多媒體技術(shù)之計算機硬件

1、第第2章章 計算機硬件計算機硬件任務(wù)任務(wù)1：熟悉熟悉PC主機的構(gòu)成主機的構(gòu)成 任務(wù)任務(wù)2：掌握存儲器的特性掌握存儲器的特性任務(wù)任務(wù)3：了解輸入了解輸入/輸出設(shè)備的功能輸出設(shè)備的功能 本章學習任務(wù)：本章學習任務(wù)：l1、熟悉計算機的硬件組成及、熟悉計算機的硬件組成及PC主機的構(gòu)成。主機的構(gòu)成。l2、掌握、掌握CPU的組成、性能指標，了解指令的的組成、性能指標，了解指令的執(zhí)行過程。執(zhí)行過程。l3、掌握芯片組、掌握芯片組、BIOS、CMOS的作用，了的作用，了解解I/O操作、操作、I/O總線、總線、I/O接口接口l4、掌握存儲器的分類及作用。、掌握存儲器的分類及作用。l5、掌握各種輸入、掌握各種輸入/

2、輸出設(shè)備的功能和性能指輸出設(shè)備的功能和性能指標。標。任務(wù)任務(wù)1 熟悉熟悉PC主機的構(gòu)成主機的構(gòu)成l2.1.1 CPU的結(jié)構(gòu)與工作原理的結(jié)構(gòu)與工作原理l2.1.2 主板、芯片組與主板、芯片組與BIOSl2.1.3 I/O總線與總線與I/O接口接口計算機硬件計算機硬件 計算機硬件是組成計算機的各種物理設(shè)備的總稱。計算機硬件是組成計算機的各種物理設(shè)備的總稱。 1 音箱音箱 5 CPU 2 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 6 鍵盤鍵盤3 麥克風麥克風 7 鼠標器鼠標器 4 內(nèi)存條內(nèi)存條 8 CD驅(qū)動器驅(qū)動器9 軟驅(qū)軟驅(qū)10 硬盤驅(qū)動器硬盤驅(qū)動器11 打印機打印機12 I/O接口接口13 CRT顯示器顯示器14

3、擴展卡擴展卡主板主板臺式臺式PC機機(立式立式)的主機箱的主機箱擴展擴展空間空間計算機硬件計算機硬件計算機的硬件結(jié)構(gòu)主要包含五個部分，即控制器、計算機的硬件結(jié)構(gòu)主要包含五個部分，即控制器、運算器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，它們通過運算器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，它們通過總線互相連接?？偩€互相連接。臺式臺式PC機的物理組成機的物理組成臺式PC機主機外 部 設(shè)備機 箱 、電源主板芯片組BIOS R OM RR OR OM ROMCMOSPCI插槽（I/O總線）CPU內(nèi)存條顯示卡網(wǎng)卡插頭和插座（I/O接口）聲卡輸入設(shè)備鍵盤鼠標器麥克風攝 像 頭等輸 出 設(shè)備顯示器打印機音箱/耳機等外存儲器U盤

4、、移動硬盤等硬 盤 、軟驅(qū)光 盤 驅(qū) 動器 計算機中負責對輸入信息進行各種處理的計算機中負責對輸入信息進行各種處理的部件稱為部件稱為“處理器處理器”。l處理器能高速執(zhí)行指令完成二進制數(shù)據(jù)的算術(shù)、處理器能高速執(zhí)行指令完成二進制數(shù)據(jù)的算術(shù)、邏輯運算和數(shù)據(jù)傳送等操作，它的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。邏輯運算和數(shù)據(jù)傳送等操作，它的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使得處理器的所大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使得處理器的所有組成部分都可以制作在一塊大小僅為幾有組成部分都可以制作在一塊大小僅為幾個平方厘米的半導(dǎo)體芯片上。因為體積很個平方厘米的半導(dǎo)體芯片上。因為體積很小，這樣的處理器稱為小，這樣的處理器稱為“微處理器微處理器”。處

5、理器處理器中央處理器中央處理器一臺計算機中往往有多個處理器，它們各有其不同一臺計算機中往往有多個處理器，它們各有其不同的任務(wù)，其中承擔系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件運行任務(wù)的的任務(wù)，其中承擔系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件運行任務(wù)的處理器稱為處理器稱為“中央處理器中央處理器”(簡稱簡稱CPU)，它是任，它是任何一臺計算機必不可少的核心組成部件。何一臺計算機必不可少的核心組成部件。馮馮諾依曼計算機的結(jié)構(gòu)與原理諾依曼計算機的結(jié)構(gòu)與原理(1) 計算機的工作由程序控制，程序是一個指令序列，指令是能被計算機計算機的工作由程序控制，程序是一個指令序列，指令是能被計算機理解和執(zhí)行的操作命令；理解和執(zhí)行的操作命令；(2) 程序程序(指

6、令指令)和數(shù)據(jù)均以二進制編碼表示，均存放在存儲器中和數(shù)據(jù)均以二進制編碼表示，均存放在存儲器中；(3) 存儲器中存放的指令和數(shù)據(jù)按地址進行存取存儲器中存放的指令和數(shù)據(jù)按地址進行存取 ；(4) 指令是由指令是由CPU一條一條順序執(zhí)行的。一條一條順序執(zhí)行的。中央中央處理器處理器運算器和控制器運算器和控制器輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備存儲器存儲器“存儲程序控制存儲程序控制” 原理原理 匈牙利數(shù)學家馮諾依曼（匈牙利數(shù)學家馮諾依曼（J.vonNeumann）提出的）提出的“存存儲程序控制儲程序控制”的原理工作的，即一個問題的解算步驟（程序）的原理工作的，即一個問題的解算步驟（程序）連同它所處理的數(shù)據(jù)都

7、使用二進位表示，并預(yù)先放在存儲器連同它所處理的數(shù)據(jù)都使用二進位表示，并預(yù)先放在存儲器中。程序運行時，中。程序運行時，CPU從內(nèi)存中一條一條地取出指令和相應(yīng)從內(nèi)存中一條一條地取出指令和相應(yīng)的數(shù)據(jù)，按指令操作碼的規(guī)定，對數(shù)據(jù)進行運算處理，直到的數(shù)據(jù)，按指令操作碼的規(guī)定，對數(shù)據(jù)進行運算處理，直到程序執(zhí)行完畢為止。程序執(zhí)行完畢為止。 CPU的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) CPU的具體任務(wù)是執(zhí)行指令，它按照指令的具體任務(wù)是執(zhí)行指令，它按照指令的要求完成對數(shù)據(jù)的基本運算和處理。的要求完成對數(shù)據(jù)的基本運算和處理。CPU的結(jié)構(gòu)主要由三個部分組成的結(jié)構(gòu)主要由三個部分組成 :CPU結(jié)構(gòu)的三個部分結(jié)構(gòu)的三個部分（1）寄存器組。它由十

8、幾個甚至幾十個寄存器）寄存器組。它由十幾個甚至幾十個寄存器組成。寄存器的速度很快，它們用來臨時存放參組成。寄存器的速度很快，它們用來臨時存放參加運算的數(shù)據(jù)和運算得到的中間（或最后）結(jié)果。加運算的數(shù)據(jù)和運算得到的中間（或最后）結(jié)果。 （2）運算器。用來對數(shù)據(jù)進行加、減、乘、除）運算器。用來對數(shù)據(jù)進行加、減、乘、除或者與、或、非等各種基本的算術(shù)運算和邏輯運或者與、或、非等各種基本的算術(shù)運算和邏輯運算算.（3）控制器?？刂破魇牵┛刂破鳌？刂破魇荂PU的指揮中心，是對的指揮中心，是對輸入的指令進行分析，并統(tǒng)一控制計算機的各個輸入的指令進行分析，并統(tǒng)一控制計算機的各個部件完成一定任務(wù)的部件。它一般由指令

9、寄存器、部件完成一定任務(wù)的部件。它一般由指令寄存器、狀態(tài)寄存器、指令譯碼器、時序電路和控制電路狀態(tài)寄存器、指令譯碼器、時序電路和控制電路組成。組成。 內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器AC927BALU0 1 2 3 4 5 6 7運算器運算器(ALU)與通用寄存器與通用寄存器(GPR)運算器用來對數(shù)據(jù)進行各種算術(shù)或邏輯運算，所以稱為算運算器用來對數(shù)據(jù)進行各種算術(shù)或邏輯運算，所以稱為算術(shù)邏輯部件術(shù)邏輯部件 (ALU)，參加參加ALU運算的操作數(shù)通常來自通用運算的操作數(shù)通常來自通用寄存器寄存器GPR ，運算結(jié)果也送回，運算結(jié)果也送回GPRSTORER1內(nèi)存地址內(nèi)存地址C例例3：存數(shù)指令：存數(shù)指令9例例2：加法指令

10、：加法指令A(yù)DDR1R3R5(3寄存器內(nèi)容與寄存器內(nèi)容與5寄存器內(nèi)容相寄存器內(nèi)容相加，并把和數(shù)寫入加，并把和數(shù)寫入1寄存器寄存器)例例1:取數(shù)指令取數(shù)指令LOADR3內(nèi)存地址內(nèi)存地址ALOADR5內(nèi)存地址內(nèi)存地址B27362793636通用寄存器通用寄存器GPR指令指令 使用計算機完成某個任務(wù)必須運行相應(yīng)的程序。使用計算機完成某個任務(wù)必須運行相應(yīng)的程序。程序是由一連串指令組成的，指令是構(gòu)成程序的基本單位。程序是由一連串指令組成的，指令是構(gòu)成程序的基本單位。指令采用二進位表示，它用來規(guī)定計算機執(zhí)行什么操作。指令采用二進位表示，它用來規(guī)定計算機執(zhí)行什么操作。大多數(shù)情況下，指令由兩個部分組成大多數(shù)情

11、況下，指令由兩個部分組成 操作碼操作碼 操作數(shù)地址操作數(shù)地址(1)操作碼。指出計算機應(yīng)執(zhí)行何種操作的一個命令詞，例操作碼。指出計算機應(yīng)執(zhí)行何種操作的一個命令詞，例如加、減、乘、除、取數(shù)、存數(shù)等，每一種操作均有各自的如加、減、乘、除、取數(shù)、存數(shù)等，每一種操作均有各自的代碼，稱為操作碼。代碼，稱為操作碼。（2）操作數(shù)地址。指出該指令所操作（處理）的數(shù)據(jù)或者）操作數(shù)地址。指出該指令所操作（處理）的數(shù)據(jù)或者所在的位置。操作數(shù)地址可能是所在的位置。操作數(shù)地址可能是1個、個、2個甚至多個，這需個甚至多個，這需要由操作碼決定。要由操作碼決定。指令的執(zhí)行過程指令的執(zhí)行過程 （1）CPU的控制器從存儲器讀取一條

12、指令并放入指令寄的控制器從存儲器讀取一條指令并放入指令寄存器。存器。（2）指令寄存器中的指令經(jīng)過譯碼，決定該指令應(yīng)進行）指令寄存器中的指令經(jīng)過譯碼，決定該指令應(yīng)進行何種操作、操作數(shù)在哪里。何種操作、操作數(shù)在哪里。 （3）根據(jù)操作數(shù)的位置取出操作數(shù)。）根據(jù)操作數(shù)的位置取出操作數(shù)。（4）運算器按照操作碼的要求，對操作數(shù)完成規(guī)定的運）運算器按照操作碼的要求，對操作數(shù)完成規(guī)定的運算，并根據(jù)運算結(jié)果修改或設(shè)置處理器的一些狀態(tài)標志。算，并根據(jù)運算結(jié)果修改或設(shè)置處理器的一些狀態(tài)標志。（5）把運算結(jié)果保存到指定的寄存器，需要時將結(jié)果從）把運算結(jié)果保存到指定的寄存器，需要時將結(jié)果從寄存器保存到內(nèi)存單元。寄存器保

13、存到內(nèi)存單元。（6）修改指令計數(shù)器，決定下一條指令的地址。）修改指令計數(shù)器，決定下一條指令的地址。指令在計算機中的執(zhí)行過程指令在計算機中的執(zhí)行過程1 取指令取指令4 修改指修改指令計數(shù)器令計數(shù)器3 執(zhí)行指令執(zhí)行指令2 指令譯碼指令譯碼指令執(zhí)行周期指令執(zhí)行周期通常，每一步需要通常，每一步需要1個或幾個時個或幾個時鐘周期才能完成鐘周期才能完成 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) 每一種每一種CPU都有它獨特的一組指令。都有它獨特的一組指令。CPU所能執(zhí)行的全部指令稱為該所能執(zhí)行的全部指令稱為該CPU的的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)。 在在Core2處理器中共有七大類指令，即數(shù)處理器中共有七大類指令，即數(shù)據(jù)傳送類、算術(shù)運算類、

14、邏輯運算類、移據(jù)傳送類、算術(shù)運算類、邏輯運算類、移位操作類、位（位串）操作類、控制轉(zhuǎn)移位操作類、位（位串）操作類、控制轉(zhuǎn)移類、輸入類、輸入/輸出類。輸出類。 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)不同公司生產(chǎn)的不同公司生產(chǎn)的CPU各自有自己的指令系統(tǒng)，它各自有自己的指令系統(tǒng)，它們不一定互相兼容。們不一定互相兼容。 Intel公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的CPU l（1）Intel公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的CPU主要產(chǎn)品發(fā)展過程為：主要產(chǎn)品發(fā)展過程為：8088（8086）80286 8038680486 Pentium Pentium PROPentium II Pentium III Pentium 4 奔騰奔騰D 奔騰奔騰至尊至

15、尊 酷睿酷睿 酷?？犷? Core i3/ i5/ i7 l（2）為解決軟件兼容性問題，采用）為解決軟件兼容性問題，采用“向下兼容方式向下兼容方式”開發(fā)新的處理器，即所有新處理器均保留老處理器的開發(fā)新的處理器，即所有新處理器均保留老處理器的全部指令，同時還擴充功能更強的新指令。全部指令，同時還擴充功能更強的新指令。 CPU的性能指標的性能指標 （1）字長（位數(shù)）。字長指的是）字長（位數(shù)）。字長指的是CPU中整數(shù)寄存器和定中整數(shù)寄存器和定點運算器的寬度（即二進制整數(shù)運算的位數(shù)）。點運算器的寬度（即二進制整數(shù)運算的位數(shù)）。 （2）主頻（）主頻（CPU時鐘頻率）。指時鐘頻率）。指CPU中電子線路的工

16、作中電子線路的工作頻率，它決定著頻率，它決定著CPU芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸與操作速度的快慢。芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸與操作速度的快慢。 （3）CPU總線速度?？偩€速度。CPU總線（前端總線）的工作頻率總線（前端總線）的工作頻率和數(shù)據(jù)線寬度決定著和數(shù)據(jù)線寬度決定著CPU與內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)的速度快慢，與內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)的速度快慢，總線速度越快，總線速度越快，CPU的性能將發(fā)揮得越充分。的性能將發(fā)揮得越充分。（4）高速緩存（）高速緩存（cache）的容量與結(jié)構(gòu)。程序運行過程）的容量與結(jié)構(gòu)。程序運行過程中高速緩存有利于減少中高速緩存有利于減少CPU訪問的次數(shù)。通常，訪問的次數(shù)。通常，cache容量越大、級數(shù)越多，其

17、效用就越顯著。容量越大、級數(shù)越多，其效用就越顯著。（5）指令系統(tǒng)。指令的類型和數(shù)目、指令的功能等都會）指令系統(tǒng)。指令的類型和數(shù)目、指令的功能等都會影響程序的執(zhí)行速度。影響程序的執(zhí)行速度。（6）邏輯結(jié)構(gòu)。）邏輯結(jié)構(gòu)。 CPU的性能如何衡的性能如何衡 CPU的性能高低主要表現(xiàn)為的性能高低主要表現(xiàn)為CPU的速度，有兩種衡量方的速度，有兩種衡量方法：法：l（1）計算每秒鐘可執(zhí)行的指令數(shù)目）計算每秒鐘可執(zhí)行的指令數(shù)目(單位：單位：MIPS、MFLOPS)l巨型計算機：幾十萬億幾百萬億次巨型計算機：幾十萬億幾百萬億次 基本運算基本運算/秒秒l個人計算機：幾千萬幾億次個人計算機：幾千萬幾億次 基本運算基本運

18、算/秒秒l（2）PC機大多以常用軟件機大多以常用軟件(辦公軟件、數(shù)字媒體處辦公軟件、數(shù)字媒體處理軟件和理軟件和3D游戲等游戲等)的運行速度來測試的運行速度來測試CPU的性能，的性能，例如：例如：l游戲性能測試程序游戲性能測試程序: 3DMarkl整體綜合性能測試程序整體綜合性能測試程序: PCMark提高提高CPU性能三大措施性能三大措施一是改進一是改進CPU結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)；二是提高二是提高IC速度速度(主頻主頻)；三是三是 增加增加CPU(核核)的數(shù)目。的數(shù)目。主板主板 主板，又叫主機板、系統(tǒng)板或母板主板，又叫主機板、系統(tǒng)板或母板(motherboard，它安裝在機箱內(nèi)，是，它安裝在機箱內(nèi)，是計

19、算機最基本的也是最重要的部件之一。計算機最基本的也是最重要的部件之一。在主板上通常安裝有在主板上通常安裝有CPU插座、芯片組、插座、芯片組、存儲器插槽、擴充卡插槽、顯卡插槽、存儲器插槽、擴充卡插槽、顯卡插槽、BIOS、CMOS存儲器、輔助芯片和若干存儲器、輔助芯片和若干用于連接外圍設(shè)備的用于連接外圍設(shè)備的I/O插口插口.臺式臺式PC機主板示意圖機主板示意圖 例：華碩例：華碩P5Q主板主板CPU插座插座內(nèi)存條插座內(nèi)存條插座硬盤硬盤IDE連接器連接器PCI插槽插槽芯片組芯片組各種各種I/O插口插口顯卡插槽顯卡插槽PCI-E插槽插槽安裝了安裝了CPU和內(nèi)存條的主板和內(nèi)存條的主板主板上兩塊特別有用的集

20、成電路主板上兩塊特別有用的集成電路 一塊是閃爍存儲器（一塊是閃爍存儲器（Flash memory），其中），其中存放的是基本輸入存放的是基本輸入/輸出系統(tǒng)（輸出系統(tǒng)（BIOS），它是），它是PC機軟件中最基礎(chǔ)的部分，沒有它機器就無法機軟件中最基礎(chǔ)的部分，沒有它機器就無法啟動；啟動；另一個集成電路芯片是另一個集成電路芯片是CMOS存儲器，其中存放存儲器，其中存放著與計算機系統(tǒng)相關(guān)的一些參數(shù)（稱為著與計算機系統(tǒng)相關(guān)的一些參數(shù)（稱為“配置信配置信息息”）,包括當前的日期和時間、開機口令、已包括當前的日期和時間、開機口令、已安裝的光驅(qū)和硬盤的個數(shù)及類型等。安裝的光驅(qū)和硬盤的個數(shù)及類型等。lCMOS芯片

21、是一種易失性存儲器，它使用電池供電，芯片是一種易失性存儲器，它使用電池供電，以確保在機器斷電后當中的信息不會丟失。以確保在機器斷電后當中的信息不會丟失。芯片組芯片組 芯片組是芯片組是PC機各組成部分相互連接和通機各組成部分相互連接和通信的樞紐，存儲器控制、信的樞紐，存儲器控制、I/O控制功能幾控制功能幾乎都集成在芯片組內(nèi)，它既實現(xiàn)了乎都集成在芯片組內(nèi)，它既實現(xiàn)了PC機機總線的功能，又提供了各種總線的功能，又提供了各種I/O接口及相接口及相關(guān)的控制。沒有芯片組，關(guān)的控制。沒有芯片組，CPU就無法與內(nèi)就無法與內(nèi)存、擴充卡、外設(shè)等交換信息。存、擴充卡、外設(shè)等交換信息。 芯片組一般由芯片組一般由2塊超

22、大規(guī)模集成電路組塊超大規(guī)模集成電路組成：北橋芯片和南橋芯片。成：北橋芯片和南橋芯片。 芯片組與主板上各個部件互連的示意圖芯片組與主板上各個部件互連的示意圖 BIOS BIOS的中文名叫做基本輸入的中文名叫做基本輸入/輸出系統(tǒng)，它是輸出系統(tǒng)，它是存放在主板上閃爍存儲器中的一組機器語言程序。存放在主板上閃爍存儲器中的一組機器語言程序。由于存放在閃存中，即使機器關(guān)機，它的內(nèi)容也由于存放在閃存中，即使機器關(guān)機，它的內(nèi)容也不會改變。不會改變。BIOS具有以下幾個功能：具有以下幾個功能：診斷計算機故障診斷計算機故障啟動計算機工作啟動計算機工作控制基本外設(shè)的輸入輸出操作控制基本外設(shè)的輸入輸出操作(鍵盤、鼠標

23、、鍵盤、鼠標、磁盤讀寫、屏幕顯示等磁盤讀寫、屏幕顯示等) BIOS主要包含四個部分的程序主要包含四個部分的程序加電自檢程序加電自檢程序 系統(tǒng)主引導(dǎo)記錄的裝入程序（系統(tǒng)自舉程系統(tǒng)主引導(dǎo)記錄的裝入程序（系統(tǒng)自舉程序）序）CMOS設(shè)置程序設(shè)置程序基本外圍設(shè)備的驅(qū)動程序基本外圍設(shè)備的驅(qū)動程序I/O操作操作 輸入、輸出設(shè)備（又稱輸入、輸出設(shè)備（又稱I/O設(shè)備或外設(shè)）設(shè)備或外設(shè)）是計算機系統(tǒng)的重要組成部分，沒有是計算機系統(tǒng)的重要組成部分，沒有I/O設(shè)備，計算機就無法與外界（包括人、環(huán)設(shè)備，計算機就無法與外界（包括人、環(huán)境、其他計算機等）交換信息。境、其他計算機等）交換信息。I/O操作的任務(wù)是將輸入設(shè)備輸入

24、的信息操作的任務(wù)是將輸入設(shè)備輸入的信息送入內(nèi)存的指定區(qū)域，或者將內(nèi)存指定區(qū)送入內(nèi)存的指定區(qū)域，或者將內(nèi)存指定區(qū)域的內(nèi)容送出到輸出設(shè)備。域的內(nèi)容送出到輸出設(shè)備。 I/O控制器控制器 每個（類）每個（類）I/O設(shè)備都有各自專用的控制設(shè)備都有各自專用的控制器（器（I/O控制器），它們的任務(wù)是接受控制器），它們的任務(wù)是接受CPU啟動啟動I/O操作的命令后，獨立地控制操作的命令后，獨立地控制I/O設(shè)備的操作，直到設(shè)備的操作，直到I/O操作完成。操作完成。I/O控制器是一組電子線路，不同設(shè)備的控制器是一組電子線路，不同設(shè)備的I/O控制器結(jié)構(gòu)與功能不同，復(fù)雜程度相控制器結(jié)構(gòu)與功能不同，復(fù)雜程度相差也很大。差

25、也很大。 I/O控制器控制器有些設(shè)備（如鍵盤、鼠標器、打印機等）的有些設(shè)備（如鍵盤、鼠標器、打印機等）的I/O控控制器比較簡單，它們已經(jīng)集成在主板上的芯片內(nèi)。制器比較簡單，它們已經(jīng)集成在主板上的芯片內(nèi)。有些設(shè)備（如音頻、視頻設(shè)備等）的有些設(shè)備（如音頻、視頻設(shè)備等）的I/O控制器比控制器比較復(fù)雜，且設(shè)備的規(guī)格和品種也比較多樣，這些較復(fù)雜，且設(shè)備的規(guī)格和品種也比較多樣，這些I/O控制器就制作成擴充卡（也叫做適配卡或控制控制器就制作成擴充卡（也叫做適配卡或控制卡），插在主板的卡），插在主板的PCI擴充槽內(nèi)。擴充槽內(nèi)。大多數(shù)大多數(shù)I/O設(shè)備都是一個獨立的物理實體，它們并設(shè)備都是一個獨立的物理實體，它們

26、并不包含在不包含在PC機的主機箱里。因此，機的主機箱里。因此，I/O設(shè)備與主設(shè)備與主機之間必須通過連接器（也叫做插頭或插座）實現(xiàn)機之間必須通過連接器（也叫做插頭或插座）實現(xiàn)互連。互連。主機上用于連接主機上用于連接I/O設(shè)備的各種插頭、插座，統(tǒng)稱設(shè)備的各種插頭、插座，統(tǒng)稱為為I/O接口。接口。 I/O總線、總線、I/O控制器、控制器、I/O接口與接口與I/O設(shè)備的連接方式設(shè)備的連接方式 I/O總線總線 總線指的是計算機部件之間傳輸信息的一組公用總線指的是計算機部件之間傳輸信息的一組公用的信號線及相關(guān)控制電路。它用于在的信號線及相關(guān)控制電路。它用于在CPU、內(nèi)存、內(nèi)存、外存和各種輸入輸出設(shè)備之間傳

27、輸信息并協(xié)調(diào)它外存和各種輸入輸出設(shè)備之間傳輸信息并協(xié)調(diào)它們工作。們工作。總線有三種類型：總線有三種類型：lCPU總線（前端總線總線（前端總線FSB）l存儲器總線存儲器總線lI/O總線（總線（ 目前使用的是目前使用的是PCI 和和PCI-E 兩種）。兩種）。CPU芯片與北橋芯片相互連接的總線稱為芯片與北橋芯片相互連接的總線稱為CPU總線（前端總線）總線（前端總線）I/O設(shè)備控制器與設(shè)備控制器與CPU、存儲器之間相互交換、存儲器之間相互交換信息、傳輸數(shù)據(jù)的一組公用信號線稱為信息、傳輸數(shù)據(jù)的一組公用信號線稱為I/O總線總線總線上三類信號總線上三類信號 總線上通常有三類信號：數(shù)據(jù)信號、地址總線上通常有

28、三類信號：數(shù)據(jù)信號、地址信號和控制信號信號和控制信號負責傳輸這些信號的線路分別稱為數(shù)據(jù)線、負責傳輸這些信號的線路分別稱為數(shù)據(jù)線、地址線和控制線，協(xié)調(diào)與管理總線操作的地址線和控制線，協(xié)調(diào)與管理總線操作的是總線控制器。是總線控制器?？偩€的帶寬總線的帶寬 總線最重要的性能是它的數(shù)據(jù)傳輸速率，也稱為總線最重要的性能是它的數(shù)據(jù)傳輸速率，也稱為總線的帶寬，即單位時間內(nèi)總線上可傳輸?shù)淖畲罂偩€的帶寬，即單位時間內(nèi)總線上可傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量。總線帶寬的計算公式如下：數(shù)據(jù)量。總線帶寬的計算公式如下：總線帶寬（總線帶寬（MB/s）=（數(shù)據(jù)線寬度（數(shù)據(jù)線寬度/8）總線總線工作頻率（工作頻率（MHz）每個總線周期的傳輸次

29、數(shù)每個總線周期的傳輸次數(shù)例題：計算機系統(tǒng)中總線最重要的性能是它的帶例題：計算機系統(tǒng)中總線最重要的性能是它的帶寬，若總線的數(shù)據(jù)線寬度為寬，若總線的數(shù)據(jù)線寬度為16位，總線的工作位，總線的工作頻率為頻率為133MHZ，每個總線周期傳輸一次數(shù)據(jù)，每個總線周期傳輸一次數(shù)據(jù)，則其帶寬則其帶寬=1681331MB/s=266MB/sPCI總線總線 20世紀世紀90年代初開始，年代初開始，PC機一直采用一機一直采用一種成為種成為PCI的的I/O總線，它的工作頻率是總線，它的工作頻率是33MHz，數(shù)據(jù)線寬度是，數(shù)據(jù)線寬度是32位（或位（或64位），傳輸速率達位），傳輸速率達133MB/s（或（或266MB/s

30、），可以用于掛接中等速度的），可以用于掛接中等速度的外部設(shè)備。但性能已經(jīng)跟不上實際使用要外部設(shè)備。但性能已經(jīng)跟不上實際使用要求。求。PCI-EPCI-Express(簡稱簡稱PCI-E或或PCIe)是是PC機機I/O總線的一種新標準，它采用高速串行傳輸以總線的一種新標準，它采用高速串行傳輸以點對點的方式與主機進行通信。點對點的方式與主機進行通信。 PCI-E包括包括X1、X4、X8和和X16等多種規(guī)格，等多種規(guī)格，分別包含分別包含1、4、8或或16個傳輸通道，每個通道個傳輸通道，每個通道的數(shù)據(jù)傳輸速率為的數(shù)據(jù)傳輸速率為250MB/s,n個通道可使傳輸個通道可使傳輸速率提高速率提高n倍，以滿足不

31、同設(shè)備對數(shù)據(jù)傳輸速率倍，以滿足不同設(shè)備對數(shù)據(jù)傳輸速率的不同需求。的不同需求。 除了數(shù)據(jù)傳輸速率高的優(yōu)點之外，由于是串行接除了數(shù)據(jù)傳輸速率高的優(yōu)點之外，由于是串行接口，口，PCI-E插座的針腳數(shù)目也大為減少，這樣就插座的針腳數(shù)目也大為減少，這樣就降低了降低了PCI-E設(shè)備的體積和生產(chǎn)成本設(shè)備的體積和生產(chǎn)成本 PCI 和和 PCI-E 擴充卡插槽擴充卡插槽各種各種I/O插口插口PCI插槽插槽工作頻率工作頻率:33MHz，數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線:32位位傳輸速率傳輸速率:133MB/s PCI-E x1插槽插槽1個串行傳輸個串行傳輸通道；通道； 最高傳輸速率最高傳輸速率:250MB/s 顯卡插槽顯卡插槽 (PCI-E x16)16個串行傳輸通道；個串行傳輸通道； 最高傳輸速率最高傳輸速率:5GB/s I/O設(shè)備接口設(shè)備接口 I/O設(shè)備與主機一般需要通過連接器實設(shè)備與主機一般需要通過連接器實現(xiàn)互連，計算機中用于連接現(xiàn)互連，計算機中用于連接I/O設(shè)備的各設(shè)備的各種插頭、插座以及相應(yīng)的通信規(guī)程及電器種插頭、插座以及相應(yīng)的通信規(guī)程及電器特性，就稱為特性，就稱為I/O設(shè)備接口，簡稱設(shè)備接口，簡稱I/O接接口?？凇/O接口分類接口分類數(shù)據(jù)傳輸方式：數(shù)據(jù)傳輸方式