接线的尺寸上缩小晶体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。下功夫。 IC集成度提高的规律Moore定律：单块集成电路的集成度平均每18个月翻一番 (Gordon E.Moore,1965年)晶体管数晶体管数例例：Intel微处理器集成度的发展微处理器集成度的发展n酷睿2双核 （2006）291410M晶体管n酷睿2四核 （2007）820M 晶体管1

69、 000197019751980198519901995200010 000100 00010610x106 100x10640048008808080868028680386PentiumPentium IIPentium IIIPentium 48048620101000x106CORE 2 DuoCORE 2 Quad集成电路技术的发展趋势19992001 2004 2008 2014工艺(m)0.180.130.090.0450.014晶体管(M)23.847.61355393500时 钟 频 率(GHz)1.21.62.02.65510面积(mm2)340340390468901连线

70、层数678910晶圆直径(英寸)1212141618减小蚀刻尺寸，缩小晶体管、电阻、电容和连线的尺寸减小蚀刻尺寸，缩小晶体管、电阻、电容和连线的尺寸增大硅晶圆的面积：使每块晶圆能生产更多的芯片增大硅晶圆的面积：使每块晶圆能生产更多的芯片进一步提高集成度的问题与出路进一步提高集成度的问题与出路n问题： 线宽进一步缩小后，晶体管线条小到纳米级时，其电流微弱到仅有几十个甚至几个电子流动，晶体管将逼近其物理极限而无法正常工作n出路：n在纳米尺寸下，纳米结构会表现出一些新的量子现象和效应，人们正在利用这些量子效应研制具有全新功能的量子器件，使能开发出新的纳米芯片和量子计算机n同时，正在研究将光作为信息的

71、载体，发展光子学，研制集成光路，或把电子与光子并用，实现光电子集成 (4) IC卡简介几乎每个人每天都与几乎每个人每天都与ICIC卡打交道，例如我卡打交道，例如我们的身份证、手机们的身份证、手机SIMSIM卡、交通卡、饭卡等卡、交通卡、饭卡等等，什么是等，什么是ICIC卡？它有哪些类型和用途？卡？它有哪些类型和用途？工作原理大致是怎样的？下面是简单介绍。工作原理大致是怎样的？下面是简单介绍。什么是 IC卡？nIC卡(chip card、smart card)，又称为集成电路卡，它是把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储信息、处理和传递数据的载体n特点：n存储信息量大n保密性能强n可以

72、防止伪造和窃用n抗干扰能力强n可靠性高n应用举例：n作为电子证件，记录持卡人的信息，用作身份识别（如身份证、考勤卡、医疗卡、住房卡等）n作为电子钱包（如电话卡、公交卡、加油卡等）IC卡的类型(按芯片分类)n存储器卡：封装的集成电路为存储器，信息可长期保存，也可通过读卡器改写。结构简单，使用方便。用于安全性要求不高的场合，如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等（带加密逻辑的存储器卡增加了加密电路）nCPU卡：封装的集成电路为中央处理器（CPU）和存储器，还配有芯片操作系统(Chip Operating System)，处理能力强，保密性更好，常用作证件和信用卡使用。手机中使用的SIM卡就是一种特殊

73、的CPU卡。IC卡的类型(按使用方式分类)n接触式IC卡(如电话IC卡)n表面有方型镀金接口，共8个或6个镀金触点。使用时必须将IC卡插入读卡机，通过金属触点传输数据。n用于信息量大、读写操作比较复杂的场合,但易磨损、怕脏、寿命短n非接触式IC卡(射频卡、感应卡)n采用电磁感应方式无线传输数据，解决了无源（卡中无电源）和免接触问题n操作方便，快捷，采用全密封胶固化，防水、防污，使用寿命长n用于读写信息较简单的场合，如身份验证等 接触式接触式IC卡卡接触式接触式IC卡的结构卡的结构非接触式非接触式IC卡卡非接触式IC卡的工作原理（选学）读卡器发出一组固定读卡器发出一组固定频率的无线电波频率的无线

74、电波(射频射频信号信号)，通过天线向外，通过天线向外发射发射IC卡激活后，通过辐射电卡激活后，通过辐射电磁信号将卡内数据发射出磁信号将卡内数据发射出去去(或接收读卡器送来的数或接收读卡器送来的数据据)当当IC卡处在读卡器有效范围卡处在读卡器有效范围(一般为一般为510cm)内时，卡内的一个内时，卡内的一个LC串联谐串联谐振电路振电路(谐振频率相同的谐振频率相同的)便产生电磁便产生电磁共振，使电容充电，从而为卡内其它共振，使电容充电，从而为卡内其它电路提供电路提供2V的工作电压的工作电压读卡器收到数据后，通过接口将读卡器收到数据后，通过接口将IC卡数据传送给卡数据传送给PC，PC将判断该卡将判断

75、该卡的合法性，作出相应处理的合法性，作出相应处理非接触式IC卡在身份证中的使用n第二代身份证使用非接触式CPU卡，可实现“电子防伪”和“数字管理”两大功能 ：n电子防伪措施：个人数据和人脸图像经过加密后存储在芯片中，需要时可通过非接触式读卡器读出进行验证。以后还可以将人体生物特征如指纹等保存在芯片中，以进一步提高防伪性能n数字管理功能：n存储器能储存多达几兆字节的信息，采用分区存储，按不同安全等级授权读写n采用数据库和网络技术，实现全国联网快速查询和身份识别，使二代证在公共安全、社会管理、电子政务、电子商务等方面发挥重要作用 附：背景材料IC技术发展减小蚀刻尺寸n减小蚀刻尺寸，缩小晶体管、电阻

76、、电容和连线的尺寸n尺寸越小，开关速度越快，性能越高n相同面积晶片可容纳的晶体管数目就越多，成本越低n8086的蚀刻尺寸为 3mnPentium的蚀刻尺寸是 0.80mnPentium 4的蚀刻尺寸当前是 0.09m（90纳米）n酷睿2双核的蚀刻尺寸为 0.065m（65纳米） n酷睿2四核的蚀刻尺寸为 0.045m（45纳米）IC技术发展增大晶圆面积n增大硅晶圆的面积：使每块晶圆能生产更多的芯片n比如，使用0.13微米的工艺在200mm的晶圆上可以生产大约179个处理器核心，而使用同样工艺在300mm的晶圆可以制造大约427个处理器核心，而实际成本提高不多 Intel CPU芯片工艺的进展1

77、992以来以来IntelCPU芯片面积大小和工艺水平的变化芯片面积大小和工艺水平的变化.2.4 微型计算机常用外部设备微型计算机常用外部设备 图形数字化仪图形数字化仪光学符号阅读器光学符号阅读器微机常用输入设备微机常用输入设备键盘键盘鼠标鼠标扫描仪扫描仪触摸屏触摸屏条形码条形码阅读器阅读器2.4.1 输入设备输入设备1.1.键盘及其正确使用键盘及其正确使用n键盘的物理结构键盘的物理结构：机械式键盘、薄膜式键盘、电容式键盘机械式键盘、薄膜式键盘、电容式键盘n键盘按键分类键盘按键分类： 1 1）主键盘区：也称字符键区或大键盘）主键盘区：也称字符键区或大键盘 2 2）功能键区）功能键区: : 包括包

78、括 及及键键 3 3）编辑键区）编辑键区: : 也称光标移动键区也称光标移动键区 4 4）数字键区）数字键区: : 又称小键盘区又称小键盘区 功能键区功能键区( 16个键个键)主键盘区主键盘区(58个键个键)编辑键区编辑键区(10个键个键)数字键区数字键区(17个个)n常用键说明常用键说明n区别区别：数字数字0 0与字母与字母o o，数字数字1 1与大写字母与大写字母I I、小写小写字母字母i i，数字数字2 2与字母与字母Z Z，退格键退格键与光标移动键与光标移动键n上档键上档键：针对键面上有两个字符的键针对键面上有两个字符的键n大写字母锁定键大写字母锁定键n退格键退格键：用于用于删除删除光

79、标光标左边左边的的 字符字符n删除键删除键：用于删除用于删除光标光标右边右边的字符的字符2.4.1 输入设备输入设备n回车键回车键：用于结束一行命令或字符的输入用于结束一行命令或字符的输入n数字锁定键数字锁定键：这也是一个开关键这也是一个开关键n和和两个键两个键：也称为组合键也称为组合键n跳格键跳格键：一般在编辑软件下作为制表符使用，一般在编辑软件下作为制表符使用，使插入点从一个区域移至下一个区域使插入点从一个区域移至下一个区域空格键空格键：可使插入点向右移一个字符位置，可使插入点向右移一个字符位置，屏幕上不显示任何字符屏幕上不显示任何字符n插入键插入键：插入插入/ /改写转换改写转换2.4.

80、1 输入设备输入设备n键键：光标定位于一行字符的光标定位于一行字符的最左边最左边n键键：光标定位于一行字符的光标定位于一行字符的最右边最右边n键键：向向前前移动一页移动一页n键键：向向后后移动一页移动一页n键键：退出键退出键n功能键功能键2.4.1 输入设备输入设备正确的键盘操作指法正确的键盘操作指法n指法分区指法分区n键盘操作的基准键如图所示键盘操作的基准键如图所示n大拇指大拇指轻置于空格键上轻置于空格键上ASDFGHJKL；小指小指无名指无名指 中指中指食指食指食指食指中指中指 无名指无名指小指小指左手左手右手右手2.4.1 输入设备输入设备2. 鼠标器鼠标器 从工作原理机械式光电式由按键

81、数目三键式两键式滚轮式和主机 连接 方式串行 式总线 式通信方式无线有线2.4.1 输入设备输入设备2.2.鼠标鼠标（2 2）作用：）作用：一种指示设备一种指示设备, ,能方便地控制屏幕上的鼠能方便地控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处，并通过按钮完标箭头准确地定位在指定的位置处，并通过按钮完成各种操作或发出命令。成各种操作或发出命令。2.4.1 输入设备输入设备（3 3）组成：）组成：左键、右键、滚轮等左键、右键、滚轮等n串行口、并行口、串行口、并行口、USBUSB（Universal SerialUniversal Serial Bus Bus）接口接口普通鼠标普通鼠标 触摸板触摸

82、板2.4.1 输入设备输入设备（4）操作操作n移动（指向、定点）移动（指向、定点）n拖动（拖曳、拖放）拖动（拖曳、拖放）n单击（左键）单击（左键）n双击（左键）双击（左键）n右击右击 ( (右键）右键）2.4.1 输入设备输入设备（5 5）性能参数）性能参数n分辨率：鼠标器最主要的技术指标，用分辨率：鼠标器最主要的技术指标，用dpidpi （dot per inchdot per inch）表示，指鼠标每移动表示，指鼠标每移动 一英寸距离光标在屏幕上所通过的像素一英寸距离光标在屏幕上所通过的像素 的数目。的数目。 目前多为：目前多为：300-400 dpi300-400 dpin轨迹速度：反映

83、鼠标的移动灵敏度，轨迹速度：反映鼠标的移动灵敏度， 以达到以达到 600mm/sec 600mm/sec 以上为佳。以上为佳。2.4.1 输入设备输入设备n笔输入设备笔输入设备 n扫描仪扫描仪 n数码相机数码相机 2.4.1 输入设备输入设备3.3.笔输入设备笔输入设备 位置、命令和字符位置、命令和字符n由两部分组成：由两部分组成：n与主机相连的基板，通过连接线接在主机的串行口与主机相连的基板，通过连接线接在主机的串行口 或或USBUSB口口n另一部分是另一部分是“笔笔”2.4.1 输入设备输入设备（1 1）扫描仪）扫描仪分类（按结构）分类（按结构）手持式扫描仪手持式扫描仪 操作人员手执扫描仪

84、在被扫描的图件上移动。操作人员手执扫描仪在被扫描的图件上移动。 其扫描头较窄，只适用于扫描较小的图件。其扫描头较窄，只适用于扫描较小的图件。平板式扫描仪平板式扫描仪 主要扫描反射式稿件，它的适用范围较广。主要扫描反射式稿件，它的适用范围较广。 其扫描速度、精度、质量比较好。其扫描速度、精度、质量比较好。胶片专用和滚筒式胶片专用和滚筒式 高分辨率的专业扫描仪，在光源、色彩捕捉等方面均具有高分辨率的专业扫描仪，在光源、色彩捕捉等方面均具有 较高的技术性能，多用于专业印刷排版领域。较高的技术性能，多用于专业印刷排版领域。2.4.1 输入设备输入设备4.4.扫描仪扫描仪（2 2）扫描仪）扫描仪性能指标

85、性能指标分辨率分辨率（dpidpi）: :反映了扫描仪扫描图像的清晰程度，用反映了扫描仪扫描图像的清晰程度，用 每英寸生成的像素数目（每英寸生成的像素数目（dpidpi）来表示。来表示。 色彩位数色彩位数（色彩深度）（色彩深度）: :反映了扫描仪对图像色彩的辨析反映了扫描仪对图像色彩的辨析 能力，色彩位数越多，扫描仪能力，色彩位数越多，扫描仪 所能反映的色彩就越丰富，扫描所能反映的色彩就越丰富，扫描 的图象效果也越真实。的图象效果也越真实。 如，如，24 bit24 bit，32 bit32 bit，36 bit36 bit，42 bit42 bit。扫描幅面扫描幅面: :指被扫描图件容许的最

86、大尺寸。如，指被扫描图件容许的最大尺寸。如， A4, A3A4, A3与主机的与主机的接口接口: :有并行口、有并行口、USBUSB、1394(Firewrie)1394(Firewrie)、SCSISCSI、 专用接口专用接口2.4.1 输入设备输入设备5.5.数码相机数码相机 （1 1）工作原理）工作原理：镜头和快门与传统相机基本相同，不同：镜头和快门与传统相机基本相同，不同之处是它不使用光敏卤化银胶片成像，而是将影像聚焦在之处是它不使用光敏卤化银胶片成像，而是将影像聚焦在成像芯片（成像芯片（CCDCCD或或CMOSCMOS）上，并由成像芯片转换成电信号，上，并由成像芯片转换成电信号，再经

87、模数转换再经模数转换(A/D(A/D转换转换) )变成数字图像，经过必要的图象变成数字图像，经过必要的图象处理和数据压缩之后，存储在相机内部的存储器中。处理和数据压缩之后，存储在相机内部的存储器中。 2.4.1 输入设备输入设备PC机机镜镜头头CCD阵列阵列A/D转换转换存存储储器器接口接口电路电路信号信号处理处理与与数据数据压缩压缩打印机打印机电视机电视机 数码相机的成像过程数码相机的成像过程（2 2）数码相机的成像过程）数码相机的成像过程2.4.1 输入设备输入设备 （3 3）主要性能指标）主要性能指标 CCDCCD像素个数：决定照片图像能达到的最高分辨率。像素个数：决定照片图像能达到的最

88、高分辨率。 例如，例如，照片分辨率达照片分辨率达1600*12001600*1200时，共有时，共有192000192000个像素个像素 （200200万像素），这种数码相机能满足一般应用要求。万像素），这种数码相机能满足一般应用要求。 存储器的容量：保存存储器的容量：保存CCDCCD成像并转换后得到的数字图像成像并转换后得到的数字图像 的数据。的数据。2.4.1 输入设备输入设备（4 4）其它功能）其它功能：光学变焦、数字变焦、自动聚焦、：光学变焦、数字变焦、自动聚焦、 自动曝光、自动白平衡调整、影像预视、自动曝光、自动白平衡调整、影像预视、 影像删除、连续拍摄等。影像删除、连续拍摄等。（5

89、 5）与主机的接口）与主机的接口：数字接口数字接口USBUSB（连接计算机）连接计算机）模拟视频信号输出（连接电视机）模拟视频信号输出（连接电视机）2.4.1 输入设备输入设备触摸屏：既是输入设备，又是输出设备。触摸屏：既是输入设备，又是输出设备。触摸屏显示器的分类CRTCRT显示器显示器( (阴极射线管阴极射线管) )显示显示器器平板显示器液晶显示器（LCDLCD）气体等离子显示器体积小、质量体积小、质量轻、低压供电、轻、低压供电、耗电少耗电少尺寸可达42英寸，显示质量高，但价格昂贵质量高，但价格昂贵1. 1. 显示器显示器2.4.2 输出设备输出设备（2 2）作用）作用 将数字信号转化为光

90、信号，最终将文字、将数字信号转化为光信号，最终将文字、 图形、图像显示出来图形、图像显示出来（3 3）组成）组成监视器监视器(Monitor)(Monitor)(日常所说的日常所说的“显示器显示器”）显示控制器（显卡）显示控制器（显卡）2.4.2 输出设备输出设备显示器与主机的连接监视器监视器显卡显卡（4 4）显示器的主要性能指标）显示器的主要性能指标 显示屏的尺寸：显示屏的尺寸： A.A.对角线的长度。例如，对角线的长度。例如，1515吋，吋，1717吋，吋，2121吋吋 B.B.屏幕横向与纵向的比。一般为屏幕横向与纵向的比。一般为4343 显示器的分辨率显示器的分辨率 显示器上输出的文字、

91、数字、图像、表格等所有显示器上输出的文字、数字、图像、表格等所有 的内容都是通过的内容都是通过光点光点( (像素像素) )构成的构成的 分辨率分辨率在显示器横纵方向上最多所能显现出的所有在显示器横纵方向上最多所能显现出的所有 像素点的集合像素点的集合( (如如10241024768)768)，是衡量显示器性能的，是衡量显示器性能的 一个重要指标。分辨率受限于硬件，用户可调。一个重要指标。分辨率受限于硬件，用户可调。2.4.2 输出设备输出设备点距：像素点之间的距离点距：像素点之间的距离( (区别水平点距区别水平点距) ) 像素的颜色数目像素的颜色数目: :一个像素可以显示出的颜一个像素可以显示

92、出的颜色数量，由表示一个像素颜色编码的二进制色数量，由表示一个像素颜色编码的二进制数的位数决定。例如，数的位数决定。例如，4 4位二进制数可以表位二进制数可以表示示1616种颜色。种颜色。RGBRGB分别分别8 8位，则能表示位，则能表示2 2242416801680万种颜色万种颜色2.4.2 输出设备输出设备 扫描方式扫描方式 有隔行扫描和逐行扫描之分隔行扫描是把扫描线分为奇数线和偶数线，隔行扫描是把扫描线分为奇数线和偶数线，先扫描偶数线，再扫描奇数线，交替进行，隔先扫描偶数线，再扫描奇数线，交替进行，隔行扫描方式会产生显示图像的闪烁。行扫描方式会产生显示图像的闪烁。逐行扫描就是从屏幕上开始

93、一行一行地扫描，逐行扫描就是从屏幕上开始一行一行地扫描，一直到底，反复进行。国际一直到底，反复进行。国际VESAVESA组织认为，用组织认为，用逐行扫描方式的垂直扫描频率达到逐行扫描方式的垂直扫描频率达到75Hz75Hz时才能时才能达到无闪烁，这比电影的每秒达到无闪烁，这比电影的每秒2424帧和电视的每帧和电视的每秒秒2525帧要好得多。帧要好得多。目前，无闪烁标准是逐行扫描，扫描频率为目前，无闪烁标准是逐行扫描，扫描频率为85Hz85Hz。辐射和环保辐射和环保（5 5）显示控制器（显卡）显示控制器（显卡） 组成组成A.A.显示控制电路显示控制电路: :对显卡的操作进行控制和协调对显卡的操作进

94、行控制和协调, , 包括对显示器的控制。包括对显示器的控制。B.B.绘图处理器：控制显示器的工作；绘图处理器：控制显示器的工作； 与与CPU一起完成画图操作。一起完成画图操作。C.C.显示存储器（显示存储器（VRAMVRAM）: :存储屏幕上所有像素的颜色信息存储屏幕上所有像素的颜色信息D.D.接口电路接口电路: :负责显示卡与主机的数据传输。负责显示卡与主机的数据传输。2.4.2 输出设备输出设备显示卡一般插在主板上的显示卡一般插在主板上的PCIPCI总线扩展槽上，显示卡总线扩展槽上，显示卡 上的视频输出端口（上的视频输出端口（Video portVideo port）用于连接显示器。用于连

95、接显示器。（若主板上集成了显示卡的电路，便不再需要显示卡）（若主板上集成了显示卡的电路，便不再需要显示卡）显示卡与主存之间传送数据的方式现在大多使用显示卡与主存之间传送数据的方式现在大多使用AGPAGP端口端口 AGPAGP端口：加速图形端口，数据宽度端口：加速图形端口，数据宽度3232位或位或6464位，时钟位，时钟频率频率133 MHz133 MHz，最高传输速率最高传输速率 533 MB/s 533 MB/s 或或1 GB/s1 GB/s。2.4.2 输出设备输出设备显示卡、监视器、显示卡、监视器、CPUCPU及及RAMRAM的关系的关系PCI总线总线显示存储器显示存储器(VRAM)绘图

96、与显示绘图与显示控制电路控制电路显示卡显示卡CPU芯片组芯片组RAMAGP端口端口视频视频输出输出接口接口监视器监视器声卡声卡网卡网卡2.4.2 输出设备输出设备 高分辨率高分辨率 640480以上以上VGA（视频图形阵列）视频图形阵列）中分辨率中分辨率 640350EGA(增强型图形适配器增强型图形适配器)低分辨率的彩色图形和字低分辨率的彩色图形和字符显示符显示640200CGA(彩色图形适配器）彩色图形适配器）分分 辨辨 率率显示标准显示标准2.4.2 输出设备输出设备2.2.打印机打印机 击打式打印机击打式打印机非击打式打印机非击打式打印机点阵打印机点阵打印机喷墨印字机喷墨印字机激光印字

97、机激光印字机链式打印机链式打印机2.4.2 输出设备输出设备（1 1）针式打印机）针式打印机 一种击打式打印机，其工作原理主要体现在打印头上。一种击打式打印机，其工作原理主要体现在打印头上。 特点：特点：n耗材成本低耗材成本低n能多层套打能多层套打 n打印质量低打印质量低n工作噪声大工作噪声大应用：打印票据应用：打印票据2.4.2 输出设备输出设备（2 2）喷墨打印机（喷墨打印机（Inkjet PrinterInkjet Printer）n优点：能输出彩色图像，经济，打印效果好，低噪音，优点：能输出彩色图像，经济，打印效果好，低噪音， 使用低电压，环保，打印机的价格便宜。使用低电压，环保，打印

98、机的价格便宜。n缺点：墨水成本高，消耗量大，速度慢，对纸张挑剔，缺点：墨水成本高，消耗量大，速度慢，对纸张挑剔， 不能打印多层纸。不能打印多层纸。2.4.2 输出设备输出设备（3 3）激光打印机（激光打印机（Laser PrinterLaser Printer） 激光技术与复印技术相结合的产物激光技术与复印技术相结合的产物特点：分辨率较高，打印质量好特点：分辨率较高，打印质量好, ,高速度、低噪声、价格适中高速度、低噪声、价格适中 ( (办公室多采用办公室多采用) )。缺点：不能打印多层纸，耗材缺点：不能打印多层纸，耗材( (硒鼓硒鼓) )贵。贵。2.4.2 输出设备输出设备打印机的主要性能指

99、标打印机的主要性能指标打印精度：打印精度：(dpi (dpi 每英寸像素点数每英寸像素点数) )n针式打印机：针式打印机：180dpi180dpin激光打印机：激光打印机：3003001200dpi1200dpin喷墨打印机：一般喷墨打印机：一般300300360dpi360dpi打印速度：字符打印速度：字符/ /秒，页秒，页/ /分分色彩数目：可打印的色彩数目色彩数目：可打印的色彩数目打印机打印机成本成本n激光打印机：激光打印机： 一个硒鼓能打印的页数，如一个硒鼓能打印的页数，如1000010000页，页，2000020000页。页。 加一次墨粉能打印的页数一般加一次墨粉能打印的页数一般25

100、00250030003000页。页。n喷墨打印机：换一次墨盒能打印的页数，例如喷墨打印机：换一次墨盒能打印的页数，例如100100页。页。2.4.2 输出设备输出设备3.3.绘图仪绘图仪2.4.2 输出设备输出设备2.4.3 辅助存储设备辅助存储设备 外存储器外存储器n概念概念n即辅助存储器，一般用来存放需要永久保存的即辅助存储器，一般用来存放需要永久保存的或相对来说暂时不用的各种程序和数据。或相对来说暂时不用的各种程序和数据。n分类分类n磁存储技术：磁存储技术： 硬盘，软盘，磁带存储器硬盘，软盘，磁带存储器n光存储技术：光存储技术： CD ， DVD等等n常用常用n软盘、硬盘、光盘软盘、硬盘

101、、光盘nU盘盘1.1.软磁盘软磁盘（1 1）软磁盘的结构和分类）软磁盘的结构和分类分类分类分类分类按软盘驱动器磁头工作方式：按软盘驱动器磁头工作方式： 单面单面(SS)和和双面双面(DS)按数据纪录方式：按数据纪录方式： 单密度单密度(SD)、双精度双精度(DD)、高密度高密度(HD)u如：如：3.5inDSHD(2HD)表示表示3.5英寸双面高密度软盘英寸双面高密度软盘（目前最常用）（目前最常用）2.4.3 辅助存储设备辅助存储设备 1.2M软磁盘软磁盘(5.25英寸英寸)写保护口写保护口索引孔索引孔读写槽读写槽磁盘结构图磁盘结构图标签标签1.44M软磁盘软磁盘(3.5英寸英寸) 读写窗口的

102、保护滑块读写窗口的保护滑块（2 2）软盘的存储格式）软盘的存储格式n格式化操作：格式化操作：Format 图图n软盘存储容量：软盘存储容量： 面数面数每面磁道数每面磁道数每道扇区数每道扇区数每扇区字节数每扇区字节数n索引孔索引孔：定位定位0 0扇区起始位置，在读写槽对磁盘读写扇区起始位置，在读写槽对磁盘读写n完整的软盘存储系统完整的软盘存储系统： 软盘、软盘驱动器、软盘驱动卡软盘、软盘驱动器、软盘驱动卡n缺点缺点：存取速度慢、生命周期短存取速度慢、生命周期短2.4.3 辅助存储设备辅助存储设备 0磁道磁道79磁道磁道1个扇区个扇区索引孔索引孔磁盘盘片剖析图磁盘盘片剖析图2.2.硬磁盘硬磁盘n简

103、称简称硬盘硬盘，由硬磁盘和硬盘驱动器构成，由硬磁盘和硬盘驱动器构成n与软盘不同，硬盘从未单片零售过与软盘不同，硬盘从未单片零售过n优点优点：存储容量大、存取速度快：存储容量大、存取速度快n存储容量存储容量：几十兆几十兆(MB) 160GB不等不等n采用的接口采用的接口：IDE、ESDI、SCSI等标准接口等标准接口2.4.3 辅助存储设备辅助存储设备 2. 硬磁盘存储器硬磁盘存储器 硬盘工作时，固硬盘工作时，固定在同一个转轴定在同一个转轴上的数张盘片以上的数张盘片以每分钟数每分钟数72007200转转甚至更高的速度甚至更高的速度旋转，磁头在驱旋转，磁头在驱动马达的带动下动马达的带动下在磁盘上做

104、径向在磁盘上做径向移动，寻找定位移动，寻找定位点，完成写入或点，完成写入或读出数据工作。读出数据工作。每个盘片正反面都有相对应的磁头每个磁盘片以转轴中心为圆点，被均匀地划分为若干个半径不等的同心圆，称为磁道。不同盘面上相同半径的磁道在垂直方向构成同心圆柱，称为柱面。柱面数等于磁道数。硬盘容量硬盘容量= =记录面数记录面数柱面数柱面数扇区数扇区数每扇区的字节数每扇区的字节数n注意事项注意事项：n不得随便拆开不得随便拆开n保持工作环境的清洁保持工作环境的清洁n在搬运机器时，应该保护磁头，不使它撞击在搬运机器时，应该保护磁头，不使它撞击盘面。盘面。n移动硬盘移动硬盘（removable hard d

105、isk）2.4.3 辅助存储设备辅助存储设备 3.3.光盘存储器光盘存储器n又称又称激光存储器激光存储器，利用激光技，利用激光技术在记录介质上存储信息。术在记录介质上存储信息。n优点优点：存储容量较大、价格便：存储容量较大、价格便宜、生命周期长宜、生命周期长n存储方式存储方式：采用螺旋形的光道，：采用螺旋形的光道，不同于软盘。不同于软盘。光磁盘盘片光磁盘盘片光磁盘的磁道光磁盘的磁道2.4.3 辅助存储设备辅助存储设备 分类分类（1）只读型光盘）只读型光盘nCD-ROM(Compact Disk Read Only Memory) 容量 650MB以上nDVD-ROM（Digital Video

106、 Disk） 容量 4.7GB以上（2）一次写入型光盘）一次写入型光盘WORM / CD-R （Write Once Read Many Disk）（3）可抹型光盘）可抹型光盘MO / CD-RW （Magneto Optical disk）2.4.3 辅助存储设备辅助存储设备 4.4.移动存储器移动存储器如如：移动硬盘、闪盘（优盘）、：移动硬盘、闪盘（优盘）、Flash芯片存储器等芯片存储器等2.4.3 辅助存储设备辅助存储设备 习题：（1）某处理器具有32GB的寻址能力，则该处理器的地址线有_?_。 A. 35根 B. 24根 C. 36根 D. 32根（2）在微机主板的 _?_中，固化了

107、操作系统的基本输 入输出程序以负责控制微机的基本输入输出功能。 A. IO扩展槽 B. FO接口 C. CPU插座 D. BIOS芯片（3）调制解调器的功能是实现_?_。 A. 数字信号的编码 B. 数字信号的整形 C. 模拟信号的放大D. 模拟信号与数字信号的转换（4）Pentium机系统内存采用分层结构，按照从下层到 上层(最接近CPU)的次序，正确的是_?_。 A. 高速缓存(Cache)、虚拟内存、主存 B. 虚拟内存、主存、高速缓存(Cache) C. 虚拟内存、高速缓存(Cache)、主存 D. 主存、虚拟内存、高速缓存(Cache) （5）计算机通电后，不能正常启动，是因为_?_

108、。 A. CMOS参数被修改，尤其是硬盘参数被改动 B. 硬盘引导区被破坏，会出现无引导盘的信息 C. 硬盘已坏，无法读取信息 D. 以上都有可能习题：（6）USB是一种高速的可以连接多个设备的接口，现在 已经在PC机中普遍使用。下面关于USB的叙述中， 正确的是_?_。 A. USB能够通过其连接器引脚向外设供电 B. USB接口有两种规格，2.0版的数据传输速度要比 1.1版大约快一倍 C. 从外观上看，USB连接器与PC机并行口连接器差不多 D. USB采用并行方式进行数据传输，以提高数据的传输 速度习题：（7）显示器是计算机的基本输出设备，下面关于显示器 结构的叙述中，错误的是_?_。

109、 A. 图形卡是常用的一种高性能显示控制器 B. 显示器由监视器（Monitor）和显示控制器组成 C. 显示控制器与主机的接口大多采用AGP D. 为了图像刷新，显示存储器直接安装在监视器中（8）下列存储部件中，在断电情况下存储内容不会丢失 的有_?_。 A. RAM B. ROM C. 硬盘 D. 软盘习题：（9）下面有关扫描仪的叙述中，正确的是_?_。 A. 扫描仪的工作过程主要基于光电转换原理 B. 分辩率是扫描仪的一项重要性能指标 C. 扫描仪能将照片、图片等扫描输入计算机 D. 滚筒式扫描仪价格便宜、体积小，适合于家庭使用（10）冯.诺依曼体系结构的特点是_?_。 A. 采用二进制

110、数形式表示数据和指令 B. 自动且有序地执行程序 C. 存储程序并且在存储时不区别数据和指令 D. 以上都不是习题：（11）下列关于Cache的4种说法中,错误的是_?_。 A. Cache和内存一样按地址访问 B. Cache中通常保存内存中部分内容的副本 C. Cache一般由SRAM组成 D. Cache命中率主要取决于其容量、控制算法和组织 方式（12）下列各项计算机应用中，不属于计算机辅助技术 系统的是_? AOA BCAPP CCAD DCAM习题：（13）下面关于指令系统的叙述中，错误的是_?_。 A不同型号CPU的指令系统不一定互相兼容 BPentium 4处理器的指令系统与P

111、entium处理器完全 相同 C 指令系统中包含有数以百计的指令 D指令系统就是CPU所能执行的所有指令的集合（14）CD-ROM光盘上记录信息的光道是由里向外的螺旋 线，而磁盘的磁道是_?_。 A同心圆 B椭圆 C等高线 D由里向外的螺旋线习题：（15）在微型计算机中,采用总线结构的主要目的是 _?_。 A提高系统负载能力 B提高集成度，易于模块化、标准化 C提高信息传输量 D提高信息传输的速率（16）键盘与主机的接口，可用_?_ AAT接口 BSCSI接口 CUSB接口 DPS/2接口习题：（17）关于PC机主板上的CMOS芯片，下面说法中正确的 是_?_。 A CMOS芯片用于存储加电自

112、检程序 B CMOS芯片用于存储BIOS，是易失性的 C CMOS芯片需要一个电池给它供电，否则其中数据 会因主机断电而丢失 D CMOS芯片用于存储计算机系统的配置参数，它是 只读存储器（18）系统总线上有三类信号：数据信号地址信号和 _?_信号。 A管理 B媒体 C控制 D存储习题：（19）关于中央处理器的说法中，错误的是_?_。 A一台个人计算机只能有一个“处理器”，故称为中 央处理器 B使用多个CPU实现超高速计算的技术称为“并行处 理” C现在的“处理器”因为体积小，又称为“微处理器” D中央处理器是运算器与控制器的总称（20）下列_?_部分不属于CPU的组成部分 A运算器 B主存储

113、器 C控制器 D寄存器习题：（21）下面关于PC机中CPU的叙述中，不正确的是_?_。 ACPU是PC机中不可缺少的组成部分，担负着运行系 统软件和应用软件的任务 B为了暂存中间结果，CPU中包含几十个以上的寄存 器，用来临时存放数据 C所有PC机的CPU都具有相同的机器指令 DCPU至少包含1个微处理器，为了提高计算速度， CPU也可以由多个微处理器组成习题：（22）电子计算机能够自动地按照人们的意图进行工作 的最基本思想是_?_。 A总线结构 B识别控制代码 C采用逻辑结构 D存储程序与程序控制（23）与内存储器相比，外存储器的主要优点是_?_。 A容量大 B速度快 C成本高 D掉电后信息

114、会丢失（24）在键盘操作中，按标准指法击键，左手的中指应 击字母键是_?_。 AWSX BRFV CEDC DQAZ习题：（25）在下列存储设备中，只能读出数据而不能写入数 据的是：_?_。 A高速缓冲储存器(Cache) B软盘 CCD-ROM D硬盘（26）下列设备中，_?_是输入设备。 AMODEM B绘图仪 C投影仪 D扫描仪（27）从PC机的物理结构来看，是由芯片组将主板上 _?_等连接在一起的。 ACPU芯片 BPCI插槽 C内存条 D硬盘接口和网络接口习题：（28）有关集成电路的叙述中，错误的有_?_。 A现代集成电路使用的半导体材料通常是硅或砷化镓 B著名的Moore定律指出单

115、块集成电路的集成度平均 每34年翻一番 C集成电路的工作速度主要取决于组成逻辑门电路的 晶体管的尺寸，尺寸越小，速度越快 D集成电路按用途可分为通用和专用两类，PC机中 的存储器芯片属于专用集成电路习题：（29）下列有关集成电路的叙述中，正确的是_?_。 A集成电路按用途可以分为通用型与专用型，存储器 芯片属于专用集成电路 B集成电路的工作速度主要取决于组成逻辑门电路的 晶体管的尺寸，尺寸越小，速度越快 C集成电路是20世纪的重大发明之一，在此基础之 上出现了世界上第一台电子计算机 D集成电路是在金属基片上制作而成的（30）内存中每一个基本单元都被赋予一个唯一的序 号，称为_?_。 A. 字节

116、 B. 地址 C. 编码 D. 容量习题：（32）一台数码照相机最多可以拍摄1600*1200分辨率 的图像，则此相机的像素约为_?_。 A200万 B560万 C300万 D400万习题：（33）下列关于计算机组成的叙述中，正确的是_?_。 A外存储器中的数据是直接传送给CPU处理的 B输出设备能将计算机中用“0”和“1”表示的信息转 换成人可识别的形式 C一台计算机内只有一个微处理器 D系统总线用来连接CPU、内存、外存和各种输入输 出设备习题：计算机的不同分类计算机的不同分类1 1、按计算机中信息的表示形式和处理方式划分、按计算机中信息的表示形式和处理方式划分2 2、按计算机的用途划分、

117、按计算机的用途划分3 3、按计算机的规模划分、按计算机的规模划分数字数字、模拟、混合式电子计算机、模拟、混合式电子计算机通用机通用机、专用机、专用机巨型、大型、中型、小型、巨型、大型、中型、小型、微型机微型机计算机的不同分类计算机的不同分类4 4、IEEEIEEE分类分类按计算机在信息处理系统中的地位与作用分类按计算机在信息处理系统中的地位与作用分类n大型主机大型主机(main frame)n超级小型机超级小型机(super minicomputer)n个人计算机个人计算机(personal computer)n工作站工作站(work station)n巨型计算机巨型计算机 (supercom

118、puter)n小巨型计算机小巨型计算机(mini supercomputer)以以以以CPUCPU字长和功能的不断升级为标志：字长和功能的不断升级为标志：字长和功能的不断升级为标志：字长和功能的不断升级为标志：310万器件/片950万器件/片50万器件/片3万器件/片1万器件/片集成度为2000器件/片64位PentiumPentium MMXPentium ProPentiumPentium新一代32位80386 80486(19851992)16位8086 80286(19781984)8位8080(19731977)4位8位40048008(19711972)微型计算机的分类微型计算机的分类