微型计算机系统基础课件

2.1 微型计算机的总线结构 2.2 微型计算机硬件系统 2.3 微型计算机软件系统,微型计算机系统基础,微型计算机的总线结构,计算机硬件基本知识：硬件系统的总线结构图;微机系统五大组成部分及功能;计算机的主要性能指标,计算机软件基本知识：语言的概念，系统软件、应用软件的概念，操作系统、汇编程序、编译程序和解释程序的功能,本章重点,2.1 微型计算机的总线结构,内部总线:连接CPU的各个组成部件(芯片内部） 系统总线：连接计算机中各大部件 （1）地址总线 （2）数据总线 （3）控制总线 外部总线 ：连接计算机和外部设备,总线（Bus）是微型计算机中用于连接CPU、存储器、输入/输出接口等部件的一组信号线和控制电路，是系统内各种部件之间共享的一组公共数据传输线路。 总线由多条信号线路组成，每条信号线路可以传输二进制的0或1信号。 微型计算机中的总线一般分为内部总线、系统总线和外部总线。,1.内部总线 内部总线位于微处理器CPU的内部，也称芯片内部总线，用于运算器（ALU）、控制器和各种寄存器之间的相互连接及信息传送。由于受芯片面积及对外引脚数的限制，片内总线大多采用单总线结构。,2系统总线 系统总线是指主板上连接微型计算机中各功能部件之间的总线，是微机系统中最重要的总线，通常采用三总线结构。 系统总线分为3个功能组： 地址总线AB（Address Bus) 数据总线DB（Data Bus) 控制总线CB（Control Bus),（1）地址总线（AB）：用于传送由CPU发出的地址信息，该地址信息或为CPU要访问的内存单元地址，或为CPU要访问的输入/输出接口的地址信息。地址总线是单向总线，其位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小。 （2）数据总线（DB）：用于传送数据信息，是CPU与内存、CPU与输入/输出接口之间传输数据的通道，是双向总线。,（3）控制总线（CB）：用于传送控制信息和时序信息。控制信息中，有的是CPU向内存或CPU向I/O接口电路发出的信号，如读/写信息、片选信号、中断响应信号等。控制总线上的信息传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的，控制总线的位数要根据系统的实际需要确定。,3外部总线 外部总线是微型计算机和外部设备之间的总线，微型计算机作为一种设备，通过该总线和其他设备进行信息与数据交换。,2.2 微型计算机硬件系统,一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统是构成计算机系统的各种物理设备的总称，它包括主机和外部设备两部分。,主机箱,立式机箱,卧式机箱内部构造,2.2.1 系统主板,内存,总线插槽,接口卡,CPU,串行接口,USB接口,2.2.1 主板 1.主板的功能 主板是微机中重要的部件，其主要功能是传输各种电子信号，部分芯片也负责初步处理一些外围数据。 目前市场主流为ATX主板。不同类型的CPU，往往需要不同类型的主板与之匹配。,2CPU插座 目前CPU均采用Socket插座。 3芯片组 芯片组指固定在主板上的三大核心芯片：（1）北桥芯片（MCH）主要负责内存与CPU的数据交换、显示数据与CPU数据的交换 ； （2）南桥芯片（ICH）南桥芯片负责数据的上传与下送 ； （3）BIOS芯片（FWH）BIOS芯片则关系到硬件系统与软件系统的兼容性。,2.2.2 CPU,CPU是整个计算机系统的控制中心，它严格按照规定的脉冲频率工作，一般来说，工作频率越高，CPU工作速度越快，能够处理的数据量也就越大，功能也就越强。 1CPU的组成 CPU是微型计算机的核心芯片，它包括运算器、控制器和寄存器3个主要部分，为单总线结构。,目前的Pentium 4 CPU采用FC-PGA2封装 和LGA封装两种形式。,LGA封装的Pentium 4 CPU芯片外观形状,Pentium 4CPU FC-PGA2封装形式,2CPU的类型 3CPU技术性能 CPU字长：指CPU内部各寄存器之间一次能够传递的数据位数，即在同一单位时间内能一次处理的二进制数的位数。 CPU主频：CPU主频也叫工作频率，是CPU内核电路的实际运行频率 Cache（高速缓存）：增加Cache的容量也可以极大地改善CPU的性能，目前Pentium 4 CPU的Cache容量为128KB2MB，甚至更高。,2.2.3 存储器,计算机的存储器用来存放程序和数据，其容量的大小、存取数据速度的快慢将直接影响到微机系统的性能。,注意： 计算机运行时的程序和数据均放在RAM中，一旦掉电，其中的内容将全部丢失。,1、内存,注意： 1.地址：存储单元的一个编号，数据的存取须通过该编号完成。 容量实质上指RAM的容量（因为ROM可存储容量为0 )。 2. RAM：随机存储器，可读写，断电后数据丢失。 3.ROM：只读存储器，不可写，预先存入数据，断电后数据不丢失。,短暂地保留数据、其特点是速度快。分为随机存取存储器（RAM,静态SRAM和动态DRAM）、只读存储器（ROM）、高速缓冲存储器（Cache)。,4.存储容量：内存单元的总数，通常一个单元为一个字节，,内存地址,RAM在实际存储的时候被分成为许多等长的存储单元，在微机中一般按照字节存储，即按字节来分存储单元。比如，如果有内存kB，则被分为1024个存储单元。每个存储单元将被赋予一个编号即内存地址。,FFFFH 0002H 0001H 0000H,注意区分内存地址和内存地址中的内容。,外存储器之一：硬盘存储器,2、外存,外存储器之二:软盘存储器,软盘一般有5寸盘(5.25“)和3寸盘(3.5”)，高密3寸盘的存储容量为1.44M，高密5寸盘容量为1.2M，现在一般采用3寸盘。在DOS中用“A：”、或“B：”来表示软盘的盘符。,读写窗口,挡板,塑料壳,轴盘连接孔,盘片,写保护孔,3.5英寸软盘示意图,外存储器之三：光盘存储器,原理：运用光盘盘面的凸凹不平，表示“0” 和“1”的信息，光驱利用激光头产生激光扫描光盘盘面，读取“0”和“1”的信息。 特点：记录密度高，存储容量大，数据保存时间长。 类型： 只读型光盘(CD-ROM)，只能读取信息，不能写入，可提供680M的存储空间。 一次写入型光盘(CD-R)，只能写一次，写后不能修改。 可擦型光盘(CD-RW)，可以重复读写，但需要光盘刻录机操作。,外存储器之四、五：优盘与移动硬盘,优盘（又名闪存盘）,移动硬盘,特点：,容量大，单位存储成本低； 速度快； 兼容性好，即插即用； 具有良好的抗震性能。,特点：防潮、耐高低温、抗震、防电磁波、 容量大、携带方便等,外存是一种长期保留数据的装置，属外部设备。既是输入设备，又是输出设备，主要用于和内存储器交换信息。有硬盘、软盘、光盘、U盘、移动硬盘。,CPU、内存、外存间的关系：,外存和内存的比较：速度较内存慢、容量一般较内存大，且价格比内存便宜。软盘容量为1.44M，常见硬盘达GB级以上，光盘容量有500600MB，有可擦写光盘。,cache,RAM,外存：硬、光、U、软,速度,容量,慢,快,大,小,各种存储器特点比较,cpu,1. I/O接口 主板外部接口是用来连接键盘、鼠标（串行接口）、音箱、麦克风、显示器、打印机（并行接口）、电话线等其它外部设备，实现数据交换的功能。 USB接口， 通用串行 总线接口 标准。,2.2.4 微机接口,2.2.5 输入输出设备,显示器 打印机 绘图仪,键盘 鼠标 扫描仪,输入设备,输出设备,1. 键盘,键盘(101键)由4个部分组成（主键盘区、功能键区、编辑键区、小键盘区）。,无线光电鼠标器,2. 鼠标器,主要用于视窗界面的操作环境中，通过在桌面上移动鼠标器带动光标移动来实现各种需要的操作。 鼠标器通过串行通讯接口与主机相连，有机械式和光电式两种。,3. 显示器,如同一台电视机，能及时显示计算机的提示信息和程序的运行结果，是向用户提供信息的重要设备。主要由显示监视器和显示适配器（显卡）两部分组成：,（VGA是一种显示标准）,(1) 显示器的分类（按器件分）：,有阴极射线管显示器(CRT)(模拟显示方式）、液晶（LCD)（数字显示方式）、发光二极管、等离子体、荧光等平板型显示器。,(2) 显示器的主要技术参数,屏幕尺寸：主要有14英寸、15英寸、17英寸、20英寸等规格。 点距：屏幕上荧光点间的距离。越小越好，现有的规格0.20,0.25,0.26,0.28,0.31,0.39(毫米)等。 显示分辨率(最主要参数）：通常写成(水平点数)×(垂直点数)的形式，点数越多越好，目前1024 ×768较普及。 刷新频率：每分钟屏幕画面更新的次数，频率越高越好， 一般是75Hz200Hz。,4打印机,打印机的主要技术指标：,打印速度：CPS（字符/秒）表示； 打印分辨率：DPI（点/英寸）表示； 最大打印尺寸：A4或A3。,击打式（针式打印机）和非击打式（激光打印机和喷墨打印机）,5. 扫描仪,6. 绘图仪,扫描仪是一种光机电一体化的输入设备，它可以将图文形象转换成可由计算机处理的数字数据。,绘图仪是一种输出图形的硬拷贝设备。,思考：数码相机和数字化仪是输入设备还是输出设备？,2.2.6 多媒体计算机系统组成,多媒体计算机的硬件技术要求主要有3点：,一是要求主机处理性能强大。对CPU的要求较 高，最好采用高频率、超线程、多内核、低发热 的产品 。 二是要求主机接口齐全。由于多媒体设备繁多， 技术规格不一，因此多媒体计算机必须有足够多 的接口。目前较为流行的多媒体设备接口主要是 USB（通用串行总线）接口。 三是各种多媒体设备齐全。,2.2.7 微型计算机的主要性能指标,字长：计算机一次可并行处理的二进制数码的位数 （分32位、64位等几种字长）,主（内）存贮器的容量：128MB/256MB/512MB/1GB等,运算速度（或时钟频率）MIPS（每秒百万条指令） 主频，即主时钟频率。 80486：33MHZ66MHZ之间 Pentium 4：2.4GHZ 频率越高，速度越快。,外部设备配置,性能指标,此外，还有功能指标、可靠性指标、兼容性指标等。,重点,1.5 计算机软件系统的组成,计算机软件系统,应用软件,系统软件,一种用来管理计算机系统软硬件资源、提高计算机工作效率的系统软件。 单用户操作系统：DOS 多用户多任务： windows XP/2000/98 网络操作系统：Unix, netware,Windows NT, Linux,1.5.1 系统软件,系统软件主要有：操作系统、语言处理程序（如VB、C、VFP等）、工具软件等,1.操作系统(OS, Operating System),机器语言 以二进制的指令码编程，最早的一种编程工具。 特点：机器容易接受、执行程序效率高，但编程复杂，极易出错，可移值性差，现在已不采用。 汇编语言 二进制指令的简单符号化。如加法指令用ADD表示等。 特点：比机器语言编程进了一大步，且机器也易于接受，执行效率较高，但编程仍然复杂，较易出错，目前主要用于计算机控制方面的编程。 （Z80、Intel8088、 Intel80486汇编语言等）,2. 程序设计语言和语言处理程序,（1）程序设计语言,源程序：由高级语言或汇编语言编写的程序。 目标程序：由源程序翻译成的机器语言程序。 可执行程序：由机器语言组成的程序。,高级语言 一种接近人类语言的计算机程序设计语言。 特点：编程容易，程序设计能力较强，可移植性好，是目前广泛采用的一种编程语言，如BASIC、FORTRAN、C、FoxPro、VB、VC、VF、Java语言等。,编写的程序分为3类：源程序、目标程序、可执行程序,包括汇编程序、编译程序、解释程序： 汇编程序：将汇编语言源程序翻译成目标语言程序。 编译程序：将源程序一次性翻译成目标语言程序。如Fortran、Pascal、C。 解释程序：对源程序逐条解释，解释一条，执行一条，直至执行完整个程序。无目标程序生成。如Basic