计算机基础（02）微型计算机硬件系统

@1 计算机是以冯诺依曼体系结构为基础的，该体系规定计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入输出单元构成。并且有：

@2 软件是指各类程序和数据，计算机软件包括计算机本身运行所需要的系统软件和用户的应用软件

@1 计算机的一般工作过程为：

@2 计算机一般流程用图来表示，如下所示：

@1 CPU的历史：CPU从最初到现在已经有30多年的历史，发展过程可描述如下：n位处理器(代表者)

@2 CPU的结构：

基本控制单元：执行计算机的基本操作，如读取指令、分析指令、执行指令 ；详细来讲，基本控制单元主要是控制器，负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码，并根据指令译码的结果，按指令先后顺序，负责向其它各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地完成各种操作

控制器主要由以下部件组成：

@3 CPU的工作流程：从存储器取出指令，放入内部的指令寄存器，并对指令译码。

@4 CPU的性能指标：

@5 CPU主流产品公司：Intel的CPU与AMD的CPU

@6 高级CPU技术：

@1 内存作用：暂时存放CPU中的运算数据以及硬盘等外部存储器交换的数据，对其进行操作和得出结果。

@2 内存外观说明：通过防凸起设计配对方案，内存不会被插反。

@3 内存分类：由半导体材料构成。内存分为只读存储器和随机读写存储器。

只读存储器ROM：存储的信息只能读出，不能随机改写或存入，断电后信息不丢失，可靠性高，分类如下：

随机存储器RAM：存放原始数据、中间结果、最终结果。开机前是空的，断电后数据消失，分类如下：

@4 内存封装方式：SOJ封装、TSOP封装、Tiny-BGA封装、BLP封装、CSP封装。

@5 内存的性能指标：容量、工作电压、运行频率、存储时间、延迟、数据位宽度、带宽。

@6 其他内存指标：

@@6.1 Cache(高速缓存 )：一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU与主存之间速度不匹配而采用的一种重要技术。其中片内Cache是集成在CPU芯片中，片外Cache是安插在主板上。高速缓冲存储器的存取速度比主存要快一个数量级，大体与CPU的处理速度相当。

@@6.2 多级缓存：最早的CPU缓存容量很低；当集成在CPU内核中的缓存已不能满足CPU的需求，而制造工艺上的限制又不能大幅度提高缓存的容量时，出现了集成在与CPU同一块主板上的缓存，此时把CPU内核集成的缓存称为一级缓存，而外部的称为二级缓存，现在多数CPU内部也有二级缓存，于是二级缓存又可分为内部二级缓存和外部二级缓存；较高端的CPU中还会带有三级缓存

@7 内存存储器的层次结构原因：既要速度快，又要求容量大，同时价格又要求合理，在目前技术条件下这三项指标很难用单一种类的存储器来实现。折衷的方法是采用层次结构

@1 主板作用：计算机中的部件是通过主板来连接的，即主板使得各个组件之间有了联系，它提供CPU、各种接口卡、内存条和硬盘、软驱、光驱的插槽，其它的外部设备也会通过主板上的I/O接口连接到计算机上。早期的PC机主板是将快速的CPU、中速的内存、慢速的外设都连接在一条总线上，使系统的总体性能得不到优化

@2 主板的分类：

@3 主板的结构：一般由4层以上PCB板制作而成

@@3.1 主板的结构图如下所示：

@@3.2 主板插槽简介：

@@3.3 主板芯片组简介：由南桥芯片和北桥芯片组成

@@3.4 BIOS与CMOS电池：开机时，由计算机电源为BIOS供电；关机时，由CMOS电池为BIOS供电；当CMOS电池没电时，BIOS中的信息就会丢失

@@3.5 主板的外部接口：如下图所示：

@1 I/O接口是连接主机和外部设备之间的逻辑部件，由I/O接口电路、连接器(一般为连接电缆)和接口软件(即设备驱动程序)组成

@2 根据I/O接口是否内嵌在主板中，可将I/O接口分为内置I/O接口和外置I/O接口两类：

@1 总线：是一组连接各个部件的公共通信线路，是计算机内部传输指令、数据和各种控制信息的高速通道，是计算机硬件的一个重要组成部分

@2 总线按处于计算机硬件系统中的位置来分：

@3 常见内部总线简介：

@4 系统总线分为地址总线、数据总线和控制总线：

@5 系统总线标准：系统总线标准大致可分为ISA总线、PCI总线、PCI Express三个阶段。

@6 常见外部总线：

@7 输入输出接口：

@1 硬盘是微机最重要的外存储器，常用于安装微机运行所需的系统软件和应用软件，以及存储大量数据

硬盘的内部结构如下图所示：

硬盘对周边环境的要求较高，由于盘片工作时高速运转，所以通电情况下不要移动它；平时不可以打开硬盘，因为灰尘一旦进入硬盘，对硬盘有毁灭性的打击。

@2 硬盘的工作模式：

@3 硬盘的数据接口：常用的有ATA、SATA、SCSI接口，其中SCSI主要用于服务器

@4 硬盘存储格式：硬盘是由多个涂有磁性物质的金属圆盘盘片组成，盘片的每一面都有一个读写磁头，在对硬盘进行格式化时，将对盘片进行划分磁道和扇区，对于大容量的硬盘还将多个扇区组织起来成为一个块“簇”，簇成为磁盘读写的基本单位。有的簇是一个扇区，有的有好几个扇区，可以在格式化的参数中给定

@5 硬盘性能指标：

@6 硬盘格式化：

@7 移动硬盘：一般由笔记本硬盘和硬盘盒组成

@1 光盘简称CD(Compact Disc)，是利用塑料盘片表面凹凸不平的特征，通过光的反射来记录和识别二进制的0、1信息，光盘的分类:

@2 DVD光盘：DVD盘片的物理规格与CD盘片是一样的，CD盘只使用一个面记录一层的信息，DVD盘可分为单面单层、单面双层、双面单层以及双面双层 4 种结构

@3 DVD按用途可分为以下几类：

@4 光盘刻录机：是指可读写的光盘驱动器。包括CD、DVD、COMBO刻录机

@5 光存储器工作原理：从光盘中读取数据的设备我们称之为光驱。光驱把经过聚焦后的激光投射到光盘上，利用光盘的凹坑或非凹坑边缘反射的激光强度不同而将其表示为不同的电信号；其中光驱倍数是指光盘的数据传输率（150KB/s为单倍，以此类推）；CD-ROM光盘驱动器能读除DVD以外的所有光盘；而DVD光盘要用DVD驱动器才能读，DVD驱动器兼容CD-ROM所能读的光盘。

@6 光存储器性能指标：数据传输率、平均寻道时间、CPU占用时间、接口类型、纠错能力

通过USB接口与电脑连接，实现即插即用，具有小巧、可靠、易于操作等特点。闪存盘中无任何机械式装置，抗震性能强。U盘中的存储模块其实就是Flash-ROM

@1 键盘：最常用输入设备

键盘区域划分为四个部分：功能键区、编辑键区、主键区、数字键区，如下所示：

键盘分类：按照应用分为双控键盘、台式机键盘、笔记本电脑键盘、工控机键盘、超薄键盘

@2 鼠标：轻松完成键盘操作很复杂的功能

@1 显示器按照成像原理分为CRT显示器与液晶LCD显示器。

@@1.1 CRT显示器（目前基本不用）：

@@1.2 LCD显示器：

LCD显示器工作原理：利用液晶通电时能够发光的原理来显示图像。

LCD的优点：

LCD的缺陷：

LCD显示器性能指标：分辨率、亮度、对比度、响应时间、可视角度、坏点数。

@2 打印机：常用的有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机等

对三种打印机的打印效果对比来说，激光最好，喷墨其次，而针式相对较差。

@1 网络设备：modem、调制解调器、集线器、交换机、路由器。

@2 其他输入输出设备：手写板、扫描仪。