第1章 计算机系统概述实例

案例1.1 微型计算机的硬件结构和软件配置

★练习目标★

① 根据教程中硬件组成的讲解，熟悉微机的硬件配置、微机主机箱内部结构，认识每个部件的布局及功能。

② 学会查看微机的主要参数、性能指标及基本配置。

★案例分析★

微型计算机作为计算机家族的杰作代表，以小巧、灵活、方便、便宜的特点受到人们的青睐，已成为大众化的信息处理工具。一个完整的微机系统是由哪些硬件系统和软件系统组成？微机主机箱中的硬件由哪些部件组装而成？每台微机应该安装哪些常用的软件才能充分发挥其功能？如何查看微机的主要参数和性能指标？本案例将对这些问题进行分析和讨论。

★操作导航★

1.微型计算机系统的外观

从外观上看，微型计算机硬件的基本配置是主机箱、显示器、键盘、鼠标、音箱等，如图1-1所示。另外，经常使用的外设还有打印机、数码摄像机、扫描仪等。

微型计算机从结构上可以分为主机和外部设备两大部分，主要功能集中在主机上。主机机箱的外观虽然千差万别，但每台机箱前面都有电源开关、电源指示灯、硬盘指示灯、复位键、光盘驱动器、软盘驱动器等。机箱前面板外观如图1-2所示。

机箱的后面板上集成了各种外部设备的接口，用于计算机主机与各种外部设备进行连接。常见主机箱的背板外观如图1-3所示。

主机箱背板上的标准接口如图1-4所示。

2.认识主机箱的内部结构和主要部件

微型计算机的主要功能部件中央处理器（简称CPU）、主存储器、外存储器（硬盘存储器、软盘存储器、光盘存储器）、网络设备、接口部件、声卡、视频卡等部件安装在主机箱内。

在老师的指导或演示下打开微机主机机箱。注意，机箱打开时需要有严格的防护措施，最常见的就是防止人体的静电，因为静电可能对计算机的芯片造成不良影响，甚至可能烧毁芯片，所以在进行硬件的安装和拆卸时，需要戴上防静电手套。

拆开微机机箱后，可以看到机箱的内部结构，如图1-5所示。

下面对主机箱内的硬件部件作简要介绍。

（1）主板

主板是微机最重要的部件之一，是整个微机工作的基础。主板是微机中最大的一块高度集成的电路板，如图1-6所示。主板上有CPU、BIOS芯片、内存条、控制芯片组、机箱（电源）接口，硬盘接口、光驱接口、软驱接口、AGP显卡接口、两个USB接口、一个并行接口、两个串行接口、PCI局部接口、总线等。若显卡、声卡、网卡不是集成在主板上的，则主板的插槽上还插有声卡、网卡等部件。

主板连接着主机箱内的其他硬件，是其他硬件的载体。主板上包括计算机提供的所有外部设备的接口和其他部件的接口。各个厂商的主板接口的布局可能是不一致的，但都包括图1-6所示的内容。另外，主板产品能否升级也是一个值得注意的问题，一是要看主板上的插槽是否完善，能否有足够的USB接口、PCI插槽、PS/2、串并行插槽；二是看可否通过程序刷新技术对BIOS芯片升级。

（2）CPU

在微机中，运算器和控制器被制作在同一个半导体芯片上，称为中央处理器（Central Processing Unit，CPU），又称为微处理器。CPU是计算机硬件系统中的核心部件，可以完成计算机的各种算术运算、逻辑运算和指令控制。

衡量CPU有两项主要技术指标，一是CPU的字长，二是CPU的速度和主频。字长是指CPU在一次操作中能处理的最大数据单位，体现了一条指令所能处理数据的能力，目前CPU的字长已达到64位。速度和主频是指CPU执行指令的速度和时钟频率，系统的时钟频率越高，整个机器的工作速度就越快，CPU的主频越高，机器的运算速度就越快。目前，Pentium4的主频已达2.5GHz以上。

由于CPU在微机中起到关键作用，人们往往将CPU的型号作为衡量和购买机器的标准，如586、PentiumⅢ、Pentium4等微处理器作为机器的代名词。目前，CPU主要有Intel公司的奔腾（Pentium）、赛扬（Clemson）等和AMD公司的Athol X、Furor等。

CPU的插槽根据CPU厂商的提供的接口型号不同而不同。CPU上一般有一个风扇，主要用于CPU散热，如图1-7所示。

（3）内存条

存储器分为内部存储器（内存）和外部存储器（外存）。内存是微机的重要部件之一，是存储程序和数据的装置，一般由记忆元件和电子线路构成。微机内存一般采用半导体存储器。内存由随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、高速缓冲存储器（Cache）三部分组成。

随机存储器（RAM）的特点是CPU可以随时进行读出和写入数据，关机后，RAM中的信息将自动消失，且不可恢复。

只读存储器（ROM）的特点是CPU只能读出不能写入数据，断电后ROM的信息不会消失。因此，在ROM中一般是用于存放计算机的系统管理程序。在主板上有一部件是BIOS（Basic Input Output System，基本的输入/输出系统）芯片，保存了计算机系统中重要的输入、输出程序，如系统信息设置、自检、系统自检程序、CPU参数调整、即插即用（PnP）、系统控制、电源控制等功能程序。BIOS芯片的功能越来越大，有许多类型的主板还可以不定期地对BIOS进行升级。BIOS芯片也是CIH之类病毒攻击的对象。

高速缓冲存储器（Cache）是介于CPU与内存之间的一种高速存取信息的存储器，用于解决CPU与内存之间的速度，其速度高于DRAM但低于CPU。CPU在读写程序和数据时先访问Cache，若Cache中无程序和数据再访问RAM。从而提高了CPU的工作效率。

目前，微机广泛采用动态随机存储器DRAM作为主存，它的成本低、功耗低、集成度高，采用的电容器刷新周期与系统时钟保持同步，使RAM和CPU以相同的速度同步工作，提高了数据的存取时间。

微机的内存条一般是由动态随机存储器DRAM制成，一个内存条的容量分别有16MB、32MB、64MB、128MB或256MB等不同的规格。内存插槽上的内存条如图1-8、图1-9和图1-10所示。

（4）外存

外存是指硬盘、光盘、软盘、U盘、移动硬盘等外部存储器。外存通过主板上的硬盘接口、光驱接口和软驱接口、USB接口等与CPU和内存连接，特点是用于保存暂时不用的程序和数据。另外，外存的容量大，可以长期保存和备份程序和数据，同时不怕停电，便于移动。

各种外存都具有不同的特点：软盘携带方便，价格便宜，使用方便。硬盘容量大，可以分为固定式硬盘和移动式硬盘，一般使用的是固定式硬盘。硬盘（如图1-11所示）的容量可以达到几TB，读取速度比软盘快，主要用于存放应用程序、系统程序和数据文件。硬盘上重要的用户数据要经常作备份，防止硬盘一旦出现故障，对硬盘进行格式化处理造成重大损失。光盘（如图1-12所示）存储容量大，可靠性高，读取速度快，价格低，携带方便。

（5）总线接口

总线是微机中的传输信息的公共通道。在机器内部，各部件都是通过总线传递数据和控制信号。总线一般采用如图1-13所示的扁缆。

总线可以分为内部总线和系统总线。内部总线又叫片总线，是同一部件（如CPU的控制器、运算器和各寄存器之间）内部的连接总线。系统总线是同一台计算机的各部件（如CPU、内存、I/O接口）之间的相互连接。系统总线分为数据总线、地址总线和控制总线。其中，数据总线是用于传输CPU、内存、I/O接口之间的数据，地址总线用于传递CPU与存储单元或I/O接口之间地址，控制总线是用于传递多种控制信号。

微机采用开放体系结构，在系统主板上有多个扩展槽，这些扩展槽与主板上的总线相连，任何部件（如声卡、显示卡等）都可以通过总线与CPU相连（见图1-5），为微机各部件的组合提供了方便。

3.微机上需要安装的常用软件

当购置了微机和使用微机时，首先应安装软件，才能使用计算机，为了充分发挥计算机的作用，微机应配置必要的软件。

软件是指在计算机上运行的各种程序，包括各种有关的资料。计算机软件分为两大类：一类是系统软件，另一类是应用软件。操作系统是最重要的系统软件，应用软件要在系统软件支持下运行。

（1）必须安装操作系统，计算机才能使用

常用的操作系统有Windows、UNIX、Linux、Novell Netware等，在微机上可以安装Windows 98/2000/XP/NT或更高版本的操作系统。图1-14为几种常用的操作系统的桌面。

（2）安装实用程序

实用程序可以完成一些与计算机系统资源及文件有关的任务，如安装杀毒软件、压缩解压软件、音频软件、视频软件等。

（3）语言处理程序

语言处理程序是程序设计的重要工具，可以使计算机按一定的格式编写程序，实现特定的功能。面向过程的语言有C、Pascal，面向对象的语言有C++、Java、Visual Basic等。

（4）数据库管理系统

数据库管理系统是解决数据处理问题的软件，如人事档案管理系统、财务管理系统、学绩管理系统、图书管理系统等。其中，常用的软件有Access、Visual FoxPro、SQL Server、Oracle等。

（5）办公软件

办公软件包括字处理软件、电子表格软件、演示文稿软件、网页制作软件等方面内容。常用的办公软件有Microsoft Office 2003、Microsoft Office XP等。

（6）工程图形图像制作软件

用于建筑设计、机械设计、电路设计、图形图像制作的软件有AutoCAD、CorelDraw、Freehand等。

（7）多媒体制作软件

用于多媒体教学、广告设计、影视制作、游戏设计和虚拟现实方面的多媒体制作软件有Toolbook、Director、Authorware等。

（8）网页与网站制作软件

网页与网站制作软件有FrontPage、Dreamweaver、Corel、Web Designer、Netscape Composer等。

4.查看微机的主要参数和性能指标

使用计算机时，可以在操作系统环境下查看微机安装的是什么操作系统、主要硬件设备和性能指标。

① 启动Window XP操作系统，使用系统工具了解硬件的配置。在Window XP的桌面下方，选择“开始”菜单，在“设置”选项中选择“控制面板”，弹出控制面板的窗口，如图1-15所示。

② 在“控制面板”窗口中选择“系统”，弹出“系统属性”对话框，如图1-16所示。

从“系统属性”的对话框上可以了解系统软件/硬件的具体配置，如常规、计算机名、硬件、高级、系统还原、自动更新、远程等配置情况。图中表明，该机的操作系统的版本是Microsoft Windows XP Professional版本2002，系统补丁为Service Pack 1，计算机的硬件配置为CPU Intel Pentium4主频为2.79 GHz，内存为2.00 GB等。

另外，在Windows的桌面上，将鼠标指向“我的电脑”图标，单击右键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”，也可弹出如图1-16所示的“系统属性”对话框。

★案例小结★

1.归纳与思考

① 认识计算机的基本组成是学习和掌握计算机知识的基础，通过本案例的实战，应对微机的组成和配置有较深入的了解，并能够对微机的主要配件做到耳熟能详，彻底消除对计算机的陌生感，增强学好计算机应用知识的信心。

② 本案例中对计算机微机配置的介绍还是比较粗略的，有兴趣的同学可以进行更深入的学习，最好根据自身需要实际配置安装一台计算机。

③ 除了通过Windows操作系统的系统工具来查看系统的硬件配置，也可使用专门的系统测试工具软件对计算机系统的硬件配置进行测试，常用的计算机硬件测试软件主要有GPU-Z、Everest ultimate（原名AIDA32）、HWINFO32等。

★实战练习★

① 在老师的指导下打开实验室计算机主机箱，查看计算机微机的硬件构成，并记录下各配件的品牌、型号和主要参数。

② 通过网络下载Everest ultimate或HWINFO32测试计算机的硬件信息，与前面的记录比较。

③ 记录实验所安装的软件名称，了解和说明这些软件的作用。