计算机导论（第二版） 田原 第2章 计算机硬件能力培养.ppt

第2章 计算机硬件能力培养,2.1 中央处理器 2.2 存储设备 2.3 输入设备 2.4 输出设备 2.5 调制解调器 2.6 系统总线 2.7 如何组装一台微型计算机系统,本章学习目标,了解计算机主要器件、外部设备的种类和市场情况 掌握计算机主要器件、外部设备的主要性能指标 知道如何选购计算机的主要器件和外部设备 会组装一台微型计算机系统 掌握计算机系统的调试、维护方法,2.1 中央处理器,2.1.1 CPU的性能指标 2.1.2 CPU的封装方式 2.1.3 CPU两大阵营主流产品 2.1.4 CPU多媒体指令集,返回首页,2.1.1 CPU的性能指标,1．主频 2．外频 3．倍频 4．地址总线宽度 5．数据总线宽度,6．L1高速缓存 7．L2高速缓存 8．工作电压 9．协处理器 10．超标量,返回本节,2.1.2 CPU的封装方式,1．Socket与Super 7,,,图2.1 采用Socket结构封装的CPU与Socket插座,,2．Slot 1，Slot 2与Slot A,,,图2.2 采用Slot结构封装的CPU与Slot插座,返回本节,2.1.3 CPU两大阵营主流产品,1．Inte1公司产品 （1）Intel Pentium 4处理器。

（2）Intel Celeron 4处理器 2．AMD公司产品 （1）Palomino，Thoroughbred A（B）核心 （2）Barton核心返回本节,2.1.4 CPU多媒体指令集,1．MMX指令集 2．Enhanced 3D NOW！指令集 3．SSE指令集 4．SSE2指令集,返回本节,2.2 存储设备,2.2.1 存储设备概述 2.2.2 半导体存储器 2.2.3 磁记录存储器 2.2.4 光盘存储器,返回首页,2.2.1 存储设备概述,2.2.1.1 基本概念 2.2.1.2 存储器分类 2.2.1.3 存储器的性能指标,2.2.1.1 基本概念,存储器是由一些能表示二进制数0和1的物理器件组成的，这种器件称为记忆元件或存储介质常用的存储介质有半导体器件和磁性材料 一个存储单元可以存放一个字，称为字存储单元；也可以存放一个字节，称为字节存储单元许多存储单元的集合形成一个存储体，它是存储器的核心部件，信息就存放在存储体内（如 图2.3所示） 存储器的两个基本操作是写入信息和读出信息（或称存数和取数）图2.3 编址方式,2.2.1.2 存储器分类,1．按存取方式分类 （1）随机存储器（RAM ）和顺序存储器（SAM）。

（2）读写存储器和只读存储器（ROM） 2．按存储介质分类 （1）磁性材料存储器 （2）半导体存储器 （3）激光存储器,,3．按功能和存取速度分类 （1）寄存器型存储器 （2）高速缓冲存储器 （3）主存储器 （4）外存储器图2.4 各类存储器之间的关系,2.2.1.3 存储器的性能指标,1．存储容量（capacity） 2．存取速度（access time） 3．数据传输率（data transfer rate） 4．位存储价格（cost per bit）,返回本节,2.2.2 半导体存储器,2.2.2.1 随机存储器 2.2.2.2 只读存储器,2.2.2.1 随机存储器,1．RAM RAM通常有三个特点： （1）可以读出、也可以写入 （2）所谓随机存取，意味着存取任一单元所需的时间相同 （3）当断电后，存储内容立即消失，称为易失性（volatile）2．DRAM与SRAM RAM可分为动态（Dynamic RAM）和静态（Static RAM）两大类 动态随机存储器DRAM是用MOS电路和电容来作存储元件的，由于电容会放电，所以需要定时充电以维持存储内容的正确 所谓静态随机存储器SRAM是用双极型电路或MOS电路的触发器来作存储元件的，没有电容造成的刷新问题。

只要有电源正常供电，触发器就能稳定地存储数据 DRAM的特点是高密度，SRAM的特点是高速度表2.1 动态随机存储器DRAM技术发展趋势,,3．NVRAM NVRAM是一种非易失性的随机读写存储器既能快速存取，而系统断电时又不丢失数据 系统正常工作时，CPU访问SRAM部分以完成快速读写当系统断电时，或者正常关机时，芯片内部的数据保护电路测出电源降至4V时能立即关闭写入电路，而迅速地把SRAM的内容并行地转储到E2PROM中电源恢复后，E2PROM中的内容又自动放入SRAM阵列中2.2.2.2 只读存储器,1．ROM ROM为只读存储器（Read Only Memory或译为“惟读存储器”）的缩写它只能读出原有的内容，而不能写入新内容，原有内容由厂家一次性写入，并永久保存下来，当然是非易失的 ROM的用途很广 （1）与微程序设计相结合 （2）与操作系统、高级语言相结合 （3）与应用软件相结合 （4）无磁盘网络工作站2．PROM与EPROM PROM是可编程只读存储器（Programmable Read Only Memory）的缩写它与ROM的性能一样，存储的程序在处理过程中不会丢失、也不会被替换。

区别仅是厂家能针对用户对软件的专门需求来烧制其中的内容因此，PROM大都固化某些在使用中不需变更的程序或数据，从结构上说它是根本无法擦除的表2.2 Intel EPROM，E2PROM，NVRAM参数,,3．E2PROM E2PROM是电擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable ROM）的缩写，它包含了 EPROM的全部功能，而在擦除与编程方面更加方便这就使E2PROM比EPROM有更大的灵活性和更广泛的适应性4．Flash ROM Flash ROM也是一种ROM，但它也有自己的特点它是设计在系统内部用于更新BIOS数据时使用，而且无需使用烧录器 Flash ROM主要用在主板上，用户将可以很容易地更新BIOS，而勿需打开电脑机箱Flash ROM在写入数据时是以一个块为单位，例如8KB为一块，一次清除及写入8KB，这一点它和EEPROM不一样，EPROM是针对每一字节进行访问的返回本节,2.2.3 磁记录存储器,2.2.3.1 磁记录的基本概念 2.2.3.2 软磁盘及其设备 2.2.3.3 硬磁盘及其设备 2.2.3.4 磁带及其设备,2.2.3.1 磁记录的基本概念,1．磁记录密度（density） （1）面密度（area density） （2）道密度（track density） （3）位密度（bit density）,,2．磁记录方式 磁记录方式主要有两种：水平记录方式和垂直记录方式。

水平记录方式（horizontal recording）是利用磁头磁场的水平分量在介质上写入信息，使介质沿其表面进行磁化通常也称为横向记录方式 这种记录方式的缺点是存在自退磁效应，每个小磁畴的距离不能太近，这就限制了记录密度的进一步提高垂直记录方式（vertical recording）是利用磁头磁场的垂直分量在介质上写入信息，使介质的磁化方向垂直于介质表面 这种记录方式的优点是相邻位的退磁磁场几乎为零，每个磁束之间不会抵消，反而会加强，这就适合于进行高密度的磁记录3．磁记录编码技术 磁表面存储器在不改变几何参数、电磁参数、制造精度的条件下，通过采用设计合适的编码方式，可以提高信息存储密度、扩大存储容量、增加数据传输速率、降低单位信息的存储成本 经过编码形成的脉冲序列，每个位单元中既包括数据位，又包括时钟位读出时，解码电路再从脉冲序列中分离出时钟脉冲和数据脉冲提取时钟脉冲的难易，代表了该编码的自同步能力表2.3 GCR（4∕5）编码,表2.4 ARLL(2,7)编码,2.2.3.2 软磁盘及其设备,1．软磁盘,图2.5 5.25英寸软盘外观,,2．驱动器与适配卡 一个完整的软盘存储系统由软盘、软盘驱动器、软盘控制适配卡组成。

如图2.6所示图2.6 软盘存储系统构成图,,3．软盘的使用与维护 （1）磁盘格式 （2）高密度软盘（如表2.5所示） （3）软盘维护,表2.5 两种密度的软盘格式,2.2.3.3 硬磁盘及其设备,1．硬盘的种类 按硬盘的几何尺寸划分，硬盘分为3.5英寸和5.25英寸两种 按硬盘接口划分，主要有IDE，EIDE，Ultra DMA和SCSI接口硬盘图2.7 硬盘上的电源线、数据线插口及跳线,,2．硬盘主要的性能指标及选购 （1）容量：硬盘的容量指的是硬盘中可以容纳的数据量发展趋势是容量越来越大 （2）转速：转速是指硬盘内部马达旋转的速度，单位是RPM（每分钟转数）目前市面上主流的IDE硬盘主要有两种转速——5400RPM和7200RPM3）平均寻道时间：平均寻道时间指的是磁头到达目标数据所在磁道的平均时间，它直接影响到硬盘的随机数据传输速度目前的主流硬盘中，除了希捷的酷鱼稍快（为7.6ms）外，其余品牌基本为8.5～9ms （4）缓存：缓存的大小会直接影响到硬盘的整体性能目前市面上主流硬盘的缓存几乎都已增加到2MB，512KB缓存的硬盘是定位于低端市场的廉价硬盘3．硬盘的安装 （1）根据情况设置硬盘的跳线。

除了挂接双硬盘外，一般都设置成Master （2）将硬盘固定在机箱的硬盘支架上 （3）接上硬盘的电源线和数据线 （4）把数据线的另外一头接到主板上2.2.3.4 磁带及其设备,1．磁带的分类 （1）按磁带宽度分类 （2）按磁带外形分类 （3）按记录方式分类2．磁带文件的顺序性 由于磁带介质很窄且极长，必须在两个轮盘之间有条不紊地传送、盘绕才能完成读写操作，这就决定了磁带记录的顺序性 通常我们把在磁带上存储的一组数据称为顺序文件（sequential file）如果把它们存储在磁盘上，则称为随机文件（random access file）为了加快顺序文件的查找，可以对文件内容建立索引而形成索引顺序文件（index sequential file）3．磁带机将继续发展 磁带机是出现较早的计算机外存储设备，在大型计算机系统中，一直承担后援备份的海量存储角色 由于螺旋扫描记录和数据流工作方式的开发，使磁带机的命运出现新的转机这使磁带机容量大、价格低、携带方便、容易脱机保存的优势得到更充分的发挥它适合存放源程序、系统诊断程序和其他内容相对稳定的文件，可作数据库以及大型信息系统的后备支持，必然也会进入个人计算机领域。

返回本节,2.2.4 光盘存储器,1．光盘存储器的主要类型 （1）固定型光盘，又叫只读光盘 （2）追记型光盘，又叫只写一次式光盘 （3）可改写型光盘，也叫可擦写型光盘 3．如何选择、安装光驱 其一是光驱的倍速，高速光驱（如40倍速光驱）在安装大型软件（如Windows 98）时确实比低速光驱快得多，但它在运行光盘上的小软件时其优势并不明显，在播放VCD影碟时也没有优势可言，所以一般24倍速光驱就足够使用 其二是纠错能力，“纠错”能力实际上是对“烂盘”（盘片质量不太好、有缺陷）的“读盘”能力返回本节,2.3 输入设备,2.3.1 输入设备概述 2.3.2 键盘 2.3.3 指点式输入设备 2.3.4 扫描式输入设备 2.3.5 语音输入与识别,返回首页,2.3.1 输入设备概述,2.3.1.1 输入设备的作用 2.3.1.2 输入设备的种类 2.3.1.3 输入方式与速度,2.3.1.1 输入设备的作用,输入（input）一词通常是指预备好送入计算机系统进行处理的数据，常常也指把数据送入计算机系统的过程2.3.1.2 输入设备的种类,1．键盘输入类（key-driven devices） 2．指点输入类（pointing devices） 3、扫描输入类（scanner devices） 4．传感输入类（sensor devices） 5．语音输入类（voice input d。