第二章 微型计算机系统 第一节 基本术语和基本概念 第二节 计算机系统的基本构成 第三节 微机系统的硬件组成 第四节 微机系统的软件组成

? 第一节 基本术语和基本概念 1.硬件和软件 2.CPU 3.主频 4.Cache 5.微型计算机 6.微型机系统 7.BIOS 8.CMOS ?

1.硬件和软件 硬件：是指组成微型机的所有实体部件。例如，键盘、显示器、主机、器件、电阻等。 软件：是指建立在硬件基础之上的所有程序和文档的集合。例如：IE浏览器、Office、Windows操作系统、各种游戏等。

CPU(Central Processing Unit)即中央处理器。微机中的CPU称为微处理器。 利用超大规模集成电路技术，将计算机的运算器、控制器集成在一小块硅片上制成，它是整个微型机系统的核心部件。 CPU = 运算器 + 控制器

3．CPU的主频 “主频”是指CPU的时钟频率，它是衡量CPU运行速度的最重要的指标。 CPU外频就是CPU总线频率，是由主板为CPU提供的基准时钟频率，而CPU的工作主频则按倍频系数乘以外频而来。 主频（内频）= 外频*倍频 外频通常有：60、66、100、133… 倍频通常有：1.5、2、2.5、…16等 Pentium4 1.6G，指的是主频1.6GHz。其中外频100MHz，倍频16 。

4．高速缓存（Cache） 高速缓存（Cache）是在CPU和内存之间增设的存储介质，它的读取速度比系统内存快很多。在高速缓存中保存着CPU近期执行程序时所使用的内存副本，因而CPU执行程序过程中所需要的信息可以从高速缓存中获得。 分类： 一级高速缓存：一般已集成在CPU中速度和CPU一样，一般只有几十KB到几百KB。 二级高速缓存：一般做成主板上的静态内存（SRAM），价格也很高，一般只安装几百KB。

5．微型计算机 简称为微型机或电脑。除微处理器外，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）、输入/输出接口电路以及组成这个系统的系统总线（包括控制总线、地址总线和数据总线）和总线接口。 6．微型机系统 以微型计算机为主体、并配备相应的外围设备和系统软件所组成的系统。

7．BIOS BIOS，Basic Input/output system，即基本输入/输出系统。实际上它是被固化在计算机ROM（只读存储器）芯片上的一组程序，为计算机提供最低级的、最直接的硬件控制与支持。 BIOS的功能: 1.自检及初始化程序； 　2.硬件中断处理； 　3.程序服务请求。 目前市场上主要的BIOS有AMI BIOS和Award BIOS。

8．CMOS CMOS是主板上一块可读写的RAM芯片， BIOS就是放在CMOS RAM芯片中的一个程序，用来保存着系统CPU、软硬盘驱动器、显示器、键盘等部件的信息。 关机后，系统通过一块后备电池向CMOS供电以保持其中的信息。如果CMOS中配置信息不正确，就会引发一系列的软硬件故障。

在BIOS ROM芯片中装有一个程序称为“系统设置程序”，就是用来设置CMOS RAM中的参数的。这个程序一般在开机时按下一个或一组键即可进入（Award公司的BIOS使用del键），它提供了良好的界面供用户使用。这个设置 CMOS参数的过程，习惯上也称为"BIOS设置"。

第二节 计算机系统的基本构成 1.冯•诺依曼计算机简介 2.现代计算机系统的结构 3.微机的基本组成

1. 冯•诺依曼机。 冯•诺依曼机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成 。

1）运算器：对二进制数进行算术运算（如加、减、乘、除）和逻辑运算（如与、或、非、异或、比较等），并获得计算结果。 2）控制器：负责从存储器中取出指令，确定指令类型，并对指令进行译码。 3）存储器：计算机的程序、数据的存放处。分为内存和外存 4）输入设备：指鼠标、键盘、光盘机等，能够把信息转换成二进制，以便存入计算机； 5）输出设备：指显示器、打印机、绘图仪、磁盘机等。

冯·诺依曼机的工作过程是： 1.编写程序 2.将程序和数据以二进制的形式存入计算机的 存储器中 2.将程序和数据以二进制的形式存入计算机的 存储器中 3.在控制器的控制下，从存储器中取出一条指令，分析并执行 4.把计算结果再存入存储器中 5.反复执行3、4步骤，直到整个程序运行结束。

1.存储器的字长固定、顺序线性编址，每个字节有唯一的地址。 冯·诺依曼机的特点： 1.存储器的字长固定、顺序线性编址，每个字节有唯一的地址。 2.由指令形式的机器语言驱动。 3.指令的执行是串行顺序进行的。 4.输入输出设备与存储器之间的数据传送都途径运算器，运算器、存储器和输入输出设备都由控制器集中控制。

2. 现代计算机的体系结构 三个层次的并行处理技术 1.处理器内部：流水线技术 2.一个机器多个处理器：并行处理系统 3.多台机器：机群系统

流水线技术 顺序执行 流水线执行

2. 微机的基本组成 微机系统 = 硬件系统 + 软件系统

操作系统：系统软件的核心，与硬件接触最为紧密； 软件系统的结构图： 操作系统：系统软件的核心，与硬件接触最为紧密； 系统软件：数据库系统、编译系统等； 应用软件：Office软件、杀毒、压缩、游戏等。

三、硬件系统 从外观看，微机由主机、显示器、键盘和鼠标构成。 主机是微机的核心部件，主机机箱内有CPU、主板（母板mainboard）、硬盘、软盘驱动器、光盘驱动器、电源等。

硬盘数据线 40针 电源 电源线 显卡 软驱 软驱数据线 34针 主板 机箱内的电源、电源线、数据线、主板、软驱、显卡、网卡等硬件

主板是位于主机箱内一块大型多层印刷电路板，主板上有CPU、内存、显示卡、声卡、网卡和各种接口（扩展槽、硬盘接口、软驱接口、串口、并口、USB接口）。

一般在主板上CPU的周围会有一对芯片组： 北桥芯片: 提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持。北桥芯片起着主导性的作用，也称为主桥（Host Bridge）。 南桥芯片: 提供对KBC（键盘控制器）、RTC（实时时钟控制器）、USB（通用串行总线）、Ultra DMA/33(66)EIDE数据传输方式和ACPI（高级能源管理）等的支持。

微机系统的主要硬件部分包括： 1. 微处理器 2. 存储器 3. I/O总线和扩展槽 4. 输入输出设备

微处理器又叫CPU，是微机系统重要的器件。 CPU芯片内部包括：运算器和控制器 CPU主要性能指标：时钟频率和字长 1. 微处理器 微处理器又叫CPU，是微机系统重要的器件。 CPU芯片内部包括：运算器和控制器 CPU主要性能指标：时钟频率和字长 CPU内部采用的技术： CISC和RISC Intel公司生产的80X86系列都采用CISC结构。 不同的CPU需要搭配不同的主板。早期的CPU都是直接焊接在主板上的。到了486时代，才改装成能插拔的CPU。 芯片厂商：Intel，AMD、Cyrix、TI等公司。

RISC结构在1980年才提出，之后发展迅速。 主要特点：把指令系统中占80%的不常用指令取消，以提高运行速度。 与CISC对比：CISC设计中包含RISC特征，RISC设计中包含CISC特征。 目前的RISC产品主要有： SPARC----用于SUN工作站 PA-RISC-----用于HP工作站 MIPS-----用于Silicon Graphics工作站 Power PC-----用于Apple和IBM微机 Alpha-----用于DEC工作站

修正： 286、386采用的是传统的复杂指令系统，即CISC技术，而奔腾则在事实上采用了许多精简指令系统的措施，即采用了部分RISC技术。至于安腾（PIII的升级品），则是采用了超越CISC与RISC的最新设计理念EPIC，即简明并行指令计算技术EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computer)，它所采用的新特性能使安腾能同时完成20个操作或交易，从而能够提供高端企业级用户所需服务器的一流性能。

2. 存储器 定义：用来存放数据和程序信息的部件 分类： RAM：随机存储器，可读写，断电后数据消 ROM：只读存储器，主板上存放BIOS程序的 就是ROM。 DDR内存

写数据是用电脉冲将磁头下方的磁道磁化，读数据则将磁头下方磁道上的磁化信息转化为电信号，并通过电信号的强弱来判断为“0”还是“1”。 外存： 软盘、硬盘、光盘、U盘 软盘： 3.5英寸的1.44MB的软盘。 写数据是用电脉冲将磁头下方的磁道磁化，读数据则将磁头下方磁道上的磁化信息转化为电信号，并通过电信号的强弱来判断为“0”还是“1”。 软盘只有经过格式化后才可以使用。格式化将软盘被划分为若干个磁道，磁道又被划分为若干个扇区。3.5英寸软盘共有80个磁道，18个扇区，每个扇区的容量均为512个字节，两面的总容量约为1.44MB。 软盘的容量 = 记录面数×磁道数/面 × 扇区数/道×字节/扇区

硬盘：多个磁盘片组成，每个磁盘片共有两面。磁盘表面以转轴中心为圆点，均匀划分为若干个半径不等的同心圆，称为磁道。不同盘面上相同直径的磁道在垂直方向构成同心圆柱，称为柱面，柱面数等于磁道数。每个磁道同样被划分为若干个扇区，每个扇区的容量均为512字节 硬盘容量=记录面数×柱面数×扇区数/磁道×字节/扇区 存储容量:10GB、20GB、30GB、80G、120G等。 硬盘经过低级格式化(重新划分磁道)、分区及高级格式化（建立文件系统）后即可使用。低级格式化出厂前已完成。

主引导区: 硬盘主引导区(即MBR-Main Boot Record)一般位于硬盘的0磁道0柱面1扇区，也就是硬盘的起始位置，它包括两部分内容：硬盘主引导程序和硬盘分区表数据信息，长度为512字节。 如果这些信息被修改了，那硬盘里的数据就会丢失。

数据组织：使用激光在空盘的表面刻出螺线型轨道，凹坑的前沿和后沿代表1，凹坑和凸起的长度代表0的个数。 3. 光盘 数据传输速度：24速、32速、40速、50速等 接口类型：IDE（或EIDE）接口和SCSI接口； 三类光盘：只读光盘（CD-ROM）、一次性写入光盘、可擦写光盘。 数据组织：使用激光在空盘的表面刻出螺线型轨道，凹坑的前沿和后沿代表1，凹坑和凸起的长度代表0的个数。

4. U盘 近年来人们常用的、携带方便的一种外存，可存入、删除，反复使用类似于软盘。其存储容量比软盘大，一般是32M、64M，128M，256M,但体积比软盘还小。 对U盘进行读写，不需要驱动器，目前的计算机一般都对外提供USB总线接口，把U盘插入USB接口就可以像软盘一样使用了。

三、 I/O总线和扩展槽 总线：连接微机各功能部件的公共通道，称为总线（BUS）。 总线宽度：一次传输信息的位数则称为总线宽度。 按传输信息的类型分类： 数据总线DB：能够双向传输数据，具体输送信息的方向，则由CPU来控制。 地址总线AB：单向传送地址信息，其宽度决定了寻址的范围。例如：寻址1MB的地址空间，就需要有20条地址线。 控制总线CB：双向传输控制信号，以协调各部件的操作，它包括CPU对内存储器和接口电路的读写信息、中断响应信号等。

扩展槽：主机与其它外围硬件是以扩充总线相连的，一般扩充总线在主板上的接口称为扩展槽 。扩展槽主要用于插接各种功能的板卡。 总线扩展槽有： ISA总线：总线的位数为16位，传输速度为8MHz PCI总线：数据总线达到32位,传输速度为33MHz （PCI2.0标准总线达到64位，传输速度66MHz） USB总线接口:USB总线接口称为通用串行总线接口，具有热插拔功能，即插即用，最多可连接127台外设。

I/O接口 IDE硬盘接口：数据线宽度40线 ，主板上通常有两个IDE插槽，第一接口Primary和第二接口Secondary，每个IDE插槽均可以连接两个IDE设备主盘（Master）和从盘（Slave）。 软驱接口：数据线宽度34线，用于连接3寸软区。 串口：COM (9针和25针）用于连接串口鼠标和modem。 并口：LPT 25孔，用于连接打印机、绘图仪。 9针串口 并口

四、输入输出设备 输入设备：鼠标 轨迹球 光电鼠标 无线鼠标

输入设备：键盘

输出设备：显示器 微机的显示系统由显示器、显示卡和相应的驱动软件组成。显示器目前的种类有CRT显示器、LCD液晶显示器、等离子显示器等。 显卡

显示器的主要技术指标： 1.屏幕尺寸： 15寸、17寸、19寸 2.像素：屏幕上的荧光粉由红、绿、蓝三种颜色的荧光点有机排列的，每个荧光点就是一个像素。 3.点距：屏幕上相邻两个像素点之间的距离。目前最常用的点距0.28mm。 4.分别率：显示器屏幕上每行和每列所能显示的“点”数（像素数），例如：1024×768, 800×600

CRT显示原理： CRT采用光栅扫描方式形成图像。当显示器加电后，在电子枪和荧光粉层之间直流加速电场，当电子枪射出的电子束在磁场作用下，通过荫罩上的小孔射在荧光粉层上，转化成光能。电子束反复快速的水平扫描和垂直扫描，形成了一幅幅的图像。

显卡： 也叫显示适配器，是显示器与主机通信的控制电路和接口。其核心是图形处理芯片，在它周围是显存和BIOS芯片等。信号由显卡的图形处理芯片翻译成显示器能辨认的数据格式，再通过显卡后面的15芯VGA接口传给显示器。不同的显示器需要不同的显卡，常见的显示标准有：CGA、EGA、VGA、SVGA、TVGA、AGP等。 显卡色深： 显示器有四个颜色选项：16色、256色、增强色（16位）和真彩色（24位），16位色同时能显示65536种颜色，真彩24位模式则可同时显示1670万种颜色。

输出设备：打印机 打印机按其工作原理可以分为: 针式打印机 喷墨打印机 激光打印机

四、软件系统 1.计算机指令系统 2.程序设计语言和编译 3.软件开发 4.数据库系统 5.计算机病毒

1.计算机指令系统 指令：计算机每完成一个基本操作所需要的控 制信息。 程序：计算机完成一个完整任务的指令序列。 指令系统：一台计算机的所有指令的集合称为 计算机的指令系统。指令系统与机 器硬件密切相关，是计算机进行程 序控制的最小单位。 程序设计语言和编译 指令 指令序列 程序 所有指令 指令系统

指令的组成： 操作码 操作数地址 机器指令格式： 操作码：指明计算机应该执行的某种操作的性质 与功能。例如加、减等。 地址码：指出被操作的数据(简称操作数)存放的 位置，即指明操作数的地址；或者是操 作数本身。

指令分类：按功能分为两类 1.操作类指令： 2.控制转移类指令： 完成基本的算术逻辑运算、数据存取和数据传送等操作的指令；例如： MOV、ADD、SUB 2.控制转移类指令： 控制程序本身的执行顺序，实现程序的分支、转移等指令。例如：JMP

机器语言：用二进制代码表示机器指令的语言汇编语言：用助记符表示机器指令的语言。 2.程序设计语言和编译 程序设计语言分类： 机器语言：用二进制代码表示机器指令的语言汇编语言：用助记符表示机器指令的语言。 高级语言：用于与自然语言和数学表达式较接 近，独立于机器，具有一定的语法 规则的编程语言。 01011010 发展 ADD + 机器语言 汇编语言 高级语言

计算机硬件如何识别这些语言？ 机器语言: 计算机硬件直接执行的语言。 汇编语言：汇编语言编制的源程序，机器 无法直接执行。 可执行代码 汇编语言源程序 编译 目标 程序 连接 可执行代码

Debug程序

高级语言编写的源程序在计算机中也不能直接执行。 例： Basic C Pascal JAVA 高级语言： 高级语言编写的源程序在计算机中也不能直接执行。 高级语言源程序 编译 目标 程序 连接 可执行代码

VC++ 6.0 集成环境

三、软件开发 算法：指精确定义的一系列规则，这些规则指定了一系列操作顺序，以便在有限的步骤内产生出所求问题的解答。 程序：算法+数据结构 软件：软件是由程序和开发它、使用它、维护它所需的一切文档组成。 软件工程：研究软件开发和维护的普遍原理和技术的工程学科。 算法 数据结构 程序 文档 软件 原理 软件工程

软件工程中定义软件生存周期包括： 1.软件定义期：包括问题定义、可行性研究和需求分析。 2.软件开发期：包括系统设计、详细设计、编程和测试。 3.软件维护期：包括运行和维护

数据库系统（DataBase System，DBS） ： 由计算机硬件、数据库管理系统、数据库、应用程序和用户等部分组成。 四、数据库系统 数据库系统（DataBase System，DBS） ： 由计算机硬件、数据库管理系统、数据库、应用程序和用户等部分组成。 数据库 数据库管理系统 数据库应用程序 数 据 库 用 户 硬件

1.计算机硬件:支持DBS运行的硬件资源。 2.数据库管理系统（DBMS） 负责数据库存取、维护、管理的系统软件。 3.数据库： 独立于应用程序的数据集合。 4.应用程序：基于DBMS，与特定业务相关的应用程序。 5.数据库用户：管理、开发、使用数据库系统的人员

常用的数据库系统： FoxFro、Access、SQL SERVER、Oracle、SyBase、 MySQL。

五、计算机病毒 定义： 是一种人为编制的，具有干扰和破坏计算机正常工作的小程序。 特点： （1）传染性 （2）隐蔽性 （3）激发性 （4）破坏性

分类 （1）按破坏的程度： 良性病毒、恶性病毒 （2）按传染对象： 系统型病毒、文件型病毒、混合型病毒 （3）按病毒入侵系统的方式： 操作系统型病毒、外壳型病毒、宏病毒 （2）隐蔽性

附录

显示标准缩写 1.彩色图形适配器 CGA Color Graphics Adaptor 2.增强图形适配器 EGA Enhanced Graphics Adapter 3.视频图形适配器 VGA Video Graphics Adaptor 4.增强视频图形适配器 SVGA Super Video Graphics Adaptor 5.加速图形接口 AGP Accelerated Graphics Port

各种接口缩写 1.周边元件扩展接口 PCI Peripheral Component Interconnect 2.工业标准结构 ISA Industry Standard Architecture 3.小型计算机系统接口 SCSI Small Computer Systems Interface 4.电子集成驱动器 IDE Integerated Drive Electronics 5.增强的电子集成驱动器 EIDE Enhanced Integerated Drive Electronics 6.通用串行总线 USB Universal Serial Bus

各种存储器缩写 1.只读存储器 ROM Read Only Memory 2.随机存储器 RAM Random Access Memory 3.动态随机存取存储器 DRAM Dynamic Random Access Memory 4.同步动态随机存取存储器 SDRAM Synchronous DRAM 5.DDR内存 Double Data Rate SDRAM

各种外设缩写 1.只读光盘 CDROM Compact Disk Read Only Memory 2.打印机接口 LPT Line Printer 3.阴极射线管 CRT Cathode Ray Tube 4.液晶显示屏 LCD Liquid Crystal Display

各种公司缩写简介 1. HP 美国惠普公司,世界著名的电器生产厂家 2. SUN 美国Sun公司，主要生产SUN系列工作站和网络产品, 是JAVA语言的创始者 3.IBM International Business Machines Corporation 美国国际商用机器公司 4.DEC Data Equipment Company 美国数据设备公司 5.ORACLE 美国ORACLE公司，主要生产数据库产品

各种公司缩写简介 6. Intel 美国英特尔公司，以生产CPU芯片著称 7. Microsoft 全球最大规模的电脑软件公司和最有价值的企业，微软涉足操作系统，应用软件，开发工具，多媒体及网络技术等许多领域

软件系统缩写 1.结构化查询语言 SQL Structured Query Language 2.数据库系统 DBS DataBase System 3.数据库管理系统 DBMS DataBase Managemanet System

其他缩写 1. 基本输入输出系统 BIOS Basic Input/output system 2. 互补金属氧化物半导体 CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor 3. 纠错码 ECC Error Correction Code 4.直接内存存取 DMA Direct Memory Access 5. 精简指令集计算机 RISC Reduced Instruction Set Computer 复杂指令集计算机 CISC Complex Instruction Set Computer

第一章 答案 一、 1.C 2.D 3.C 4.A 5.D 6.A 7.D 8.D 9.D 10.A 11.B 12.B 13.C 14.B 15.A 三、 1. 01001011 2. 10001111 3. 11111101 4. 00001010

结束