計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)0課件

計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)方法《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》、《電子技術(shù)》等課程的學(xué)生。學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)（講課28學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)20學(xué)時(shí)）計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)方法課程內(nèi)容：計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)介。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)。CPU的結(jié)構(gòu)與工作原理。指令系統(tǒng)與匯編語(yǔ)言?？偩€技術(shù)。

存儲(chǔ)器。輸入/輸出系統(tǒng)和中斷系統(tǒng)。接口電路（包含定時(shí)/計(jì)數(shù)器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器）。外部設(shè)備。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)難點(diǎn)：1.許多硬件知識(shí)沒(méi)有實(shí)物對(duì)應(yīng)，比較抽象，邏輯性強(qiáng)。2.一種新的思維模式。3.硬件技術(shù)更新快，感覺(jué)所學(xué)的硬件知識(shí)技術(shù)陳舊，無(wú)興趣。

計(jì)算機(jī)基本原理課程計(jì)劃計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)單發(fā)展歷程存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)原理計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)單發(fā)展歷程?幾種電子元件比較—電子管幾種電子元件比較—晶體管幾種電子元件比較—集成電路今天的計(jì)算機(jī)2003年：90納米2007年：65納米2008年：45納米2010年：32納米1986年：1200納米小巧且便宜納米=10-9米CPU工藝今天的計(jì)算機(jī)功耗低150KW幾十W運(yùn)算速度快

每秒進(jìn)行1012次馮-諾依曼計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)與指令將程序?qū)崿F(xiàn)存儲(chǔ)到主存儲(chǔ)器中，使計(jì)算機(jī)在工作時(shí)自動(dòng)的從存儲(chǔ)器中讀取指令和數(shù)據(jù)由于運(yùn)算器存儲(chǔ)器控制器輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)焦點(diǎn)人物1946年6月美籍匈牙利人馮.諾依曼博士(Dr.HohnvonNeumann)論文: 《計(jì)算機(jī)裝置邏輯結(jié)構(gòu)初探》產(chǎn)品： “存儲(chǔ)程序式“計(jì)算機(jī)，電子離散變量計(jì)算機(jī)（TheElectronicDiscreteVariableComputer）——EDVAC輸入設(shè)備存儲(chǔ)器輸出設(shè)備運(yùn)算器控制器控制信號(hào)反饋信號(hào)操作指令地址指令馮-諾依曼計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成基本術(shù)語(yǔ)微型計(jì)算機(jī)----簡(jiǎn)稱(chēng)uC或MC（MicroComputer），是指以微處理器為核心，配上存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路及系統(tǒng)總線所組成的計(jì)算機(jī)，又稱(chēng)主機(jī)或微電腦。單板微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)系微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成硬件系統(tǒng)

輸入設(shè)備

輔助存儲(chǔ)設(shè)備

輸出設(shè)備

運(yùn)算器

主存儲(chǔ)器

控制器

存儲(chǔ)器

CPU

數(shù)據(jù)流

控制流

指令流

主機(jī)外設(shè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成軟件系統(tǒng)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除了硬件系統(tǒng)外，還必須配置有軟件系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)軟件通常分為兩類(lèi)：系統(tǒng)軟件和用戶(hù)軟件。

主機(jī)

外設(shè)

中央處理器（CPU）

內(nèi)存

運(yùn)算器

控制器

隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）

只讀存儲(chǔ)器（ROM）

高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）

輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音響等

輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀、麥克風(fēng)等

外存：軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)、閃存（優(yōu)盤(pán)）等

系統(tǒng)軟件

應(yīng)用軟件

語(yǔ)言處理程序：C、Pascal、FORTRAN、VisualBASIC等

操作系統(tǒng)：Dos、Windows、UNIX、Linux、MACOSX

實(shí)用程序：診斷程序、排錯(cuò)程序等

專(zhuān)用應(yīng)用軟件：如各企業(yè)的管理信息系統(tǒng)等

通用應(yīng)用軟件：辦公軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次構(gòu)成用戶(hù)系統(tǒng)應(yīng)用程序操作系統(tǒng)機(jī)器語(yǔ)言硬件系統(tǒng)微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)根據(jù)所傳送信息的內(nèi)容和作用不同，系統(tǒng)總線分為3種：數(shù)據(jù)總線（DataBus，DB）地址總線（AddressBus，AB）控制總線（ControlBus，CB）采用總線結(jié)構(gòu)時(shí)，系統(tǒng)中各部件均掛在總線上，可以使微機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，并具有更大的靈活性和更好的可擴(kuò)展性。一個(gè)簡(jiǎn)單的微處理器主要由運(yùn)算器、控制器和內(nèi)部寄存器陣列3個(gè)基本部分組成。運(yùn)算器用來(lái)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算以及移位循環(huán)等操作控制器將指令功能轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)內(nèi)部寄存器組用來(lái)保存控制或運(yùn)算的數(shù)據(jù)及結(jié)果等累加器數(shù)據(jù)寄存器程序計(jì)數(shù)器地址寄存器標(biāo)志寄存器微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)微機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)字長(zhǎng)字長(zhǎng)指CPU進(jìn)行運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理的最基本的信息位長(zhǎng)度，也就是一次可以處理的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)。計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)已經(jīng)由8位、16位發(fā)展到現(xiàn)在的32位、64位。運(yùn)算速度運(yùn)算速度是指計(jì)算機(jī)每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，單位為每秒百萬(wàn)條指令主存容量主存容量是指主存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)二進(jìn)制信息的總量。內(nèi)存容量越大。微型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)單元數(shù)越多,其“記憶”的功能越強(qiáng)。外圍設(shè)備的配置外部設(shè)備的配置及擴(kuò)展能力主要指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接各種外部設(shè)備的可能性、靈活性和適應(yīng)性。系統(tǒng)軟件配置軟件配置也是衡量微機(jī)性能的主要指標(biāo)，主要考察其操作系統(tǒng)是否操作簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大而且能夠滿(mǎn)足用戶(hù)要求CPU的主要參數(shù)主頻CPU的工作頻率，如平時(shí)說(shuō)P41.8G即主頻為1.8GHz外頻CPU的外部時(shí)鐘頻率，一般為66MHz、100MHz、133MHz等，現(xiàn)在可以達(dá)到333MHz或者更高。倍頻CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。主頻=外頻×倍頻微機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)CPU的主要參數(shù)接口指CPU和主板連接的接口，接口方式有引腳式、卡式、觸點(diǎn)式、針腳式。目前主流針腳式。根據(jù)針腳數(shù)不同，常見(jiàn)Socket370、Socket423、Socket478、Socket775緩存一種可以提升CPU存取數(shù)據(jù)效率的存儲(chǔ)器。有L1或L2甚至L3緩存。L1緩存單位一般為KB。多媒體指令集專(zhuān)門(mén)為提高計(jì)算機(jī)在多媒體、三維圖形方面的應(yīng)用能力而增加的指令。主要有Intel的MMX、SSE/SSE2和AMD的3DNow指令集。微機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)CPU的主要參數(shù)制造工藝決定集成度。早期有0.5um，現(xiàn)主要0.18u