计算机软硬件维护,主讲：杨晨皓,第一章 计算机硬件组成与工作原理,1.1 计算机硬件的基本结构 1.2 常用输入设备 1.3 常用输出设备 1.4 外存储器 1.5 计算机基本工作原理 1.6 微型计算机系统的配置及主要技术指标,1.1.1 计算机系统的组成,计算机系统包括计算机硬件和计算机软件两大部分。 硬件，是指构成计算机的物理设备，也称硬设备。 软件，是指计算机系统中的程序、数据以及开发、使用、维护程序所需文档的集合。 硬件是计算机系统的基础，软件是计算机系统的灵魂。 计算机系统的组成如图2-1所示。,1.1.2 计算机硬件的基本组成,计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成，也称计算机的五大部件。这五大部件通过系统总线互连，传递数据、地址和控制信号。这些系统总线按信号类型分成三类，分别称为数据总线、地址总线和控制总线。 运算器和控制器合在一起称为CPU（Central Processing Unit,中央处理器）,它是计算机的核心。存储器分为内存储器（简称内存）和外存储器（简称外存）两种。CPU、内存储器、总线等构成了计算机的“主机”。输入设备和输出设备简称I/O（Input/Output）设备。I/O设备和外存储器等通常称为计算机的“外部设备”，简称“外设”。 图2-2是计算机硬件组成的示意图。,由控制器和运算器组成 ,计算机中的输入/输出设备与存储器之间的数据传输和处理都通过CPU来控制执行。微机中的中央处理器又称为微处理器，例如，Intel公司的Pentium（奔腾）处理器。 控制器:对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部件。它一般由指令寄存器、状态寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。 运算器:算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）。主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。 CPU的主要技术指标是字长和主频。字长是指CPU同时处理二进制数据的位数。主频也叫时钟频率，单位是MHz或GHz，用来表示CPU的运算速度。,中央处理器 (CPU),内存 简称主存 ，直接与CPU相连接，存储容量较小，但存取速度快，用来存放当前运行程序的指令和数据，并直接与CPU交换信息。内存一般由半导体器件构成。半导体存储器可分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种： (1)RAM:可以读写，存取任一单元所需的时间相同，通电时RAM中的内容可以保持，断电后，存储的内容立即消失。 (2)ROM:存储的信息只能读出，不能写入，断电后信息不会丢失。 外存 简称辅存，它是内存的扩充。外存存储容量大，价格低，但存取速度慢，一般用来存放大量暂时不用的程序、数据和中间结果，需要时，可成批地和内存储器进行数据交换。常用的外存有磁盘、光盘、优盘和磁带等。,存储器,计算机中数据处理和存储容量的基本单位是字节。8位二进制码（8bits）称为一个字节（Byte，简称B）。1024个字节称为1K字节，1024K个字节称1兆字节（1MB），1024M个字节称为1G字节（1GB），1024G个字节称为1T字节（1TB）。现在微机的主存容量大多数在几百兆字节以上。,存储器,输入设备 用来向计算机输入信息的设备通常称为“输入设备”。输入到计算机中的信息都使用二进位（“0”和“1”）来表示。 输出设备 计算机的输出可以是文本、语音、音乐、图像、动画等多种形式。负责完成输出任务的是输出设备，它们的功能是把计算机中用“0”和“1”表示的信息转换成为人可直接识别和感知的形式。,输入输出设备,系统总线是用于在CPU、内存、外存和各种输入输出设 备之间传输信息并协调它们工作的一种部件（含传输线和控制电路）,系统总线与I/O接口,1.2.1 键盘,通过键盘，可以将字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令，输入中西文字和数据。键盘与主机的接口有多种形式，一般采用的是AT接口或PS/2接口，比较新的产品使用USB接口。,1.2.2 鼠标器,一种指示设备，能方便地控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处，并通过按钮完成各种操作。鼠标器与主机的接口有二种。PS/2接口、USB接口。,1.2.3 笔输入设备,笔输入设备一般都由两部分组成：一部分是与主机相连接的“手写板”，手写板上有连接线，接在主机的串行口或USB口；另一部分是在手写板上写字的“手写笔”。用户通过手写笔与手写板的相互作用来完成写字、画画和控制鼠标箭头的操作。,1.2.4 扫描仪,扫描仪是将原稿（图片、照片、底片、书稿）输入计算机的一种输入设备 。按扫描仪的结构来分，扫描仪可分为手持式、平板式、胶片和滚筒式等几种。 扫描仪的主要性能指标包括： (1)扫描仪的分辨率。 (2)色彩位数（色彩深度）。 (3)扫描幅面。 (4)与主机的接口。,1.2.5 数码相机,数码相机不使用光敏卤化银胶片成像，而是将影像聚焦在成像芯片（CCD或CMOS）上，并由成像芯片转换成电信号，再经模数转换（A/D转换）变成数字图像，经过必要的图像处理和数据压缩之后，存储在相机内部的存储器中。整个过程不到1秒种，其中成像芯片是数码相机的核心。图2-8是数码相机的成像过程。,数码相机的存储器大多采用快擦写存储器（闪烁存储器），即使断电也不会丢失信息。存储容量是数码相机的另一项重要性能，在图像分辨率和质量要求相同的情况下，存储容量越大，可存储的数字像片就越多。,数码相机成像过程,1.3.1 显示器,显示器是计算机必不可少的一种图文输出设备，其作用是将数字信号转换为光信号，最终将文字与图形显示出来。 计算机显示器通常由两部分组成：监视器和显示控制器。监视器以CRT（阴极射线管）显示器或LCD液晶显示器为核心，加上必要的视频信号放大电路及同步扫描电路，它是一个独立的设备，就是我们日常所说的“显示器”。显示控制器在PC机中多半做成扩充卡的形式，所以也叫做显示卡、图片卡或者视频卡。显示卡包含接口电路、控制逻辑、绘图处理器及显示存储器，通常也是一个独立产品。 计算机使用的显示器主要有两类：CRT显示器（如图2-9所示）和液晶显示器（如图2-10所示）。,显示屏的尺寸 显示器的分辨率 刷新速率 可显示颜色数目,CRT显示器,液晶显示器,显示器的主要性能的参数,1.3.2 打印机,激光打印机,针式打印机,喷墨打印机,打印精度 打印机的分辨率，它用dpi（每英寸可打印的点数）来表示，是衡量图像清晰程度最重要的指标。针式打印机的分辨率一般只有180 dpi，激光打印机的分辨率最低是300 dpi，喷墨打印机分辨率一般可达300360 dpi，高的能达到720 dpi以上。 打印速度 色彩数目,打印机的性能指标,1.4.1 软盘存储器,软盘存储器由软盘片、软盘驱动器、软盘控制器三部分组成。 软盘上的信息是按磁道和扇区来存放的。每个同心圆称为一个磁道 ，每一面各有80个磁道（最外面的是0磁道 ，最里面的为79道）。每个磁道分为18个扇区，每个扇区的容量是512字节。软盘的两个面都用来记录信息，总容量为1.44MB。目前PC机主要使用3.5英寸软盘。,2.4.2 硬盘存储器,硬盘存储器由磁盘盘片（存储介质）、主轴与主轴电机、移动臂、磁头和控制电路等组成，它们全部密封于一个盒状装置内，这就是通常所说的硬盘驱动器。 硬盘通过将数据暂存在一个比其速度快得多的缓冲区内来与CPU交换数据，这个缓冲区就是硬盘的高速缓存（Cache）。高速缓存由DRAM芯片构成，由于DRAM的速度比磁介质快很多，因此就加快了数据传输的速度。 硬盘与主机的接口主要有两大类：IDE接口和SCSI接口。 硬盘存储器的主要性能指标包括容量、平均访问时间、Cache容量、数据传输速率等。,1.4.3 移动存储器,优盘 也称为“闪存盘”，采用Flash存储器（闪存）技术，体积很小，重量很轻，容量可以按需要而定，具有写保护功能，数据保存安全可靠，使用寿命可长达数年之久。利用USB接口，可以与几乎所有计算机连接。,采用USB或IEEE1394接口、可以随时插上或拔下的、小巧而便于携带的硬盘存储器。一些超薄型的移动硬盘，厚度仅1个多厘米，大小与手掌差不多，重量只有200300g，而存储容量可以是10GB、20GB、30GB、40GB、60GB或更高。硬盘盒中的2.5英寸硬盘，每秒转速为42005400转，噪音小。,移动硬盘,1.4.4 光盘存储器,只读光盘：将信息事先制作在光盘上，用户不能抹除，也不能再写入，只能读出盘中的信息 。如：CD-ROM与DVD-ROM。 可刻录光盘：可以由用户自己将信息写入光盘，但写过后不能抹除和修改，只能在空白处追加写入。 如：CD-R。 可擦写型光盘：用户既可以对它写入信息，也可以对写入的信息进行擦除和改写，就像使用磁盘一样。 如：CD-RW 。 DVD存储器： 即数字多用途光盘。DVD不仅可以存储数字音像资料，而且可以作为计算机的外存储器。,1.5 计算机基本工作原理,工作原理是“存储程序和程序控制”。工作过程就是执行程序的过程。程序是由一条条指令组成。程序通过输入设备并在操作系统的控制下送入内存，然后由CPU按照其在内存中的存放地址依次取出并执行，执行结果由输出设备输出。 程序一般是用高级语言编写的，编写好的程序经由输入设备（如键盘）输入计算机，存放在存储器中；然后编译程序，将高级语言程序翻译成机器语言程序，即机器指令序列；最后计算机运行程序，按照一定顺序从存储器逐条读取指令，按照指令的要求执行操作，直到运行的程序执行完毕。,指令就是让计算机完成某个操作所发出的命令，它是构成程序的基本单位。指令由两个部分组成，前面是操作码部分，后面是操作数部分，操作码指明该指令要完成的操作，如加、减、乘、除、取数、存数等。操作数是指参加运算的数据或者数据所在的单元地址。 人们根据解决某一问题的步骤，将计算机完成的任务分解为一系列基本操作，将这些基本操作按照一定的顺序进行组织，从而形成一个指令序列。计算机执行了这一指令序列，便可完成预定的任务。这一指令序列就称为程序。,指令和程序的概念,1. CPU的控制器从内存读取一条指令，并放入指令寄存器。 2.指令寄存器中的指令经过译码，决定该条指令应进行 什么操作、操作数在哪里 3.根据操作数的位置取出操作数 4.运算器按照操作码的要求，对操作数完成规定的运算 5.将运算结果保存到指定的寄存器或内存单元 6.计算下一条指令的地址。,计算机执行指令的过程,程序是由一系列指令的有序集合构成的，计算机执行程序就是执行这一系列指令。CPU从内存读出一条指令到CPU内执行，该指令执行完，再从内存读出下一条指令到CPU内执行。CPU不断地取指令、执行指令，这就是程序的执行过程。,程序的执行过程,1.6.1 微处理器、微型计算机、微型计算机系统,微处理器 微处理器就是微型计算机中的中央处理器（CPU）。例如，IBM PC机中使用微处理器有80486、Pentium、 Pentium、Pentium 、Pentium 4等。 微型计算机 微型计算机指的是由微处理器、存储器、各种输入输出接口电路以及系统总线组成的硬件系统。 微型计算机系统 微型计算机系统包括微型计算机、外部设备（键盘、显示器、打印机、外存储器等）、系统软件、应用软件以及电源等部件。,1.6.2 微型计算机系统的配置,用户看到的个人计算机，通常是由主机箱、键盘、鼠标、显示器及打印机等组成 。 机箱内有主板、硬盘、软驱、光驱、电源、风扇等。 主板上安装了CPU、内存、总线、I/O控制器等部件，它们是PC机的核心。 主板上有两块特别有用的集成电路 ROM，存放基本输入输出系统（BIOS），它是个人计算机软件中的最基础部分，具有启动计算机工作、诊断计算机的故障及控制外部设备输入输出操作的功能。 CMOS存储器，存放着用户对计算机硬件新设置的一系列参数，包括当前的日期和时间、硬盘的有关信息等。,CPU是决定微型计算机性能的核心部件，人们用它来判定微型计算机的档次。 存储器是微型计算机的重要部件之一，目前内存配置一般有128MB、256MB、512MB、1GB、2GB等。 硬盘的容量配置一般在80GB以上。,