硬件

LOGO1第三章计算机硬件2本章等级考试备考要点本章的名词术语比较多，尤其是硬件设备及相关性能参数的概念，准确了解并掌握这些概念是学好本章知识的前提。本章的几乎所有命题都涉及对基本概念的考查，只有做到基本概念清晰、基本原理明白才能保证本章应试的万无一失。3(1)计算机系统的组成(2)CPU的结构及其性能(3)主板、芯片组与BIOS的结构与原理(4)内存的分类，其中主存和Cache是重点(5)总线的组成及其性能和标准(6)基本输入/输出设备的I/O接口类型(7)基本输入/输出设备的结构、性能及其参数(8)硬盘的工作原理、性能、参数，光盘的分类常考知识点43.1计算机的组成与分类3.2PC机的组成3.3常用输入设备3.4常用输出设备3.5外存第3章章节内容53.1计算机的组成与分类63.1.1计算机系统的组成硬件系统软件系统+计算机系统=7计算机系统中由有形电子线路和机电物理装置组成的物理设备的实体叫硬件。硬件这些我们能看见、感知的东西都是硬件8在硬件上运行的程序和相关的数据及文档。软件9硬件和软件的关系•硬件是软件工作的基础•软件是硬件功能的扩充和完善•软件和硬件结合才成为一个完整的计算机系统10计算机系统组成（续）计算机系统软件系统硬件系统应用软件系统软件主机外部设备CPU内存储器运算器ALU控制器CU只读存储器ROM随机存储器RAM还包括：寄存器外部存储器：硬盘、软盘、光盘、闪存……高速缓冲存储器Cache输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、触控屏…输出设备：显示器、打印机、绘图仪……其它设备：调制解调器（MODEM）……操作系统OS：Windows、Unix、Linux、DOS程序语言处理系统数据库管理系统服务程序—检查、诊断、排错程序通用应用软件—如Office办公软件包……专用应用软件：某大学的教务管理系统……11牛刀小试1．___________是程序处理的对象及处理过程中使用的参数1、数据2、文档3、程序4、软件答案：1122．______是能指示计算机完成特定任务的、以电子格式存储的程序、数据和相关的文档。1、计算机硬件2、计算机软件3、软件开发技术4、操作系统答案：2牛刀小试1314ENIAC(1946)掌上电脑计算机的外形发生巨大变化，但硬件的基本逻辑结构都建立在同一模型基础上的。3.1.2计算机的逻辑组成15冯·诺伊曼（JohnVonNeumann，1903-1957）美籍匈牙利学者，他在遍历理论、拓扑群理论等方面做出了开创性的工作，是20世纪最伟大的数学家之一，在30年代撰写的《量子力学的数学基础》对原子物理学的发展有极其重要的价值；建立的经济增长横型体系，特别是40年代出版的著作《博弈论和经济行为》，在经济学和决策科学领域竖起了一块丰碑。1945年提出了“程序内存式”计算机的设计思想,被誉为“计算机之父”。16冯·诺伊曼的设计思想：（1）计算机的五大部件运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。（3）存储程序把程序（解决问题的详细步骤）存储在计算机内，使计算机执行程序时，无需人工干预，能自动、连续地读取、执行指令，并得到预期的结果。（2）二进制（计算机数字化存储）计算机编码采用二进制数字化表示，也就是计算机内部的所有信息仅由0、1来表示。电子计算机：也称冯·诺伊曼计算机。17按照冯·诺依曼的设计理论，计算机的五大基本组成部件：输入设备存储器输出设备控制器运算器数据流：控制流：程序数据结果18①运算器：是直接执行各种操作的装置，它在控制器和程序的控制下完成各种算术运算和逻辑运算和逻辑判断、逻辑比较等。也称为算术逻辑部件（ALU）。②控制器：是计算机的指挥中心，它按人们预先编好的程序进行工作，根据程序中指令的要求，有序地向各个部件发出控制信息，控制信息存储、各种运算、信息输入输出。19存储器内存：外存：软磁盘、硬盘、光盘等随机存取存储器（RAM）：可读可写，断电后信息丢失只读存储器（ROM）：只读，信息不会丢失③存储器(Memory)：存放程序和原始数据的记忆装置。存放当前运行的数据和程序存放暂时不用的信息按功能可以分为：20CPU直接访问内存储器，不能直接访问外存。21用于存放程序、中间结果…直接和CPU进行交换信息。主存储器功能：（存放程序与数据）主存与辅存(外存)关系（信息流向）：CPU主存辅助存储器22外存存取速度比内存慢、容量大、价格低可以长久地存储信息，“永久性存储设备”内存的存取速度外存的存取速度内存存取速度快、容量小、价格高内存的读写速度：十亿分之一秒（纳秒级）23外存可以长久地存储信息，“永久性存储设备”241001101011001100001010110101000110010110位字节位：每一个二进制数0或1所占的数位是信息存储的最小单位bit比特简称b字节：8个二进制位是计量存储容量的基本单位Byte简称B1B=8bit1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB存储器的相关术语251011011001011000某存储器片断：地址：存储单元的编号内容：存储单元中存放的信息38F04H地址......14F04H存储内容地址：存储单元的编号26例如：256M内存实际存储容量为：256MB=256*210KB=256*1024*1024B=256*220B存储容量：存储器所包含的存储单元总数27④输入设备(InputDevice)是把信息送到计算机系统。输入的信息有多种：例如：数字、文字、位置、命令、图形、声音、视频温度、压力等。I/O设备是人和计算机交互的桥梁。⑤输出设备(OutputDevice)是从计算机系统送出信息。例如：文本、语音、音乐、图像、动画等。28各物理部件由总线连接，实现信息的传递。CPU内存储器系统总线I/O控制器外存储器输出设备输入设备I/O控制器I/O控制器I/O端口I/O端口外存储器接口主机外设总线29（1）主机和外设主机＝CPU+内存主机系统＝主机＋I/O控制器＋系统总线外设＝外存储器＋输入/输出设备（2）I/O控制器实现各种外部设备与主机之间连接的接口电路30（3）总线（Bus）用来连接CPU、内存、外存和各种输入输出设备并协调它们工作的一个控制部件，其主要组成部分是用于在各部件间运载信息的一组（或多组）公用的传输线，并由此而得名。根据总线上传输信息的不同，分为：数据总线地址总线控制总线31地址总线的根数影响着CPU对内存的寻址范围。例如：Intel公司于1981年推出的8086微处理器，地址总线有20条，则内存的寻址范围为：220=1MB注意：总共可以表示多少个地址？32真题再现（05单选）1．基于冯．诺伊曼提出的存储程序控制原理的计算机系统，其硬件基本结构包括：()、控制器、存储器、输入设备和输出设备。A．磁盘驱动器B．运算器C．显示器D·键盘B33【点评】：基本概念+基本原理题。考生要区别两种提问的方式：计算机系统的组成和计算机的基本结构，前者通常包括硬件系统和软件系统，后者一般指计算机的五大部件。二者提问的表达方式和相互联系需要引起考生重视，这是构建本章知识体系的一个基本框架。34【小结】迄今为止，我们所使用的计算机都是基本数学家冯·诺依曼提出的存储程序控制的原理进行工作的，即一个问题的解题步骤(程序)连同它所处理的数据都使用二进制表示，并预先存放在存储器中。计算机工作时，CPU从内存取出指令和数据，按指令的规定对数据进行运算处理，直到程序执行完毕。352.一个完整的计算机系统应包括____________。（06单选）–A．主机及外部设备–B.机箱、键盘、显示器及打印设备–C．硬件系统和软件系统–D.中央处理器、储存器及外部设备–[点评]基本概念和基本原理题。C363.下列部件中属于计算机外部设备的是（）（06多选）A．电源B.CPUC.鼠标D.扫描仪[点评]基本概念和基本常识题。CD37[分析]CPU、内存储器、总线等构成了计算机的“主机”，输入／输出设备和外存储器通常称为计算机的“外部设备”、简称“外设”。考生注意，上述是从计算机逻辑(功能)的角度进行划分的，是依据冯·诺依曼提出的“存储程序控制”的原理进行的划分。但是从物理实际来看，计算机系统包括硬件系统和软件系统，其中硬件除了上述的主机和外部设备的五大部件之外，还有机箱、电源、主板，主板上还包括CPU插座、接口卡、风扇等其他硬件。因此题目中的电源从逻辑(功能)上来讲不属于外部设备，它们是不同层面上的划分。即使是从物理实际的角度来看，电源应该属于主机的范畴，即CPU、内存储器、总线是构成计算机“主机”的主要部件，但不是全部部件。383.2.1微型计算机的结构3.2.2微型计算机系统的层次3.2微型计算机系统的组成393.2.1微型计算机的结构40主机箱外观：微机的主机箱从外部看，包括：指示灯按钮与开关各类I/O端口电源供电插座软驱或光驱的插入槽41背面：42机箱内包含：主板、硬盘、软驱、光驱、电源、风扇等43电源44硬盘：45软盘软盘驱动器46光盘驱动器：47扩展板卡：是系统与I/O设备的接口。483.2.2微型计算机系统的层次微机的三个层次：微处理器微控制器微型计算机系统局部全部单片机49微处理器(简称μP或MP)通常指使用单片大规模集成电路制成的、具有运算和控制功能的处理器。微控制器(Microcontroller)是一种把微处理器、存储器、输入／输出接口电路等都集成在单块芯片上的大规模集成电路(也叫单片机)。是微处理器的一种扩展。微型计算机系统：由微型计算机、显示器、输入输出设备、电源及控制面板等组成的计算机系统。配有操作系统、高级语言和多种工具性软件等。50真题再现在电脑控制的洗衣机中，有一块大规模集成电路芯片，用于控制洗衣机工作流程，它一般是A.单片机B.内存条C.微处理器D.ROMA51【分析】：B“内存条”没有控制功能D“ROM”也没有控制功能C“微处理器”有控制功能，但是没有存储功能。52533.3微型计算机的主机（重点）3.3.1微处理器3.3.2微机主板及其主要部件3.3.3存储器层次结构3.3.4I/O操作与I/O控制器3.3.5微机总线543.3.1微处理器(MicroProcessorUnit,MPU)品牌IntelAMDVIA龙芯CPU(CentralProcessorUnit)中央处理器55CPU决定计算机的主要性能和运算速度。56内容提要（1）CPU的发展（2）CPU运算速度的度量单位（3）CPU的内部电路（4）CPU的主要性能指标57（1）CPU的发展（了解）◆1971年Intel公司推出世界上第一个4位微处理器4004。◆1982年，Intel公司发布了具有重要影响的处理器80286（16位），主频为8MHz◆1992年，Intel推出Pentium，开创了PC的多媒体时代PentiumPro（高能奔腾）、PentiumMMX（多能奔腾）、PentiumⅡ、PentiumⅢ◆2000.11，Intel推出Pentium4（32位）◆1981年，以8088（8位）为处理器的IBM-PC的诞生，宣告微机时代的到来。◆80年代末90年代初，80386/80486（32位）以Intel公司为例◆2005年，Intel推出PentiumD（64位）◆2006年，Intel推出Pentium酷睿（64位）5859CPU的性能主要体现在运算速度上。MIPS：百万条定点指令／秒（MillionInstructionsPerSecond）例如,P4微处理器运算速度已超过100MIPS指微机每秒钟能执行多少条指令（2）CPU运算速度的度量单位MFLOPS：百万条浮点指令／秒（MillionFLOatinginstructionsPerSecond）60P4处理器及其表面蚀刻的信息2.80GHZ/1M/800什么意思？？？（3）CPU的主要性能指标61①字长：指CPU运算器位数或寄存器位数