PC主機(jī)的組成

1、2.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)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(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器2.3.3 I/O總線和總線和I/O接口接口22.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī) 臺(tái)式臺(tái)式PC的物理組成的物理組成臺(tái)式機(jī)臺(tái)式臺(tái)式PC主機(jī)主機(jī)外部設(shè)備外部設(shè)備機(jī)箱、電源機(jī)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(chǔ)器外存儲(chǔ)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(dòng)硬盤盤、移動(dòng)硬盤顯示器顯示器打印機(jī)打印機(jī)音箱音箱/耳機(jī)耳機(jī)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(dòng)器光盤驅(qū)動(dòng)器32.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)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(dòng)器驅(qū)動(dòng)器9 軟驅(qū)軟驅(qū)10 硬盤驅(qū)動(dòng)器硬盤驅(qū)動(dòng)器11 打印機(jī)打印機(jī)12 I/O接口接口13 CRT顯示器顯示器14 擴(kuò)展卡擴(kuò)展卡42.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)2.3.1 主板、芯片組與主板、芯片組與BIOS52.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)臺(tái)式臺(tái)式PC機(jī)機(jī)(立式立式)的主機(jī)箱的主機(jī)箱擴(kuò)展擴(kuò)展空間空間62.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)(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作用：安

3、裝所有的電子器件、電路與連接件n主板安裝內(nèi)容：見上圖主板安裝內(nèi)容：見上圖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(chǔ)器：存放硬件配置信息和系統(tǒng)的基本參數(shù)（日期、時(shí)間、存儲(chǔ)器：存放硬件配置信息和系統(tǒng)的基本參數(shù)（日期、時(shí)間、口令等）口令等） 存儲(chǔ)器插座存儲(chǔ)器插座 處理器處理器插槽插槽外部設(shè)備插口外部設(shè)備插口(I/O接口接口)光驅(qū)及硬盤的光驅(qū)及硬盤的IDE連接器連接器電源連接器電源連接器 PCI總線槽總線槽 CPU插座插座顯示卡的顯示卡的插槽插槽南橋南橋芯片芯片 ROM BIOS CMOS 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器北橋北橋芯片芯片72.3

4、PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)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82.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī) (2) 芯片組的作用芯片組的作用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(kuò)展槽主板擴(kuò)展槽PCI接口接口南橋芯片南橋芯片I/O 總線總線寄寄存存器器組組運(yùn)運(yùn)算算器器中央處理器中央處理器指令計(jì)數(shù)器指令計(jì)數(shù)器指令寄存器指令寄存器控制器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)器鼠標(biāo)器鍵盤鍵盤網(wǎng)線網(wǎng)

5、線disk聲卡聲卡視頻卡視頻卡光驅(qū)光驅(qū)主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器0A北橋芯片北橋芯片y存儲(chǔ)器總線存儲(chǔ)器總線顯卡92.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)芯片組的作用芯片組的作用n芯片組芯片組是是PC機(jī)各組成部分相互連接和通信的樞紐機(jī)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(chǔ)器控制功能；存儲(chǔ)器控制功能；2. 連接連接CPU、存儲(chǔ)器、顯卡、南橋芯片的樞紐、存儲(chǔ)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

6、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(gè)個(gè))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(shí)鐘生成電源管理、時(shí)鐘生成DDR 2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器102.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)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，就有什么樣的芯片組與之配套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

7、統(tǒng)成本，芯片組中集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、聲卡等功能成了越來越多的功能，包括網(wǎng)卡、顯卡、聲卡等功能 n生產(chǎn)芯片組的公司：生產(chǎn)芯片組的公司：nIntel芯片芯片(如如X48、P43、P45和和G41、G43、G45、B43、Q43、Q45；ICH7、ICH8、ICH9和和ICH10等）等）nVIA（威盛，中國臺(tái)灣）（威盛，中國臺(tái)灣）nnVIDIA（美國）（美國）nAMD（美國）（美國）112.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)(3) BIOSn什么是什么是BIOS （Basic Input/Output System） ？n中文名為中文名為

8、“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(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器（ROM）芯片中的芯片中的一組機(jī)器語言程序一組機(jī)器語言程序n功能：功能：n診斷計(jì)算機(jī)故障診斷計(jì)算機(jī)故障n啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作啟動(dòng)計(jì)算機(jī)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(chǔ)器的只讀存儲(chǔ)器(ROM)芯片芯片122.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)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

9、計(jì)算機(jī)硬件故障檢測計(jì)算機(jī)硬件故障n系統(tǒng)自舉程序系統(tǒng)自舉程序（Boot） 啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作，加載并進(jìn)入操作系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作，加載并進(jìn)入操作系統(tǒng)運(yùn)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(shí)間、口令、配置參數(shù)等設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)：日期、時(shí)間、口令、配置參數(shù)等n常用外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序常用外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序（Driver） 實(shí)現(xiàn)對鍵盤、顯示器、軟驅(qū)和硬盤等常用外部設(shè)備輸實(shí)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132.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)2.3.2 內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器142.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)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

10、比較n內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)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)可以可以對對內(nèi)存中的指令及數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫內(nèi)存中的指令及數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫操作操作n屬于揮發(fā)性存儲(chǔ)器屬于揮發(fā)性存儲(chǔ)器( (volatile) )，用于，用于臨時(shí)存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)臨時(shí)存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)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(dòng)時(shí)，執(zhí)行任務(wù)啟動(dòng)時(shí)，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

11、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(yùn)算處理將指令的運(yùn)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(yùn)對 數(shù) 據(jù) 的 運(yùn)算和處理算和處理n外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)運(yùn)行程序計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)

12、，外存中的程序及相關(guān)數(shù)據(jù)必須先時(shí)，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屬于不揮發(fā)性存儲(chǔ)器屬于不揮發(fā)性存儲(chǔ)器( (Nonvolatile) )，用于長久存放系統(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152.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器的分類及應(yīng)用內(nèi)存儲(chǔ)器的分類及應(yīng)用n內(nèi)存由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片組成，芯片有多種類型：內(nèi)存由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片組成，芯片有多種類型：半導(dǎo)體半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器只只 讀讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器(ROM)隨機(jī)存取隨機(jī)存取存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器(RAM)靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器D

13、RAM 不可在線改寫內(nèi)容的不可在線改寫內(nèi)容的ROM快擦除存儲(chǔ)器（快擦除存儲(chǔ)器（Flash ROM）（用作（用作Cache存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器） （用作（用作主存儲(chǔ)器）主存儲(chǔ)器） 每個(gè)存儲(chǔ)單元每個(gè)存儲(chǔ)單元(cell)由由6個(gè)晶體管組成個(gè)晶體管組成 只要加上電源，信息就能一直保持只要加上電源，信息就能一直保持 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(gè)存儲(chǔ)單元由每個(gè)存儲(chǔ)單元由1個(gè)電容和個(gè)電容和1個(gè)晶體管組成個(gè)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（用作BIOS存

14、儲(chǔ)器）存儲(chǔ)器）(圖形卡、硬盤控制器圖形卡、硬盤控制器)162.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器(RAM)的功能與原理的功能與原理n主存是主存是CPU可直接訪問的可直接訪問的存儲(chǔ)器，用于存放供存儲(chǔ)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(diǎn)：特點(diǎn)：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(gè)存儲(chǔ)單元為，每個(gè)存儲(chǔ)單元為1個(gè)字節(jié)（個(gè)字節(jié)（8個(gè)二進(jìn)位）個(gè)二進(jìn)位）n存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)容量：主存儲(chǔ)器中所包含的存儲(chǔ)單元的總數(shù)（單位：主存儲(chǔ)器中所包含的存儲(chǔ)單元的總數(shù)（單位：MB或或GB）n存取時(shí)間：從存取時(shí)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

15、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(shí)間（單位：數(shù)據(jù)寫入主存）所需要的時(shí)間（單位：ns，1 ns = 10-9 s）0110100110101010存存儲(chǔ)儲(chǔ)內(nèi)內(nèi)容容00001000000001000011001001111011111存儲(chǔ)存儲(chǔ)單元單元地址地址地址碼地址碼存儲(chǔ)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(hào)寫控制信號(hào)(64位)(36位)172.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)PC機(jī)主存儲(chǔ)器的物理結(jié)構(gòu)機(jī)主存儲(chǔ)器的物理結(jié)構(gòu)n主存儲(chǔ)器由主存儲(chǔ)器由1 14 4個(gè)內(nèi)存條組成個(gè)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

16、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(diǎn)分布在內(nèi)存條的兩面均采用雙列直插式，其觸點(diǎn)分布在內(nèi)存條的兩面nDDR2 和和DDR3均有均有240個(gè)引腳，但不可互換使用個(gè)引腳，但不可互換使用nPC機(jī)主板中一般都配備有機(jī)主板中一般都配備有2個(gè)或個(gè)或4個(gè)個(gè)DIMM插槽插槽 4個(gè)內(nèi)存條插槽個(gè)內(nèi)存條插槽182.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)教學(xué)參考：教學(xué)參考： DDR存儲(chǔ)器的類型、速率及相關(guān)參數(shù)存儲(chǔ)器的類型

17、、速率及相關(guān)參數(shù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器芯片名稱芯片名稱存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器內(nèi)部頻率內(nèi)部頻率內(nèi)存條內(nèi)存條名名 稱稱每秒每秒傳輸次數(shù)傳輸次數(shù)最大最大傳輸速率傳輸速率100MHzDDR-200100MHzPC-1600200M1.6 GB/sDDR2-400200MHzPC2-3200400M3.2 GB/sDDR3-800400MHzPC3-6400800M6.4 GB/s133MHzDDR-266133MHzPC-2100266M2.1 GB/sDDR2-533266MHzPC2-4200533M4.2 GB/sDDR3-1066533MHzPC3-85001066M8.5 GB/s1

18、67MHzDDR-333167MHzPC-2700333M2.7 GB/sDDR2-667333MHzPC2-5300667M5.3 GB/sDDR3-1333667MHzPC3-106001333M10.6 GB/s200MHzDDR400200MHzPC-3200400M3.2 GB/sDDR2-800400MHzPC2-6400800M6.4 GB/sDDR3-1600800MHzPC3-128001600M12.8 GB/s時(shí)鐘頻率=100MHz 內(nèi)部頻率=200MHz 傳輸頻率=400MHz存儲(chǔ)單元陣列數(shù)據(jù)總線時(shí)鐘頻率=100MHz 內(nèi)部頻率=100MHz 傳輸頻率=200MHz存儲(chǔ)

19、單元陣列數(shù)據(jù)總線緩沖器緩沖器緩沖器緩沖器DDRDDR2192.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)的組成存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPU速度差距愈來愈大速度差距愈來愈大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(gè)數(shù)量級(jí)），個(gè)數(shù)量級(jí)），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(shí)，存寫數(shù)時(shí)，CPU往往往需要等待往需要等待202.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)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(chǔ)器，它由儲(chǔ)器，它由SRAM組成組成

20、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(yùn)行時(shí)，程序運(yùn)行時(shí)，CPU使用的一部分使用的一部分?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)/指令會(huì)預(yù)先成批拷貝在指令會(huì)預(yù)先成批拷貝在cache中，中，cache的內(nèi)容是主存的內(nèi)容是主存儲(chǔ)器中部分內(nèi)容的映象儲(chǔ)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(shí)，先檢查指令時(shí)，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(chǔ)器而不用訪問主存儲(chǔ)器012345678910111213141589143444101010主存中的部分信息拷主存中的部分信息

21、拷貝在貝在cache存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)器中cache主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器CPUCPU芯片芯片212.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)的組成如何提高如何提高cache的命中率？的命中率？n增大增大cache容量容量n采用多級(jí)采用多級(jí)cache技術(shù)技術(shù)(2級(jí)或級(jí)或3級(jí)等級(jí)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(shí)，采用有效的算法將讀入的內(nèi)容替換不能命中時(shí)，采用有效的算法將讀入的內(nèi)容替換cache中暫時(shí)不使用的內(nèi)容中暫時(shí)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222.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)的組成

22、小結(jié)：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)小結(jié)：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)cache存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器(RAM和和ROM)外存儲(chǔ)器（軟盤、硬盤、光盤）外存儲(chǔ)器（軟盤、硬盤、光盤）后備存儲(chǔ)器（磁帶庫、光盤庫）后備存儲(chǔ)器（磁帶庫、光盤庫）內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器寄存器寄存器典型容量典型容量1KB幾個(gè)幾個(gè)MB幾個(gè)幾個(gè)GB100GB-1TB10TB-100TB典型存取時(shí)間典型存取時(shí)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(jià)格比價(jià)格比，計(jì)算機(jī)中各，計(jì)算機(jī)中各種存儲(chǔ)器組成一個(gè)層狀的塔式結(jié)構(gòu)，取長補(bǔ)短，協(xié)調(diào)工作種

23、存儲(chǔ)器組成一個(gè)層狀的塔式結(jié)構(gòu)，取長補(bǔ)短，協(xié)調(diào)工作 工作過程：工作過程：1）CPU運(yùn)行時(shí)，需要的操作數(shù)大部分來自寄存器運(yùn)行時(shí)，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(chǔ)器中取存儲(chǔ)器中取(存存) 數(shù)據(jù)時(shí)，先訪問數(shù)據(jù)時(shí)，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 cache232.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)的組成2.3.3 I/O控制與控制與I/O接口接口242.3

24、PC主機(jī)的組成主機(jī)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(chǔ)器的指定區(qū)域?qū)⑤斎朐O(shè)備輸入的信息送到內(nèi)存儲(chǔ)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(chǔ)器指定區(qū)域的內(nèi)容送出到輸出設(shè)備將內(nèi)存儲(chǔ)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(diǎn)：操作的特點(diǎn)：nI/O操作與操作與CPU的運(yùn)算可同時(shí)進(jìn)行的運(yùn)算可同時(shí)進(jìn)行n多個(gè)多個(gè)I/O設(shè)備的操作也可同時(shí)進(jìn)行工作設(shè)備的操作也可同時(shí)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(dú)

25、立地控制獨(dú)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(diǎn)操作的任務(wù)與特點(diǎn)252.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)的組成 關(guān)于計(jì)算機(jī)中的總線關(guān)于計(jì)算機(jī)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(gè)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(gè)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(diǎn)：總線的特點(diǎn)：1 共享共享 ； 2 高速高速 n總線的性能：數(shù)據(jù)通路寬度；總線工作頻率；每秒傳輸次數(shù)總線的性能：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

26、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（前端總線總線（前端總線FSB）n存儲(chǔ)器總線存儲(chǔ)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)主板上兩種擴(kuò)充插槽：對應(yīng)主板上兩種擴(kuò)充插槽： PCI插槽插槽 PCI-E插槽插槽262.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)的組成PCI 和和 PCI-E 擴(kuò)充卡插槽擴(kuò)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(gè)串行傳輸個(gè)串行傳輸通道；通道； 最高傳輸速率最高

27、傳輸速率:250MB/s 顯卡插槽顯卡插槽 (PCI-E x16)16個(gè)串行傳輸通道；個(gè)串行傳輸通道； 最高傳輸速率最高傳輸速率:5GB/s 272.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)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(shí)現(xiàn)總線接口的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)總線接口的統(tǒng)一n采用高速串行傳輸，以點(diǎn)對點(diǎn)的方式與主機(jī)進(jìn)行通信采用高速串行傳輸，以點(diǎn)對點(diǎn)的方式與主機(jī)進(jìn)行通信282.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)的組成教學(xué)參考：教學(xué)

28、參考： PCI-E的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)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x16，292.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)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(jī)之間的連接器設(shè)備與主機(jī)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

29、位一起進(jìn)行傳輸）n從是否能連接多個(gè)設(shè)備來分：從是否能連接多個(gè)設(shè)備來分：n總線式（可連接多個(gè)設(shè)備）總線式（可連接多個(gè)設(shè)備）n獨(dú)占式（只能連接獨(dú)占式（只能連接1個(gè)設(shè)備）個(gè)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）302.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)的組成I/O設(shè)備接口設(shè)備接口串行口串行口9針針并行口并行口VGA視頻口視頻口鍵盤接口鍵盤接口雙絞線接口雙絞線接口PS/2接口接口串行口串行口25針針同軸電纜網(wǎng)同軸電纜網(wǎng)絡(luò)接口絡(luò)接口顯示器顯示器接口接口麥克風(fēng)麥克風(fēng)音音 箱箱鍵盤接口鍵盤接口并行口并行口USB接口接口以太

30、網(wǎng)以太網(wǎng)雙絞線接口雙絞線接口串行口串行口鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器接口接口(安裝在主板上的安裝在主板上的I/O設(shè)備接口設(shè)備接口)312.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)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 稱稱數(shù)據(jù)傳數(shù)據(jù)傳輸方式輸方式數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn)插頭插頭/插座插座形式形式可連接的可連接的設(shè)備數(shù)目設(shè)備數(shù)目通常連接的設(shè)備通常連接的設(shè)備串行口串行口串行串行,雙向雙向5019200 b/sEIA-232或或EIA-422DB25F或或DB9F1鼠標(biāo)器，鼠標(biāo)器，MODEM并行口并行口(增強(qiáng)式增強(qiáng)式)并行并行,雙向雙向1.5MB/sIEEE 1284DB25M1打印機(jī)，掃描儀打印機(jī)，

31、掃描儀USB(1.0)USB(1.1)串行串行,雙向雙向1.5Mb/s(慢速慢速)1.5MB/s(全速全速)USB-IFA型，型，B型型最多最多127鍵盤，鼠標(biāo)器，數(shù)碼鍵盤，鼠標(biāo)器，數(shù)碼相機(jī)，移動(dòng)盤等相機(jī)，移動(dòng)盤等USB(2.0)串行串行,雙向雙向60MB/s(高速高速)USB-IFA型，型，B型，型，Mini型型最多最多127外接硬盤，數(shù)字視頻外接硬盤，數(shù)字視頻設(shè)備，掃描儀等設(shè)備，掃描儀等IEEE 1394aIEEE 1394b 串行串行,雙向雙向50MB/s,100MB/s, 200MB/sFireWire(i.Link)最多最多63數(shù)字視頻設(shè)備數(shù)字視頻設(shè)備IDE并行并行,雙向雙向66MB

32、/s100MB/s133MB/sUltra ATA/66 Ultra ATA/100Ultra ATA/133(E-IDE)14硬盤，光驅(qū)，軟驅(qū)硬盤，光驅(qū)，軟驅(qū)SATA串行串行,雙向雙向150MB/s300MB/sSATA1.0SATA2.07針插頭針插頭/插插座座1硬盤硬盤顯示器輸出顯示器輸出接口接口并行并行,單向單向200500MB/sVGAHDB151顯示器顯示器PS/2接口接口串行串行,雙向雙向低速低速IBM1鍵盤或鼠標(biāo)器鍵盤或鼠標(biāo)器紅外線接口紅外線接口(IrDA)串行串行,雙向雙向115,000 bps 或或 4 Mbps紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)不需要不需要1鍵盤，鼠標(biāo)器，打印鍵

33、盤，鼠標(biāo)器，打印機(jī)等機(jī)等322.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)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(gè)設(shè)備、串行傳輸高速、可連接多個(gè)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線連接器，體積小，符合即插即用規(guī)范（線連接器，體積小，符合即插即用規(guī)范（Plug & Play,即即PnP）n使用使用“US

34、B集線器集線器” 擴(kuò)展機(jī)器的擴(kuò)展機(jī)器的USB接口，最多連接接口，最多連接127個(gè)設(shè)個(gè)設(shè)備備n可通過可通過USB接口由主機(jī)向外設(shè)提供電源接口由主機(jī)向外設(shè)提供電源(5V，100500 mA) USB標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)USB 3.0332.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)的組成USB接口的接口的3種類型種類型接口類型接口類型A,通常通常在在PC上出現(xiàn)上出現(xiàn)接口類型接口類型B,通常在通常在USB設(shè)備上出現(xiàn)設(shè)備上出現(xiàn)Mini-USB,數(shù)碼數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)硬盤相機(jī)、移動(dòng)硬盤等設(shè)備經(jīng)常使用等設(shè)備經(jīng)常使用USB集線器集線器, 可擴(kuò)展可擴(kuò)展PC機(jī)的機(jī)的USB接口接口黑黑地地GND4綠綠數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)DATA3白白數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)DATA2紅紅電源

35、電源VCC1導(dǎo)線顏色導(dǎo)線顏色名名 稱稱信信 號(hào)號(hào)引引 腳腳342.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)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(dú)立的設(shè)備，它們一般通過設(shè)備通常都是物理上相互獨(dú)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(kuò)展卡或者南橋芯片與控制器通過擴(kuò)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(jī)打印機(jī)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

36、盤硬盤光驅(qū)光驅(qū)I/O設(shè)備設(shè)備CPU主板主板I/O設(shè)備設(shè)備I/O控制器控制器（擴(kuò)充卡）（擴(kuò)充卡）機(jī)箱機(jī)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(jī)機(jī) 箱箱芯片組芯片組IDE接口接口機(jī)箱機(jī)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352.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)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(kuò)展槽主板擴(kuò)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(chǔ)器主存儲(chǔ)器0A北橋芯片北橋芯片y存儲(chǔ)器總線存儲(chǔ)器總線顯卡362.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)的組成附附 錄錄372.3 PC主機(jī)的組成主機(jī)的組成SRAM的存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元6管靜態(tài)管靜態(tài)NMOS存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元讀出時(shí)：讀出時(shí)： - 置置2個(gè)位線為高電平個(gè)位線為高電平 - 置字線為置字線為1 - 根據(jù)存儲(chǔ)單元的狀態(tài)根據(jù)存儲(chǔ)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(shí)：寫入時(shí)： - 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