《微型計算機原理及接口》課件第10章

第10章PC機系統(tǒng)10.1PC機的硬件系統(tǒng)10.2PC機的軟件系統(tǒng)10.3SOC的概念、結(jié)構(gòu)及SOC下的PC機系統(tǒng)習題10.1PC機的硬件系統(tǒng)

10.1.1PC機的結(jié)構(gòu)

1.早期的PC機

20世紀80年代初，IBM公司利用8088CPU研制開發(fā)出PC機。當時的PC機結(jié)構(gòu)比較簡單，內(nèi)存小，功能弱。其結(jié)構(gòu)類似于圖2.13，即以工作在最大模式下的8088CPU為核心，在其形成的系統(tǒng)總線上接上內(nèi)存、接口及外設來構(gòu)成現(xiàn)在看來十分簡單的個人微型計算機，其框圖如圖10.1所示。

圖10.1早期PC機的結(jié)構(gòu)框圖

2.現(xiàn)代的PC機圖10.1所示的PC機早已完成了它的歷史使命，經(jīng)過20多年的發(fā)展，今天的PC機在性能上要比當年的PC機高出上千倍，其概念框圖如圖10.2所示。

圖10.2現(xiàn)代PC機的概念框圖

10.1.2主機

1.CPU

CPU是PC機的大腦，PC機的性能主要由CPU決定。CPU的發(fā)展非常迅速，在短短的20多年里，80x86系列CPU已開發(fā)出了許多代產(chǎn)品。

(1)主流CPU。目前市場上見到的PC機的CPU基本上是Intel公司的產(chǎn)品或AMD公司的產(chǎn)品。當前用得最多的是Intel的Pentium4、雙核PentiumD及CeleronD產(chǎn)品，有的PC機上采用的是64位的Itanium處理器。當前AMD公司用于PC機的CPU主要是Semprom和 Athlon64兩個系列的產(chǎn)品。在性能上，這些產(chǎn)品與相應的Intel公司的產(chǎn)品相當，但AMD的產(chǎn)品價格上要便宜一些。除上述主流CPU外，尚有其他公司的CPU產(chǎn)品，如Motorola等公司的PowerPC等。由于國內(nèi)使用較少，這里不再說明。

(2)CPU的主要性能指標。CPU的主要性能指標如下：①

字長。CPU的字長是指CPU進行一次內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)的位數(shù)。一般來說，CPU的字長愈長，其功能就愈強。從80386到Pentium4，由于其內(nèi)部的一次處理只能是32位的，因此它們均屬于32位處理器(盡管從Pentium開始，其外部數(shù)據(jù)線已達64位，但它們?nèi)詫儆?2位處理器)。Itanium處理器是真正的64位處理器。

②主頻。CPU的主頻就是它工作的時鐘頻率，常以MHz或GHz為單位，用來表征CPU執(zhí)行指令的速度，也就是CPU內(nèi)部工作的速度。同一型號的CPU主頻愈高則速度愈快。不同型號的CPU則不能單純用主頻來衡量速度的快慢。這是因為不同型號的CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、流水線條數(shù)、級數(shù)等均不一樣，不能只用主頻來比較。為了比較CPU的性能，可用下式來計算：

CPU的速度＝主頻×單位時鐘執(zhí)行指令數(shù)(IPC)由上式可以看到，不同型號的CPU，它們的IPC不同。只有IPC相同的CPU才可用主頻來說明其速度。

③外頻。外頻是CPU與主板間同步運行的頻率，以MHz為單位，用來表征CPU與主板間存取數(shù)據(jù)的速度。在圖10.2中，外頻就是CPU與北橋間的傳輸速度。外頻通常通過主頻分頻獲得，即外頻＝主頻/分頻系數(shù)；從CPU的角度也經(jīng)常用下式來表示：主頻＝外頻×倍頻系數(shù)。同時，目前絕大多數(shù)PC機的外頻也是主板與內(nèi)存同步運行的速度，也就是圖10.2中北橋與內(nèi)存條間的運行速度。

④前端總線(FSB)頻率。FSB用于實現(xiàn)CPU與主板間的數(shù)據(jù)交換，見圖10.2。通常用CPU可以支持FSB的頻率來描述CPU的指標。例如，某CPU的FSB頻率為330MHz、400MHz或800MHz。顯然，F(xiàn)SB頻率高的CPU的速度快。就頻率而言，它與CPU的外頻是一致的。但是，前端總線的性能經(jīng)常用前端總線帶寬來描述，即前端總線帶寬＝前端總線頻率×總線位寬÷8例如，賽揚2.8GHzCPU，其前端總線頻率為400MHz，則其前端總線帶寬為400MHz×64bit÷8＝3.2GB/s故該CPU的前端總線帶寬為3.2GB/s，其最大傳輸速率為3.2GB/s。顯然，以上所描述的是前端總線的最大傳輸速率，實際工作中的速率通常會低于這一傳輸速率。

⑤高速緩存。目前，構(gòu)成PC機的CPU都帶有兩級高速緩沖存儲器L1和L2。高速緩存容量愈大，CPU執(zhí)行指令的速度就愈快。L1級高速緩存一般在16～256KB之間；而L2級緩存可從128KB到幾兆字節(jié)之間。⑥

指令系統(tǒng)。如前所述，在后來的80x86中，在向下兼容原來指令的基礎上，新擴展了許多功能很強的指令，例如MMX指令集、SSE指令集、SSE2、SSE3等。具有這些擴展指令集的CPU，其處理能力很強。

⑦CPU工作電壓。早期的CPU工作電壓為5V，隨著制造工藝的改進和主頻的提高，單片CPU的集成度愈來愈高。目前，單片CPU上可集成3.2億個晶體管。為了降低CPU的功耗，減少發(fā)熱，CPU的工作電壓由5V、3.5V、3.3V，逐漸向2.5V、1.8V下降。⑧

超線程及多核CPU。超線程是指一個物理處理器可以同時執(zhí)行兩個獨立線程，宏觀上使用戶覺得像是兩個處理器在同時運行。具有超線程技術(shù)的處理器包含有兩個邏輯處理器，每個邏輯處理器都可以被停止、被中斷或運行某一線程。一個邏輯處理器的工作不會影響另一個邏輯處理器的工作。顯然，具有超線程技術(shù)的處理器具有更高的效率。

2.主板

(1)主板的標準。在20世紀80年代初開發(fā)PC機時，IBM的主板標準為“標準AT結(jié)構(gòu)”。該板尺寸為33.02cm×30.48cm。到20世紀90年代前后發(fā)展為“BabyAT結(jié)構(gòu)”。顧名思義，該結(jié)構(gòu)規(guī)定主板尺寸比較小，僅為26cm×22cm。這種主板在結(jié)構(gòu)上及CPU、內(nèi)存條的安裝位置上均不夠合理，線纜連接較多，散熱不好，維修困難，現(xiàn)在已不再使用。

(2)CPU插座。主板上的CPU插座有兩種形式：①卡式插座Slot。此插座類似于PCI總線插座，是一個窄長的插槽，CPU就像擴展卡那樣插在Slot的槽上。②針腳式插座Socket。針腳式插座Socket有數(shù)百個與CPU引腳相對應的針孔，CPU的引腳將一一對應地插在這些針孔中。由于CPU的引腳數(shù)目不一樣，因此插座也與引腳數(shù)一一對應。例如，CPU引腳為754或939，則插座即為Socket754或Socket939。另外就是Intel公司新開發(fā)的一種CPU插座LGA，該插座將插針和針孔連接改為觸點連接，即插座上有數(shù)百個與CPU引腳觸點相對應的觸點，例如LGA775等。

(3)內(nèi)存插槽。在主板上均設置有幾個內(nèi)存條的插槽，目前多為184個接點。每一個插槽上可插一條內(nèi)存條。目前一個內(nèi)存條的容量多為256MB。當所需內(nèi)存容量大時可多插幾條。有關(guān)內(nèi)存條的內(nèi)容見第5章。

(4)北橋和南橋。多數(shù)主板上都有芯片生產(chǎn)廠家提供的芯片組——北橋和南橋。早期的PC機功能弱、速度低，主板上用一些中、小規(guī)模集成電路來構(gòu)成總線，實現(xiàn)最簡單的功能。20世紀80年代中期以后，許多廠家把這些芯片集成到單一芯片中，例如將時鐘發(fā)生器8284、總線控制器8288、兩片中斷控制器8259、兩片DMA控制器8237集成到一起，形成一塊芯片82C206，這就是最早的芯片組。

(5)AGP插槽及PCIExpress插槽。主板上均設有圖形加速接口AGP，該接口的目的就是提高PC機的圖像處理能力。它可以以很高的傳輸速率向插在該接口上的顯示卡傳送數(shù)據(jù)。開始時AGP總線的運行時鐘為66MHz，當數(shù)據(jù)位寬為32位時，其傳輸速率為266MB/s。這被定義為AGP1X。其后又開發(fā)出AGP2X、AGP4X、AGP8X等，它們的運行時鐘分別是66MHz的2、4、8倍，而數(shù)據(jù)位寬仍為32位。因此，在AGP8X之下，總線頻率為533MHz，其數(shù)據(jù)傳輸速率可達2.1GB/s。

(6)PCI插槽。每個主板均有若干個PCI插槽，PC機的使用者可將自己需要的聲卡、網(wǎng)卡、電視卡等插在該槽中。

(7)ATA接口。在早期PC機中，硬、軟磁盤的接口為IDE(集成設備電路)，后來變?yōu)镋IDE，即增強型IDE。它們分別在20世紀80年代末90年代初被美國國家標準局批準為ATA-1和ATA-2標準。此后，ATA總線標準不斷發(fā)展，其傳輸速率也不斷提高。現(xiàn)在ATA的傳輸速率可達到100MB/s。隨著硬盤、光盤傳輸速率的不斷提高，目前已出現(xiàn)并且廣為應用的是串行的ATA，即Series-ATA(SATA)，這是一種點對點的串行總線規(guī)范，具有更高的傳輸速率，其傳輸速率可達到600MB/s。

(8)USB接口及IEEE1394接口。在主板上均設有多個USB(通用串行總線)接口。目前，USB總線接口應用非常廣泛，它不僅可以插上常規(guī)外設，如U盤、活動硬盤、DVD、打印機、數(shù)碼相機等，而且還可以實現(xiàn)與其專用外設(如數(shù)據(jù)采集設備、智能控制設備等)的連接。在主板上一般都有IEEE1394接口，它也是一種串行總線的標準。有關(guān)USB及IEEE1394總線的介紹見第4章。

(9)網(wǎng)絡接口。在主板上大都設置有網(wǎng)絡接口插座，用戶只需將網(wǎng)線插頭插進插座中即可實現(xiàn)連網(wǎng)。

(10)BIOS。BIOS稱為基本的輸入/輸出系統(tǒng)，它是一段程序，是每一塊主板上必備的軟件。早期PC機的BIOS比較簡單，放在掩膜ROM中。今天的BIOS除能實現(xiàn)過去的功能外，還增加了許多新的功能?，F(xiàn)在的BIOS大多存放于EEPROM中。

BIOS包括的主要功能有：上電復位(或按RESET按鈕)后對系統(tǒng)硬件初始化；系統(tǒng)硬件自檢及系統(tǒng)的自舉裝入；系統(tǒng)時鐘設置與管理；電源設置與管理；基本的I/O驅(qū)動及低層的中斷服務等。

(11)外設接口。在主板上設置有許多常規(guī)外設的接口，如鍵盤、鼠標、打印機、音頻等的接口。在構(gòu)成PC機時，只需將這些外設插到接口上即可使用。

(12)電源接口。主機電源通常由專門廠家提供，通過將電源插頭插在電源接口上為主板供電。

(13)CMOS存儲器。在主板上均有一片容量很小(早期為幾十字節(jié)，現(xiàn)在為1～2KB)的CMOS靜態(tài)RAM。該CMOS有的是以一塊芯片獨立存在于主板之上，有的則集成在南橋中。它是由電池不間斷供電的。CMOS中存放有時間信息及其他系統(tǒng)配置信息。

3.電源

許多廠家已生產(chǎn)了多種與ATX主板配套的電源，在構(gòu)成PC機時只需購買合適的電源即可。

10.1.3常規(guī)外設

1.輸入設備

(1)鍵盤。鍵盤是微型機應用系統(tǒng)中不可缺少的外圍設備，即使是單片機，通常也配有十六進制的簡單鍵盤。操作人員通過鍵盤可以進行數(shù)據(jù)輸入、輸出，程序生成，程序查錯，程序執(zhí)行等操作。它是人機會話的一個重要輸入工具。在最簡單的微型機系統(tǒng)中，在控制面板上僅設置幾個鍵。當按鍵數(shù)很少時，常采用三態(tài)門直接接口輸入的形式，設計方法見第8章。按鍵在結(jié)構(gòu)上分為兩大類：觸點式(機械式)按鍵和無觸點式(電容式)按鍵。前者按動時改變兩觸點間的電阻而后者按動時改變按鍵間的電容。

常用的鍵盤有兩種類型，即編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤。編碼式鍵盤包括檢測按了哪一個鍵并產(chǎn)生這個鍵相應代碼的一些必要硬件(通常這種鍵盤中有一塊單片機作為其控制核心)。非編碼式鍵盤分析哪一個鍵被按下的操作是通過接口硬件并由主處理器執(zhí)行相應的程序來完成的。在PC機系統(tǒng)中毫無例外地采用編碼鍵盤。其接口框圖如圖10.3所示。

圖10.3PC機的鍵盤接口框圖

(2)鼠標。鼠標是PC機上的重要輸入設備，當用戶移動鼠標時，利用機械或光學的方法，把鼠標運動的方向和距離轉(zhuǎn)換成脈沖信號輸入主機。由主機中的鼠標驅(qū)動程序計算出鼠標在水平和垂直方向上的位移量并顯示在屏幕上。根據(jù)鼠標的結(jié)構(gòu)，目前常用的鼠標可分為3類：①

機械式鼠標。利用包有橡膠的金屬球的滾動帶動兩壓力滾軸旋轉(zhuǎn)，兩滾軸相互垂直，將鼠標的移動分解為X方向和Y方向的位移，通過接口輸入主機。這種鼠標結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但可靠性、準確性比較差。

②

光電式鼠標。這種鼠標需在專用的配有反射面及格柵的襯墊上使用。當鼠標在襯墊上移動時，鼠標內(nèi)發(fā)光器件所發(fā)出的光經(jīng)襯墊反射在鼠標內(nèi)而產(chǎn)生脈沖信號，利用這些脈沖便可以計算出X方向和Y方向上的位移。這種鼠標反應速度快，靈敏度高且沒有機械磨損，壽命比較長，但價格要貴一些。

③光機式鼠標。這種鼠標與機械式鼠標十分相似，當鼠標移動時金屬球的滾動帶動光電碼盤轉(zhuǎn)動，通過碼盤獲得鼠標在X方向和Y方向上的位移。這種鼠標兼有機械式鼠標和光電式鼠標的優(yōu)點。早期的鼠標多以PC機上的串行接口(COM)作為輸入接口，現(xiàn)在三種接口都可接鼠標，它們是：COM、PS/2和USB。除此之外，尚有紅外鼠標、無線電鼠標及藍牙鼠標等。

(3)觸摸屏。觸摸屏也是一種常用的輸入設備，用于產(chǎn)生觸摸的位置信息。觸摸屏多覆蓋在顯示器上。常見的觸摸屏有兩種結(jié)構(gòu)：電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏。圖10.4是電阻式觸摸屏的示意圖。觸摸屏由用隔離球分開的兩層導電薄膜構(gòu)成。在底層導電電阻膜的一邊加上電壓UC，另一邊接地，則從薄膜一邊向另一邊的電位是線性減小的(見圖10.4)。當觸摸按壓上層表面的導電薄膜時，就使得兩層薄膜短路，從而可以取得按壓位置上的電壓。根據(jù)所取的電壓(如圖10.4中的UX)，就可以計算出按壓點的位置。

圖10.4電阻式觸摸屏的示意圖

(4)筆輸入設備。筆輸入設備也稱為手寫筆，通常由與主機接口相連接的基板、在基板上寫字用的筆以及相應的識別軟件構(gòu)成?？梢岳霉P輸入設備輸入漢字等各種信息。筆輸入設備可分為兩大類：電阻式手寫板和電磁感應式手寫板。前者根據(jù)筆在觸壓基板時產(chǎn)生的電阻變化來決定筆的運動筆畫。后者利用基板感應到手寫筆所發(fā)出的電磁波來決定筆的運動筆畫?，F(xiàn)在使用更多的是電容觸控板，即筆的運動及筆畫由觸壓基板時的電容變化來感知。

(5)其他輸入設備。接在PC機上的輸入設備還有許多，例如掃描儀、數(shù)碼相機、數(shù)字攝像機(頭)等。

2.輸出設備輸出設備是構(gòu)成計算機系統(tǒng)所必需的，下面說明最常見的一些輸出設備。

(1)顯示器(設備)。顯示器是計算機(包括PC機)不可缺少的組成部分。在PC機中，顯示器由兩部分組成：一是插在AGP接口上的顯示控制卡(簡稱顯卡)；二是用于顯示的顯示器。顯卡產(chǎn)生的視頻信號加到顯示器上進行顯示。

①顯示控制卡。顯示控制卡(顯卡)是一塊插在AGP接口上的電路板，其功能就是對圖形、圖像信號的運算進行加速，使圖形(圖像)處理的絕大部分工作由顯卡來完成，從而大大減少了主機CPU的負擔。在顯示卡上的主要配置包括：圖形處理器芯片、顯示緩沖存儲器、D/A變換器、卡上BIOS及AGP插頭。圖形處理器芯片是一塊圖形處理功能非常強的超大規(guī)摸集成電路，目前這種芯片的集成度在1.2億晶體管/片到2億晶體管/片之間。例如GeForce6800GS圖形處理器芯片的集成度為1.86億晶體管。從處理器芯片的集成度可以想像其功能之強大。

顯示緩沖存儲器簡稱顯存，用于暫時存放圖形處理器所處理的圖形(圖像)信息。由于圖像信息的數(shù)據(jù)量非常大，尤其是進行三維(3D)運算時，需要更大的存儲空間，因此，對顯存容量的要求也愈來愈大。目前，顯存容量為128MB或256MB。顯卡上都配置有廠家針對所使用的圖形處理器的BIOS，這是存放在閃存(EEPROM)中的基本指令程序，用以支持圖形處理器的工作。顯卡上的D/A變換器將數(shù)字圖像信號轉(zhuǎn)換成顯示器所需要的模擬視頻信號，以便顯示器直接進行顯示。

顯卡輸入接在AGP接口插槽上。顯卡的輸出接口可將要顯示的視頻信號加到顯示器上。此前經(jīng)常采用的是15針的標準VGA接口，它包括傳送色彩信號RGB的三對信號線、行同步信號、幀同步信號及其他信號。

1999年數(shù)字顯示工作組發(fā)布了新的用于平板數(shù)字視頻接口(DVI)的標準，該標準向下兼容支持CRT顯示器。

這一標準包括只支持數(shù)字信號的DVI-D和既支持數(shù)字信號又支持模擬信號的DVI-I。DVI接口使用3行8列24引腳的方形插頭插座。

②顯示器。目前的顯示器主要有兩種：陰極射線管(CRT)顯示器和液晶(LCD)顯示器。

CRT顯示器的主要技術(shù)指標有：

a.顯示屏尺寸。與彩色電視機的定義一樣，顯示屏尺寸是指顯像管屏幕對角線的尺寸。目前用得比較多的是17英寸和19英寸。

b.分辨率。分辨率就是一屏所能顯示的像素點的數(shù)目。例如，顯示器的分辨率為800×600或1024×768等。顯然，一屏所能顯示的像素點的數(shù)目愈多，其分辨率愈高。

c.掃描方式及刷新速率。在電視機中，普遍采用隔行掃描的方式，即將一幀畫面分成兩場：掃描行為奇數(shù)的叫奇數(shù)場，掃描行為偶數(shù)的叫偶數(shù)場，兩場疊在一起構(gòu)成一幀畫面。在計算機中均采用逐行掃描的方式，從上到下逐行掃描顯示一幀畫面。刷新速率包括水平刷新速率(即行速率)和垂直刷新速率(即幀速率)。垂直刷新速率是指每秒鐘刷新多少個幀畫面，通常用Hz表示，如垂直刷新速率為85Hz，就是每秒幀畫面更新85次。顯然，垂直刷新速率愈高，畫面愈穩(wěn)定，人也不易疲勞。水平刷新速率的計算方法是：

1.05×垂直刷新速率×水平線數(shù)

d.視頻帶寬。視頻帶寬是指顯示器中的視頻放大器的帶寬。帶寬愈寬，響應速度愈快，愈能顯示圖像的細節(jié)，即視頻信號的高頻部分。視頻帶寬可按下式計算：視頻帶寬＝分辨率×垂直刷新率×1.344例如，分辨率為800×600，垂直刷新率為85Hz時，顯示器的視頻帶寬為：

800×600×85×1.344＝54.84MHz若分辨率為1024×768，垂直刷新率仍為85Hz，則顯示器的視頻帶寬就增加到89.85MHz。

e.點距。點距即顯示屏上兩相鄰像素點間對角線方向上的距離?？梢?，它既不是兩點間的垂直距離，也不是兩點間的水平距離。點距愈小，所顯示的圖像畫面愈好。只是許多商家提供給消費者的是水平點距，例如，商家給出(水平)點距為0.23mm，實際上真實的點距為0.25mm。

f.控制調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在的顯示器內(nèi)部均設置有微控制器，用戶可以對顯示器的顯示效果進行控制和調(diào)節(jié)。目前，LCD顯示器已得到廣泛應用，與CRT相比，其優(yōu)點是體積小、重量輕、耗電省、無輻射污染；其缺點是價格高、響應速度慢、可視角度小。這些缺點正在或已經(jīng)得到克服，可以想像，今后LCD顯示器會發(fā)展更快，也許在不久的將來會完全取代CRT顯示器。

LCD顯示器的主要技術(shù)指標如下：

a.可視面積。LCD用于顯示的面積稱為可視面積。例如，14英寸的LCD屏的可視面積為285mm×214mm。

b.點距。LCD中定義的點距就是指水平點距和垂直點距。如果上述14英寸LCD顯示分辨率為1024×768，則其水平點距為285mm÷1024點＝0.28mm，垂直點距為214mm÷768點＝0.28mm。

c.亮度及對比度。LCD的亮度以流明/平方米(cd/m2)為單位，使用中希望亮度高一些，一般應在300流明左右。目前市場上17英寸、19英寸LCD顯示器的亮度指標在250流明到500流明之間。LCD對比度是指對圖像信號所能分解的層次數(shù)，對比度愈高，畫面的層次感就愈好。目前市場上17英寸、19英寸LCD顯示器的對比度一般在500∶1～600∶1，有的可高達1500∶1。

d.響應時間。響應時間是指LCD對加在其上的輸入信號的反應時間。該時間應愈小愈好。當響應時間比較長時，LCD顯示器會對對比度比較強的動態(tài)圖面產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象。過去的LCD的響應時間在35ms左右，其滯后的影響還是很明顯的。目前市場上17英寸、19英寸LCD顯示器的響應時間多在8ms左右，更快的有2～3ms的，慢的也有十幾到二十幾ms的?？偟膩砜矗S著技術(shù)的發(fā)展，LCD的響應時間已不再是一個嚴重的問題。

e.可視角度。由于液晶顯示器的結(jié)構(gòu)特點，人們在對LCD進行觀察時需要正對屏幕，偏離屏幕正中(即法線方向)就會引起失真。在觀察到失真時的觀察方向與屏幕法線方向的夾角便是可視角度。早期的LCD的可視角度比較小，且垂直方向比水平方向還要小。今天的LCD的可視角度一般都在120°以上，更好的可做到大于170°。

f.色彩數(shù)目。在LCD顯示器上，每一像素由紅綠藍(RGB)三基色構(gòu)成，每一基色都是用二進制編碼來描述的。如果RGB三基色只用8位二進制編碼來表示，則它所能表示的色彩數(shù)只有256色。若用16位二進制編碼來表示RGB，則可以構(gòu)成216即65536種色彩。同樣，若RGB三基色每一種基色都用8位二進制編碼來表示，則可以產(chǎn)生224即16777216種顏色。顯然，色彩數(shù)目越多，則顯示的圖像畫面色彩越豐富，層次感越好。

g.功耗。與CRT相比，液晶顯示器的功耗要小得多，一般均在幾瓦特到幾十瓦特以內(nèi)。這也是筆記本計算機無一例外地采用LCD顯示器的原因之一。

(2)打印機。①分類。常見的打印機分為如下幾種：

a.針式打印機。20世紀80、90年代是針式打印機的天下。這種打印機有9針、16針和24針的。這些針縱向成列排列，打印時根據(jù)字符或圖形在此針點上的有或無，控制電磁鐵擊打該針或不擊打該針。一旦擊打，該針就撞到色帶上，從而在色帶底下的打印紙上印上一個點。不擊打的針自然無點印出。在打印機內(nèi)部微型機的控制下，通過控制擊打不同的針、打印頭的移動和走紙，便可以打印出字符和圖形。顯然，9針打印機只能打印簡單的字符，16或24針打印機可打印漢字和圖形。但由于針式打印機精度差、噪聲大，因此現(xiàn)在只在打印票據(jù)、存折時使用，一般已很難見到。

b.噴墨打印機。噴墨打印機價格低、打印質(zhì)量好，目前使用十分廣泛。噴墨打印機采用的是壓電噴墨或熱噴墨技術(shù)。前者是利用壓電陶瓷在電壓作用下伸縮，壓迫墨滴噴出。后者是在墨滴噴嘴的中間加熱，使部分墨汁汽化，將噴嘴前端的墨滴吹出去打在打印紙上。當多個不同顏色的噴嘴在打印機內(nèi)部微型機的控制下噴射到一點上時，可以產(chǎn)生彩色效果。目前多使用4色或6色，可以打印出效果很好的彩色相片。

c.激光打印機。激光打印機是激光技術(shù)與復印技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。打印機中的微控制器將要打印的圖形或字符轉(zhuǎn)變?yōu)榧す忸^光源的控制信號，使激光束在感光鼓上形成與圖形或字符相對應的帶有或未帶有靜電電荷的影像，即人們所說的潛像。帶有靜電電荷的地方就能夠吸附極細的炭粉，再利用溫度和壓力將炭粉附著在打印紙上，從而得到打印的圖形或字符。激光打印機速度快，打印質(zhì)量好，但價格高，尤其是彩色激光打印機的價格就更高一些。

d.其他打印機。除了上面提到的三種常見打印機外，尚有熱轉(zhuǎn)印打印機、大幅面打印機、微型打印機等。它們多應用于某些特定的專業(yè)。

②打印機的主要技術(shù)指標。打印機的主要技術(shù)指標如下：

a.打印精度。打印精度也稱為打印機的分辨率，通常用每英寸的打印點數(shù)(dpi)表示，它是衡量打印機打印圖像清晰度最重要的指標。一般當打印精度達到300dpi時，人眼就很難觀察到字符或圖像有鋸齒邊緣的存在。也就是說，打印機的打印精度在300dpi以上時，其打印效果才能令人滿意。目前市場上價格在幾百元到兩三千元的噴墨打印機的水平及垂直分辨率在2400×600dpi到9600×2400dpi之間。彩色激光打印機的分辨率也能達到9600×1200dpi。

b.打印速度。打印機的打印速度可用每秒鐘打印的字符數(shù)(CPS)或每分鐘打印的頁數(shù)(PPM)來描述。打印速度是打印機的一個重要技術(shù)指標，顯然打印速度愈快愈好，尤其是在進行多頁打印時。打印機的打印速度受到多種因素的影響：同一打印機在黑白和彩色打印下速度不一樣；打印文本和打印圖像的速度不一樣；不同的分辨率，打印速度也會不一樣。目前，噴墨或激光彩色打印機的打印速度在每分鐘幾頁到二十幾頁之間。

c.色彩數(shù)目。這是指彩色激光或噴墨打印機可打印的不同色彩的總數(shù)。早期的彩色打印機只有3色墨盒，打印的色彩數(shù)目比較少，效果不是太好。目前都采用4色或6色墨盒，6色包括原來的青、黃、洋紅、黑4色再加上淡藍、淡紅兩色。6色打印機能打印出效果甚佳的彩色圖像。

d.接口。早期的打印機多采用并行接口(Centronic)，也有采用串行接口(RS-232C)的。目前，有的打印機仍采用并行接口(Centronic)，有的采用通用串行總線接口(USB)，還有的高速打印機采用小型計算機系統(tǒng)接口(SCSI)。

e.其他指標。打印機的其他指標有打印幅面、打印機可靠性、打印噪聲、價格等。

(3)其他輸出設備。接在計算機(包括PC機)上的輸出設備還有許多，如繪圖儀、音頻輸出設備(聲卡及音箱)、視頻輸出設備等，這里不再一一說明。

3.外部存儲設備

(1)硬磁盤(簡稱硬盤)。①硬磁盤的主要技術(shù)指標。目前，硬磁盤是構(gòu)成PC機不可缺少的外部存儲器。有關(guān)硬磁盤的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)在盤片上的記錄原理及方式在其他有關(guān)課程中已經(jīng)講述，這里僅說明硬磁盤的一些技術(shù)指標。

a.道密度。為了減少干擾，磁道之間要保持一定的間隔。沿磁盤半徑方向，單位長度內(nèi)磁道的數(shù)目稱為道密度。常用的道密度單位是道/mm或道/英寸。

b.位密度。位密度是指在磁道圓周上單位長度內(nèi)存儲的二進制位的個數(shù)。常用的位密度單位是bit/mm，或bit/英寸。為了簡化電路設計，規(guī)定每個磁道上記錄的比特數(shù)目是相同的。由于磁盤中各個磁道的圓周長度不同，因此不同磁道上的位密度是不一樣的，越靠近盤心的磁道的位密度就越高，并用最內(nèi)圈磁道的位密度來定義磁盤的位密度。

c.容量。容量是指一商品硬磁盤的存儲總?cè)萘?。從前面的課程我們已經(jīng)知道，硬磁盤的容量包括格式化容量和非格式化容量。非格式化容量＝位密度×內(nèi)圈磁道周長×每個記錄面上的磁道數(shù)×記錄面數(shù)格式化容量＝每個扇區(qū)的字節(jié)數(shù)×每道的扇區(qū)數(shù)×每個記錄面的磁道數(shù)×記錄面數(shù)一般情況下，磁盤容量是指格式化容量，但廠家經(jīng)常給出的是非格式化容量，因為它更大一些。目前，PC機上配置的硬磁盤的容量一般在幾十到幾百吉字節(jié)之間。

d.轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速愈高，硬盤的讀/寫速度就愈快。早期的硬盤轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/min，后來發(fā)展到5400轉(zhuǎn)/min，直到目前的7200轉(zhuǎn)/min、10000轉(zhuǎn)/min。

e.平均存取時間。平均存取時間是指從發(fā)出讀/寫命令開始，磁頭從某一位置移動到指定位置并開始讀/寫數(shù)據(jù)所需的時間。它包括平均尋道時間和平均等待時間，是兩者之和?！?/p>

平均尋道時間是指磁頭移動到目標磁道(或柱面)所需要的時間，尋道時間由驅(qū)動器的性能決定，是一個常數(shù)，由廠家給出，一般為幾毫秒。

●平均等待時間(rotationallatency)指待讀/寫的扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下方時所用的時間。一般選用磁道旋轉(zhuǎn)一周所用時間的一半作為平均等待時間，可見提高磁盤轉(zhuǎn)速可縮短這個時間。例如，對于轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/min的硬盤來說，平均等待時間為4.2ms；而對于轉(zhuǎn)速為

10000轉(zhuǎn)/min的硬盤來說，平均等待時間為3ms。

f.硬盤緩存。在硬盤上都設置有高速緩沖存儲器，目的是為了提高CPU讀/寫硬盤的速度。CPU將要寫入硬盤的數(shù)據(jù)以很高的速度先傳送到硬盤的緩存，然后由硬盤的控制器再寫到硬盤上。同樣，在讀出數(shù)據(jù)時，先由硬盤的控制器將數(shù)據(jù)逐個讀出，放在緩存中，當緩存放滿時才通知CPU以很快的速度將數(shù)據(jù)從緩存中讀走。

g.數(shù)據(jù)傳輸速率。數(shù)據(jù)傳輸率是指CPU與硬盤高速緩存間交換數(shù)據(jù)的速率。該傳輸速率比磁頭在盤片表面上的讀/寫速度要高得多。通常將前者稱為硬磁盤的外部數(shù)據(jù)傳輸速率，而將后者稱為硬磁盤的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率。根據(jù)硬盤接口總線的不同，目前外部數(shù)據(jù)傳輸速率在80～320MB/s之間。數(shù)據(jù)傳輸速率可由下式計算：數(shù)據(jù)傳輸速率＝每個扇區(qū)的字節(jié)數(shù)×每道扇區(qū)數(shù)×磁盤的轉(zhuǎn)速

h.接口。硬盤接口常用ATA或SCSI，目前也在使用串行ATA(即SATA)和串行SCSI(即SAS)。有關(guān)這些總線接口的內(nèi)容見第4章。

i.可靠性。廠家經(jīng)常用平均故障間隔時間(MTBF)來表示硬盤的可靠性。早期硬盤的MTBF為幾千小時，目前廠家提供的硬盤MTBF達50000小時。

②移動硬盤。隨著用戶的需求和技術(shù)的發(fā)展，大容量存儲設備也得到了迅速發(fā)展。目前，主要的存儲設備有移動硬盤、可讀/寫光盤、U盤及各種存儲卡等。其中，移動硬盤在移動存儲設備中占有重要地位。移動硬盤的主要特點是：

a.體積小、容量大、便于攜帶。目前移動硬盤的容量為幾十吉字節(jié)到100GB，甚至超過100GB。

b.速度快。目前的移動硬盤大多采用USB2.0或者IEEE1394接口標準，其傳輸速率在400MB/s以上。

c.使用方便。目前PC機上安裝的操作系統(tǒng)多是Windows98以上的操作系統(tǒng)，這些操作系統(tǒng)均支持對移動硬盤的使用。無論是USB2.0還是IEEE1394接口，均不需要另外安裝驅(qū)動程序，而且對接口來說是支持即插即用和熱插拔的。不過請讀者注意，移動硬盤本身是不支持熱插拔的，因此在使用時務必小心，不可在硬盤正在讀/寫時拔下插頭。

d.高可靠性?？紤]到移動硬盤的使用環(huán)境，于是在其設計制造過程中在防震、防磁、防靜電等多方面采取了措施，保證了移動硬盤的可靠性。

e.功耗低。移動硬盤的功耗一般為5V300～500mA。但有的移動硬盤的峰值電流超過了500mA。而USB所提供的電源只有5V500mA，在使用時應特別注意，必要時可采用外接電源。若用IEEE1394接口，則不存在這樣的問題，因為該接口最大可提供1500mA電流。

f.價格便宜。目前40GB的移動硬盤的價格已在千元以下，這對使用者來說每兆字節(jié)的價格已經(jīng)很低了。

③磁盤陣列。在工業(yè)企業(yè)中，經(jīng)常將多個硬磁盤依照某種方式組織到一起構(gòu)成磁盤陣列，即RAID。采用硬磁盤構(gòu)成的陣列可以獲得更大的容量和更高的速度，而且數(shù)據(jù)更安全，可靠性也更高。在RAID中經(jīng)常采用的技術(shù)有：

a.鏡像技術(shù)。該技術(shù)是指將數(shù)據(jù)同時存放在兩個以上的磁盤上，構(gòu)成數(shù)據(jù)的多個拷貝。采用這種冗余存儲技術(shù)，可保證數(shù)據(jù)更加安全。

b.校驗技術(shù)。RAID在數(shù)據(jù)的讀或?qū)憰r均采用校驗技術(shù)，對數(shù)據(jù)進行校驗，從而提高了數(shù)據(jù)的可靠性。奇偶校驗、海明碼校驗及循環(huán)冗余碼校驗是經(jīng)常被采用的校驗技術(shù)。

c.條塊技術(shù)。條塊技術(shù)是將數(shù)據(jù)分成塊，在寫入RAID時各塊并行寫入各個磁盤驅(qū)動器的磁盤中，讀出時也是并行讀出。顯然，這樣做可以提高RAID的傳輸速率。

RAID分為許多級，常見的有：●

0級冗余磁盤陣列(RAID0)。這是一種不具備容錯能力的陣列，僅把多個硬盤看成一個容量大N倍(假定由N臺硬盤構(gòu)成陣列)、速度高N倍的硬盤。

●1級冗余磁盤陣列(RAID1)。這是采用鏡像技術(shù)改善可靠性的一種磁盤陣列。當某一磁盤出現(xiàn)故障時，其鏡像仍然可用。●2級冗余磁盤陣列(RAID2)。這是采用海明碼校驗的一種磁盤陣列?！?/p>

3級冗余磁盤陣列(RAID3)。這一級磁盤陣列采用奇偶校驗，從而可將2級的多個校驗用硬盤減少到只有一個，以降低磁盤陣列的成本。

●

4級冗余磁盤陣列(RAID4)。該級陣列是以磁盤扇區(qū)為單位，對多個硬盤進行交叉存取的。當數(shù)據(jù)很少(不多于一個扇區(qū))時，可只對兩個硬盤進行操作，一個寫(讀)數(shù)據(jù)，另一個寫(讀)奇偶校驗。而在3級冗余磁盤陣列中，數(shù)據(jù)是以位或字節(jié)為單位進行交叉存取的，因此每次存取都需要對更多的磁盤進行操作。

●5級冗余磁盤陣列(RAID5)。在前面的級別中，存放數(shù)據(jù)和存放校驗的盤是分開的，每次讀/寫數(shù)據(jù)都需要對校驗盤進行操作，經(jīng)常會發(fā)生爭用。RAID5采用數(shù)據(jù)條塊技術(shù)和分布式奇偶校驗技術(shù)，不設置專用的校驗盤，而是以某種規(guī)則指定存放校驗碼的硬盤。因此，每一臺硬盤既記錄數(shù)據(jù)也記錄校驗碼。RAID5在傳輸速率、容錯能力及有效性均比前幾種級別的RAID要好。除上述六個級別的RAID外，還有一些復合形式的RAID，如RAID6、RAID7、RAID10等。

(2)光盤存儲器。光盤存儲器具有記錄密度高、存儲容量大、采用非接觸式讀/寫信息、所存儲的信息可以長期保存等諸多優(yōu)點，已成為計算機使用者不可缺少的一種外存儲器。①

CD家族的發(fā)展。激光通過聚焦，可獲得直徑為1μm的光束。技術(shù)人員經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，可以利用這種光束來記錄和重放信息。為此，從20世紀70年代初不少國家就致力于這方面的研究工作。到1972年已在實驗室研制成功并于1978年將LV激光視盤正式投入市場。從那之后，這方面的研究成果陸續(xù)出現(xiàn)，其發(fā)展過程如圖10.5所示。

圖10.5光盤的發(fā)展

為了使大家了解目前書刊上經(jīng)常出現(xiàn)的有關(guān)光盤的產(chǎn)品，下面對它們進行簡要介紹。●LV(LaserVision)：激光視盤。●音頻CD和MD?！馛D-G(CompactDiscGraphic)：圖形光盤?！馛D-V(CompactDiscVideo)：視頻光盤?！馛DDA(CompactDiscDigitalAudio)：激光唱盤?！馛D-ROM(CompactDiscReadOnlyMemory)：光盤只讀存儲器?！馛DI(CompactDiscInteractive)：交互式光盤?！馛D-ROMXA(CD-ROMeXtendedArchitecture)：擴展結(jié)構(gòu)CD-ROM●

PhotoCD：相片CD。

●CD-R(CompactDiscRecordable)：可記錄光盤。●VCD(VideoCompactDisc)：視頻緊湊光盤?！馜VD(DigitalVideoDisc)：數(shù)字視盤?！馦O(MagnetoOptical)：磁光盤。●PCD(PhaseChangeDisc)：變相光盤。●

FD(FlopticalDisk)：光軟盤。

②DVD。前幾年市場上廣為流行的CD-ROM已經(jīng)衰落，取而代之的是DVD。目前流行的是：

DVD-ROM。這是DVD只讀存儲器，其容量為4.7GB。隨著技術(shù)的發(fā)展，采用雙面雙層技術(shù)的DVD-ROM一片盤片的容量可達到17GB。

DVD刻錄機。這種刻錄機可以刻錄DVD盤片，使用中刻錄速度快、單一盤片的容量大、價格便宜(三四百元)，是目前市場的主流?？祵?COMBO)。這種光盤驅(qū)動器的兼容性特別好，可實現(xiàn)對CD-ROM、CD-R、CD-RW及DVD-ROM的讀取，又能實現(xiàn)對CD-R、CD-RW的寫入刻錄?？祵毘Ｅ渲迷诠P記本計算機上，為使用者帶來很大的方便。

③主要技術(shù)指標。目前的個人計算機都配置有光盤驅(qū)動器、CD或DVD。其主要技術(shù)指標有：

a.盤片尺寸。目前使用最多的光盤尺寸直徑為120mm，中心卡孔為15mm，厚度為1.2mm。也有其他尺寸，大到800mm，小到30mm。

b.存儲容量。CD光盤的容量為580～680MB，而DVD可高達4.7GB、9.4GB、17GB等。

c.傳輸速率。早期的CD-ROM驅(qū)動器的傳輸速率為150kb/s，后來很快發(fā)展到該速率的幾倍乃至幾十倍。例如，某光盤驅(qū)動器以8X倍速進行DVD刻錄，以12X倍速讀出DVD。它也可以以24X倍速刻錄CD-R，而以40X倍速讀出CD。1X指的就是傳輸速率為150kb/s。

d.緩沖器大小。緩沖器的大小直接影響光盤驅(qū)動器的性能。早期的光盤驅(qū)動器的緩沖器只有幾十千字節(jié)到256KB。今天的光盤驅(qū)動器的緩沖器都在1～2MB之間，更有大到8MB的。

e.平均存取時間。光盤驅(qū)動器的平均存取時間類似于磁盤驅(qū)動器的平均存取時間，它包括光頭尋找到光道并在光道上找到起始信息的時間，通常由廠家給出。早期的光盤驅(qū)動器的平均存取時間在100～200ms之間。

f.接口類型。目前常用的是SCSI接口和EIDE(增強的集成設備電氣接口)。隨著技術(shù)的發(fā)展，也有的可接在USB或IEEE1394上。

g.其他。包括光盤驅(qū)動器的可靠性、功耗、檢錯及糾錯能力等。

10.2PC機的軟件系統(tǒng)

計算機系統(tǒng)中如果僅有硬件系統(tǒng)，那它只具備了計算的功能，并不能真正運算。只有將解決問題的步驟編制成程序，并由輸入設備輸入到計算機內(nèi)存中，由系統(tǒng)軟件支持，才能完成運算。軟件是指為管理、運行、維護及應用計算機所開發(fā)的程序和相關(guān)文檔的集合?？梢姡嬎銠C系統(tǒng)除了硬件系統(tǒng)，還必須有軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中的重要組成部分。通?？蓪④浖譃閮纱箢悾合到y(tǒng)軟件和應用軟件，如圖10.6所示。

圖10.6計算機軟件系統(tǒng)

10.2.1操作系統(tǒng)在系統(tǒng)軟件中最重要的就是操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)負責對計算機的各種資源，包括硬件資源和軟件資源進行統(tǒng)一控制、管理、調(diào)度、監(jiān)督，合理地組織計算機的工作流程，使計算機按照使用者的要求有條不紊地工作，從而最大限度地提高計算機各種資源的利用率，為使用者提供更大的方便。

1.PC機操作系統(tǒng)的發(fā)展

20世紀80年代初，IBM公司開發(fā)出PC機使用的操作系統(tǒng)——PCDOS。后來使用微軟的MSDOS。DOS操作系統(tǒng)從1.0一直到6.0，經(jīng)歷了多種版本。直到20世紀90年代中期才逐漸被Windows操作系統(tǒng)所取代。由微軟公司開發(fā)的Windows操作系統(tǒng)版本1.0是1985年發(fā)布的，1987年推出2.0，1990年推出3.0，接著是3.1。這些版本因其風格統(tǒng)一、使用簡便而受到廣泛歡迎。

1995年推出的Windows95操作系統(tǒng)增加了許多新的功能，同時提供了全新的圖形用戶界面。

1998年微軟推出Windows98操作系統(tǒng)，它在Windows95的基礎上進行了改進，又增加了許多新的功能。

Windows9x操作系統(tǒng)是面向個人用戶的。

在微軟開發(fā)9x操作系統(tǒng)的同時，從1989年開始，公司專門組織力量為商業(yè)用戶開發(fā)PC機的操作系統(tǒng)。從那時開始，微軟開發(fā)出多種版本的WindowsNT操作系統(tǒng)，一直到1996年發(fā)布的NT4.0、1998年發(fā)布的NT5.0。在2000年，微軟公司推出NT系列的操作系統(tǒng)Windows2000。

從20世紀80年代中期開始，微軟為PC機開發(fā)操作系統(tǒng)時是沿著兩條不同的渠道進行的：一條是開發(fā)個人用戶消費型操作系統(tǒng)；另一條是為工商企業(yè)開發(fā)商用型操作系統(tǒng)。到2001年推出WindowsXP操作系統(tǒng)時微軟才結(jié)束了兩條渠道同時開發(fā)的歷史。WindowsXP操作系統(tǒng)成功地將兩者結(jié)合到一起，既適合于個人家用也適合于商用，成為目前應用于PC機上的主流操作系統(tǒng)。

2.Windows操作系統(tǒng)的主要功能

(1)CPU管理。

(2)存儲管理。

(3)文件管理。

(4)設備管理。

(5)其他功能。

3.其他操作系統(tǒng)在PC機上安裝的主流操作系統(tǒng)就是Windows操作系統(tǒng)。除此之外，在一些個人或商用計算機上也安裝有Unix或者Linux操作系統(tǒng)。

Unix從20世紀70年代開發(fā)出來之后，經(jīng)歷了不斷的發(fā)展，現(xiàn)已成為世界范圍內(nèi)最流行的操作系統(tǒng)之一。Unix是一個典型的分時操作系統(tǒng)，其最大的特點是其系統(tǒng)的開放性。用戶可以方便地向系統(tǒng)添加新的功能，使該操作系統(tǒng)的功能愈加完善。

10.2.2應用軟件常見的應用軟件包括：

(1)文字處理軟件。文字處理軟件包括比較簡單的文本錄入、存儲、編輯、打印等基本功能，例如人們常用的Word、WPS、Wordperfect等；也包括比較專業(yè)的高級排版系統(tǒng)，如國內(nèi)廣泛使用的方正、華光等排版系統(tǒng)。

(2)電子表格軟件。在各行各業(yè)的辦公應用中，會需要大量的報表。為此，在PC機的應用軟件中配置有電子表格軟件，如人們熟悉的Excel、Lotus123等。

(3)圖形、圖像軟件。在PC機上可以配置繪圖軟件和用于彩色圖像處理的圖像處理軟件。這類軟件種類繁多，如與Windows捆綁的VISIO、AutoCAD、Protel以及Photoshop等。

(4)網(wǎng)絡通信軟件。在Windows98之后的操作系統(tǒng)中都包含了一般用戶上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件等所需要的網(wǎng)絡通信軟件，例如OutlookExpress、InternetExplorer等。

(5)簡報軟件。這些軟件主要用來制作幻燈片、演講報告等，常見的如PowerPoint、ShowPartner等。

10.3SOC的概念、結(jié)構(gòu)及SOC下的PC機系統(tǒng)

10.3.1SOC的概念

SOC(SystemOnChip)即片上系統(tǒng)，是20世紀90年代出現(xiàn)的概念。Dataquest定義SOC為包含處理器、存儲器和片上邏輯的單片集成電路，這大致反映了20世紀90年代中期SOC設計的基本情況。隨著技術(shù)的發(fā)展，SOC的定義也在不斷地完善，今天的SOC中包含一個或多個處理器，還包括存儲器、數(shù)字電路模塊、模擬電路模塊、數(shù)?；旌想娐纺K以及片上可編程邏輯。

從SOC的定義可以看到，它是一種具有如下特征的系統(tǒng)級芯片：①功能高度復雜；②芯片采用超亞微米的微細加工工藝制作；③芯片中至少有一個或多個CPU或處理器；④包含多種數(shù)字、模擬信號接口；⑤芯片可以通過外部重新編程改變功能。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，SOC的發(fā)展極為迅速，已廣泛應用于工業(yè)、企業(yè)及軍事裝備之中，在可以預見的未來，SOC必將會更進一步發(fā)展。

10.3.2SOC的結(jié)構(gòu)

1.IntelXScale結(jié)構(gòu)處理器硬件

IntelXScale結(jié)構(gòu)處理器的硬件框圖如圖10.7所示。

圖10.7XScale結(jié)構(gòu)處理器的硬件框圖

2.PXA27XSOC處理器芯片

PXA27X是一種高性能、低功耗(可達到MIPS/mW)、功能強勁的SOC處理器，它采用Intel公司的XScale結(jié)構(gòu)作為其內(nèi)核。在PXA27X中包括了除浮點運算指令之外的全部ARMV5TE的指令集，同時還包括Intel公司的整數(shù)無線MMX指令。這就使得該處理器的指令功能及對多媒體信號的處理能力十分強大。

PXA27X有兩種封裝形式：13mm×13mm的FVBGA和23mm×23mm的PBGA。前者有356條球狀引線，而后者有360條球狀引線。

PXA27X的結(jié)構(gòu)框圖如圖10.8所示。在圖10.8中，用實線框起來的各個部分組成PXA27X芯片，實線框之外是芯片外接的部分。由圖10.8可以看到，在硬件上PXA27X包括如下部分：

(1)PXA27X內(nèi)部集成有4個體的SRAM，每個體64KB，4個體共256KB。

(2)PXA27X內(nèi)部有LCD控制器，可以支持顯示分辨率達800×600像素的LCD顯示。

(3)該處理器集成有存儲器控制器(見圖10.8虛線框部分)，該控制器提供了各種控制信號，用以支持芯片外接SDRAM、閃速存儲器、PC卡等存儲器件