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计算机硬件基础知识

计算机硬件基础知识. 参考教材 《 计算机应用基础 06 版 》 第二章 《大学计算机基础实践教程07版》第七章. 冯  诺伊曼模式. 1946年，美籍匈牙利科学家冯  诺伊曼（ John von Neumann） 指出一个通用计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等组成，并采用程序存储和控制的方式进行运算。这种计算机框架模式被称为冯  诺伊曼模式。 微型计算机仍然沿袭了冯  诺伊曼模式。通常将中央处理器和内存储器合在一起称为 主机 ，将外存储器、输入设备和输出设备等称为计算机外部设备，简称 外设 。. 计算机系统基本组成. 计算机系统：硬件和软件

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  1. 计算机硬件基础知识 计算机硬件基础知识 参考教材《计算机应用基础06版》第二章《大学计算机基础实践教程07版》第七章

  2. 计算机硬件基础知识 冯诺伊曼模式 • 1946年，美籍匈牙利科学家冯诺伊曼（John von Neumann）指出一个通用计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等组成，并采用程序存储和控制的方式进行运算。这种计算机框架模式被称为冯诺伊曼模式。 • 微型计算机仍然沿袭了冯诺伊曼模式。通常将中央处理器和内存储器合在一起称为主机，将外存储器、输入设备和输出设备等称为计算机外部设备，简称外设。

  3. 计算机硬件基础知识 计算机系统基本组成 • 计算机系统：硬件和软件 • 硬件：中央处理单元、输入接口和设备、输出接口和设备、以及存储器等 • 软件：程序、文件以及有关的文档资料 图示

  4. 计算机硬件基础知识 计算机硬件基本组成 • 存储器、运算器、控制器、输入设备与输出设备等五大部分 • 中央处理器(CPU) • 运算器、控制器制作在同一芯片内 • 早期：以控制器、运算器为机器的中心 • 快速中央处理在等待慢速的外围设备 • 控制器的负担过重 • 改成以主存储器为中心 • 系统的输入／输出与CPU的运算并行 • 多种输入和输出并行 图示

  5. 计算机硬件基础知识 程序和数据的存储 • 程序存储 和 程序控制 • 存储器基本存储单元 • 每个存储单元一个地址 • 按地址访问存储单元内容 • 地址、地址总线和寻址能力 • 计算机存储器及其作用： • 高速缓存、主存(内存）、辅存(外存) • 存储数据和指令

  6. 计算机硬件基础知识 存储器及其管理 • 用二进制表示信息 • 容量单位（位、字节、KB、MB、GB、TB） 1．存储器器件的变革 2. 现代信息存储技术 3．存贮器的层次结构 4．高速缓冲存储器技术 5．虚拟存储技术

  7. 计算机硬件基础知识 存储器及其管理 1．存储器器件的变革(1) • 存储器器件的基本要求 • 能表示两个状态（电路、磁性体、光器件 ） • 能保持状态的稳定 （磁性体最佳） • 在控制条件下可以实现状态转换 • 存储器器件变革 • 电子器件：40年代，速度快，容量小，不能停电 • 磁芯存储器 50年代 • 半导体存储器 60年代 、速度快、体积小、耗电省 • 即RAM芯片或ROM芯片

  8. 计算机硬件基础知识 存储器及其管理 1．存储器器件的变革(2) • 内存半导体存储器类型 • DRAM（Dynamic） • 电容充放电、结构简单、容量大、功耗小 • 用于内存 • SRAM（Static） • 集成度低、成本高、功耗较大 • 用于Cache • DDR——双倍数据速率内存 • DDR2

  9. 计算机硬件基础知识 存储器及其管理2.现代存储技术 • 直接连接存储技术 • 磁盘：大容量、高转速 • 磁带：成本低、灵活方便、易于保存 • 光盘 • 移动存储技术 • 大容量、高速度、高便携带性 • 闪存卡、磁光技术移动产品、闪盘、移动硬盘 • 网络存储技术： • 网络附加存储NAS(network add-on storage) • 存储区域网络SAN(storage area network)

  10. 计算机硬件基础知识 存储器及其管理3. 存贮器的层次结构 • 存储器容量与速度的矛盾 三层结构： Cache Memory Disk

  11. 计算机硬件基础知识 存储器及其管理4.高速缓冲存储器技术 图示 • 解决快速CPU和低速内存之间的矛盾 • 多级高速缓存 http://www.chinaunix.net/jh/45/180390.html • 一级Cache：在CPU的芯片内，容量小 • 二级Cache：早期安装在主板上，现在一般也在CPU内部，容量为256K字节或512K字节 • Cache的“命中率”的问题 ： • 各级缓存和内存间内容保持一致的问题 • 同步更新内存内容 • 滞后更新内容的方法

  12. 计算机硬件基础知识 存储器及其管理5. 虚拟存储技术 • 用外存(硬盘)模拟内存 • 目的：扩大内存容量 • 虚拟内存实现的方法 • 暂时不用的内存数据存入外存 • 需要时从外存调入内存运行 • 得失：增加内存容量、降低运行速度

  13. 计算机硬件基础知识 总线、外设和接口 1．CPU内部总线 2. 外部设备 3. 主机板上的扩展总线 4. 硬盘接口 5. USB外设接口

  14. 计算机硬件基础知识 总线、外设和接口 1．CPU内部总线（1） • 总线：计算机内部各个模块相互交换信息的公共通道

  15. 计算机硬件基础知识 总线、外设和接口 1． CPU内部总线（2） • 总线类型 • 数据总线DB • 地址总线AB • 控制总线CB • 总线的管理：申请、等待、判定、交用 • 独立双重总线（Dual Independent Bus） • Pentium II芯片中实现 • 前端总线：微处理器和主存间的信息交换 • 后端总线：微处理器和高速缓存间信息交换

  16. 计算机硬件基础知识 总线、外设和接口 2．外部设备 • 外存储器：软盘、硬盘、光盘和磁带机 • 输入设备：键盘和鼠标 • 输出设备：显示器和打印机 • 其他设备： • 绘图机、扫描仪、摄像头、照片输出机、数码照相机、音响 • 声卡、调制解调器、网卡等等

  17. 计算机硬件基础知识 总线、外设和接口 3．主机板上的ISA到PCI总线 • 两个问题： • 主板如何与外围设备进行高速数据交换 • 主板上如何扩展计算机的功能

  18. 计算机硬件基础知识 64位 性能 PCI Bus VL-Bus2.0 VL-Bus MCA Bus 32位 EISA Bus ISA Bus 16位 PC/XT Bus 8位 1980 1990 年份 扩展总线的发展

  19. 计算机硬件基础知识 各种扩展总线的性能比较

  20. 计算机硬件基础知识 PCMCIA总线 • 小、薄、轻环境下的总线系统 • 用于便携式计算机 • 个人计算机存储卡国际联盟 • Personal Computer Memory Card International Association

  21. 计算机硬件基础知识 总线、外设和接口 • RS-232C：通用的串行端口 COM • USB：通用串行总线（Universal Serial Bus）由Intel提出的一种新型接口标准，目前已是主流规范 • 使所有的低速设备都可以连接到统一接口上 • 支持功能传递，可以相互连接成串 • 为设备提供电源 • 具有热插拔功能 • 以树状结构连接127个几乎目前所有种类的外设 • 最大数据传输速率为12Mbps • USB 2.0的数据传输速率可达到480Mbps • IEEE 1394：另一个用于高速传输数据的串行接口标准 • 数据传输速率可达到400Mbps。

  22. 计算机硬件基础知识 发展中的计算机技术 • 摩尔定律 • Intel创始人摩尔1965年提出 • 预言单位平方英寸芯片的晶体管数每过18－24个月就增加一倍 • 超线程技术(Hyper-Threading) • 迅驰技术 • 双核处理器(Dual Core Processor)和多核处理器

  23. 计算机硬件基础知识 实验与作业要求（继续前面未完成的任务） • 《计算机基础实践教程07版》 • 7.1.3 上机实践 P320 • 7.1.4 习题与思考 P322

  24. 计算机硬件基础知识 冯·诺依曼结构

  25. 计算机硬件基础知识 磁芯存储器

  26. 计算机硬件基础知识 半导体存储器

  27. 计算机硬件基础知识 闪存卡 • 基于半导体技术 • 特性：低功耗、高可靠性、高存储密度、高读写速度 • 数码相机、MP3、PDA • (Personal Digital Assistant) 索尼公司的Memory Stick(MS) Compact Flash (CF)卡 Smart Media (SM)卡 • Multi Media Card(MMC)

  28. 计算机硬件基础知识 磁光技术移动存储产品 • 专业应用 • 产品类别 • 磁阻技术的ORB • 结合光学与电磁学可重复擦写存储技术的MO • 体积小巧的Click! • IBM的Microdrive • 使用了DVD技术的Dataplay

  29. 计算机硬件基础知识 闪盘 • USB接口 • 整合闪存芯片、USB I/O控制芯片 • 容量：16MB~2GB • 深圳朗科公司开发的优盘(OnlyDisk) • 华旗资讯的爱国者迷你王(MiniKing)等

  30. 计算机硬件基础知识 移动硬盘 • USB接口 • IEEE1394接口

  31. 计算机硬件基础知识 CPU Cache RAM(Random Access Memory)随机存储器

  32. 计算机硬件基础知识 从8位的PC总线到16位ISA总线系统 • PC/XT总线 • 80年代初 • IBM PC/XT计算机 • ISA总线 • 工业标准体系结构(Industry Standard Architecture) • 为16位的286 PC/AT计算机开发

  33. 计算机硬件基础知识 PCI总线系统 VL-Bus • 1993年，Intel等推出 • 外围部件互连(Peripheral Component Interconnect) PCI-Bus • 特性 • 比VL-Bus更优秀，主要供Pentium使用 • 总线通过“PCI桥”与微处理器相连，不会过热 • 增加了高速的读/写缓冲器，解决数据延迟问题 • 支持64位数据传输，数据传输率267Mbps

  34. 计算机硬件基础知识 硬盘上使用的IDE接口线和插头

  35. 计算机硬件基础知识 硬盘和光盘 硬盘 • 高速、大容量，80GB~200GB • 硬盘接口http://publish.it168.com/cword/2816.shtml • IDE（ Integrated Drive Electric）接口 • SCSI（Small Computer System Interface）接口 • 光纤通道 • SATA • 光驱的接口与硬盘的相同 图示

  36. 计算机硬件基础知识 软盘 • 软盘：移动存储设备 • 3.5英寸，1.44MB • 需要有相应的软盘驱动器 • 软盘的写保护

  37. 计算机硬件基础知识 显示器、显示卡、键盘和鼠标 • 显示器： 参数：尺寸、分辨率、材料类型 • 显示卡 • 模拟接口与数字接口 • AGP图形加速显示卡 • 显示内存 • 键盘：101/102键、Windows键、无线键盘 • 鼠标：机械的、光电的、无线遥控

  38. 计算机硬件基础知识 打印机、扫描仪 • 打印机 • 扫描仪： • 性能指标：分辨率、色彩位数 、扫描幅面 、扫描速度 • 分类：手持式扫描仪、平板扫描仪、滚筒扫描仪

  39. 计算机硬件基础知识 • 声卡：多媒体功能必不可少的，用于录音和放音 • 技术指标：采样位数、最高采样频率、是否采用数字信号处理器（DSP）、FM合成+波表（ Wave Table）合成、内置混响和功放芯片、Internet连接 • 调制解调器：电话线上网 • 内置式与外置式(PC机)、PCMCIA(便携机) • 技术指标：速率、差错控制标准 、数据压缩标准 、传真（FAX）功能、兼容性(美国Hayes) • 网卡 ：局域网

  40. 计算机硬件基础知识 接口 USB口 游戏接口 PS/2口 并行口 声卡音频接口 串行口

  41. 计算机硬件基础知识 U盘

  42. 计算机硬件基础知识 容量单位 • 1B = 8bits (Max : 255) • 1KB=1024B=210 • 1MB=1024KB=220 • 1GB=1024MB=230 • 1TB=1024GB=240

  43. 计算机硬件基础知识 系统软件 计算机软件系统 应用软件 计算机系统 中央处理器 计算机硬件系统 存储器 输入设备 输出设备 计算机系统基本组成

  44. 内部存储器（内存） 随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM） 高速缓冲存储器（Cache） 外部存储器（外存） 由软盘、硬盘、U盘、光盘和磁带存储器等组成 计算机硬件基础知识 存储器

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