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第5章 电脑的硬件(1)

1.电脑的硬件系统

我们把看得见、摸得着的机器系统称为硬件系统。从外观上看,电脑硬件部分主要由以下几部分组成:主机、显示器、键盘、鼠标、打印机等。

(1)主机就是电脑的核心,主要有中央处理单元(CPu)和内存储器。

中央处理器是电脑的“心脏”,它在很大程度上决定了电脑的基本性能。平时所说的“486(80486)”、“Pentium(奔腾)”、“PentiumⅢ”等就是中央处理单元的型号。

内存储器是负责存储信息的。

(2)外部设备主要有显示器、键盘等。

显示器是微机将信息传给用户的重要窗口,就像人的嘴巴一样,能把我们输入电脑的信息及电脑处理后的结果显示出来,报给我们。

键盘是常用的输入设备,是放在电脑前面的有许多按键的东西,它像人的眼睛和耳朵一样,接受人们传人的信息。

一个用缆线牵着的小盒子一样的东西叫鼠标,也是电脑的一种输入设备。它就像人的手一样,可以方便地指定光标在屏幕上的位置,我们可以用它来画图,执行屏幕上标出的某个特定的功能。

打印机是电脑的输出设备。它可以将电脑的处理结果输出并打印在纸上,作为文字资料保存。

2.电脑的大脑:主机

主机是电脑系统的核心部分,主机也可以称作电脑的“大脑”,它是由许多电子元件和集成块组成的一个很复杂的大家庭。所有程序都储存在里面,你的指令输入进去后,就由它执行。

主机的外形像个方箱子。主机的前面有一个电源开关,它旁边标有英文字母POWER;有一个复位开关,标有RESET;有指示灯以及软盘驱动器和光盘驱动器。

电源开关同电视机开关一样,按一次就开机了,再按一次又关机了。

如果中途需要重新启动,就不必去按电源开关,只按复位开关就行了。另外,在键盘上也可以进行热启动操作,后面我们还会再介绍。

指示灯只有一个作用,你一开机它就亮,关机就熄,这样可以让你知道电脑是打开的还是关闭的。

主机的后面是风扇的窗口和各种输入、输出的插座。

输入的部分有电源和键盘的插座;输出的部分有显示器和打印机的插座。

这些插座同将要插到上面去的插头都是配套好的,互相不一样,你不用担心插错,因为错了就插不上去了。所以,发现插不上去时,你当然不能蛮干,那样会损坏插座。

有一点千万要记住:拔插头和插入插头,都必须先关掉电源,在没有电的情况下进行;否则,会因为拔动插头产生火花,损坏主机里的电子元件。

3.主板与接口

打开主机箱,我们首先看到的是一块布满插线接口的印刷电路板,它就是主机电路板,又称主板。电脑的硬件系统都要通过主板联接在一起。

接口是在系统总线与输入输出设备之间传输信息,提供缓冲的中间部件。

由于内存与CPU的工作速度相当,且都是一些集成电路芯片,因而可以通过总线直接相连。而外部设备一般不能直接连接到系统总线上,所以,为了把输人/输出设备与主机连接起来之后能够协调地工作,就需要一个称为“接口”的中间部件来起到信息转换与缓冲的作用。它一般应具有寻址功能、信号转换功能、数据传输功能、中断管理功能和错误检测功能。

在电脑中,常有以下一些接口:

(1)总线接口,即主板上的扩展槽。可供插入声卡、显示卡等各种功能卡。

(2)串行口,一般位于机箱的背部。串行口传输信息的方式是一位一位地逐位传送,电脑上通常有COMl和COM2两个符合RS一232标准的串行口。常见的鼠标器和外接调制解调器等就接在这种串行口上。

(3)并行口,也位于机箱的背部,较串行口长些。并行口传输信息的方式通常是一个字节(8位)同时传送,MS—DOS为并行口规定的设备名是LPT1和LPT2等,打印机通常就接在这种并行口上。

事实上,除了键盘和鼠标等一些常用设备外,电脑的大多输入、输出设备都将各自的接口电路制作在一块称为“接口卡”的专用电路板上,这种接口卡又称为适配器。在电脑的主机板上有一定数量的扩展槽,可用来根据需要插上多种不同的接口卡。每一个扩展槽都有数十个插脚与系统总线相连,这样外部设备通过插在扩展槽内的专用接口卡就与主机的系统总线连接在一起了。

常用的接口卡有软、硬磁盘驱动器接口卡、显示卡、内存扩展卡,以及一卡多用的多功能卡等。此外,要进行电脑联网或发传真,可在扩展槽内插入专用的网络通讯卡或传真卡;在多媒体电脑中,还插有声卡、语音卡和视频解压卡等。

由此可见,接口技术的运用与发展已使电脑性能的扩充和硬件配置的调整变得相当灵活方便。

需要指出的是,随着微电子技术的不断发展,目前许多适配器已经高度集成化,有些已成为主机板的一部分,而另一些则成为外部设备的附属部分。

4.中央处理器

微处理器又称中央处理器或CPU(CentraI Procession Unit),是电脑的核心部分,通常由集成在一块半导体芯片上的运算器、控制器和寄存器组成。其功能是从内存储器中取出指令、解释指令并执行指令。其中的运算器是进行各种算术运算和逻辑运算加工处理的装置。控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等部件组成,其任务是从存储器中取出指令、分析解释指令,然后按照指令要求依次向机器的各个部件发出控制信号,以便指挥机器各个部分协调地进行各种操作,所以它是整个电脑的指挥中心。寄存器是中央处理器内部的一些信息存储单元,它在控制器中用来保持程序的运行状态,存储当前指令或下一条指令的地址;在运算器中用来暂存数据和运算的结果等。

近些年来,随着微处理器不断推陈出新,各项性能指标也越来越高。主要表现在其工作时的主振频率(简称主频)及其一次性并行处理的二进制位数(称作字长)这两个技术指标上。目前,电脑的主流机型均采用美国Inte]公司的微处理器系列。

一般来说,不同型号的微处理器具有不同的字长,即使相同型号的微处理器又有不同的主振频率。这些在很大程度上决定着整个电脑的性能。

除了Intel公司之外,还有一些半导体公司竞相研制微处理器。如Motoola公司的68系列,Cyrix公司和AMD公司的兼容X86系列,IBM公司、Motorola公司和Apple公司联合研制的Power PC系列等。

5.存储器:电脑的数据仓库

电脑之所以具有很强的记忆力,是因为它依靠存储器来保存各种信息的。存储器相当于电脑的数据仓库。存储器又分为两大类,内存储器和外存储器。

内存储器是由一些大规模集成电路芯片组成的。一般装在主机箱里,从外面看不见。主板上的那些小芯片叫做内存储器,它们可以存储各种数据和信息。一般的微型电脑的内存有8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等。内存容量越大,运行大型软件的可能性就越大。

还有一类是外存储器,像软磁盘、硬盘、光盘等。

6.内存:硕大无边的贮藏室

内存与CPU一样,位于微机的主机板上。内存中含有很多的存储单元,每个单元是一个字节。计算机中的程序和数据可以用若干个字节按一定规则进行存放。内存中的每个字节各有一个固定的编号,称为地址。CPIJ在执行程序、存取数据时按地址进行。内存容量即内存包含的字节数,通常用KB或MB作为内存的单位。内存按其工作方式可以分为随机存储器、只读存储器和高速缓存。

随机存储器RAM是一种既能读出也能写入的存储器,它适合于存放正在执行的程序和临时数据,因为这类信息经常变化。RAM只能在电源电压正常时才能工作,其中的信息可随时读出或重新写入新的信息。一旦断电,里面的信息会立即全部丢失。

只读存储器ROM是一种只能读出而不能写人的存储器,通常用来存放那些固定不变,不需修改的程序,如微机中的检测程序、BIOS(基本输入输出系统)、BASIC解释程序等。ROM也必须在电源电压正常时才能工作,但断电之后,其中的信息并不丢失,一旦通电,它们就可以正常工作,提供相应的信息。

高速缓存Cache是一种容量较小而速度接近于CP[J的调整缓冲存储器,一般直接装配在CPU内部。因为在调整计算机系统中,要从几兆字节的主存中读写一个数据,速度往往跟不上高速的CPIJ。为此,可将一段当前使用频繁的程序与数据存放在高速缓存中,CPU可以用较短时间获得数据。当CPU发现高速缓存中已经不再是最活跃的信息时,就进行内容更换,将主存中另一段当前活跃的程序与数据调入高速缓存。这样,CPU访问的内存的读写速度则接近于高速缓存的速度。高速缓存技术原来只用于大型机中,现在已广泛用于微机中。

7.随机存储器(RAM)

随机存储器RAM(Random Access Memol)是一种存、取数据的时间同上一次存、取数据的地址无关的存储装置。即把数据存入存储器或者从存储器中取出数据所需的时间与数据存储的位置无关。它可随时写入和读出,可存放程序和数据,或临时调用的系统程序等等。它不仅可读出数据,还可随时写入新的数据,或修改原数据等。但关机后RAM中的全部信息将自行消失,而且不可恢复。

RAM可分为动态存储器DRAM和静态存储器SRAM。

动态存储器DRAM(Dynamic Random Access Mermory)即一般所说的存储器RAM,容量可以扩展,扩展范围可以1MB至128MB,甚至更高。

SRAM(Static Ramdom Access Memory)的速度较DRAM快2-3倍,价格也贵一些。这是386以上的PC机才有,它容量小,一般在256K以内。

缓冲存储器是用来提高计算机运行速度的存储装置。例如:在高版本的DOS操作系统中有专门的命令可在扩展内存中建立磁盘高速缓存,它能加速对磁盘读写的操作速度。

高速缓冲存储器(Cache Memory)是介于主存储器与CPU之间的一个高速小容量的存储器,可被CPU直接访问。Cache的功能是用来提高内存的存取速度。这种存储器都采用SRAM。

8.只读存储器

只读存储器(ROM即Read Only Memory)是一种只能读出而不能写入的存储器。它在关机后内容不消失,每次开机后都可使用。它的内容是由芯片厂家在生产过程中写入的,并且是永久固定的,存放固定的程序和数据,例如存放BASIC解释程序和基本输入/输出系统ROMBIOS。ROMBIOS提供基本的操作系统服务。例如:开机加电自检程序、引导程序、外部设备驱动程序、时钟控制程序等等。这些程序永久地保留在ROM中,只能读出而不能写入和修改,所以不易丢失或破坏。

ROM使用起来比较死板,目前又推出一种EPROM(Erasible ProgrammableROM)只读存储器。这种存储器可用紫外线擦除器把原内容擦掉再写入新内容。

EPROM的可靠性不如ROM,但它使用起来比较灵活。EzPROM功能与EPROM相同,但在擦除与重写上更方便,用户使用一般微机就可重写。EPROM一般用户写不了,要在特殊装置下才能写入。

除此以外,市场上又推出一种“固件”产品,即软件硬化,把一些系统软件或专用软件固化在ROM中。这也是扩展ROM功能的又一途径。

9.电脑外存

电脑内存由于技术和价格上的原因,容量有限,不可能容纳所有的软件,因此计算机系统都要配置外存诸器。外存储器又称为辅助存储器,它的容量一般都比较大,而且大部分可以移动,便于不同计算机之间交换信息。外存用来存储程序、数据以及各种软件资源。CPU不能像访问内存那样直接访问外存,必须通过内存才能与外存进行信息交换。在微机上,常用的外存有磁盘、光盘、磁带,磁盘又可以分为软磁盘和硬磁盘。

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