微型計算機系統(tǒng)的組成ppt課件

1、計算機導論計算機導論第第2章章 微型計算機系統(tǒng)的組成微型計算機系統(tǒng)的組成本章導讀：本章導讀： 重點論述了微機的中央處置器、存儲器、重點論述了微機的中央處置器、存儲器、輸入輸入/輸出設備的類型、開展和主要性能目的。輸出設備的類型、開展和主要性能目的。 重點內容：重點內容： 計算機軟、硬件系統(tǒng)構成、中央處置器的類計算機軟、硬件系統(tǒng)構成、中央處置器的類型、性能和目的型、性能和目的 、存儲器的類型、性能和目的輸、存儲器的類型、性能和目的輸入入/輸出設備的類型、性能和目的。輸出設備的類型、性能和目的。 計算機導論計算機導論第第2章章 微型計算機系統(tǒng)的組成微型計算機系統(tǒng)的組成 2.1 2.1 概述概述 2

2、.2 2.2 中央處置器中央處置器CPU CPU 2.3 2.3 存儲器存儲器2.4 2.4 總線與輸入總線與輸入/ /輸出輸出 接口電路接口電路2.5 2.5 輸入輸入/ /輸出設備輸出設備計算機導論計算機導論2.1 概述概述2.1.1 硬件系統(tǒng) 微型計算機的硬件系統(tǒng)主要由CPU、存儲器、系統(tǒng)總線、接口電路及I/O設備等部件組成。 計算機導論計算機導論2.1 概述概述2.1.1 硬件系統(tǒng)內存儲器內存儲器控制器控制器輸入輸入設備設備輸出輸出設備設備數據流數據流地地 址址控制流控制流運算器運算器計算機導論計算機導論光盤驅動器軟盤驅動器主機箱顯示器鍵盤鼠標計算機導論計算機導論微型計算機任務原理運算

3、處置 存儲記錄 控制協(xié)調計算機導論計算機導論計算機的言語二進制計算機導論計算機導論二進制概念128128瓦瓦3232瓦瓦6464瓦瓦1616瓦瓦8 8瓦瓦4 4瓦瓦1 1瓦瓦2 2瓦瓦信息復制的準確性信息復制的準確性運算規(guī)那么簡單運算規(guī)那么簡單電子線路制造計算機成為能夠電子線路制造計算機成為能夠計算機導論計算機導論程序和指令機器指令格式機器指令格式操作碼操作碼 操作數操作數機器執(zhí)行什么操作機器執(zhí)行什么操作執(zhí)行對象詳細數、存放位置執(zhí)行對象詳細數、存放位置計算機導論計算機導論信息的存儲單位位位BitBit：度量數據的最小單位：度量數據的最小單位字節(jié)字節(jié)ByteByte：最常用的根本單位：最常用的根

4、本單位K K 字節(jié)字節(jié)1K = 1024 byte1K = 1024 byteM M兆字節(jié)兆字節(jié)1M = 1024 K1M = 1024 KG G吉吉 字節(jié)字節(jié)1G = 1024 M 1G = 1024 M T T太字節(jié)太字節(jié)1T = 1024 G1T = 1024 Gb7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0=27+ 24+ 22+ 20計算機導論計算機導論2.1 概述2.1.2 軟件系統(tǒng) 軟件是提高計算機運用效率、擴展計算機功能的程序總稱，它由各種程序和數據組成。軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和運用軟件組成。 在硬件根底上的系統(tǒng)軟件是對硬件功能的擴展與完善，而操作系統(tǒng)是配置在硬件上的第一層軟件，它

5、是對硬件功能的第一次擴展，從而構成了一個比硬件裸機功能更強大、運用更方便的虛擬計算機。一切系統(tǒng)適用程序以及更上層的運用程序都在操作系統(tǒng)虛擬機上運轉，他們受操作系統(tǒng)的一致管理和控制。硬件和軟件的整體稱為計算機系統(tǒng)資源，其系統(tǒng)構成表示圖見圖2-2。 計算機導論計算機導論2.1 概述 軟件 系統(tǒng)軟件 程序設計語言 應用軟件：如軟件包、數據庫等 機器語言 匯編語言 高級語言 監(jiān)控程序 操作系統(tǒng) 編輯程序 解釋程序 編譯程序 診斷程序 2.1.2 軟件系統(tǒng)計算機導論計算機導論硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主機主機外部設備外部設備系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件運用軟件運用軟件中央處置器中央處置器內存儲器內存儲器輸入設

6、備輸入設備輸出設備輸出設備外存儲器外存儲器操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)言語處置系統(tǒng)言語處置系統(tǒng)系統(tǒng)效力程序系統(tǒng)效力程序數據庫管理系統(tǒng)數據庫管理系統(tǒng)文字處置軟件文字處置軟件表格處置軟件表格處置軟件輔助設計軟件輔助設計軟件實時控制軟件實時控制軟件運算器運算器控制器控制器只讀存儲器只讀存儲器隨機存儲器隨機存儲器計算機導論計算機導論2.2 中央處置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技術和開展 1、CPU主要性能目的1CPU字長：CPU的字長位數通常是指CPU內部數據總線寬度或位數。它是CPU數據處置才干的重要目的。2CPU主頻。CPU主頻也叫CPU的任務頻率或CPU內部總線頻率，是CPU內核整數和浮點運算器電

7、路的實踐運轉頻率，亦是CPU本身任務頻率。 計算機導論計算機導論2.2 中央處置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技術和開展 3CPU外頻。CPU的外頻也是指CPU從主板上獲得的任務頻率。它是由主板上晶體震蕩電路為CPU提供的基準時鐘頻率，也就是主板的任務頻率。4CPU倍頻系數 CPU主頻、外頻和倍頻系數關系如下： CPU主頻 = CPU外頻 倍頻系數5前端總線頻率。前端總線FSB：Front Side Bus指主板芯片組中的北橋芯片與CPU之間傳輸數據的通道，因此也可以稱為是CPU的外部總線。計算機導論計算機導論2.2 中央處置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技術和開展 2、CPU

8、技術1CPU字長：CPU的字長位數通常是指CPU內部數據總線寬度或位數。它是CPU數據處置才干的重要目的。2CPU主頻。CPU主頻也叫CPU的任務頻率或CPU內部總線頻率，是CPU內核整數和浮點運算器電路的實踐運轉頻率，亦是CPU本身任務頻率。 計算機導論計算機導論2.2 中央處置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技術和開展 2、CPU技術4指令與數據分開。經典奔騰有兩個高速緩存，一個用于緩存指令，一個用于緩存數據，這種把指令與數據分開存取構造稱為哈佛構造5固化常用指令。奔騰把常用指令，例如把MOV、ADD、INC、DEC、PUSH等指令改用硬件實現，而不用微代碼操作，使指令的運轉速度進一

9、步加快。6加強的32位數據總線。7采用PCI部分總線。8錯誤檢測及功能冗余校驗技術。9能源效率技術。10支持多重處置。計算機導論計算機導論2.2 中央處置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技術和開展 3、CPU的開展 CPU從最初開展至今曾經有三十多年的歷史了，這期間，按照其處置信息的字長，CPU可以分為：4位處置器、8位處置器、16位處置器、32位處置器以及64位處置器，可以說個人電腦的開展是隨著CPU的開展而前進的，甚至可以說英特爾的開展史就是CPU的開展史。計算機導論計算機導論2.2 中央處置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技術和開展 3、CPU的開展幾種CPU的外觀圖如下所示

10、。 圖 2-3 4004CPU 圖 2-4 80386 計算機導論計算機導論2.2 中央處置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技術和開展 3、CPU的開展幾種CPU的外觀圖如下所示。 圖 2-5 80486 圖 2-6 Pentium Pro 計算機導論計算機導論2.2 中央處置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技術和開展 3、CPU的開展幾種CPU的外觀圖如下所示。 圖 2-7 Celeron 圖 2-8 Pentium 4 圖 2-9 Itanium 計算機導論計算機導論2.2 中央處置器中央處置器CPU2.2.2 CPU的根本組成1、控制單元 控制單元Contral Unit是硬

11、件系統(tǒng)的控制部件。它能自動、逐條地從內存儲器中取出指令，將指令翻譯轉換成控制信號電脈沖，并按時間順序和節(jié)拍，發(fā)往其他部件，指揮各部件有條不紊地協(xié)同任務。2運算單元 運算單元Arithmetic Logic Unit，ALU又稱為算術邏輯單元，是擔任處置數據的部件。它既能進展加、減、乘、除等算術運算，又能進展與、或、非、比較等邏輯運算。可以把它比做數據的加工廠。計算機導論計算機導論2.2 中央處置器CPU2.2.2 CPU的根本組成3、摩爾定律 在芯片制造技術中，有一條摩爾定律Moores Law，即每十八個月集成電路的密度翻一番，表示它的功能要翻一番。摩爾是英特爾公司的開創(chuàng)人之一，20多年來，

12、該定律在業(yè)界不斷正確，帶動著微機不停地更新?lián)Q代，總的趨勢是CPU字長“位數不斷增多，速度目的“主頻不斷加快，功能不斷加強，而價錢又不斷下降。計算機導論計算機導論計算機第一定律摩爾定律單單位位時時間間執(zhí)執(zhí)行行的的指指令令數數百萬條百萬條/每秒每秒每每18個月芯片才干增長一倍。個月芯片才干增長一倍。晶體管數晶體管數計算機導論計算機導論2.3 存儲器2.3.1 存儲器的分類1、按存儲介質分類1半導體存儲器2磁外表存儲器3光存儲器2、按存儲器的讀寫功能分類1只讀存儲器ROM2隨機存儲器RAM計算機導論計算機導論2.3 存儲器2.3.1 存儲器的分類3、按信息的可保管性分類1非永久性記憶的存儲器。2永久

13、性記憶的存儲器4按在微機系統(tǒng)中的作用分類1主存儲器2輔助存儲器3高速緩沖存儲器計算機導論計算機導論2.3 存儲器2.3.2 存儲器的根本性能目的1、存儲容量存儲器可以存儲的二進制信息總量稱為存儲容量。存儲容量通常以字節(jié)B為單位來表示，對于大容量存儲器還可以用千字節(jié)KB、兆字節(jié)MB、吉字節(jié)GB、太字節(jié)TB等表示。其換算關系為：1KB=210B=1024B1MB=220B=1024KB1GB=230B=1024MB1TB=240B=1024GB計算機導論計算機導論2.3 存儲器2.3.2 存儲器的根本性能目的2、存取速度 存儲器的存取速度可以用存取時間和存取周期來衡量。 1存取時間。存取時間是指啟

14、動一次存儲器操作到完成該操作所用的時。 2存取周期。存取周期是指延續(xù)兩次獨立的存儲器操作之間的最小時間間隔。通常存取周期略大于存取時間，其差別與存儲器的物理實現細節(jié)有關。3、價錢存儲器的價錢常用每位的價錢來衡量。計算機導論計算機導論2.3 存儲器 2.3.3 存儲系統(tǒng)的層次構造 所謂存儲系統(tǒng)的層次構造，就是把各種不同存儲容量、存取速度和價錢的存儲器按層次構造組成多層存儲器，并經過管理軟件和輔助硬件有機組合成一致的整體，使所存放的程序和數據按層次分布在各種存儲器中。目前，在計算機系統(tǒng)中通常采用三級層次構造來構成存儲系統(tǒng)，主要由高速緩沖存儲器Cache、主存儲器和輔助存儲器組成，如圖2-10所示。

15、計算機導論計算機導論 CPU 高 速 緩 存 主 存 儲 器 I/O 控 制 電 路 高 速 緩 存 輔 存 磁 盤 光 盤 磁 帶 圖 2-10 存 儲 系 統(tǒng) 的 多 級 層 次 結 構 計算機導論計算機導論2.4 總線與輸入/輸出接口電路 2.4.1 總線 總線：計算機系統(tǒng)中傳輸信息的公共通道。按位置可將總線分為以下三類： 1片內總線：片內總線是指在微處置器芯片內部各單元之間傳輸信息的總線，它主要用于芯片級的互連。 2系統(tǒng)總線：也稱內總線，用以實現微機系統(tǒng)與各種擴展插件板之間的相互銜接，是微機系統(tǒng)所特有的總線，普通用于模板之間的銜接，系統(tǒng)總線有時也稱為板級總線。目前這類總線已根本上實現了

16、規(guī)范化，例如STD總線、ISA總線、VESA總線、PCI總線等。在微型計算機主板上的各種擴展插槽都屬于內總線。計算機導論計算機導論2.4 總線與輸入/輸出接口電路 2.4.1 總線3外部總線 這是微型計算機之間或微型計算機與外部設備之間進展通訊的總線，主要用于設備級的互連。外部總線也稱為通訊總線。其種類比較多，通常與特定的設備有關，例如：RS-232C總線、RS-458總線、USB總線等。 圖2-11所示即為常見的微型計算機總線層次的典型構造。計算機導論計算機導論擴充存儲器打印機接口通信接口網絡接口儀表接口計算機打印機智能儀表局域網絡ROMRAMI/O接口CPU內總線芯片總線外總線主機板計算機

17、導論計算機導論2.4 總線與輸入/輸出接口電路2.4.2 ISA、PCI、AGP、USB、IEEE 4總線1ISAIndustry Standary Architecture總線1數據寬度：16位2任務頻率：8MHZ3數據傳輸率：8Mb/S4尋址空間：1M2PCIPeripheral Component Interconnect總線1數據寬度：32位，可擴展到64位2任務頻率：33MHZ3數據傳輸率：133Mb/S計算機導論計算機導論2.4 總線與輸入/輸出接口電路2.4.2 ISA、PCI、AGP、USB、IEEE 4總線3、AGPAdvanced Graphics Port總線 AGP是I

18、ntel公司配合Pentium處置器開發(fā)的總線規(guī)范，它是一種可自在擴展的圖形總線構造。1數據寬度：32位2任務頻率：33MHZ或133MHZ3數據傳輸率：266Mb/S或533Mb/S4、通用串行總線USBUniversal Serial Bus總線 通用串行總線是一種新型的輸入/輸出總線接口。USB接口為外部設備提供電源， USB設備可以起集線器作用，經過集線器可同時銜接127臺輸入/輸出設備。最大數據傳輸率為12Mb/S。計算機導論計算機導論2.4 總線與輸入/輸出接口電路2.4.2 ISA、PCI、AGP、USB、IEEE 4總線5、IEEE l394總線 IEEE l394是一種銜接外

19、部設備的機外總線，按串行方式通訊。這種接口規(guī)范允許把計算機、計算機外部設備如硬盤、打印機、掃描儀、各種家電如數碼相機、DVD播放機、視頻等非常簡單地銜接在一同。計算機導論計算機導論2.4 總線與輸入/輸出接口電路2.4.3 輸入/輸出接口電路1、硬盤接口 目前在微機中運用最廣泛的硬盤接口規(guī)范是IDE和SCSI規(guī)范。1IDE由Compaq開發(fā)并由Western Digital公司消費的硬盤控制器接口。它的最大特點是把控制器集成到硬盤驅動器內。2EIDEEnhanced IDE接口規(guī)范。EIDE是Western Digital為取代IDE而開發(fā)的接口規(guī)范。采用EIDE接口的微機系統(tǒng)中，己直接將EI

20、DE接口集成在主板上，不再需求單獨的適配卡。計算機導論計算機導論2.4 總線與輸入/輸出接口電路2.4.3 輸入/輸出接口電路3SCSISmall Computer System Interface，小型計算機系統(tǒng)接口接口規(guī)范。SCSI由美國國家規(guī)范協(xié)會ANSI1986年6月公布的接口規(guī)范稱為SCSI-1，1990年又推出了SCSI-2規(guī)范。可與各種采用SCSI接口規(guī)范的外部設備相連，如硬盤驅動器、掃描儀、光盤、打印機和磁帶驅動器等。計算機導論計算機導論2.4 總線與輸入/輸出接口電路2.4.3 輸入/輸出接口電路2、RS-232-C接口 RS-232-C是美國電子工業(yè)協(xié)會EIAElectro

21、nic Industry Association制定的一種串行接口規(guī)范。RS是英文“引薦規(guī)范的縮寫，232為標識號，C表示修正次數。RS-232-C總線規(guī)范設有25條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道，在多數情況下主要運用主通道，對于普通的通訊，僅需幾條信號線就可實現，如一條發(fā)送線、一條接納線及一條地線。最大通訊間隔為15m。串行接口目前最普遍的用途是銜接鼠標和調制解調器，常被稱為異步通訊適配器接口，串行端口插座分為9針或25針兩種。串行接口被賦予專門的設備名COMl和COM2。計算機導論計算機導論2.5 輸入/輸出設備2.5.1 輸入設備1、鍵盤 微型機的鍵盤是從英文打字機演化而來的。鍵盤

22、是微型計算機不可短少的輸入設備，如圖2-12所示。任何一臺微機首先必需具備一個規(guī)范的通用鍵盤，在這個鍵盤上應有26個英文字母鍵，“0到“9十個阿拉伯數字鍵和其他一些功能鍵。圖 2-12 鍵盤 計算機導論計算機導論2.5 輸入/輸出設備2.5.1 輸入設備2鼠標 由于Windows操作系統(tǒng)的盛行，因此在和計算機溝通方式中，鼠標這類指向安裝便有其重要的位置。鼠標能方便地將光規(guī)范確定位在要指定的屏幕位置，很方便地完成各種操作。因此，在Windows操作系統(tǒng)中鼠標是必不可少的輸入設備。如圖2-13所示。 鼠標分為機械式、光學式、光學機械式、光電式幾種，對鼠標的操作可分為左擊、右擊、雙擊及拖動，這四種不

23、同的操作可以實現不同的功能。 鼠標器最常用接口有3種：串行口、公用鼠標器端口PS/2、USB接口。計算機導論計算機導論圖 2-13 鼠標 計算機導論計算機導論2.5 輸入/輸出設備2.5.1 輸入設備3、掃描儀 掃描儀是計算機輸入圖片運用的主要設備，它內部有一套光電轉換系統(tǒng)，可以把各種圖片信息轉換成計算機圖像數據，并傳送給計算機，再由計算機進展圖像處置、編輯、存儲、打印輸出或傳送給其他設備。 按顏色來分，掃描儀分成單色和彩色兩種；按操作方式分，可分為手持式和臺式掃描儀。 掃描儀的主要技術目的有分辨率、灰度層次、掃描速度等。 掃描儀如圖2-14所示計算機導論計算機導論圖 2-14 掃描儀 底座頂

24、蓋透明玻璃計算機導論計算機導論2.5 輸入/輸出設備2.5.2 輸出設備1、顯示設備1CRT顯示器 CRT顯示器可以依顯像管的顏色來分，如單色和彩色，彩色可以顯示彩色，也可以顯示單色。但是，在實踐運用中，人們習慣于以顯示器所銜接主機的顯示卡來分。如MDA單色顯示器、CGA彩色顯示器、EGA彩色顯示器、VGA彩色顯示器、TVGA彩色顯示器等。 CRT顯示器如圖2-15所示。計算機導論計算機導論圖 2-15 CRT 顯示器 計算機導論計算機導論2.5.2 輸出設備CRT顯示器的主要技術目的：1屏幕尺寸：指屏幕對角線長度，普通有14、15、17、19、20、21英寸等多個尺寸。2點距：指CRT陰極射

25、線管上兩個顏色一樣的磷光點之間的間隔，單位是mm3像素和分辨率：分辨率指屏幕上像素的數目，像素是指組成圖像的最小單位，也即上面提到的發(fā)光點。比如，800600的分辨率是說在程度方向上有800個像素，在垂直方向有600個像素。為了控制像素的亮度和彩色深度，每個像素需求很多個二進制位來表示，假設要顯示256種顏色，那么每個像素至少需求8位一個字節(jié)來表示。2.5 輸入/輸出設備計算機導論計算機導論2.5 輸入/輸出設備2.5.2 輸出設備2LCDLiquid Crystal Display，液晶顯示器。有低眩目的全平面屏幕，低功耗和普通監(jiān)視器的100W相比，只需5W。有源陣列的LCD面板的顏色質量實踐上超越了大多數CRT顯示器。LCD顯示器提供比同尺寸CRT顯示器更大的可視圖像，有4種根本的LCD選擇：無源陣列單色、無源陣列彩色、有源陣列模擬彩色和最新的有源陣列數字彩色。 LCD顯示器如圖2-16所示。計算機導論計算機導論