大学计算机基础ppt第2章

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1、第二章 微型计算机系统 课程内容 微型计算机概述 微型计算机系统 微型计算机硬件系统 外部存储器 常用外部设备 微型计算机的软件系统 1 2 3 4 5 6 课程内容 微型计算机概述 微型计算机系统 微型计算机硬件系统 外部存储器 常用外部设备 微型计算机的软件系统 1 2 3 4 5 6 微型计算机概述 v 最早出现在1971年，典型机型为Z80 和6502。1975年，苹果机推动微机应 用。1980年，IBM公司推广微机应 用。目前，众多品牌兼容机数不胜 数。 v 70年代以来微型计算机发展迅速，从 4位、8位(Apple,PC/XT)、16位 (286)、32位 (386,486, Pe

2、ntium)、 发展到今天的64位微机。 v 计算机兼容：硬件兼容和软件兼容。 比较比较通用的分类是按微机的通用的分类是按微机的CPUCPU性能性能分类分类，可，可分为分为 ： 4位 8位 16位 32位 64位 根据根据INTELINTEL公司公司 CPUCPU芯片系列芯片系列 根据计算机根据计算机 的字长分类的字长分类 8088/8086 80286 80386 80486 Pentium（奔腾） Pentium Pro Pentium Pentium Pentium 所谓的32位与64位实际上是指 计算机的寻址空间大小，也就 是在一个时钟频率动作下寻找 内存做出多少位的计算动作。 微型计

3、算机概述 课程内容 微型计算机概述 微型计算机系统 微型计算机硬件系统 外部存储器 常用外部设备 微型计算机的软件系统 1 2 3 4 5 6 在微型计算机系统中存在着从局部到全局的3个层次，其 层次及其关系如图所示。 微型计算机系统 微机系统的组成 输入设备：键盘、鼠标、扫描仪 输出设备：显示器、打印机 外 存：软、硬盘、光盘、闪存 网络设备：网卡、调制解调器等 计 算 机 系 统 软件 外部设备 系统软件 应用软件 硬件 运算器 寄存器 控制器 主机 内存 CPU 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器 操作系统：Windows、Unix、Linux 语言处理程序：C、

4、Pascal、VB等 实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统 计算机的工作原理 指令 是用户对计算机发出 的工作命令，告诉计 算机执行某种操作。 指令的组成 指令由操作码和地址 码两部分内容构成。 1指令与程序 操作码 指明该指令要计算机执行 什么操作，如取数、做加 法运算或输出数据等。 地址码 指明参与操作的数据在 存储器中所在的地址。 指令系统包括以下内容： 1. 1. 数据数据传输传输指令指令：调动数据在CPU 和内存之间进行流动。 2.2.数据处理指令数据处理指令：对数据进行算 术、逻辑或关系运算。 3.3.程序控制指令程序控制指令：控制程序中指 令的执行顺序。 4

5、.4.输入输出指令输入输出指令：实现主机与外 部设备之间的数据传输。 5.5.其他指令其他指令：对计算机硬件进行 控制和管理。 计算机的工作原理 指令系统 一台计算机所有指令 的集合称为计算机的 指令系统。 程序 按某种步骤编排，能完 成某种功能的指令序列 ，是为解决某一问题而 设计的一系列指令。 “存储程序控制”思想 1 计算机内部采用 二进制形式表示 数据和指令。 2 用存储器（内存）存 放所要执行的程序指 令，中央处理器（ CPU）依次从存储器 中取出程序的每一条 指令，并加以解释和 执行，直到执行完全 部指令为止。 3 由运算器、控制 器、存储器、输 入设备和输出设 备5个部分组成计

6、算机硬件系统,并 规定了这五大部 件的基本功能。 “存储程序控制”思想 v 冯诺依曼提出了存储程序工作原理。这一原理确立了现代计算机的 基本组成和工作方式。 v 计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制，按照程序编排的顺序 ，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作。 输入 设备 运算器 存储器 控制器 输出 设备 课程内容 微型计算机概述 微型计算机系统 微型计算机硬件系统 外部存储器 常用外部设备 微型计算机的软件系统 1 2 3 4 5 6 微型计算机的硬件包括计算机的主机和外部设备。 主机包括微处理器、内存储器、系统总线和输入输 出接口，是整个系统的控制中心； 外部设备通过输入输出

7、接口及外部总线与主机相 连。 微型计算机的硬件组成 1 25 6 3 4 7 1. 1.主机主机2. 2.显示器显示器3. 3.键盘键盘4. 4.鼠标鼠标5. 5.音箱音箱6. 6.话筒话筒7. 7.打印机打印机 1微处理器的发展 4位8位 16位 32位 64位 2微处理器组成 微处理器是一个超大规模集成电路器件，在这个芯片中包含有内 部寄存器组、运算器和控制器，它们通过CPU内部总线连接在一起 ， 微处理器 3微处理器性能 微处理器 微处理器字长 微处理器一次所能处 理的二进制数的位 数。 微处理器的主频 用来表示CPU的运算和 处理数据的速度。微处 理器内核的工作频率是 CPU进行运算时

8、的工作 频率，即CPU的工作时 钟频率，单位为GHz（1 GHz=1000 MHz）或MHz 。 微处理器的外频 CPU的基准频率，单位与主 频相同。 外频是CPU与周边设备传输 数据的频率，具体是指CPU 到芯片组之间的总线速度 ，即系统总线的工作频 率。 微处理器的倍频 CPU和系统总线之间相 差的倍数，即外频和主 频的倍数关系。 3微处理器性能 微处理器 前端总线频率 前端总线（Front Side Bus ，FSB）将CPU连接到主 内存和通向磁盘驱动 器、调制解调器以及网 卡一类系统部件的外设 总线。 高速缓冲存储器 高速缓冲存储器(Cache) 是CPU中可进行高速数 据交换的存储

9、器，先于 内存与CPU交换数据， 对CPU性能有重大影 响。 核心代号 核心代号是芯片生产商 给CPU设置的产品代号 ，以便于区分和管理。 制造工艺 制造工艺是指组成芯片 的电子线路或元件的细 密程度，单位为微米（ m）或纳米（nm）。 主存储器 存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合，每个，每个 记忆记忆单元由单元由8 8位二进制位组成，可读写其中的数据位二进制位组成，可读写其中的数据。 存储器通常分为内存储器和外存储器。存储器通常分为内存储器和外存储器。 存放大量信息 的外存储器 信息交流中心 内存储器 存储器 主存储器 每个记忆单元由每个记忆

10、单元由8 8位二进制位组成。位二进制位组成。 1KB=21KB=210 10B=1024B B=1024B 1MB= 21MB= 210 10KB= 1024KB KB= 1024KB 1GB= 21GB= 210 10MB= 1024MB MB= 1024MB 1TB= 21TB= 210 10GB= 1024GB GB= 1024GB 字节BYTE 7 6 5 4 3 2 1 0 位Bit 1 RAM(随机存储器) 存放模块、程 序、结果，读数 据不变，写数据 替换。断电数据 消失。 2 ROM(只读存储器) 固化专用程序、 管理程序、监控程 序和与操作系统有 关的模块。断电数 据不丢失。

11、 3 CACHE（高速缓存 ）有一、二两级 缓存。一级：减 少CPU访问主存的 时耗。二级：使 CPU处于零等待状 态。 主存储器 主存储器 内存条：内存芯片焊接在一定规格的印刷电路板 (PCB)上，现今多采用DIMM（168线）内 存条，也就是我们通常所说的168线内 存。 主存储器 CACHE（高速缓存） v 由于CPU的速度比内存和硬盘的速度要快得多， 所以在存取数据时会使CPU等待，影响CPU速度 的发挥。因此使用高速缓存(Cache)。 v 有了高速缓存，可以先把数据预写到其中，需要 时直接从它读出，这就缩短了CPU的等待时间。 v 为了区分它们，CPU内部的缓存叫内部高速缓存 (I

12、nternal Cache)或一级高速缓存，主板上的 缓存叫外部高速缓存(External Cache)或称 二级高速缓存。 v 现在Pentium机的CPU已经将主板上的二级缓 存封装在CPU中，对于这类CPU来说，主板上提 供的已是三级缓存了。 主板（Mainboard） 1 1 主板是PC机硬件系统集中管理的核心载体，它控制着整个 系统中各部件之间的指令流和数据流，其性能的优劣直接 影响到PC机各个部件之间工作是否协调。 2 2 常见的主板是ATX主板，它是由印刷电路板（PCB）制造 而成的，是在一种绝缘材料上采用电子印刷工艺制造 的。 3 3 主板上主要包括芯片组（北桥芯片、南桥芯片、

13、BIOS芯片 等）、CPU插座、电池、内存的插槽、硬盘的接口、软驱 的接口、PCI扩展插槽、AGP扩展插槽及各种外设接口 等。 负责与CPU的联系并控 制内存、AGP、PCI数 据在北桥内部传输， 由于北桥芯片的发热 量较高，所以芯片上 会装有散热片。 主要负责I/O接口控 制、IDE设备（硬 盘等）控制以及高 级能源管理等； 芯片组决定了主板的结构及CPU的使用。 根据芯片的功能，可分为南桥芯片和北桥芯片。 主板（Mainboard） 南桥芯片北桥芯片 总 线 处理器 存储子 系统 I/O子 系统 总线：微处理器与 各部件和外围设备 共用的连接线路。 相对相对 位置位置 内部总线：在CPU内

14、部、寄存器之间和算术逻辑部件ALU 与控制部件之间传输数据所用的总线。 外部总线： CPU与内存RAM、ROM和输入/输出设备接口 之间进行通信的通路。 总线总线 功能功能 地址总线:传送存储单元或输入/输出接口的地址信息 数据总线:在CPU与内存或输入/输出接口电路间传送数据 控制总线:传送一个部件对另一个部件的控制信号 通信通信 方式方式 并行总线:通信速度快、实时性好 串行总线:简易、方便、灵活 总线分类 1 总线带宽： 是指一定时间内 总线上可传送的 数据量。 2 总线位宽： 是指总线能同时传 送的数据位数。总 线位宽越宽，则总 线每秒数据传输率 越大，也即总线带 宽越宽。 3 总线工

15、作时钟频率 ： 以MHz为单位，工 作频率越高则总线 工作速度越快，也 即总线带宽 越宽。 总 线 决定总线性能的主要参数： 输入/输出接口 课程内容 微型计算机概述 微型计算机系统 微型计算机硬件系统 外部存储器 常用外部设备 微型计算机的软件系统 1 2 3 4 5 6 外部存储器 硬盘存储器 硬盘容量的计算公式： 硬盘容量=磁头数柱面数每柱扇区数每扇区字节数 光光 盘盘 1.CD-ROM是只能读出而不能写入的光盘 ，容量很大，它是光盘家族中的一员， 是当前最普遍使用的一种。由于声音、 视频和图像文件的广泛使用，使CD- ROM的应用极为广泛。 2.CDROM的印刷面不含数据，数据刻录 在

16、光滑的一面。在CDROM上，数据的 读取靠激光来实现，表面的灰尘和划痕 都会影响到读盘质量。标准CD-ROM的 容量是640M。 外部存储器外部存储器 DVDDVD 1. DVD（Digital Versatile Disk ，数字多功能光碟，也称作 Digital Video Disk，数字影像 光碟）是代替CD的又一代存储媒 体。 2.它以电影院级的声像，强大的交互 功能，正在给电影界带来革命；一 张和普通CD-ROM大小一样的DVD 光盘上，可以存储数倍于CD-ROM 的数据（可达14GB），这也给计算 机信息界带来了巨大的进步。 外部存储器 外部存储器-新型硬件设备 v UBS（通用串行总线） 新型串行接口，它使所有的低速设备如键盘、鼠标、扫描 仪、数字相机、Modem等，都可以连接到统一的USB接口 上。 USB2.0接口的传输速度可达480Mbps v 无线鼠标 信号接收器：红外线、无线电 v 优盘 随身型移动存储设备，比软盘容量大 课程内容 微型计算机