1.2 认识微型计算机 - 中职《计算机应用基础（第四版）》（高等教育出版社） 同步教学 新授课 课件

授课教师 谭和强 第1单元 信息技术应用基础 1.2 认识微型计算机 本节任务 1、了解微型计算机的主要部件及其作用； 2、了解微型计算机的主要技术指标及其对系统性能的影响。 任务1 微型计算机的组成 一、认识微型计算机 如图所示，是一套基本的微型计算机系统。 任务1 微型计算机的组成 二、计算机系统 计算机系统组成包括硬件系统和软件系统两大部分。 计算机硬件与软件互相依存，相辅相成，缺一不可。没有安装任何软件的计算机称为裸机，裸机上可以直接运行机器语言程序。 硬件主要包括主机及各种外部设备，硬件是计算机的实体，又称为硬设备，是所有固定装置的总称。它是计算机实现其功能的物质基础，其基本配置可分为主机、键盘、显示器、光驱、硬盘、光驱驱动器、打印机、鼠标等。 软件主要包括系统软件和应用软件。软件是指挥计算机运行的程序集，按功能分系统软件和应用软件。 任务1 微型计算机的组成 二、计算机系统 计算机之所以能够按照人们的安排自动运行，是因为采用了“存储程序”的工作原理。这一原理是1946年美籍匈牙利数学家冯·诺依曼提出的，该原理确立了现代计算机的基本组成和工作方式。 冯·诺依曼理论总结起来有以下三点： （1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件组成，并规定了这五个部件的基本功能。 （2）采用二进制作为数字计算机的数制基础。 （3）预先编制程序，然后由计算机来按照人们事前制定的顺序来加以执行，即“存储程序”的工作原理。 自第一台计算机诞生至今，虽然计算机的设计和制造技术都有很大的发展，但仍没有脱离冯·诺依曼计算机的基本思想。 其工作原理就是“顺序存储程序”，其核心是“程序存储”和“程序控制”。我们把按照“顺序存储程序”原理设计的计算机称为“冯·诺依曼型计算机” 任务1 微型计算机的组成 三、硬件系统 计算机系统的硬件主要是由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等几部分组成。 由于运算器、控制器、存储器三个部分是信息加工、处理的主要部件，所以把它们合称为“主机”，而输入、输出设备及存储器则合称为“外部设备”。 又因为运算器和控制器不论在逻辑关系上或是在结构工艺上都有十分紧密的联系，往往组装在一起，所以将这两个部分称为“中央处理器”。 任务1 微型计算机的组成 三、硬件系统 1、运算器（ALU: Arithmetical and Logical Unit） 运算器的主要功能就是对二进制数据进行算术运算和逻辑运算，所以也称算术逻辑单元。 2、控制器（CU：Control Unit） 控制器是整个计算机的控制枢纽，用于控制计算机各部件协调地工作，分析并执行指令，使得计算机能在指令的控制下工作。 运算器和控制器合在一起称为中央处理器CPU（Central Processig Unit），它是计算机的核心部件。 任务1 微型计算机的组成 三、硬件系统 3、存储器（Memory） 存储器是计算机用来存放程序和数据的记忆装置。计算机中的全部信息，包括输入的原始信息，经过计算机初步加工后的中间信息以及最后处理得到的结果信息都记忆或存储在存储器中。另外，对数据信息进行加工处理的一系列指令所构成的程序也存放其中。 存储器分为：内存储器、外存储器和高速缓冲存储器。 4、输入设备（Input Device） 输入设备是人或外部与计算机进行交互的一种装置，用于把原始数据和处理这些数的程序输入到计算机中。计算机能够接收各种各样的数据，既可以是数值型的数据，也可以是各种非数值型的数据，如图形、图像、声音等都可以通过不同类型的输入设备输入到计算机中，进行存储、处理和输出。 任务1 微型计算机的组成 三、硬件系统 5、输出设备(Output Device) 输出设备是计算机硬件系统的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表现出来。 常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。 任务1 微型计算机的组成 三、硬件系统 任务1 微型计算机的组成 四、软件系统 从广义上说，软件是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序和数据的总和。 软件系统包括系统软件、支撑软件和应用软件。 任务1 微型计算机的组成 四、软件系统 任务1 微型计算机的组成 五、计算机的主要技术指标 计算机的主要技术指标包括：字长、运算速度、存储容量、存取周期和CPU的主频。 字长：是指计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数，字长决定了计算机的运算精度，字长越长计算机的运算精度就高。 运算速度：衡量计算机运算速度的单位是MIPS，百万条指令/秒。因为每种指令的类型不同执行不同指令所需的时间也不一样。 存储容量：包括内存容量和外存容量，单位有：MB（兆字节）、GB（吉字节）和TB（太字节）。 存取周期：连续的两次“读”或“写”操作所需的最短时间称为存取周期或存储周期。 主频：即时钟频率，是指计算机的CPU在单位时间内发出的脉冲数。 任务2 认识主板系统 一、主机 主机是安装在主机箱内所有部件的统一体，主机中最主要的部分基本都集中在主板上，打开主机箱盖板，可以看到主机的结构。 任务2 认识主板系统 二、主板 如图所示，主板各部件示意图。 任务2 认识主板系统 二、主板 主板即主机板（Main Board），又称为系统板（System Board）或母板（Mother Board）。它安装在主机箱内，是微机必备的重要部件之一。主板是一块印刷的线路板，通过主板把CPU、内存、硬盘、及各种外部设备连接在一起，构成完整的硬件系统才能工作。主板上含有CPU插槽、内存插槽、硬盘IDE接口、ROM芯片、I/O控制芯片、键盘/鼠标接口、连接外设的PCI插槽等。 主板上的总线（Bus）是连接计算机各部件的一组公共信号线，总线用于在各部件之间传递数据和信息。主板上的总线按功能分为三类：控制总线（Control Bus，CB）、数据总线（Data Bus，DB）和地址总线（Address Bus，AB） 。 (1)控制总线用于CPU向其它设备发送指令信号； (2)数据总线用于设备之间传送数据； (3)地址总线用于CPU向存储器发送地址信息。 任务2 认识主板系统 二、主板 总线扩展插槽用来插入各种功能的扩展卡，如显卡、声卡、电视接收卡等。总线扩展插槽通过总线与CPU连接，在操作系统的支持下扩展使用功能。现在，很多主板上集成了大部分扩展卡，如显卡、声卡、网卡等。 任务2 认识主板系统 三、中央处理器 中央处理器（CPU，Central Processing Unit），也称为微处理器，一般由逻辑运算单元、控制单元和存储单元组成，它是计算机的核心元件。计算机的性能很大程度上决定于CPU，因此CPU的性能指标十分重要。它的主要参数主要包括主频、外频、字长、倍频系数、缓存（Cache）等。 任务2 认识主板系统 三、中央处理器 1、早期CPU 586 686 PⅡ K6 PⅣ 任务2 认识主板系统 三、中央处理器 2、CPU的发展 代 时间 典型CPU 字长 第一代 1971~1973 4004、4040 4位 第二代 1974~1977 8080、8085 8位 第三代 1978~1983 8086、80286 16位 第四代 1983~2003 Pentium系列 32位 第五代 2003～今 Athlon 64 64位 任务2 认识主板系统 三、中央处理器 2、CPU的主要技术指标 1）主频：CPU主频即CPU内核工作的时钟频率。主频越高，CPU的运算速度越快，其单位是GHZ，如3.0GHZ。主频是CPU最重要的性能指标，但由于内部结构的不同，并非所有主频相同的CPU性能都一样。 2）外频：外频是CPU的基准频率，单位是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。 3）字长：字（Word）是CPU处理数据的基本单位，字中所包含的二进制数的位数称为字长，它反映了计算机一次可以处理的二进制代码的位数。字长越长，数据处理精度越高，速度越快。 任务2 认识主板系统 三、中央处理器 2、CPU的主要技术指标 4）倍频系数：是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高CPU的频率也越高。但实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大。这是因为CPU与系统之间数据传输速度是有限的，一味追求高倍频而得到高主频的CPU就会出现明显的“瓶颈”效应—CPU从系统中得到数据的极限速度不能够满足CPU运算的速度。 5）缓存：缓存大小也是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。实际工作时，CPU往往需要重复读取同样的数据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。但是由于CPU芯片面积和成本的因素来考虑，缓存都很小。 任务2 认识主板系统 四、内存 内存即内存储器，属于主存储器，是计算机中的主要部件，其功能是存储正在执行的程序和数据。内存和CPU构成主机。日常使用的程序，如操作系统、办公软件、上网工具、播放器等，一般都安装在硬盘等外存上，但是使用它们时必须调入内存中运行。内存的容量越大，能容纳的程序越多，计算机的运行速度越快。 内存一般采用半导体存储单元，包括随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）和高速缓存（Cache）。 任务2 认识主板系统 四、内存 1、只读存储器（ROM） ROM（Read Only Memory）中的信息只能读出，一般不能写入。ROM属于永久存储器，即使机器断电，ROM中数据也不会丢失。ROM中的信息是在厂家生产硬件的时候就被写入并永久保存。只读存储器分为可编程只读存储器（PROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、掩膜型只读存储器（MROM）。 任务2 认识主板系统 四、内存 2、随机存储器（RAM） RAM（Random Access Memory）中的信息只能读出，一般不能写入。RAM即我们通常所说的内存，它插在主板的内存插槽上，RAM的容量是用户可以直接使用的。当机器电源关闭时，存于其中的数据就会全部丢失，所以用户要养成随手存盘的习惯，以免数据丢失。 内存的标准有DDR2和DDR3等，常见的品牌有金士顿、现代等。 随机存储器又可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）。SRAM的特点是存取速度快，不需要刷新，工作状态稳定，集成度低，价格高，一般用Cache；DRAM速度慢，需要刷新，集成度高，价格低，一般用于主存储器。 任务2 认识主板系统 四、内存 2、随机存储器（RAM） 名称 简称 用途 特点 动态随机存储器 DRAM 用作内存 （相对于SRAM而言）集成度高，价格低，存取速度慢，需要定期刷新才能保存信息 静态随机存储器 SRAM 用作高速缓冲存储器（Cache） 集成度低，价格高，存取速度快，存储容量小，不需要定期刷新 任务2 认识主板系统 四、内存 3、高速缓冲存储器（Cache） 高速缓冲存储器（Cache），简称高速缓存，由静态存储器（SRAM）构成，主要是为了解决内存与CPU工作速度上的匹配问题。 高速缓冲存储器（Cache）设置在CPU 内部，工作过程完全由硬件电路控制，数据的存取速度快，其速度高出访问内存速度的数倍，设置Cache 可以提高计算机的速度。 任务2 认识主板系统 四、内存 4、内存容量 内存容量的基本单位是字节（B），1个字节由8位二进制数组成，1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，… 现在主流微型计算机的内存容量为4-16GBa 任务2 认识主板系统 五、BIOS和CMOS BIOS（Basic Input & Output System，基本输入/输出系统）是固化在微机主板上的一块可读写的ROM芯片程序，其中存储着系统的重要信息和设置系统参数的设置程序（BIOS Setup程序）。 CMOS是微机主板上一块可读写的RAM芯片，它用来保存系统在BIOS中设定的硬件配置和操作人员对某些参数的设定。当计算机断电时，由一块电池供电，保存存储器中的信息。用户可以通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置。 任务3 认识主板与外部设备的接口 一、微型计算机的接口 如图所示，是微型计算机的外接接口。微型计算机接口的作用是使微型计算机的主机系统能与外部设备、网络等进行有效连接，以便进行数据和信息交换。 DVI显示器接口 VGA显示器接口 PS2键盘鼠标接口 音频设备接口 USB接口 有线网络接口 并行设备（打印机)接口 任务3 认识主板与外部设备的接口 一、微型计算机的接口 1、显示器接口 VGA接口 DVI接口 HDMI接口 DisplayPort接口 任务3 认识主板与外部设备的接口 一、微型计算机的接口 2、音箱接口 麦克风 接口 音频输出 接口 音频输入 接口 其他声道音频输出接口 任务3 认识主板与外部设备的接口 一、微型计算机的接口 3、网络接口 RJ45接头网线 笔记本电脑RJ45接口 台式计算机RJ45接口 交换机或路由器RJ45接口 任务3 认识主板与外部设备的接口 一、微型计算机的接口 与显示器连接的显示器接口、与音箱连接的音频接口、与网络连接的网口等。实现这些功能的设备可以做成独立的电路板卡（称为适配器），插在主板相应的插槽中，提供相应的接口，例如，显示适配器（显卡）、网络适配器（网卡）、声音适配器（声卡）、电视接收卡等。现在很多主板已经集成了大多数适配器，在主板上就集成了相应的接口。 任务3 认识主板与外部设备的接口 一、微型计算机的接口 4、USB接口 USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种应用在PC领城的新型接口技术。随着大量支持USB的PC的普及，USB逐步成为PC的标准接口。最新生产的外部设备，几乎都有USB接口，例如，数码相机、扫描仪、游戏杆、图像设备、打印机、键盘、鼠标等。 任务3 认识主板与外部设备的接口 一、微型计算机的接口 4、USB接口 标准USB 微型USB Type-C型USB 任务4 认识外存储器 一、概念 外存储器简称为外存，也叫辅存，主要用于存放长期使用的程序、文档和数据等，程序需要执行时由外存调入内存，由CPU来执行，执行的结果又可以保存到外存中。外存的容量比内存大很多，但读、写速度要慢得多。外存都是永久性存储器，外存中保存的数据除非用户把它删除，否则长期存在。外存储器包括硬盘存储器、光盘存储器以及移动存储器等。 硬盘存储器、光盘存储器以及移动存储器 任务4 认识外存储器 二、闪存和U盘 闪存（Flash Memory）是一类移动存储设备，应用在便携数码设备上，如手机、MP3、数码相机、数码摄像相、笔记本电脑上，闪存如SD卡、SIM卡等，要在电脑上读取闪存上的信息，必须具备读卡器。 U盘也称USB盘或闪盘，属于闪存的一种类型，它采用当前先进的闪存芯片为存储介质，是一种即插即用型的存储设备。 U盘 闪存卡 任务4 认识外存储器 三、软盘 1、特点 速度较慢、能长期保存信息、便于携带、使用灵活。 2、技术参数 面：软盘共有两个面，上方为0面，下方为1面。 磁道：每一面都有若干个同心圆，每一个同心圆被称为一个磁道。1.44MB的软盘每面有80个磁道，编号为：0—79。 扇区：每个磁道由若干个区域组成，每一个区域被称为扇区。1.44MB软盘的每一磁道由18个扇区组成。在计算机的存储设备中，软盘、硬盘的每一扇区的容量均为512B。 容量：容量=面数*每面磁道数*每道扇区数*每扇区字节数。 任务4 认识外存储器 四、硬盘 1、特点 优点：寿命长、信息安全性高、存储容量大、速度快; 缺点：不便于携带、使用欠灵活。 2、硬盘的常见接口类型 IDE接口、SATA接口、SCSI接口和光纤通道。 3、硬盘的主要性能指标 容量、读写速度、接口类型、数据缓存以及转速。 4、分类 硬盘分为固态硬盘（SSD）和机械硬盘（HDD）。 机械硬盘 固态硬盘 任务4 认识外存储器 五、光盘 1、特点 存储容量大、存储密度高、存储介质易换、数据保存寿命长、工作稳定、便于携带、单位存储信息价格便宜。 2、光盘存储器的类型： 只读光盘：简称CD-ROM，容量为650MB。 一次性写入光盘：简称CD-R，容量有650MB与185MB两种。 可重写光盘：简称CD-RW, 容量一般为650MB。 蓝光光盘：简称BD，容量为50GB。 光盘 课外拓展 一、体验 （1）查找资料，了解不同计算机接口的功能。 （2）观察学校计算机机房的设备，并以表格的形式记录。 二、归纳总结 （1）对本节的知识点进行整理。 $$