第三章—微型计算机硬件组成.ppt

第三章 微型计算机硬件组成3.1 微型计算机概述微型计算机概述               一个实际使用的多媒体微机硬件系统至少需要主机、键盘、鼠标、显示器和音箱等五个部分n1. 显示器 n2. 主机 n3. 键盘 n4. 鼠标 n5. 音箱  电源光驱                         软驱   显示卡                           网卡                            CPU             主板                                     硬盘 图3.1主  板n3.1.1微型计算机的硬件结构  3.1.2微型计算机的结构方式 n1. 台式个人微机（卧式、立式） n2. 一体机 n3. 准系统机 n 4.笔记本电脑 n5. 平板电脑（Tablet PC） 目前微机主要有目前微机主要有5种结构方式种结构方式 图3.4 液晶一体机图3.3 一台标准的多媒体微机图3.5 准系统机图3.6 笔记本电脑图3.7 平板电脑3.2 主机系统主机系统        主机系统是微机的主要组成部件，一般包括中央处理器、主板、内存、硬盘、软驱、光驱等。

3.2.1中央处理器CPU n 在微型计算机中，运算器和控制器被制作在同一块半导体芯片内，被称为中央处理器，也称微处理器，如图3.8所示CPU是整个微机硬件系统的核心，是计算机的重要部件，负责对信息和数据进行运算和处理，并实现本身运行过程的自动化其作用相当于人的大脑，控制着整台电脑的运行 图3.8  CPU的外观和物理构造n（1）字长              字长是指CPU可以同时处理的二进制数据的位数，是最重要的一个技术性能指标 n（2）CPU外频             外频是CPU乃至整个计算机系统的基准频率，是主板为CPU提供的基准时钟频率，单位是MHz(兆赫兹) n（3）CPU主频           CPU主频也称工作频率，是CPU内核(整数和浮点运算器)电路的实际运行频率CPU主频越高，计算机运行速度就越快n（4）CPU制造工艺             CPU制造工艺是指CPU核心中线路的宽度和制造晶体管图形的尺寸，一般用微米（µm）表示 1.CPU的主要技术指标 2 2．．CPU CPU 的接口的接口n 目前的主流处理器大多采用针脚式接口，称为Socket，如图3.9所示。

因针脚数的不同而有Socket 478、Socket 775、Socket 754 、Socket 939等接口类型P4系列的Socket 775和AMD Athlon XP系列的Socket A即Socket 754是现在处理器市场中的主流目前普遍采用的是LGA 封装的P4 Prescott 核心处理器采用无针脚设计，将处理器的针脚转移至主板插座中 图3.9  CPU的接口3．CPU的主要生产厂家 n 目前微机中普遍使用的CPU主要有两个美国生产商生产：Intel和AMD 图3.10  Intel和AMD公司的标志4. CPU产品的发展方向产品的发展方向n         CPU的制造工艺有它的极限，目前一般采用多核心（即一块集成电路基板上有两个或者多个CPU核心）技术来提高CPU的整体性能所以Intel和AMD纷纷推出了双核心架构的CPU，未来可能会有更多核心的CPU问世 图3.11双核心CPU设计原理图3.2.2微机主板 n 主板也称主机板（Main Board）、系统板（System Board）或母板（Mother Board），是微机硬件系统中最大的一块电路版，如图3.12所示。

主板是整个微机内部结构的基础，为各种磁和光存储设备、打印机和扫描仪数码相机等I/O设备提供接口；为CPU、内存、显示卡和其他各种功能卡提供安装插槽 图3.12 主板n     CPU插座是放置和固定CPU的地方，中间放置CPU， 外围的支架可固定CPU的散热风扇，如图3.13所示CPU的插座多为Socket架构，呈白色，根据支持的CPU不同，CPU的插座也不同，主要是针脚数不同 主板的主要组成部分： 1. CPU插座 图3.13 CPU插座2．芯片组 n 芯片组是计算机主板上除了CPU以外最重要的部件之一，是区分主板的一个重要标志，如图3.14所示可以说，芯片组就是主板的大脑，人的大脑分为左脑和右脑，而芯片组也是由北桥芯片与南桥芯片所组成的其中北桥芯片控制的是系统总线 ，南桥芯片则是负责大部分的I/O（输入和输出）图3.14 威盛 PT880芯片组3. 内存插槽 n此插槽是主板上用来安装内存条的地方，如图3.15所示 图3.15 主板上的内存插槽4．PCI 插槽 n    PCI扩展槽的长度较短，呈白色，一般有2个至6个，通常用来安装声卡、网卡、电视卡等等，如图3.16所示。

图3.16 主板上的PCI插槽5．IDE 驱动器和软驱接口 6．SATA 硬盘数据线接口 n 硬盘、光驱、软驱是微机中的重要存储设备，它们必须通过数据线和主板连接才能组成一个完整的系统目前市场上的光驱和一部分硬盘大多数都采用IDE PATA接口，随着存储技术的发展，市场上采用新型SATA串行ATA 接口的硬盘越来越多，因此，大部分主流主板为了支持 SATA 硬盘，都设计了SATA 硬盘数据线接口 图3.17 IDE 驱动器和软驱接口图3.18 SATA 硬盘数据线接口7．外部输入及输出接口 图3.19外部输入及输出接口3.2.3微机内存 n 微机内存是计算机的重要部件之一为了解决CPU的运算速度与外部设备传输速度不匹配的问题，在主板上设置了内存，外部设备先将数据送给内存，然后内存再将数据送给CPU，CPU再将运算结果回送给内存，内存再将数据送到外部设备存储起来n 内存泛指计算机系统中存放数据与指令的半导体存储单元，包括RAM、ROM、CACHE等人们习惯将RAM直接称为内存，或称为内存条，如图3.20所示图3.20 微机中使用的内存条  随机存取存储器RAM和只读存储器ROM11、  随机存取存储器RAM（Random Access Memory） 随机存取存储器是计算机的主存，CPU对它们既可读出数据又可写入数据。

一旦关机断电，RAM中的信息将全部消失RAM又分为静态内存SDRAM和动态内存DRAM两种 2、只读存储器ROM（Read only Memory）             CPU对ROM只取不存，它里面存储的信息一般由主板制造商写入并固化处理，普通用户是无法修改的，即使断电，ROM中的信息也不会丢失ROM一般存储主板的BIOS程序，BIOS（Basic Input/Output System，基本输入输出系统），是只读存储器基本输入／输出系统的简写 CACHE（高速缓冲存储器 ）n Cache 的英文原意是“储藏”，它一般使用SRAM（静态内存）制造，它与CPU之间交换数据的速度高于DRAM，所以被称作“高速缓冲存储器”，简称为“高速缓存” n 在操作系统启动以后，CPU就把DRAM中经常被调用的一些系统信息暂时储存在Cache里面，以后当CPU需要调用这些信息时，首先到Cache里去找，如果找到了，就直接从Cache里读取，这样利用Cache的高速性能就可以节省很多时间大多数CPU在自身中集成了一定量的Cache，一般被称作“一级缓存”或“内置Cache” 3.2.4微机总线与接口 n 任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接，但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直接连接，那么连线将会错综复杂，甚至难以实现。

为了简化硬件电路设计、简化系统结构，常用一组线路，配置以适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路被称为总线n 采用总线结构便于部件和设备的扩充，尤其制定了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连按总线的功能可分为：地址总线、数据总线、控制总线 通常所说的总线都包括上述三个组成部分，地址总线用来传送地址信息，数据总线用来传送数据信息，控制总线用来传送各种控制信号 目前比较流行的总线接口技术 1．PCI总线 n       PCI是Peripheral Component Interconnect（外设部件互连）的缩写，是由Intel公司1991年推出的一种局部总线它为显卡，声卡，网卡，MODEM等设备提供了连接接口，它的工作频率为33MHz/66MHz它是目前个人电脑中使用最为广泛的接口，几乎所有的主板产品上都带有这种插槽 图3.22 32位与64位的PCI插槽2．IEEE-1394总线 n         IEEE1394是一种外部串行总线标准，它可以达到400MB/s的数据传输速率，十分适合视频影像的传输标准的1394接口可以同时传送数字视频信号以及数字音频信号，相对于模拟视频接口，1394技术在采集和回录过程中没有任何信号的损失，正是由于这个优势，1394卡更多地是被人们当做视频采集卡来使用，如图3.23所示。

图3.23  Firewire扩展接口卡3．USB总线 n 通用串行总线USB（Universal Serial Bus）是一种新型接口标准，如图3.24所示它基于通用连接技术，实现外设的简单快速连接，达到方便用户、降低成本、扩展PC连接外设范围的目的它可以为外设提供电源，而不像普通的使用串、并口的设备需要单独的供电系统 图3.24 主板上的USB接口USB设备具有以下优点：n（1）可以热插拔n（2）携带方便n（3）标准统一常见的是IDE接口的硬盘，串口的鼠标键盘，并口的打印机扫描仪，可是有了USB之后，这些应用外设统统可以用同样的标准与PC连接，这时就有了USB硬盘、USB鼠标、USB打印机等等n（4）可以连接多个设备最高可连接至127个设备另外，快速是USB技术的突出特点之一，USB1.1的最高传输率可达12Mbps比串口快100倍，比并口快近10倍，USB2.0最高传输率可达480Mbps4．PCI Express串行总线 n      PCI Express和PCI不同的是实现了传输方式从并行到串行的转变，如图3.25所示PCI Express是采用点对点的串行连接方式，这个和以前的并行通道大为不同，它允许和每个设备建立独立的数据传输通道，不用再向整个系统请求带宽，这样也就轻松的到达了其他接口设备可望而不可及的高带宽。

现在的显示卡都采用这种总线结构来达到快读传输数据的目的 图3.25 PCI-E总线插槽3.3外部存储器 n 从计算机系统的结构来看，存储器可分内存储器和外存储器两大类内存储器与CPU直接联系，负责各种软件的运行；外存储器包括软盘、硬盘、光盘、磁带机、优盘等 3.3.1软盘存储器 n 软盘又叫磁盘，现在使用的软盘都是3.5 英寸的，通常称为小盘小盘都有一个塑料外壳，在塑料壳的内部含着软盘盘片，盘片上涂有一层磁性材料-氧化铁，它是记录数据的介质软盘提供了一种简单的写保护方法，3.5英寸盘是靠一个方块来实现的拨下去打开方孔(透光)就是写保护了，反之就是打开写保护图3.26 软驱工作原理n    软盘在格式化后被分成若干个磁道，每个磁道又分为若干个扇区，每个扇区存储512个字节一个 1.44 MB 的软盘，它有80 个磁道，每个磁道有18 个扇区，两面都可以存储数据，磁盘容量可按下面公式计算：n    磁盘容量=每扇区字节数×每磁道扇区数×每面磁道数×面数=512×18×80×2≈1.44 MB 3.3.2硬盘存储器 n 硬盘存储器是将硬盘盘片与驱动器装在一起的，简称硬盘，如图3.27所示。

图3.27 硬盘的外内部结构n 硬盘盘片由一个或者多个铝制的碟片组成，这些碟片外覆盖有铁磁性材料硬盘是集精密机械、微电子电路、电磁转换为一体的电脑存储设备，它存储着电脑系统资源（如操作系统、各种程序、应用软件和工具软件等）和重要的信息及数据n 硬盘容量计算公式：硬盘容量=盘面数×柱面数×扇区数×512字节1．硬盘的性能指标 n（1）容量 n（2）转速 n（3）平均寻道时间 n（4）单碟容量 n（5）缓存 n（6）数据传输率 2．硬盘使用注意事项 n（1）正确地开、关主机电源n（2）硬盘在工作时一定要防震n（3）千万不要擅自将硬盘拆开 3.3.3光盘驱动器 n 光盘驱动器就是我们平常所说的光驱，是读取光盘信息的设备，是多媒体电脑不可缺少的硬件光盘存储容量大，价格便宜，保存时间长，适宜保存大量的数据，如声音、图像、动画、视频信息、电影等多媒体信息 n 光盘存储器是基于物理学的“光的反射”原理当我们把带有凹凸那一面向下对着激光头，激光透过表面透明基片照射到凹凸面上，然后聚焦在反射层的凹进和凸起上凸起面将激光按原路程反射回去，同时不会减弱光的强度；凹进面则将光线向四面发射出去，光驱就是靠光的“反射和发散”来识别数据的。

1 1．．CD-ROM CD-ROM 光光驱nCD-ROM光驱又称为只读光盘驱动器，已经成为个人电脑的基本配置CD-ROM容量大、兼容性强、速度快、盘体成本低、使用方便，是集光、电、机和磁一体化产品，是计算机上很重要的输入设备，安装软件、听 CD、看电影等都要用到CD-ROM光驱，如图3.28所示图3.28 摩西52X CD-ROM2．CD-R/RW 驱动器 n往光盘上写入内容就要使用CD-R/RW驱动器，俗称光盘刻录机，如图3.29所示CD-R盘片只能进行一次性写入，CD-RW盘片可以进行反复读写光盘CD-R盘片是在聚碳酸脂制成的片基上喷涂了一层染料层，染料层分解后不能复原，只能烧录一次而CD-RW盘片是使用一种特殊的相变材料来存储信息，在高温下能由低反射率的非结晶状态转变为高反射率的结晶状态，从而记录数据信息，具备热转换性，可以反复擦写 图3.29 索尼CD刻录机3．DVD-ROM驱动器 nDVD全称是Digital Vertile Disk （数字通用光驱），光盘容量大，直径为12厘米的光盘其单面单层存储容量就可达4.7GB，其双面双层的盘片存储容量可以达到17GB 所以DVD 光驱也逐渐成为市场上的主流，如图3.30所示。

DVD-ROM除了具备CD-ROM 的全部功能外，还可读取DVD 电影和数据光盘 图3.30 DVD-ROM驱动器4. 4. DVDDVD＋＋RWRW驱动器器和和5 5．．BluBlu-ray-ray蓝光光光光盘驱动器器nDVD+RW驱动器即是DVD刻录机n蓝光光盘驱动器被誉为下一代的光盘驱动器Blu-ray Disc技术的最大优点是，可以在直径为12厘米的单面单层规格的Blu-ray Disc上刻录容量高达27GB的数据资料3.3.4移动存储设备 n      在科技不断发展的时代，越来越多的数据需要人们进行随时随地存储和使用在这种情况下，移动存储很快地走进了主流市场，开始是USB移动硬盘，其后市场上出现了闪存移动存储器（即优盘）对于外设而言，移动存储器便于携带，使用简单，速度极快，容量也不断地增大，目前的移动存储设备逐步取代了软盘1．移动硬盘 n 移动硬盘就是以硬盘为存储介质，属于便携式的存储设备目前市场上大多数的移动硬盘所采用的是标准的2.5英寸笔记本硬盘，如图3.31所示还有少数采用1.8 英寸超薄笔记本硬盘它们的特性就是速度较快，容量较大，可以以较快的速度与系统进行数据交换。

图3.31 移动硬盘2. 优盘与MP3播放器 n（1）优盘 优盘 （Only Disk）又叫U 盘，或者闪存（Flash Memory），是一种流行的移动存储产品，主要用于存储较大的数据文件和在电脑之间方便地交换文件，n（2）MP3 播放器 MP3播放器是目前主流的数码播放器，是发展速度最快的一种数码产品MP3是利用一种音频压缩技术，将声音用1∶10甚至1∶12的压缩率压缩由于这种压缩方式的全称叫MPEG Audio Layer3，所以人们把它简称为MP3用MP3形式存储的音乐就叫作MP3音乐，能播放MP3音乐的机器就叫作MP3播放器3. 微硬盘 n 微硬盘的盘片面积只有1英寸，整体也不过卡1/3面积，主流容量却达到了1-15GB级水平，未来会有60GB的产品面世，可反复擦写30万次以上，通常能稳定工作五年 图3.34 微硬盘3.3.5存储系统的层次结构 图3.35 存储系统的层次结构从图中可以看出，在各种存储设备中，存储速度快慢分别是：CPU寄存器>CACHE（高速缓存）>内存（RAM）>硬盘>光驱>软驱3.4 常用外部设备 n3.4.1输入设备 图3.36 微机的输入设备结构3.4.2输出设备1. 1. 显示卡示卡          显示卡就是通常所说的图形加速卡，如图3.42所示。

显示卡的基本作用就是控制计算机的图形输出，是连接CPU和显示器之间的纽带通常由显示芯片、显示内存、Flash ROM、VGA插头及其他外围元件构成显卡通常是以附加卡的形式安装在计算机主板的扩展槽中，或集成在主板上图3.42 显示卡组成结构图2. 显示器 n    显示器又叫监视器（Monitor）显示器是计算机最主要的输出设备，是人与计算机交流的主要渠道目前微机中所使用的显示器一般有两种：CRT阴极射线管显示器和LCD液晶显示器 CRT 阴极射线管显示器n CRT 阴极射线管显示器的核心部件是CRT显像管，如图3.43所示，CRT显像管使用电子枪发射高速电子经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角度，最后高速电子击打屏幕上的磷光物质使其发光，通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不同的光点形成各种图案和文字图3.43 CRT显像管液晶显示器 n 液晶显示器，英文通称为LCD（Liquid Crystal Display），是属于平面显示器的一种，如图3.44所示液晶面板上包含了两片精致的无钠玻璃板，中间夹着一层液晶由于液晶不但具有固态晶体的光学特性，而且具有液态流动特性，所以被称为“液态晶体”，是一种介于固态和液态之间的图物质。

多数液晶分子都呈细长棒形，长约 1-10 nm在不同电流电场的作用下，液晶分子会做旋转90º的规则排列，由此产生透光度的差别 图3.44 液晶显示器3. 打印机 n        打印机是微机的传统的输出设备打印机的功能是将微机中的数字信息以打印的方法转换为书面信息按照打印机的工作原理，打印机分为击打式和非击打式两大类，其中击打式主要是针式打印机；非击打式种类较多，如激光打印机、喷墨打印机、热转印打印机、热敏式打印机等等，其中常见的打印机有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机三类图3.45 Epson针式打印机图3.46 佳能喷墨打印机图3.47 惠普激光打印机3.4.3其他外部设备 n1. 声卡n 在现代的个人计算机中，声卡已经成为必备部件之一，用它可以录制、播放和处理音频信息现在由于计算机集成电路技术的发展，声卡常常被集成在主板中 2. 电视卡 n 电视卡是市场上最为常见的视频接收设备 ，就是将传送来的模拟电视信号转为数字信号然后由电脑进行识别和播放图3.50 电视卡 本章结束。