第2章2.3 PC主機的組成

1、2.3 PC主機的組成主機的組成2.3.1 主板、芯片組與主板、芯片組與BIOS 2.3.2 內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器2.3.3 I/O總線和總線和I/O接口接口22.3 PC機的主機機的主機 臺式臺式PC的物理組成的物理組成臺式機臺式臺式PC主機主機外部設(shè)備外部設(shè)備機箱、電源機箱、電源主板主板CPU內(nèi)存條內(nèi)存條顯示卡顯示卡芯片組芯片組BIOS ROMCMOSPCI插槽插槽(I/O總線總線)網(wǎng)卡網(wǎng)卡輸入設(shè)備輸入設(shè)備外存儲器外存儲器鍵盤鍵盤鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器麥克風(fēng)麥克風(fēng)攝像頭攝像頭輸出設(shè)備輸出設(shè)備U盤、移動硬盤盤、移動硬盤顯示器顯示器打印機打印機音箱音箱/耳機耳機聲卡聲卡插頭和插座插頭和插座(I/O接口接口)

2、硬盤、軟驅(qū)硬盤、軟驅(qū)光盤驅(qū)動器光盤驅(qū)動器32.3 PC機的主機機的主機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(fēng)麥克風(fēng) 7 鼠標(biāo)器鼠標(biāo)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 擴展卡擴展卡主板主板42.3 PC機的主機機的主機2.3.1 主板、芯片組與主板、芯片組與BIOS52.3 PC機的主機機的主機臺式臺式PC機機(立式立式)的主機箱的主機箱擴展擴展空間空間62.3 PC機的主機機的主機(1) 主板主板n主板的作用：安裝所有的電子器件、電路與連接件主板的

3、作用：安裝所有的電子器件、電路與連接件nROM BIOS：存放最基礎(chǔ)的軟件：存放最基礎(chǔ)的軟件基本輸入基本輸入/輸出系統(tǒng)輸出系統(tǒng)(BIOS) nCMOS存儲器：存放硬件配置信息和系統(tǒng)基本參數(shù)（日期、時存儲器：存放硬件配置信息和系統(tǒng)基本參數(shù)（日期、時間、口令等）間、口令等）存儲器插槽存儲器插槽 處理器處理器插座插座 I/O設(shè)備插口設(shè)備插口光驅(qū)及光驅(qū)及硬盤連接器硬盤連接器電源連接器電源連接器擴充卡插槽擴充卡插槽(PCI)CPU插座插座北橋北橋芯片芯片南橋南橋芯片芯片 BIOS ROMCMOS 存儲器存儲器擴充卡插槽擴充卡插槽(PCI-E x1)顯示卡插槽顯示卡插槽(PCI-E x16)72.3 PC

4、機的主機機的主機例：華碩例：華碩P8B75-VCore i7/i5/i3獨立顯卡PCI插槽 (3個)最大容量32GB(5個)PCI-E x1插槽 (2個)音頻端口PS/2接口(4個)82.3 PC機的主機機的主機安裝了安裝了CPU和內(nèi)存條的主板和內(nèi)存條的主板92.3 PC機的主機機的主機(2) 芯片組的作用芯片組的作用n芯片組芯片組是是PC機各組成部分相互連接和通信的樞紐機各組成部分相互連接和通信的樞紐n北橋芯片：北橋芯片：1. 存儲器控制功能；存儲器控制功能；2. 連接連接CPU、存儲器、顯卡、南橋芯片的樞紐、存儲器、顯卡、南橋芯片的樞紐n南橋芯片：南橋芯片：1. 多種多種I/O設(shè)備的控制功

5、能；設(shè)備的控制功能；2. I/O總線總線(PCI總線總線) 功能；功能；3. 提供了各種提供了各種I/O接口接口CPU芯片芯片CPU前端總線前端總線北橋北橋MCH圖形卡接口圖形卡接口雙通道雙通道南橋南橋ICH5USB 2.0接口接口(x8)以太網(wǎng)接口以太網(wǎng)接口PCI 插槽插槽(6個個)ROM BIOS硬盤接口硬盤接口(x2)音頻音頻CodecSuper I/O鍵盤鍵盤,鼠標(biāo)鼠標(biāo),軟驅(qū)軟驅(qū),并口并口,串口等串口等電話電話ModemDDR 2電源管理、時鐘生成電源管理、時鐘生成DDR 2存儲器存儲器102.3 PC機的主機機的主機關(guān)于芯片組的一些說明關(guān)于芯片組的一些說明n芯片組與芯片組與CPU芯片

6、同步發(fā)展，有什么樣功能和速度的芯片同步發(fā)展，有什么樣功能和速度的CPU，就有什么樣的芯片組與之配套，就有什么樣的芯片組與之配套 n由于集成電路集成度越來越高，為降低系統(tǒng)成本，芯片由于集成電路集成度越來越高，為降低系統(tǒng)成本，芯片組中集成了越來越多的功能，包括網(wǎng)卡、顯卡、聲卡等組中集成了越來越多的功能，包括網(wǎng)卡、顯卡、聲卡等功能功能 n由于由于CPU芯片越來越復(fù)雜，功能越來強大（如芯片越來越復(fù)雜，功能越來強大（如 Core i3 /i5 / i7 ），有些已將北橋芯片的存儲器控制器和圖形控），有些已將北橋芯片的存儲器控制器和圖形控制器功能集成在制器功能集成在CPU芯片之中芯片之中 ，因此主板上北橋

7、芯片已，因此主板上北橋芯片已經(jīng)消失，只需一塊南橋芯片即可。經(jīng)消失，只需一塊南橋芯片即可。112.3 PC機的主機機的主機單芯片的芯片組單芯片的芯片組DDR3內(nèi)存條內(nèi)存條DDR3內(nèi)存條內(nèi)存條6 x SATA；eSATAIntel 硬盤陣列技術(shù)硬盤陣列技術(shù)Intel ME固件固件與與BIOS支持支持PCI-E 3.0 x16 顯卡顯卡PCI-E 3.0 x8 顯卡顯卡PCI-E 3.0 x8 顯卡顯卡8 x PCI-E 2.0 x1 Intel集成以太網(wǎng)集成以太網(wǎng)10/100/1000千兆以太網(wǎng)連接千兆以太網(wǎng)連接Intel Core i7處理器處理器PCH Z77高速高速芯片組芯片組16GB/s8

8、GB/s8GB/s或或1GB/s(每個每個)16GB/s16GB/sDMI 2.06Gb/s支持支持3個顯示器個顯示器10 x USB 2.0 4 x USB 3.0Intel 高清晰音頻高清晰音頻PCI-E x1SM busFDI122.3 PC機的主機機的主機(3) BIOSn什么是什么是BIOS （Basic Input/Output System） ？n中文名為中文名為“基本輸入基本輸入/輸出系統(tǒng)輸出系統(tǒng)”，它是存放在主板上它是存放在主板上只讀存儲器只讀存儲器（ROM）芯片中的芯片中的一組機器語言程序一組機器語言程序n功能：功能：n診斷計算機故障診斷計算機故障n啟動計算機工作啟動計算機

9、工作n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(biāo)、磁盤讀寫、鍵盤、鼠標(biāo)、磁盤讀寫、屏幕顯示等屏幕顯示等)nBIOS 芯片芯片n保存保存BIOS的只讀存儲器的只讀存儲器(ROM)芯片芯片132.3 PC機的主機機的主機BIOS 芯片中包含的程序芯片中包含的程序n加電自檢程序加電自檢程序程序程序（POST） (Power On Self Test)用于用于檢測計算機硬件故障檢測計算機硬件故障n系統(tǒng)自舉程序系統(tǒng)自舉程序（Boot） 啟動計算機工作，加載并進(jìn)入操作系統(tǒng)運行狀態(tài)啟動計算機工作，加載并進(jìn)入操作系統(tǒng)運行狀態(tài)nCMOS設(shè)置程序設(shè)置程序 設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)：日期、時間、口令、配置

10、參數(shù)等設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)：日期、時間、口令、配置參數(shù)等n常用外部設(shè)備的驅(qū)動程序常用外部設(shè)備的驅(qū)動程序（Driver） 實現(xiàn)對鍵盤、顯示器、軟驅(qū)和硬盤等常用外部設(shè)備輸實現(xiàn)對鍵盤、顯示器、軟驅(qū)和硬盤等常用外部設(shè)備輸入輸出操作的控制入輸出操作的控制142.3 PC機的主機機的主機2.3.2 內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器152.3 PC機的主機機的主機復(fù)習(xí)：內(nèi)存與外存的關(guān)系及比較復(fù)習(xí)：內(nèi)存與外存的關(guān)系及比較n內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器(簡稱內(nèi)存或主存簡稱內(nèi)存或主存)n存取速度快存取速度快n成本高、容量相對較小成本高、容量相對較小n直接與直接與CPU連接，連接，CPU(指令指令)可以對可以對內(nèi)存中的指令及數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫操作內(nèi)存中的

11、指令及數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫操作n大多屬于易失性存儲器大多屬于易失性存儲器( (volatile) )，用，用于于臨時存放正在運行的程序和數(shù)據(jù)臨時存放正在運行的程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器外存儲器外存儲器CPU指令指令1指令指令2指令指令k指令指令n程序程序數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)m數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)任務(wù)啟動時，執(zhí)行任務(wù)啟動時，執(zhí)行該任務(wù)的程序和數(shù)據(jù)該任務(wù)的程序和數(shù)據(jù)將從外存成批傳送到將從外存成批傳送到內(nèi)存內(nèi)存CPU從內(nèi)存中逐條從內(nèi)存中逐條讀取該程序的指令及讀取該程序的指令及相關(guān)的數(shù)據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)將指令的運算處理將指令的運算處理結(jié)果送回內(nèi)存保存結(jié)果送回內(nèi)存保存任務(wù)完成后，將處任務(wù)完成后，將處理得到的全部結(jié)果成理

12、得到的全部結(jié)果成批傳送到外存以長久批傳送到外存以長久保存保存 逐 條 執(zhí) 行 逐 條 執(zhí) 行指 令 ， 按 指指 令 ， 按 指令 要 求 完 成令 要 求 完 成對 數(shù) 據(jù) 的 運對 數(shù) 據(jù) 的 運算和處理算和處理n外存儲器外存儲器(簡稱簡稱外存外存或輔存或輔存)n存取速度慢存取速度慢n成本低、容量很大成本低、容量很大n不與不與CPU直接連接，直接連接，計算機運行程序計算機運行程序時，外存中的程序及相關(guān)數(shù)據(jù)必須先時，外存中的程序及相關(guān)數(shù)據(jù)必須先傳送到內(nèi)存，然后才能被傳送到內(nèi)存，然后才能被CPU使用。使用。n屬于非易失性存儲器屬于非易失性存儲器( (Nonvolatile) )，用于長久存放系

13、統(tǒng)中幾乎所有的信息用于長久存放系統(tǒng)中幾乎所有的信息162.3 PC機的主機機的主機半導(dǎo)體存儲器的分類及應(yīng)用半導(dǎo)體存儲器的分類及應(yīng)用n半導(dǎo)體存儲器有多種類型：半導(dǎo)體存儲器有多種類型：半導(dǎo)體半導(dǎo)體存儲器存儲器非易失性非易失性存儲器存儲器易失性易失性存儲器存儲器(RAM)靜態(tài)隨機存取存儲器靜態(tài)隨機存取存儲器SRAM動態(tài)隨機存取存儲器動態(tài)隨機存取存儲器DRAM EEPROM閃速存儲器（閃速存儲器（Flash Memory）（用作（用作Cache存儲器存儲器） （用作（用作主存儲器）主存儲器） 每個存儲單元每個存儲單元(cell)由由6個晶體管組成個晶體管組成 只要加上電，信息就能一直保持只要加上電，信

14、息就能一直保持 對電器干擾相對不很敏感對電器干擾相對不很敏感 比比DRAM更快，也更貴更快，也更貴 每個存儲單元由每個存儲單元由1個電容和個電容和1個晶體管組成個晶體管組成. 每每10-100 ms必須刷新一次必須刷新一次 對電器干擾比較敏感對電器干擾比較敏感 比比SRAM慢，但便宜慢，但便宜用作內(nèi)存：用作內(nèi)存： 存儲存儲BIOS等固件等固件用作外存：用作外存：U盤、固態(tài)硬盤盤、固態(tài)硬盤NOR型型NAND型型速度較慢、容量不大，價格便宜速度較慢、容量不大，價格便宜，在低端產(chǎn)品中用得較多，在低端產(chǎn)品中用得較多172.3 PC機的主機機的主機主存儲器主存儲器(RAM)的功能與原理的功能與原理n主存

15、是主存是CPU可直接訪問的可直接訪問的存儲器，用于存放供存儲器，用于存放供CPU處理的指令和數(shù)據(jù)處理的指令和數(shù)據(jù)n特點：特點：n以字節(jié)為單位進(jìn)行以字節(jié)為單位進(jìn)行連續(xù)編址連續(xù)編址，每個存儲單元為，每個存儲單元為1個字節(jié)（個字節(jié)（8個二進(jìn)位）個二進(jìn)位）n存儲容量：存儲容量：主存儲器中所包含的存儲單元的總數(shù)（單位：主存儲器中所包含的存儲單元的總數(shù)（單位：MB或或GB）n存取時間：從存取時間：從CPU送出內(nèi)存單元的地址碼開始，到主存讀出數(shù)據(jù)并送到送出內(nèi)存單元的地址碼開始，到主存讀出數(shù)據(jù)并送到CPU（或者是把（或者是把CPU數(shù)據(jù)寫入主存）所需要的時間（單位：數(shù)據(jù)寫入主存）所需要的時間（單位：ns，1 n

16、s = 10-9 s）0110100110101010存存儲儲內(nèi)內(nèi)容容00001000000001000011001001111011111存儲存儲單元單元地址地址地址碼地址碼存儲單元地址寄存器地址譯碼器讀寫控制電路讀讀/寫的數(shù)據(jù)寫的數(shù)據(jù)讀讀/寫控制信號寫控制信號(64位)(36位)182.3 PC機的主機機的主機PC機主存儲器的物理結(jié)構(gòu)機主存儲器的物理結(jié)構(gòu)n主存儲器由主存儲器由1 14 4個內(nèi)存條組成個內(nèi)存條組成n內(nèi)存條的組成：內(nèi)存條的組成：把若干片把若干片DRAM芯片焊裝在一小條印制電路板上制成芯片焊裝在一小條印制電路板上制成n內(nèi)存條必須插在主板上的內(nèi)存條插槽中才能使用內(nèi)存條必須插在主板上

17、的內(nèi)存條插槽中才能使用n目前流行的是目前流行的是DDR2和和DDR3內(nèi)存條：內(nèi)存條：n均采用雙列直插式，其觸點分布在內(nèi)存條的兩面均采用雙列直插式，其觸點分布在內(nèi)存條的兩面nDDR2 和和DDR3均有均有240個引腳，但不可互換使用個引腳，但不可互換使用nPC機主板中一般都配備有機主板中一般都配備有2個或個或4個內(nèi)存條插槽個內(nèi)存條插槽 4個內(nèi)存條插槽個內(nèi)存條插槽192.3 PC機的主機機的主機教學(xué)參考：教學(xué)參考： DDR內(nèi)存條的類型、速率及相關(guān)參數(shù)內(nèi)存條的類型、速率及相關(guān)參數(shù)時鐘頻率=100MHz 總線頻率=200MHz 傳輸頻率=400MHz存儲單元陣列數(shù)據(jù)總線時鐘頻率=100MHz 總線頻率

18、=100MHz 傳輸頻率=200MHz存儲單元陣列數(shù)據(jù)總線緩沖器緩沖器緩沖器緩沖器DDRDDR2內(nèi)存條內(nèi)存條類型類型內(nèi)存條內(nèi)存條名名 稱稱存儲器存儲器時鐘頻率時鐘頻率存儲器總線存儲器總線時鐘頻率時鐘頻率每秒每秒傳輸次數(shù)傳輸次數(shù)最大最大傳輸速率傳輸速率DDR2-400PC2-3200100MHz200MHz400MT3.2 GB/sDDR3-800PC3-6400400MHz800MT6.4 GB/sDDR2-533PC2-4200133MHz266MHz533MT4.2 GB/sDDR3-1066PC3-8500533MHz1066MT8.5 GB/sDDR2-667PC2-5300166MH

19、z333MHz667MT5.3 GB/sDDR3-1333PC3-10600666MHz1333MT10.6 GB/sDDR2-800PC2-6400200MHz400MHz800MT6.4 GB/sDDR3-1600PC3-12800800MHz1600MT12.8 GB/sDDR3-1866PC3-14900233MHz933MHz1866MT15GBDDR3-2000PC3-16000250MHz1000MHz2000MT16GBDDR3-2133PC3-17000266MHz1066MHz2133MT17GB202.3 PC主機的組成主機的組成存儲器與存儲器與CPU速度差距愈來愈大速度

20、差距愈來愈大nDRAM, 硬盤與硬盤與CPU 之間的速度差距愈來愈大：之間的速度差距愈來愈大：問題：由于問題：由于CPU工工作速度很快，內(nèi)存作速度很快，內(nèi)存速度比較慢（差速度比較慢（差12個數(shù)量級），個數(shù)量級），從內(nèi)存取數(shù)或向內(nèi)從內(nèi)存取數(shù)或向內(nèi)存寫數(shù)時，存寫數(shù)時，CPU往往往需要等待往需要等待212.3 PC主機的組成主機的組成解決方案解決方案高速緩存高速緩存(cache)ncache是一種小容量高速緩沖存是一種小容量高速緩沖存儲器，它由儲器，它由SRAM組成組成ncache直接制作在直接制作在CPU芯片內(nèi)，芯片內(nèi)，速度幾乎與速度幾乎與CPU一樣快一樣快n程序運行時，程序運行時，CPU使用的一

21、部分使用的一部分?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)/指令會預(yù)先成批復(fù)制在指令會預(yù)先成批復(fù)制在cache中，中，cache的內(nèi)容是主存的內(nèi)容是主存儲器中部分內(nèi)容的映象儲器中部分內(nèi)容的映象n當(dāng)當(dāng)CPU需要從內(nèi)存讀需要從內(nèi)存讀(寫寫)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)或指令時，先檢查指令時，先檢查cache中有沒有，中有沒有，若有，就直接從若有，就直接從cache中讀取，中讀取，而不用訪問主存儲器而不用訪問主存儲器012345678910111213141589143444101010主存中的部分信息復(fù)主存中的部分信息復(fù)制在制在cache存儲器中存儲器中cache主存儲器主存儲器CPUCPU芯片芯片222.3 PC主機的組成主機的組成教學(xué)參考：教學(xué)

22、參考： 如何提高如何提高cache的命中率？的命中率？n增大增大cache容量容量n采用多級采用多級cache技術(shù)技術(shù)(2級或級或3級等級等)ncache中采用快速的查找算法，判定是否命中中采用快速的查找算法，判定是否命中n不能命中時，采用有效的算法將讀入的內(nèi)容替換不能命中時，采用有效的算法將讀入的內(nèi)容替換cache中暫時不使用的內(nèi)容中暫時不使用的內(nèi)容n編譯器優(yōu)化目標(biāo)程序編譯器優(yōu)化目標(biāo)程序n程序員寫出程序員寫出cache-friendly的程序的程序232.3 PC主機的組成主機的組成小結(jié)：計算機存儲器的層次結(jié)構(gòu)小結(jié)：計算機存儲器的層次結(jié)構(gòu)cache存儲器存儲器主存儲器主存儲器(RAM和和RO

23、M)外存儲器（軟盤、硬盤、光盤）外存儲器（軟盤、硬盤、光盤）后備存儲器（磁帶庫、光盤庫）后備存儲器（磁帶庫、光盤庫）內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器外存儲器外存儲器寄存器寄存器典型容量典型容量1KB幾個幾個MB幾個幾個GB100GB-1TB10TB-100TB典型存取時間典型存取時間1 ns2 ns10 ns10 ms10 s 分析：速度越快，成本較高。分析：速度越快，成本較高。 為了獲得好的為了獲得好的性能性能/價格比價格比，計算機中各，計算機中各種存儲器組成一個層狀的塔式結(jié)構(gòu)，取長補短，協(xié)調(diào)工作種存儲器組成一個層狀的塔式結(jié)構(gòu)，取長補短，協(xié)調(diào)工作 工作過程：工作過程：1）CPU運行時，需要的操作數(shù)大部分來自

24、寄存器運行時，需要的操作數(shù)大部分來自寄存器2）如需要從）如需要從(向向)存儲器中取存儲器中取(存存) 數(shù)據(jù)時，先訪問數(shù)據(jù)時，先訪問cache，如在，取自，如在，取自cache3）如操作數(shù)不在）如操作數(shù)不在cache，則訪問，則訪問RAM，如在，如在RAM中，則取自中，則取自RAM4）如操作數(shù)不在）如操作數(shù)不在RAM，則訪問硬盤，操作數(shù)從硬盤中讀出，則訪問硬盤，操作數(shù)從硬盤中讀出RAM cache242.3 PC主機的組成主機的組成2.3.3 I/O控制與控制與I/O接口接口252.3 PC主機的組成主機的組成n 輸入的任務(wù)：輸入的任務(wù)：n將輸入設(shè)備輸入的信息送到內(nèi)存儲器的指定區(qū)域?qū)⑤斎朐O(shè)備輸入

25、的信息送到內(nèi)存儲器的指定區(qū)域n 輸出的任務(wù)：輸出的任務(wù)：n將內(nèi)存儲器指定區(qū)域的內(nèi)容送出到輸出設(shè)備將內(nèi)存儲器指定區(qū)域的內(nèi)容送出到輸出設(shè)備 （I/O操作也包括外存與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸）操作也包括外存與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸）n I/O操作的特點：操作的特點：nI/O操作與操作與CPU的運算可同時進(jìn)行的運算可同時進(jìn)行n多個多個I/O設(shè)備的操作也可同時進(jìn)行工作設(shè)備的操作也可同時進(jìn)行工作n每類每類I/O設(shè)備都有各自的控制器，它們按照設(shè)備都有各自的控制器，它們按照CPU的的I/O操作命令，操作命令，獨立地控制獨立地控制I/O操作的全過程！操作的全過程！ I/O操作的任務(wù)與特點操作的任務(wù)與特點262.3 PC主

26、機的組成主機的組成 關(guān)于計算機中的總線關(guān)于計算機中的總線n總線的定義：總線的定義：n用于在用于在CPU、內(nèi)存、外存和各種輸入輸出設(shè)備之間傳輸信息的一個共內(nèi)存、外存和各種輸入輸出設(shè)備之間傳輸信息的一個共享的信息傳輸通路及其控制部件。享的信息傳輸通路及其控制部件。n總線的特點：總線的特點：1 共享共享 ； 2 高速高速 n總線的參數(shù)：數(shù)據(jù)通路寬度；總線工作頻率；每秒傳輸次數(shù)總線的參數(shù)：數(shù)據(jù)通路寬度；總線工作頻率；每秒傳輸次數(shù)總線帶寬總線帶寬(最高傳輸速率最高傳輸速率)(數(shù)據(jù)通路寬度數(shù)據(jù)通路寬度/8) x 總線工作頻率總線工作頻率 x 傳輸次數(shù)傳輸次數(shù)n總線的類型：總線的類型：nCPU總線（前端總線

27、總線（前端總線FSB）n存儲器總線存儲器總線nI/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）對應(yīng)主板上的兩種擴充插槽：對應(yīng)主板上的兩種擴充插槽： PCI插槽插槽 PCI-E插槽插槽272.3 PC主機的組成主機的組成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

28、高傳輸速率最高傳輸速率:5GB/s 282.3 PC主機的組成主機的組成教學(xué)參考：教學(xué)參考： 什么是什么是PCI-E？n由英特爾提出，原名為由英特爾提出，原名為“3GIO” ，改名為，改名為“PCI-Express” （PCI-E 或或 PCIe）。目標(biāo)是全面取代現(xiàn)行的）。目標(biāo)是全面取代現(xiàn)行的PCI和和AGP，實現(xiàn)總線接口的統(tǒng)一，實現(xiàn)總線接口的統(tǒng)一n采用高速串行傳輸，以點對點的方式與主機進(jìn)行通信采用高速串行傳輸，以點對點的方式與主機進(jìn)行通信292.3 PC主機的組成主機的組成教學(xué)參考：教學(xué)參考： PCI-E的優(yōu)點的優(yōu)點n傳輸速率高：傳輸速率高： x1速率可達(dá)速率可達(dá)250MB/s， x16速率

29、可達(dá)速率可達(dá)5GB/s（2.0版速率提高為版速率提高為2倍倍, 3.0版為版為4倍）倍）n適應(yīng)性好：包括適應(yīng)性好：包括x1、x4、x8 及及x16多個類型多個類型302.3 PC主機的組成主機的組成關(guān)于關(guān)于I/O接口接口nI/O接口：接口：I/O設(shè)備與主機之間的連接器設(shè)備與主機之間的連接器包括：插頭包括：插頭/插座的形式、通訊規(guī)程和電器特性等插座的形式、通訊規(guī)程和電器特性等n分類：分類：n從數(shù)據(jù)傳輸方式來分：從數(shù)據(jù)傳輸方式來分：n串行（一次只傳輸串行（一次只傳輸1位）位）n并行（多位一起進(jìn)行傳輸）并行（多位一起進(jìn)行傳輸）n從是否能連接多個設(shè)備來分：從是否能連接多個設(shè)備來分：n總線式（可連接多個

30、設(shè)備）總線式（可連接多個設(shè)備）n獨占式（只能連接獨占式（只能連接1個設(shè)備）個設(shè)備）n從是否符合標(biāo)準(zhǔn)來分：從是否符合標(biāo)準(zhǔn)來分：n標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)接口 （通用接口）（通用接口）n專用接口專用接口 （專用接口）（專用接口）312.3 PC主機的組成主機的組成臺式臺式PC機箱背部的機箱背部的I/O設(shè)備接口設(shè)備接口顯示器顯示器接口接口(3種種)麥克風(fēng)麥克風(fēng)音音 箱箱鍵盤接口鍵盤接口HDMI接口接口USB接口接口以太網(wǎng)以太網(wǎng)RJ-45接口接口鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器接口接口數(shù)字音頻接口數(shù)字音頻接口(同軸電纜接口同軸電纜接口) 數(shù)字音頻接口數(shù)字音頻接口（光纖接口）（光纖接口） e-SATA接口接口322.3 PC主機的組成

31、主機的組成常用的常用的I/O接口及其性能參數(shù)接口及其性能參數(shù)名名 稱稱傳輸方式傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率插頭插頭/插座形式插座形式連接設(shè)備數(shù)目連接設(shè)備數(shù)目連接的設(shè)備連接的設(shè)備PS/2接口接口串行串行,雙向雙向低速低速圓形圓形6針針1鼠標(biāo)器，鍵盤鼠標(biāo)器，鍵盤USB(2.0)串行串行,雙向雙向60MB/s（高速）（高速）矩形矩形4線線最多最多127幾乎所有外圍設(shè)備幾乎所有外圍設(shè)備USB(3.0)串行串行,雙向雙向400MB/s（超高速）（超高速）矩形矩形8線線最多最多127幾乎所有外圍設(shè)備幾乎所有外圍設(shè)備IEEE 1394串行串行,雙向雙向12.5,25,50MB/s100MB/s矩形矩形6

32、線線最多最多63數(shù)字視頻設(shè)備數(shù)字視頻設(shè)備,光驅(qū)，光驅(qū)，硬盤硬盤ATA并行并行,雙向雙向66,100,133MB/s(E-IDE)40/80線線14硬盤，光驅(qū)，軟驅(qū)硬盤，光驅(qū)，軟驅(qū)SATA(串行串行ATA)串行串行,雙向雙向150、300、600MB/s7針插頭針插頭/插座插座1硬盤，光盤硬盤，光盤eSATA串行串行,雙向雙向300MB/s連接線最長連接線最長2m1外置的外置的SATA接口，連接口，連接移動硬盤接移動硬盤顯示器接口顯示器接口VGA并行并行,單向單向200500MB/sHDB151顯示器顯示器顯示器接口顯示器接口DVI并行并行,單向單向3.7/ 7.6 Gbit/s24針插座針插座

33、1顯示器顯示器高清晰多媒體接高清晰多媒體接口口HDMI并行并行,單向單向10.2 Gbps19針插座針插座1顯示器、電視機顯示器、電視機332.3 PC主機的組成主機的組成關(guān)于關(guān)于USB接口接口n通用串行總線式接口通用串行總線式接口（Universal Serial Bus ）n高速、可連接多個設(shè)備、串行傳輸高速、可連接多個設(shè)備、串行傳輸n傳輸速率：傳輸速率：nUSB的的1.1版：版：1.5 Mb/s和和12 Mb/snUSB2.0版：最高達(dá)版：最高達(dá) 480Mb/s（60MB/s）nUSB3.0版：最高達(dá)版：最高達(dá) 3.2Gbps（400MB/s）nUSB2.0使用使用4線標(biāo)準(zhǔn)連接器，體積小

34、，符合即插即用規(guī)范線標(biāo)準(zhǔn)連接器，體積小，符合即插即用規(guī)范（Plug & Play,即即PnP）n使用使用“USB集線器集線器” 擴展機器的擴展機器的USB接口，最多連接接口，最多連接127個設(shè)個設(shè)備備n可通過可通過USB接口由主機向外設(shè)提供電源接口由主機向外設(shè)提供電源(5V，100500 mA) USB標(biāo)識標(biāo)識USB 3.0342.3 PC主機的組成主機的組成USB接口的接口的3種類型種類型標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)USB接口接口(A型型),通常在通常在PC上上出現(xiàn)出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)USB接口接口(B型型),通常在通常在USB設(shè)設(shè)備上出現(xiàn)備上出現(xiàn)黑黑地地GND4綠綠數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)DATA3白白數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)DATA2紅紅

35、電源電源VCC1導(dǎo)線顏色導(dǎo)線顏色名名 稱稱信信 號號引引 腳腳Mini-USB,數(shù)碼數(shù)碼相機、移動硬盤相機、移動硬盤等設(shè)備經(jīng)常使用等設(shè)備經(jīng)常使用Micro-USB, 智智能手機、平板電能手機、平板電腦、數(shù)碼相機等腦、數(shù)碼相機等使用使用352.3 PC主機的組成主機的組成USB 2.0 OTG接口接口n功能：功能：n擴展傳統(tǒng)擴展傳統(tǒng)USB 2.0的功能，的功能，使得智能手機使得智能手機/平板電腦既平板電腦既可作為可作為“從從”設(shè)備（外圍設(shè)備（外圍設(shè)備）連接到設(shè)備）連接到PC（“主控主控設(shè)備設(shè)備”），又可作為），又可作為“主主控設(shè)備控設(shè)備”，去連接，去連接U盤、盤、打印機、鍵盤等打印機、鍵盤等“從

36、從”設(shè)設(shè)備備U盤OTG數(shù)據(jù)線362.3 PC主機的組成主機的組成小結(jié)小結(jié)1： 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)備的關(guān)系設(shè)備的關(guān)系nI/O設(shè)備通常都是物理上相互獨立的設(shè)備，它們一般通過設(shè)備通常都是物理上相互獨立的設(shè)備，它們一般通過I/O接接口與口與I/O控制器控制器(或或I/O總線總線)連接連接nI/O控制器通過擴展卡或者南橋芯片與控制器通過擴展卡或者南橋芯片與I/O總線連接總線連接nI/O總線經(jīng)過北橋芯片與內(nèi)存、總線經(jīng)過北橋芯片與內(nèi)存、CPU連接連接打印機打印機掃描儀掃描儀顯示器顯示器麥克風(fēng)麥克風(fēng)網(wǎng)線網(wǎng)線I/O總線總線I/O接口接口硬盤硬盤光驅(qū)光驅(qū)I/O設(shè)備設(shè)備C

37、PU主板主板I/O設(shè)備設(shè)備I/O控制器控制器（擴充卡）（擴充卡）機箱機箱插座插座板卡板卡插座插座I/O控制器控制器PCI插槽插槽內(nèi)存內(nèi)存主主板板插插槽槽機機 箱箱芯片組芯片組IDE接口接口機箱機箱插座插座I/O設(shè)備設(shè)備鍵盤鍵盤鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器372.3 PC主機的組成主機的組成小結(jié)小結(jié)2： 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)備的關(guān)系設(shè)備的關(guān)系yALU寄存器組寄存器組CPU總線接口總線接口R6CPU(前端前端)總線總線I/O 總線總線主板擴展槽主板擴展槽PCI接口接口南橋芯片南橋芯片I/O 總線總線磁盤控制器磁盤控制器以太網(wǎng)卡以太網(wǎng)卡USB控制器和接口控制器和接口鼠標(biāo)器鼠

38、標(biāo)器鍵盤鍵盤網(wǎng)線網(wǎng)線disk聲卡聲卡視頻卡視頻卡光驅(qū)光驅(qū)主存儲器主存儲器0A北橋芯片北橋芯片y存儲器總線存儲器總線顯卡382.3 PC主機的組成主機的組成附附 錄錄392.3 PC主機的組成主機的組成SRAM的存儲單元的存儲單元6管靜態(tài)管靜態(tài)NMOS存儲單元存儲單元讀出時：讀出時： - 置置2個位線為高電平個位線為高電平 - 置字線為置字線為1 - 根據(jù)存儲單元的狀態(tài)根據(jù)存儲單元的狀態(tài)改變位線的輸出電平改變位線的輸出電平寫入時：寫入時： - 位線上是被寫入的二位線上是被寫入的二進(jìn)位信息進(jìn)位信息0或或1 - 置字線為置字線為1 - 存儲單元存儲單元(觸發(fā)器觸發(fā)器)按按位線的狀態(tài)設(shè)置成位線的狀態(tài)設(shè)

39、置成0或或1信息存儲原理：信息存儲原理： 看作帶看作帶時鐘的時鐘的RS觸發(fā)器觸發(fā)器V1V3V6V5V2V4UDDQQV7V8列選線YI / OI / O行選線X位線D存儲單元V1V3V6V5V2V4UDDV7V8YI / OI / OX位線D位線D位線D(a)(b)存儲存儲單元單元字線字線位線位線D位線位線D402.3 PC主機的組成主機的組成 DRAM的存儲單元的存儲單元單管動態(tài)單管動態(tài)MOS存儲單元存儲單元 讀出時：讀出時：字線位線V Cnode / CBL寫入時：寫入時：字線位線V電容Cnode信息存儲原理信息存儲原理 電容電容Cnode處于充處于充電狀態(tài)時，表示電狀態(tài)時，表示1； 電容

40、電容Cnode處于放處于放電狀態(tài)時，表示電狀態(tài)時，表示0字線字線位線位線接地接地存儲單元存儲單元字線字線位線位線C讀放大器讀放大器412.3 PC主機的組成主機的組成 DRAM存儲器基本結(jié)構(gòu)存儲器基本結(jié)構(gòu) 主要組成部分：主要組成部分： 存儲矩陣存儲矩陣 地址譯碼器地址譯碼器 讀讀/寫緩沖及控制電路寫緩沖及控制電路 工作過程：工作過程： 使用行地址和行選通信號使用行地址和行選通信號(RAS) 選擇某一行存儲單元選擇某一行存儲單元 將該行所有單元的信息讀將該行所有單元的信息讀出送到芯片內(nèi)部的行緩沖器出送到芯片內(nèi)部的行緩沖器 使用列地址和列選通信號使用列地址和列選通信號(CAS) 選擇緩沖器的某一列選擇緩沖器的某一列 數(shù)據(jù)從緩沖器選出并拷貝數(shù)據(jù)從緩沖器選出并拷貝到數(shù)據(jù)總線，然后送給到數(shù)據(jù)總線，然后送給CPU行地址譯碼器A0A1Ai存 儲 矩 陣列 地 址 譯 碼 器讀 /寫 控 制 電 路D0Ai1An1CSR/WDm1I / O0I / Om 1行 地 址 列地址wordline