微型計算機基礎知識

2023-02-01 14:30:03 字數 3965 閱讀 3905

微型計算機,簡稱微機,我們通常又稱為電腦。它是現代計算機枝術發展的產物,它的設計汲取了大、中、小型機中所採用的先進技術,使用功能強大、效能優良的微處理器作為其核心部件。它的主要部件都是大規模積體電路晶元和先進的輸入輸出電子裝置,同其它各類計算機相比,微機體積小、重量輕、功耗低,並且現代微機系統產品都趨於標準化、模組化,這樣,可以根據實際需求方便、靈活地組成各種不同的系統,可以通過自診斷、**檢測等現代化手段,及時地發現系統故障,因而適應性強,對環境要求較低,組裝、維修方便。

微機組裝和維修維護是從事計算機操作和應用以及電腦愛好者應該具備的知識,在我們日常使用微機的過程,總會出現這樣那樣的問題,這些問題多半與微機硬體配置及相關驅動軟體設定有關,而少有硬體損壞或軟體錯誤,因此了解和掌握微機硬體的工作原理,學習相關軟體的設定是十分必要的。

計算機是二十世紀中葉誕生的,被稱為人類最重要的發明之一。半個世紀以來,計算機及相關技術取得了驚人的發展,是二十世紀發展最為迅速,應用最為廣泛,普及程度最高的一種科學技術。早期計算機使用的元器件是電子管(真空管),電晶體,因而體積非常龐大。

自二十世紀70年代開始,採用了積體電路技術,並且把計算機各部件按功能分類,相關部件整合在一塊晶元上(例如微處理器),或一塊電路板上(例如主機板、顯示卡、網絡卡等),這樣,計算機的功能越來越強,速度越來越高,體積急劇減少,而成本也急劇下降,同時也便於進行組裝和維修維護。

對於計算機硬體高速發展狀況,有個著名的摩爾(moore)定律,它是這樣描述的:積體電路的複雜性(效能)大約每隔18個月提高一倍,成本則下降一半。例如,2023年到2023年的6年中,每塊晶元上的電晶體數量增加了16倍,電路速度的增長也超過了4倍,磁碟的密度每年以大約60%的速度提高。

估計這個定律在今後若干年左右仍可適用。

最早的微型計算機誕生於70年代,而現在市場上的主流產品是pc系列微型計算機,它起源於美國ibm公司2023年推出的ibm-pc機,由於ibm公司在計算機領域所占有的強大地位,它的pc機一經推出,世界各公司紛紛向其靠攏。同時,由於pc機採用了「開放式體系結構」,且公開了其技術資料,因此各計算機公司先後為pc機推出了各種版本的系統軟體,豐富多樣的應用軟體,以及種類繁多的硬體配套產品。同時,一些公司還先後竟相推出與ibm系列pc機相容的各種pc相容。

ibm公司的舉措促進了相容機的發展和微機的規模生產,由於微型計算機領域的發展極其迅速,競爭激烈,形成各家相容機生產公司各領**的局面,使ibm公司漸漸淡出了pc 機市場,而湧現了各種相容機的品牌,比較著名的有ast、compaq、hp、dell等,國內的有巨集基、聯想、清華同方等,同時不那麼有名的品牌機可以說是遍地開花。由於pc 機採用了模組化的板卡插接件,業內各種標準統一,因而又為廣大個人愛好者自己裝機和維護公升級提供了極大的方便,促使自己動手裝機(英文簡稱diy,同時自己裝機者稱為diyer)的市場無比繁榮。

微型計算機的核心部件是微處理器,也稱為**處理器(英文簡稱cpu)。2023年美國intel公司成功地把算術運算器和邏輯控制電路整合在一起,發明了世界上第一片4位微處理器晶元(intel 4004),它包括暫存器、算術邏輯部件、控制部件、時鐘發生器、內部匯流排等。同年,第一台使用4004晶元的微型計算機(mcs-4 系統)宣告誕生。

當年的ibm-pc機也是採用了intel公司的8088微處理器,以後intel公司又陸續推出了80286,80386,80486微處理器晶元,與此同時,。相容微處理器產品以更高的效能**比贏得了一定的市場份額。我們目前所說的相容機更多地是指其cpu採用的是非intel公司生產的而與之相相容的微處理器。

2023年,intel公司推出了替換80486的產品,沒有沿襲以往的命名方法叫80586,而是稱為pentium微處理器(中文名為奔騰),並且其下一代產品隨之而被稱為pentium(奔騰二代,簡稱p2)、pentium(奔騰三代,簡稱p3)和pentium(奔騰四代,簡稱p4)。同時,intel公司為了同競爭對手搶占市場份額,對各代奔騰處理器經過一定簡化(去掉某些不常用部件,效能在某特定執行時會有一定降低,但**大大降低)而推出了celeron處理器(中文名為賽揚),celeron是pentium的簡化,celeron是pentium的簡化,而pentium的簡化就叫pentium celeron。同樣,相容的微處理器廠商也不沿用x86命名的習慣(如amd386,amd486,amdk5,cyrix486,6x86等),而重新命名了新的產品,如k6-2,k7,thunderbird(雷鳥系列),duron(毒龍系列),cyrix。

一般來說,某一代微處理器都有不同主頻系列型號,如p4 1.4/1.5/1.

6/1.7/1.8/1.

9/2.0ghz,主頻越高,意味著微處理器速度越快,效能越好,但這不是衡量微處理器的唯一指標,如p4 celeron 1.7ghz在很多方面就不如p4 1.

5ghz的效能好。目前微處理器的主頻已高達3.2ghz。

由於微型計算機**低廉,用途廣泛,在**管理、軍事、工業、商業、教育、科研以及服務業等已達到了「無處不在」的地步。特別是連入了網際網路後,使人們與世界的聯絡、交流方式發生了根本性的變革,人們會越來越多的使用微機,而能否透徹地了解微機,熟練地組裝、操作和維護維修微機,是乙個人掌握計算機水平的重要標誌。

微機分類的方式很多,按常見的綜合方式分類,可以分為以下幾類:

(1)微控制器利用大規模積體電路工藝將微型機的三大組成部分(cpu、記憶體和i/o介面電路)整合在一片矽片上,這就是微控制器。目前4位機多做成微控制器,8位機有單片和多片之分*使用簡單的開發裝置可以對它進行**開發。微控制器在工業過程控制、智慧型化儀器儀表和家用電器中得到廣泛的應用。

(2)單板機若將微型機的cpu、記憶體、i/o介面電路多個晶元安裝在一塊印製電

路板上就組成了單板機。單板機結構簡單,**低廉,效能較好,經過開發後,可用

於過程控制、各種儀器儀表、機器的單機控制、資料處理等,且普遍用作學習「微型

機原理」的實驗機型。

個人台式計算機(desktop)成為目前微型計算機(或個人計算機)的通稱。按其cpu的種類,包括intel系列(及其相容處理器系列)、motorola系列(powerpc)、risc處理器系列。台式計算機適應性強,配套軟體眾多,涵蓋各種應用領域且對環境要求較低,得到了極廣泛的應用。

另外,由於台式計算機各部件設計都很標準化和模組化,市場上很易購買,因此自己組裝很方便。

伺服器是在多機環境,即網路環境中,存放共享資源及提供運算能力的計算機。這類微機要求運算能力強,儲存容量大,處理輸入輸出資料的速度快,專用伺服器一般對內部的匯流排結構和介面控制有專門的設計,高檔的伺服器還採用了多cpu、磁碟陣列及熱拔插等技術,因此伺服器一般都是品牌機,**昂貴。

可攜式微機是一種體積極小、重量極輕,但功能很強的可攜式微型機。從可攜式微機又衍生出膝上微型機(又稱為筆記本計算機)和掌上微型機(又稱為個人數字助手(pda)、掌上電腦)。可攜式計算機的特點是:

可移動性、輕便和可攜帶。

微機的核心部件是**處理器(cpu),各種檔次的微機即是以其cpu的不同檔次來劃分的,也就是說cpu是各種檔次的微機的代名詞,cpu的效能基本上就反映出一台微機的的效能。目前市場主流微機是屬於pc系列的個人微機,都採用了intel公司的系列微處理器或其他公司生產的相容微處理器作為cpu,因此cpu晶元發展了多少代,對應地微機就產生了多少代,例如有pc/xt機、pc/at機、386系列機、486系列機、奔騰系列機、奔騰二代系列機、奔騰三代系列機、奔騰四代系列機,參見表1-1。

表1-1 微機的檔次

雖然微機所採用的cpu的不同決定了它的檔次,但其綜合性能在很大程度上取決於系統的其他配置。其中最重要的配置包括記憶體的容量,外儲存器的種類、容量和速度,顯示系統的型別和速度等。相同檔次的微機,由於配置不同,效能也不相同,**也會有很大差異。

微機系統的效能通常用以下主要技術指標來評價:

● 字長:這是由cpu決定的。計算機可以把複雜的問題分解成多個簡單的情況來逐步完成(如把表示較複雜的資料分成多段簡單的資料,把過程較複雜的操作分成一系列簡單的操作),字長就是計算機每一次能直接處理的二進位制資料的位數,一般一台計算機的字長取決於它的通用暫存器、記憶體儲器、算術邏輯單元(alu)的位數和資料匯流排的寬度。

字長越長,乙個字所能表示的資料精度就越高;在完成同樣精度的運算時,資料處理速度越高。

● 主頻:是指計算機的時鐘頻率,單位一般用mhz(百萬次/秒)。主頻在很大程度上決定了計算機的運算速度,主頻越高,運算速度越快。如現在微機的主頻已達3.2gmhz。

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