1.5 微型计算机系统
1.5.1微型计算机分类
微型计算机简称微机，按其性能、结构、技术特点等可分为单片机、单板机、PC机、便携式微机等类型。
1. 单片机
将微处理器(CPU)、一定容量的存储器以及I/O接口电路等集成在一个芯片上，就构成了单片机，也就是会所，单片机是具有计算机功能的集成电路芯片。单片机体积小。功耗低、使用方便，-但存储器容量较小，一般用于专用机器或控制仪表、家用电器等。
2.单板机
将微处理器、存储器和I/O接口电路安装在一块印刷电路板上，就成为单板机，一般在这快板上还有简易键盘、液晶或数码管显示器，以及外存储器接口等，只要再外加上电源便可直接使用。单板机价格低廉切易于扩展，广泛应用于工业控制、微机教学和实验，或作为计算机控制网络的前端执行机。
3．PC(Personal Computer，个人计算机)
PC是目前使用最多的一种微机。PC配置有显示器、键盘、硬磁盘、打印机、光盘驱动器、软磁盘驱动器，以及一个紧凑的机箱和一些可以插接各种接口板卡的扩展插槽。
4.便携式微机
便携式微机包括笔记本计算机和个人数字助理(PAD)等，也包括目前流行的智能手机。便携式微机将主机和主要的外部设备集成为一个整体，可以用电池直接供电。
1.5.2微机的主要性能指标
微型计算机的性能指标是对微型计算机的性能的评价。这是个很复杂的问题，对用户叉个实际问题，因为用户需要对自己正在使用或将要使用的计算机系统有一个客观的评价。下介绍最常用的几个指标。
1.主频
主频即时钟频率，是指计算机CPU在单位时间内发出的脉冲数，他在很大程度上决定了计算机的运算速度。主频单位是赫兹（Hz）。 2.字长
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，它与计算机的功能和用途有很大的关系。计算机的字长越长，计算机处理信息的效率就越高，计算机内部所存储的数值精度，就越高，计算机所能识别的指令数量就越多，功能也就越强。其次，字长决定了指令直接寻址的能力。一般机器的字长都是字节的1、2、4、8倍，如286机为16位机，386机、486机以及早期Pentiu系列都是32位机，IntelPentiom的630系列以后的产品以及AMD的Athlon64等均为64位CPU。
3.内核
随着社会对CPU处理效率要求的提高，尤其是对多任务处理速度要求的提高．Intel和AMD分别推出了多核心处理器。所谓多核心处理器，简单地说就是在一块CPU基板上集成两个或两个以上的处理器核心，并通过并行总线将各处理器核心连接起来.多核心处理技术的推出，大大地提高了CPU的多任务处理性能，并已成为市场的主流。例如，双核CPU有Intel奔腾、D系列、E系列和AMD速龙x2等；四核CPU有Intel酷睿Q系列、I系列和AMD羿龙x4系列等；六核CPU有intel7系列和AMD羿龙Ⅱ系列等。
4.内存容量
内存容量是指内存储器中能存储信息的总字节数。一般来说，内存容量越大，计算机的处理速度越快。随着内存价格的降低，微机所配置的内存容量不断提高，从早期的640 KB增加到目前的2GB、4GB、8GB等。随着更高性能的操作系统的推出，计算机的内存容量会继续增加。
5.运算速度
运算速度是一项综合性的性能指标,其单位是MIPS(Million_Instruction Per Second每秒106条指令）和BIPS（BillionInstructions Per Second，每秒109条指令）。影响机器运算速度的因素很多，一般来说，主频越高，运算速度越快；字长越长，运算速度越快；内存容量越大，运算速度越快；存取周期越小，运算速度越快。
衡量一台计算机系统的性能指标很多，除上面列举的五项主要指标外，还应考虑机器的兼容性（包括数据和文件的兼容、程序兼容、系统兼容和设备兼容），系统的可靠性（平均无故障工作时间MTBF），系统的可维护性（平均修复时间MTTR）等。
另外，性能价格比也是一项综合性的评价计算机性能的指标。
1.5.3常见微型计算机的硬件设备
微型计算机是最普及的计算机，和一般计算机硬件系统一样，也包括五大组成部分，不过，它更为紧凑和集中。微型计算机的主体是主机箱，里面一般有主板、CPU、内存、显示卡、声卡、硬盘、软驱、光驱、电源等；外部设备一般有显示嚣、鼠标、键盘、打印机、音箱等。
1.微处理器
微型计算机的CPU也成为微处理器，是将运算器、控制器和高速缓存集成在一起的超大规模集成电路芯片，是计算机的核心部件。
在计算机系统中，微处理器的发展速度是最快的，其集成电路芯片上所继承的电力路数目每隔18个月就翻一番，是著名的摩尔定律。
目前，微处理器的生产厂家有Intel公司、IBM公司、AMD公司和我过台湾的威盛公司等。Intel公司生产x86系列处理器，包括早期的286、386、486、Pentium（奔腾）、PentiumⅡ、PentiumⅢ、Pentium4等，以及目前的主流产品酷睿系列、赛扬系列等；AMD公司目前的主流产品有羿龙、闪龙和速龙系列等，上述产品占据了85%以上的市场份额。
近几年来，我国也开始了微处理器的研发，目前研制成功的龙芯3B集成了8个处理器核心，主频达到了1 GHz，具有低能耗、多核心等特点，已经应用于桌面网络终端、低端服务器、阐络防火墙、路由器、交换机、多媒体网络终端机等领域，并计划以此构建高性能计算机集群系统。图1-4所示就是IntelCPU和龙芯CPU。
2.存储器
1）内存
微机常用的内存有SDRAM和DDR SDRAM两种。
SDRAM（SynchronousDRAM）的中文名称是“同步动态随机存储器”．它的带宽为64 bit，3.3V电压，曾经在PentiumⅡ- PentiumⅢ中广泛使用。
目前，在Pentium4中主要配置的是DDR内存。
DDR SDRAM ( Dual Date Rate SDRAM）简称DDR，是双倍数据传输速率同步动态随机储器的简称，其优势在于可以在时钟周期的上升和下降阶段传输数据，所以，理论上具有双倍SDRAM内存的带宽。DDR是内存采用的主要技术标准。
随着技术的进步，DDR内存已发展到DDR2和DDR3．其中，DDR2的主频达到了671 066 MHz，而DDR3的主频则能达到1 333-2 100 MHz。内存速度的提高，大大提高了计算的运行效能。
实际的内存是由多个存储器芯片组成的插件板（俗称内存条），如图1-5所示，将其插入主板的插槽中，就与CPU一起构成了计算机的主机。
2）外存
外存的特点是存储容量大、可靠性较高、价格低，在断电后可以永久地保存信息。微机中的外存按存储介质的不同可分为（磁表面存储器、光存储器和半导体存储器）（闪存）。人们使用的磁表面存储器主要是磁盘和磁带，其中，磁盘又可分为硬盘和软盘；光盘存储器和以优盘为代表的半导体存储器（闪存）已成为移动存储的主要方式。
(1)软盘：
软盘是一种涂有磁性物质的聚酯塑料薄膜圆盘。常用的软盘其直径为3.5英寸，容量为1．44 MB。软盘上有写保护口，当写保护口处于保护状态（即写保护口打开）时，只能读取盘中信息，而不能写入，用于防止擦除或重写数据，电能防止病毒侵入。
(2)硬盘：
硬盘是微机上最重要的外存储器，它由多个质地较硬的涂有磁性材料的金属盘片组成，每个盘片的每一面都有一个读、写磁头，用于磁盘信息的读写。硬盘是目前存取速度最快的外存，盘片的转速高选7 200r/min，高性能硬盘的转速达到10 000-15000 r/min。硬盘的容量也发展迅速，已经从过去的几百MB发展到现在主流的几百GB。由于硬盘密封在金属盒中，防潮、防腐、防霉、防尘性能好。
（3）闪存
目前，一种用闪存（Flash Memory）作为存储介质的半导体集成电路制成的电子盘已成为主流的可移动外存。电子盘又称“优盘”，可反复存取数据，不需要另外的硬件驱动设备.使用时只要插人计算机中的USB插口即可。优盘容量较大，数据读取速度恢，重量轻，存取时可靠性高，受到人们的欢迎。目前，闪存在手机、PDA、MP3等系统中也有着广泛的应用。
(4)光盘存储器：
光盘存储器是利用激光技术存储信息的装置。目前用于计算机系统的光盘可分为：只读光盘( CD-ROM.DVD)，追记型光盘(CD-R、WORM和可改写型光盘(CD-RW.MO)等。光盘存储介质具有价格低、保存时间长、存储量大等特点，已成为微机的标准配置。
3.微机常见总线标准
总线( Bus)是计算机各功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束。微机内部信息的传送是通过总线进行的，各功能部件通过总线连在一起。这种总线式结构可减少传输线的数量，使系统构成简单，易于扩充。微机中的总线一般分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址及控制信号。系统总线是在微机的发展过程中不断发展的。由于集成电路技术的迅速发展，组成微机的每块电路板已分别具有独立的功能，这便于各生产厂家利用各模板灵活地组成系统。显然，在各模板之间应该有一种标准，即总线标准，对插件尺寸、插头线路、各引线的定义和时序作出明确的规定。有代表性的系统总线标准早期的主要是ISA、EISA、VESA，其总线的带宽为16-32位，而现在微机的总线标准主要有PCI、AGP、USB和IEEE1394总线等。
1)PCI总线
PCI总线是由Intel、IBM和DEC公司推出的一种局部总线，它定义了32位数据总线，且可扩展为64位。Pa是迄今为止最成功的总线接口规范之一。PCI总线与CPU之间没有直接相连，而是经过桥接( Bndge)芯片组电路连接。该总线的稳定性和匹配性出色，提升了CPU的工作效率，最大传输速率可达132 MB/s。目前，扩展的PCI-E总线具有64位带宽，最大传输速率可达8 GB/s。
2 )AGP总线
随着显示芯片的发展，PCI总线逐渐无法满足其需求。Intel为提高视频带宽而设计推出了加速图形端口(AGP)。它是一种显示卡专用的局部总线，使图形加速硬件与CPU和系统存储器之间直接连接，无须经过繁忙的PCI总线，提高了系统实际数据传输速率和随机访问内存时的性能。目前，AGP 8X的总线传输率达到2.1 GB/s。
3)USB总线
USB总线即通用串行总线，是一种广泛采用的接口标准。它连接外设简单快捷，支持热拔插，成本低、速度快、连接设备数量多，广泛地应用于计算机、摄像机、数码相机和手机等各种数码设备上。目前，USB Ver3.0的理论数据传输速率达到5 Gb/s。
4)IEEE 1394总线
IEEE1394是一种串行接口标准，它能非常方便地把电脑、电脑外设、家电等设备连接起来．能达到实时传送多媒体视频流的高速高带宽数据传输效果。
IEEE 1394总线是一种高速外部串行总线，1394a的最大传输速率达400 MB/S，而1394b的最大输速率达到了800 MB/s，并且支持带电拔插。Windows XP支持IEEE1394。
4.主板
主板是微型计算机系统中最大的一块电路板，有时又称为母板或系统板，是一块带有各种插口的大型印刷电路板(PCB)，集成有电源接口、控制信号传输线路（称为控制总线）和数据传输线路（称为数据总线）以及相关控制芯片等，它将主机的CPU芯片、存储器芯片、控制芯片、ROM、BIos芯片等各个部分有机地组合起来。此外，主板还有连接着软驱、硬盘、键盘、鼠标的I/O接口插座以及供插入接口卡的I/O扩展槽等组件。通过主板，CPU可以控制诸如硬盘、软驱、键盘、鼠标、内存等各种设备。
主板中最重要的部件之一是芯片组，芯片组是主板的灵魂，它决定了主板所能够支持的功能。目前市面上常见的芯片组有Intel、AMD、nVIDIA等公司的产品，包括Intel X79、Intel268、AMD A75、AMD A55和nVIDIAMCP7A等。
圈1-6所示芯片组为Jntel X79的主板。
5.输入设备
输入，输出(I/O)设备是计算机系统与外界进行信息交流的工具。输入设备是将原始信息转化为计算机能接受的二进制数，以便计算机能够处理的设备。输入设备有很多，常见的有键盘和鼠标、扫描仪、数码相机、数码摄像机和条形码阅读器等。键盘、鼠标和数码相一
是计算机最常见的输入设备，下面予以简单介绍。
1)键盘和鼠标
键盘和鼠标是微机最基本输入设备，如图1-7和图1-8所示。键盘通过将按键的位置信息转换为对应的数字编码送人计算机主机，用户通过键盘键人指令才能实现对计算机的控制。
鼠标则是一种控制屏幕上的光标的输入设备，只要通过操作鼠标的左键或右键就能告诉计算机做什么。鼠标可分为机械式鼠标、光电式鼠标、无线遥控式鼠标等。
2)数码相机
数码相机（Digital Camera）是一种采用光电子技术摄取静止图像的照相机（图1-9）。码相机摄取的光信号由电荷耦合器件（CCD，Charge Coupled Device）变换成电信号，保存在《（Compact Flash）卡、SM卡(Smart Media)或SD卡（Secure Digital Memory Card）上，将其与算机的USB通信端口连接，可将拍摄的照片转储到计算机内进行编辑。分辨率是数码相机最重要的性能指标。数码相机的分辨率用图像的绝对像素数来衡量。码相机拍摄图像的绝对像素数取决于相机内CCD芯片上光敏元件的数量，数量越多则分辨率高，所拍图像的质量也就越高。目前，一般数码相机的分辨率都在500万像素以上，专业相机在1000页像素以上。
6.输出设备
输出设备是将计算机内部的信息以人们易于接受的形式传送出来的设备。常用的有显示器、打印机、绘图仪和音箱等。
显示器、音箱等设备往往需要通过在主板上插各种可选的接口电路实现与总线的连接，这些外部设备与总线和微处理器连接的接口电路称为适配器。根据它们连接的设备和功能不同，也常称它们为“某某卡”，如显示卡、网卡、声卡等。
扩展槽又称总线接插器，当一块总线适配卡插入某个扩展槽中时，就与系统总线接通了。
1)显示系统
显示系统是微型机最基本的，也是必备的输出设备，它包括显示器和显示适配器（又称显示卡）．如图1-10所示。
显示器的种类很多，按所采用的显示器件分类，有阴极射线管( CRT，Cathode Ray Tube)显示器、液晶显示器（LCD，Liquid Crystal Display）和等离子显示器等。目前，显示器屏幕的规格大多数是17-22英寸。与传统的CRT显示器相比，液晶显示器具有无辐射、体积小、耗电量低、美观等优点，已经成为目前显示器的主流配置。
显示适配器把信息从计算机中取出并显示到显示器上，它决定了能看到的颜色数且和出现在屏幕上的图形效果。目前，很多主板集成了显示适配器，能满足一般用户的需求。
显示系统的主要性能指标有显示分辨率、颜色质量和舒心速度等，其中导主要的是分辨率和颜色质量。
分辨率简单地说就是屏幕每行每列的像素数。像素（PixeI）是显示器显示图像的最小单位，在PC上能看到的所有图形都是由成百上千的图形点或像素组成的。每个像素都有不同的颜色，这就产生了图像。通常所看到的分辨率是以乘法形式表现的，例如l 024X768.其中l 024表示屏幕上水平方向显示的点数，768表不垂直方向的点数。分辨率的数值越大，图像也就越清晰。分辨率不仅与显示屏幕的大小有关，还要受显像管点距、视频带宽等因素的影响。
颜色质量是指在某一分辨率下，每一个像素点可以有多少种色彩来描述，它的单位是位(bit具体地说，8位所能表示的颜色数最多是256( 28)种，每一个像素点就可以取这256种颜色中的一种来描述。当然，把所有颜色简单地分为256种实在太少了些，因此，人们定义了一个“增强色”的概念来描述色深，它是指16位（2"=65536色，即通常所说的“64K色”）及16位以上的颜色质量。在此基础上，还定义了真彩24位色（224色）和32位色(232色)等。
2)打印机
打印机是微机系统中常用的输出设备之一，是可选件。利用打印机可以打印出各种资料，包括文书、图形、图像等。根据打印机的工作原理，可以将打印机分为点阵打印机、喷墨打印机和激光打印机等，如图1-11所示。
图1-11 打印机
(1)点阵打印机：
点阵打印机又称针式打印机，它利用打印头内的点阵撞针撞击打印色带，在打印纸上产生打印效果。常见的有EPSON LQ-1600K. LQ-730K等。点阵打印机的特点是打印成本低，对纸张质量的要求低，可以利用压感纸或复写纸一次打印多份。缺点是噪声大、速度慢、精度低，不适合打印图形。
(2)喷墨打印机：
喷墨打印机的打印头由细小的喷墨口组成，当打印头横向移动时，喷墨口可以按一定的方式喷射出墨水，打到打印纸上，形成字符、图形等o常见的喷墨打印机有HP Desk Jet plus、Canon、Bj10e、HP Paint Jet等。喷墨打印机的优点是打印质量较高、打印速度比点阵打印机快、使用起来噪声小。缺点是耗材费用较高、对纸张的要求较高、喷墨口不容易保养等。
(3) 激光打印机
激光打印机是一种高速度、高精度、低噪声的非击打式打印机，也能实现彩色打印。它是激光扫描技术与电子照相技术相结台的产物0用了激光的定向性、能量集中性。目前，激光打印机具有最高的打印质量和最快的打印速度，可以输出漂亮的文稿，也可以输出直接用于印制版的透明胶片。但其购置费用和消耗材料的费用都比较高，因此一般多用于高档的桌面印刷系统。
常见的激光打印机有HP Laser Jet系列.CanonLBP系列等。
在专业图片打印领域，人们需要更加逼真的效果，一般使用热升华打印机。
3)声音系统
在声卡出现以前，PC是沉默的，声卡象征着多媒体电脑的产生。从最早的Adlib 8位单声道FM合成声卡到今天的6声道环绕立体声系列声卡，声卡早已成为电脑不可或缺的部件。音频信号是连续的模拟信号，而电脑处理的只能是数字信号，因此，电脑要对音频信号进行处理，首先必须进行模，数（A/D）转换。这个转换过程实际上就是对音频信号的采样和量化过程，即把时间上连续的模拟信号转变为时间上不连续的数字信号，只要在连续量上等间隔地取足够多的点，就能逼真地模拟出原来的连续量。这个“取点”的过程我们称为采样( Sampling)，采样精度越高（“取点”越多）．数字声音越逼真。其中，信号幅度（电压值）方向的采样精度称为采样位数上SamplingResolution），时间方向的采样精度称为采样频率（Sampling Frcquenq）。
采样频率是指每秒钟对音频信号的采样次数。单位时间内采样次数越多，即采样频率越高，数字信号就越接近原声。采样频率只要达到信号最高频率的两倍，就能精确描述被采样的信号。一般来说，人耳的听力范围在20 Hz到20 kHz之间，因此，只要采样频率达到40 kHz，就可以满足人们的要求。现在大多数声卡的采样频率已达到44.1 kHz或48 kHz，即达到CD音质水平了。目前大多数主板都集成声卡，其音质效果能满足大多数非专业人士的需求。
另外，好的声卡需要配同等档次的音箱，才能有好的音效输出。
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