第2章計(jì)算機(jī)組成原理

1、運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器輸入輸出中央處理器主機(jī)計(jì)算機(jī)硬件 中央處理器 外存儲(chǔ)器 內(nèi)存儲(chǔ)器 輸出設(shè)備 系統(tǒng)總線 輸入設(shè)備 控制器 控制器 控制器 I/O 端口 I/O 端口 外存儲(chǔ)器接口 運(yùn)算器運(yùn)算器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器控制器控制器輸入輸入輸出輸出（p38 p38 圖圖2-12-1） 處理器 I/O 端口 軟驅(qū)及 IDE 硬盤(pán)連接器 存儲(chǔ)器插座 電源連接器 PCI 總線槽 CPU 插座 （p48p48圖圖2-82-8）主板示例主板示例 Pentium 4 CPU 總線(400 或 533MHz) 82850E MCH AGP 4X 圖形顯示接口 雙通道 (4.2GB/s) 82801BA ICH2 USB 接

2、口(x4) 以太網(wǎng)接口 PCI 插槽(若干) (3.2 或 4.2GB/s) RDRAM RDRAM (1GB/s) Flash BIOS Ultra ATA/100硬盤(pán)接口(x2) (100MB/s) 5.1 聲道音頻接口 (133 MB/s) 存儲(chǔ)器總線 鍵盤(pán) 鼠標(biāo)器 打印機(jī) 顯示器 麥克風(fēng) 網(wǎng)線 I/O總線 I/O接口 硬盤(pán)，光I/O設(shè)備 CPU 主主板板 I/O設(shè)備 I/O控制器 （擴(kuò)充卡） 機(jī)箱插座 板卡插座 I/O控制器 PCI插槽 內(nèi)存 主板插槽 機(jī)機(jī)箱箱 芯芯片片組組 IDE接口 顯示器顯示器主機(jī)主機(jī)軟盤(pán)軟盤(pán)硬盤(pán)硬盤(pán)(光盤(pán)光盤(pán))開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器硬件各部件描述：硬件各部件描述

3、：BUS特點(diǎn)：特點(diǎn)：共享與高速共享與高速一、結(jié)構(gòu)：一、結(jié)構(gòu)： 1.ALU+CON+Regisfer1.ALU+CON+Regisfer 2.CPU 2.CPU與內(nèi)存的關(guān)系（與內(nèi)存的關(guān)系（p44p44圖圖2-52-5） 3.3.為什么為什么CPUCPU的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜增加增加RegisterRegister增加高速存儲(chǔ)器增加高速存儲(chǔ)器CacheCache指令預(yù)取部件（實(shí)現(xiàn)流水線）指令預(yù)取部件（實(shí)現(xiàn)流水線）擴(kuò)展擴(kuò)展DSPDSP功能（多媒體）功能（多媒體）擴(kuò)展通信功能擴(kuò)展通信功能 （底層的通信協(xié)議）（底層的通信協(xié)議） 2.2 CPU2.2 CPU的結(jié)構(gòu)與原理的結(jié)構(gòu)與原理寄寄存存器器運(yùn)

4、運(yùn)算算器器控控 制制 器器指指 令令數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)運(yùn)算結(jié)果運(yùn)算結(jié)果中中 央央 處處 理理 器器操作命令內(nèi)內(nèi) 存存 儲(chǔ)儲(chǔ) 器器CPU的組成及其與內(nèi)存的關(guān)系的組成及其與內(nèi)存的關(guān)系（P44 圖圖2-5）二二. . 指令與指令系統(tǒng)指令與指令系統(tǒng) 寄存器 運(yùn)算器 控 制 器 指 令 數(shù) 據(jù) 運(yùn)算結(jié)果 中中 央央 處處 理理 器器 操作命令 內(nèi)內(nèi) 存存 儲(chǔ)儲(chǔ) 器器 命令判斷正誤：判斷正誤： 計(jì)算機(jī)的性能主要由計(jì)算機(jī)的性能主要由 CPU決定，決定，CPU的運(yùn)算速度又與的運(yùn)算速度又與CPU的工作頻率密切相的工作頻率密切相關(guān)。因此，關(guān)。因此，主頻為主頻為2Ghz的的Pentium4作為作為CPU的一臺(tái)的一臺(tái)PC機(jī)，

5、比使用機(jī)，比使用主頻為主頻為1Ghz的的Pentium4作為作為CPU的的PC機(jī)速度高一倍。機(jī)速度高一倍。芯片組就好象“粘合劑”，它將微處理器與主板的其他部分連接，繼而與計(jì)算機(jī)的其他部分相連。在一臺(tái)PC上，芯片組包括兩個(gè)基本部分北橋和南橋。計(jì)算機(jī)的所有不同部件都通過(guò)芯片組與CPU通信。 二、內(nèi)存二、內(nèi)存 1 1、概述：、概述： 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器= =內(nèi)存內(nèi)存+ +外存外存 存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)（存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)（p50 p50 圖圖2-102-10） 內(nèi)存分為：內(nèi)存分為：RAM RAM 隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器 ROM ROM 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器 它們均由不同性能的集成電路組成它們均由不同性能的集成電路

6、組成RAMRAM： （斷電后，信息丟失）（斷電后，信息丟失）易失性易失性 D DRAMRAM：動(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)RAMRAM； 集成度高集成度高. .功耗低功耗低. .成本低成本低. .慢慢. .用做一般主存用做一般主存 S SRAMRAM：靜態(tài)：靜態(tài)RAM.RAM.特點(diǎn)：與上相反特點(diǎn)：與上相反. .用做用做cachecacheROMROM（斷電后，信息保留）（斷電后，信息保留） 非非易失性易失性. . Flash ROMFlash ROM：閃存。用于：閃存。用于BIOSBIOS，U U盤(pán)，盤(pán)，DCDC中中小結(jié)：小結(jié)：p51 p51 圖圖2-112-11內(nèi)存條的安裝內(nèi)存條的安裝3. 3. 主存主存：（

7、一般指（一般指RAMRAM）由多個(gè)由多個(gè)DRAMDRAM芯片搭建而成芯片搭建而成每個(gè)單元：一個(gè)每個(gè)單元：一個(gè)ByteByte；每個(gè)單元一個(gè)編號(hào)；每個(gè)單元一個(gè)編號(hào)( (地址地址) )容量：容量：B-KB-MB-GB-TBB-KB-MB-GB-TB存取時(shí)間；讀存取時(shí)間；讀/ /寫(xiě)一個(gè)單元數(shù)據(jù)的時(shí)間，寫(xiě)一個(gè)單元數(shù)據(jù)的時(shí)間，(P51)(P51)級(jí)別：級(jí)別：nsns（10-9s10-9s）為了提高為了提高DRAMDRAM讀寫(xiě)速度，又出現(xiàn)了更為優(yōu)越的讀寫(xiě)速度，又出現(xiàn)了更為優(yōu)越的RDRAM(RDRAM(總線式總線式DRAM)DRAM)和和DDR SDRAMDDR SDRAM（雙倍數(shù)據(jù)速率的同（雙倍數(shù)據(jù)速率的

8、同步步DRAMDRAM）. . 內(nèi)存條：把若干內(nèi)存條：把若干DRAMDRAM芯片焊接在一小條印刷電路電路上做成。芯片焊接在一小條印刷電路電路上做成。根據(jù)內(nèi)存的封裝方式和內(nèi)存條插槽的規(guī)格，可以分為：?jiǎn)瘟兄备鶕?jù)內(nèi)存的封裝方式和內(nèi)存條插槽的規(guī)格，可以分為：?jiǎn)瘟兄辈迨絻?nèi)存條模塊插式內(nèi)存條模塊(SIMM(SIMM內(nèi)存條）和雙列直插式內(nèi)存條模塊（內(nèi)存條）和雙列直插式內(nèi)存條模塊（DIMMDIMM內(nèi)存條）。內(nèi)存條）。主存儲(chǔ)器類(lèi)型 名 稱(chēng) CPU 總線 時(shí)鐘頻率 存儲(chǔ)器總線 有效時(shí)鐘頻率 存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)通路寬度 存儲(chǔ)器速率 SDRAM PC133 133 MHz 133MHz 8 Bytes 1.064 GB/s

9、SDRAM PC100 100 MHz 100MHz 8 Bytes 0.8 GB/s DDR SDRAM PC266 133 MHz 266MHz 8 Bytes 2.128 GB/s DDR SDRAM PC200 100 MHz 200MHz 8 Bytes 1.6 GB/s 雙通道 RDRAM PC800 400 MHz 800MHz 22Bytes 3.2GB/s 雙通道 RDRAM PC1060 533 MHz 1066MHz 22Bytes 4.264 GB/s 速率的來(lái)歷速率的來(lái)歷?三三.I/O.I/O總線與總線與I/OI/O接口接口I/OI/O操作操作I/OI/O控制器控制器

10、I/OI/O接口接口 中央處理器 I/O 設(shè)備 1 控制 I/O 設(shè)備 k 啟動(dòng) 完成 啟動(dòng) 完成 I/O 控制器 k I/O 控制器 1 主存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 控制 請(qǐng) 求數(shù) 據(jù)傳輸 1.CPU執(zhí)行執(zhí)行I/O指令時(shí)，指令時(shí)， 向向I/O控制器發(fā)出啟動(dòng)命令控制器發(fā)出啟動(dòng)命令2.I/O控制器接受命令，負(fù)控制器接受命令，負(fù)責(zé)對(duì)責(zé)對(duì)I/O設(shè)備進(jìn)行全程控制設(shè)備進(jìn)行全程控制.3.當(dāng)需要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)需要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)， I/O 控制器發(fā)出請(qǐng)求控制器發(fā)出請(qǐng)求.4.I/O控制器獲得授權(quán)后，控制器獲得授權(quán)后， 直接與存儲(chǔ)器直接與存儲(chǔ)器傳輸數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù).5.所有數(shù)據(jù)傳輸完畢后，所有數(shù)據(jù)傳輸完畢后， I/O控制

11、器向控制器向CPU報(bào)告報(bào)告I/O操作完成操作完成直接與主存直接與主存 中央處理器 外存儲(chǔ)器 內(nèi)存儲(chǔ)器 輸出設(shè)備 系統(tǒng)總線 輸入設(shè)備 控制器 控制器 控制器 I/O 端口 I/O 端口 外存儲(chǔ)器接口 運(yùn)算器運(yùn)算器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器控制器控制器輸入輸入輸出輸出 鍵盤(pán) 鼠標(biāo)器 打印機(jī) 顯示器 麥克風(fēng) 網(wǎng)線 I/O總線 I/O接口 硬盤(pán)，光I/O設(shè)備 CPU 主主板板 I/O設(shè)備 I/O控制器 （擴(kuò)充卡） 機(jī)箱插座 板卡插座 I/O控制器 PCI插槽 內(nèi)存 主板插槽 機(jī)機(jī)箱箱 芯芯片片組組 IDE接口 總線數(shù)據(jù)傳輸速率（總線總線數(shù)據(jù)傳輸速率（總線帶寬帶寬）不同的設(shè)備對(duì)應(yīng)不同的接口不同的設(shè)備對(duì)應(yīng)不同的接口一個(gè)

12、接口可以接多個(gè)設(shè)備一個(gè)接口可以接多個(gè)設(shè)備 鍵盤(pán) 鼠標(biāo)器 打印機(jī) 顯示器 麥克風(fēng) 網(wǎng)線 I/O總線 I/O接口 硬盤(pán)，光I/O設(shè)備 CPU 主主板板 I/O設(shè)備 I/O控制器 （擴(kuò)充卡） 機(jī)箱插座 板卡插座 I/O控制器 PCI插槽 內(nèi)存 主板插槽 機(jī)機(jī)箱箱 芯芯片片組組 IDE接口 I/O接口接口(連接器連接器)I/O總線總線(主板主板BUS):I/O控制器與控制器與CPU與存儲(chǔ)器的與存儲(chǔ)器的通道通道,名 稱(chēng) 數(shù)據(jù)傳輸方式 數(shù)據(jù)傳輸速率 標(biāo) 準(zhǔn) 插頭/插座形式 可連接的設(shè)備數(shù)目 通常連接的設(shè)備 串行口 串行, 雙向 5019200 b/s RS-232E 或 RS-422 DB25F 或DB9

13、F 1 鼠標(biāo)器，MODEM 并行口 (增強(qiáng)式) 并行, 雙向 1.5MB/s IEEE 1284 DB25M 1 打印機(jī)，掃描儀 USB（1.1） 串行, 雙向 0.1875Mb/s 或 1.5MB/s USB A 最多 127 鼠標(biāo)器，數(shù)碼相機(jī)，移動(dòng)盤(pán)，掃描儀等 USB（2.0） 串行, 雙向 60MB/s USB A 最多 127 外接硬盤(pán)， 數(shù)字視頻設(shè)備等高速設(shè)備 FireWire (i.Link) 串行, 雙向 12.5,25,50MB/s最高 400MB/s IEEE 1394 最多 63 數(shù)字視頻設(shè)備 SCSI 并行, 雙向 5,10,20,40,80 或160MB/s SCSI-

14、2 SCSI-3 Ultra SCSI C50F 最多 7 或 15 硬盤(pán)， 掃描儀， 光驅(qū)，磁帶機(jī) 顯示器輸出接口 并行, 單向 200500MB/s VGA HDB15 1 顯示器 PS/2 接口 低速 IBM 1 鍵盤(pán)或鼠標(biāo)器 鍵盤(pán)接口 串行, 單向 低速 1 鍵盤(pán) 紅外線接口(IrDA) 串行, 雙向 115,000 bps 或 4 Mbps 紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(huì) 不需要 1 鍵盤(pán)， 鼠標(biāo)器， 打印機(jī)等 USB是總線是總線?是接口是接口?4、單選題：?jiǎn)芜x題：右圖是右圖是PC機(jī)主板的示機(jī)主板的示意圖，其中意圖，其中(1)(2)(3)分分別是：別是：NC2.4.1 2.4.1 鍵盤(pán)鍵盤(pán)2.4.1

15、 2.4.1 鍵盤(pán)鍵盤(pán)n作用：一種輸入指示設(shè)備。作用：一種輸入指示設(shè)備。n原理：機(jī)電或光學(xué)的原理。原理：機(jī)電或光學(xué)的原理。n分類(lèi)分類(lèi): :機(jī)械式、光機(jī)式、光電式機(jī)械式、光機(jī)式、光電式n接口：接口：PS-2PS-2接口（接口（6 6針小圓形接口）、針小圓形接口）、USBUSB接口接口 n筆記本上的鼠標(biāo)：軌跡球、指點(diǎn)桿、觸摸板筆記本上的鼠標(biāo)：軌跡球、指點(diǎn)桿、觸摸板n其他：操縱桿（游戲）、觸摸屏（大廳查詢）其他：操縱桿（游戲）、觸摸屏（大廳查詢） 2.4.2 鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器 功能：掃描儀是將原稿（圖片、照片、書(shū)稿）的影像功能：掃描儀是將原稿（圖片、照片、書(shū)稿）的影像輸入計(jì)算機(jī)的一種輸入設(shè)備。輸入計(jì)算機(jī)

16、的一種輸入設(shè)備。 原理：光電轉(zhuǎn)換原理原理：光電轉(zhuǎn)換原理 分類(lèi)：手持式、平板式、膠片掃描儀和滾筒掃描儀分類(lèi)：手持式、平板式、膠片掃描儀和滾筒掃描儀 主要性能指標(biāo)：分辨率、色彩位數(shù)、掃描幅面、與主主要性能指標(biāo)：分辨率、色彩位數(shù)、掃描幅面、與主機(jī)的接口機(jī)的接口作用：圖像輸入設(shè)備。將照片以數(shù)字形式記錄下來(lái)。作用：圖像輸入設(shè)備。將照片以數(shù)字形式記錄下來(lái)。原理：見(jiàn)書(shū)原理：見(jiàn)書(shū)6363頁(yè)頁(yè)主要性能指標(biāo)：主要性能指標(biāo)：CCDCCD（Charge Couple DeviceCharge Couple Device電荷耦合器件）像素電荷耦合器件）像素的數(shù)目的數(shù)目存儲(chǔ)卡的容量存儲(chǔ)卡的容量思考：一臺(tái)思考：一臺(tái)2002

17、00萬(wàn)像素的數(shù)碼相機(jī)可以拍攝多高分辨率萬(wàn)像素的數(shù)碼相機(jī)可以拍攝多高分辨率的照片？若存儲(chǔ)容量為的照片？若存儲(chǔ)容量為128MB128MB，一次最多可以拍攝這樣，一次最多可以拍攝這樣的照片多少?gòu)垼康恼掌嗌購(gòu)垼? 1、打印機(jī)的作用及分類(lèi)、打印機(jī)的作用及分類(lèi)針式打印機(jī)（擊打式）針式打印機(jī)（擊打式）種類(lèi)：有種類(lèi)：有9 9針、針、1616針、針、2424針等幾種。針等幾種。缺點(diǎn)：打印質(zhì)量不高，工作噪音大。缺點(diǎn)：打印質(zhì)量不高，工作噪音大。優(yōu)點(diǎn)：能多層套打。平推式進(jìn)紙技術(shù)，打印存折和票據(jù)。普遍用于優(yōu)點(diǎn)：能多層套打。平推式進(jìn)紙技術(shù)，打印存折和票據(jù)。普遍用于銀行、證券、郵電和商業(yè)等部門(mén)。銀行、證券、郵電和商業(yè)等部

18、門(mén)。耗材：色帶，成本低耗材：色帶，成本低激光打印機(jī)激光打印機(jī)是激光技術(shù)與復(fù)印技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。是激光技術(shù)與復(fù)印技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。優(yōu)點(diǎn)：高質(zhì)量、高速度、低噪音、價(jià)格適中優(yōu)點(diǎn)：高質(zhì)量、高速度、低噪音、價(jià)格適中耗材：感光鼓耗材：感光鼓接口：多使用并行接口或接口：多使用并行接口或USBUSB接口，接口，優(yōu)點(diǎn)：能輸出彩色圖像，經(jīng)濟(jì)、低噪音，打印效果好，不產(chǎn)生臭氧優(yōu)點(diǎn)：能輸出彩色圖像，經(jīng)濟(jì)、低噪音，打印效果好，不產(chǎn)生臭氧工作方式：壓電噴墨技術(shù)和熱噴墨技術(shù)兩大類(lèi)。工作方式：壓電噴墨技術(shù)和熱噴墨技術(shù)兩大類(lèi)。耗材：墨盒，成本高耗材：墨盒，成本高打印精度（打印精度（dpidpi：每英寸可打印的點(diǎn)數(shù)，衡量清晰：每英

19、寸可打印的點(diǎn)數(shù)，衡量清晰度。度。300dpi 300dpi 是人眼分辨文本與圖形邊緣是否有鋸是人眼分辨文本與圖形邊緣是否有鋸齒的臨界點(diǎn)）齒的臨界點(diǎn)）針式：針式：180dpi180dpi激光：激光：300300、400400、600600、800800、1200dpi1200dpi噴墨：噴墨：300300360dpi360dpi，高的，高的720dpi720dpi打印速度（打印速度（cpscps：每秒打印的字符數(shù)目）：每秒打印的字符數(shù)目）針式：針式：100100200CPS200CPS激光、噴墨：激光、噴墨：4PPM4PPM10PPM10PPM（PPMPPM：每分鐘打印的頁(yè)數(shù)）：每分鐘打印的頁(yè)數(shù)

20、） w 色彩表現(xiàn)能力：打印機(jī)可打印不同顏色的總數(shù)。色彩表現(xiàn)能力：打印機(jī)可打印不同顏色的總數(shù)。w 其他：包括打印成本、噪音、打印幅面、打印字體其他：包括打印成本、噪音、打印幅面、打印字體數(shù)目及種類(lèi)、功耗及節(jié)能功能、可打印的拷貝數(shù)目、數(shù)目及種類(lèi)、功耗及節(jié)能功能、可打印的拷貝數(shù)目、與主機(jī)的接口等與主機(jī)的接口等特點(diǎn)：特點(diǎn)： 容量大，造價(jià)低，非易失性存儲(chǔ)器，速度慢容量大，造價(jià)低，非易失性存儲(chǔ)器，速度慢種類(lèi)：種類(lèi)： 軟盤(pán)軟盤(pán)(3.5(3.5英寸英寸,5.25,5.25英寸英寸) ) 硬盤(pán)硬盤(pán) 磁帶磁帶 光盤(pán)光盤(pán)(CD-ROM)(CD-ROM)U U盤(pán)盤(pán)2.6.1 2.6.1 軟盤(pán)存儲(chǔ)器軟盤(pán)存儲(chǔ)器寫(xiě)保寫(xiě)保護(hù)護(hù)讀寫(xiě)槽讀寫(xiě)槽3.53.5英寸軟磁盤(pán)結(jié)構(gòu)及磁道扇區(qū)劃分英寸軟磁盤(pán)結(jié)構(gòu)及磁道扇區(qū)劃分軟磁盤(pán)容量計(jì)算：軟磁盤(pán)容量計(jì)算：2 2面面* *8080磁道磁道* *1818扇區(qū)扇區(qū)* *512512字節(jié)字節(jié)=1474560=1474560字節(jié)字節(jié)1.44MB1.44MB缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：容量小、速度慢、易損壞容量小、速度慢、易損壞磁道柱面