Fundamentals of Computers 第二章 微型计算机硬件系统 tyutjsjjcb@126.com 大学计算机基础 大学计算机基础 Fundamentals of Computers ●太原理工大学理学院计算机基础教学部

主要内容 第一节 主机系统 第二节 微型计算机的工作过程 第三节 常用的外部设备

现代的微型计算机 家庭网络 计算机 计算机、电视、影音三模式 平板电脑 移动计算机

主机系统的物理结构 主机的大部分部件主要安装在主机板上。例如CPU、内存、时钟发生器等重要部件和电路都安装在主板上。 CPU插座 芯片组（固定在主板上的一组超大规模集成电路芯片总称，南桥、北桥） 内存插槽 系统BIOS（含上电自检、系统初始化、系统设置） CMOS（存储系统配置信息） 总线扩展槽 串行、并行接口

主 板

PCI插槽 用于接插扩充设备;例如网卡、声卡、多功能卡等。 内存条插槽 芯片组（南桥、北桥） BIOS芯片 存放与主板匹配的基本输入/输出程序。 CPU插座 串行接口 COM1,COM2连接 串行鼠标和 Modem等设备 AGP扩展槽 加速图形接口 PCI扩展槽 CMOS电池 为CMOS电路 提供电源 PCI插槽 用于接插扩充设备;例如网卡、声卡、多功能卡等。 南桥负责磁盘与PCI之间的数据流通； 北桥负责CPU、内存和显卡间“交通”

CPU——微机中央处理器 CPU正面 CPU背面 CPU 插槽

内存及插槽

APG加速图形卡扩展插槽

PCI扩展插槽 PCI扩展插槽 接插各种扩充设备;例如网卡、声卡、多功能卡、电视卡等。

BIOS芯片 存放与主板匹配的基本输入/输出程序。

南桥芯片 南桥负责磁盘与PCI之间的数据流通。

北桥芯片 北桥负责CPU、内存和显卡间“交通”。

外设接口 声卡、Midi接口 USB接口 串行接口 12V电源接口 IDE接口 IDE 集成设备电子部件，连接硬、软盘、光盘等

CMOS电源 供主板时钟电源。

主机系统 以微型计算机为例，介绍主机系统的逻辑结构，它包括以下4个部分： 微处理器（中央处理单元CPU，微处理单元MPU） 存储系统 总线 输入/输出接口

微处理器 能完成各种算术及逻辑运算 控制计算机其他各部件协调工作。 运算器 进行加、减、乘、除运算 三大部件 控制器 包括取指令、取数、运算顺序的控制 内部寄存器组 暂时存放中间的运算结果 三大部件 通用寄存器 操作数 内部总线 控制器 运算器 专用寄存器 结果

8086/8088微处理器的结构 由两个相互独立且相互配合的部件组成 ： 总线接口部件BIU（Bus Interface Unit） 负责CPU内部与存储器及I/O接口之间的信息传送。 执行部件EU（Execution Unit）。 EU负责执行指令并产生相应的控制信号。

形成物理地址 在EU和内存之间存取数据 算术逻辑运算 内存中取出的指令 记录运算结果的状态特征 EU负责执行指令并产生相应的控制信号。 BIU负责CPU内部与存储器及I/O接口之间的信息传送。

微处理器的性能 时钟频率： 内部时钟频率:又称为主频，用于CPU内部电路工作的定时。对于同一型号的CPU，主频越高，CPU的工作速度就越快，同时功耗也越大。主频用MHZ来表示，即每秒百万次；“Pentium Ⅳ”达 2.8GHZ，最快的微处理器主频达3.8GHz。 外部时钟频率:用于外部CPU总线的定时。 主频=倍频数×外部时钟频率 指令的执行速度:指CPU每秒种所能执行的指令数目。用MIPS来表示，即每秒百万条指令；Pentium Pro”可达400MIPS； CPU的字长:CPU一次所能处理数据的二进制位数。 指令系统:CPU内部的指令集，指令集功能强，计算机处理能力就强。 复杂指令系统计算机（ CISCComplex Instruction Set Computing）：20世纪60年代 精简指令系统计算机（RISC，Reduced Instruction Set Computing）20世纪80年代 制造工艺：线宽

Intel 系列微处理器 80286 微处理器 16位微处理器，具有16条数据线和24条地址线 。 80386 微处理器 32位微处理器，32条数据线和32位地址线。 80486 微处理器 32位微处理器，增加了高速缓存Cache，浮点运算部件（FPU）的片内80387协处理器。 Pentium（奔腾）微处理器 Pentium、Pentium Pro（高能奔腾）、Pentium MMX（多能奔腾）、 Pentium II、 Pentium III、Pentium 4等系列产品。

存储器 是计算机系统中用来存放程序指令、数据结果以及用户信息的一种物理存储设备。可分为内存储器和外存储器。 用于执行程序 用于存放程序 内存储器 外存储器 CUP直接访问；快 CPU不能直接访问；慢 用于执行程序 用于存放程序 信息暂时存放 信息永久保留 价格贵 价格便宜 不便于交流 便于交流 存储问题包括： ⑴要运行的程序和要处理的数据都存放在内存中； ⑵文件和程序在外存中永久保存； ⑶CPU和外部设备之间的处理速度是不匹配的，如何解决？ ⑷小内存中能否存放、解决大的问题？ ⑸ 由于主存速度与CPU速度差距较大，为了使它们之间的速度能很好地配合工作，在主存与CPU之间，插入了一种比主存速度更快、容量更小的高速缓冲存储器Cache。

存储器系统 将两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件或软硬件相结合的方法连接起来 ——— 构成存储系统。 系统的存储速度接近最快的存储器，容量接近最大的存储器。

微型机中的存储系统 内存（动态存储器） 通用寄存器 高 速 缓 存 主 存 储 器 联 机 外 存 脱 机 外 存 硬盘 磁带 高速静态存储器 周期＜1ns 速度快 容量小 容量大 速度慢 在整个存储系统中，由高速缓冲存储器Cache、内存储器、外存储器构成一个具有三级结构的完整存储系统。其中高速缓冲Cache和内存储器之间称为缓存―主存层次，内存储器和外存储器之间称为主存―外存层次。 CPU Cache 主存 外存 计算机中的存储系统

存储器的层次结构 主存：运行程序和保存中间结果。 Cache：高速缓存，事先预测，把要调入的程序存入缓存，希望命中率越高越好。 缓存—主存 在一般计算机中主要有两个存储层次： 缓存—主存 主存：运行程序和保存中间结果。 Cache：高速缓存，事先预测，把要调入的程序存入缓存，希望命中率越高越好。 从CPU角度看，缓存－主存这一层次的速度接近于缓存Cache，高于主存；而其容量和位价却接近于主存。解决了速度和成本的矛盾。

存储器的层次结构 主存储器 磁盘存储器 主存—外存 计算机通过虚拟存储系统和外存交换信息 主存—外存 速度接近于主存，而容量却接近于外存，平均价位接近于低速、廉价的外存，这也解决了速度、容量、成本三者之间的矛盾。 虚地址（虚拟地址）或叫逻辑地址：程序员编程的地址。 物理地址或实地址：真实存在于主存的存储地址。 对具有虚拟存储器的计算机系统而言，可用的地址空间远远大于主存空间，这样“用户”以为自己占有一个容量极大的主存，其实这个主存并不存在，这就是我们将其称之为虚拟存储器的原因。 港口的临时仓库；周转很快，但不能久存，只能做临时快速中转。

内存单元的地址 每个单元都对应一个地址，以实现对单元内容的寻址。 单元内容 38F04H 10110110 内存地址 喂！赵刚是住在 2031房间吗？

主存、cache和虚存的关系 主存 运行程序和保存中间结果。 Cache 高速缓存，事先预测，把要调入的程序存入缓存，希望命中率越高越好。 主存 运行程序和保存中间结果。 Cache 高速缓存，事先预测，把要调入的程序存入缓存，希望命中率越高越好。 虚存 把磁盘的部分空间开辟为虚存。 CPU 内存存放 运行的程序 和中间结果数据 直接存取 虚存 存放 大量处理数据，解决转储问题 导入导出 Cache 存放 使用频率高、 要求响应速度 快的数据 目前，Pentium 4 CPU的工作频率可达到4GHz，而内存的最高工作频率为595MHz，如何匹配？

存储器的种类 既可读，也可写；断电后信息丢失。 存取时间短，主要用于Cache中 通常指计算机主存，制作成内存条形式出现。 只能读不能写，断电后信息不会丢失。一般存放计算机系统管理程序。

软盘、硬盘、优盘和光盘 光 盘 软盘正反示意图 内置硬盘 移动硬盘 优 盘

每一个存储单元位于行地址和列地址的交叉点 随机存储器RAM的基本工作方式 对地址总线上的信息进行译码，将地址转换成该单元的行、列值 每一个存储单元位于行地址和列地址的交叉点 存储矩阵 地址译码器 数据缓冲器 控制逻辑 A0 A1 An R/W CS D1 D2 Dn RAM结构示意图 暂存将要读出或写入的数据 在相应信号的配合下对相应的存储单元进行读/写操作

存储器的访问过程 数据 存储器的访问过程：向[0001]单元写数据 地址0001 1000 0000 11101101 1001 0001 11001101 10001101 11101001 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 地址0001 控制:写 数据 10000000

总 线 总线是一组传输公共信息的信号线的集合，是在计算机系统各部件之间传输地址、数据和控制信息的公共通路。 总 线 总线是一组传输公共信息的信号线的集合，是在计算机系统各部件之间传输地址、数据和控制信息的公共通路。 由一组导线和相关的控制、驱动电路组成。在计算机系统中，总线被视为一个独立部件看待。

总线工作示意图

总线分类 地址总线（CAB）传输访问内存的地址 数据总线（CDB）实现数据的输入和输出 控制总线（CCB）传输控制信号 CPU总线 总线结构 地址总线（CAB）传输访问内存的地址 数据总线（CDB）实现数据的输入和输出 控制总线（CCB）传输控制信号 系统总线 外设总线 36位|64位 地址总线（SAB） 数据总线（SDB） 控制总线（SCB） 连接CPU与外围控制芯片，如北桥、主存 连接CPU与接口卡 IDE 集成设备电子部件 EIDE 增强型IDE SCSI 小型计算机系统接口 USB 通用串行接口 IEEE 1394 AGP 加速图形端口 PCI 外设互联总线 ISA 工业标准体系 连接主机与外部设备

芯片组 在总线结构中不同的总线其电路工作速度相差较大，把不同工作速度的电路集成到一个芯片中就构成了主机板上系统的“芯片组”（Chip Set）。 主要有双桥和控制中心（Hub）两种结构。 主桥（俗称“北桥”）将存储器、PCI总线的连接控制电路集成在一起，同时还包括了存储子系统的DRAM、Cache控制电路。 “I/O桥”电路（俗称为“南桥”）将ISA总线的连接控制电路、系统内中低速设备的I/O接口电路以及相应的中断控制、DMA控制电路集成在一起。

现代微机中多总线结构示意图 一种专为提高视频带宽而设计的总线规范。 CPU 前端总线 AGP总线 存储器总线 AGP显卡 北桥 主存储器 PCI总线 Intel 32/64位标准总线。适应性强、速度快、数据传输率为133MB/s。 磁盘控制器 网络卡 PCI接口卡 AGP加速图形卡 南桥 USB卡 键盘、鼠标、串并行口 IBM 公司 8/16位标准总线、数据传输率为8MB/s ISA总线 声效卡 MODEM卡 ISA接口卡

总线主要性能指标 总线数据宽度 能同时传送的数据位数（bit） 总线时钟频率（工作频率） 决定了流量（MHz） 协调总线上各种操作的时钟信号的频率 总线的带宽（B/S） 单位时间内总线上可传送的最大数据量 总线的发展趋势是位数越来越宽（从8位发展到64位），传输速率越来越快（从16MB/s发展到1GB/s）。

输入/输出接口 I/O接口是CPU与外部设备间的桥梁和通道。不同的外设要与主机相连都要配备不同的接口。

I/O设备与处理器间的连接 数据寄存器P0 控制寄存器P1 I/O设备 状态寄存器P2 控制寄存器：用来存放处理器发给外设的命令信息 数据寄存器：用来存放主机与外设之间传送的数据 控制寄存器：用来存放处理器发给外设的命令信息 状态寄存器：用来保存外设及接口的状态信息

微型计算机硬件系统 微型计算机硬件系统由微处理器、存储器、各种输入/输出接口电路以及系统总线组成。微型机的系统结构图如下： 微 处 理 器 CPU 主存储器 外存接口 输入输出接口 其他I/O口 各种外设 键盘、显示器等 软、硬盘驱动器 AB DB CB

微型计算机的工作过程 存储程序工作原理 冯 • 诺依曼型计算机结构 计算机指令和指令系统 指令在计算机中的执行过程

存储程序工作原理 和指令。 ② 采用程序存储方式。 ③ 由存储器、运算器、控制器、输入和输 出设备5大部件组成计算机。 1946年美国数学家Von Neumann (冯·诺依曼) 和同事们设计出的存 储程序计算机ISA，其采用的设 计理念是： ① 采用二进制形式表示数据 和指令。 ② 采用程序存储方式。 ③ 由存储器、运算器、控制器、输入和输 出设备5大部件组成计算机。

冯 • 诺依曼型计算机结构 运算器 存储器 控制器 数据流 控制流 输 出 结果 入 数据/程序 设 备 反馈信号 操作命令 保存信息数据，分为主存储器和外存储器。在此讨论的是主存储器，位于主机内部，由RAM组成，用来存放当前运行所需要的程序和数据。 执行算术运算和逻辑运算，它的任务是对信息数据进行加工处理。 存储器 输 入 设 备 运算器 控制器 出 数据/程序 结果 控制流 数据流 请求信号 响应信号 反馈信号 操作命令 将计算机的处理结果，以能为人们接受的或能为其他机器接受的形式输送出来。 输入操作者提供的原始信息，并把它转化为计算机能够识别的信息。 统一指挥和有效控制计算机各部件协调工作的中心机构。从存储器中逐条地取出指令，翻译指令代码后，向各部件发出相应的操作信号，使它们一步一步地执行程序所规定的任务。同时还接受运算器、存储器及输入输出设备发回的有关任务执行情况的反馈信息，以确定下一步的工作状态。

冯 • 诺依曼机的特点 将计算过程描述为由多条指令按一定顺序组成的程序，并放入存储器保存。 存储器 指令按其在存储器中存放的顺序执行； 由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行； 以运算器为核心，所有的执行都经过运算器。 运算器 存储器 控制器 存取数据 运算 古典结构： 以运算器为核心； 现代结构： 以存储器为核心。

计算机指令和指令系统 机器指令（Machine Instruction） 能够被计算机直接识别的命令。 机器指令完全是由二进制数0和1编码构成，其操作由硬件电路来实现。 符号指令（Symbolic Instruction） 用助记符表示的指令。 指令系统 一台计算机上所有指令的集合构成了该机的指令系统。 一般包含3种信息，指令操作的类型（如加、减、寻址等）、操作数的来源和操作数的去向。 程序：按一定顺序组织在一起的指令序列。

计算机机器指令的基本格式 操作码（Operation Code，简称OP） 该字段指明计算机所要执行的指令类型和功能。 …… 操作码（Operation Code，简称OP） 该字段指明计算机所要执行的指令类型和功能。 操作数（Operation Date，简称OD） 该字段指明指令执行操作过程中所需要的操作对象。操作数字段可以是操作数本身，也可以是操作数的地址，或者是操作数地址的运算方法，还可以是指向操作数地址的指针。

计算机的工作过程 计算机是在程序的控制下工作的。计算机的工作过程就是执行程序的过程。

程序在运行前先由输入设备及操作系统调入内存储器中 指令在计算机中的执行过程 程序在运行前先由输入设备及操作系统调入内存储器中 否 程 序 执行指令 结 束 分析指令 是 结束指令？ 取指令 分析取出的指令所要完成的动作 把要执行的指令从内存储器中取出送入微处理器 控制器发出相应的控制信息，使运算器按照指令规定的操作去执行相应的动作。

指令执行操作示意图 1011 0100 0000 0011 0000 0100 0000 0010 1111 0100 ID IR 控制矩阵 0000 0000 00H 01H 02H 03H 04H 05H M A R 取指 执指 控制 控制 +1 PC 控制器 内存 运 算 器 ALU AL MDR

以中央处理器CPU为主的体系结构： 程序与数据在计算机中均按二进制存储； 程序和数据的处理是在内存中执行； 在CPU的控制下，自动从存储器中取出指令并执行，完成各种工作。 指令处理方式按逻辑顺序一条条指令地处理: 在运行时，从内存中取出一条指令； 按指令要求，从存储器中取出数据进行指定运算； 按地址把结果送到内存中去。 再取下一条指令，重复上述操作，直到结束为止。

常用外部设备 外存储器 硬盘存储 光盘存储器 软磁盘存储器 U盘 输入设备 键盘 鼠标 输出设备 显示器 打印机

外存储器 内存之外的存储器称为外存储器，外存储器不能被CPU直接访问。外存储器通常指磁盘、磁带、光盘等。磁盘又分为软磁盘和硬磁盘。 磁盘驱动器 磁盘是在磁盘驱动器的带动下工作的。驱动器的功能是： 控制磁盘的机械运动与磁头的定位，执行有关数据的传输命令。 完成数据的存取操作。 有哪些常用外存储器？……

硬 盘 磁盘结构：硬磁盘存储器包括磁盘驱动器和磁片。磁盘盘片（存储介质）、主轴、主轴电机、移动臂、磁头和控制电路等组装成一个整体，即硬盘驱动器 微机使用的小型硬盘机从外观上看是一个密封的金属盒子，其中有若干片固定在同一个轴上、同样大小、同时高速旋转的金属圆盘片。每个盘片的两个表面都涂附了一层磁性材料，作为存储信息的介 质。靠近每个盘片的两个表面 各有一个读写磁头。这些磁头 全部固定在一起，可同时移到 磁盘的某个磁道位置。读写磁 盘时，磁头直接接触盘面。

硬盘上信息的存储格式 记录面：每个磁盘盘片的上下两面 都能记录信息，称为记录面。常用磁 头号（head）来代替记录面号。 硬磁盘结构图 记录面：每个磁盘盘片的上下两面 都能记录信息，称为记录面。常用磁 头号（head）来代替记录面号。 磁道（Track）:在记录面上由外向 里分成一系列同心圆，每个圆称为一 个磁道。每个盘片表面通常有上千个 磁道，磁道的编号从外向里，最外一 个同心圆是0磁道。 扇区（sector）：每条磁道又分为若干个扇区。扇区的容量一般为512字节。 柱面（cylinder）：所有记录面上同一编号的磁道构成了柱面。柱面数等同于每个记录面上的磁道数。

硬盘上信息的存储格式 磁盘地址由磁头号、磁道号和扇区号3部分组成，信息就是按扇区存放的，每个扇区存放一个物理数据块。读写操作以扇区为单位逐位串行读出或写入。 硬盘中磁盘扇区的定位过程是这样的： 首先硬盘驱动器根据柱面号C 将磁头组移动到指定的柱面处，然后根据磁头号H 选定相应的磁头，即选定柱面中与磁头相对应记录面上的磁道，最后再根据扇区号S确定选中磁道上的扇区。 从操作系统的角度看，信息在磁盘中是以文件的形式进行存储和管理的。文件所占用的磁盘空间通常以簇（Cluster）为单位，每个簇中包含若干个连续的扇区。

分 区 分区： 将硬磁盘的存储容量划分为用户所需要大小的逻辑存储区域的过程。它由硬盘上的一系列簇组成。每一个分区都可以像一个独立的磁盘一样被访问、读写数据。 分区的主要操作工作就是在硬盘的0柱0面（头）1扇区中建立一个主引导记录MBR（Master Boot Record）和一张分区表。 硬盘分区的建立是通过操作系统提供的分区程序来完成的，如DOS环境下的Fdisk分区程序。在新建的分区中没有任何有效数据，而且多个分区意味着在一个磁盘驱动器上可以安装多个不同类型的文件系统。 MBR PBR FAT DAT 分区1 分区2 FDT 硬盘分区划分示意图

格式化 硬盘的格式化分为低级格式化和高级格式化。 磁盘的低级格式化是对磁盘进行磁道和扇区的划分（或是重新划分）、填写扇区中的标识和控制信息、标记坏扇区等工作。通常硬盘在出厂时已经进行了低级格式化。 磁盘高级格式化是在选定的分区中建立分区引导记录PBR、文件分配表FAT、文件目录表FDT等内容，以便操作系统将来能使用和管理这个分区。高级格式化可以通过操作系统提供的格式化程序来完成。高级格式化会将分区中原有的信息清除，只有经过高级格式化的分区才能安装操作系统，进一步安装用户的数据文件、应用程序等。

硬盘的技术指标 容量：硬盘容量 = 磁头数×柱面数×扇区数×扇区容量 例： 某硬盘的的磁头数是16，柱面数为4096，扇区数为63。 该硬盘的容量为： 16 ×4096 ×63 ×512B/扇区 = 2016MB 平均寻道时间（Average Seek Time）：指移动磁头到数据所在磁道（柱面）所需要的平均时间。一般在5ms—10ms之间。 平均等待时间（Average Latency Time）：是指数据所在的扇区转到磁头下的平均时间，是盘片旋转周期的1/2。大约在3ms—6ms之间。

硬盘的技术指标 平均访问时间（Average Access Time）：是平均寻道时间与平均等待时间之和。平均访问时间最能代表硬盘找到某一数据所用的时间，越短的平均访问时间说明磁盘的质量越好。 数据传输速率：也称为磁盘的吞吐率（Throughput Rate） 外部传输速率（External Transfer Rate）指主机系统（确切地是外设总线）从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度， 内部传输速率（Internal Transfer Rate）是指硬盘在盘片上读/写数据的速率，它的高低是评价一个硬盘整体性能的决定性因素。

光盘存储器 光盘存储器由光盘和光盘驱动器两部分组成。数据信息记录在光盘盘片上，通过光盘驱动器来读写盘片上的信息。 原理：光盘是利用激光原理存储和读取信息的存储媒介。运用光盘盘面的凸凹不平，表示“0”和“1”的信息，光驱利用激光头产生激光扫描光盘般面，读取“0”和“1”的信息。 特点：记录密度高，存储容量大，数据保存时间长。 类型：只读光盘（CD-ROM，Compact Disc-Read Only Memory）、只写一次性光盘（CD-R，CD-Recordable）、可擦写光盘（CD-RW，CD-Rewritable）

光盘结构 盘片上用于记录数据的刻槽位于一条由里往外的大螺旋曲线上。 利用机械的手段在光盘的表面上压制出凹坑，即刻槽，激光由坑内移动到平坦处或由平坦处移动到坑内，在凹坑的边缘处激光发生了跳变，这用来表示数据“1”，而激光在平坦处和凹坑内移动时无跳变现象，这时表示数据“0”。 光盘上的螺旋型光道 1.6μm 基 片 0001 00 1000 10100000 100010 保护层 反射层 刻槽 光盘的分层结构图

光盘驱动器 光盘驱动器由光盘片、主轴驱动机构、定位机构、光头（Optical Pickup）装置及有关控制、驱动电路组成。

光盘驱动器 光头装置 光头的功能是利用激光在凹槽上反射的激光强度比在平坦处反射的激光强度弱的多这一个特性，从而区分凹槽和平坦处的长度和它们的跳变沿，把存储在光盘上的信息转换为电信号。 聚焦伺服 自动聚焦伺服系统来调整光头和光盘之间的距离，以保证聚焦点能落在盘上。 定位控制 定位控制分为两步：粗定位和精定位 粗定位是由直线电机和小车组成的长行程定位器，把光头直接送到目标光道上，提高寻道速度。 精定位则是在聚焦伺服的控制下通过聚焦透镜把激光点精确地定位在目标光道上。 CLV伺服 恒定线速度CLV（Constant Linear Velocity）是指激光光头在读取数据时，传输速率保持恒定不变。

光 盘 性能指标：容量在600MB~几十GB，1X（一倍速）是150kb/s，目前可达60X。 常用的是只读型光盘CD-ROM 光盘刻录机是写光盘的设备 后继产品DVD-ROM。 ⑴ 不要用手触摸盘面 ⑵ 不要重压，以免损坏变形 ⑶ 不要用硬物或金属划伤盘面 ⑷ 不要用各种溶液擦洗盘面 ⑸ 防止高温、潮湿、日光直射 光盘使用注意事项

软盘存储器 软磁盘存储器由软磁盘和软磁盘驱动器组成。 目前常见到的是3.5英寸软盘，简称为软盘。它分为低密度和高密度两种，低密度软盘格式化后的容量为720KB，高密度软盘格式化后的容量达到1.44MB。 软盘是在聚酶塑料薄膜上涂一层磁性材料制成的圆盘。通过软磁盘驱动器完成电→磁或磁→电信息的转换。 而每张盘格式化后的容量计算公式如下： 容量=记录面数×磁道数/面×扇区数/道×字节数/扇区 2×80×18×512＝1.44MB 软盘驱动器是用于读/写软盘中信息的物理设备，简称为软驱。

软盘存储器 软盘正反示意图 软盘使用注意事项 ⑵ 不能弯折、划伤盘片 ⑶ 注意防潮，不要出现霉点 ⑷ 存放数据的盘，不要长期不用 读写窗口 挡板 塑料壳 轴盘连接孔 盘片 写保护孔 3.5英寸软盘示意图 软盘正反示意图 软盘使用注意事项 ⑴ 保持使用环境的清洁 ⑵ 不能弯折、划伤盘片 ⑶ 注意防潮，不要出现霉点 ⑷ 存放数据的盘，不要长期不用 ⑸ 重要数据盘，要关闭写保护

新型可移动外存储器---U盘 闪存盘又称为U盘。 U盘采用可读写非易失的半导体存储器 ---Flash Memory作为存储媒介。 通过通用串行总线接口USB（Universal Serial Bus）与主机相连。 可以像使用软、硬盘一样在该盘上读写、传送文件，其最大的特点是支持热插拔功能。 性能指标：可擦写次数100万次以上，可保存10 年，存取速度比软盘快15倍，容量在16MB ~ 1GB，可望达到10GB以上。

输入设备 输入设备的作用就是接收用户输入的原始数据和程序，把命令、数据、文本、声音、图像和视频等信息变为计算机能识别的形式，存放到计算机的内存当中。输入设备是人机对话的主要部件。 常见的输入设备有键盘、鼠标、跟踪球、光笔、写字板、扫描仪、游戏操纵杆等。

键 盘 小键盘区 功能键区 控制键区 主键盘区

键盘（Keyboard） 键盘是标准输入设备。用于编辑程序、 输入数据、发出命令等操作。 结构 键盘内主要由8048单片机、16行×8列的键开关阵列及编码器组成。 工作原理 键盘中的每个按键通过电路与计算机内部的扫描码一一对应，再由扫描码转换成ASCII码。 分类： 从按键的数目上分有83/84键盘、101键盘、104键盘； 从通讯方式上分有支持红外线通讯的键盘、支持蓝牙协议的键盘； 从接口的种类上分有AT接口键盘（俗称大口键盘）、PS/2接口键盘（俗称小口键盘）、USB接口键盘等。

键盘指法分区图示 指法分区，是指每个手指分工负责的键位区。从指法分区图可以看出，每个手指负责的键位区在上下之间呈斜线关系。击键后，手指一定要回归基准键位，练习时手指必须击打规定的键，不可混合或超越。

鼠标（Mouse） 鼠标是一种手持式的坐标定位设备，是 Windows操作环境下的标准输入设备。用于选择窗口、菜单、控件等操作。 分类： 若按照接口类型分，可分为PS/2接口、串行接口、USB接口鼠标； 按照工作原理分，有光机式和光电式两大类鼠标； 按照无线通讯方式可分为红外线鼠标和支持蓝牙协议的鼠标； 按照按键的数目可分为两键和三键鼠标 无线光电鼠标器

鼠标（Mouse） 鼠标的一个主要技术参数是分辨率（dpi），即鼠标每移动1英寸所能测出的点数。一般鼠标的分辨率为200～400dpi。 操作方法极其简单。主要有4种形式的操作： 左键单击 选择对象 右键单击 击活快捷菜单 左键双击 执行选择的对象 左键拖动 移动选择的对象 左键 右键 滚轮

光机式鼠标 鼠标无论是X轴方向还是Y轴方向移动的距离与脉冲都成正比例关系。脉冲信号经过鼠标控制器的处理编码发送到主机的鼠标接口当中。 包有一层橡胶，与桌面（或鼠标垫）接触 检测装置。当光栅轮转动时LED和光敏晶体管之间的光信号就会被断断续续遮挡，光敏管由此产生相应的脉冲信号 压力滚轴 鼠标无论是X轴方向还是Y轴方向移动的距离与脉冲都成正比例关系。脉冲信号经过鼠标控制器的处理编码发送到主机的鼠标接口当中。

光电式鼠标 发光二极管照亮光电鼠标底部表面时，底部表面反射回的一部分光线经过一组光学透镜，传输到光学引擎内而成像。鼠标移动时，移动轨迹被记录为一组高速拍摄的连贯图像。 专用图像分析芯片（DSP，即数字微处理器）对移动轨迹上摄取的一系列图像进行分析处理，即通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，由此来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。

输出设备 输出设备是把计算机处理的结果用人所能识别的形式（如，字符、图形、图像及声音等）表示出来的设备。 常见的输出设备有显示设备、打印机、音箱、绘图仪等。

显示器 PC机显示器由两部分组成：监视器（Monitor）和显示控制卡（简称为显卡）。 目前常见的监视器有阴极射线管CRT（Cathode Ray Tube）、液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）、等离子显示器。 显卡通常包含接口电路、逻辑控制及显示存储器，通常也是一个独立装置，通过AGP或PCI插槽安装在计算机的主板上。 常用显示卡的标准为: ESA增强型图形适配器，640×480、16色 VGA视频图形阵列， 640×480、256色 SVGA超级VGA型，分辨率可达1280×1024，真彩色（ 16.7M色)

水平和垂直两个偏转线圈产生磁场对电子进行控制 电子束，由高压正电加速并聚焦后射向屏幕，并轰击某个荧光点，使该点发光。 CRT （阴极射线管）显示器 显示部件是一个电真空器件—CRT显像管。 像素 B G R B蓝枪 G绿枪 R红枪 荫罩板 荧光屏 偏转系统 CRT彩色显示器的工作示意图 内表面上涂有一层薄薄的荧光物质 三个电子枪分别轰击每个像素中的红、绿、蓝三个小点。 上面有几十万个小孔，保证三个电子束穿过同一个小孔，打在各自的荧光小点上。 水平和垂直两个偏转线圈产生磁场对电子进行控制 电子束，由高压正电加速并聚焦后射向屏幕，并轰击某个荧光点，使该点发光。

液晶显示器TFT LCD 采用液晶控制透光度技术来实现色彩、亮度 无须考虑屏幕刷新的问题，画面非常稳定、无闪烁感。 玻璃基板 电极 偏光板 彩色滤光片 存储电容 液晶 配向膜 光管 反射板 导光板 背光板 TFT 液晶显示器的基本结构图 无须考虑屏幕刷新的问题，画面非常稳定、无闪烁感。 零辐射、全平面。与CRT显示器相比体积小、能耗低

等离子显示器 当电极通电后，两电极间形成电流，形成的电场将惰性气体激发为等离子状态，等离子状态的惰性气体与电子碰撞产生紫外线，紫外线激发红、绿、蓝三种荧光粉发光，从而在每个像素点上产生相应的颜色变化。 ITO透明电极 前面基板 背面基板 保护层 荧光体 （红） 荧光体（绿） （蓝） Data 电极 阻隔壁 绿光 放电区域 等离子显示器结构图

显示器的主要技术指标 显示屏的尺寸 指显示屏幕对角线的尺寸，单位为英寸（in）。 分辨率 指整个显示屏幕上最多可显示的像素数目。也可理解为水平和垂直方向上可显示的最大像素个数，分辨率通过用水平方向像素数×垂直方向像素数来表示。如800×600，1024×768及高分辨率1280×1024等，同等尺寸下屏幕的分辨率越高，图像就越清晰。 点距 点距是不同像素中两个颜色相同的小荧光点间的距离。

显示器的主要技术指标 刷新频率 指每秒种显示屏幕上所有像素更新的次数，分为水平刷新频率和垂直刷新频率，水平刷新频率又称为行频，它是指水平方向上扫描的频率；垂直刷新频率又称为帧频，指垂直方向上扫描的频率。帧频越高，计算机图像的稳定性越好。目前PC机显示器的帧频一般在85Hz以上。 像素的颜色范围 一个像素可显示出多少种颜色，由这个像素的深度来决定。像素的深度实际上是R、G、B三个基色的二进制位位数之和。例如，R、G、B分别用8bit来表示，则像素的深度是24位，具有224≈16.8兆不同的颜色。

打印机 打印机是输出设备，可将输出结果打印在纸上。 分类： 按印字原理分为击打式和非击打式 击打式打印机是用机械方法，使打印针或字符锤击打色带，在打印纸上印出字符。 非击打式打印机则是通过激光、喷墨、热升华、热敏等多种方式将字符印在打印纸上。 按和主机通讯方式分为串行打印机、并行打印机和USB接口打印机 按打印纸的宽度不同分为宽行打印机和窄行打印机等。

激光打印机 激光打印机是将激光扫描技术和电子显像技术相结合的非击打式输出设备。 激光打印机系统的整个工作流程可分成四部分： 应用数据转译：把打印内容用打印机语言描述 数据传送：通过并口（或USB）传送给打印机 光栅或点阵数据生成：将页面描述数据转换成打印机使用的点阵形式 引擎输出：激光扫描部件在硒鼓上形成静电潜影并转印输出

激光打印机工作原理 激光打印机工作原理图

打印机的主要技术指标 分辨率 打印分辨率是指每英寸上所打印的点数，用dpi来表示。300dpi是人眼分辨打印出的文本与图像边缘是否有锯齿的临界点。 打印速度 打印速度是指打印机单位时间里能打印的字符数或页数。针式打印机的速度用每秒打印字符数（CPS）来衡量。喷墨打印机和激光打印机都属于页式打印机（即计算机主机输出完一整页的内容后，打印机才开始打印），打印速度用每分钟打印多少页纸（PPM）来衡量。 打印宽度 打印宽度是指打印机每行最多能打印的字符数（CPL），表示有效打印区域的横向长度。针式打印机的宽度有80列和132列两种。非击打式打印机宽度通常用可打印的某种纸张的最大宽度来表示，如A3、A4。能打印A3纸张以上的打印机称为宽行打印机。 缓冲存储器 缓冲存储器的大小直接影响着打印机的输出速度。针式打印机的缓冲存储器容量一般只有16KB，而激光打印机的缓冲存储器容量能达到16MB，甚至更高。