第二章微型计算机系统

第二章微型计算机系统 计算机基础教学部

第二章微型计算机系统 • 2.1 CPU(Central Processing Unit) • 2.2 主板 • 2.3 存储器 • 2.4 输入输出设备 • 2.5 适配器 • 2.6 机箱和电源

2.2 主板 • 2.2.1 主板结构 • 2.2.2 主板的主要性能指标及选购

2.2.1 主板结构 • 所谓主板结构就是根据主板上各元器件的布局排列方式，尺寸大小，形状，所使用的电源规格等制定出的通用标准，所有主板厂商都必须遵循。 • 主板结构有很多种，主要包括ATX、Micro ATX、EATX、WATX以及BTX等结构。

ATX主板结构图 北桥芯片 PCI 插槽 CPU 插槽 AGP 插槽南桥芯片内存插槽

2.2.1 主板结构 • 线路板 • 北桥芯片 • 南桥芯片 • CPU插槽 • 内存插槽 • PCI插槽 • AGP插槽 • ATA接口 • 电源插口及主板供电部分 • BIOS及电池 • 外部接口

主板外部接口图

2.2.2 主板的主要性能指标及选购 • 支持CPU的类型与频率范围：CPU只有在相应主板的支持下才能达到其额定频率 • 对内存的支持：内存插柄一般有2-4插槽，表现了其不同程度的扩展性 • 对显示卡的支持 • 对硬盘与光驱的支持 • 扩展性能与外围接口 • BIOS技术

2.1 CPU(Central Processing Unit) • 2.1.1 CPU的发展 • 2.1.2 CPU的分类 • 2.1.3 CPU的主要性能指标 • 2.1.4 CPU的选购

2.1.1 CPU的发展 1971年，Intel公司研制成功世界上第一枚4位微处理器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世。在其后的二十多年时间里，CPU经历了8008、8080、8086、80386、80486等阶段。

2.1.1 CPU的发展 多核技术把两个或两个以上的处理器核集成在一块芯片上，在多个内核上分配工作负荷。较之单核处理器能带来更多的性能和生产力优势。目前，多核CPU主要有酷睿2 双核、酷睿2 四核、酷睿i7-980X六核处理器等。

2.1.2 CPU的分类 位数：8位、16位、32位和64位生产商：Intel、AMD 机型：台式机和笔记本CPU 频率：1.7、2.0 、2.4 GHZ 封装形式：针脚式Socke架构和插卡式Slot架构 CPU的分类

2.1.3 CPU的主要性能指标 • 主频：主频=外频×倍频 • 工作电压：CPU正常工作所需的电压 • L1高速缓存：高速缓存可以提高CPU的运行效率 • L2高速缓存：为了再次提高CPU的运算速度，在CPU外部放置一高速存储器 • 制造工艺：最新的CPU已经采用了45nm的制作工艺 • 核心数目：由双核发展为三核、四核以及多核

2.1.4 CPU的选购 目前市场上主要有两个CPU品牌选择： Intel和AMD。不同品牌和系列CPU的识别方法不一样，比较复杂。大家可以借助于工具软件来测试，如Intel的CPU可以用Intel Processor Frequency ID Utility，AMD的 CPU可以用AMD CPU Information Display Utility工具软件测试，这样更可靠些。

2.3 存储器 • 2.3.1 内存储器 • 2.3.2 外存储器

2.3.1 内存储器 • 内存的功能 • 内存的分类 • 内存的性能指标及选购

内存的功能 内存包括许多单元，每个单元以字节为单位。为了区分不同的内存单元，需要给每个单元编上不同的号码，这个编号叫做地址。CPU对内存的访问就是按照地址进行的。

内存的分类 • 内存一般采用半导体存储单元，可分为随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）和高速缓存（CACHE）。 • RAM（Random Access Memory）既可以从中读取数据，也可以写入数据。当计算机电源关闭时，存于其中的数据就会丢失。 • 常见的RAM包括SRAM、DRAM和SDRAM • 常见的ROM包括EPROM、EEPROM和FLASH ROM。

内存的性能指标及选购 • 内存的性能指标包括存储速度、存储容量等 • 内存的存储速度用CPU存取一次数据的时间来表示 • 内存容量是指一台计算机实际配置的内存储器的容量 • 目前较常见的内存品牌有三星、现代、胜创、金邦、威刚和金士顿等

2.3.2 外存储器 • 计算机系统包括多种外部存储器，比如软盘驱动器、硬盘驱动器和光盘驱动器。各种驱动器都有它们的优点和缺点。 • 每种存储器都包含两个主要的组成部分：存储介质和存储设备。存储介质包括磁盘、CD或其他的能够包含信息的物质。存储设备就是能在相应的存储介质上记录和恢复数据的机器设备。

2.3.2 外存储器 • 硬盘 • 虚拟存储技术 • 光驱 • 其他移动存储设备

硬盘硬盘的存储原理： • 用磁头实现电信号、磁信号相互转化。 • 不同磁化方向分别代表0和1。

硬盘硬盘的机构： • 盘片 • 主轴电机 • 磁头 • 磁头臂

硬盘硬盘的内部格式： • 磁道 • 扇区—柱面

硬盘硬盘的接口类型： • PATA：并行硬盘接口 • SATA：串行硬盘接口

虚拟存储技术 如果一个程序超出了分配的内存，操作系统就会在硬盘上开辟一块区域，叫做虚拟内存，来存储部分程序数据。计算机通过有选择性的交换内存和虚拟内存中的数据，大大提升了存储能力。

光驱 • 光盘存储原理： • 用激光头实现电信号、光信号相互转化。 • 用有无凹坑分别代表1和0。

光驱 • 光盘分类： • 只读光盘 • 可记录光盘

光驱 • 光驱的机构： • 激光头 • 驱动机械 • 控制电路

其他移动存储设备

2.4 输入输出设备 • 2.4.1 键盘 • 2.4.2 鼠标 • 2.4.3 显示器 • 2.4.4 打印机

2.4 输入输出设备 • 输入设备是向计算机输入数据和信息的设备，常见的输入设备有键盘、鼠标、摄像头、扫描仪等。 • 输出设备用于将电脑运算处理后的结果以人们可视和可听的方式，如字符、图形、声音及视频等形式表达出来。常见的输出设备有显示器、音响和打印机等。

键盘 • 根据按键材料不同键盘分为机械触点式、薄膜式和电容式。 • 根据接口类型不同键盘可以将键盘分为PS/2接口键盘、USB接口键盘和无线键盘

鼠标 • 按照接口类型分为PS/2接口鼠标、无线鼠标和USB接口鼠标三种 • 按照工作原理分为机械式鼠标、光电式鼠标和轨迹球鼠标三种

显示器 • 按照工作原理分为CRT、LCD 、等离子

CRT显示器 • CRT显示器又叫阴极射线管显示器，它主要由五部分组成：电子枪（Electron Gun），偏转线圈（Deflection coils），荫罩(Shadow mask)，荧光粉层(Phosphor)及玻璃外壳。 • CRT显示器的性能指标主要有显示器大小、点距、刷新率、分辨率

LCD显示器 • LCD显示器又叫液晶显示器（Liquid Crystal Display） • LCD显示器的性能指标主要有面板亮度、对比度、响应时间、分辨率和可视角度等几个方面。

打印机 • 按照工作原理不同可以分为：针式点阵打印机、喷墨打印机和激光打印机。

2.5 适配器 • 适配器是对微机系统中驱动某一个外部设备而设计的功能模块电路的统称。 • 适配器一般做成一块电路板，插在主机板的扩展槽内。 • 适配器必须包含两个接口：一个是与主机连接的总线接口；一个是与外部设备连接的外设接口。 • 适配器又称为“某卡”，例如声卡、显卡、网卡等。

声卡 • 声卡 (Sound Card)也叫音频卡。是实现声波与数字信号相互转换的一种硬件。 • 声卡的功能是把来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号加以转换，输出到耳机、扬声器、扩音机、录音机等声响设备，或通过音乐设备数字接口(MIDI)使乐器发出美妙的声音。

1、基本功能 • 音乐合成发音功能； • 混音器（Mixer）功能和数字声音效果处理器（DSP）功能； • 模拟声音信号的输入和输出功能。

2、工作原理 • 麦克风和喇叭所用的都是模拟信号，而电脑所能处理的都是数字信号，两者不能混用 • 声卡的作用就是实现两者的转换。从结构上分，声卡可分为模数转换电路和数模转换电路两部分

3、主要性能指标及选购 • 采样的样本深度：有8位和16位、24位 • 最高采样频率：一般声卡提供了11KHz、22KHz、48KHz和96KHz • 数字信号处理器

显卡 • 将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和计算机主板的重要元件

基本结构 • ①GPU（Graphic Processing Unit，图形处理器）：GPU的功能类似于CPU。 • ②显存：它类似于主板的内存。 • ③显卡BIOS：它类似于主板的BIOS。 • ④显卡PCB板：它类似于主板的PCB板。即显卡的电路板。

网卡 • 　网卡是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等

机箱 • 主要作用是放置和固定各电脑配件，起到一个承托和保护作用， • 具有电磁辐射的屏蔽的重要作用

电源 • 主要通过运行高频开关技术将输入的较高的交流电压(AC)转换成PC工作所需要的直流电输出(DC)

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