模塊3計(jì)算機(jī)硬件.ppt

2006 模塊3計(jì)算機(jī)硬件 2 1 馮 諾依曼模型2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成3 硬件系統(tǒng)組成4 多媒體信息處理 多媒體計(jì)算機(jī) 主要內(nèi)容 3 3 1馮 諾依曼模型 我們可以認(rèn)為計(jì)算機(jī)是一個(gè)接受輸入數(shù)據(jù) 處理數(shù)據(jù) 產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)的黑盒子 馮 諾依曼 美籍匈牙利數(shù)學(xué)家科學(xué)家 計(jì)算機(jī)之父 提出的馮 諾依曼模型著眼于計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 4 馮 諾依曼模型 5 馮 諾依曼模型 6 計(jì)算機(jī)的硬件組成包括 存儲(chǔ)器 算術(shù)邏輯單元 ALU 控制單元和輸入 輸出設(shè)備 又稱為五大基本部件 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序 算術(shù)邏輯單元 ALU 進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算 控制單元 控制程序的執(zhí)行 輸入 輸出設(shè)備 接收來自外界數(shù)據(jù) 向外界發(fā)送數(shù)據(jù) 7 1945年6月馮 諾依曼在一篇論文中第一次提出了計(jì)算機(jī)三個(gè)主要思想 計(jì)算機(jī)由前述四個(gè)部分 五大基本部件組成 采用二進(jìn)制來表示程序和數(shù)據(jù)程序和數(shù)據(jù)都必須存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中目前絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)仍建立在這個(gè)思想的基礎(chǔ)上 稱之馮 諾依曼型計(jì)算機(jī) 8 硬件系統(tǒng) 設(shè)備軟件系統(tǒng) 程序 文檔 硬件通常是指一切看得見 摸得到的設(shè)備實(shí)體 軟件通常是泛指各類程序和文件 它們實(shí)際上是由一些算法以及其在計(jì)算機(jī)中的表示所構(gòu)成的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 3 2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 9 以CPU為核心 配以存儲(chǔ)器 輸入輸出設(shè)備及其它輔助電路 組成計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng) 以操作系統(tǒng)為核心的系統(tǒng)軟件以及其它應(yīng)用軟件組成計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng) 10 1中央處理單元2主存儲(chǔ)器3輸入 輸出4子系統(tǒng)間的連接5微型計(jì)算機(jī)的硬件組成6程序執(zhí)行 3 3計(jì)算機(jī)硬件組成 11 通常可以把計(jì)算機(jī)硬件的五大基本部件可以分成三大類 CPU 存儲(chǔ)器和輸入 輸出子系統(tǒng) 12 中央處理單元 CPU CPU 運(yùn)算器 控制器主機(jī)主機(jī) CPU 主存儲(chǔ)器外部設(shè)備 廣義的輸入 輸出設(shè)備 除去主機(jī)以外的硬件裝置 如輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 輔助存儲(chǔ)器等 13 外 存儲(chǔ)器 內(nèi) 存儲(chǔ)器 中央處理器 CPU 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 數(shù)據(jù)流地址控制流 運(yùn)算器 控制器 14 CPU包括三部分 算術(shù)邏輯單元 ALU 控制單元和寄存器 3 3 1 中央處理單元 CPU 15 中央處理器 CPU 是計(jì)算機(jī)中的核心部件 決定了整個(gè)計(jì)算機(jī)的功能和性能指標(biāo) 控制器 取指令 分析指令 執(zhí)行指令運(yùn)算器 執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算工作原理 把處理問題的程序和所需的數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制編碼形式表示 并且預(yù)先按一定順序存放到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器里 計(jì)算機(jī)工作時(shí)自動(dòng)執(zhí)行程序 從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 16 計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)形成信息的加工部件 完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算 算術(shù)運(yùn)算 包括加1 1 減1 1 加法 減法 乘法和除法等 邏輯運(yùn)算 包括 非 與 或 和 異或 由控制器選擇上述運(yùn)算中的一種 算術(shù)邏輯單元 ALU 17 寄存器是用來臨時(shí)存放數(shù)據(jù)的高速獨(dú)立的存儲(chǔ)單元 CPU的運(yùn)算需要多個(gè)寄存器 常見的寄存器有 寄存器 寄存器 數(shù)據(jù)寄存器 指令寄存器 程序計(jì)數(shù)器 18 數(shù)據(jù)寄存器 用來存放輸入數(shù)據(jù) 運(yùn)算中間結(jié)果和最終結(jié)果 指令寄存器 存放從內(nèi)存中取出的指令 以便于稍后解釋和執(zhí)行它們 程序寄存器 存放當(dāng)前指令的地址 當(dāng)前指令執(zhí)行完后 程序計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1 指向下一條指令的地址 19 分析指令 執(zhí)行指令 取指令 循環(huán)執(zhí)行指令 一條指令的執(zhí)行過程 控制器是計(jì)算機(jī)的指揮中心控制器根據(jù)指令指揮全機(jī)協(xié)調(diào)工作 指令是計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作的命令 將控制計(jì)算機(jī)完成規(guī)定動(dòng)作的命令稱為指令 有序指令的集合稱為程序 計(jì)算機(jī)解決問題的過程是 控制單元 20 控制通過線路的開 高電平 或關(guān) 低電平 實(shí)現(xiàn) 控制單元的基本功能 從主存中取出指令 對指令譯碼 產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號 指揮并控制CPU 主存和輸入 輸出設(shè)備之間的數(shù)據(jù)流動(dòng) 控制單元 21 地址碼 譯碼器 指令計(jì)數(shù)器 節(jié)拍發(fā)生器 操作控制部件 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 運(yùn)算器 存儲(chǔ)器 自動(dòng)加 1 控制單元的基本結(jié)構(gòu) 操作碼 22 1存儲(chǔ)器用來儲(chǔ)存程序和數(shù)據(jù) 2存儲(chǔ)器分為兩大類 3 3 2 主存儲(chǔ)器 23 內(nèi)存儲(chǔ)器由超大規(guī)模集成電路做成 內(nèi)存儲(chǔ)器按字節(jié)進(jìn)行編址 每一個(gè)存儲(chǔ)單元都有惟一的標(biāo)識(shí)符 地址 數(shù)據(jù)以字 或字節(jié) 的形式在存儲(chǔ)器中傳入或傳出 內(nèi)存儲(chǔ)器的容量和存取速度是主要的指標(biāo) 3 3 2 主存儲(chǔ)器 24 25 每個(gè)存儲(chǔ)單元存放一個(gè)字 或字節(jié) 所有在存儲(chǔ)器中可標(biāo)識(shí)的獨(dú)立地址單元的總數(shù)稱為地址空間 存儲(chǔ)地址用無符號二進(jìn)制數(shù)表示 地址本身采用位模式 如果計(jì)算機(jī)有N個(gè)字的存儲(chǔ)空間 則存儲(chǔ)地址應(yīng)當(dāng)有l(wèi)og2N位 1 地址空間 26 主存儲(chǔ)器分為三種類型 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 只讀存儲(chǔ)器 ROM 互補(bǔ)金屬氧化物存儲(chǔ)器 CMOS 主存儲(chǔ)器 RAM ROM CMOS 2 主存儲(chǔ)器的種類 27 RAM的特點(diǎn) 計(jì)算機(jī)中主存的主要組成部分 用戶既可以讀 又可以寫 對所有存儲(chǔ)單元的讀寫時(shí)間均相同 具有易失性 若斷電或關(guān)掉計(jì)算機(jī) 全部存儲(chǔ)的信息將會(huì)丟失 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 RAM 28 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 又分為兩大類 靜態(tài)RAM SRAM 利用觸發(fā)器來存儲(chǔ)信息 當(dāng)通電的時(shí)候信息始終存在 不需要刷新 存取速度快 但容量較小 價(jià)格較高 動(dòng)態(tài)RAM DRAM 利用電容上的電荷存儲(chǔ)信息 電容上的電荷會(huì)泄漏 需要周期性的刷新 存取速度慢 但容量較大 價(jià)格較低 29 RAM的容量 速度 衡量RAM容量的單位通常用字節(jié)數(shù)表示 RAM的速度是重要的指標(biāo) 如果RAM的速度低于CPU的速度 則CPU訪存時(shí)需要等待 RAM的存取時(shí)間 存取時(shí)間指處理器從內(nèi)存存取數(shù)據(jù)所需的時(shí)間 以納秒表示 1ns 10 9s DRAM 50 70nsSRAM 7 20ns 30 ROM中的內(nèi)容是預(yù)先寫進(jìn)去的 用戶只能讀 不能寫 ROM具有非易失性 斷電或關(guān)掉計(jì)算機(jī) 存儲(chǔ)在ROM的信息不會(huì)丟失 通常用來存儲(chǔ)那些關(guān)機(jī)后不能丟失的程序和數(shù)據(jù) 例如開機(jī)時(shí)運(yùn)行的引導(dǎo)程序 只讀存儲(chǔ)器 ROM 31 ROM又可以細(xì)分為四種類型 掩模式ROM MROM 內(nèi)容由芯片制造商寫入 寫入后任何人無法改變 一次可編程 PROM 用戶可以借助專業(yè)設(shè)備一次寫入自己的程序 一旦寫入后將無法改變 可擦除可編程ROM EPROM 用戶可編程 但需要用紫外線燈擦除 電可擦除可編程ROM EEPROM 用戶可編程 用電子脈沖擦除 只讀存儲(chǔ)器 ROM 32 ROM常用來存放固定不變重復(fù)使用的程序 數(shù)據(jù)或信息 如存放漢字庫 各種專用設(shè)備的控制程序等 最典型的是ROMBIOS 基本輸入輸出系統(tǒng) 其中部分內(nèi)容是用于啟動(dòng)計(jì)算機(jī)的指令 內(nèi)容固定但每次開機(jī)時(shí)都要執(zhí)行 只讀存儲(chǔ)器 ROM 33 CMOS芯片一般用來存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)每次開機(jī)時(shí)所需的重要信息 例如計(jì)算機(jī)貯存容量 鍵盤類型 鼠標(biāo) 監(jiān)視器以及磁盤驅(qū)動(dòng)器的有關(guān)信息 CMOS與RAM的區(qū)別在于 CMOS芯片通過鋰電池提供電源 即關(guān)機(jī)后其存儲(chǔ)的信息不會(huì)丟失 CMOS與ROM的區(qū)別在于 其內(nèi)容隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置的改變或用戶的設(shè)置而發(fā)生變化 CMOS 互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 34 小 大 3 存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu) 不同的存儲(chǔ)器具有不同的存儲(chǔ)容量 不同存取速度 35 高速緩沖存儲(chǔ)器的存取速度比主存快 但比CPU內(nèi)部的寄存器慢 高速緩沖存儲(chǔ)器容量較小 常置于CPU和主存之間 主存 4 高速緩沖存儲(chǔ)器 Cache 36 通常有兩種類型的cache 內(nèi)部cache與CPU制作在同一個(gè)芯片內(nèi) 內(nèi)部cache容量很小 可以以CPU的核心速度運(yùn)行 外部cache位于CPU和RAM之間 有可能封裝在CPU盒中 也有可能在CPU盒外 外部cache容量較大 一般運(yùn)行速度比CPU核心速度稍低 4 高速緩沖存儲(chǔ)器 Cache 37 cache用來存放主存中一部分內(nèi)容的副本 拷貝 即當(dāng)前正在執(zhí)行的程序中的活躍部分 CPU可以直接訪問cache 以便快速地向CPU提供指令和數(shù)據(jù) 當(dāng)CPU需要程序和數(shù)據(jù)時(shí) 首先檢索內(nèi)部cache 然后檢索外部cache 再往后是RAM 只有前者中找不到所需內(nèi)容時(shí)才繼續(xù)檢索后者 4 高速緩沖存儲(chǔ)器 Cache 38 輸入 輸出子系統(tǒng)中的設(shè)備可以分為兩大類 非存儲(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備 3 3 3輸入 輸出 39 非存儲(chǔ)設(shè)備 40 一 鍵盤 鍵盤是組裝在一起的一組按鍵陣列 通常包括字母 標(biāo)點(diǎn) 功能鍵 專用控制鍵和數(shù)字鍵等 共101個(gè)或107個(gè)鍵 并分別放置在一定的區(qū)內(nèi) 每一個(gè)鍵都把一個(gè)符號與指定的二進(jìn)制代碼聯(lián)系起來 當(dāng)按下一鍵時(shí)就產(chǎn)生相應(yīng)的二進(jìn)制代碼 并通過接口送入計(jì)算機(jī) 就等于把該鍵代表的字符或控制信息輸入到計(jì)算機(jī)中 輸入設(shè)備 41 鍵盤打字區(qū) 指針移動(dòng)鍵 數(shù)字鍵 功能鍵 42 二 指點(diǎn)輸入設(shè)備 定位設(shè)備 計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)把計(jì)算結(jié)果和主要操作過程顯示在屏幕上 并用光標(biāo)表示下一個(gè)操作發(fā)生的位置 定位設(shè)備是一種可以方便地控制光標(biāo)在屏幕上移動(dòng)的輸入設(shè)備 常見的定位設(shè)備有鼠標(biāo) 軌跡球 觸摸板 游戲桿 觸摸桿 觸摸屏和光筆等 43 指點(diǎn)輸入設(shè)備 觸摸板 軌跡球 鼠標(biāo) 游戲桿 44 鼠標(biāo) 鼠標(biāo)從原理上可以分為兩類 機(jī)械式鼠標(biāo)光電式鼠標(biāo)鼠標(biāo)的基本操作 可以通過移動(dòng)鼠標(biāo)把光標(biāo)移動(dòng)到屏幕上的指定目標(biāo) 并按按鈕以執(zhí)行相應(yīng)的操作 這些目標(biāo)可以是菜單 圖標(biāo) 按鈕 連接等 基本操作包括單擊 雙擊 拖動(dòng)等 45 觸模屏 46 掃描儀 光敏輸入設(shè)備 通過掃描閱讀打印文本或圖形 將這些文檔轉(zhuǎn)換成可供計(jì)算機(jī)使用的形式 條型碼 用寬窄不同的豎線和間隔組成的標(biāo)識(shí)碼 條形碼閱讀器是一種能識(shí)別條形碼的掃描輸入設(shè)備 三 掃描設(shè)備 掃描設(shè)備可以無需鍵盤輸入 而直接將紙張上的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電子形式送入計(jì)算機(jī) 47 掃描設(shè)備 條碼閱讀器 傳真機(jī) 48 掃描儀 49 語言輸入設(shè)備 50 視頻和圖像輸入設(shè)備 51 數(shù)碼相機(jī) 數(shù)碼相機(jī)與傳統(tǒng)相機(jī)不同 它不用膠卷 而是用CCD感光 CCD由許多小的光電二極管構(gòu)成 這些光電二極管可以寄存模擬電荷量 而該值正比于其感應(yīng)到的光強(qiáng)度 經(jīng)CCD輸出的模擬電信號再經(jīng)過A D模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 然后經(jīng)壓縮后保存在存儲(chǔ)器內(nèi)形成數(shù)碼影像文件 52 數(shù)碼相機(jī) 53 輸出是指數(shù)據(jù)經(jīng)過處理所形成的有用信息 它可以作為中間結(jié)果繼續(xù)為計(jì)算機(jī)使用 或作為最終結(jié)果為人們所用 輸出可以理解為一種操作的執(zhí)行過程 執(zhí)行的結(jié)果是將信息傳送到中央處理機(jī)之外的介質(zhì)上 硬拷貝 可以攜帶的 如打印紙軟拷貝 是臨時(shí)的 隨時(shí)間的推移而消失 如顯示器和音箱 輸出設(shè)備 54 能夠完成輸出過程的計(jì)算機(jī)設(shè)備叫做輸出設(shè)備 輸出設(shè)備可以將輸出信息傳遞給用戶 55 顯示器 顯示器也叫監(jiān)視器 是最常用的一種軟拷貝輸出設(shè)備 它可以將文字 圖像和視頻信息呈現(xiàn)在屏幕上 一 顯示器 CRT顯示器 陰極射線管顯示器 CRT顯示器的大小用屏幕對角線長度表示 56 2 平板顯示器 液晶顯示器 LCD 含有叫做液晶的特殊分子 它們沉積在兩種材料之間 加電時(shí)液晶分子變形 能夠阻止某些光波通過而允許另一些光波通過 從而在屏幕上形成需要的圖像 氣體等離子顯示器 將LCD中的液晶代之以一層氣體 加電時(shí)氣體受控發(fā)光形成需要的圖像 57 液晶顯示器 58 二 打印機(jī) 打印機(jī)是最常用的一種輸出設(shè)備 可以在打印紙或透明膠片等上面打印文本 圖像信息 依據(jù)印字過程所采用的方式可以將打印機(jī)分為 打擊式打印機(jī) 通過機(jī)械動(dòng)作撞擊位于打印紙上面的色帶形成字符或圖形 非打擊式打印機(jī) 沒有打擊動(dòng)作 采用噴射方式 加熱和加壓方式形成圖像 如噴墨打印機(jī) 激光打印機(jī)和熱敏打印機(jī) 59 針式打印機(jī) 打印機(jī) 60 激光打印機(jī) 61 繪圖儀 62 專用打印機(jī) 63 其他輸出設(shè)備 音箱 64 投影儀 65 存儲(chǔ)設(shè)備又稱為輔助存儲(chǔ)器 用來存放暫時(shí)不參與運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù) CPU不能直接訪問輔助存儲(chǔ)器 需要時(shí)將信息先傳送到主存 外存可以永久地保存信息 容量相當(dāng)大 而且斷電后仍能保存數(shù)據(jù) 外存實(shí)際上由存儲(chǔ)介質(zhì)和驅(qū)動(dòng)器組成 存儲(chǔ)介質(zhì)存放數(shù)據(jù) 驅(qū)動(dòng)器向存儲(chǔ)介質(zhì)上寫數(shù)據(jù)和從存儲(chǔ)介質(zhì)上讀數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)設(shè)備 66 存儲(chǔ)設(shè)備 67 硬盤是由一張一張的盤片疊加而成的 硬盤實(shí)際上是磁盤組 表面結(jié)構(gòu) 每個(gè)盤面都被劃分成磁道 每個(gè)磁道又被分成為若干扇區(qū) 數(shù)據(jù)存取 屬于隨機(jī)存取設(shè)備 最小存儲(chǔ)區(qū)域只能是一個(gè)扇區(qū) 硬盤的容量大于內(nèi)存和軟盤 硬盤的存儲(chǔ)速度低于內(nèi)存 但高于軟盤 磁介質(zhì)存儲(chǔ)器 1 硬磁盤 68 硬盤驅(qū)動(dòng)器 69 磁道 磁化區(qū)上閉合的圓環(huán) 扇區(qū) 一段磁道 簇 若干個(gè)扇區(qū) 70 圓柱面 在一個(gè)盤組中 各記錄面上相同編號 位置 的諸磁道的總稱 71 硬盤的主要技術(shù)指標(biāo)有 容量 磁盤存儲(chǔ)的信息總量 轉(zhuǎn)速 磁盤的旋轉(zhuǎn)速度 平均尋道時(shí)間 磁頭移動(dòng)到指定位置的時(shí)間 平均等待時(shí)間 等待被訪問的記錄區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下方所等待的時(shí)間 1 硬磁盤 72 傳送時(shí)間 數(shù)據(jù)從磁盤移到CPU 主存所需的時(shí)間 或反之所需的時(shí)間 數(shù)據(jù)傳輸率 接口的傳輸速度 接口標(biāo)準(zhǔn) 硬盤的接口可分為IDE和SCSI兩種 傳統(tǒng)微機(jī)和便攜機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)的IDE接口 而工作站和服務(wù)器則多采用SCSI接口 兩種接口在物理上不兼容 1 硬磁盤 73 2 軟磁盤 軟盤是一種輕便 移動(dòng)的存儲(chǔ)媒體軟盤片是聚酯薄膜塑料圓片 封裝在護(hù)套內(nèi) 74 軟盤驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 75 軟盤的寫保護(hù) 只讀 讀寫 2 軟磁盤 76 磁帶寬度不一 磁帶用兩個(gè)卷軸承接起來 當(dāng)磁帶運(yùn)動(dòng)時(shí) 可以通過讀 寫磁頭來讀寫磁帶上的數(shù)據(jù) 磁帶是順序訪問的 用戶要找一個(gè)文件 必須從磁帶頭開始 3 磁帶 77 磁帶 78 3 磁帶 磁帶的特點(diǎn) 表面結(jié)構(gòu) 分成9個(gè)磁道 磁道上的每個(gè)點(diǎn)存儲(chǔ)1位信息 垂直的9個(gè)點(diǎn)可以存儲(chǔ)8位 一個(gè)字節(jié) 信息 還有1位用作錯(cuò)誤檢測 79 3 磁帶 數(shù)據(jù)存取 磁帶是順序存取設(shè)備 盡管磁帶表面上分成若干塊 但沒有尋址機(jī)構(gòu)來讀取每個(gè)塊 性能 雖然速度較慢但價(jià)格便宜 通常使用來備份存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù) 80 利用激光技術(shù)來存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù) 光存儲(chǔ)設(shè)備有只讀光盤 CD ROM 可刻錄光盤 CD R 可重寫光盤 CD RW 數(shù)字多功能光盤 DVD 光存儲(chǔ)設(shè)備 81 光盤是利用表面有無凹痕來記錄數(shù)據(jù)的 光盤上的數(shù)據(jù)記錄在一條軌道上 軌從光盤中心呈螺旋狀不斷展開直至光盤邊沿 這條軌又被分為多個(gè)段 數(shù)據(jù)就記錄在這些段上 早期的光驅(qū)的速度為150KB s 將其規(guī)定為單速 之后的光驅(qū)都以單速的倍數(shù)表示光驅(qū)的速度 并表示為多少X的形式 82 CD ROM的內(nèi)容是由制造商寫入的 用戶不能刪除 也不能寫入 CD ROM盤所需的費(fèi)用是可調(diào)節(jié)的 尤其是大批量地生產(chǎn) 每個(gè)盤片的費(fèi)用會(huì)很便宜的 CD ROM驅(qū)動(dòng)器被使用來讀CD ROM盤 CD ROM驅(qū)動(dòng)器有不同的速度 如單倍速 多倍速等 1 只讀光盤 CD ROM 83 CD ROM的制造需要先使用高能紅外激光來制作主盤 激光在主盤上形成一系列的坑和紋間表面 然后依照主盤 作成相應(yīng)的模盤 最后將溶解的聚碳酸酯樹脂注入模盤中制成光盤 1 只讀光盤 CD ROM 84 CD R制造時(shí)不需要主盤和模盤 CD R盤上的坑和紋間表面是模擬出來的 CD R是讓用戶自己制作的光盤 用戶只需要一次寫入信息 就可以多次讀出信息 2 可刻錄光盤 CD R 3 可重寫光盤 CD RW CD RW技術(shù)又稱之為可擦寫光盤技術(shù) CD RW光盤可以寫入 擦除 重寫 85 DVD采用與CD類似的技術(shù) 兩種盤尺寸相同 DVD盤的存儲(chǔ)量遠(yuǎn)大于CD ROM盤 如單層DVD盤的容量為4 700MB 而CD ROM盤的容量僅為650MB DVD盤更適用于多媒體對存儲(chǔ)大容量數(shù)據(jù)的需要 DVD光盤需要DVD驅(qū)動(dòng)器 CD ROM CD R CD RW驅(qū)動(dòng)器不能讀DVD光盤 而DVD驅(qū)動(dòng)器可以讀CD ROM CD R CD RW光盤 注意 4 數(shù)字多功能光盤 DVD 86 1 CPU與主存之間的連接 3 3 4 子系統(tǒng)間的連接 CPU和主存之間通常通過系統(tǒng)總線連接 系統(tǒng)總線包括三組線路 數(shù)據(jù)總線 地址總線和控制總線 87 系統(tǒng)總線 數(shù)據(jù)總線 由雙方向的多根信號線組成 CPU可以沿這些線從主存或外設(shè)讀入數(shù)據(jù) 也可以沿這些線向主存或外設(shè)送出數(shù)據(jù) 地址總線 由單方向的多根信號線組成 用于CPU向主存 外設(shè)傳輸?shù)刂沸畔?控制總線 傳輸?shù)氖强刂菩畔?包括CPU送出的控制命令和主存 外設(shè)反饋給CPU的狀態(tài)信號 88 系統(tǒng)總線 數(shù)據(jù)總線 通常數(shù)據(jù)總線的位數(shù)取決于字的寬度 如果計(jì)算機(jī)的字長是32位 就需要32位寬度的數(shù)據(jù)總線 以便同一時(shí)刻能夠同時(shí)傳送32位的數(shù)據(jù) 地址總線 地址總線的位數(shù)取決于存儲(chǔ)空間的大小 如果存儲(chǔ)容量為2n個(gè)字 那么地址總線需要n位 控制總線 控制總線的位數(shù)取決于計(jì)算機(jī)所需要的控制命令的總數(shù) 如果計(jì)算機(jī)有2m條控制命令 那么控制總線需要m位 89 輸入輸出設(shè)備不能直接與CPU和內(nèi)存的總線相連 因?yàn)檩斎胼敵鲈O(shè)備往往都是機(jī)電 磁性或光學(xué)設(shè)備 比CPU和主存的速度慢得多 必須要有 中介 來處理速度上的差異 這個(gè)中介被稱為設(shè)備控制器或接口 2 I O設(shè)備的連接 90 設(shè)備控制器有兩種 串行控制器 只有一根數(shù)據(jù)線連接到設(shè)備上 并行控制器 數(shù)根數(shù)據(jù)線連接到設(shè)備上 2 I O設(shè)備的連接 91 串行接口 并行接口 92 微機(jī)的硬件 微處理器主板 擴(kuò)展槽 適配器 接口 總線 一組內(nèi)存輔助存儲(chǔ)器輸入輸出設(shè)備電源機(jī)箱 3 3 5 微型計(jì)算機(jī)的硬件組成 93 微處理器是微型計(jì)算機(jī)的核心 它完成計(jì)算機(jī)所有的運(yùn)算和控制工作 微處理器的性能指標(biāo)決定了微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo) 微處理器 94 微處理器 微型計(jì)算機(jī) 微處理器不是微型計(jì)算機(jī) 因?yàn)樗荒塥?dú)立操作 必須與其它裝置構(gòu)成完整系統(tǒng) 95 微處理器的主要技術(shù)指標(biāo) 字長 字長決定了微處理器在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)處理數(shù)據(jù)的能力 字長由微處理器的型號來區(qū)分 主頻 主頻就是微處理器的時(shí)鐘頻率 主頻越高 微處理器的速度就越快 時(shí)鐘頻率以MHz或GHz為單位表示 96 主板 主板是一塊印刷電路板 集中放置了微型機(jī)的主要部件 一些常用的接口電路也放在主板上 主板的主要部件包括 微處理器芯片芯片組一組高速內(nèi)存儲(chǔ)器基本輸入輸出接口總線及總線接口擴(kuò)展槽其它一些支持電路 97 硬盤接口 總線擴(kuò)展槽 CPU插座 輸入輸出設(shè)備接口 電源插口 只讀存儲(chǔ)器電源 主板 前面板接口 98 基本輸入輸出接口 例如 鍵盤 打印機(jī)接口等 擴(kuò)展槽是適配器于微機(jī)總線之間的物理連接裝置 其中可插入各類適配器 其它配套的支持電路 擴(kuò)展槽 配套電路 鍵盤端口 總線及總線接口 CPU 內(nèi)存條 配套芯片 主板 99 1 芯片組 主板性能好壞對總體指標(biāo)產(chǎn)生舉足輕重的影響 關(guān)鍵在于芯片組的選用 決定主板本身性能和整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的級別 影響到支持什么性能的CPU 硬盤圖形加速卡等 芯片組是指主板上各種設(shè)備間的接口電路 主要有內(nèi)存控制器 硬盤控制器 CACHE控制器 總線控制器等 100 2 總線及擴(kuò)展插槽 101 早期產(chǎn)品只有一種ISA總線 即 IndustryStandardArchitecture 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu) IBM制定的總線標(biāo)準(zhǔn) 只有16位 傳輸速率低 現(xiàn)在只有部分內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器 10M網(wǎng)卡等還使用 102 PCI PeripheralComponentInterconnect 外部設(shè)備互連 總線 具有132MB S的數(shù)據(jù)傳輸能力和很強(qiáng)的帶負(fù)載能力 被世界上大多數(shù)廠商采用 103 EIDE EnhancedIntegratesDriveElectronics 集成驅(qū)動(dòng)器電子部件 是硬盤接口標(biāo)準(zhǔn) AGP AcceleratedGraphicsPort 插槽 安裝加速圖形卡 有專用總線和內(nèi)存連接 速度達(dá)到553MB S USB UniversalSerialBus 通用串行總線 用于連接攝象頭 數(shù)碼相機(jī) 打印機(jī)等 USB支持熱插拔 安裝較簡單 PS 2鼠標(biāo) 鍵盤插口 104 串行端口并行端口 USB口 鼠標(biāo)鍵盤端口 3 輸入輸出設(shè)備端口 105 I O接口電路 微處理器 外部設(shè)備 內(nèi)部總線 外部數(shù)據(jù)線 接口板 插在主板上與總線相連 外部端口與外設(shè)相連 4 適配器 106 適配器 適配卡 是微機(jī)系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)某一個(gè)外部設(shè)備的功能模塊電路的統(tǒng)稱 該模塊電路必須包含兩個(gè)接口 一個(gè)是與主機(jī)連接的總線接口 一個(gè)是與外部設(shè)備連接的外設(shè)接口 顯示卡 總線接口 外設(shè)接口 主機(jī)總線 外設(shè)端口 適配器具有獨(dú)立的系統(tǒng)功能 可與系統(tǒng)并行工作 與主機(jī)板相連 與外設(shè)相連 適配器 107 微機(jī)計(jì)算機(jī)基本配置 鍵盤 顯示器 鼠標(biāo) 打印機(jī) 顯示卡 并行接口卡 串行接口卡 主機(jī)板 軟硬盤適配器 軟盤驅(qū)動(dòng)器 硬盤驅(qū)動(dòng)器 電源 總線 機(jī)箱 108 RAM存儲(chǔ)芯片和內(nèi)存條過去 一般存儲(chǔ)芯片都是雙列直插封裝的 簡稱DIP 目前 在微機(jī)上 越來越多地使用單列直插存儲(chǔ)模塊SIMM和雙列直插存儲(chǔ)模塊DIMM 也就是通常所說的內(nèi)存條 主存 109 SDRAM和DDRSDRAMSDRAM在同步脈沖的控制下工作 取消了內(nèi)存等待時(shí)間 減少了數(shù)據(jù)傳送的延遲時(shí)間 因而加快了系統(tǒng)速度 DDRSDRAM不僅能在時(shí)鐘脈沖的上升沿讀出數(shù)據(jù)而且還能在下降沿讀出數(shù)據(jù) 不需要提高時(shí)鐘頻率就能加倍提高SDRAM的速度 主存 110 標(biāo)準(zhǔn)的SDRAM有168線 2個(gè)小缺口 而DDRSDRAM有184線 多出的16個(gè)線占用了空間 故只有1個(gè)小缺口 DDRSDRAM目前的標(biāo)準(zhǔn)為PC 266 可以工作在2 5V的低電壓環(huán)境下 主存 111 112 113 電源 硬盤 機(jī)箱 114 一般微機(jī)通常使用 5V或 12V直流電 其耗電功率為300瓦 微機(jī)的電源系統(tǒng)用于將220V的交流電轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所需的直流電 電源 115 通用計(jì)算機(jī)通過執(zhí)行程序來處理數(shù)據(jù) 指令是計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作的命令 將控制計(jì)算機(jī)完成規(guī)定動(dòng)作的命令稱為指令 程序是指令的有序集合 程序和數(shù)據(jù)都放在內(nèi)存中 3 3 5 程序執(zhí)行 116 CPU利用重復(fù)的機(jī)器周期來執(zhí)行指令 指令執(zhí)行的周期包括3步 117 取指令在取指令階段 控制單元命令系統(tǒng)取出一條指令放在指令寄存器I中 程序計(jì)數(shù)器PC加1 譯碼把指令置于指令寄存器后進(jìn)行譯碼 以確定這是一條什么樣的指令 執(zhí)行譯碼完畢后 控制單元發(fā)送命令到CPU的某個(gè)部件 完成指令所確定的功能 118 一條指令由操作碼和地址碼兩部分組成 程序執(zhí)行的實(shí)例 119 070 執(zhí)行前主存和寄存器中的內(nèi)容 120 第一條指令執(zhí)行后 121 072 第二條指令執(zhí)行后 122 073 14 10 第三條指令執(zhí)行后 123 073 14 10 4 4 第四條指令執(zhí)行后 124 14 10 4 4 最后一條指令執(zhí)行后 125 有三種輸入 輸出控制方式 程序控制輸入輸出CPU和I O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過程序中的指令實(shí)現(xiàn)的 CPU不時(shí)地查詢I O驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài) 如果設(shè)備準(zhǔn)備就緒 就進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸 用于低速設(shè)備 輸入 輸出操作 126 中斷控制輸入輸出CPU不需要不停地查詢I O設(shè)備的狀態(tài) 當(dāng)設(shè)備準(zhǔn)備好后 向CPU發(fā)中斷情況 CPU暫時(shí)中止現(xiàn)行程序 執(zhí)行中