kl800.com省心范文网

项目一 计算机发展史既微型计算机系统的基本结构


项目一 认识计算机系统
?直观的了解什么是计算机 ?了解计算机的发展阶段 ?了解计算机的分类

?理解什么是硬件,什么是软件,以及两者之间的关系
?掌握计算机是由哪些部件组成以及各个部件的功能

2015-1-10

1

引例1:个人计算机(通用微型计算机)

引例2:工业计算机

生产线设备控制(汽车生产流水线)

可编程控制器(一种工业计算机) 单机设备控制(海德堡8色印刷机)

运动控制(数控机床)

引例3:大型计算机

天气预报

科学研究

国防计算

银行卡业务

天河超级计算机
用途: 高性能计算 武器计算 天气预报 商业 应用

引例4:智能终端(智能手机 PDA)
电 话 业 务 移 动 办 公

卫 星 导 航

iPAD智能终端和iPHONE智能手机 影 音 娱 乐

任务一 认识计算机
一、了解计算机的发展历程

史前时代
电子管时代
计算机的发 展历程

晶体管时代 集成电路时代 微处理器时代

PC时代

1、史前时代

1822年
英国数学家巴贝奇设计了差分机, 能进行数学表计算,还可以根据设计者 的安排自动完成整个运算过程,它可以 处理3个不同的5位数,计算精度达到6 位小数

差分机

1834年
1834年:巴贝奇提出了分析机的概 念,机器共分为三个部分:堆栈,运 算器,控制器。他的助手阿达.奥古斯 塔(Ada Augusta)为分析机编制了人 类历史上第一批计算机程序。阿达和 巴贝奇为计算机的发展创造了不朽的 功勋,他们对计算机的预见起码超前 了一个世纪以上,正是他们的辛勤努 力,为后来计算机的出现奠定了坚实 的基础。
阿达.奥古斯塔

1847年
1847年,他发表了第一部著作《逻 辑的数学分析》,为现代计算机的发展 奠定了逻辑理论基础。这本书建立了 “布尔代数”,提出一个关于0和1的代 数系统,用基础的逻辑符号系统描述物 体和概念。这种代数不仅广泛用于概率 和统计等领域,更重要的是,它为今后 数字计算机开关电路设计提供了最重要 数学方法。

英国数学家布尔

1868年

1868年,美国新闻工作者克里斯托 夫.肖尔斯(C.Sholes)发明了沿用至 今的QWERTY键盘。

QWERTY键盘

1868年
1890年:美国在第12次人口普查中使 用了由统计学家霍列瑞斯(H.Hollerith) 博士发明的制表机,从而完成了人类历 史上第一次大规模数据处理。此后霍列 瑞斯根据自己的发明成立了自己的制表 机公司,并最终演变成为IBM公司。

制表机

2、电子管时代

1946年
1946年,第一台电子计算机“埃尼阿克” (ENIAC)问世,它于1946年2月15日在美国 宾夕法尼亚大学宣告诞生。 这台计算机研制的初衷是将其用于二战 中,但直到二战争结束一年后才完成。 它长30.48米,宽1米,占地面积为70平 方米,有30个操作台,约相当于10件普通房 间的大小,重达30吨,耗电量为150千瓦, 造价是48万美元。“埃尼阿克”使用18000 个电子管、70000个电阻、10000个电容、 1500个继电器和6000多个开关,每秒执行 5000次加法或400次乘法运算,是继电器计 算机的1000倍、手工计算的20万倍。

世界公认第一台计算机 ENIAC

1954年
1954年,防空用的计算机“赛其”在美国 诞生。“赛其”(SAGE)半自动地面防空系 统(Semi-Automatic Ground Environment) 是用来帮助美空军追踪雷达信号的。它是最 早由人工操作的实时控制计算机系统,能够 接收各侦察站雷达传来的信息,识别出来袭 飞行物,然后由操作者指挥地面防御武器瞄 准敌方飞行器。它重达 300 吨,放置在一个 水泥堡垒中。它配备了诸如调制解调器和图 形显示技术,而且它的处理器还是“双核” 的。“赛其”是冷战时期的产物。

防空用的计算机“赛其”

3、晶体管时代 1947——1958

1960年
1960年,日本电气公司( Nippon Electric Company )制造计算机NEAC 2203。它是日本最早的晶体管计算机, 使用磁芯内存,这在当时还是很昂贵的。 NEAC 2203主要应用在商业、科学和工 程领域。

NEC 2230

1964年
1964年,IBM的System/360 大型机问 世。作为IBM可互换计算机系列的家庭成员 中的一员,IBMSystem/360 大型机是第一 个可涵盖全范围应用软件的计算机,大大小 小的软件,从商业到科学,都可以进行安装 应用。高端的System/360大型机曾在 NASA的阿波罗登月计划以及空中交通控制 系统中得到应用。IBM重金研制IBM System/360 大型机并大获成功,一举确立 了其市场上的统治地位。而且几乎没有什么 计算机能像IBM System/360 大型机那样长 命了,甚至有些360大型机至今仍在运行。

IBM System 360

4、集成电路时代

1965年
1965年,美国数字设备公司(DEC)推 出了世界上第一台真正意义的小型计算机 PDP-8,标志着小型机时代的到来。由于性能 完全可以媲美于大型机,且价格低廉,远远 低于其他公司的同类产品的价格。PDP-8一 上市便赢得了市场的追捧,数以千记的PDP8被销售给了小型企业,大学,中学和报社 等,PDP-8取得了巨大的成功。在以后的15 年里,DEC公司共计卖出了5万多台PDP-8。

PDP-8

1968年
1968年:IBM公司首次提出“温彻斯特 /Winchester”技术,探讨对硬盘技术做重 大改造的可能性。 “密封、固定并高速旋转的镀磁盘片, 磁头沿盘片径向移动,磁头悬浮在高速转动 的盘片上方,而不与盘片直接接触” 是 “温彻斯特”技术的精髓,现代硬盘(驱动 器)的概念就此形成,因此也有“温盘”的 称谓。

温彻斯特/Winchester 磁盘

1968年

1968年7月18日,从仙童公司辞职的戈登. 摩尔(Gordon.Moore),罗伯特.诺伊斯 (Robert.Noyce),威廉.肖克利 (William.Shockley)共同创立了Intel公司, 从此为计算机的发展和普及做出了不可磨灭的 贡献。

Intel

5、微处理器时代

1971年
1971年1月,INTEL的特德.霍夫研制成 功了第一枚能够实际工作的微处理器4004, 该处理器在面积约12平方毫米的芯片上集成 了2250个晶体管,运算能力足以超过ENICA。 Intel于同年11月15日正式对外公布了这款处 理器。

Intel 4004

1975年

比尔盖茨与微软公司 1975年7月,比尔.盖茨(B.Gates)在成功为牛郎星配上了BASIC语 言之后从哈佛大学退学,与好友保罗.艾伦(Paul Allen)一同创办了微软公 司,并为公司制定了奋斗目标:“每一个家庭每一张桌上都有一部微型电脑 运行着微软的程序!”

牛郎星电脑

1976年

Apple I

1976年,苹果电脑Apple I现世 ,这是一种早期个人计算机,它由史 蒂夫.沃兹尼克(Steve Wozniak)设计并手工打造。它的硬件放在木盒子里 边。它并没有配备显示器,需外接电视机来作为显示设备。尽管 Apple I的设 计很简单,但它仍是一件杰作,而且比其他同级的主机所需用的零件更少。 沃兹尼克的朋友史蒂夫。贾伯斯则提出销售这台计算机的建议。作为苹果公 司的第一款产品,于1976年4月在加州一次展会上展示。它在1976年7月以 666美元的价格进行零售,消费者仍需自己购买相应键盘、显示器等配套设 备。

5、PC(个人计算机)与巨型机(超级计算机)时代

1981年
1981年,IBM个人电脑产生。它拥有独 立的键盘、打印机以及显示器,光滑而完整 的前瞻性包装,立即吸引住了消费者的目光。 它的产生使得个人手工制造电脑成为历史, 电脑的生产开始进入公司化生产。它取得了 巨大的商业成功,诞生之日起后的许多年来 一直是个人电脑的标志。

IBM PC

1981年
1981年4月,奥斯本(Osborne)公司 发布了一款名叫Osborne 1的便携电脑,它 之所以被称作便携式电脑是因为设计了一个 超袖珍的内置显示屏,当然这个显示屏是显 像管技术的而非LCD的,而且它的键盘外设 计一应俱全,因此被称为世界上首款真正的 便携式电脑。电脑重24磅,价格不到2000美 元。它采用的是Ziolog Z80A(4MHz)微处理 器,配备了64K的大容量内存,5寸的黑白显 示器。值得一提的是,它所随机附带的软件 在当时来说是非常的齐全。 Osborne 1

1983年
1983年,惠普推出了首款超越时代触摸 屏个人电脑HP-150,这种9英寸的计算机屏 幕里放置红外线发射器和接收器,能够检测 到用户手指的位置。使用户仅需触摸屏幕即 可激活其电脑的功能,HP-150的问世标志着 惠普开启了人性化个人电脑的先河。

首款触摸屏个人电脑HP-150

1984年
1984年:迈克尔.戴尔创立了DELL公司。 DELL公司商标 1984年1月24日,苹果公司推出了划时代的 Macintosh(麦金托什)计算机,不仅首次采用 了图形界面的操作系统,并且第一次使个人计算 机具有了多媒体处理能力。

Macintosh

1985年
1985年,Philips和Sony合作推出CD-ROM驱 动器。

CD-ROM

1985年7月,intel公司推出了计算机历史上有 着举足轻重地位的80386处理器,这也是intel 公司的第一枚32位处理器。

Intel 80386 CPU

1985年
1985年,11月微软退出了windows操作系 统。

Windows 1.0操作系统

1986年
1986年:9月,康柏公司第一次领先于IBM推 出桌上型386个人电脑Deskpro PC,这在当 时引起了不小的轰动。

Deskpro PC

同月,Amstrad Announced发布便宜且功能 强大、面向家庭设计的计算机Amstrad PC 1512。该机具有CGA图形适配器、512KB内 存、8086处理器20兆硬盘驱动器,并采用了 鼠标器和图形用户界面。

PC 1512

1990年
1990年:苹果公司联合Motorola和IBM公司一同开 发了基于RISC结构的微处理器PowerPC,为的就 是能够同Intel公司的X86系列处理器相抗衡。

PowerPC处理器

5月22日,微软宣布推出Windows 3.0操作系统, 并在年底创下销售100万套的纪录。当时的 Windows 3.0操作系统提供了对多媒体,网络等众 多最先进技术的支持,从而被成为软件技术的一场 革命。

Windows 3.0

1995年
1995年8月24日,微软公司正式向全世界推出了划时代的 Windows95操作系统。这次发布微软采用了全球各地同时发 布的办法,并斥资5亿美元作为宣传费用,创下了软件宣传 费用的历史之最,而Windows95的发布,也开创了一个全新 的wintel联盟。
Windows95 操作系统

1995年11月1日,intel公司正式宣布推出Pentium Pro处理 器,其最高速度达到了200MHz,内部集成有550万晶体管, 每秒可执行4.4亿次指令。这就是我们后来称之为“高能奔腾” 的新一代处理器。

Intel 奔腾处理器

1997年

深蓝超级计算机

1997年,IBM“深蓝”超级计算机在全球十亿 人的面前,经过六轮较量后,击败了世界冠军 的卡斯帕葛斯纳夫(Garry Kasparsov),“深 蓝”是一款32节点的IBM RS/6000 SP计算机, 处理器采用32位P2SC,运行AIX操作系统。 在比赛期间,“深蓝”的平均运算速度是每秒 1亿2600万步。目前,这台超级计算机被安放 在美国华盛顿特区的史密森国家博物馆里。

1998-1999年

440BX芯片组

AMD K6 CPU

Windows 98

赛扬 A CPU

Intel Pentium III CPU

AMD athlon CPU

2000-2003年

Windows 2000

AMD 1GHz CPU

Intel Pentium 4 CPU

苹果公司发布Mac OS X操 作系统

Gforce4 GPU 图形处理器

AMD athlon 64

2004年至今

Iphone手机

iPad智能终端

搜索引擎

Android操作系统

微博

3G移动通信技术

二、当代计算机的发展方向
1、巨型化 运算速度更高、存储容量更大、功能更强的巨型机。 2、微型化 笔记本电脑、手持终端、智能手机

3、网络化
计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产 物。计算机网络己在现代企业的管理中发挥着越来越重要 的作用,如银行系统、商业系统、交通运输系统等。 4、智能化 计算机人工智能是计算机的一个重要分支和发展的重 要方向,在生产生活中有重要的人工替代作用

三、了解计算机的特点
高速、精确的运算能力 准确的逻辑判断能力 计算机的特点 强大的存储能力

按程序自动工作能力和判断能力
网络功能

四、计算机的应用领域
1、科学计算

2、数据处理

企业信息管理系统

银行业务系统

3、计算机辅助系统

计算机辅助制造CAM

计算机辅助设计CAD

计算机辅助教学CAI

4、工业过程控制

大型设备控制(造纸机)

5、人工智能

智能机器人

6、网络应用

网络应用平台 区域基础网络平台

网络在线考试系统

网页浏览和即时通信

五、计算机系统的组成

计算机硬件体系结构
运算器 车间

程序和数据
采购部 输入设备 存储器 仓库 输出设备 销售部

执行结果

控制器 厂长

冯· 诺依曼 计算机体系机构

数据流 控制流

冯· 诺依曼 计算机体系机构的核心内容: ?用二进制形式表示数据和指令 ?程序和数据一样存放在存储器中 ?计算机系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成

计算机硬件体系组成
计算机硬件:是组成计算机的物理设备的总称,由各种器件 和电子线路组成。是计算机进行工作的物质基础,包括: ?运算器 是对数据进行加工运算处理的部件,在控制器的作用下与内 存交换数据,负责进行各类基本的算术运算、逻辑运算和其他操作。 由ALU(算术和逻辑运算单元)和各种寄存器组成。 ?控制器 控制器是整个计算机系统的指挥中心,负责对指令进行分析, 并根据指令的要求,有序地、有目的地向各个部件发出控制信号, 使计算机的各部件协调一致地工作。控制器由指令指针寄存器、指 令寄存器、控制逻辑电路和时钟控制电路等组成。
运算器+控制器= CPU

?存储器 存储器是计算机系统内最主要的记忆装臵,既能接收 计算机内的信息(数据和程序),又能为计算机硬件能保存信 息,还可以根据命令读取已保存的信息。存储器分为三种:内 存储器(主存储器)、外存储器(辅助存储器)、高速缓冲存 储器cache 只读存储器(ROM):只能读出不能写入,用于存放 内存 内容不变的信息,断电后信息不会丢失。 随机存储器(RAM):可随机存取,用于存放现场的

程序和数据,断电后信息一般会立即消失。
外存 硬盘驱动器、光盘驱动器、USB驱动器

高速缓存 集成在CPU中,分为L1、L2、L3,分级缓存速度递减

内存和外存的区别: 内存用于存放计算机当前正待运行的程序和数据,速

度较快、容量较小,可直接与中央处理器CPU交换信息。
外存用于存放暂时不用的程序和数据,速度相对较慢, 容量较大,价格较低,不能直接与中央处理器CPU交换信 息,但它可以与内存交换信息。因此,外存储器中的程序 和数据必须先调入内存方可被CPU访问。

?输入设备 输入设备用来接收用户输入的原始数据和程序,并将它们 转变为计算机能识别的形式(二进制数)存放到内存中。常用 的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。 ?输出设备

输出设备用于将存放在内存中由计算机处理的结果转变为 人们所能接受的形式。常用的输出设备有显示器、打印机、绘 图仪等。
磁盘及磁盘驱动器是计算机中的常用设备,计算机既能从 它上面读取数据(输入),也能把数据保存到它上面(输出)。

计算机软件系统结构

硬件 操作系统 系统程序

应用程序
用户

计算机软件重要概念 软件 计算机系统中各程序、有关文件及运行时所需的数据的总 称。 程序

是指以计算机可以识别和执行的操作表示的处理步骤。
文档 是指用自然语言或者形式化语言所编写的用来描述程序内 容、组成、设计、功能、规则、开发情况、测试结构和使用方 法的文字资料和图表。

计算机软件分为系统软件和应用软件两大类。 ?系统软件 参与构成计算机系统、供用户直接使用,以扩展计算机硬件功 能,使其管理协调整个系统,弥补用户操作习惯与计算机硬件、 计算机设备的操作方法之间的鸿沟的软件。 : ? 操作系统类: Windows系列操作系统、Linux操作系统、MacOS操作系统, iPHONE手机的iOS操作系统、Android智能手机操作系统、 NOKIA的Symbian操作系统等。 ? 数据库系统类: 微软SQLserver,甲骨文公司Orical数据库,MySQL数据库。 ? 开发工具类: 微软Visual studio,Sun Jave Serials,C,C++等。

?应用软件 它是为计算机在特定领域中的应用而开发的专用软件,是用户 为解决各类实际应用问题而编制的专用软件的总称。 ?文档处理类 微软OFFICE套件(Word Excel PowerPoint),金山WPS, 开源的OpenOffice等 ? 图形图像处理类 Adobe 公司 Photoshop,Illustrator,Flash,Micromedia DreamWaver等。 ? 辅助设计类 AutoCad等。 ?管理信息系统 校园综合管理平台(学籍、教务、人事、办公等),商用综合 业务平台 ?网络及娱乐类 strom player,QQ,MSN,各种Game,

微型计算机的结构方式

标准台式机

笔记本电脑

一体式微机

准系统

平板电脑

六、微型计算机的硬件结构

1.扫描仪 2.PCU 3.内存 4.PCI卡 5.电源 6.光驱 7.硬盘 8.主板 9.音箱 10.显示器 13.键盘 14.鼠标 15.扩展存储器 16.打印机

一、中央处理器CPU
中央处理器(英文Central Processing Unit,CPU)是一台计算机的 运算核心和控制核心。CPU、内部存储器和输入/输出设备是电子计算机三 大核心部件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。 CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态 的总线构成。差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段:提取 (Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。 CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器,并对指令 译码,并执行指令。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。

CPU的外观和物理构造

1.CPU的主要技术指标
(1)CPU的位和字长 位:在数字电路和电脑技术中采用二进制,代码只有“ 0” 和 “1”,其中无论是“0”或是“1”在CPU中都是一“位”。 字长:电脑技术中对 CPU 在单位时间内 ( 同一时间 ) 能一次处理 的二进制数的位数叫字长。即能一次处理8位的 CPU称为8位 CPU , 或者说该 CPU 的字长为8。能一次处理 32位的 CPU 称为 32 位CPU ,或 者说该CPU的字长为32。 常见的微型计算机CPU的字长为32或64。

(2)主频 主频也叫时钟频率,单位是兆赫(MHz)或千兆赫(GHz), 用来表示CPU的运算、处理数据的速度。 CPU的主频=外频×倍频系数。 主频和实际的运算速度存在一定的关系,但并不是一个简单 的线性关系。所以,CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有直接 关系的,主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。在 Intel的 处理器产品中,也可以看到这样的例子: 1 GHz Itanium芯片能够 表现得差不多跟2.66 GHz至强(Xeon)/Opteron一样快,或是1.5 GHz Itanium 2大约跟4 GHz Xeon/Opteron一样快。CPU的运算速 度还要看CPU的流水线、总线等等各方面的性能指标。

(3)外频 外频是CPU的基准频率,单位是MHz。 CPU的外频,通常为系统总线的工作频率(系统时钟频率), CPU与周边设备传输数据的频率,具体是指 CPU到芯片组之间的总 线速度。外频是CPU与主板之间同步运行的速度,而且目前的绝大 部分电脑系统中外频,也是内存与主板之间的同步运行的速度, 在这种方式下,可以理解为CPU的外频直接与内存相连通,实现两 者间的同步运行状态。 (4)倍频系数 倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。最初 CPU 主频和系统总线速度是一样的,但 CPU的速度越来越快,倍频技术 也就相应产生。它的作用是使系统总线工作在相对较低的频率上, 而CPU速度可以通过倍频来提升。CPU主频计算方式为:主频 = 外 频 x 倍频。倍频也就是指CPU和系统总线之间相差的倍数,当外 频不变时,提高倍频,CPU主频也就越高。

(5)前端总线FSB 前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数 据交换速度。有一条公式可以计算,即数据带宽 =(总线频率×数据位 宽)/8,数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输 频率。比方,现在的支持64位的至强Nocona,前端总线是800MHz,按 照公式,它的数据传输最大带宽是 6.4GB/秒。中央处理器(Intel) 外频与前端总线(FSB)频率的区别:前端总线的速度指的是数据 传输的速度,外频是CPU与主板之间同步运行的速度。100MHz外频特 指数字脉冲信号在每秒钟震荡一亿次;而 100MHz前端总线指的是每秒 钟CPU可接受的数据传输量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。

(6)高速缓存Cache 缓存大小也是CPU的重要指标之一,而且缓存的结构和大小对CPU速度的 影响非常大,CPU内缓存的运行频率极高,一般是和处理器同频运作,工作 效率远远大于系统内存和硬盘。实际工作时,CPU往往需要重复读取同样的 数据块,而缓存容量的增大,可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率, 而不用再到内存或者硬盘上寻找,以此提高系统性能。但是由于 CPU芯片面 积和成本的因素来考虑,缓存都很小。 高速缓存分为三级:L1 Cache (一级缓存) L2 Cache (二级缓存) L3 Cache(三级缓存)

2.CPU的接口
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。

CPU的接口

3.CPU的生产厂商
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。

Intel和AMD公司商标

4.CPU的发展方向
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。

二、主板
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。
PCI插槽 显卡插槽 ATX电源插槽 USB插槽

软驱插槽
主板供电电池

鼠标键盘插槽

BIOS IDE插槽 CPU插槽 内存插槽

南桥

北桥

一、主板

主板的主要组成部分:
1. CPU插座 CPU插座是放臵和固定CPU的地方,中间放臵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。

CPU插座

Intel处理器插槽:
Socket 6 - 80486DX4 Socket 7 - Intel Pentium OverDrive 和 Pentium MMX、AMD K5、K6、K6-2、K63、K6-2+、K6-3+、Rise mP6、IDT/Centaur 的WinChip、WinChip2和一些IBM及 Cyrix处理器 Socket 8 - Pentium Pro Slot 1 - Pentium II、Pentium III和Celeron(233MHz—1.13GHz) Slot 2 - Pentium II Xeon、Pentium III Xeon处理器(Pentium II/III 核心) Socket PAC418 - Itanium处理器 Socket PAC611 - Itanium 2处理器 Socket 370 - Celeron 和 Pentium III(800MHz—1.4GHz) Socket 423 - Pentium 4 和 Celeron(建基于Willamette核心) Socket 478 - Pentium 4 和 Celeron(建基于Northwood、Prescott,以及 Willamette 核心) Socket 479 - Pentium M 和 Celeron M(建基于 Banias 和 Dothan 核心) Socket 480 - Pentium M(建基于 Yonah 核心) Socket 603/604- Xeon 建基于 Northwood 和 Willamette Pentium 4 核心 LGA 775 - Pentium D和Pentium 4和Pentium XE和Celeron、Intel Core 2处理器 LGA 771 - Xeon处理器 LGA 1156 - Core i3、Core i5、Core i7处理器 LGA 1366 - Core i7,Core i9处理器 LGA 1155 - Sandy Bridge Core i3,Sandy Bridge Core i5,Sandy Bridge Core i7 LGA 2011 - Sandy Bridge E Core i9处理器,对应X79芯片组

AMD处理器插槽
Slot A - Athlon 处理器 Socket 462(即是 Socket A)- Athlon、Athlon XP、Sempron、和Duron处理器 Socket 754 - 低级Athlon 64 和 Sempron 处理器,只支持单通道DDR Ram Socket 939 - Athlon 64 和 Athlon 64 X2和Athlon 64 FX 处理器,支持双通道DDR Ram和双核心技术。 Socket 940 - Opteron 和 早期 Athlon 64 FX 处理器 Socket AM2 - Athlon 64 及 Sempron处理器,支持双通道DDR-II Ram(有940支针 脚,但排列跟Socket 940不同) Socket AM2+ - Athlon 64 Sempron处理器 及最新的 Phenom 处理器 ,支持双通道 DDR2(向下兼容AM2接口,支持HT3.0等技术) Socket AM3

2. 芯片组
芯片组是一组共同工作的集成电路,它负责将电脑的核心——CPU和机 器的其他部件连接起来,为数据提供通路。可以说主板是微机系统的躯干。 芯片组一词通常指两个主要的主板芯片组:北桥和南桥。 北桥——处理高速信号,通常处理中央处理器、随机存取存储器、AGP 或PCI Express的端口,还有南桥之间的通信。 南桥——设计用来处理低速信号,通过北桥与CPU联系。南桥包含大多 数周边设备接口、多媒体控制器和通信接口功能。例如PCI控制器、ATA控 制器、USB控制器、网络控制器、音效控制器。

北桥芯片

南桥芯片

常见的芯片组系列:

Intel系列:Intel 955、Intel 945、Intel 915、Intel 875 ? nVIDIA系列:nForce4、nForce550、nForce570、nForce620、 nForce680 ? VIA系列:PT880、PT800、K8T890、K8T800 ? SIS系列:SIS615、SIS618 ? ATi系列:A69T
?

芯片组架构

与北桥连接的部件: CPU、时钟源、内存单元、 AGP和PCI-E显示卡、南桥 与南桥连接部件: 北桥、PCI总线、BIOS芯片、 IDE接口(硬盘、光驱)、 SATA接口(硬盘、光驱)、 网络控制卡、声卡、板载图形 芯片、键盘、鼠标、软驱、串 口、并口

3. 内存插槽
内存插槽是指主板上用来插暂存硬件内存条的插槽。内存条通过金手 指与主板连接,主板所支持的内存种类和容量都由内存插槽决定。

内存插槽

4. PCI扩展槽
PCI插槽是基于PCI局部总线(Peripheral Component Interconnection,周边元 件扩展接口)的扩展插槽,可插接显卡、声卡、网卡、内臵Modem、内臵ADSL Modem、 USB2.0卡、IEEE1394卡、IDE接口卡、RAID卡、电视卡、视频采集卡以及其它种类繁 多的扩展卡,PCI总线的工作频率为33MHz/66MHz。

PCI扩展槽

5.显卡接口
显卡接口是指显卡与主板连接所采用的接口。显卡的接口决定着显卡与系统之间 数据传输的最大带宽,也就是瞬间所能传输的最大数据量,常见显卡接口包括ISA、 AGP、PCI-E等。

图中红色为AGP插槽

图中红色为PCI-E插槽

6.驱动器接口
硬盘驱动器、光盘驱动器、软盘驱动器是微机中的重要存储设备,它们必 须通过数据线和主板的相应接口连接才能接入微机系统常见的接口形式有, IDE接口,SATA接口,SCIS接口,SAS接口等。

IDE接口

IDE接头

SATA接口

SATA接头

6.电源接口
ATX电源是计算机的工作电源,作用是把交流220V的电源转换为计算机内部使用 的直流5V,12V,24V的电源。

主板ATX电源接口

ATX电源及接头

7.外围芯片及接口
主板上除了主要控制芯片和插槽以外还有声卡芯片、网络芯片、BIOS芯片、 USB接口等外围芯片和接口。

声卡芯片

网卡芯片

BIOS芯片

前臵USB插针

8.背板接口
主板的背板集成了主板与显示器,输入输出设备,音频设备以及扩展设备连接的 接口。

主板背板接口

新式主板背板接口

常见背板接口
USB接口

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。
主板上的USB接口

USB设备具有以下优点:
(1)可以热插拔。 (2)携带方便。 ( 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。 ( 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。

PS/2接口 PS/2是在较早电脑上常见的接口之一,用于鼠标、键盘等设备。一般情况
下,PS/2接口的鼠标为绿色,键盘为紫色。

主板上的ps/2接口

IEEE-1394接口
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。

主板上的1394接口

HDMI接口 HDMI接口:高清晰度多媒体接口(英文:High Definition Multimedia Interface,HDMI)是一种数字化视频/音频接口 技术,是适合影像传输的专用型数字化接口,其可同时传送 音频和影音信号,最高数据传输速度为5Gbps。

银色为标准HDMI接口,金色为miniHDMI接口

三、内存
内存是计算机中重要的部件。计算机中所有程序的运行 都是在内存中进行的,内存的性能对计算机的影响非常大。 内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。
内存颗粒 PCB基板

金手指

内存

1、按用途分类

台式机内存

笔记本内存

2、按工作速度分类
SDRAM Synchronous Dynamic Random Access Memory,同步 动态随机存储器,工作时需要同步时钟,只在时钟上升沿读 写数据。

SDRAM

DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM)简称DDR,也就是“双 倍速率SDRAM”的意思。DDR可以说是SDRAM的升级版本,DDR在 时钟信号上升沿与下降沿各传输一次数据,这使得DDR的数据 传输速度为传统SDRAM的两倍。184Pin,工作电压2.5v。

DDR400

DDR2 但DDR2内存拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力(即: 4bit数据读预取)。DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的 速度读/写数据,并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。 240Pin,工作电压1.8v。

DDR2 800

DDR3 DDR3提供了相较于DDR2 SDRAM更高的运行效能与更低的电 压,是DDR2 SDRAM(四倍资料率同步动态随机存取内存)的 后继者(增加至八倍),也是现时流行的内存产品。

DDR3

DDR、DDR2与DDR3的外观区别
DDR是184线接口,DDR2是240线接口,DDR3是240线接口

3、内存的性能参数
(1)内存容量
内存容量是指该内存条的存储容量,是内存条的关键性参数。内 存容量以MB作为单位,可以简写为M(兆)。 ? 内存的容量一般都是2的整次方倍,比如64MB、128MB、256MB、 1GB、2GB、4GB等。 ? 一般而言,内存容量越大越有利于系统的运行。目前台式机中主 流采用的内存容量为2GB或4GB,256MB、512MB的内存已较少采用。 系统对内存的识别是以Byte(字节)为单位,每个字节由8位二进制 数组成,即8bit(比特,也称“位”)。按照计算机的二进制方式, 1Byte=8bit;1KB=1024Byte;1MB=1024KB;1GB=1024MB; 1TB=1024GB。 ? 系统中内存的数量等于插在主板内存插槽上所有内存条容量的总 和,内存容量的上限一般由主板芯片组和内存插槽决定。不同主板 芯片组可以支持的容量不同,比如 Inlel的810和815系列芯片组最高 支持512MB内存,多余的部分无法识别。目前多数芯片组可以支持到 2GB以上的内存。
?

(2)内存频率
内存主频和CPU主频一样,习惯上被用来表示内存的速度, 它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以MHz (兆赫)为单位来计量的。内存主频越高在一定程度上代表 着内存所能达到的速度越快。内存主频决定着该内存最高能 在什么样的频率正常工作。 目前较为常见的内存频率是333MHz和400MHz的DDR内存, 667MHz、800MHz和1066MHz的DDR2内存,1066MHz、1333MHz、 1600MHz的DDR3内存。

四、外部存储器
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 括硬盘、光盘、固态存储器、移动存储设备( U盘)等。

硬盘驱动器

光盘驱动器

固态硬盘

U盘

microSD存储卡

SD存储卡

(1)硬盘驱动器
硬盘(简称HDD)是电脑上使用坚硬的旋转盘片为基础的非易失性存储 设备(即掉电不丢失)。 它在平整的磁性表面存储和检索数字数据。信息通过离磁性表面很近的 写头,由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上。信息可以通过相反 的方式回读。早期的硬盘存储媒介是可替换的,不过今日典型的硬盘是固 定的存储媒介,被封在硬盘里 (除了一个过滤孔,用来平衡空气压力)。

硬盘

硬盘的结构

硬盘的工作原理

硬盘读写瞬间

硬盘驱动器的接口
常见硬盘驱动器的接口有IDE接口和SATA接口两种。

IDE硬盘背板接口

电源接口

Sata数据接口

硬盘跳线接口

SATA硬盘背板接口

硬盘的性能参数
1.硬盘容量: 硬盘内部往往有多个叠起来的磁盘片,所以说硬盘容量 =单碟容 量×碟片数,单位为GB。 常见的容量单位还有TB,1TB=1024GB。 市场上常见的硬盘容量有320GB、500GB、1Tb、2TB等。 2.转速: 硬盘转速是指硬盘盘片的旋转速度。转速对硬盘的数据传输率 有直接的影响,从理论上说,转速越快越好,因为较高的转速可缩 短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间,从而提高在硬盘上的读写 速度。 3.缓存: 一般硬盘的平均访问时间为十几毫秒,但 RAM(内存)的速度要 比硬盘快几百倍。所以RAM通常会花大量的时间去等待硬盘读出数据, 从而也使CPU效率下降。于是,人们采用了高速缓冲存储器(又叫高 速缓存)技术来解决这个矛盾。硬盘上的缓存容量是越大越好。常 见的缓存容量有8M、16M、32M。

4.平均寻道时间(averageseektime):

意思是硬盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间,单位为毫 秒(ms)。平均访问时间越短硬盘速度越快。 5.硬盘的数据传输率(Datatransferrate): 也称吞吐率,它表示在磁头定位后,硬盘读或写数据的速度。 硬盘的数据传输率有两个指标: 6.突发数据传输率(burstdatatransferrate): 也称为外部传输率(externaltransferrate)或接口传输率, 即微机系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率。突发数据传输率 与硬盘接口类型和硬盘缓冲区容量大小有关。 7.持续传输率(sustainedtransferrate): 也称为内部传输率(Internaltransferrate),它反映硬盘缓 冲区未用时的性能。内部传输率主要依赖硬盘的转速。

固态硬盘
固态硬盘(Solid State Disk、IDE FLASH DISK)是由控制单元和存 储单元(FLASH芯片)组成,简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成 的硬盘(目前最大容量为1TB),固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方 法上与普通硬盘的完全相同,在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。 广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、 医疗、航空等、导航设备等领域。

固态硬盘

(2)光盘驱动器
光驱,电脑用来读写光盘内容的机器,也是在台式机和笔记本便携式 电脑里比较常见的一个部件。光盘驱动器分为CD-ROM驱动器和DVD-ROM驱动 器,分别对应CD-ROM光盘和DVD-ROM光盘。

光驱的分类:
CD-ROM光驱:又称为致密盘只读存储器,是一种只读的光存 储介质。它是利用原本用于音频CD的CD-DA(Digital Audio) 格式发展起来的。 DVD-ROM光驱:是一种可以读取DVD碟片的光驱,除了兼容 DVD-ROM,DVD-VIDEO,DVD-R,CD-ROM等常见的格式外,对于 CD-R/RW,CD-I,VIDEO-CD,CD-G等都要能很好的支持。 因为DVD光驱兼容CD-ROM光盘,而成本又相差无几,所以CDROM光驱已很少使用,目前常用的是DVD-ROM光驱。

常见的光驱类型:
常见的光驱形式有标准型、笔记本光驱及外臵型光驱三种。

光盘驱动器的接口
常见光盘驱动器的接口有IDE接口和SATA接口两种。

跳线接口

数据接口

电源接口

IDE硬盘背板接口

电源接口

Sata数据接口

硬盘跳线接口

SATA硬盘背板接口

光盘刻录机
光盘刻录机是在CD-ROM或DVD-ROM驱动器的基础上开发的技能读取光 盘内容又能向空白光盘上写入数据的驱动器。一般有CD-R刻录机、DVD-R 刻录机和combo(康宝)三种。 CD-R刻录机:读取CD-ROM、刻录CD-R光盘 DVD-R刻录机:读取CD-ROM、DVD-ROM、刻录CD-R光盘、刻录DVD-R光盘 combo(康宝):读取CD-ROM、读取DVD-ROM、刻录CD-R光盘

常见的刻录机形式
常见的刻录机有标准内臵式刻录机、笔记本刻录机和外臵刻录机三种。

(3)外臵存储设备
常见的外臵存储设备有:U盘、移动硬盘、SD卡等。

U盘

移动硬盘

SD卡

存储系统的层次结构

四、显卡
显卡全称显示接口卡(Video card,Graphics card)。显卡的用途是 将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动,并向显示器提供行扫描信 号,控制显示器的正确显示,是连接显示器和个人电脑主板的重要元件, 是“人机对话”的重要设备之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部 分,承担输出显示图形的任务,对于从事专业图形设计的人来说显卡非常 重要。民用显卡图形芯片供应商主要包括AMD(ATI)和Nvidia(英伟达)两 家。

显卡的结构

显存

金手指

图形处理器GPU及散热器

输出接口

?

?

GPU(图形处理器) GPU是显示卡的“心脏”,也就相当于CPU在电脑中的作用, 它决定了该显卡的档次和大部分性能。2D显示芯片在处理3D 图像和特效时主要依赖CPU的处理能力,称为“软加速”。 3D显示芯片是将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内, 也即所谓的“硬件加速”功能。显示芯片通常是显示卡上最 大的芯片。现在市场上的显卡大多采用NVIDIA和AMD两家公 司的图形处理芯片。 显存 显存全称显示内存,和主板上的计算机内存功能基本相同。 其主要功能是用于负责存储显示芯片所处理的各种数据。

显卡的工作原理: 数据(data)一旦离开CPU,必须通过4个步骤,最后才 会到达显示屏: 1.将CPU送来的数据送到北桥(主桥)再送到GPU (Graphics Processing Unit,图形处理器)里面进行处理。 2.从 video chipset(显卡芯片组)进入video RAM(显 存),将芯片处理完的数据送到显存。 3.从显存进入Digital Analog Converter (= RAM DAC,随 机读写存储数—模转换器),从显存读取出数据再送到RAM DAC进行数据转换的工作(数字信号转模拟信号)。 4.从DAC 进入显示器 (Monitor),将转换完的模拟信号送 到显示屏。

显卡的接口: AGP接口
AGP(Accelerate Graphical Port ,加速图像处理端口)接口是Intel公 司开发的一个视频接口技术标准,是为了解决PCI总线的低带宽而开发的接 口技术。它通过将图形卡与系统主内存连接起来,在CPU和图形处理器之间 直接开辟了更快的总线。其发展经历了AGP1.0(AGP1X/2X)、AGP2.0(AGP4X)、 AGP3.0(AGP8X)。最新的AGP8X其理论带宽为2.1Gbit/秒。到2009年,已经 被PCI-E接口基本取代(2006年大部分厂家已经停止生产)。

PCI Express接口
PCI Express(简称PCI-E)是新一代的总线接口,而采用此类接口的显 卡产品,已经在2004年正式面世。早在2001年的春季“英特尔开发者论坛” 上,英特尔公司就提出了要用新一代的技术取代PCI总线和多种芯片的内部 连接,并称之为第三代I/O总线技术。随后在2001年底,包括Intel、AMD、 DELL、IBM在内的20多家业界主导公司开始起草新技术的规范,并在2002年 完成,对其正式命名为PCI Express。

显卡的性能参数:
1、GPU (图形处理器)的频率 GPU频率的单位是MHz,GHz。 2、显存类型 显存分类与内存分类相同,有DDR、DDR2、DDR3显存,目前常见 的是DDR2和DDR3显存,显存类型是显存性能的重要决定因素。 3、显存位宽 显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数,位数 越大则瞬间所能传输的数据量越大,这是显存的重要参数之一。目 前市场上的显存位宽有64 位、128位和256位三种 。 4、显存容量 显存容量是显卡上本地显存的容量数,这是选择显卡的关键参 数之一。显存容量的大小决定着显存临时存储数据的能力,在一定 程度上也会影响显卡的性能。 目前主流显卡的显存容量为256MB、 512MB、1GB。

集成显卡 集成显卡是指芯片组集成了显示芯片,使用这种芯片组 的主板就可以不需要独立显卡实现普通的显示功能,以满足 一般的家庭娱乐和商业应用,节省用户购买显卡的开支。集 成了显卡的芯片组也常常叫做整合型芯片,这样的主板也常 常被称之为整合型主板。

集成显卡的AMD890主板

集成显卡的分类
GPU集成在北桥内

GPU的位臵

GPU集成在南桥内
主板上有单独的GPU芯片

内存划分作为显存 显存 独立显存芯片

内存划分和独立显存混合式

五、输入设备

键盘鼠标

扫描仪

数码相机

数码摄像机

六、输出设备
常用输出设备:

显示器
显示器是属于电脑的I/O设备,即输入输出设备。它可以分为CRT、LCD等多种。 它是一种将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的显 示工具。 显示器的分类:CRT(荧光显像管)显示器、液晶显示器、LED显示器 目前常用的是液晶显示器和LED显示器。

CRT显示器

液晶显示器

LED显示器

打印机 打印机是计算机中重要的输出设备,它的作用将计算机 的运算结果或中间结果以人所能识别的数字 、字母、符号和 图形等,依照规定的格式印在纸上的设备。打印机正向轻、 薄、短、小、低功耗、高速度和智能化方向发展。 打印机的分类:针式打印机、喷墨打印机、激光打印机

针式打印机

喷墨打印机

激光打印机


赞助商链接

微机的基本结构

1.4 微机的基本结构前言:计算机发展成为由巨型机、大型机、中型机、小型机、微型...软件系统 应用软件(application) 微型计算机系统组成图 2、微机的基本硬件结构(P...

微型计算机的发展、现状及趋势

1 微机发展的标志——CPU 的发展历程. 一、第一代(1971~1973):4 位或低档...2 微型计算机系统结构及发展现状 我们通常所说的微型计算机简称微机,俗称电脑。其...

李继灿-微型计算机系统与接口习题详解(Word格式)

以存储器、输入输出电路及系统 总线所组成的计算机。...答:微型计算机硬件技术发展的主要趋势如下。 (1)...它与最佳购买性能评估相比, 其评估的项目基本相同, ...

微型计算机系统结构图

微型计算机系统结构图_IT/计算机_专业资料。DB 时钟 CPU 复位 R O M R A ...1: 允许 B 口中断 定义端口 C 00:ALT1、A 口、B 口基本输入输出,C 口...

计算机发展历史

发展历史 计算机的发展主要表现在其核心部件——微处理器的发展上,每当一 款新型的微处理器出现时,就会带动计算机系统的其他部件的相应发展, 如计算机体系结构的...

第1章 计算机系统基本组成

1章_微型计算机系统基本... 86页 免费 第1章 计算机系统组成 23页 免费 ...五号 1.1 计算机发展简史 1.1.1 早期计算工具 小四 四号 在早期计算工具中...

计算机系统的组成和功能1-2

项目一:计算机基础知识 共 2 课时 课题 教学 目标 任务二:计算机系统的组成和功能 课时安排 第 1-2 课时 1.认识组成微型计算机系统的主要外部部件的名称和作用...

微型计算机技术系统的发展综述

微型计算机技术发展综述 自 20 世纪 40 年代世界上第一台计算机 ENIAC(...它可以简单地定义为:在 微型计算机硬件系统的基础上配置必要的外围设备和软件构成...

计算机的发展历史

制造的这一批机电计算机是计算机发展史上的短暂的一...程序的思想,明确的给出了计算机系统 结构特征及其...将支持俗称“人造太阳”的惯性约束核聚变项目等高端科研...

计算机及其发展史概述

计算机及其发展史概述 人类所使用的计算工具是随着...软 件方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化程序...其中,微型计算机大致经历了四个阶段: 第一阶段是 ...