第二节 微型计算机系统构成概述
2.1 计算机系统构成
一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的,硬件(Hard Ware)也称硬设备,是指计算机的各种看的见、摸的着实实在在的装置,是计算机系统的物质基础。软件(Soft Ware)是指程序系统,是发挥机器硬件功能的关键。硬件是软件建立和依托的基础,软件是计算机系统的灵魂。参看教材上图。 2.2 计算机的硬件系统
计算机系统的硬件系统一直沿袭冯、诺伊曼的传统框架,由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件构成。基本功能是接受计算机程序的控制来实现数据的输入、计算、数据输出等一系列根本性的操作。 其中:
1. 输入装置(Input Unit) 计算机要进行数据处理,需要将程序和数据送给计算机,这
样的装置叫输入装置。例如,键盘、鼠标、光笔、扫描仪、外存储器等。
2. 输出装置(Output Unit) 在中央处理器中,有需要输出的处理结果,在显示器屏幕
上显示,或在打印机上打印,或在外存储器上存放,能将计算机内部信息传递出来的设备就是输出设备。
3. 存储器(Memory Unit) 计算机在处理数据是有必要把程序和数据存储起来,为此使
用的装置就是存储器。存储器是具有记忆功能的部件,分为主存储器和辅存储器。 1. 主存储器(Main memory) 简称主存或内存。由随机存取存储器RAM和只读存储器
ROM组成(在386档次以上微机还有高速缓冲存储器Cache)。
2. 辅助存储器(Auxiliary Memory) 也称外存储器,简称辅存或外存,隶属内存,用来
存储当前不在中央处理器的程序和数据。当要用到外存中的程序和数据时,才将它们从外存中调入内存。
外存分为磁表面存储器和光存储器两大类。
磁表面存储器是将磁性涂料抹在盘面上形成的记录介质,现代计算机系统中使用的磁表面存储器主要有磁盘和磁带两种。 用于计算机系统的光存储器主要是光盘。
1. 运算器(Arithmetic Unit)它是计算机的核心部件,是对信息进行加工和处理(主要
功能是对二进制编码进行运算和逻辑运算)的部件。运算器由加法器(Adder)和补码器(Complement)等组成,如图1.3所示。 2. 控制器(Control Unit)这是计算机的神经中枢和指挥中心,计算机由控制其全部动作。
运算器和控制器一起称为中央处理器(CPU-Central Processing Unit)。主存储器、运算器和控制器(通常都安放在一个机柜里)统称为主机。
2.3 微型计算机硬件系统构成
常用的PC机硬件系统外观,如图1.4所示。PC机中的配置是:主机箱、显示器、键盘、鼠标和打印机。主机箱里有中央处理器(或称中央处理单元,CPU在PC机中也称微处理器MPU)、主存储器、外存储器(硬盘存储器、软盘存储器和光盘存储器)、网络设备、适量的电路接口部件。目前的多媒体PC机,还有图形卡、声卡等配置。
微机目前多采用总线结构,其结构图如图1.5所示。由图1.5中看出微机系统由中央处理器主存储器、外存储器及输入输出设备组成。目前普通微机使用的外存储器有磁盘(硬盘和软盘)和光盘。基本输入设备是键盘、鼠标和光笔,输出设备是显示器和打印机。此外,用户可以根据需要,通过外设接口与各种外设连接。还可以通过通信接口,连接通信线路,进行信息的传播。 重要部件:
(1)中央处理器(CPU)
CPU主要由运算器主要由控制器、寄存器等组成。运算器的功能是执行算术与逻辑运算,如取数、送数、相加、移位等,运算器按控制器发出的命令来完成各种操作。控制器是规定计算机执行指令的顺序,并根据指令的信息控制计算机各部分协同动作。控制器指挥机器各部分工作完成计算机的操作。控制器是按指令的要求来指挥的,寄存器是在处理器内部的暂时存取部件。 (2)内存储器
微机的存储器分为内存和外存两种。微机的内存是用来存放处理程序或记忆、待处理数据及运算结果的部件。内存根据功能分为只读存储器(RIM-Read Only Memory)和随机存储器(RAM-Random Access Memory)两种。
1. 只读存储器 ROM是一种只能读出不能写入的存储器,其信息通常是厂家制造时在脱
机情况下或者非正常情况下写入的。ROM的最大特点是在掉电后信息也不会消失,因此常用ROM来存放至关重要的、经常要用到的程序和数据,如监控程序等。 2. 随机存储器 ROM可随时进行读出和写入,是对信息进行操作的场所,也就是计算机
的工作区域。再关机后ROM中的内容自动消失,且不可恢复。
(3)外存储器
外存储器是外设的一部分,是于存放当前不需要立即使用的信息(可记录各种信息,存储系统软件、用户的程序及数据)。它既是输入设备,也是输出设备。PC机中常见的外存储器一般是指软盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器等。
1. 软盘存储器 由软盘、软盘驱动器和软盘控制适配器(或软盘驱动卡)三部分组成,
只有软盘插入软盘驱动器中才能工作。软盘(原称flexible,后称floppy disk)是存储介质,软盘驱动器简称软驱。
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1. 软驱的类型 按直径分为有5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸。台式PC机主要的软驱有:
1.44MB 3.5英寸薄型高密驱动器,适用于存储量为1.44MB的3.5英寸高密软盘,这是20世纪90年代微机软驱的主流产品。
2. 软盘的结构 软盘按存储量分为低密盘和高密盘。5.25英寸和3.5英寸高密软盘如图
1.6~图1.8所示。
对5.25英寸的软盘,在写保护缺口没有被封上时,计算机可以对磁盘写入或读出程序和数据;若写保护缺口用不干胶条封住,此时只能从磁盘读出数据,而不能向磁盘写入数据。
对3.5英寸盘,拨动黑色塑料片,让光线从小方框里透过时,为写保护状态时;需要可写入状态时,应重新拨动黑色塑料片挡住透光小方口处。 软盘由外向内划分成磁道。软盘具有携带方便、价格便宜等优点,但其存储容量一般较小,读写速度慢,不能胜任大量数据的存储。
3. 软盘的安全使用 使用软盘的注意事项主要有:
1. 不用时不要弯折不要被重物压,不要放在强磁场和高温下,避免阳光直射和强烈震动
且要注意防潮。
2. 带有标签的一面是正面,插入软驱时要正面朝上读写窗口向前。 3. 有重要信息的软盘要做好写保护。
4. 不要用手去摸磁盘的读写槽和任何裸露的盘面只能接触磁盘的外套。 5. 不要在软盘的的保护套上直接写字。
在操作过程中,只要驱动器的指示灯在亮,不要作任何操作,更不能取盘,以免盘面受损,造成数据丢失。 2.硬盘存储器
1. 硬盘存储器简介 硬盘存储器简称硬盘(hard disk),是微机的主要外部存储设备,是
内存的主要后备存储器。硬盘从结构上分固定式可换式两种。固定失硬盘又称为温式,俗称温盘。PC机硬盘按盘的容量一般为数十MB至数GB。目前硬盘的转速为3600转/分~7200转/分。
2. 硬盘的安全作用 硬盘一般存放应用程序,系统程序和数据文件。因此应做好硬盘的
维护工作。一般的维护有: 1. 平时作好维护工作 数据和程序文件要经常作备份 2. 保持使用环境的清洁 3. 故障时应谨慎处理
3.光盘存储器 光盘存储器是20世纪70年代的重大科技发明,是信息存储技术的重大突破。
1. 光盘的特点
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1. 存储容量大。目前一张普通光盘CD-ROM容量达650MB,DVD-ROM可达5GB以
上。
2. 可靠性高 信息保留寿命长,可用做文献档案、图书管理和多媒体等方面的应用。 3. 读取速度快 目前可实现快速存储,故能作为计算机的中间存储器。 4. 位价格低。 5. 携带方便。
1. 光盘的基本类型 目前用于计算机系统的光盘,按功能可分为只读型光盘、可写一次
型光盘和可重写型光盘三个基本类型。 1. 只读型光盘 又称CD-ROM
2. 可写一次型光盘 又称WORM或简称WO光盘。用户使用时可以进行一次的写入操
作。
3. 可重写型光盘 又称可擦写光盘或可抹型光盘。 1. 光盘的安全使用
1. 勿受重物挤压,以免破损或变形。 2. 不能用金属等硬物刻划。
3. 防高温日晒,防强磁,防浸水受潮。 1. 输入设备---键盘 2. 输入设备---鼠标
(6)输入设备之三 图形扫描仪
图形扫描仪(canner)是图形、图象的专用输入设备。利用它可以迅速的将图形、图象、照片、文本从外部环境输入到计算机中。 CCD扫描仪的主要性能指标有:
1. 2. 3. 4.
扫描幅画 分辨率 灰度层次 扫描速度
(7)输出设备之 显示器
输出设备主要作用是把计算机处理的数据、计算结果等内部信息转换成人们习惯接受的信息形式(如字符、图象、表格、声音等)送出或以其他机器所能接受的形式输出。常见的有显示器、打印机、绘图仪等。
显示器由监视器(monitor)和显示控制适配器(adapter又称显示卡)两部分组成,是微机必不可少的外部设备之一,用于显示输出各种数据。微机上基本是使
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