第二章 计算机硬件基础 --微型计算机硬件的组成

学习目标 1 了解计算机系统的基本组成 2 理解计算机基本工作方式（存储程序原理） 3 理解计算机各基本部件的功能与主要技术指标 4 理解软件的分类及常用软件的功能

课程内容 微型计算机概述 微型计算机系统 微型计算机硬件系统 外部存储器 常用外部设备

摩托罗拉中央处理器（主频达到了前所未有的5Mhz） 微型计算机系统 APPLE LISA 1 名称 描述 处理器 摩托罗拉中央处理器（主频达到了前所未有的5Mhz） 内存 2MB 硬盘 首次出现的硬盘都是一种创新 苹果的lisa

课程内容 微型计算机概述 微型计算机系统 微型计算机硬件系统 外部存储器 常用外部设备

图灵机-计算机的理论模型 (1) 图灵与图灵机 图灵(Alan Turing, 1912~1954)，出生于英国伦敦，19 岁 入剑桥皇家学院，22 岁当选为皇家学会会员。 1937 年，发表了论文《论可计算数及其在判定问题中的应 用》，提出了图灵机模型，后来，冯·诺依曼根据这个模型设 计出历史上第一台电子计算机。 1950 年，发表了划时代的文章：《机器能思考吗?》,成为 了人工智能的开山之作。 计算机界于1966年设立了最高荣誉奖：ACM 图灵奖。

图灵机-计算机的理论模型 (2) 图灵机的基本思想 …10001110110 0110101 10001… 所谓计算就是计算者(人或机器)对一条两端可无限延长的纸带上的一串0或1，执行指令一步一步地改变纸带上的0或1，经过有限步骤最后得到一个满足预先规定的符号串的变换过程。 …10001110110 0110101 10001… 由程序控制输入输出变换 输入 输出 程序

冯·诺伊曼计算机结构模型--软件实现乘法 输出（液晶） 计算部件 输入(键盘)

冯·诺伊曼计算机结构模型--软件实现乘法 输出 存储器 1号 2号 计算部件 3号 4号 输入 控制器

冯·诺伊曼计算机结构模型--软件实现乘法 输出 存储器 1号 2号 计算部件+ 3号 4号 控制器 输入

冯·诺伊曼计算机结构模型--软件实现乘法 输出 输入数字2和3到存储器1号和2号单元中 存储器 1号 2号 2 3 计算部件+ 3号 4号 控制器 2×3 输入

冯·诺伊曼计算机结构模型--软件实现乘法 输出 将1号和3号中的数据进行加法计算，结果放入3号单元中 存储器 1号 2号 2 3 计算部件+ 3号 4号 2 控制器 输入 2×3

冯·诺伊曼计算机结构模型--软件实现乘法 输出 将2号单元的值减去1，如果2号单元值等于0，则输出结果 存储器 1号 2号 2 计算部件+ 3 2 3号 4号 2 控制器 2×3 输入

1号和3号中的数据进行加法计算，结果放入3号单元中 第一个通用的程序 输入数字2和3到存储器1号和2号单元中 计算部件+ 输出 输入 存储器 控制器 1号 2号 3号 4号 1号和3号中的数据进行加法计算，结果放入3号单元中 将2号单元的值减去1 2号单元值等于0? 输出结果

计算机的工作原理 输出 存储器 计算部件+ 控制器 输入 1号 2号 3号 4号 指令包括以下内容： 数据传输指令 数据处理指令 程序控制指令 输入输出指令 其他指令 指令都由二进制构成 计算部件+ 输出 输入 存储器 控制器 1号 2号 3号 4号 程序:按某种步骤编排，能完成某种功能的指令序列，是为解决某一问题而设计的一系列指令。 将输入的第一个数据存放到存储器的2号单元 存数 A 到 2单元 数据传输指令：调动数据在CPU和内存之间进行流动。 数据处理指令：对数据进行算术、逻辑或关系运算。 程序控制指令：控制程序中指令的执行顺序。 输入输出指令：实现主机与外部设备之间的数据传输。 其他指令：对计算机硬件进行控制和管理。

现代计算机的发展 存储程序工作原理: 计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而CPU可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。 计算机的两个基本能力： 一是能够存储程序; 二是能够自动地执行程序。 1946年,美籍匈牙利数学家冯•诺依曼提出了存储程序原理，他依据存储程序的基本原理设计出了一个完整的现代计算机的雏形，标志着计算机时代的真正开始. John von Neumann 冯诺依曼

“存储程序控制”思想 计算机内部采用二进制形式表示数据和指令 用存储器（内存）存放所要执行的程序指令，中央处理器（CPU） 依次从存储器中取出程序的每一条指令，并加以解释和执行，直到 执行完全部指令为止。 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备5个部分组成计算 机硬件系统,并规定了这五大部件的基本功能 冯.诺依曼提出了存储程序工作原理。这一原理确立了现代计算机的基本组成和工作方式。 计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制，按照程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作。

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运算器与控制器 CPU 运算器 控制器 运算器 也称算术逻辑单元(ALU)，是计算机进行算术运算和逻辑运算的部件。 控制器 主要用来控制程序和数据的输入/输出，以及各个部件之间的协调运行。 CPU 控制器 运算器 在现代计算机中，往往将运算器和控制器集成在一个集成电路芯片内，这个芯片称为CPU(中央控制单元)。 CPU性能的高低，往往决定了一台计算机性能的高低。

微型计算机系统 输出 存储器 计算部件 控制器 输入 以微型计算机为主体，加上相应的外部设备、辅助电路和软件系统。 外部存储器 CPU，计算机的核心部件。 存储器 外部存储器 计算部件 以处理器为核心，加上存储器、输入输出接口电路和系统总线。 在微型计算机系统中存在着从局部到全局的3个层次 控制器 输入

机箱内部结构

ATX( Advanced Technology Extended)主板组成图 主板是PC机硬件系统集中管理的核心载体，它控制着整个系统中各部件之间的指令流和数据流，其性能的优劣直接影响到PC机各个部件之间工作是否协调。芯片组决定了主板的结构及CPU的使用 常见的主板是ATX主板，它是由印刷电路板（PCB）制造而成的，是在一种绝缘材料上采用电子印刷工艺制造的。 主板上主要包括芯片组（北桥芯片、南桥芯片、BIOS芯片等）、CPU插座、电池、内存的插槽、硬盘的接口、软驱的接口、PCI扩展插槽、AGP扩展插槽及各种外设接口等。 ATX是一种主板规格，俗称大板ATX 尺寸大概是 305 x 244 mm 相对它的是Micro ATX主板俗称小板尺寸大概是244 x 244 mm 。大板插槽多，扩展性强，小板体积小，可用各种漂亮的小机箱一般以集成显卡的多。 ATX是一种主板规格，由英特尔公司在1995年制定，这一标准得到世界主要主板厂商支持，目前已经成为最广泛的工业标准；97年2月推出了ATX2.01版；2010年流行的PC机使用的主板大多数都是ATX板。 主板中最关键的部件： 南桥芯片：主要负责I/O接口控制、IDE设备（硬盘等）控制以及高级能源管理等； 北桥芯片：负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输，由于北桥芯片的发热量较高，所以芯片上会装有散热片。北桥芯片的好坏，决定了主板性能的高低。 BIOS芯片(FWH)：关系到硬件系统与软件系统的兼容性。 PCB板的结构 为什么计算机关机后能保存时间？ ATX( Advanced Technology Extended)主板组成图

主板 为什么计算机关机后能保存时间？

主板

主板

主板

主板

主板

总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路。 总 线 存储子 系统 处理器 I/O子 系统 总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路。

总 线 微型计算机采用什么结构？ 总线结构 思考：为什么用总线，总线的优缺点？

微型计算机的总线结构 (1) 微型计算机中的总线一般分为： 总线(Bus)是微型计算机中用于连接CPU、存储器、输入输出接口等部件的一组信号线和控制电路，是系统内各种部件之间共享的一组公共数据传输线路。 微型计算机中的总线一般分为： 内部总线 系统总线 外部总线 根据速度，把总线划分为三组

为什么微型计算机要采用总线结构？ 微型计算机的总线结构 优点： 可减少信息传送线路的数目，提高可靠性。 增加了计算机扩充内存和添加外部设备的灵活性。 统一的总线标准更容易使不同设备间实现互连。

微型计算机的总线结构——内部总线 内部总线位于微处理器的内部，用于在运算器(ALU)、控制器和各种寄存器之间的相互连接及信息传送,属于芯片一级的互连。 外部总线是微型计算机和外部设备之间的总线，微型计算机作为一种设备，通过该总线和其它设备进行信息与数据交换,属于设备一级的互连。 按照总线相对于CPU或其他芯片的位置可分为内部总线和外部总线

微型计算机的总线结构——系统总线(1) 总线分为3个功能组： 地址总线AB(Address Bus) 数据总线DB(Data Bus) 控制总线CB(Control Bus) 按照总线功能可分为地址总线、数据总线和控制总线三种

微型计算机的总线结构——系统总线(2) 这三种总线各自有何用处呢？ 地址总线AB：用于传送由CPU发出的地址信息，地址总线是单向总线， 其位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小. 16位微机的地址总线宽度(位数)为16bit，则其可寻址空间为216＝64KB。 数据总线DB：用于传送数据信息，是双向总线。数据总线的位数通常与 CPU的字长一致，是微型计算机的一个重要的性能指标。 控制总线CB：用于传送控制器的控制信息和外部设备的状态信息。一般 是双向的。 32位计算机能访问的内存数为？？ 为什么windows要开始使用64位计算机

总 线 决定总线性能的主要参数： 总线带宽：是指一定时间内总线上可传送的数据量 总 线 决定总线性能的主要参数： 总线带宽：是指一定时间内总线上可传送的数据量 总线位宽：是指总线能同时传送的数据位数。总线位宽越宽，则总线 每秒数据传输率越大，也即总线带宽越宽。 总线工作时钟频率：以MHz为单位，工作频率越高则总线工作速度越 快，也即总线带宽越宽。 总线带宽是指一定时间内总线上可传送的数据量 总线位宽是指总线能同时传送的数据位数，例如32位、64位等。总线位宽越宽，则总线每秒数据传输率就越大，即总线带宽越宽 总线工作时钟频率以MHz为单位，工作频率越高则总线工作速度越快，即总线带宽越宽

微机接口 什么是接口？有什么功能？ 接口是指计算机系统中，在两个硬件设备之间起连接作用的逻辑电路。 接口的功能是在各个组成部件之间进行数据交换。 怎样接才是正确的呢？ 计算机中接插非常简单，标准就是：能插进去就是正确的

微机接口——I/O接口 打印机 鼠标插座 键盘插座 USB通用串行接口 调制解调器 线性音频输出接口 线性音频输入接口 话筒信号输入接口

微机接口——I/O接口 什么是I/O接口？根据传递数据的方式不同，可分成哪几类？ 主机与外部设备之间的接口称为I/O接口。 从数据传送的方式看，接口可分为串行接口(简称串口)和并行接口(简称并口)两大类。 在串行接口中，接口和外设之间的数据按位进行传送。 在并行接口中，接口和外设之间的信息交换都是按字节或字进行传送。例如：连接打印机的LPT接口 思考： 串行接口 与 串行接口 速度的问题? 硬盘接口问题 由并口变为串口 再变为 并口？

微机接口——I/O接口 最常用的接口是什么？ USB是英文Universal Serial Bus的缩写，中文含义是“通用串行总线” 目前USB已逐步成为PC机的标准接口，因为它可以热插拔，携带方便并且标准统一。

微处理器 微处理器是一个超大规模集成电路器件，在这个芯片中包含有内部寄存器组、运算器和控制器，它们通过CPU内部总线连接在一起

中央处理器CPU 1971：英特尔公司推出了世界上第一款微处理器4004 第一代微处理器—16位的8086/8088 第二代微处理器—16位的80286 第三代微处理器—32位的80386 第四代微处理器—32位的80486 第五代微处理器—32位的Pentium 第六代微处理器—64位的多核心酷睿 i3 i5 i7 今天的CPU都是多核心的，计算机的速度不是核心越多越快

计算机第一定律-----摩尔定律 半导体上的集成度每18个月到两年增长一倍 什么时候芯片的发展会停止？？ 5nm 摩尔定律是指IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。摩尔定律是由英特尔(Intel)名誉董事长戈登·摩尔（Gordon Moore）经过长期观察发现得之。 计算机第一定律——摩尔定律Moore定律1965年，戈登·摩尔（GordonMoore）准备一个关于计算机存储器发展趋势的报告。他整理了一份观察资料。在他开始绘制数据时，发现了一个惊人的趋势。每个新芯片大体上包含其前任两倍的容量，每个芯片的产生都是在前一个芯片产生后的18-24个月内。如果这个趋势继续的话，计算能力相对于时间周期将呈指数式的上升。Moore的观察资料，就是现在所谓的Moore定律，所阐述的趋势一直延续至今，且仍不同寻常地准确。人们还发现这不光适用于对存储器芯片的描述，也精确地说明了处理机能力和磁盘驱动器存储容量的发展。该定律成为许多工业对于性能预测的基础。在26年的时间里，芯片上的晶体管数量增加了3200多倍，从1971年推出的第一款4004的2300个增加到奔腾II处理器的750万个。 1、集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。 　2、微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一倍。 　3、用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番。

计算机第一定律-----摩尔定律

中央处理器CPU CPU技术性能指标 CPU处理字长：指CPU内部运算单元一次处理二进制数据的位数。 CPU工作频率(主频) ：在单位时间内(s)发出的脉冲数，通常以赫兹(Hz)为单位，主频越高,CPU性能越好。 外频： CPU与周边设备的数据传输速率 倍频：CPU和系统总线之间相差的倍数，即外频和主频的倍数关系: 主频 = 外频 X 倍频 Cache(高速缓存)：介于内存和CPU之间，速度比内存快，用来存放当前内存中频繁使用的程序块或数据块, 可以极大地改善CPU的性能。 一级：减少CPU访问主存的时耗。 二级：解决CPU与主存速度差问题，使CPU处于零等待状态。 CPU（Central Processing Unit）也就是中央处理器，在微机内部只是一块面积不到25平方厘米的，厚度5毫米左右的芯片，内部集成了运算器和控制器，它的型号（“奔几”）是它的档次，也就是它一次运算能处理的二进制数的位数，比如Pentium Ⅰ（“奔一”）为64位，Pentium Ⅳ（“奔四”）为128位。一次运算处理量越大，计算机自然越高档。而主频可以看成是计算机的“心跳”，计算机每“心跳”一次，执行一步操作，当然是主频越快，计算机运算速度越快了。 微处理器的主频:用来表示CPU的运算和处理数据的速度。微处理器内核的工作频率是CPU进行运算时的工作频率，即CPU的工作时钟频率，单位为GHz（1 GHz=1000 MHz）或MHz

主存储器 CACHE（高速缓存） 有一、二两级缓存。一级：减少CPU访问主存的时耗。二级：使CPU处于零等待状态。 由于CPU的速度比内存和硬盘的速度要快得多，所以在存取数据时会使CPU等待，影响CPU速度的发挥。因此使用高速缓存(Cache)。 有了高速缓存，可以先把数据预写到其中，需要时直接从它读出，这就缩短了CPU的等待时间。

中央处理器CPU 制造工艺：制造工艺是指组成芯片的电子线路或元件的细密程度，单位为微米（μm）或纳米（nm）

Intel 酷睿i5-4570 插槽类型： LGA 1150 显卡最大动态频率： 1.15GHz CPU主频： 3300MHz 核心代号： Haswell 制作工艺： 22 纳米 二级缓存： 4×256KB 三级缓存： 6MB 核心数量： 四核心 热设计功耗(TDP)： 84W 处理器位数：64位 适用类型： 台式机 集成显卡： 是 显卡基本频率： 200MHz

常见CPU Intel阵营(80.3%) 酷睿 i7 酷睿i5 酷睿i3 酷睿2 奔腾 赛扬 AMD阵营(19.2%) APU FX 羿龙 速龙 闪龙

存储器 存储器 信息交流中心 内存储器 存放大量信息 的外存储器 存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合，每个 记忆单元由8位二进制位组成，可读写其中的数据。 存储器通常分为内存储器和外存储器。

微型计算机系统 输出 存储器 外部存储器 计算部件+ 在微型计算机系统中存在着从局部到全局的3个层次 控制器 输入

机箱内部结构

存储器系统——内存 内存又称为主存储器，能够直接与CPU进行数据交换 内存是一个长条型的片装电路，上面有很多存储芯片（RAM） 内存条：内存芯片焊接在一定规格的印刷电路板(PCB)上，现今多采用DIMM（168线）内存条，也就是我们通常所说的168线内存。

存储器 RAM(随机存储器) —存放模块、程序、结果，读数据不变，写数据替换。断电数据消失。 DRAM SRAM ROM(只读存储器) —固化专用程序、管理程序、监控程序和与操作系统有关的模块。断电数据 不丢失。PROM EPROM EEPROM 思考：什么是高速缓存，为什么用高速缓存？ 为什么内存不全部做成高速的？

存储器系统——内存 主要技术指标 内存容量：存储单元中的字节数。 2G 4G 8G 内存读写时间：从内存中读一个字或向内存写入一个字所需的时间 存取周期：两次独立的读写操作之间所需的最短时间称为存取周期 DDR3 1600MHZ 8G DDR3 1333MHZ 8G DDR2 800MHZ 4G 现在的内存容量通常为1G 2G 4G等等

常见内存条 群雄并起 金士顿、金邦、三星、威刚、现代、宇瞻

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存储器系统——硬盘 外存用于存放当前不需要立即使用的信息(系统软件、用户的程序及数据等)。它既是输入设备，也是输出设备，是内存的后备和补充。它只能与内存交换信息，而不能被计算机系统中的其它部件直接防问。 微机常见的外存有软盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器和USB闪存存储器等。 从上到下分別是1吋（用在CF裝置）、1.8吋、2.5吋、3.5吋硬盘

硬盘 硬盘是如何工作的？ 硬盘与内存的区别？ 温彻斯特集输制造，也被称为温盘 高速运动，尘埃是硬盘的大敌，因此在超进化环境下组装，并且完全封装 硬盘是由控制电路板、读写磁头、盘片、电机、接口以及一些附件组成。硬盘的特点是将读写磁头、盘片和驱动电机等封装在一个封闭的净化腔体内。 盘片是硬盘中承载数据存储的介制，硬盘是由多个盘片叠加在一起，互相之间由垫圈隔开。硬盘盘片是以坚固耐用的材料为盘基，其上在附着磁性物质，表面被加工的相当平滑。因为盘片在硬盘内部高速旋转（有5400转、7200转、10000转，甚至15000转），因此制作盘片的材料硬度和耐磨性要求很高，所以一般采用合金材料，多数为铝合金。 　　硬盘盘片是随着硬盘的发展而不断进步的，早期的硬盘盘片都是使用塑料材料作为盘基，然后再在塑料盘基上涂上磁性材料就构成了硬盘的盘片。后来随着硬盘转速和容量的提高又出现的金属盘基的盘片，金属材料的盘基具有更高的记录密度、更强的硬度，在安全性上也要强于塑料盘基。目前市场中主流的硬盘都是采用铝材料的金属盘基。   　　而IBM等厂商还推出过以石英玻璃为盘基的“玻璃盘片”，但初期的玻璃盘片在发热等技术方面处理的并不得当，导致部分产品使用中极易出现故障。但玻璃盘片是一种比铝更为坚固耐用的盘片材质，盘片高速运转时的稳定性和可靠性都有所提高，而且玻璃盘片表面更为平滑，技术上还是领先于金属盘片的。 　　由于盘片上的记录密度巨大，而且盘片工作时的高速旋转，为保证其工作的稳定，数据保存的长久，硬片都是密封在硬盘内部。万万不可自行拆卸硬盘，在普通环境下空气中的灰尘，都会对硬盘造成永久伤害，更不能用器械或手指碰触盘片。

硬盘结构 一个磁盘可能有多个盘片，每个盘片的两面均可以存储数据 多盘片硬盘震动和噪音比单盘片大一些

存储器系统——软盘 书柜都有层次便于存放书籍，那么硬盘存放数据是不是也有一定的规则呢？ 磁盘的格式化 格式化是指对磁盘按标准格式划分磁道、扇区，而且每个扇区按其格式填写地址信息及定义其容纳的字节数。

硬盘结构 第０磁道 计算：某盘片共两面，每一面有80个磁道，每个磁道有18个扇区，每个扇区存储512个字节，该盘片的容量为多少？ 0磁道不存放任何数据，被称为启停区，或者着陆区，其它磁道存储数据 数据放入硬盘后如何能找到？ 每张盘格式化后的容量计算公式如下： 磁盘容量＝磁盘面数×磁道数每面×扇区数每磁道×字节数每扇区 容量 = 2× 80 × 18 × 512B = 1.04MB 计算：某盘片共两面，每一面有80个磁道，每个磁道有18个扇区，每个扇区存储512个字节，该盘片的容量为多少？

存储器系统——硬盘 如何判断硬盘性能？ 平均寻道时间 内部数据传输速率 外部数据传输速率 电机转速 高速缓存(Cache) 硬盘容量/单碟容量 磁盘的最大容量是多少？ 150G每平方英寸 1 英寸= 2.539999918 厘米 衡量硬盘性能好坏，不单纯是看它的容量大小。硬盘的平均寻道时间和内部传输速率是两项主要性能指标。目前，硬磁盘的转速有3600r／min、4500r／min、7200r／min几种。最快的平均寻道时间为8ms，内部传输速率最高的为300MB／S。硬盘的数据传输率主要受硬盘控制卡和输入／输出接口、硬盘所拥有的Cache容量以及数据传送模式等参数的影响。 平均寻道时间的英文拼写是Average Seek Time，它是了解硬盘性能至关重要的参数之一。它是指硬盘在接收到系统指令后，磁头从开始移动到移动至数据所在的磁道所花费时间的平均值，它一定程度上体现硬盘读取数据的能力，是影响硬盘内部数据传输率的重要参数，单位为毫秒（ms）。不同品牌、不同型号的产品其平均寻道时间也不一样，但这个时间越低，则产品越好，现今主流的硬盘产品平均寻道时间都在在9ms左右。 　　平均寻道时间实际上是由转速、单碟容量等多个因素综合决定的一个参数。一般来说，硬盘的转速越高，其平均寻道时间就越低；单碟容量越大，其平均寻道时间就越低。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。当然处于市场定位以及噪音控制等方面的考虑，厂商也会人为的调整硬盘的平均寻道时间。 　　在硬盘上数据是分磁道、分簇存储的，经常的读写操作后，往往数据并不是连续排列在同一磁道上，所以磁头在读取数据时往往需要在磁道之间反复移动，因此平均寻道时间在数据传输中起着十分重要的作用。在读写大量的小文件时，平均寻道时间也起着至关重要的作用。在读写大文件或连续存储的大量数据时，平均寻道时间的优势则得不到体现，此时单碟容量的大小、转速、缓存就是较为重要的因素。

存储器系统——硬盘 希捷Barracuda 1TB 7200转 64MB 单碟（ST1000DM003）详细参数 平均寻道时间 基本参数 适用类型 台式机 硬盘尺寸 3.5英寸 硬盘容量 1000GB 盘片数量 1片 单碟容量 1000GB 磁头数量 2个 缓存 64MB 转速 7200rpm 接口类型 SATA3.0 接口速率 6Gb/秒 性能参数 平均寻道时间 读取：<8.5ms 写入：<9.5ms 功率 运行：5.9W 闲置：3.36W 待机：0.63W

存储器系统——硬盘 机械硬盘的缺点？ 机械元件 高速运转 怕震动 衡量硬盘性能好坏，不单纯是看它的容量大小。硬盘的平均寻道时间和内部传输速率是两项主要性能指标。目前，硬磁盘的转速有3600r／min、4500r／min、7200r／min几种。最快的平均寻道时间为8ms，内部传输速率最高的为300MB／S。硬盘的数据传输率主要受硬盘控制卡和输入／输出接口、硬盘所拥有的Cache容量以及数据传送模式等参数的影响。

新型硬盘 固态硬盘 优点：速度快，噪音小，不会发生机械故障，不怕震动 缺点：价格高，容量较低，寿命有限 与机械硬盘的价格对比 混合硬盘的概念 固态硬盘的寿命问题，及如何避免

硬盘

存储器系统——光盘和光盘驱动器 光盘存储器是20世纪70年代的重大科技发明，是信息移动存储技术的重大突破。较之硬盘，光盘具有以下几个特点： 存储容量大。DVD光盘(Digital Video Disc，数字影视光盘)有单面单层、单面双层、双面单层和双面双层4种结构。其中一张DVD—ROM的单面单层盘片容量达4.7GB，单面双层或双面单层的DVD-ROM盘片容量达9.4GB，双面双层的DVD盘片容量达17GB，而新出的“蓝光盘(Blue-Ray Disc，使用蓝色激光代替普遍使用的红色激光)”其数据存储量达27GB。 读取速度快。 CD—ROM光驱的运算速度最初为单倍速，读取速率已达150KB／s (软盘当时读取速率小于15KB／s)，目前其主流速度是50倍速／52倍速。DVD—ROM是 16倍速(1倍速DVD光驱的数据读取速度相当于9倍速的VCD—ROM的光驱速度；总体相当于80倍速的VCD—ROM的光驱速度)。CD—RW可读／擦／写。光存储实现快速存储，能作为计算机的中间存储器。 ③可靠性高。信息保留寿命长，可用作文献档案、图书管理和多媒体等方面的应用。 ④位价格低。 ⑤携带方便。

存储器系统——光盘和光盘驱动器 光盘是怎样存储数据的呢？它存储数据有什么特点呢？ 光盘的特点是记录数据密度高，存储容量大，数据保存时间长。

存储器系统——光盘和光盘驱动器(2) 目前，市面上的光盘种类很多，它们各自有什么样的特点？ CD、VCD、DVD、BD CD-ROM、 DVD-ROM：只读型光盘。 CD-R、 DVD-R：是一次性刻录光盘，可以利用光刻录机将数据写入，数据写入后不能修改。 CD-RW 、DVD-RW：一种可擦写光盘，可以反复读写，但需要专用软件进行操作。 光盘按性能可分3个基本类型：只读型CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory)、可写一次型WORM(Write Once Read Memory)和可重写型(Erasable Optical Disk)。

存储器系统——U盘 优盘又名“闪存盘”，是一种采用快闪存储器(Flash Memory)为存储介质，通过USB接口与计算机交换数据的可移动存储设备。 “安全移除”操作时，计算机进行了怎样的操作？为什么？ 闪存存储器(Flash Memory，通常又简称为U盘)是一种新型的可移动存储设备，可像在软硬盘上一样地读写，目前已基本取代软盘，其优越性如下： ①无需驱动器和额外电源，只需从其采用的标准USB接口总线取电，可热拔插，真正即插即用； ②通用性高、容量大(为4G一128GB)、读写速度快、为软盘的15倍多； ③抗震防潮、耐高低温、带写保护开关、防病毒、安全可靠； ④体积小(没有火柴盒大)、轻巧精致、美观时尚、易于携带。 在使用时应注意： ①插拔闪存存储器时，必须等指示灯停止闪烁时方可进行； ②写保护的关闭和打开，均需在从接口上拔下的状态下进行。

课程内容 微型计算机概述 微型计算机系统 微型计算机硬件系统 外部存储器 常用外部设备

常用输入设备 键盘 扫描仪 摄像头 手写笔 数码相机

常用输入设备

常用输入设备

常用输入设备

鼠标 编码器原理

鼠标 安捷伦A2051、H2000光学定位系统 H2000是低端的产品，它具有400DPI和1500次扫描，适合办公、上网浏览这样的操作，打FPS游戏就有些勉强。 A2051具有2500次/秒扫描频率、800DPI，是面向中端的产品，集成度高，不要求很复杂的电路，适合大部分应用。打些3D游戏也不成问题，不过快速移动还是会出现丢帧。 微软IntelliEye光学定位系统：微软专利的IntelliEye。凭借6000次/秒扫描频率，拥有很强的定位性能。

常用输出设备 显示器 投影仪 音箱 打印机 3D打印机

常用输出设备 显示器的技术指标 分辨率(1024*768, …1280*1024、1920*1080) 刷新频率（赫兹） 动态对比度 响应速度 显示器的大小

显卡的两大阵营 显示芯片：NVIDIA VS ATI GTX720 GTX740 GTX760 GTX780 HD8370 HD8450 HD 8650 HD 8970 Ati在二维有优势,Nvidia 三维有优势 ATI之起源    何国源，ATI的创始人及CEO。1950年生在中国广东省，在内地读完小学后移居香港，完成中学课程后又到了台湾省，在台湾成功大学读完电机学后又回到香港，在包括美国国家半导体公司在内的几家IT公司工作过一段时间。1984年，何国源移民至加拿大。第二年，他和另外两名香港移民Benny Lau（产品开发副总裁，已退休）和Lee Lau（策略计划副总裁）共同创建了Array Technology Industry（ATI）。    ATI 成为一家图形产品公司的原因非常简单，当时三人的全部积蓄只有30万美元，远远不够创建一家电脑公司，最后他们决定成立图形产品公司。如果不是当时的资金短缺，也许我们今天看见的就是ATI牌子的电脑而非显卡。但IT业里的偶然太多了，谁又能猜到当时ATI如果真的成立了电脑公司，究竟会像惠普一样崛起，还是会像仙童一样陨落呢？    NVIDIA之起源    1993年，当ATI还沉浸在在多伦多股票交易所上市的喜悦中时，一家不起眼的小公司悄无声息地成立了。ATI做梦也没想到，这个同样创立于华人之手的图形芯片公司，会逼得自己不得不连续改变经营策略，加快研发速度，更没想到，这家名不见经传的小公司，竟然成为自己今后发展道路上最大的对手。    NVIDIA同样有一个"莫名其妙"成立的理由。公司的创始人黄仁勋（国内有些报刊根据其名字的英文发音误译为"黄健生"或"黄健森"）在追求自己的太太时曾许诺，他会在30岁时拥有一家自己的公司，就是这样一句誓言，造就了NVIDIA这一全球顶级图形芯片厂商。    黄仁勋，1963年生在中国台湾省，幼年便离开家乡，跟随父母和哥哥移居美国。和无数热血青年一样，黄仁勋也是美国梦的追寻者。如同前面所说，为了那句誓言，1992年的圣诞节，刚到而立之年的黄仁勋辞去LSI Logic核心产品部主任的职务，与两位来自Sun公司的工程师Curtis Priem（现任NVIDIA首席技术官）和Chris Malachowsky（现任NVIDIA硬件工程副总），在Curtis的公寓里创办了NVIDIA公司。后来，美国《财富》杂志2001年全美40岁以下青年富豪榜中，黄仁勋以5.08亿美元的身价排名第12位，比NBA巨星迈克尔.乔丹略高一筹。有趣的是，黄仁勋和乔丹都出生在1963年2月17 日。

显卡的两大阵营 显示芯片：NVIDIA VS ATI GTX720 GTX740 GTX760 GTX780 HD8370 HD8450 HD 8650 HD 8970 Ati在二维有优势,Nvidia 三维有优势 ATI之起源    何国源，ATI的创始人及CEO。1950年生在中国广东省，在内地读完小学后移居香港，完成中学课程后又到了台湾省，在台湾成功大学读完电机学后又回到香港，在包括美国国家半导体公司在内的几家IT公司工作过一段时间。1984年，何国源移民至加拿大。第二年，他和另外两名香港移民Benny Lau（产品开发副总裁，已退休）和Lee Lau（策略计划副总裁）共同创建了Array Technology Industry（ATI）。    ATI 成为一家图形产品公司的原因非常简单，当时三人的全部积蓄只有30万美元，远远不够创建一家电脑公司，最后他们决定成立图形产品公司。如果不是当时的资金短缺，也许我们今天看见的就是ATI牌子的电脑而非显卡。但IT业里的偶然太多了，谁又能猜到当时ATI如果真的成立了电脑公司，究竟会像惠普一样崛起，还是会像仙童一样陨落呢？    NVIDIA之起源    1993年，当ATI还沉浸在在多伦多股票交易所上市的喜悦中时，一家不起眼的小公司悄无声息地成立了。ATI做梦也没想到，这个同样创立于华人之手的图形芯片公司，会逼得自己不得不连续改变经营策略，加快研发速度，更没想到，这家名不见经传的小公司，竟然成为自己今后发展道路上最大的对手。    NVIDIA同样有一个"莫名其妙"成立的理由。公司的创始人黄仁勋（国内有些报刊根据其名字的英文发音误译为"黄健生"或"黄健森"）在追求自己的太太时曾许诺，他会在30岁时拥有一家自己的公司，就是这样一句誓言，造就了NVIDIA这一全球顶级图形芯片厂商。    黄仁勋，1963年生在中国台湾省，幼年便离开家乡，跟随父母和哥哥移居美国。和无数热血青年一样，黄仁勋也是美国梦的追寻者。如同前面所说，为了那句誓言，1992年的圣诞节，刚到而立之年的黄仁勋辞去LSI Logic核心产品部主任的职务，与两位来自Sun公司的工程师Curtis Priem（现任NVIDIA首席技术官）和Chris Malachowsky（现任NVIDIA硬件工程副总），在Curtis的公寓里创办了NVIDIA公司。后来，美国《财富》杂志2001年全美40岁以下青年富豪榜中，黄仁勋以5.08亿美元的身价排名第12位，比NBA巨星迈克尔.乔丹略高一筹。有趣的是，黄仁勋和乔丹都出生在1963年2月17 日。

显卡 华硕圣骑士GTX780-DC2OC-3GD5 显卡芯片： GeForce GTX 780 制造工艺： 28纳米 核心代号： GK110 显存类型： GDDR5 核心频率： 941MHz 显存容量： 3072MB 显存位宽： 384bit 显存频率： 6008MHz 流处理单元：2304个 价格：4490

显卡 铭瑄 GT720变形金刚1G 显卡芯片： GeForce GT720 核心代号： GK208 制造工艺： 28纳米 显存类型： GDDR3 核心频率： 797MHz 显存容量： 1024MB 显存位宽： 64bit 显存频率： 5010MHz 价格：239

输入/输出设备 击打式 针式打印机（色带） 非击打式 喷墨打印机（墨水） 打印机 激光打印机（碳粉） 打印机（见图2.35）是微型计算机上十分重要的一种输出设备。现在的打印机种类和型号很多。按打字传输方式可分为串行式、行式和页式三种；按成字的方式可分为击打式和非击打式两种；在击打式中，按字符的形成、构成字符的方式可分为字模式和点阵式两种。非击打式打印机分辨率高，打印速度快，有激光、喷墨、热敏等多种形式的打印机。 ①点阵打印机(Dot Matrix Printer) 也就是常见的击打式针式打印机，具有宽行打印、连续打印的优点，但打印速度慢(大约每秒只能输出80个字符)，噪声大。但其性能／价格比最高，所以在我国曾相当普及。目前虽有被激光和喷墨打印机取代趋势，但因功能较多，价格低廉，使用简单，维修方便等特点，因而还有一定的生存空间。这种打印机现在的打印头具有24根钢针，打印字符时打印头移动，24根钢针经过色带将字符点阵打印在纸上成字。针式打印机按打印宽度可分为宽行(132列)打印机和窄行(80列)打印机。像M1724、LQ-1600K、CR3240等就都是宽行打印机。 ②激光打印机(1aser printer) 这是一种高速度、高精度、低噪声的页式非击打式打印机。它是激光扫描技术与电子照相技术相结合的产物，由激光扫描系统、电子照相系统和控制系统3大部分组成。其打印分辨率已达600dpi(dot per inch，每英寸打印的点数或线数)以上，打印效果清晰、美观，打印速度为6 ppm(papers per minute，每分钟打印页数)以上，快的为30ppm一60ppm，甚至在120ppm以上。价格比点阵打印机要稍贵些，但以其良好的性价比而受到用户的欢迎，其发展前景最为看好。 ③喷墨打印机 按喷墨形式可分液态和固态喷墨两种。这是靠墨水通过精细的喷头喷到纸面而产生图像，也是一种非击打式打印机。它的体积小，重量轻，操作简单，噪声小，其性能与价格都介于一般激光打印机与点阵打印机之间。

打印机原理

激光打印机原理

3D打印机原理 开创未来的技术

作业 但遭遇硅物理极限时，如何提高CPU的运算速度 如何提高3D打印机的工作速度，或者提出一种新的工作原理

本章小结 本章主要介绍微型计算机系统的基本知识，包括：计算机的结构和基本工作原理、微型计算机的硬件和软件系统。 存储程序计算机的特点和计算机的五大部件 存取速度Cache>内存>硬盘>光盘 哪三大总线