第一章 微机组成与工作原理

第1章大学计算机应用基础微机组成与计算机基础§1.1认识微机部件§1.2微机的硬件系统§1.3计算机工作原理§1.4计算机中的信息表示§1.5计算机软件§1.6存储单位§1.7开机与关机第一章微机组成与工作原理§1.1认识微机部件1、微机配置单2、微机组装过程第一章微机组成与工作原理微机的主要部件：第一节认识微机部件显卡声卡网卡微机配置单：第一节认识微机部件微机配置单配置品牌型号价格CPUIntel酷睿2双核E8400(散)￥1070主板技嘉GA-EP45T-UD3LR(rev.1.0)￥1099内存金士顿2GDDR31333￥280硬盘希捷500GB7200.1216M（串口/散）￥1399显卡Inno3DiChillGTX260+金牛收藏版￥239光驱先锋218VXL￥239液晶显示器三星T220￥1450机箱酷冷至尊开拓者P100￥359电源航嘉冷静王至尊版(ATX12V2.3版)￥450鼠标RazerDeathAdder炼狱蝰蛇￥320键盘DELLSK-8135￥260音箱漫步者R201T08￥210合计金额：7491元微机组装过程：第一节认识微机部件开箱的主机组装的微机组装Flash第二节微机的硬件系统§1.2微机的硬件系统1、中央处理器CPU2、内存储器3、外存储器4、主板及芯片组5、输入、输出6、微机DIY1.2.1中央处理器中央处理器CPU1、CPU的主要功能CPU是计算机的心脏，用来实现程序控制功能（自动从内存中读入指令和自动执行指令）2、CPU的结构示意图标志寄存器指令寄存器数据暂存器控制电路指令译码器地址寄存器指令指针寄存器R1R2R3R4寄存器组运算器PCALUCPU由运算器、控制器组成；CPU中还有若干个寄存器，用来保存等待处理的数据；中央处理器CPU3、CPU的发展历程8080处理器奔腾4处理器4004处理器8088处理器微处理器的性能构成因素设计架构时钟频率软件优化频率108KHz，晶体管2300个频率2MHz，晶体管6000个频率5-10MHz，晶体管29000个频率2GHz，晶体管4200万个19711974Altair1972IBMPC2000Intel微处理器芯片历程中央处理器CPU4、CPU的工作流程数据结果寄存器4寄存器5累加器9加控制单元1.要处理的数据从RAM中取出，放到寄存器中2.控制器发出信号，指明要进行的操作3.运算器执行操作，将结果存放到累加器中4.结果送回RAM图1-32CPU的运算过程例如：计算4+5的值中央处理器CPU5、CPU主要性能指标（1）主频CPU的主频指CPU能够适应的时钟频率，或者说是CPU产品的标准工作频率，它等于CPU在一秒钟内能够完成的工作周期数。CPU的主频的单位：HZ（赫兹）。主频越高，速度越快。（2）外频与倍频CPU的外频指CPU与主板之间同步运行的速度，决定着整块主板的运行速度。倍频是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高CPU的主频也越高。中央处理器CPU（3）字长字长指CPU在一次操作中能处理的最大数据单位，它体现了一条指令能处理数据的能力。如：一个CPU的字长为16位，表示每执行一条指令可以处理16位二进制数据。显然，字长越长，CPU处理的数据越多。目前的奔腾机已是64位。（4）高速缓冲存储器影响CPU性能的一个重要因素就是高速缓冲存储器。它是一种可以进行高速数据交换的存储器，先于内存与CPU交换数据，因此速度极快，避免了CPU等待从RAM中传输数据而浪费太多时间。在PC的配置中，一般都带有高速缓存（例如带有512KB缓存）。当然，缓存越大，价格越高，且它们于CPU封装在一块芯片上。存放当前内存中频繁使用的程序块和数据块，并以接近于cpu的速度向CPU提供指令和数据。中央处理器CPU6、CPU新技术（1）双核处理器双核心/多核心处理器是在一块CPU上集成两颗或者两颗以上处理器的核心，并通过并行总线将个处理器核心连接起来，从而提高计算能力。（2）45纳米CPU的制作，数值越小越好，性能越好，发热越小。2007年英特尔发布第一款给予45纳米的四核处理器，这标志着处理器制作正式跨入45纳米。在人类的一根头发上可以放置2000多个45纳米晶体管。中央处理器CPU7、常见术语（1）超频通常所指的超频多指CPU的超频，通过调整CPU的外频和倍频就能提高CPU的主频。超频会加快器件的老化，缩短计算机的使用寿命。中央处理器CPU8、Intel与AMDIntel与AMD是生产CPU的两大厂家英特尔公司是全球最大的半导体芯片制造商，它成立于1968年，1971年，英特尔推出了全球第一个微处理器。这一举措改变了公司的未来，同时微处理器所带来的计算机和互联网革命也改变了整个世界。Intel奔腾（Pentium）PentiumProPentiumII赛扬（Celeron）奔腾III奔腾4赛扬D（CeleronD）奔腾D（PentiumD）酷睿双核IntelCoreDuo酷睿2双核IntelCore2Duo酷睿2四核IntelCore2Quad奔腾双核Intelpentiumdual-core中央处理器CPUAMDAMD成立于1969年，AMD公司专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器、闪存和低功率处理器解决方案,其在CPU市场上的占有率仅次于Intel。AMD速龙（Athlon64）AMD双核速龙™64（AthlonX264）AMD炫龙™64（Turion64）AMD闪龙™（Sempron64AMD羿龙™（phenom）AMD雷鸟™（Thunderbird）AMD钻龙™（Duron）中央处理器CPUIntel与AMD的区别：Intel对准高端市场。AMD对准中低市场Intel工作稳定性好。AMD游戏性和超频性好AMD的发热量和功耗比Intel的高。（主要是Intel的CPU构架和制作工艺比AMD的先进。不过现在AMD也是45纳米级别了，功耗和发热量都下来了）价格的差距显而易见Intel高于AMD。中央处理器CPU补充：电脑中的32位或者64位指什么？CPU的字长有32位或者64位操作系统有32位或者64位WinXP操作系统都是32位，vista操作系统也是32位，Windows7是64位的如何查看自己的电脑是多少位的？在开始|运行中输入“winmsd”，如果你的系统是64位的，则会明确标示出“x64Edition”。如果你的系统是32位的，则会明确标示出“x86Edition”。内存储器与处理器直接相连的存放数据的器件称为内存；不直接与处理器相连的介质如磁盘称为外存；随机访问存储器RAM只读存储器ROMCMOS存储器内存包括：虚拟存储器1.2.2内存储器内存储器1、随机存储器RAM随机存储器在计算机中主要用于临时保存数据。便于处理器对数据进行处理。一旦关闭电源或发生断电，其中的数据就会丢失。随机存储器可以看作是计算机处理器的“等待室”。RAM保存了等待处理的数据，还保存了将要用于处理数据的指令。思考：当使用Word进行文字编辑时，输入的文字内容存储在哪里？内存储器随机存储器RAM的性能指标（1）速度内存条的速度一般用存取一次数据的时间（单位一般是ns）来作为性能指标，ns越小，其速度越快。（2）容量内存条的容量一般用MB、GB来表示，现在的危机通常有512MB—2GB的存储容量。内存储器随机存储器RAM的常用术语（1）金手指金手指：所谓多少“线”，是指内存条与主板插槽接触时有多少个接触点。目前的微机都是168线内存条。PC上使用的内存PCI插槽AGP插槽ISA插槽内存储器（2）静态存储器SRAM、动态存储器DRAMSRAM:用途广泛，速度非常快，但成本高。目前只用于CPU内部的一级缓存以及少量的网络服务器和路由器上使用。DRAM:是目前奔腾计算机普遍使用的内存形式，它的刷新周期与系统时钟保持同步，使RAM与CPU以相同的速度同步工作，减少了数据存取时间。双通道DDR:即DDRSDRAM，人们习惯称为DDR，是双倍速率同步动态随机存储器。即一个时钟周期内传输两次数据。DDR2:拥有两倍于DDR的预读取能力，即4倍数据读取。内存储器（3）内存常用产品金士顿1GBDDR31333内存适用类型：台式机内存传输类型：DDR3内存主频：1333MHZ内存容量：1024MB内存电压：0伏海盗船2GBDDR2800内存适用类型：台式机内存传输类型：DDR2内存主频：800MHZ内存容量：1024MB内存电压：1.80伏内存储器2、虚拟内存例如，运行一个字处理软件需要4MB内存，一个电子表格软件需要3MB内存，而实际上只有4MB内存，显然内存不够了，这时操作系统（如Windows）管理的虚拟内存就派上用途了，把部分外存空间作为主存使用，以此为用户提供足够大的地址空间——虚存空间。虚拟存储器技术实际上是采用内、外存结合的办法实现的。内存储器1.首先执行的字处理软件(WordProcessor)占用了大部分内存，同时又运行一个电子表格程序(Spreadsheet)2.操作系统将字处理软件中近期最少使用的程序段移至硬盘的虚拟内存中3.电子表格程序就可以加载到内存中字处理软件释放的内存空间中虚拟存储器的工作原理内存储器2、只读存储器ROM只读存储器是存放了计算机准备进行处理任务工作指令的芯片。ROM中的指令是永久的，要改变它们只有将其从主板上取出，使用另外的芯片来替换。这是因为当打开计算机时，CPU得到电能，开始准备执行指令，可是由于刚刚开机，RAM还是空的，并没有那些需要执行的指令，所以就需要ROM保存一个称为BIOS的ROM。当打开计算机的时候，CPU执行ROMBIOS中的指令来搜索磁盘上的操作系统文件。然后把这些文件调入RAM中，即可进行后面的工作。为何还要使用ROM呢？内存储器3、CMOS存储器计算机必须知道磁盘上的磁头、柱面数目和扇区的大小，否则就不能找到操作系统文件。CMOS是微机主板上的一块可读写的RAM芯片，用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。CMOS可由主板的电池供电，即使系统掉电，信息也不会丢失。CMOS设置界面外存储器1.2.3外存储器存储介质：磁盘、磁带、CD、DVD等存储设备：软盘驱动器、硬盘驱动器、磁带驱动器、CD驱动器、DVD驱动器等数据存储系统存储技术磁存储光存储固态存储软盘、硬盘、磁带属于磁存储CD、DVD属于光存储数码相机属于固态存储外存储器播放74分钟唱片音乐，容量为640MB，后来，播放80分钟唱片音乐，容量为700MBCD光盘：DVD光盘：最初为了给标准长度电影提供足够空间，后来应用于计算机存储数据。容量为4.7GB，双层DVD容量为8.5GB的数据光驱DVD光驱：兼容各种常见格式文件的播放CD-ROM光驱：只读存储设备COMBO光驱：康宝光驱，是一种集合了CD刻录、CD、DVD播放为一体的多功能光存储设备刻录光驱：CD刻录、DVD刻录外存储器♫查看自己的光驱面板上有字母标识♫标有CD-RW为CD刻录光驱；只能刻录CD光盘♫标有DVD-RW为DVD刻录光驱；可以刻录CD、DVD光盘♫标有CD-ROM为CD光驱；只能读取CD光盘♫标有DVD-ROM就是DVD光驱：可以读取CD、VCD、DVD光盘如何查看自己的光驱是不是刻录光驱？如何刻录光盘？♫使用Nero软件。外存储器硬盘IDE接口：用于连接IDE类型的硬盘和光盘驱动器SCSI接口：速度快、容量大、稳定性好，但价格高，常用于网络服务器上数据接口性能指标容量主轴转速主流硬盘容量为80G—几百G决定硬盘内部数据传输率常用的转速为7200r/min主板及芯片组1.2.4主板及芯片组各种插槽：连接声卡、显卡、网卡等接口：连接鼠标、键盘等主板电子元件：集成主板？？主板及芯片组总线蚀刻在主板上的电路就像电线一样，为芯片之间传送数据主板包含了处理器、内存条和处理基本输入输出的芯片扩展卡插在扩展槽中主板电源微处理器芯片端口提供到外围设备的连接随机访问内存（RAM）芯片临时性地保存数据主板及芯片组扩展槽PCI插槽AGP插槽ISA插槽ISA