微型计算机(微型机,microcomputer),也称为个人电脑或电脑(PC,personal computer),是采用微型处理器(Microprocessor,简称“μP”或“uP”)、集成在一块或几块电路板上的小型计算机,它是20世纪70年代中期以来应用最广泛、用户最多的电子计算工具,是信息时代最主要的设备。微型机具有体积小、功能强、价格低等特点。
其中,微型机的硬件系统的核心为微型计算机的主板(MainBoard 或者 MotherBoard)。微处理器(又称作CPU:中央处理单元),随机读/写存贮器RAM(Random Access Memory),只读存储器ROM(Read Only Memory)、输入和输出电路等各个主要的计算机部件通过总线结构连接成整体而成为微型机的基本配置。
一.微处理器 CPU
1.CPU的功能:
控制和协调各功能板卡(例如主板上南桥和北桥、内存条和显卡等板件)的正常工作。
数据运算,包括算术运算(如加减乘除等操作)和逻辑运算。
2.CPU的性能指标:
字长
指CPU一次能够同时处理的数据位数。计算机所能处理二进制数的一位就叫做1个“字节(byte)”。
CPU主频:
CPU主频也叫 CPU 的时钟频率或工作时钟率(工作频率),是直接影响于微机的运算速度的重要参数,它的计算公式是:主频(MHZ或 GHz)=振荡频率(MHZ)/分频系数。主频数值越大表明 CPU的运算、处理数据能力就越强。
CPU外频:
是指 CPU基准运行频率(Hz或MHz),CPU标准的工作时钟脉冲频率称为外频(External Frequency),它是计算机基本的总线频率。
倍频:
是指 CPU主频(MHz)与其外频(MHz)之间的相除倍数关系。比如奔腾Ⅳ1.5G,即其主频为1500 MHz,外频率为 133MHz,那么其倍频=1500MHz ÷ 133MHz =11.28;目前常见的微机大多都使用了CPU锁频措施,将倍频锁定在一定的值(例如Intel Core I3 锁定在20或者15.67 倍频)
二级缓存:
通常又简称为 Cache。它是CPU和 RAM之间的高速缓存,通常分为内部和外部二级 Cache,Cache的大小与速度影响了CPU 的性能指标,是提高 CPU 运行速度的一种技术,在 CPU 内部的是内 Cach,在外部的是外 Cache,而外Cahce又可以进一步分为L1,L2 和L3三层,现在的大多数 CPU都有L1 Cache 和L2 Cache,且容量越来越大。例如Intel的Core i74980HQ处理器的3.6GHZ 主频带有6MB共享L3级缓存;一般CPU集成有几十千字节或上百千字节的Cache,外部则集成几百万到数百万甚至更高数量级大小(以M字节来表示)的外存。
二.存储设备
微型机中主要有两类存储设备:
1.半导体芯片组成的存贮器(即内存)。包括:
RAM (读/写存贮器:随机存储)
特点是在工作期间可以对内容随机写或读;在计算机掉电后,RAM中的所有存贮内容会丢失,故被称为易失性存储器。常用的存储形式有一般的内存芯片(SRAM:静态)以及动态 DRAM 存储器(DDRSDRAM等)。
特点:访问速度快
应用实例:系统主存等
ROM (只读存贮器:只读存储)
特点是在工作周期内容只能进行读存操作;断电情况下仍然保留原来的内容;通常用于存储固化在计算机里的生物信息和程序;
特点:存储内容稳定,访问速度快;
应用案例:用于存放系统启动程序及重要固件等,BIOS。
2.外部存储器(外存或外部存储),用于保存大量的暂不需要的但需要长期使用的资料。常见有硬盘驱动器,U盘,DVD 等;
三.主板
在微型计算机主板上的主要电路板上安装了组成计算机的主要电路系统,通常安装有:
处理器插槽和存贮卡的插座;
芯片组——实现CPU和存储部件、以及主板上其它插槽、插座和接口的链接功能,如北桥芯片、南桥芯片等
输入/输出端口;
扩展插槽(例如 PCI,AGP,PCIExpress 以及 DIMM内存插槽等等);
四.输入、输出部分(外设设备)
键盘(输入),鼠标或轨迹球(输入)显示器或CRT(显示)
打印机(人机交互的输出),
其他输入/ 输出部件:
如Modem调制解调器、麦克风和扬声器等等。
主板在其中起到枢纽中心的重要地位。通过北桥,南桥和I/O扩展端口把处理器,主控芯片组和存储设备等链接起来,并负责控制它们之间信号的传输和管理。它是微型计算机中最为核心和关键的组成部分之一。不同的微处理和内存模块,可能需要安装在不同的主板类型上,因此选择正确的组件以及保证这些不同部分能够兼容是很重要的。
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