本讲主要内容
? 计算机硬件系统概述
? 中央处理器
? 内存
? 外存
? 输入设备
? 输出设备
? 计算机系统的种类和结构
第三章
计
算
机
硬
件
（
第
一
讲
）
计
算
机
系
统
硬件 外存设备
输入设备
输出设备
其他
运算器
控制器
内部寄存器 主机
外围设备
中央处理器
内存储器
输入 /输出接口电路
软件
系统软件
应用软件
操作系统
语言处理程序
数据库管理系统
服务性程序
通用应用软件
用户开发的专用软件
计算机系统组成 （第 3章第 1讲）
原始信息
运算步骤
运算结果
结果显示
输入设备
输出设备
运算器
控制器
存储器
外围设备 CPU
计算机硬件系统工作流程 （第 3章第 1讲）
工作脉冲形成控制电路
时序控制信号形成电路
中断控制逻辑电路
中央微处
理器 CPU
运算器 ALU
控制器
程序计数器 PC
指令寄存器 IR
指令移码器 ID
地址形成电路
内部寄存器组
CPU组成 （第 3章第 1讲）
一条指令执行的过程为,取指令 指令译码 执行指令 存储结果
PC
IR
R0
R1
ALU
MAR MDR
ID
微操作信
号发生器
时序
系统
主存 I/O接口
I/O设备
地址总线
数据总线
控制总线
系
统
总
线
PC+1
模型图
CPU内部
锁存器
三态门
内部总线
CPU工作原理 （第 3章第 1讲）
PC
IR
R0
R1
ALU
MDR
ID
微操作信
号发生器
时序
系统
主存 I/O接口
I/O设备
地址总线
数据总线
控制总线
系
统
总
线
MAR
PC+1
1、将指令地址送往主存 2、发出读主存命令（ RD） 3、指令通过总线进入 IR
指令执行过程演示 （第 3章第 1讲）
设置在计算机内部可由 CPU直接存取的存储器称为内
部存储器（简称内存）。
? 存储容量 内存的容量是衡量计算机数据信息处理能力的
重要标志。存储容量的度量方法,8个二进位称为一个字
节（ Byte）缩写为 B； 1KB=1024B； 1MB（兆字节）
=1024KB； 1GB（ 字节） =1024MB； 1TB（太拉字节）
=1024GB。
? 存储器的种类
? 高速缓存 高速缓存（ cache memory）是比内存更快的高
速存储器。
内存 （第 3章第 1讲）
存储器
易失性 非易失性
RAM ROM
SRAM DRAM PROM EPROM EEPROM
存储器的种类 （第 3章第 1讲）
高速缓存 （ cache memory）是比内存更快的
高速存储器。
将经常使用的数据放在高速缓存中，因为
在高速缓存中存储的数据较少，所以 CPU从高
速缓存中访问数据和指令比从存储大量数据
的内存中取数据要快，这样 CPU能更快地执行
指令，从而使计算机的整体性能得以提高。
高速缓存 （第 3章第 1讲）
辅助存储器又称为外部存储器，简称为外存。 常用的外存有,
? 磁带（ magnetic cape） 磁带是常见的辅存介质。磁带的缺点是数据的读
写占用时间较长。
? 软磁盘存储器 软磁盘存储器由软盘、软盘驱动器和软盘控制器组成。
? 硬磁盘存储器 硬磁盘存储器由硬盘控制器、硬盘驱动器和接口板组成。
? 光盘（ Optical disk） 光盘的特点是存储容量大、记录密度高、保存时
间长、可靠性高。光盘又可分为只读光盘、一次写入光盘和可重写光盘三
种。
? 数据视频盘（ DVD） DVD是结合了运算与视频的光盘。一张 DVD能存储 135
分钟的数字视频信息。单面 DVD的存储容量为 4.7GB，双面 DVD的存储容量为
8.5GB，双层 DVD的存储容量可达 17GB。
? 快速存储器（ EEPROM） 快速存储器是一种具有非易失性掉电后数据不会
丢失，且用电可擦除的存储器。
外存 （第 3章第 1讲）
输入设备 的功能就是把程序、数据、字
符、图形、图像和声音等输入到计算机中。
常用的输入设备有,
键盘 鼠标 扫描仪 数字照相机
光笔 触摸屏 条形码读入器 语言
识别设备 磁卡 IC卡
输入设备 （第 3章第 1讲）
? 扫描仪是把图文信号通过光电转换为电信号，并将电信
号转换为计算机能识别的数字信号的计算机输入设备。
? 扫描仪依据其工作原理可分为鼓形扫描仪和手板扫描仪
。
扫描仪的主要技术指标,
? 光学分辨率,表示扫描仪对图像细节的表达能力，用每
英寸点数 DPI（ Dot Per Inch）来表示。
? 灰度级,表示扫描图像由暗到亮的层次范围，用位数来
表示。灰度级位数越多，图像层次就越丰富，效果就越好
。
? 色彩（深度）,表示彩色扫描仪所能产生的颜色范围，
用每个像素点上颜色的数据位数（ bit）来表示。
扫描仪 （第 3章第 1讲）
? 数字照相机又称数码相机，它是将光信号直接转换为数
字信号的输入设备。
? 数字照相机的核心部件是 电荷耦合元件 CCD（ charged-
coupled Device）。 CCD元件可将来自镜头成像之后投射
到其上的光线的光强（亮度）与频率（色彩）转化为电信
号，记录到数字照相机的内存中，形成计算机可处理的数
字信号。
? 数码照相机的主要性能指标是 画质像素, 常用的有
200万,300万,500万,800万。
数字照相机 （第 3章第 1讲）
? 光笔是一种手持的、形似笔状的光信号检测输入装置，
它是用来在显示屏上直接书写、作图的输入设备。
? 光笔由 笔体、透镜,光导纤维、触摸开关 等元器件组
成的。操作时，光笔对准荧光屏上要触及的图形对象，当
电子束扫描该图形位置时，光笔检测到荧光屏上的光信号
，同时将之转换为光电信号，并向计算机发出中断请求，
使计算机处理信息。
? 光笔有两种工作方式，即 指点方式 和 跟踪方式 。
光笔 （第 3章第 1讲）
? 触摸屏是多媒体计算机系统中一种人机交互设备。
? 触摸屏系统由 触摸屏传感器 和 触摸屏控制器 组成的。
? 触摸屏传感器一般有 电阻式、电容式、声波式 和 红外式
，它安装在监视器前端用来检测要触摸的位置。用户用手
去触摸显示屏上的某一个位置时，触摸位置被触摸传感器
检测到，并被反馈给触摸屏控制器，触摸屏控制器将其转
换为坐标信号，传送给计算机，计算机就能执行与该位置
相关的命令操作。
触摸屏 （第 3章第 1讲）
?条形码是由一组粗细不同、按照一定规则安排间
距的平行线条图形组成的。
?条形码现在被广泛应用在零售业，仓储管理业。
?条形码信息的识别设备是 条形码读入器 。条形码
读入器又叫 条形码扫描仪 。它是利用激光读取条
形码的信息。工作原理同一般扫描仪。
条形码读入器 （第 3章第 1讲）
?语言识别设备是现今较先进的计算机输入设备。
它是将人们的发音进行存储、认别并转换成数字
信号的智能设备。
?语言识别设备现已应用于出版业和旅游翻译业。
语音识别设备 （第 3章第 1讲）
? 磁卡 是靠表面上的磁条来存储信息的。由于
磁条易磁化、扭弯、损伤，因此防伪性、保密
性、可靠性比 IC卡差。所以磁卡已逐渐被 IC卡
取代。
? IC卡 是将集成电路芯片固封在塑料基片中而
形成的卡片，其集成电路中具有 CPU和存储器。
IC卡可分为 接触式 和 非接触式 两类。
磁卡,IC卡 （第 3章第 1讲）
? 输出设备是将计算机数字信号用人们能识别
的数字、字符、图像、声频等显示、打印、输
出出来。
? 常见的输出设备有 打印机, 显示器, 绘图仪
、数 /摸转换器、声音合成输出等。
? 实际中有许多设备即有输入又有输出功能。
比如：软驱和硬盘。
输出设备 （第 3章第 1讲）
? 显示器 主要用来显示运算结果、程序清单或用户需要的
信息。
? 显示器按其制作材料不同又可分为 显像管显示器 （ CRT）
,数码显示器 （ LED）和 液晶显示器（ LCD） 等。
? 在显示器上，字符和图像是由一个个像素组成的，像素
越密清晰度越高。显示器的分辨率是由 像素 的数目表示的
，比如,1024*768,1280*1024等。
? 显示器显示彩色的能力由显示器的质量、计算机系统 RAM
的容量和 显示器适配器 决定。
显示器 （第 3章第 1讲）
? LCD 是用液晶（在两个极化器之间有机的、油状
的材料）在背景屏幕上形成字符和图像的。
? LCD 有二种工作模式：被动阵列模式和主动阵列
模式。在被动阵列模式显示中,CPU将信号发到屏
幕边界附近的半导体上，这些半导体控制了某行或
某列上的所有像素。在主动阵列模式显示中，每个
像素是由它自己的半导体控制的，这个半导体呈薄
膜状附在像素后面的玻璃上。被动阵列模式一般比
主动阵列模式显示暗而且慢。
LCD显示器 （第 3章第 1讲）
? 显示器适配器也叫显卡，它是显示器与主机板
连接的接口电路板，可直接插入主机板的插槽。
? 不同的显示器应配置不同类型的显示卡。
常见的显卡类型有 VGA,Super VGA,TVGA、
AGP等，其中 AGP是一种图形加速显示卡。
显示器适配器 （第 3章第 1讲）
? 打印机 是将计算机的处理结果、程序清单、屏
幕显示内容等信息打印在纸张或胶片上的设备。
? 打印机有 针式打印, 喷墨打印机 和 激光打印机
等种类。
? 打印机通过 打印机适配器 与 主机板 连接，另配
有打印驱动程序，在驱动程序的控制下打印字符
或图形。
打印机 （第 3章第 1讲）
? 绘图仪是一种图形输出设备，主要应用于工业
、印刷和广告制作业。一般用绘图仪在纸或幻灯
上输出文件、蓝图、图表或新产品的草图。
? 绘图仪有笔式、喷墨式和静电式之分。
? 绘图仪的成像原理同打印机。
绘图仪 （第 3章第 1讲）
计算机从 用途 上分可分为 专用计算机 和 通用
计算机,从 结构 上分又可分为 巨型计算机, 大型
计算机, 小型计算机 和 微型计算机,从 性能 上分
又可分为 通用计算机 和 多媒体计算机,从 使用角
度 分可分为 台式机 和 笔记本 。
随着互联网的普及应用，又出现了 网络计算
机 。
计算机系统的种类和结构 （第 3章第 1讲）
多媒体台式计算机系统配置图
多媒体计算机 （第 3章第 1讲）
? 计算机硬件系统概述
? 中央处理器
? 内存
? 外存
? 输入设备
? 输出设备
? 计算机系统的种类和结构
第三章
计
算
机
硬
件
（
第
一
讲
）
计
算
机
系
统
硬件 外存设备
输入设备
输出设备
其他
运算器
控制器
内部寄存器 主机
外围设备
中央处理器
内存储器
输入 /输出接口电路
软件
系统软件
应用软件
操作系统
语言处理程序
数据库管理系统
服务性程序
通用应用软件
用户开发的专用软件
计算机系统组成 （第 3章第 1讲）
原始信息
运算步骤
运算结果
结果显示
输入设备
输出设备
运算器
控制器
存储器
外围设备 CPU
计算机硬件系统工作流程 （第 3章第 1讲）
工作脉冲形成控制电路
时序控制信号形成电路
中断控制逻辑电路
中央微处
理器 CPU
运算器 ALU
控制器
程序计数器 PC
指令寄存器 IR
指令移码器 ID
地址形成电路
内部寄存器组
CPU组成 （第 3章第 1讲）
一条指令执行的过程为,取指令 指令译码 执行指令 存储结果
PC
IR
R0
R1
ALU
MAR MDR
ID
微操作信
号发生器
时序
系统
主存 I/O接口
I/O设备
地址总线
数据总线
控制总线
系
统
总
线
PC+1
模型图
CPU内部
锁存器
三态门
内部总线
CPU工作原理 （第 3章第 1讲）
PC
IR
R0
R1
ALU
MDR
ID
微操作信
号发生器
时序
系统
主存 I/O接口
I/O设备
地址总线
数据总线
控制总线
系
统
总
线
MAR
PC+1
1、将指令地址送往主存 2、发出读主存命令（ RD） 3、指令通过总线进入 IR
指令执行过程演示 （第 3章第 1讲）
设置在计算机内部可由 CPU直接存取的存储器称为内
部存储器（简称内存）。
? 存储容量 内存的容量是衡量计算机数据信息处理能力的
重要标志。存储容量的度量方法,8个二进位称为一个字
节（ Byte）缩写为 B； 1KB=1024B； 1MB（兆字节）
=1024KB； 1GB（ 字节） =1024MB； 1TB（太拉字节）
=1024GB。
? 存储器的种类
? 高速缓存 高速缓存（ cache memory）是比内存更快的高
速存储器。
内存 （第 3章第 1讲）
存储器
易失性 非易失性
RAM ROM
SRAM DRAM PROM EPROM EEPROM
存储器的种类 （第 3章第 1讲）
高速缓存 （ cache memory）是比内存更快的
高速存储器。
将经常使用的数据放在高速缓存中，因为
在高速缓存中存储的数据较少，所以 CPU从高
速缓存中访问数据和指令比从存储大量数据
的内存中取数据要快，这样 CPU能更快地执行
指令，从而使计算机的整体性能得以提高。
高速缓存 （第 3章第 1讲）
辅助存储器又称为外部存储器，简称为外存。 常用的外存有,
? 磁带（ magnetic cape） 磁带是常见的辅存介质。磁带的缺点是数据的读
写占用时间较长。
? 软磁盘存储器 软磁盘存储器由软盘、软盘驱动器和软盘控制器组成。
? 硬磁盘存储器 硬磁盘存储器由硬盘控制器、硬盘驱动器和接口板组成。
? 光盘（ Optical disk） 光盘的特点是存储容量大、记录密度高、保存时
间长、可靠性高。光盘又可分为只读光盘、一次写入光盘和可重写光盘三
种。
? 数据视频盘（ DVD） DVD是结合了运算与视频的光盘。一张 DVD能存储 135
分钟的数字视频信息。单面 DVD的存储容量为 4.7GB，双面 DVD的存储容量为
8.5GB，双层 DVD的存储容量可达 17GB。
? 快速存储器（ EEPROM） 快速存储器是一种具有非易失性掉电后数据不会
丢失，且用电可擦除的存储器。
外存 （第 3章第 1讲）
输入设备 的功能就是把程序、数据、字
符、图形、图像和声音等输入到计算机中。
常用的输入设备有,
键盘 鼠标 扫描仪 数字照相机
光笔 触摸屏 条形码读入器 语言
识别设备 磁卡 IC卡
输入设备 （第 3章第 1讲）
? 扫描仪是把图文信号通过光电转换为电信号，并将电信
号转换为计算机能识别的数字信号的计算机输入设备。
? 扫描仪依据其工作原理可分为鼓形扫描仪和手板扫描仪
。
扫描仪的主要技术指标,
? 光学分辨率,表示扫描仪对图像细节的表达能力，用每
英寸点数 DPI（ Dot Per Inch）来表示。
? 灰度级,表示扫描图像由暗到亮的层次范围，用位数来
表示。灰度级位数越多，图像层次就越丰富，效果就越好
。
? 色彩（深度）,表示彩色扫描仪所能产生的颜色范围，
用每个像素点上颜色的数据位数（ bit）来表示。
扫描仪 （第 3章第 1讲）
? 数字照相机又称数码相机，它是将光信号直接转换为数
字信号的输入设备。
? 数字照相机的核心部件是 电荷耦合元件 CCD（ charged-
coupled Device）。 CCD元件可将来自镜头成像之后投射
到其上的光线的光强（亮度）与频率（色彩）转化为电信
号，记录到数字照相机的内存中，形成计算机可处理的数
字信号。
? 数码照相机的主要性能指标是 画质像素, 常用的有
200万,300万,500万,800万。
数字照相机 （第 3章第 1讲）
? 光笔是一种手持的、形似笔状的光信号检测输入装置，
它是用来在显示屏上直接书写、作图的输入设备。
? 光笔由 笔体、透镜,光导纤维、触摸开关 等元器件组
成的。操作时，光笔对准荧光屏上要触及的图形对象，当
电子束扫描该图形位置时，光笔检测到荧光屏上的光信号
，同时将之转换为光电信号，并向计算机发出中断请求，
使计算机处理信息。
? 光笔有两种工作方式，即 指点方式 和 跟踪方式 。
光笔 （第 3章第 1讲）
? 触摸屏是多媒体计算机系统中一种人机交互设备。
? 触摸屏系统由 触摸屏传感器 和 触摸屏控制器 组成的。
? 触摸屏传感器一般有 电阻式、电容式、声波式 和 红外式
，它安装在监视器前端用来检测要触摸的位置。用户用手
去触摸显示屏上的某一个位置时，触摸位置被触摸传感器
检测到，并被反馈给触摸屏控制器，触摸屏控制器将其转
换为坐标信号，传送给计算机，计算机就能执行与该位置
相关的命令操作。
触摸屏 （第 3章第 1讲）
?条形码是由一组粗细不同、按照一定规则安排间
距的平行线条图形组成的。
?条形码现在被广泛应用在零售业，仓储管理业。
?条形码信息的识别设备是 条形码读入器 。条形码
读入器又叫 条形码扫描仪 。它是利用激光读取条
形码的信息。工作原理同一般扫描仪。
条形码读入器 （第 3章第 1讲）
?语言识别设备是现今较先进的计算机输入设备。
它是将人们的发音进行存储、认别并转换成数字
信号的智能设备。
?语言识别设备现已应用于出版业和旅游翻译业。
语音识别设备 （第 3章第 1讲）
? 磁卡 是靠表面上的磁条来存储信息的。由于
磁条易磁化、扭弯、损伤，因此防伪性、保密
性、可靠性比 IC卡差。所以磁卡已逐渐被 IC卡
取代。
? IC卡 是将集成电路芯片固封在塑料基片中而
形成的卡片，其集成电路中具有 CPU和存储器。
IC卡可分为 接触式 和 非接触式 两类。
磁卡,IC卡 （第 3章第 1讲）
? 输出设备是将计算机数字信号用人们能识别
的数字、字符、图像、声频等显示、打印、输
出出来。
? 常见的输出设备有 打印机, 显示器, 绘图仪
、数 /摸转换器、声音合成输出等。
? 实际中有许多设备即有输入又有输出功能。
比如：软驱和硬盘。
输出设备 （第 3章第 1讲）
? 显示器 主要用来显示运算结果、程序清单或用户需要的
信息。
? 显示器按其制作材料不同又可分为 显像管显示器 （ CRT）
,数码显示器 （ LED）和 液晶显示器（ LCD） 等。
? 在显示器上，字符和图像是由一个个像素组成的，像素
越密清晰度越高。显示器的分辨率是由 像素 的数目表示的
，比如,1024*768,1280*1024等。
? 显示器显示彩色的能力由显示器的质量、计算机系统 RAM
的容量和 显示器适配器 决定。
显示器 （第 3章第 1讲）
? LCD 是用液晶（在两个极化器之间有机的、油状
的材料）在背景屏幕上形成字符和图像的。
? LCD 有二种工作模式：被动阵列模式和主动阵列
模式。在被动阵列模式显示中,CPU将信号发到屏
幕边界附近的半导体上，这些半导体控制了某行或
某列上的所有像素。在主动阵列模式显示中，每个
像素是由它自己的半导体控制的，这个半导体呈薄
膜状附在像素后面的玻璃上。被动阵列模式一般比
主动阵列模式显示暗而且慢。
LCD显示器 （第 3章第 1讲）
? 显示器适配器也叫显卡，它是显示器与主机板
连接的接口电路板，可直接插入主机板的插槽。
? 不同的显示器应配置不同类型的显示卡。
常见的显卡类型有 VGA,Super VGA,TVGA、
AGP等，其中 AGP是一种图形加速显示卡。
显示器适配器 （第 3章第 1讲）
? 打印机 是将计算机的处理结果、程序清单、屏
幕显示内容等信息打印在纸张或胶片上的设备。
? 打印机有 针式打印, 喷墨打印机 和 激光打印机
等种类。
? 打印机通过 打印机适配器 与 主机板 连接，另配
有打印驱动程序，在驱动程序的控制下打印字符
或图形。
打印机 （第 3章第 1讲）
? 绘图仪是一种图形输出设备，主要应用于工业
、印刷和广告制作业。一般用绘图仪在纸或幻灯
上输出文件、蓝图、图表或新产品的草图。
? 绘图仪有笔式、喷墨式和静电式之分。
? 绘图仪的成像原理同打印机。
绘图仪 （第 3章第 1讲）
计算机从 用途 上分可分为 专用计算机 和 通用
计算机,从 结构 上分又可分为 巨型计算机, 大型
计算机, 小型计算机 和 微型计算机,从 性能 上分
又可分为 通用计算机 和 多媒体计算机,从 使用角
度 分可分为 台式机 和 笔记本 。
随着互联网的普及应用，又出现了 网络计算
机 。
计算机系统的种类和结构 （第 3章第 1讲）
多媒体台式计算机系统配置图
多媒体计算机 （第 3章第 1讲）
