第二章計(jì)算機(jī)組成原理

第二章計(jì)算機(jī)組成原理第一頁(yè)，共89頁(yè)。

PC機(jī)的物理組成-機(jī)箱、顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)器等

機(jī)箱內(nèi)包含-主板、硬盤(pán)、軟驅(qū)、光驅(qū)、電源、風(fēng)扇等

主板上安裝

CPU、芯片組、內(nèi)存條、總線插槽、I/O控制器、I/O端口、擴(kuò)充卡等部件臺(tái)式機(jī)第二頁(yè)，共89頁(yè)。臺(tái)式PC機(jī)(立式)的主機(jī)箱擴(kuò)展空間第三頁(yè)，共89頁(yè)。PC機(jī)的物理結(jié)構(gòu)

鍵盤(pán)

鼠標(biāo)器

打印機(jī)

顯示器

話筒音箱

網(wǎng)線

I/O總線

I/O接口硬盤(pán)，光驅(qū)

I/O設(shè)備

主板

I/O設(shè)備

I/O適配器

（擴(kuò)充卡）

機(jī)箱插座

板卡插座

I/O控制器

PCI總線插槽

內(nèi)存主板插槽

機(jī)箱

芯片組

IDE接口

CPU第四頁(yè)，共89頁(yè)。2.3.1主板、芯片組與BIOS第五頁(yè)，共89頁(yè)。1、主板（母板）“Mainboard”或“Motherboard”，簡(jiǎn)稱(chēng)M/BPC機(jī)主板示意圖處理器

I/O接口軟驅(qū)、光驅(qū)、硬盤(pán)連接器存儲(chǔ)器插座電源連接器總線插槽/擴(kuò)充卡插槽CPU插座芯片組1芯片組2ROMBIOSCMOS存儲(chǔ)器顯卡插槽第六頁(yè)，共89頁(yè)。華碩P4T主板實(shí)物照片超鏈內(nèi)存條CMOS芯片

軟驅(qū)、硬盤(pán)IDE連接器PCI總線插槽CPU插座內(nèi)存條插座

I/O端口

BIOSCMOS芯片

芯片組

芯片組

電池

AGP總線插槽電源連接器BIOS芯片第七頁(yè)，共89頁(yè)。擴(kuò)充卡及其與主板的關(guān)系

擴(kuò)充卡(適配器或控制器)圖形卡聲音卡視頻卡等擴(kuò)充卡與主板及外部設(shè)備連接通過(guò)主板上的總線插槽與主板相連，有端口用于連接顯示器等外部設(shè)備。許多擴(kuò)充卡的功能可以部分或全部集成在主板上(例如，串行口、并行口、聲音、網(wǎng)卡等控制電路都可以集成在主板上)。顯示卡第八頁(yè)，共89頁(yè)。第九頁(yè)，共89頁(yè)。2、芯片組（Chipset）集中了主板上幾乎所有的控制功能，把以前復(fù)雜的控制電路和元件最大限度地集成在幾個(gè)芯片內(nèi)，是構(gòu)成主板電路的核心。一定意義上講，它決定了主板的級(jí)別和檔次。是PC機(jī)各組成部分相互連接和通信的樞紐。第十頁(yè)，共89頁(yè)。芯片組的作用yALU寄存器組CPU總線接口R6CPU(前端)總線I/O總線主板擴(kuò)展槽PCI接口南橋芯片I/O總線寄存器組運(yùn)算器中央處理器指令計(jì)數(shù)器指令寄存器控制器磁盤(pán)控制器以太網(wǎng)卡USB控制器和接口鼠標(biāo)器鍵盤(pán)網(wǎng)線disk聲卡視頻卡光驅(qū)主存儲(chǔ)器0A北橋芯片y存儲(chǔ)器總線顯卡第十一頁(yè)，共89頁(yè)。CPUCPU前端總線(400/533MHz)82865PMCH顯示卡接口雙通道82801EICHUSB2.0接口(x8)以太網(wǎng)接口PCI插槽(x6)PCI-E插槽(3.2GB/s~4.3GB/s)內(nèi)存條(2.1GB/s)BIOS&CMOS硬盤(pán)接口(x2)6聲道音頻接口、電話ModemI/O總線(133MB/s)存儲(chǔ)器總線內(nèi)存條千兆以太網(wǎng)接口（267MB/s）SuperI/O鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、軟驅(qū)、并口、串口等

電源管理、時(shí)鐘生成北橋芯片南橋芯片Intel865P芯片組邏輯結(jié)構(gòu)第十二頁(yè)，共89頁(yè)。北橋芯片第十三頁(yè)，共89頁(yè)。南橋芯片第十四頁(yè)，共89頁(yè)。芯片組的作用：是PC機(jī)各組成部分相互連接和通信的樞紐北橋芯片：1.存儲(chǔ)器控制功能；2.連接CPU、存儲(chǔ)器、顯卡、南橋芯片的樞紐南橋芯片：1.多種I/O設(shè)備的控制功能；2.I/O總線(PCI總線)功能；3.提供了各種I/O接口。第十五頁(yè)，共89頁(yè)。關(guān)于芯片組的一些說(shuō)明芯片組與CPU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CPU類(lèi)型或參數(shù)不同時(shí)，需要配備不同的芯片組CPU的系統(tǒng)時(shí)鐘及各種與其同步的時(shí)鐘均由芯片組提供由于集成電路集成度越來(lái)越高，為降低系統(tǒng)成本，芯片組中集成了越來(lái)越多的功能，包括網(wǎng)卡、顯卡、聲卡等功能

第十六頁(yè)，共89頁(yè)。芯片組產(chǎn)品：Intel芯片（如865、915、945、955、975系列等）VIA（威盛，中國(guó)臺(tái)灣）nVIDIA（美國(guó)）ATI（加拿大）AMD（美國(guó)）第十七頁(yè)，共89頁(yè)。2.3.3I/O總線、I/O控制

與I/O接口第十八頁(yè)，共89頁(yè)。I/O操作

輸入的任務(wù)：

將輸入設(shè)備輸入的信息送入主存儲(chǔ)器的指定區(qū)域輸出的任務(wù)：

將主存儲(chǔ)器指定區(qū)域的內(nèi)容送出到輸出設(shè)備。I/O操作也包括將外存儲(chǔ)器的內(nèi)容傳輸?shù)絻?nèi)存，或?qū)?nèi)存中的內(nèi)容傳輸?shù)酵獯鎯?chǔ)器第十九頁(yè)，共89頁(yè)。I/O操作的特點(diǎn)：I/O操作與CPU的數(shù)據(jù)處理操作可并行進(jìn)行多個(gè)I/O設(shè)備能同時(shí)進(jìn)行工作配置的I/O設(shè)備數(shù)量、品種可經(jīng)常增減和更新每類(lèi)I/O設(shè)備都有各自的控制器，它們按照CPU的I/O操作命令，獨(dú)立地控制I/O操作的全過(guò)程I/O設(shè)備的種類(lèi)繁多，性能各異，操作控制的復(fù)雜程度相差很大，與計(jì)算機(jī)主機(jī)連接的I/O接口也各不相同第二十頁(yè)，共89頁(yè)。I/O總線、I/O控制器、I/O接口與I/O設(shè)備的連接方式

鍵盤(pán)

鼠標(biāo)器

打印機(jī)

顯示器

話筒音箱

網(wǎng)線

I/O總線I/O接口硬盤(pán)，光驅(qū)

主板

I/O設(shè)備I/O設(shè)備

）

機(jī)箱插座I/O適配器（擴(kuò)充卡板卡插座

I/O控制器

PCI總線插槽內(nèi)存主板插槽

機(jī)箱

芯片組

IDE接口

CPU第二十一頁(yè)，共89頁(yè)。I/O控制器：每個(gè)（類(lèi)）I/O設(shè)備都有各自專(zhuān)用的控制器，接收CPU啟動(dòng)I/O操作的命令后，獨(dú)立地控制I/O操作的全過(guò)程，直到I/O操作完成，最后再通知CPU。I/O控制器是一組電子線路，不同設(shè)備的I/O控制器結(jié)構(gòu)、功能、復(fù)雜程度均不同。第二十二頁(yè)，共89頁(yè)。

I/O控制器

鍵盤(pán)、鼠標(biāo)器等的I/O控制器較簡(jiǎn)單，集成在主板的芯片內(nèi)；音頻、視頻等設(shè)備的I/O控制器較復(fù)雜，制作成適配卡（擴(kuò)充卡或控制卡），插在主板的PCI擴(kuò)充槽內(nèi)，如：顯卡等。第二十三頁(yè)，共89頁(yè)。I/O操作過(guò)程CPU執(zhí)行I/O指令向I/O控制器發(fā)出啟動(dòng)命令I(lǐng)/O控制器接受命令后負(fù)責(zé)對(duì)I/O設(shè)備進(jìn)行全程控制I/O控制器向I/O設(shè)備發(fā)出操作命令并收到應(yīng)答后就向DMA控制器（芯片組內(nèi)部）發(fā)出數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼?qǐng)求獲得DMA許可后，DMA啟動(dòng)并控制I/O設(shè)備在內(nèi)存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備之間直接傳輸數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)傳輸完畢后，I/O控制器向CPU報(bào)告I/O操作完成。第二十四頁(yè)，共89頁(yè)。I/O操作過(guò)程（補(bǔ)充）第二十五頁(yè)，共89頁(yè)。I/O操作中若干控制部件的作用CPU負(fù)責(zé)啟動(dòng)I/O操作I/O控制器

負(fù)責(zé)在I/O操作期間對(duì)I/O設(shè)備進(jìn)行全程控制DMA控制器（DirectMemoryAccess）

DMA:直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)I/O設(shè)備與主存儲(chǔ)器之間的直接數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂浦袛嗫刂破?/p>

負(fù)責(zé)向CPU報(bào)告I/O操作完成的情況，實(shí)現(xiàn)CPU處理與I/O操作之間的同步與通信I/O操作是由許多部件協(xié)同完成的第二十六頁(yè)，共89頁(yè)。關(guān)于總線總線的定義：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)共享的信息傳輸通路及其控制部件?？偩€的特點(diǎn)：1、共享；2、高速第二十七頁(yè)，共89頁(yè)?？偩€的性能：數(shù)據(jù)線寬度；總線工作頻率；傳輸次數(shù)總線帶寬＝(數(shù)據(jù)線寬度/8)×總線工作頻率×每個(gè)總線周期的傳輸次數(shù)總線的類(lèi)型：CPU總線存儲(chǔ)器總線I/O總線第二十八頁(yè)，共89頁(yè)。關(guān)于I/O總線I/O總線是各類(lèi)I/O控制器與CPU、內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)的一組公用信號(hào)線，這些信號(hào)線在物理上與主板擴(kuò)展槽中插入的擴(kuò)展卡（I/O控制器）直接連接。目前PC機(jī)使用的I/O總線PCI總線AGP總線PCI-Express(高速PCI總線)第二十九頁(yè)，共89頁(yè)。PCI總線擴(kuò)展槽AGP總線擴(kuò)展槽第三十頁(yè)，共89頁(yè)。I/O總線的標(biāo)準(zhǔn)總線名稱(chēng)推出時(shí)間工作頻率（MHz）傳輸率（MB/S）數(shù)據(jù)寬度（位）帶外設(shè)能力特點(diǎn)PCI199133133/26632/6410PCI總線獨(dú)立于CPU，支持Intel80X86及PowerPC，為新一代標(biāo)準(zhǔn)，并行總線AGP1996662.1GB/S32隨三維圖形的應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)在圖形卡與內(nèi)存間提供了一條直接的訪問(wèn)途徑,并行總線PCI-E1998400/700250(x2)2.5GB/S1~32PCI-Exprress,串行總線（圖形顯卡接口），采用上行與下行雙向傳輸PC總線19814.7718PC機(jī)擴(kuò)充總線，CPU與總線時(shí)鐘頻率同步，速度低，已淘汰ISA198588168CPU與總線時(shí)鐘分離，用于IBM-AT機(jī)主板，已被淘汰MCA19871040328CPU總線寬度為16/32EISA198883316/326與ISA兼容，CPU與內(nèi)存數(shù)據(jù)寬度為32，與外設(shè)寬度為16VESA19923313216/323數(shù)據(jù)傳輸速度快，總線局限于Intel386、486系列第三十一頁(yè)，共89頁(yè)。PCI-E包括x1、x4、x8、x16規(guī)格，分別包含1、4、8、16個(gè)傳輸通道每個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳輸速率為250MB/S2.0版本為500MB/S，3.0版本將達(dá)到1GB/SPCI-E支持高級(jí)電源管理和熱插拔大多數(shù)芯片組生產(chǎn)廠商在北橋芯片中添加了對(duì)PCI-Ex16的支持，在南橋芯片中添加了對(duì)PCI-Ex1的支持第三十二頁(yè)，共89頁(yè)。I/O總線上的信號(hào)類(lèi)別數(shù)據(jù)信號(hào)、地址信號(hào)、控制信號(hào)I/O總線上線路類(lèi)別數(shù)據(jù)線、地址線、控制線總線控制器包含在主板的芯片組內(nèi)，協(xié)調(diào)與管理I/O總線操作第三十三頁(yè)，共89頁(yè)。I/O接口I/O設(shè)備與I/O控制器之間的連接器包括：插頭/插座的形式、通訊規(guī)程和電氣特性等

不同的設(shè)備對(duì)應(yīng)不同的接口第三十四頁(yè)，共89頁(yè)。

I/O接口分類(lèi)從數(shù)據(jù)傳輸方式來(lái)分：串行（一次只傳輸1位）：COM1,COM2并行（8位、16位、32位一起進(jìn)行傳輸）：LTP1從數(shù)據(jù)傳輸速率來(lái)分：

高速低速第三十五頁(yè)，共89頁(yè)。從是否能連接多個(gè)設(shè)備來(lái)分：

總線式（可連接多個(gè)設(shè)備，被多個(gè)設(shè)備共享）獨(dú)占式（只能連接1個(gè)設(shè)備）從是否符合標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分：

標(biāo)準(zhǔn)接口（通用），例如USB專(zhuān)用接口（專(zhuān)用），例如VIDEO視頻口第三十六頁(yè)，共89頁(yè)。串行端口并行端口第三十七頁(yè)，共89頁(yè)。視頻口麥克風(fēng)音箱鍵盤(pán)接口并行口USB網(wǎng)絡(luò)接口串行口鼠標(biāo)接口串行口9針并行口視頻口鍵盤(pán)接口網(wǎng)絡(luò)接口PS/2接口鍵盤(pán)/鼠標(biāo)串行口25針第三十八頁(yè)，共89頁(yè)。臺(tái)式PC機(jī)箱背板照片鍵盤(pán)接口鼠標(biāo)接口串行接口電源接口打印機(jī)(并行)接口(游戲)操縱桿接口顯示器接口揚(yáng)聲器接口麥克風(fēng)接口電話線/MODEM接口第三十九頁(yè)，共89頁(yè)。常用I/O接口名稱(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50～19200b/sEIA-232或EIA-422DB25F或DB9F1鼠標(biāo)器，MODEM并行口(增強(qiáng)式)并行,雙向1.5MB/sIEEE1284DB25M1打印機(jī)，掃描儀USB（1.1）串行,雙向1.5MB/s

USBA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

USBA最多127外接硬盤(pán)，數(shù)字視頻設(shè)備等高速設(shè)備IEEE1394aIEEE1394b串行,雙向12.5,25,50MB/s最高400MB/sFireWire(i.Link)

最多63數(shù)字視頻設(shè)備SATA

串行,雙向150MB/s300MB/sSATA1.0SATA2.07針插頭座1硬盤(pán)顯示器輸出接口并行,單向

VGAHDB151顯示器IDE并行雙向

66MB/s,100MB/s,133MB/sUltraATA/66

E-IDE1~4硬盤(pán)、光驅(qū)、軟驅(qū)PS/2接口串行,單向

1鍵盤(pán)或鼠標(biāo)器紅外線接口(IrDA)串行,雙向

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200~500MB/sSCSI5,10,20,40,80或160MB/sSCSI-2SCSI-3UltraSCSIC50F最多7或15硬盤(pán)，掃描儀，光驅(qū)，磁帶機(jī)并行,雙向第四十頁(yè)，共89頁(yè)。常用I/O接口——VGA第四十一頁(yè)，共89頁(yè)。關(guān)于USB接口通用串行總線式接口（UniversalSerialBus）高速、可連接多個(gè)設(shè)備、串行傳輸傳輸速率：USB的1.0版：1.5Mb/s（慢速）USB的1.1版：1.5MB/s（全速）USB的2.0版：高達(dá)480Mb/s（60MB/s）USB是總線?是接口?第四十二頁(yè)，共89頁(yè)。使用4線連接器，體積小，符合即插即用規(guī)范（Plug&Play,即PnP），支持熱插拔；使用“USB集線器”擴(kuò)展機(jī)器的USB接口，最多連接127個(gè)設(shè)備；可通過(guò)USB接口由主機(jī)向外設(shè)提供電源（＋5V，100～500mA）。關(guān)于USB接口第四十三頁(yè)，共89頁(yè)。關(guān)于USB接口黑地GND4綠數(shù)據(jù)＋＋DATA3白數(shù)據(jù)－－DATA2紅電源VCC1導(dǎo)線顏色名稱(chēng)信號(hào)引腳第四十四頁(yè)，共89頁(yè)。USB接口的3種類(lèi)型接口類(lèi)型A,通常在PC上出現(xiàn)接口類(lèi)型B,通常在USB設(shè)備上出現(xiàn)Mini-USB,數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)硬盤(pán)等設(shè)備經(jīng)常使用第四十五頁(yè)，共89頁(yè)。關(guān)于USB接口USBHUBUSB-PS/2轉(zhuǎn)接器第四十六頁(yè)，共89頁(yè)。關(guān)于IEEE-1394接口又稱(chēng)為1394,i.link(sony)或FireWire(Apple)連接高速傳輸大量數(shù)據(jù)的音頻和視頻設(shè)備;傳輸速度：50MB/s~100MB/s支持即插即用和熱插拔此接口的連接器共6線(電源,地,2對(duì)傳輸線，不需額外供電）接口以級(jí)聯(lián)方式連接外設(shè),一個(gè)接口可接63個(gè)設(shè)備目前應(yīng)用于PC機(jī)發(fā)展方向:USB與1394不僅代替?zhèn)鹘y(tǒng)的IO接口,

也正代替SCSI（smallcomputersysteminterface）接口第四十七頁(yè)，共89頁(yè)。關(guān)于IEEE-1394接口第四十八頁(yè)，共89頁(yè)。關(guān)于SCSI接口

smallcomputersysteminterface小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口，是一種用于連接大容量磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、掃描儀等外圍設(shè)備的專(zhuān)門(mén)的高速并行接口。SCSI接口可以同時(shí)傳送的數(shù)據(jù)達(dá)到32位。全部七個(gè)SCSI設(shè)備以菊花鏈的形式連接在一起，第一個(gè)SCSI設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)，第二個(gè)SCSI設(shè)備連接到第一個(gè)SCSI設(shè)備，其它依此類(lèi)推。SCSI硬盤(pán)主要應(yīng)用于中、高端服務(wù)器和高檔工作站中。具有應(yīng)用范圍廣、多任務(wù)、帶寬大、CPU占用率低、熱插拔等優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格較高。68針SCSI接口第四十九頁(yè)，共89頁(yè)。關(guān)于硬盤(pán)的SATA接口PC機(jī)前幾年大多使用IDE(ATA)接口

UltraATA/100或UltraATA/133接口，傳輸速率分別為100MB/s和133MB/s

這兩年開(kāi)始大量采用SATA接口(150～300MB/s)

工作頻率高(1.5GHz—3GHz)內(nèi)嵌時(shí)鐘信號(hào)功耗更低結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支持熱插拔低電平差分信號(hào),具有較強(qiáng)的抗干擾能力

插頭插座體積縮小,有利于縮減機(jī)箱內(nèi)的線纜，有利散熱

一次傳輸一位數(shù)據(jù)，較少接口的針腳數(shù)目，使連接電纜數(shù)目減少，效率較高第五十頁(yè)，共89頁(yè)。SATA接口第五十一頁(yè)，共89頁(yè)。SATA接口SATA電源轉(zhuǎn)接頭sata、pata接口數(shù)據(jù)傳輸線第五十二頁(yè)，共89頁(yè)。小結(jié)主機(jī)與外設(shè)之間不能直接進(jìn)行信息交換，必須通過(guò)I/O接口才能完成信息傳送。I/O接口所起的作用是：數(shù)據(jù)緩沖：解決高速主機(jī)與低速外設(shè)間的矛盾；信號(hào)格式配合：處理外設(shè)與CPU之間不同的信息格式，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換，串/并、并/串轉(zhuǎn)換；電平和驅(qū)動(dòng)能力配合：使外設(shè)和主機(jī)的信號(hào)電平一致，并提高CPU信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力；時(shí)序配合：使主機(jī)與外設(shè)協(xié)調(diào)工作；設(shè)備選擇：每臺(tái)外設(shè)都有設(shè)備地址；第五十三頁(yè)，共89頁(yè)。

鍵盤(pán)

鼠標(biāo)器

打印機(jī)

顯示器

話筒音箱

網(wǎng)線

I/O總線

I/O接口硬盤(pán)，光驅(qū)

I/O設(shè)備

主板

I/O設(shè)備

I/O適配器

（擴(kuò)充卡）

機(jī)箱插座

板卡插座

I/O控制器

PCI總線插槽

內(nèi)存主板插槽

機(jī)箱

芯片組

IDE接口

CPU小結(jié)第五十四頁(yè)，共89頁(yè)。小結(jié)1：

I/O總線,I/O控制器,I/O接口與I/O設(shè)備的關(guān)系I/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(guò)I/O接口與I/O控制器(或I/O總線)連接I/O控制器通過(guò)擴(kuò)展卡或者南橋芯片與I/O總線連接I/O總線經(jīng)過(guò)北橋芯片與內(nèi)存、CPU連接第五十五頁(yè)，共89頁(yè)。小結(jié)2：

I/O總線,I/O控制器,I/O接口與I/O設(shè)備的關(guān)系yALU寄存器組CPU總線接口R6CPU(前端)總線I/O總線主板擴(kuò)展槽PCI接口南橋芯片I/O總線磁盤(pán)控制器以太網(wǎng)卡USB控制器和接口鼠標(biāo)器鍵盤(pán)網(wǎng)線disk聲卡視頻卡光驅(qū)主存儲(chǔ)器0A北橋芯片y存儲(chǔ)器總線顯卡第五十六頁(yè)，共89頁(yè)。3、BIOS（BasicInput/OutputSystem）

基本輸入/輸出系統(tǒng)，是操作系統(tǒng)的最底層部分的可執(zhí)行程序代碼（機(jī)器語(yǔ)言程序）。BIOS存放在只讀存儲(chǔ)器芯片（ROM）中，一般稱(chēng)為BIOS芯片。

功能：

診斷計(jì)算機(jī)故障啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作控制基本的輸入輸出操作(鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、磁盤(pán)讀寫(xiě)、屏幕顯示等)主板示意圖第五十七頁(yè)，共89頁(yè)。

BIOS主要包含4部分程序,一般情況下是不能被修改的POST程序(PowerOnSelfTest，加電自檢)檢測(cè)計(jì)算機(jī)硬件故障

系統(tǒng)自舉（裝入）程序(Boot)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，加載并進(jìn)入操作系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

CMOS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

基本外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序

實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤(pán)、顯示器、軟驅(qū)和硬盤(pán)等常用外部設(shè)備輸入輸出操作的控制程序第五十八頁(yè)，共89頁(yè)。PC機(jī)的啟動(dòng)工作過(guò)程1、接通電源時(shí)CPU自動(dòng)執(zhí)行BIOS中的加電自檢程序1）按CMOS中的內(nèi)容來(lái)識(shí)別硬件的配置,測(cè)試各部件的工作狀態(tài)(發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則報(bào)錯(cuò))2）初始化CPU、內(nèi)存、ROM、主板、CMOS、顯示卡、鍵盤(pán)、軟驅(qū)和硬盤(pán)等設(shè)備2、CPU自動(dòng)執(zhí)行自舉程序按照CMOS中預(yù)先設(shè)定的啟動(dòng)順序，搜尋外存儲(chǔ)器（軟、硬盤(pán)或光盤(pán)）3、從外存儲(chǔ)器讀入引導(dǎo)程序，然后由引導(dǎo)程序讀出操作系統(tǒng)并裝入內(nèi)存4、最后，將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)，整個(gè)計(jì)算機(jī)由操作系統(tǒng)所控制第五十九頁(yè)，共89頁(yè)。CMOS芯片

（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體存儲(chǔ)器）

存放用戶對(duì)計(jì)算機(jī)硬件所設(shè)置的一些參數(shù)（稱(chēng)為“配置信息”），包括系統(tǒng)的日期和時(shí)間，系統(tǒng)的口令，軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)目、類(lèi)型及參數(shù)，顯卡的類(lèi)型等。

CMOS是一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片（易失性存儲(chǔ)器）,必須使用電池供電，只要電池供電正常，即使計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)后它也不會(huì)丟失所存儲(chǔ)的信息以及時(shí)鐘停走。第六十頁(yè)，共89頁(yè)。BIOS與CMOS的區(qū)別BIOS中存放的是CMOS設(shè)置程序，CMOSRAM中存放的是這個(gè)程序所設(shè)置的數(shù)據(jù)；BIOS是主板上一塊EPROM或FlashROM芯片，CMOS是主板上的一塊可讀寫(xiě)的RAM芯片，靠后備電池供電，即使系統(tǒng)掉電后信息也不會(huì)丟失。因此我們說(shuō)：“通過(guò)BIOS設(shè)置程序?qū)MOS參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。”如何進(jìn)入CMOS設(shè)置程序？何時(shí)需設(shè)置？第六十一頁(yè)，共89頁(yè)。CMOS在啟動(dòng)BIOS過(guò)程中，若按下Del鍵（或其他鍵），就進(jìn)入CMOS設(shè)置程序，允許用戶修改系統(tǒng)硬件的部分配置信息。一般來(lái)說(shuō)，下列情況需要啟動(dòng)CMOS設(shè)置程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行設(shè)置：PC機(jī)組裝好之后第一次加電系統(tǒng)增加、減少或更換硬件或I/O設(shè)備CMOS芯片因掉電、病毒侵害、放電等原因造成其內(nèi)容丟失或被錯(cuò)誤修改用戶希望更改或設(shè)置系統(tǒng)的口令系統(tǒng)因某種需要而調(diào)整某些設(shè)置參數(shù)第六十二頁(yè)，共89頁(yè)。CMOS設(shè)置第六十三頁(yè)，共89頁(yè)。CMOS設(shè)置第六十四頁(yè)，共89頁(yè)。2.3.2內(nèi)存儲(chǔ)器第六十五頁(yè)，共89頁(yè)。內(nèi)存儲(chǔ)器(使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片)Cache存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器（RAM和ROM）外存儲(chǔ)器（軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)）后備存儲(chǔ)器（磁帶、光盤(pán)）外存儲(chǔ)器寄存器典型容量40GB~200GB256MB~1GB10TB~100TB1MB<1KB典型存取時(shí)間1ns2ns10ns10ms10s存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)第六十六頁(yè)，共89頁(yè)。計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)分析：速度越快，成本較高。為了獲得好的性能/價(jià)格比，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(zhǎng)補(bǔ)短，協(xié)調(diào)工作。工作過(guò)程：1）CPU運(yùn)行時(shí)，需要的操作數(shù)大部分來(lái)自寄存器2）如需要從(向)存儲(chǔ)器中取(存)數(shù)據(jù)時(shí)，先訪問(wèn)cache，如在，取自cache3）如操作數(shù)不在cache，則訪問(wèn)RAM，如在RAM中，則取自RAM4）如操作數(shù)不在RAM，則訪問(wèn)硬盤(pán)，操作數(shù)從硬盤(pán)中讀出→RAM→cache第六十七頁(yè)，共89頁(yè)。內(nèi)存又稱(chēng)主存，分為ROM和RAMROM（ReadOnlyMemory，只讀存儲(chǔ)器）非易失性（斷電后，信息保留）。

不可在線改寫(xiě)內(nèi)容的ROM-MaskROM（掩膜ROM）、PROM：不能改寫(xiě)；-EPROM：用專(zhuān)用裝置改寫(xiě)

FlashROM（快擦除ROM、閃存）用于BIOS，U盤(pán)，數(shù)碼相機(jī)中。第六十八頁(yè)，共89頁(yè)。RAM(RandomAccessMemory，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)多采用MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)型半導(dǎo)體集成電路芯片制成。易失性（斷電后，信息丟失）-DRAM：動(dòng)態(tài)RAM。特點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，集成度高，功耗低，成本低，速度較慢。用做一般主存；-SRAM：靜態(tài)RAM。特點(diǎn)：電路較復(fù)雜，集成度低，功耗較大，成本高，速度很快。用做cache。第六十九頁(yè)，共89頁(yè)。主存儲(chǔ)器(RAM)的功能與原理主存是CPU可直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)器，用于存放供CPU處理的指令和數(shù)據(jù)特點(diǎn)：以字節(jié)為單位進(jìn)行連續(xù)編址，每個(gè)存儲(chǔ)單元為1個(gè)字節(jié)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：MB或GB）存取時(shí)間：從CPU送出內(nèi)存單元的地址碼開(kāi)始，到主存讀出數(shù)據(jù)并送到CPU（或者是把CPU數(shù)據(jù)寫(xiě)入主存）所需要的時(shí)間（單位：ns，1ns=10-9s）第七十頁(yè)，共89頁(yè)。0000000000000001存儲(chǔ)單元（8位）地址寄存器地址譯碼器地址總線讀寫(xiě)控制電路數(shù)據(jù)總線控制總線Read/Write信號(hào)內(nèi)存主存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)與工作原理第七十一頁(yè)，共89頁(yè)。PC機(jī)主存儲(chǔ)器的物理結(jié)構(gòu)主存儲(chǔ)器由若干個(gè)內(nèi)存條組成內(nèi)存條的組成：把若干片DRAM芯片焊裝在一小條印制電路板上制成內(nèi)存條必須插在主板上的內(nèi)存條插槽中才能使用第七十二頁(yè)，共89頁(yè)。DDRSDRAM內(nèi)存條防誤插缺口第七十三頁(yè)，共89頁(yè)。第七十四頁(yè)，共89頁(yè)。

CPU速度越來(lái)越高，必須提高相對(duì)較慢的DRAM芯片組成的主存儲(chǔ)器的存取速度：改進(jìn)存儲(chǔ)器芯片的電路和工藝改進(jìn)DRAM的存儲(chǔ)控制技術(shù)，生產(chǎn)出許多新品種:EDODRAM、SDRAM（單速率同步DRAM）、雙通道RDRAMDDRSDRAM（雙倍速率同步DRAM）DDR2SDRAM（DDR2擁有兩倍于DDR的預(yù)讀取數(shù)據(jù)的能力）DDR3SDRAM第七十五頁(yè)，共89頁(yè)。目前流行的是DDR2和DDR3內(nèi)存條：均采用雙列直插式，其觸點(diǎn)分布在內(nèi)存條的兩面DDR2和DDR3均有240個(gè)引腳，但不可互換使用PC機(jī)主板中一般都配備有2個(gè)或4個(gè)DIMM插槽

Rambus內(nèi)存條模塊，簡(jiǎn)稱(chēng)RIMM內(nèi)存條,高頻率第七十六頁(yè)，共89頁(yè)。DDR存儲(chǔ)器的類(lèi)型、速率及相關(guān)參數(shù)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)單元陣列數(shù)據(jù)總線緩沖器緩沖器DDRDDR2第七十七頁(yè)，共89頁(yè)。DDR存儲(chǔ)器的類(lèi)型、速率及相關(guān)參數(shù)存儲(chǔ)器時(shí)鐘頻率存儲(chǔ)器芯片名稱(chēng)存儲(chǔ)器內(nèi)部頻率內(nèi)存條名稱(chēng)每秒傳輸次數(shù)最大傳輸速率100MHzDDR-200100MHzPC-1600200M1.6GB/sDDR2-400200MHzPC2-3200400M3.2GB/sDDR3-800400MHzPC3-6400800M6.4GB/s133MHzDDR-266133MHzPC-2100266M2.1GB/sDDR2-533266MHzPC2-4200533M4.2GB/sDDR3-1066533MHzPC3-85001066M8.5GB/s167MHzDDR-333167MHzPC-2700333M2.7GB/sDDR2-667333MHzPC2-5300667M5.3GB/sDDR3-1333667MHzPC3-106001333M10.6GB/s200MHzDDR400200MHzPC-3200400M3.2GB/sDDR2-800400MHzPC2-6400800M6.4GB/sDDR3-1600800MHzPC3-128001600M12.8GB/s第七十八頁(yè)，共89頁(yè)。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的類(lèi)別半導(dǎo)體存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM（高速）動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAM（低速）掩膜ROM（MaskROM）可編程ROM（PROM）可擦除PROM（EPROM）快擦