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第22章 电脑的硬件(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)”、“Pen-tiumⅢ”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。

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,会因为拨动插头产生火花,损坏主机里的电子元件。

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,为了把输入/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COM2两个符合骼一232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。

中央处理器

微处理器又称中央处理器或CPU(CentralProcessionUnit),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Intel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Motorola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PowerPC系列等。

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。

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。CPU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,里面韵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入的存储器,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CPU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CPU。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。

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。

软磁盘是一块圆形的薄膜软片,双面各涂一层磁性材料。目前微机上常用的软盘按尺寸划分为5.25英寸盘和3.5英寸盘。3.5英寸与5.25英寸的大小不同、格式不同、盘套材料也不同,但原理是一样的。软盘的每一面包含许多同心圆,称为磁道。磁道由外向里顺序编号,最外面的为0磁道,最里面的为末磁道。为了记录信息的方便,把每一个磁道又分成几个区段,称为扇区。磁盘读写时,以扇区为基本单位,每个扇区存放同样数量的信息。在使用新软盘的时候,一般要对软盘进行“格式化”处理,在格式化时,系统会自动将磁盘划分出磁道和扇区,同时还要存入一些必要的初始化信息。经过格式化后的软盘才能用来存储信息。如果格式化一张已存储信息的磁盘,其中的信息将全部“丢失”。

硬磁盘是由若干金属盘片组装在一起的。硬盘的存储格式与软盘类似,但硬盘使用寿命长、存储容量大、存取速度快。硬盘在第一次使用时,也必须首先进行格式化。

光盘的存储介质不同于磁盘,属于另一类存储器。光盘存储器由光盘和光盘驱动器组成。按工作方式不同,光盘分为三大类:只读光盘、一次写入型光盘和可擦写光盘。光盘存储器是近年来飞速发展的大容量信息存储设备,尤其是多媒体技术的发展,光驱已成为微机的基本配置。

存取方便的软盘

软盘存储器由软盘、软盘驱动器和软盘驱动器适配器三个部分组成。其中软盘是存储介质,软盘驱动器是读、写装置,软盘驱动器适配器是与主机连接的接口。

软盘是一种涂有磁性物质的聚脂薄膜圆盘。由于盘片较软,称为软盘(diskette或floppydiskette)。为了保护软盘不被磨损和清洁,每片软盘都封装在一个方形的保护套中,构成一个不可分割的整体。软盘按尺寸划分主要有5.25英寸和3.5英寸两种。盘片尺寸愈小,受温度和湿度的影响就愈小,愈容易保存。

轴孔——套在软盘驱动器主轴上,使盘片随主轴旋转。

索引孔——是靠近轴孔的一个小孔。软盘片上圆形磁道的起始和结尾由该标志孔指示的。

读、写窗口(磁头移动槽孔)——软盘驱动器读、写磁头通过此窗口与软盘表面接触,进行数据的读写。

写保护口——对软盘进行保护。如果此缺口是开着的,则可向软盘写入数据。如果缺口被贴住,则只能从盘上读出数据而无法写入数据。

用户标签一用户为区分不同的软盘所存放的信息而写的标记。

厂方标签——标出软盘类型、容量及生产厂家等。

软盘在工作时,盘片在保护套内旋转,软盘驱动器内的磁头把主机的电信号转换成磁信号存储到磁盘上,读出时再把磁信号转换成电信号,送到主机中。平时应保持软盘清洁无灰尘,不能用手触摸盘面,不能弯曲或折叠,软盘平时应存放在远离磁性介质的清洁环境中。

软盘驱动器由磁头及读、写电路;盘片驱动机构;磁头定位机构等几个部分组成。软盘驱动器的全部机械运动与读写操作必须在软盘驱动适配卡的控制下完成。在使用中保持磁头的清洁也十分重要,所以应当定期进行清洁处理。

软盘的技术指标:

面数(side)——单面软盘只能用一面存储信息,称此面为0面。双面软盘可用两面存储信息,两面分别称为第0面和第面。

磁道(tmek)——磁道是以盘片中心为圆心的一些同心圆,每个圆周为一个磁道,信息或数据就是存储在软盘的磁道中,通常软盘的磁道数为40和80两种。磁道编号由外向里,即0—39和0—79。

扇区(sector)——将每个磁道分成若干个区域,每个区域称为一个扇区,扇区是软盘的基本存储单位。每个磁道可分的扇区数为8、9、15或18,扇区编号从1开始。每个扇区可存储512个字节的信息。存放在软盘上的信息可通过它所在面号、磁道号、扇区号惟一地确定其存放的位置。

容量(eapaeity)——存储容量指软盘所能存储的数据字节总数。