爸爸走了再也见不到了:06计算机硬件系统

一、复习：

1、一个完整的计算机系统由那几部分构成？

2、计算机硬件系统由那几部分组成？

计

算

机

系

统

硬件系统

主机

中央

处理器

运算器

控制器

内存储器

ROM，CACHE，RAM

外部设备

外存储器

硬盘，软盘，光盘，优盘

输入设备

键盘、鼠标、扫描仪、光笔等

总线、接口

输出设备

显示器、打印机、绘图仪等

软件系统

系统软件

程序设计语言、操作系统、数据库管理系统

诊断程序、各种开发工具

应用软件

用户自己设计的程序

各种软件包

二、中央处理器（CPU）

中央处理器CPU：CPU是计算机的核心部件，它完成计算机的运算和控制功能，由运算器、控制器等构成。

1． 运算器

（1）作用：运算器是计算机的核心部件，主要负责对信息的加工处理。运算器不断地从存储器中得到要加工的数据，对其进行加、减、乘、除及各种逻辑运算，并将最后的结果送回存储器中，整个过程在控制器的指挥下有条不紊地进行。

（2）组成：运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器、通用寄存器等组成。

2．控制器

（1）作用：控制器是计算机的指挥中枢，主要作用是使计算机能够自动地执行命令。

（2）组成：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。

（3）指令系统：CPU通过发出指令，让计算机识别并执行。如ADD　AH，78

指令由操作码和地址码两种（为了便于对存储器内存放的信息进行管理，整个内存被划分成许多存储单元，每个存储单元都有一个编号，此编号称为地址（Address）。通常计算机按字节编址。地址与存储单元为一对一的关系，是存储单元的惟一标志。CPU对存储器的读写操作都是通过地址来进行的。）

寻址方式：立即寻址、直接寻址、间接寻址、相对寻址、变址寻址、寄存器直接寻址、寄存器间接寻址等。

3、CPU主要的性能指标有：

（1）主频：主频越高，CPU的速度就越快，平时所说的1.2MHZ，1.7GMHZ等就是指主频。

（2）时钟频率：CPU的外部时钟频率，由电脑主板提供。

（3）内部缓存（一级缓存）：CPU的内部的高速缓存，用于暂存CPU运算时的部分指令和数据。

（4）外部缓存（二级缓存）：CPU的外部的高速缓存。

（5）制造工艺：现在的CPU制造工艺是0.13微米。

4、微机（PC机）的中央处理器的发展(以Intel公司的芯片为例)

1978年　　8086　　　8位机　　　主频4.77MHz　　　29000个晶体管

1982年　　80286　　16位机　　　主频16MHz 　　　　13.4万个晶体管

1985年　　80386　　32位机　　　主频33MHz 　　　　27.5万个晶体管

1989年　　80486　　32位机　　　主频66MHz 　　　　120万个晶体管

1993年　　Pentium　64位机　　　主频166MHz 　　　　310万个晶体管

1997年　　PentiumⅡ　64位机　　　主频466MHz 　　　　550万个晶体管

1999年　　PentiumⅢ　64位机　　　主频1GHz 　　　　950万个晶体管

2000年　　PentiumⅣ　64位机　　　主频3GHz 　　　　5500万个晶体管

2002年,Pentium 4 HT即支持超线程的奔4，既P4处理器里多加入一个逻辑处理单元，但其他单元诸如加法运算单元、浮点运算单元都仍然还是只有一套。当一个逻辑单元执行某个程序的某个线程时，另一个逻辑单元就可以用还没有使用的运算单元来执行另一个程序的线程。于是一个CPU逻辑上相当于两个。这就是超线程。

2005年,Pentium D （奔腾D），Intel的第一款双核CPU，不支持超线程。支持64位其中9XX系列是高端产品，8X0系列是中端产品，805为低端产品。双核心是指一块芯片中集成了两个处理器内核。在操作系统看来，它有两个处理器，可以同时执行多项任务。这与“超线程”技术是不同的。

2006年7月,Core 2 Duo发布中文名：酷睿2代双核CPU，它的内核类型为conroe（俗称“扣肉”）。支持Intel 64位扩展技术。比Pentium D性能提高近30%，但发热功耗却有了很大的降低。

2007年,Pentium Dual core发布，中文名：奔腾E、奔腾双核，也有写成“Pentium E”的，相当于 Core 2 Duo低档产品的缩水版，支持64位，不支持超线程。

此外，微处理器除了Pentium系列外，还有赛扬系列、AMD系列、CYRIX等。

三、存储系统：

1、存储系统

l 存储系统：由内存储器（主存）和外存储器（辅存）组成

l 存储器的容量的基本单位B，KB，MB，GB，TB之间的关系

l 存储器的介质材料：半导体存储器、磁表面存储器、光存储器。

l 存储系统分层示意图

2、主存储器（内存）

内存分成只读存储器（ROM）、随机读写存储器（RAM）、高速缓冲存储器（CACHE）三种。

（1）只读存储器（ROM）

作用：用于存储计算机中固定的程序和数据，如引导程序、监控程序等。

介质：半导体存储器

特点：①只能进行“读”操作，不能进行“写”操作。

②计算机断电后，ROM内的原有固化程序和数据不会丢失。

知识链接：ROM既然只能进行“读”操作，不能进行“写”，那最初的程序和数据是怎么写去的？　用紫外线擦除的只读存储器（EPROM）和用电擦除的只读存储器（EEPROM）

（2）随机读写存储器（RAM）

作用：内存的主要部分，用于动态地存放和输出数据和程序。

介质：半导体存储器

特点：①既能进行“读”操作，也能进行“写”操作。

②计算机断电后，RAM内的程序和数据全部丢失。所以关机前要把所有程序、文件关闭，保存到外存中。

知识链接：根据制造原理的不同，RAM可分为静态随机存储器SRAM和动态随机存储器DRAM两种。

（3）高速缓冲存储器（CACHE）

作用：作为CPU与的RAM与间的缓冲，用于提高CPU“读写”程序、数据的速度，从而提高计算机整体的工作速度。

介质：半导体存储器

特点：①既能进行“读”操作，也能进行“写”操作。与RAM比较，CACHE存储容量小，“读写”速度快，价格高。

②计算机断电后，CACHE内的内容全部丢失。

知识链接：CMOS是主板上的一块可读写RAM芯片，是用来保存BIOS的硬件配置和用户对某些参数的设定，一种用电池供电的存储器。它是确定系统的硬件配置，优化微机整体性能，进行系统维护的重要工具。它保存一些有关系统硬件设置等方面的信息，即使系统掉电，信息也不会丢失。开机时，计算机需要用这些信息来启动系统。如果不慎或发生意外而弄乱了CMOS中保留的信息，电脑系统将不能正常启动。

3、辅助存储器（外存）

外存分成磁带存储器、软盘存储器、优盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器等。

（1）磁带存储器

作用：用于存储大中型计算机中的程序、图像和数据。

介质：磁表面存储器

特点：①只能按顺序进行“读写”操作，不能随机“读写”。

②存储容量大，“读写”速度慢，成本低。

③计算机断电后，内容保存。

（2）软盘存储器

作用：在微型机中用于存放和输出小型程序或数据。软盘目前主要使用的是3.5寸软盘。它可以为我们存储小容量的内容，最多只能存1.44M，因为它个头小，因此携带方便，在前几年颇为盛行，但是终因为容量的限制，目前已逐渐被优盘和光盘所取代。

介质：磁表面存储器

特点：①既能进行“读”操作，也能进行“写”操作。便于携带。

②计算机断电后，RAM内的程序和数据全部保留。

③存放容量小。容量最多为1.2MB。

知识链接：软盘片主要有5.25英寸和3.5英寸两种。若按存储面数和存储信息的密度可分为单面单密度（SS，SD）、单面双密度（SS，DD）、双面单密度（DS，SD）、双面双密度（DS，DD）、单面高密度（SS，HD）和双面高密度（DS，HD）。目前主要使用的是3.5英寸的双面高密度软盘存储器。

软盘片由外向里分成许多同心圆的槽，称之为磁道。各种信息都存放在磁道上，通常软磁盘的磁道数为80，编号0—79，最外面的磁道为0磁道，它是DOS的保留区。每条磁道又被划分为若干等分，每一等分称为扇区，每条磁道上的扇区数是相等的。一个扇区含有512个字节。软磁盘片上的磁道密度由磁盘驱动器决定，一条磁道的扇区数由操作系统决定。一般情况下，3.5英寸软盘片的每个磁道被分成18个扇区，它的容量是：

2面×80磁道/面×18扇区/道×512字节/扇区=1474560字节=1.44MB

（3）优盘(OnlyDisk)存储器

作用：优盘是一种新型的移动存储产品，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。优盘不需要物理驱动器，也不需外接电源，可热插拔，使用非常简单方便。优盘体积很小，重量极轻，可抗震防潮，特别适合随身携带，是移动办公及文件交换理想的存储产品。

特点：

· 不需要驱动器，无外接电源

· 容量大（16MB-256MB，未来可达2GB）

· 体积非常小，仅大拇指般大小，重量仅约20克

· 使用简便，即插即用，带电插拔

· 存取速度快，约为软盘速度的15倍

· 可靠性好，可擦写达100万次，数据至少可保存10年

· 抗震、防潮、耐高低温、携带十分方便

· USB接口，带写保护功能

介质：当前最为先进的Flash闪存芯片为存储介质

知识链接：CF卡

随着数码产品的高速普及，近年来闪存卡也进入了高速发展时期，得到了越来越广泛的应用，相机、掌上电脑、随身听上处处都可能用到闪存卡。闪存卡有很多种类，常见的有CF卡、SD卡、MMC卡、记忆棒、SM卡、xD卡等，其中CF卡已经有了相当长的历史，由于其建立标准的时间长、兼容性好、容量大、价格低等原因而得到了广泛的应用，是通用性最强的存储卡之一。CF卡作为一种先进的移动数码存储产品，它具有高速度、大容量、体积小、重量轻、功耗低等优点。CF卡使用flash作为存储媒介，无需供电也能保存资料，适合用在移动设备上。

（4）硬盘存储器

作用：用于存储计算机中的程序、图像和数据。

介质：硬金属外面的磁表面存储器

特点：①存储容量大，常用的有120GB等。

②“读写”速度快，成本低。

③计算机断电后，内容保留。。

注意：使用时要注意防震，硬盘正在操作时，千万不能切断电源。

下面介绍几个有关硬盘的关键参数：

1． 硬盘的转速（Rotational Speed）： 也就是硬盘电机主轴的转速，转速是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，它的快慢在很大程度上影响了硬盘的速度，同时转速的快慢也是区分硬盘档次的重要标志之一。现在的主流硬盘转速一般为7200rpm以上。

2． 平均寻道时间（Average seek time）：指硬盘在盘面上移动读写头至指定磁道寻找相应目标数据所用的时间，它描述硬盘读取数据的能力，单位为毫秒。当单碟片容量增大时，磁头的寻道动作和移动距离减少，从而使平均寻道时间减少，加快硬盘速度。

3． 最大内部数据传输率（Internal data transfer rate）：指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率，一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度（指同一磁道上的数据间隔度）。

知识链接：移动硬盘

移动硬盘是以硬盘为存储介制，强调便携性的存储产品。因为采用硬盘为存储介质，因此移动硬盘在数据的读写模式与标准IDE硬盘是相同的。

移动硬盘的特点：一是容量大。移动硬盘可以提供相当大的存储容量，是一种较具性价比的移动存储产品，目前比较常见的移动硬盘有10GB、20GB、40GB等容量；二是传输速度快；三是使用方便。

（5）光盘存储器

作用：用于存储计算机中的程序、图像和数据。

介质：光介质存储器

分类：只读型光盘CD-ROM、一次写多次读型光盘WORM、可擦写型光盘CD-RW、DVD-ROM光盘

特点：①存储容量大，常用的有540MB――18GB。成本低。

②只能进行“读”操作，不能进行“写”操作。

在光盘的使用过程当中，我们主要应该注意一些什么问题。

1． 不要将不清洁的光盘放入光驱；

2． 和软盘不一样，不要在光盘上贴标签，即使是在光盘的背面。

3． 不要在光盘工作时强行按弹出钮弹出光盘。

4． 不要曝晒光盘。

5． 千万不要用标识笔在光盘表面书写。

6． 不要将变形的光盘放入光盘驱动器，这样会造成光驱机械部件的变形和损坏。

7． 不要用手或硬物触摸光盘的底面，接触和碰磨会破坏光盘表面的凹凸结构，造成数据的错误读取和丢失。

8． 不要用有油渍、污垢的手拿光盘，否则，脏物会粘在光盘表面，这样有可能使数据无法读取。另外，将光盘放入光驱和光盘保护盒中时要小心轻放，避免损坏光盘的表面。

作业：

1、计算机硬件系统有哪五部分组成的？

2、随机存取存储器（RAM）有哪些特点？

3、高速缓冲存储器（Cache）在计算机系统中的作用是什么？

4、硬盘存储器有哪些特点？

5、计算机存储系统中哪些部件或设备属于计算机主机部分？哪些属于外设部分？

6、在光盘的使用过程中应注意哪些问题？