第2章微型计算机系统基础

2.1微型计算机系统基本组成2.2微型计算机的硬件系统2.3微型计算机的软件系统2.4微型计算机的分类与主要性能指标2.5多媒体计算机基本知识2.6计算机病毒基本知识微型计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统指构成计算机系统的物理实体或物理装置。软件系统指在硬件基础上运行的各种程序、数据及有关的文档资料。通常把没有软件系统的计算机称为“裸机”。微型计算机采用总线结构将CPU、主存储器和输入、输出接口电路连接起来，基本结构如下图所示：外存接口输入接口输出接口其他I/O接口主存储器CPU硬盘驱动器软盘驱动器光盘驱动器键盘鼠标显示器打印机各种外部设备地址总线数据总线控制总线微型计算机的硬件系统一般由安装在箱内的CPU、主板、内存、显示卡、硬盘、软驱、电源及显示器、键盘、鼠标等组成，为使电脑具有多媒体处理能力，还可以配备光驱和声卡等设备。微型计算机的软件系统由系统软件和应用软件组成。微型计算机的系统软件包括操作系统、语言处理系统、数据库管理系统、服务性程序等。操作系统有：DOS、Windows、WindowNT、UNIX语言和语言处理系统：Basic、C、Javat数据库系统：Foxpro、Access、Oracle、SQL服务性程序有对系统实施监控、调试、故障诊断的程序及各工具软件。应用软件：文字处理软件、辅助设计软件、图形处理软件等。1.总线的概念计算机系统中功能部件必须互连，但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一级线路与CPU直接连接，那么连线将会错综复杂、难以实现。为了系统结构，常用一组线路，配以适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，这组多个功能部件共享的信息传输线称为总线。采用总线结构便于部件和设备的扩充，使用统一的总线标准，不同设备间互连将更容易实现。2.总线的分类一般有内部总线、系统总线和外部总线。内部总线指芯片内部连接各元件的总线。系统总线指连接CPU、存储器和各种I/O模块等主要部件的总线。外部总线则是微机和外部设备之间的总线。这里主要介绍微机中的系统总线。3.系统总线系统总线根据传送的内容不同，分为数据总线、地址总线、控制总线。（1）数据总线数据总线用于CPU与主存储器、CPU与I/O接口之间传送信息。数据总线的宽度决定每次能同时传输信息的位数，因此数据总线的宽度是决定计算机性能的主要指标。计算机数据总线等于计算机的字长。目前采用的有16位、32位、64位等几种。（2）地址总线用于给出源数据或目标数据所在的主存单元或I/O端口的地址。地址总线的宽度决定CPU的寻址能力。若微型计算机采用N位地址总线，则计算机的录址范围为0~2n-1。（3）控制总线用来控制对数据总线和地址总线的访问和使用。4.常用的总线标准（1）ISA总线标准是IBM公司1984年为推出PC/AT机而建立的系统总线标准，所以也称为AT总线，它的时钟频率为8MHz。数据总线的宽度为16位，最大传输速率为33MB/s。（2）EISA总线是1988年由Compaq等9家公司联合推出的总线标准。它是在ISA总线的基础上发展起来的高性能总线。EISA总线完全兼容ISA总线信号，它的时钟频率为8.33Mhz，数据总线和地址总线都是32位，最大传输速率为33MB/s。（3）VESA总线简称为VL总线。它定义了32位数据总线，且扩展到64位，使用33MHz时钟频率，最大传输率达132MB/s。VESA总线可与CPU同步工作，是一种高速、高效的局部总线。VESA总线支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔腾微处理器。（4）PCI总线是当前最流行的总线之一。它是由Intel公司推出的一种局部总线，它定义了32位数据总线，且可扩展为64位。传输率可达132MB/s，64位的传输率达246MB/s，可支持多组外围设备。PCI不能兼容现有的ISA、EISA、MCA总线，但它不受制于处理器，是基于奔腾等新一代微处理器的总线。5.系统总线的性能指标（1）总线的带宽（2）总线的位宽（3）总线的工作频率1.概念与功能中央处理器（CentralProcessingUnit，简称CPU）又被称为微处理器MPU，是微型计算机的核心部件。它是由运算器、控制器、存储器等组成，并采用超大规模集成电路制成芯片。1.概念与功能运算器主要用于完成各种算术运算和逻辑运算的元件。控制器是计算机的指挥控制中心，控制器从存储器中逐条取出指令、分析指令、确定指令类型并对指令进行译码，按照先后顺序负责向其他部件发出控制信号，保证各部件协调工作。寄存器是在处理器内部的暂时存储部件，寄存器是影响CPU性能与速度的一个重要因素。2.CUP的主要性能指标（1）字与字长：在计算机中，数据的长度用“字”表示，每个字所包含的二进制数的位数称为字长。由于字长是计算机中的CPU一次能够同时处理的二进制数的位数，因此它直接关系到计算机精度、速度和功能。字长越长，清度越高，计算机处理数据的能力也越强，但硬件成本也越高。（2）主频：CPU的时钟频率指CPU在单位时间（秒）内平均工作的次数，单位为MHZ（兆赫兹）。时钟频率决定计算机的运算速度，时钟频率越高，计算机的运算速度越快。（3）时钟频率：CPU的外部时钟频率（即外频），它直接影响CPU与内存之间的数据交换速度。时钟频率由电脑主板提供。（4）地址总线宽度：决定了CPU可以访问的物理地址的空间。（5）数据总线宽度：负责整个数据流量的大小，数据总线宽度决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入输出设备之间一次数据传输的信息量。（6）内部缓存：封闭在CPU芯片内部的高速缓存，用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据，存取速度与CPU主频一致。微型计算机内部直接与CPU交换信息的存储器称为主存储器或内存器。其主要功能是存放计算机运行时所需要的程序和数据。1.内存储器的分类微型计算机内存器分为随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、高速缓冲存储器。2.内存的性能指标对存储器主要要求有存储容量大、存取速度快、稳定可靠、经济性能好。存储器的主要性能指标有：（1）存储容量（2）存取周期主机板又称为主板，用于连接计算机的多个部件。主板主要包括CPU的SOCKET插座或SLOT插槽、内存插槽、总线扩展槽、各种接口（串行口、并行口、USB接口、键盘接口、鼠标接口）、BIOS芯片、CMOS芯片等。目前新的主板还集成了显卡、声卡网卡等。1.软盘存储器（1）软件盘（2）软盘驱动器（3）大容量软盘2.硬盘存储器使用时注意事情：（1）转动时不关闭电源（2）防震动、碰撞（3）防病毒，定期对数据进行备份（4）严禁格式化、分区、高级格式化等操作3.光盘存储器（1）光盘，又称CD①只读型光盘CD—ROM②一次写入型光盘CD—R③可重写刻录型光盘CD－RW（2）CD－ROM驱动器（3）DVD数字视频输入设备是用来完成输入功能的部件，即向计算机送入程序、数据以及各信息的设备。1.键盘：用户的程序、数据以及计算机命令都要通过键盘输入。键盘国际标准是104键。2.鼠标：用于程序的操作、菜单的选择等鼠标根据使用原理可分为：机械鼠标、光电鼠标和无线遥控式鼠标。1.显示器按颜色可分为单色和彩色显示器；按原理可分为阴极射线管显示器（CRT）和液晶显示器（LCD）。显示器的技术指标主要有分辨率及刷新率。2.打印机打印机的作用是将计算机运算的结果直接在纸面上输出。目前用的打印技术为击打式和非击打式。典型的击打式打印机是针式打印机，它属于点阵式打印机。目前应用最多的是非击打式打印机，主要有喷墨、激光、热升华等。打印机的技术参数：打印分辨率、打印速度、打印纸最大尺寸。1.微型计算机常用操作系统软件（1）DOS操作系统（2）Windows3.x（3）Windows95和Windows98（4）WindowsNT（5）WindowsXP（6）Linux操作系统2.微型计算机常用的语言及语言处理系统（1）Basic语言（2）Fortran语言（3）Pascal语言（4）C和C++语言（5）JAVA语言3.数据库管理系统（1）Access（2）Oracle（3）Sybase（4）Informix（5）SQLSever1.字处理软件MicrosoftWord、WPS20102.辅助设计软件AuntoCAD、Protel3.图形图像处理软件4.网页设计软件5.网络通信软件6.常用工具软件1.按CPU字长分类可分为8位机、16位机、32位机、64位机2.按结构分类单片机、单板机、多板机3.按用途分类工业控制机、数据处理机4.按CPU型号分类286机、386机、486机、Pentium机、酷睿系列等。字长、运算速度、时钟频率、内存容量（1）字长：在计算机中，数据的长度用“字”表示，每个字所包含的二进制数的位数称为字长。由于字长是计算机中的CPU一次能够同时处理的二进制数的位数，因此它直接关系到计算机精度、速度和功能。字长越长，清度越高，计算机处理数据的能力也越强，但硬件成本也越高。（2）时钟频率（主频）：指CPU在单位时间（秒）内平均工作的次数，单位为MHZ（兆赫兹）。时钟频率决定计算机的运算速度，时钟频率越高，计算机的运算速度越快。（3）运算速度：是指计算机每秒钟能够执行指令的条数，常以MIPS（每秒百万条指令）或MFLOPS（每秒百万条浮点指令）。（4）内存容量：是指内存储器中的RAM（随机存储器）与ROM（只读存储器）的容量总和。内存容量反映了计算机的内存储器存储信息的能力，是影响整机性能和软件功能发挥的重要因素。内存容量越大，运算速度越快，处理数据的能力越强。此外，评价计算机性能还有一些其他综合指标。如系统的兼容性，完整性、安全性以及性能价格比等。1.多媒体主机多媒体主机通常由主机板、CPU、内存、软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器等组成。多媒体计算要处理的信息需要实现交互综合的效果，所以多媒体计算系统要求中央处理器的速度快、存储器的容量大、输入输出接口及系统总线速度尽可能的快。2.多媒体卡（1）声卡声卡是多媒体计算机的标准配件之一，是实现声波/数字信号相互转换的硬件电路，其主要功能是录制和播放数字声音、编辑合成MIDI音乐等。①声卡的组成：声卡由数字声音处理器、FM音乐合成器、MIDI接口控制器组成。②声卡的工作原理：声卡从话筒中获取声音模拟信号，通过模/数转换器，将声波振幅信号采样转换成数字信号，进行处理后，存储到计算中。当播放声音时，将数字信号送到数/模转换器，还原为模拟波型，放大后输出。③声卡的主要性能指标：采样频率，是模拟信号转化为数字信号时单位时间获得数字数据样本的次数。采样精度声道数信噪比，指音频信号振幅与噪声信号振幅的比率，用分贝来衡量。音效，一个性能优越的声卡应具备良好的声音效果。（2）视频卡视频卡就是多媒体计算机系统中用于支持视频进行采集、处理、播放的部件。视频卡按功能的不同可分为视频采集卡、电视编码卡、电视接收卡、MPEG解压卡、DVD解压卡。3.多媒体输入设备多媒体计算机系统的输入设备除键盘、鼠标之外，还包括图像的输入设备，如扫描仪、数码相机等；视频输入设备如摄像机、录像机等。（1）扫描仪扫描仪是将照片、文字或图片获取下来，以图片文件的形式保存在计算机中的一种设备。①扫描仪的分类：按不同的分类，有不同的分类。按工作原理：平板式、手持式和滚筒式。按可扫描幅面大小：小幅面手持式、中等幅面台式和大幅面工程图。按色彩方式：单色扫描和彩色扫描。按与计算机的接口：SCSI、EPP和USB等3种。②扫描仪的原理：扫描仪主要由光电传感器、机电同步机构、数据传输电路三部分组成。扫描仪的原理是将光学图像转送到光电转换器中变为模拟信号，然后模拟信号通过A/D转换器转换为数字信号，通过计算机接口送到计算机中。它的工作原理与传真机的工作相似。③扫描仪的主要性能指标。光学分辨率：指扫描仪的光学系统可以采集的实际信息量，分辨率越高，图像越清晰。色彩分辨率：表示色彩所用二进制位数，单位为Bit（位），色彩越高，所能表示的色彩数越多，色彩也就越清晰。（2）触摸屏触摸屏与鼠标键盘一样，属于输入设备。①触摸屏的组成：触