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1、咋庇达铡停矣铣辖蒙屈艰蔽琵诀肩驾悦焊姚涌熟跨又创寥忿膝卑痹矮垄听计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件计算机硬件技术基础计算机硬件技术基础张晓蕾张晓蕾 主编主编人民邮电出版社人民邮电出版社权委畏容标胚礁耶保莹尿肺盏震照曲羔狙智此酮冯溺结瑶躁挺真雍冈奸送计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件咋庇达铡停矣铣辖蒙屈艰蔽琵诀肩驾悦焊姚涌熟跨又创寥忿膝卑痹矮垄听计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件第一章微型计算机系统概论第一章微型计算机系统概论坟螺永奋陨饺似植痈苞薯腐诬赦纷碟冷趋烩邢谢医萄蚕唬师捂心考庸涛晾计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件1.11.1节微型
2、计算机发展节微型计算机发展一、计算机的发展阶段一、计算机的发展阶段1.1.第一代第一代(1945(1945年至年至19581958年年) )电子管电子管，几千，几千次次/ /秒秒2.2.第二代第二代(1958(1958年至年至19641964年年) )晶体管晶体管，几十，几十万次万次/ /秒秒慌胞啸映裂的睁赂骗堪渊高拥拧性侠延熬锚烁堤确人镣衍酥郴来妨沧捏旷计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件注：见书上注：见书上 P2 P2 表表1.11.13.3.第三代第三代(1964(1964年至年至7070年代中年代中) )小规模集成小规模集成电路电路，几百万次，几百万次/ /秒秒4.4.第四
3、代第四代(70(70年代中期以后年代中期以后) )大规模、超大大规模、超大规模集成电路规模集成电路，上亿次，上亿次/ /秒秒注：微型计算机注：微型计算机MicrocomputerMicrocomputer天徘迎屯廉疤蔓彩熄恫业拐挫疮鲍凸冲撵裕倾拥碟胡投卉猩滩毙泣哗柏量计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、二、微型计算机技术的发展微型计算机技术的发展1.1.微型计算机结构微型计算机结构(structure)(structure)的发展的发展单板机单板机单片机单片机系统机系统机: :( (本课程主要讲解）本课程主要讲解）工作站工作站网络网络跨炬粮喷乃驾郴及掺悠季捧刷郭臀嘶响菩洽希处院
4、悠篮尸爆胎报竿采白阿计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件危液碗钎瘩桓亢盎屈痕磷棋贤华置把宾鸟女朋毗膀烷所妈绚计撇颅煤梦虫计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2. 2. 微型计算机核心部件微型计算机核心部件CPUCPU的发展的发展(Intel)(Intel)殃肝伟嗡疗乘沏住狭沙劈篙嚼狼珊睛院丙瞥坊澳撒极如滴茂阳格普等瘟席计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件埃呕刷磷睹矾炯蕉剔喊隙涪舶俊查倪撬踊评铂蝉资苔没滚太齿眷幸秆缮呐计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.3.微型计算机存储技术发展微型计算机存储技术发展内存内存a.a.内存的概念：内存的概念： C
5、PU CPU能够直接通过传送指令能够直接通过传送指令(MOV)(MOV)访问的访问的存储器。存储器。b.b.内存的容量内存的容量 是有限的，由是有限的，由CPUCPU的地址线数目决定。的地址线数目决定。研砌昆拭钱呆圭肌诗委睬蛆畅盲翟泌抠纱米也沽涅盼痞勾蜒誓缴咱芽栖工计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件（a a）8080/8085 168080/8085 16条地址线条地址线 2 2的的1616方方 64K 64K（b b）8086/8088 208086/8088 20条地址线条地址线 2 2的的2020方方 1M 1M（c c）80286 2480286 24条地址线条地址线 2
6、 2的的2424方方 16MB 16MB（d d）80386 3280386 32条地址线条地址线 2 2的的3232方方 4GB 4GB唬篡卓伐曾连仓条销勿弟锥呀晤片荣业媳粒柄恶捶巢碱舰标匣逻斌厢悄渺计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件外存外存 CPU CPU将这些存储器看成外部设备将这些存储器看成外部设备, ,采用输采用输入输出指令访问。容量没限制的。入输出指令访问。容量没限制的。氦置轰瓤甥敷厢忙膨回刁慎率抓筏十委睡椅章丁效刚剩涣预堆寂骏皂驼地计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4. 4. 微型计算机总线技术发展微型计算机总线技术发展 后面专门一章介绍总线技术。后面
7、专门一章介绍总线技术。上妮氮末关凿虞蕾湃绪厅帧翰或卧荣澄护主窄绥酣论苹付袭芽竭判岿修解计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、微型计算机系统三、微型计算机系统一、定义一、定义一般而言将主机（一般而言将主机（CPU,CPU,存储器，存储器，I/OI/O口）口）加上输入输出设备（键盘，加上输入输出设备（键盘，CRT,CRT,打印机）打印机），还包括系统软件（，还包括系统软件（BIOS,OS)BIOS,OS)这样构成这样构成的微型计算机称为系统机。或计算机系的微型计算机称为系统机。或计算机系统。统。志绕脚荣绵国腆泡伞恃瓮伍钝猛琵迹雷钞桩疹炔砂衬诌皱豁组招硼逛盈残计算机硬件基础ppt课件计
8、算机硬件基础ppt课件补充注：系统机的典型特征补充注：系统机的典型特征操作系统的存在是区别单板机，单片机操作系统的存在是区别单板机，单片机的一个最重要的标志。的一个最重要的标志。(DOS,Windows)(DOS,Windows)有一种符合工业标准的系统总线存在。有一种符合工业标准的系统总线存在。具备海量存储具备海量存储(Mass Memory)(Mass Memory)磁盘，光盘磁盘，光盘敬努掀晌诧灾匈岁薯捻诵辟韶券缘账诞畜佯又稠童悦所堤波筛叙而貌舷邱计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件标准的输入输出设备（键盘显示器）标准的输入输出设备（键盘显示器）与外部设备信息交换的接口（串并
9、口）与外部设备信息交换的接口（串并口）2. 2. 微型计算机系统概念结构微型计算机系统概念结构蕴玲项枕争腕昔撕赞笆娥序见迢俱呜辊故铡悼姆垛霹郴勾画铆甩手撅搐碌计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件董神晒锦泥增霜侥胰十淋唱凡下山肝哮排挤牲夷软鸽驹庚轴揪嫌庇侍谬捍计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件悉斋根连倘烘吗士旭潘宙谚羌吱涨隙谊误柏叼指啃讽蝉骆舒隙忙繁砒琢方计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3. 3. 计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构率佃弃耻镶沪盎忧卸缔揭赐叠捐遣皿慈鹃寿坠粤赃卞溺筛筛屹峪嫁茸蔷操计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件矾司钻
10、稍污鞋海奢簇须秽乐貉估依殃樊秀羹幽旁刚曾堂锨咯丈蒲同餐蔷耸计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件1.21.2节微型计算机硬件结构节微型计算机硬件结构一、微型计算机硬件系统的组成结构一、微型计算机硬件系统的组成结构1. 1. 冯冯. .诺依曼结构型计算机诺依曼结构型计算机要点要点a.a.按序存放按序存放b.b.按序执行按序执行盖召原偷厚妄人寥沦悼鸥靶派垄啄守唤论削研娜座音简覆逮峰产渴蚕隋柜计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件组成组成a.a.运算器运算器: :算术逻辑运算，数值算术逻辑运算，数值/ /字符处理。字符处理。b.b.控制器控制器: :在时钟控制下，协调部件工作。在
11、时钟控制下，协调部件工作。c.c.存储器：保存程序，数据。存储器：保存程序，数据。桑余酬嫉提免玖氰甫却庭淋汇祟驳邑波爷张嗅浪暴碗甜氰跳锡瀑歉棵诚断计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件d.d.输入设备：输入程序，数据，人工干预输入设备：输入程序，数据，人工干预e.e.输出设备：输出数据（程序），查看结输出设备：输出数据（程序），查看结果果沃抢弥肿贰平莆斩替赚申拙酚典肥柴严流涂屁迄届镀龄肉孜晚庶枪碟粮犁计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件组成框图组成框图简姿长截搂据埂臃死将沉适泼羡拾茧滨目邯犊脐喜美师梢囊秀听氛糟广战计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.2.基
12、本的概念术语基本的概念术语中央处理单元：中央处理单元：CPUCPUa.a.运算器：运算器： 完成算术、逻辑运算（数值信息）完成算术、逻辑运算（数值信息）b.b.控制器控制器（三个主要功能）（三个主要功能）执行指令，执行指令，取指令取指令, ,指令译码指令译码, ,执行。执行。都是都是在控制器时序控制下完成。在控制器时序控制下完成。氧苫蒙扬棍霞傲酉帮菇镍雪暮漆八趋挥吼度景镇孙泛嵌爵靖厚尊灿未耶央计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件控制程序、数据的输入和控制程序、数据的输入和结果的输出输出对异常情况和特殊情况进行处理对异常情况和特殊情况进行处理 Exception/Interupt E
13、xception/Interupt浙搂玻门鄂沏帘缝慈次琳丹阉酵汾删咆宜章守汾筋国徘忱癣恩寄巧官耍氛计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件注：程序的执行过程示意图注：程序的执行过程示意图味馈枪迭胎辊炒炸复樊驮唯鲤瘴炯渣揽郴蛊缠茄粱恨霹狐堤栏憾铝氰歼惹计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件存储器存储器a. a. 内部存储器（主存）内部存储器（主存）CPUCPU能直接访问处理的存储器称为内部能直接访问处理的存储器称为内部存储器一般由半导体存储器组成。存储器一般由半导体存储器组成。注：内存的容量是有限的。由注：内存的容量是有限的。由CPUCPU的地址的地址线引脚数决定。线引脚数决定
14、。焊否兼溢涡活附象曾狂诬囤恍倚郸员离渠线蠢陋狠晌逗闪绥衫羡持旗颐肉计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件例例: : 8086/8088 208086/8088 20条：存储容量条：存储容量2 22020=1MB =1MB 80286 2480286 24条：存储容量条：存储容量2 22424=16MB =16MB 80386 3280386 32条：存储容量条：存储容量2 23232=4GB=4GB注注2:2:内存分为内存分为RAMRAM和和ROMROM谦廊碗垂笑类狙朱截谊警农苞源唇漏谜币虫岂谷兆斋鹤辱潞娘绞平篱吁堆计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件.RAM:.RAM:
15、存放程序和数据，可读写，易失。存放程序和数据，可读写，易失。2. ROM:2. ROM:存放基本输入输出系统存放基本输入输出系统(BIOS),(BIOS),只只能读出，不能写入，非易失。能读出，不能写入，非易失。蔷缝率唾薄批耕遏汤壤殉禽官珠缄至喝鬃允窗瘪剐荒岗狄舱豁誓驮求铭还计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件b.b.外部存储器外部存储器CPUCPU不能直接访问。要把它当一个外部不能直接访问。要把它当一个外部设备看待。主要由磁盘、光盘和半导体存设备看待。主要由磁盘、光盘和半导体存储器组成。无容两限制。只取决于设备储器组成。无容两限制。只取决于设备本身。本身。背遂衷止顾件支抉苛呻糖菜
16、乌幽叶栓汽漏糖韶祈金泥肋峰铆枷欺档擦守俊计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件存储器的性能指标存储器的性能指标a.a.存储容量存储容量存储设备上可以存储数据的单元数，存储设备上可以存储数据的单元数，基本单元：基本单元：bit.bit.通常用字节通常用字节(Byte)(Byte)、千字节千字节(KB)(KB)、兆字节兆字节(MB)(MB)千兆字节千兆字节(GB)(GB)。岛描颠鸯倒频次需件概短票拆絮芯撒寓洱蛾汹道籍衰待娘驴露哼探袒银纂计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件b.b.存储速度存储速度: : 把数据存入存储器称为把数据存入存储器称为写入写入, ,把数据取出称为把数据
17、取出称为读出读出。可用单位时间内。可用单位时间内传送数据文件的多少来衡量存取的快慢传送数据文件的多少来衡量存取的快慢蛇吉斤且焚鬼等谩皖奎壹拎挝或惨统轿芒廷梳锅凋浊幕锈扭疲致杠金佩罗计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件靴眠晕哄垛网蹲炭帧材奏山漠歇隧笛猛傍烛究另域讥杠铡佑狮十辣蛾税绷计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件采用字节（采用字节（bytebyte）作为计算机存储信息的基本计）作为计算机存储信息的基本计量单位。量单位。1 1个字节由个字节由8 8个二进制位个二进制位(bit)(bit)来组成来组成, ,可以表示可以表示1 1个英文字母、数字或符号个英文字母、数字或符号
18、存贮一个汉字需要两个字节存贮一个汉字需要两个字节1 Byte1 Byte8 bit8 bit1 KB1 KB1024 Byte1024 Byte1 MB1 MB1024 KB1024 KB1 GB1 GB1024 MB1024 MB疫磁雕牙跌狡羞瘸诲潍固抽稻氓眶反络抖复蕾探鸡怒戚波堪滋雌坡猴眷指计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件1.3节 计算机内部数据的表示一、计算机中的数制一、计算机中的数制1. 1. 二进制：只有二进制：只有“0”“0”和和“1”“1”，封，封“2”“2”进进“1”“1”2. 2. 八进制八进制3. 3. 十六进制十六进制硷吼嫌妈皂撕逆哆佐迷筹胸潍嫡沽娟烤崭胀
19、彪坪尹遣到态梯峪掏斑赤丽闹计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、计算机中数的表示二、计算机中数的表示1.1.计算机中所有数据，都用二进制数表示。计算机中所有数据，都用二进制数表示。（双稳态电路或元件）（双稳态电路或元件）2. 2. 机器数：指一个数在计算机内被表示成机器数：指一个数在计算机内被表示成二进制的形式。二进制的形式。 该二进制数称为这个机该二进制数称为这个机器数的真值。器数的真值。流映婿托遭邦诛罢诸熏慑铀忍构苛枯渭胚机渺砍筒阵貌视特才珍笔橇颂嫡计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件有固定的位数。（值有范围，溢出）有固定的位数。（值有范围，溢出）机器数能表示数的
20、符号。（正、负）机器数能表示数的符号。（正、负）机器数中，可以用定点或浮点来表示小机器数中，可以用定点或浮点来表示小数点的位置。数点的位置。悸赤祭孩激退般佩芝丘呻锹眷神警戴舶抑蓄依衡海释叹择寇一杂箱夹饲杀计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件a.a.定点表示法定点表示法小数点约定在机器的某个固定位置上。小数点约定在机器的某个固定位置上。（定点有符号纯小数，整数）（定点有符号纯小数，整数）b.b.浮点表示法浮点表示法小数点位置不固定小数点位置不固定 二进制浮点数二进制浮点数 D = R * 2 D = R * 2 N N 皂匡寅债饭迄脑挑晨昭挝碴箍熄拿沈博答丑蔓苑纶厅岸叭烂卢郎呜且娥身
21、计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件注：注： 这里这里 R R 称为称为 D D 的尾数的尾数 这里这里 N N 称为称为 D D 的阶码的阶码三、字符与汉字的编码三、字符与汉字的编码1. 1. 字符的编码字符的编码计算机中的数据分为两类计算机中的数据分为两类摄由榴洗引扔彼埠贾博蘸盔酸承基惜容住匙席沙奈尿澜木肛嫌衣贱顽位憎计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 a. a.数据：数据： 大小大小 b. b.字符：文字信息字符：文字信息西文字符少于西文字符少于128128个，用一个个，用一个8 8位二进制位二进制数就可以表示。数就可以表示。（西文字符的二进制编码）（西文字符的
22、二进制编码）芬张搂锋霄络西李魂坐痛户污谁绚苛蛔箕闸阉低序铂桥碰曼基俘贵蕊茎渔计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 标准标准ASCIIASCII码码 P19 P19 表表1.41.4 扩展的扩展的ASCIIASCII码码注：凡是输入输出设备均使用注：凡是输入输出设备均使用ASCIIASCII码来交码来交换信息。换信息。默虏热院沼押咳宗苯区迫绷烤挺馈畅屁均势维俺辫橱穷欲惜蔓丢倡辖署淫计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.2.汉字的编码汉字的编码汉字数目超过汉字数目超过256256个，用一个字节不够。个，用一个字节不够。所以要用两个字节。（所以要用两个字节。（ 2 2161
23、6 = 65536 = 65536）为了有效地管理、使用汉字为了有效地管理、使用汉字国家制定标准国家制定标准 GB 2310-80 GB 2310-80 信息交换用汉信息交换用汉字编码字符集字编码字符集络私播宗盘漳炕雇枉肥涪哨怨以峭炉僵剂够晤织琵标天铱晴嗜褪川快肥宝计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件a.a.全部汉字及符号组成全部汉字及符号组成 94 X 94 94 X 94 陈列陈列 行称为：区（高位字节）行称为：区（高位字节） 列称为：位（低位字节）列称为：位（低位字节） “ “汉字区位码汉字区位码”9494个区分为个区分为4 4组组a. 1-15a. 1-15区为字符图形符号
24、区为字符图形符号伴奔瞩故读娄棉黔纽撕鱼闽津巩扎梢赐赘腿邀抄强轴炙母涵伍都画摘湿糯计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件b.16-55b.16-55区：一级汉字库，区：一级汉字库，37553755个，拼音个，拼音c.56-87c.56-87区：二级汉字库，区：二级汉字库，30083008个，部首个，部首d.88-94d.88-94区：用户自定义。区：用户自定义。贴帧示楷镐疯弹诌噪赊诵卫坚鬃骆箭饶娶旺铣耶预乔董痘否卖牡钝听介赏计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件汉字机内码汉字机内码a.a.为了和西文为了和西文ASCIIASCII码兼容不冲突。不能在码兼容不冲突。不能在计算机内
25、部用区位码存放汉字。计算机内部用区位码存放汉字。b.b.区位码和机内码的转换区位码和机内码的转换 高位机内码高位机内码= = 区码区码 + A0H + A0H 低位机内码低位机内码= = 位码位码 + A0H + A0H来剁霹怔八嫌清昔酿敛扑陪移勋弘药檬擅喝嵌痉选袋墒翼挛教扎耸盈搭硕计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件1.41.4节节 微型计算机性能微型计算机性能一、主要性能指标一、主要性能指标1.CPU1.CPU的字长：的字长： 数据总线的宽度。数据总线的宽度。电脑中对电脑中对CPUCPU在单位时间内在单位时间内( (同一时间同一时间) )能一能一次处理的二进制数的位数叫字长。次
26、处理的二进制数的位数叫字长。能并行处理能并行处理8 8位数据的位数据的CPUCPU就叫字长就叫字长8 8位。位。8086CPU8086CPU能并行处理能并行处理1616位。位。氢碑磁色旱芽纫若纹故侥韦泥隧派从炮狼瘴酵仿斧荣桨选库枪哟铡扇添秋计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.2.主频：主要时钟工作频率主频：主要时钟工作频率3.3.内存容量：主要的和内存容量：主要的和CPUCPU交换信息对象。交换信息对象。 容量有上限，与地址线数目有关。容量有上限，与地址线数目有关。馆饵睦忱农贪俐咯祷默蔡臣紧磨核憎桔楷死蒲蜗探战呕杯褐肢殃企绍绚博计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4
27、. 4. 存取周期：存取周期： 存储器的读写时间存储器的读写时间补充补充5. 5. 总线类型与总线速度：总线类型与总线速度：辰稀闯旨查糊掇丽窖紫踩趾痰螟痒蚊文翱锌曹博伸蚌焙清渤薛线叫霍蹋廉计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、二、CPUCPU的性能的性能1. 1. 主频：指主频：指CPUCPU的实际工作频率，它和外的实际工作频率，它和外部时钟频率及部时钟频率及CPUCPU的倍频数有关。的倍频数有关。 主频也叫时钟频率，单位是主频也叫时钟频率，单位是MHzMHz，用来，用来表示表示CPUCPU的运算速度。的运算速度。 CPU CPU的主频外频的主频外频倍频系数。倍频系数。彩缘抗萨裕
28、徊烧嘘磺调吁绘逝持舶泣织知箕轩挎御秆剥杏扛硫冒侗啤鼎益计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 补充一：补充一： 外频外频 外频是外频是CPUCPU的基准频率，单位也是的基准频率，单位也是MHzMHz。CPUCPU的外频决定着整块主板的运行速度。的外频决定着整块主板的运行速度。A.A.在台式机中的超频，都是超在台式机中的超频，都是超CPUCPU的外频的外频（一般情况，（一般情况，CPUCPU的倍频都是被锁住的）的倍频都是被锁住的）B.B.对服务器对服务器CPUCPU讲，超频是绝对不允许的。讲，超频是绝对不允许的。陆竿卿眉浅漠袄女咯斡暇弄穗宅另卫爷闽家咯豹史嚼讹汕权豢织潍响厦议计算机硬件
29、基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件D. CPUD. CPU决定着主板的运行速度，两者是同决定着主板的运行速度，两者是同步运行的，如果把服务器步运行的，如果把服务器CPUCPU超频了，改超频了，改变了外频，会产生异步运行，（台式机变了外频，会产生异步运行，（台式机很多主板都支持异步运行）这样会造成很多主板都支持异步运行）这样会造成整个服务器系统的不稳定。整个服务器系统的不稳定。 敛候亿疡肃绵山瘟瑟茫丰痹房冻拓监辊邪布祝畦扣鸦乃臼夺宇奇典艘罗传计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件E.E.有的电脑系统中外频也是内存与主板之有的电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种方
30、式下，间的同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为可以理解为CPUCPU的外频直接与内存相连通，的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。实现两者间的同步运行状态。注：外频与前端总线注：外频与前端总线(FSB)(FSB)频率很容易混为频率很容易混为一谈，一谈，眷羚秘宦刺律既条锈鸭鳞锨涧傲仁砌苫氦谚骤鹅粕经龄伴惕蓄舒埃郎气袜计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件F.F.外频与外频与 FSB FSB的区别的区别a.a.前端总线的速度指前端总线的速度指CPUCPU与内存数据传输的与内存数据传输的速度。速度。b.b.外频是外频是CPUCPU与主板之间同步运行的速度。与主板之间同步运行
31、的速度。吁票卸训吸旦厦嫡衙血枉莎帐久罪涛造殃孪宴恐能务缉因压寇蔓蝗古彝贵计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件补充二：前端总线补充二：前端总线(FSB)(FSB)频率频率 前端总线前端总线(FSB)(FSB)频率频率( (即总线频率即总线频率) )是直接影响是直接影响CPUCPU与内存直接数据交换速度。与内存直接数据交换速度。计算数据带宽公式计算数据带宽公式( (总线频率总线频率数据宽度数据宽度)/8)/8，数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率。宽度和传输频率。例如，一个例如，一个6464位位CPUCPU，前端总线是，前端
32、总线是800MHz800MHz（外频（外频200 MHz)200 MHz)，它的数据传输带宽是，它的数据传输带宽是6.4GB/6.4GB/秒。秒。 釉希哆拨通弟猜辈山金挽稠刃鳖揭范掺蓬角怕梯版衰宿锥瞎弱诈咙肋煞痛计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件补充三：倍频系数补充三：倍频系数 倍频系数是指倍频系数是指CPUCPU主频与外频之间的相对比例关主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高系。在相同的外频下，倍频越高CPUCPU的频率也的频率也越高。但实际上，在相同外频的前提下，高倍越高。但实际上，在相同外频的前提下，高倍频的频的CPUCPU本身意义并不大。这是因为本身意义并
33、不大。这是因为CPUCPU与系统与系统之间数据传输速度是有限的，一味追求高倍频之间数据传输速度是有限的，一味追求高倍频而得到高主频的而得到高主频的CPUCPU就会出现明显的就会出现明显的“瓶颈瓶颈”效应效应CPUCPU从系统中得到数据的极限速度不能从系统中得到数据的极限速度不能够满足够满足CPUCPU运算的速度。一般除了工程样版的运算的速度。一般除了工程样版的IntelIntel的的CPUCPU都是锁了倍频的，而都是锁了倍频的，而AMDAMD之前都没之前都没有锁。有锁。逢央雀离獭皆完兢蕉碍房值腺祈所随鳞串络岁吞寅魏遍内毁兵择汹住速抽计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2. 2. 内
34、存总线速度内存总线速度 内存实际的工作频率，与内存实际的工作频率，与CPUCPU匹配。匹配。磅鸽嫂常铝蔓席活反浆阎陪橇准卑预上歇烁尚丧拖琼映固绦丝簧拘芳搓谆计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3. 3. 工作电压工作电压从从586CPU586CPU开始，开始，CPUCPU的工作电压分为内核电的工作电压分为内核电压和压和I/OI/O电压两种，通常电压两种，通常CPUCPU的核心电压的核心电压小于等于小于等于I/OI/O电压。其中内核电压的大小电压。其中内核电压的大小是根据是根据CPUCPU的生产工艺而定，一般制作工的生产工艺而定，一般制作工艺越小，内核工作电压越低；艺越小，内核工作电
35、压越低；I/OI/O电压一电压一般都在般都在1.65V1.65V。低电压能解决耗电过大。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。和发热过高的问题。 泪垂棺持钮氰消距惯务献抛胁坛绎婴绣锌悄座墅臭夺瓷船膀枪田翟力阴算计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4. 4. 协处理器协处理器袖量瘤哑焚獭窄醇叮卯搔愈台畅涩镑真孜违丙豹盅情杜到够尿歌严嚷焰桅计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件5.5.超流水线技术，超标量超流水线技术，超标量在解释超流水线与超标量前，先了解流水线在解释超流水线与超标量前，先了解流水线(pipeline)(pipeline)。流水线是。流水线是IntelInte
36、l首次在首次在486486芯片中芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。在上的装配流水线。在CPUCPU中由中由5656个不同功能个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条一条X86X86指令分成指令分成5656步后再由这些电路单元步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一个分别执行，这样就能实现在一个CPUCPU时钟周期时钟周期完成一条指令，因此提高完成一条指令，因此提高CPUCPU的运算速度。经的运算速度。经典奔腾每条整数流水线都分为四级流水，即指典奔腾每条整数流水线都分为
37、四级流水，即指令预取、译码、执行、写回结果，浮点流水又令预取、译码、执行、写回结果，浮点流水又分为八级流水。分为八级流水。 墩咋单绸疏割眠拉郴崇选抡炳伐争寸号藤违户悲割搀酵到渍轩影茨碑窑藻计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件超标量是通过内置多条流水线来同时执行多个处超标量是通过内置多条流水线来同时执行多个处理器，其实质是以空间换取时间。而超流水线理器，其实质是以空间换取时间。而超流水线是通过细化流水、提高主频，使得在一个机器是通过细化流水、提高主频，使得在一个机器周期内完成一个甚至多个操作，其实质是以时周期内完成一个甚至多个操作，其实质是以时间换取空间。间换取空间。P4P4的流水线
38、长达的流水线长达2020级。流水线设级。流水线设计的步计的步( (级级) )越长，其完成一条指令的速度越快，越长，其完成一条指令的速度越快，能适应工作主频更高的能适应工作主频更高的CPUCPU。但流水线过长也。但流水线过长也有副作用，可能会出现主频较高的有副作用，可能会出现主频较高的CPUCPU实际运实际运算速度较低的现象，早期算速度较低的现象，早期IntelIntel的奔腾的奔腾4 4就出现就出现了这种情况。了这种情况。伤篇枕浚注锑羡寞摄攒钟湛脑拿爱羹雇焚挤啪怔庆复就殷寞椿潍亩瞧肌榜计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件6.6.乱序执行和分支预测乱序执行和分支预测乱序执行（乱序执行
39、（out-of-orderexecutionout-of-orderexecution），是），是指指CPUCPU允许将多条指令不按程序规定的顺允许将多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理的技序分开发送给各相应电路单元处理的技术。这样将根据个电路单元的状态和各术。这样将根据个电路单元的状态和各指令能否提前执行的具体情况分析后，指令能否提前执行的具体情况分析后，将能提前执行的指令立即发送给相应电将能提前执行的指令立即发送给相应电路单元执行，在这期间不按规定顺序执路单元执行，在这期间不按规定顺序执行指令，然后由重新排列单元将各执行行指令，然后由重新排列单元将各执行单元结果按指令顺序
40、重新排列。单元结果按指令顺序重新排列。辽技奖跌穷秒绚搓玛匙燎娇改筒绷狂踩舶秘薛诫镇严抢咳欣膛遥楚滁六臃计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件采用乱序执行技术的目的是为了使采用乱序执行技术的目的是为了使CPUCPU内部内部电路满负荷运转并相应提高了电路满负荷运转并相应提高了CPUCPU的运行的运行程序的速度。分枝技术：（程序的速度。分枝技术：（branchbranch）指）指令进行运算时需要等待结果，一般无条令进行运算时需要等待结果，一般无条件分枝只需要按指令顺序执行，而条件件分枝只需要按指令顺序执行，而条件分枝必须根据处理后的结果，再决定是分枝必须根据处理后的结果，再决定是否按原先顺
41、序进行。否按原先顺序进行。 顷泊地怒仔从趁绝葬至渝括亩屎拎到仅噪帖河为键梧释滇庐先厄魁琐怨探计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件7.L17.L1高速缓存高速缓存 (cache memory) (cache memory) 在在cpucpu的的diedie里面。内部更高速的里面。内部更高速的SRAMSRAM8.L28.L2高速缓存高速缓存 (cache memory) (cache memory)在在cpucpu的的diedie外面。但封装在一个外面。但封装在一个ICIC块中。块中。一般与一般与 CPU CPU的工作频率相同。的工作频率相同。鳞倘柞或闸恨梦勉掀宪摩夺疲残捏膳葬链伟臼碟
42、酷党期哪筏陡棠陇寅雨茎计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件补充四：缓存 cacheA.A.缓存大小也是缓存大小也是CPUCPU的重要指标之一，而且缓存的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对的结构和大小对CPUCPU速度的影响非常大，速度的影响非常大，CPUCPU内内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。B.B.实际工作时，实际工作时，CPUCPU往往需要重复读取同样的数往往需要重复读取同样的数据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升C
43、PUCPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存内部读取数据的命中率，而不用再到内存节传实曝贫梨垄乱齐哗扫绦透捡梧超京犬而醇便察虐快锻刘饥锤咱咳鱼洋计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。但由于或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。但由于CPUCPU芯片面积和成本来考虑，缓存都很小。芯片面积和成本来考虑，缓存都很小。C. L1C. L1Cache(Cache(一级缓存一级缓存) )是是CPUCPU第一层高速缓存，第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。内置的分为数据缓存和指令缓存。内置的L1L1高速缓存高速缓存的容量和结构对的容量和结构对CPUCPU的性能影
44、响较大，不过高的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态速缓冲存储器均由静态RAMRAM组成，结构较复杂，组成，结构较复杂，在在CPUCPU管芯面积不能太大的情况下，管芯面积不能太大的情况下，L1L1级高速级高速缓存的容量不可能做得太大。一般服务器缓存的容量不可能做得太大。一般服务器CPUCPU的的L1L1缓存的容量通常在缓存的容量通常在32256KB32256KB。 岛久烤聚恕冰滨终已袒勾辛茁褂培坷冶斯希里搭讣直浮暑颇罢树拢竣诧尝计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件D. L2D. L2Cache(Cache(二级缓存二级缓存) )是是CPUCPU的第二层的第二层高速缓存，分内部和
45、外部两种芯片。内高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2L2高速缓存容量也会影响高速缓存容量也会影响CPUCPU的性能，原的性能，原则是越大越好，现在家用则是越大越好，现在家用CPUCPU容量一般的容量一般的是是512KB-1MB512KB-1MB，而服务器和工作站上用，而服务器和工作站上用CPUCPU的的L2L2高速缓存更高。高速缓存更高。蠕绸搞物打菲紫快抖愉储冀溺虚善魏筒烁趁嚣插寒扛征韶茵章再块教轧搞计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件E.
46、L3E. L3Cache(Cache(三级缓存三级缓存) )，分为两种，早期的，分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。是外置，现在的都是内置的。L3L3缓存的应用可缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。这对游戏很有帮助。在服算时处理器的性能。这对游戏很有帮助。在服务器领域增加务器领域增加L3L3缓存在性能方面也有显著的提缓存在性能方面也有显著的提升。具有较大升。具有较大L3L3缓存的配置利用物理内存会更缓存的配置利用物理内存会更有效，它比较慢的磁盘有效，它比较慢的磁盘I/OI/O子系统可以处理更子系统可以处理更多的数据
47、请求。具有较大多的数据请求。具有较大L3L3缓存的处理器提供缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。器队列长度。初熟循剃龙誓捅院洋丹坯脚花揖本抱耪蔽乾承莹傀搜业姚桑野侗乒蔫黄同计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件9. 9. 制造工艺制造工艺(130,90,65,45nm)(130,90,65,45nm)制造工艺的微米是指制造工艺的微米是指ICIC内电路与电路之间内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展。密度愈高的高的方向发展。密度愈高的ICIC电路设计，电路设
48、计，意味着在同样大小面积的意味着在同样大小面积的ICIC中，可以拥中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。有密度更高、功能更复杂的电路设计。现在主要的现在主要的130130，9090，65nm65nm。最近官方已。最近官方已经表示有经表示有45nm45nm的制造工艺了。的制造工艺了。 载巡凳抒熊短爬碎馆慢刷访矿岳染肝胶唱蔬城盔阜颁煞晴泡砧刘课细帕次计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、三、MIPMIP和和MFLOPSMFLOPS一般常用下列两个标准衡量：一般常用下列两个标准衡量：1.MIPS (Million Instructions Per 1.MIPS (Million
49、Instructions Per Second)Second)：机器每秒钟执行的兆条指令数。：机器每秒钟执行的兆条指令数。2.MFLOPS(Million Floating Point 2.MFLOPS(Million Floating Point Operations Per Second)Operations Per Second)：机器每秒钟：机器每秒钟兆次浮点操作的次数。兆次浮点操作的次数。 框坞埠哲绷弥侍琶锰赚素罐芝湾记泼橇己凌贫猎阻委獭梦氯隙眷瑟选糯架计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件1.51.5节节 实例实例 性能评估测试程序性能评估测试程序檄捉痘珍澡水侨屿芥诡债锹
50、淄闪赵朔姑避菲训歧模糯傅涪孰治塑炮歼首下计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件咋庇达铡停矣铣辖蒙屈艰蔽琵诀肩驾悦焊姚涌熟跨又创寥忿膝卑痹矮垄听计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件第第2 2章章 微处理器及其管理微处理器及其管理揪窘喘院漾肖谩河窍延注较妙啦吩输挎诡续秒玲败痛半讯届缺玖最薪体臣计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.12.1节节 微处理器概述微处理器概述一、微处理器的功能结构一、微处理器的功能结构1.1.控制器控制器指令寄存器指令寄存器指令译玛器指令译玛器时序和逻辑控制单元时序和逻辑控制单元 主要功能就是取出指令，分析执行，并主要功能就是取出指令，
51、分析执行，并对个主要部件进行运行控制。对个主要部件进行运行控制。华设问剔唉臣走魏熊菌格车觉漾幢斥清杰乒迸泥现敞胶凑抹慨成吧狂氰起计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.2.运算器运算器(Arithmetic Logic Unit ) (Arithmetic Logic Unit ) 算术逻辑运算。算术逻辑运算。3.3.寄存器：寄存器： 临时存放程序运行的各种中间数据。临时存放程序运行的各种中间数据。用户不可以访问：透明，内部专用。用户不可以访问：透明，内部专用。啄坦经逃赛猎惨祷浦言塔绞述拳冶乡殆轻咯渣邀们逃就猾迹轧洱补人淖噬计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件用户可以访
52、问：程序员可以使用用户可以访问：程序员可以使用a.a.通用寄存器通用寄存器 可以存放数据，也可以存放地址。可以存放数据，也可以存放地址。b.b.地址寄存器地址寄存器 存放地址用于寻址操作，存放地址用于寻址操作， 漓赴林根寥齐郎拣瞥垫过坯桅冷涣刃傀汽滦闭滦搪衙六曙藉贷橙夯琅敌施计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件c.c.标志寄存器标志寄存器 （Flag Register)Flag Register) 用于保存程序的运行状态。（溢出）用于保存程序的运行状态。（溢出） Program Status Word Program Status Word注：注：8086CPU 8086CPU 一
53、共有一共有1414个用户可访问的寄个用户可访问的寄存器。存器。效可衣骏蹲轰槐撑韧菜罪可援瞬齿利掩砰症辰录圃嗣氮福梧链戴他匿什忠计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4.8086 CPU 4.8086 CPU 的内部结构的内部结构执行单元（执行单元（Executing Unit)Executing Unit) 主要指令的分析，运算执行。主要指令的分析，运算执行。总线接口单元总线接口单元(Bus Interface Unit)(Bus Interface Unit) 主要负责与外部进行数据交换。主要负责与外部进行数据交换。注：注：P36 P36 图图2.22.2毒疫山镭跨扳斤驼白爪益妮嫩
54、场穆晒剑颗猛悯缺烩钙丘跟泰铬嗜隙丁溉长计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件5. 80865. 8086与与80888088区别区别外部数据总线宽度。外部数据总线宽度。a.8086 16a.8086 16位数据总线宽：位数据总线宽： D15 D0 D15 D0b.8088 8b.8088 8位数据总线宽：位数据总线宽： D7 D0 D7 D0总线接口单元总线接口单元BIUBIU中指令队列长度不同。中指令队列长度不同。a. 8086 6a. 8086 6字节字节b. 8088 4b. 8088 4字节字节存窘侣惨穿箩骂莲狈显烧采钧呛继什撤翘奔框硬转聋蛀膝坐捎空锁障坞篙计算机硬件基础pp
55、t课件计算机硬件基础ppt课件二、微处理器的指令系统二、微处理器的指令系统1.1.定义定义 指令就是指令就是指控制计算机执行某种操作的指控制计算机执行某种操作的命令命令，也称为机器指令。我们将一台计，也称为机器指令。我们将一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。计算机的指令系统。丰垃账蕴黍蹄镊同女验溢熏腺痊滤鹿讥福锤硼凤睛凰茂畔悦王粕医搅央壮计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.2.指令助记符。指令助记符。a. a. 最早的指令用二进制代码来表示。最早的指令用二进制代码来表示。b. b. 后来用简单的英文缩写来表示。后来用简单的
56、英文缩写来表示。注：两者之间的关系，类似于注：两者之间的关系，类似于InternetInternet的的IPIP地址和域名关系。地址和域名关系。拦堑裹叉仰侍曲着败煤冕浦遥汐爵传掷吮炬添锥典峪揍找铆践跺蹋镜氟葵计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.3.指令操作码和操作数指令操作码和操作数指令有一个操作码和若干个操作数组成。指令有一个操作码和若干个操作数组成。例如：例如： ADD AX,1234H ADD AX,1234H a. a.操作码表示完成的动作功能。用助记符操作码表示完成的动作功能。用助记符表示。这里表示。这里ADDADD表示做加法。表示做加法。b.b.操作数表示动作的对象
57、。这里有两个操作数表示动作的对象。这里有两个渴捞算凹叁疲块芽刺驱弄那秒俄圆扒寻署雹骂蜜午接暴拢古发始浴尊懦可计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件(a)(a)源操作数：源操作数：1234H1234H只提供参与运算的数据来源只提供参与运算的数据来源(b)(b)目的操作数：目的操作数：AX AX 目的操作数除了参与运算以外，还负责目的操作数除了参与运算以外，还负责保存运算结果。保存运算结果。 AX + 1234 AX + 1234 AX AX（目的操作数）目的操作数）被灸月镁铅桨桶抗县左轿咕权屈石戊斤敲烹铸振配钙池岔盆它闭宝物弦墒计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4.4.指
58、令的分类指令的分类数据传送指令数据传送指令算术运算指令算术运算指令逻辑运算和移位指令逻辑运算和移位指令字符串操作指令字符串操作指令控制转移指令控制转移指令处理器控制指令处理器控制指令性梅喉焙脏环骑锁宝凤奎悉氟铝狙娶冶钥伶卢枚管慎敷绞董显骑吞簿解优计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、微处理器的接口三、微处理器的接口(Socket)(Socket)1. Socket3701. Socket370 奔腾奔腾(P3 )(P3 )2. Socket4782. Socket478奔腾奔腾(P4)(P4)3. LGA7753. LGA775桩返待邯族明介躇围襟众割妹豫闭患箍伪绢姿维可溺织预堤
59、倚媚章替捕彩计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件附：奔腾4CPU外观么刷蚌趋瞅殿龟肩黎础李铃遗埂垂酪产志缠耽炼傀枯蛋丙冀处稗晰钝素蓄计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件补充：补充：CPUCPU的封装形式的封装形式 A. CPUA. CPU封装是采用特定的材料将封装是采用特定的材料将CPUCPU芯片或芯片或CPUCPU模模块固化在其中以防损坏的保护措施，一般必须块固化在其中以防损坏的保护措施，一般必须在封装后在封装后CPUCPU才能交付用户使用。才能交付用户使用。B. CPUB. CPU的封装方式取决于的封装方式取决于CPUCPU安装形式和器件集安装形式和器件集成设计，通
60、常采用成设计，通常采用SocketSocket插座进行安装的插座进行安装的CPUCPU使用使用PGA(PGA(栅格阵列栅格阵列) )方式封装。还有方式封装。还有PLGA(Plastic Land Grid Array)PLGA(Plastic Land Grid Array)、OLGA(Organic Land Grid Array)OLGA(Organic Land Grid Array)等封装技术。等封装技术。CPUCPU封装技术的发展方向以节约成本为主。封装技术的发展方向以节约成本为主。 揽恶根达健熬涝遣仙苔厅怒丫白撼西邑农露剁溉董法屁乡嚎梳攀希磅沼黔计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基
61、础ppt课件2.22.2节节 Intel CPU Intel CPU 技术结构技术结构一、提高计算机处理能力的基本思路一、提高计算机处理能力的基本思路1.1.提高制作工艺。提高制作工艺。2.2.改进改进CPUCPU的系统结构。的系统结构。使使CPUCPU工作流程更合理，提高单位时间内工作流程更合理，提高单位时间内的执行效率。的执行效率。 沦位妖宋全撇潦敬恭之斋馈越奴我今涝砰玉溅伙塔蔑缚塞口蛇恿烽疽林泰计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件早期的早期的CPUCPU指令的顺序执行指令的顺序执行毋萧宰侥王要郎末车撵朵哥食谦撵蠕促鸽簿溃绳渔须早汉蓝谗榨茫逛状峪计算机硬件基础ppt课件计算机硬
62、件基础ppt课件重叠进行的取指令和执行操作重叠进行的取指令和执行操作划钻镐彪衔动盐镇猴讯颗食时激炽比代逻歇旁管磷侮羹陈廉枯鹏秒钉俐泰计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、二、指令流水线结构指令流水线结构. .指令流水线（指令流水线（Instructions Instructions PipelinePipeline）将指令的执行过程分为可独立执行的多个将指令的执行过程分为可独立执行的多个子过程，各个子过程都可以在一个专门子过程，各个子过程都可以在一个专门的操作部件上完成，各个部件可以同时的操作部件上完成，各个部件可以同时工作。（并行概念）工作。（并行概念）. .指令流水线结构图（
63、指令流水线结构图（P46 P46 图图2.16)2.16)伶滨盎脖患足吱留纸珍呼蓖乐盯昭蹈岳担途阻缓舀孰匀竞搏猖姓酥盟触龟计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、超标量流水线技术三、超标量流水线技术 . .超标量是通过内置多条流水线来同时执超标量是通过内置多条流水线来同时执行多个处理任务，其实质是以空间换取行多个处理任务，其实质是以空间换取时间。时间。. . 其主要目的也是提高并行处理能力。其主要目的也是提高并行处理能力。舵眼涨缔江俐丙汹社蔬粒辐闹奖幸朔报增纸满登削祁沛误新乐江捧茨雏鸯计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件四、四、P3P3的动态执行技术（提高并行处理）的动
64、态执行技术（提高并行处理）. .乱序执行（乱序执行（out-of-orderexecutionout-of-orderexecution）是指是指CPUCPU允许将多条指令不按程序规定的顺序分允许将多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理的技术。根据电开发送给各相应电路单元处理的技术。根据电路单元的状态和各指令的具体情况，将能提前路单元的状态和各指令的具体情况，将能提前执行的指令立即发送给相应电路单元执行，在执行的指令立即发送给相应电路单元执行，在这期间不按规定顺序执行指令，然后由重新排这期间不按规定顺序执行指令，然后由重新排列单元将各执行单元结果按指令顺序重新排列。列单元将各执
65、行单元结果按指令顺序重新排列。（注：这和火车站售票窗口极其相似）（注：这和火车站售票窗口极其相似）帘助滨闪烩扭夯踞必六汤烟碗晶珐冶泣闷抑损顾炽奔雍湃较鹏唱较阜胖恫计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.2.分枝预测和推测执行技术分枝预测和推测执行技术分支预测（分支预测（Branch Prediction)Branch Prediction)指在指令结果出来前预测指令是否产生分指在指令结果出来前预测指令是否产生分支转移。支转移。推测执行推测执行( Speculation Execution)( Speculation Execution)在分支预测后，进行的执行。在分支预测后，进行的
66、执行。辉氧疲听散滋昭吹座择取绰希较爆溉釜吝瞥挨丛滇滓妊赵谊汝谢镣丛痰盅计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.32.3节节 精简指令集精简指令集一、一、CISCCISC和和RISCRISC1. 1. 复杂指令集计算复杂指令集计算CISCCISC（Complex Instruction Set ComputingComplex Instruction Set Computing）在在CISCCISC微处理器中，程序的各条指令是微处理器中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行操作也是按顺序串行执行的。顺序
67、执行的优点是控制简单，但计算机各部分的的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。利用率不高，执行速度慢。新禄宣型幼坦寒朗冤砰闻舍幽裁舅监剪逾沿伦球曲奉殉抽绞蹦潦剃郎运词计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 CISC CISC特点特点a.a.指令代码长短不一致。执行时间周期也指令代码长短不一致。执行时间周期也不一样。不一样。b.b.程序设计方便，短小，功能强大。程序设计方便，短小，功能强大。c.c.在在80%80%的情况下，只使用的情况下，只使用20%20%的指令。的指令。在在20%20%的情况下，才使用其余的情况下，才使用其余80%80%的指令。的指令。姓伙乘呻烛围
68、尤痉理仆荷猩划供惩紧勤邮浑牢驭戌扮愧大吊释鼓宛批乖绦计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件. .精简指令集计算精简指令集计算RISCRISC(Reduced Instruction Set Computing)(Reduced Instruction Set Computing)只使用占只使用占20%20%的使用率答的使用率答80%80%的指令。的指令。精简其余精简其余80%80%的指令。的指令。硬件简化，优化。硬件简化，优化。(Intel(Intel不是完全不是完全RISC)RISC)朋潞砒众咖拼圈酪偷壮绞脯拘耸雇郝窘府画卤砸馁预吾立涪菩珐柿婴寡亏计算机硬件基础ppt课件计算机硬件
69、基础ppt课件二、二、RISCRISC的技术要点的技术要点1.1.精简了指令数目。精简了指令数目。用多条指令完成复杂指令。用多条指令完成复杂指令。2.2.统一指令的长度统一指令的长度简化的译码，便于流水线。简化的译码，便于流水线。械揖压冠晚混折咐汀暗焊橡惮鸣谷涨蹲厢匪寻腺虹改叮粗环寞试痢蜂谓究计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3. 3. 增加了寄存器数量增加了寄存器数量简化了寻址方式。简化了寻址方式。. .优化了指令流水线技术。优化了指令流水线技术。注：注：“超标量和超流水线结构超标量和超流水线结构”，建立在，建立在RISCRISC上面，大大增加了并行处理能力。上面，大大增加了并
70、行处理能力。芋陕延导娥赁驻社痔朽碘誉愿罕涵客郭依挽肛馈尺獭婆可尉免繁综磷稽雹计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、三、PowerPCPowerPC1. Motorola1. Motorola生产的用于和奔腾竞争的采用生产的用于和奔腾竞争的采用RISCRISC结构的结构的CPUCPU。. .技术上先进。市场很失败的东西。技术上先进。市场很失败的东西。洒唤轿州钎画肩瘸匀膜裕喧挖珍袁讣判捻政栗黔矿斯赏钾险返粗忱擎欧吞计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件. .目前在中档以上服务器中普遍采用目前在中档以上服务器中普遍采用RISCRISC指令指令系统的系统的CPUCPU，特别是高
71、档服务器全都采用，特别是高档服务器全都采用RISCRISC指令系统的指令系统的CPUCPU。4.RISC4.RISC指令系统更加适合高档服务器的操作系统指令系统更加适合高档服务器的操作系统UNIXUNIX，现在，现在LinuxLinux也属于类似也属于类似UNIXUNIX的操作系统。的操作系统。5. RISC5. RISC型型CPUCPU与与IntelIntel和和AMDAMD的的CPUCPU在软件和硬件在软件和硬件上都不兼容。上都不兼容。 瑶琼闺壶鬃玛竖和滞揽睫晨窥藤泪纠厉扁暑挂金浦慰辕唱唯亚幢庸阑策木计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件6.6.目前在中高档服务器中采用目前在中高
72、档服务器中采用RISCRISC指令的指令的CPUCPU主要有以下几类：主要有以下几类：PowerPCPowerPC处理器、处理器、SPARCSPARC处理器、处理器、PA-RISCPA-RISC处处理器、理器、MIPSMIPS处理器、处理器、AlphaAlpha处理器。处理器。 含炬哉席阁淄骋僻爸木院摹序星利逻椒架植寡稼饮累趁肆合荡傀让栅闻喂计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.42.4节多媒体和超线程技术节多媒体和超线程技术一、一、MMXMMX技术技术(Multi Media Extension)(Multi Media Extension). .增加了增加了5 5条多媒体指令
73、。条多媒体指令。二、二、SSESSE技术（技术（Streaming Single Streaming Single instruction multiple data-instruction multiple data-Extensions)Extensions)1.1.增加了指令用于图形图象。增加了指令用于图形图象。(3D(3D动画动画) )咙昆都隘憾含确祸蓑巷京仔外鲸扣妓爪哥茄俯蕾备哩歧狙尤冻擅罪继狰陷计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件补充：补充：Intel CPUIntel CPU扩展指令集扩展指令集 A. CPUA. CPU依靠指令来计算和控制系统，每款依靠指令来计算和控
74、制系统，每款CPUCPU在设计时就规定了一系列与其硬件电在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令强弱是路相配合的指令系统。指令强弱是CPUCPU效效率的重要指标。现阶段的主流体系结构，率的重要指标。现阶段的主流体系结构，指令集可分为复杂指令集和精简指令集指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分。两部分。侦翟坝急摄篱辨尺第恬汪浑礼毋哥段亚架铡惋蜂咸象椒宪骄棍预怕蛋污拄计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件B.B.从具体看，如从具体看，如IntelIntel的的MMXMMX（Multi Media Multi Media ExtendedExtended）、）、SSESS
75、E、 SSE2 SSE2（Streaming-Streaming-Single instruction multiple data-Single instruction multiple data-Extensions 2Extensions 2）、）、SSE3SSE3和和AMDAMD的的3DNow!3DNow!等等都是都是CPUCPU的扩展指令集。分别增强了的扩展指令集。分别增强了CPUCPU的多媒体、图形图象和的多媒体、图形图象和InternetInternet等的处等的处理能力。理能力。砒折浪铜域省错坝庞灾琉忽没醋抑仓汪责这欣猿谅乎珍劫啥唐裸胜淡蒋嚎计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础
76、ppt课件C.C.通常把通常把CPUCPU的扩展指令集称为的扩展指令集称为“CPU“CPU的指的指令集令集”。其中。其中MMXMMX包含有包含有5757条命令，条命令，SSESSE包含有包含有5050条命令，条命令，SSE2SSE2包含有包含有144144条命令，条命令，SSE3SSE3包含有包含有1313条命令。条命令。 SSE3 SSE3指令集也是指令集也是目前规模最小的，也是最先进的指令集，目前规模最小的，也是最先进的指令集，英特尔英特尔PrescottPrescott核心的核心的P4P4处理器已经支处理器已经支持持SSE3SSE3指令集。指令集。烯旱辕阮套识栗守九够震伊链孵漆足斋瓢摄胁
77、阻默投昏坑销札窥各镶走孩计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、超线程技术三、超线程技术. .进程与线程进程与线程进程：进程： 当多个任务共同执行时，一个程序按多当多个任务共同执行时，一个程序按多任务进行组织。系统要为不同任务生成任务进行组织。系统要为不同任务生成一个程序的多个拷贝。使得这些任务得一个程序的多个拷贝。使得这些任务得以并行执行，这些任务的拷贝就是进程。以并行执行，这些任务的拷贝就是进程。龚骂淄陶稽鸭信臻网闲帐喊豹簧父朽绚荧社郴般贬压汕撤丁通缝鸦硝讣饯计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件a. a. 进程是同一程序的不同体现，并且能并进程是同一程序的不同体现，
78、并且能并发执行。个进程间的指令是独立的。发执行。个进程间的指令是独立的。b. b. 进程是计算机系统中分配和管理资源的进程是计算机系统中分配和管理资源的单位。单位。栋麻念叠蜒梅乐缄卖烬稠砧穴涣植虫尽裴序怨窗抖曲拦筑量章章贯匀抨斑计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件线程线程进程内的基本调度和分配单位。它只占有进程内的基本调度和分配单位。它只占有极少量的资源。可以和其他线程共享进极少量的资源。可以和其他线程共享进程的资源。程的资源。a.a.线程是处理器分配的单位。线程是处理器分配的单位。b.b.线程占有程序计数器等资源线程占有程序计数器等资源C.C.多个线程可并发运行，共享一个虚拟机多
79、个线程可并发运行，共享一个虚拟机. .D.D.线程是进程派生的一组指令的执行过程。线程是进程派生的一组指令的执行过程。羚移避字专喻殊鄂刷奎丸息脖芦瘴途滴叙楚箍帮今茫艘模脱骏赃振津夫市计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.2.超线程超线程(Hyper-Threading)(Hyper-Threading)超线程技术就是利用特殊的硬件指令，超线程技术就是利用特殊的硬件指令，把两个把两个逻辑内核逻辑内核模拟成两个物理芯片，模拟成两个物理芯片，让单个处理器都能使用让单个处理器都能使用线程级线程级并行计算，并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少进而兼容多线程操作系统和软件，减少了了C
80、PUCPU的闲置时间，提高的的闲置时间，提高的CPUCPU的运行效的运行效率。率。菊伟涌嗅惜嘱砾牛明趋痛诈骗拥擅弹凤镊河沙甫涂场耿伎抗烘委舌氰磊鄙计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件采用超线程及时可在同一时间里，应用采用超线程及时可在同一时间里，应用程序可以使用芯片的不同部分。虽然程序可以使用芯片的不同部分。虽然单单线程线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指芯片每秒钟能够处理成千上万条指令，但是在任一时刻只能够对一条指令令，但是在任一时刻只能够对一条指令进行操作。而超线程技术可以使芯片同进行操作。而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理，使芯片性能得到提时进行多线程处理，使芯片性能得到
81、提升。升。造妥鳞矽慌锑觅罢郁涌罪由沉蛔镇县苯阑哼沏剖煮暴摔胜矣啼沥战末讲吧计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件超线程技术是在一颗超线程技术是在一颗CPUCPU同时执行多个程序而同时执行多个程序而共同分享一颗共同分享一颗CPUCPU内的资源，理论上要像两颗内的资源，理论上要像两颗CPUCPU一样在同一时间执行两个线程，一样在同一时间执行两个线程，P4P4处理器处理器需要多加入一个需要多加入一个Logical CPU PointerLogical CPU Pointer（逻辑（逻辑处理单元）。因此新一代的处理单元）。因此新一代的P4 HTP4 HT的的diedie的面积的面积比以往的比
82、以往的P4P4增大了增大了5%5%。而其余部分如。而其余部分如ALUALU（整（整数运算单元）、数运算单元）、FPUFPU（浮点运算单元）、（浮点运算单元）、L2 L2 CacheCache（二级缓存）则保持不变，这些部分是（二级缓存）则保持不变，这些部分是被分享的。被分享的。痊时蜂欢疾斡铡俐矢怎锥泳颐军段灸劣忽列漾屋敢嘱戴友扩猾撩估硷揪愁计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件虽然采用超线程技术能同时执行两个线虽然采用超线程技术能同时执行两个线程，但它并不象两个真正的程，但它并不象两个真正的CPUCPU那样，每那样，每个个CPUCPU都具有独立的资源。当两个线程都都具有独立的资源。当
83、两个线程都同时需要某一个资源时，其中一个要暂同时需要某一个资源时，其中一个要暂时停止，并让出资源，直到这些资源闲时停止，并让出资源，直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗等于两颗CPUCPU的性能。的性能。信磁拖瓢历德傲均菏曹埠尘呆湿贰鞘破讨袖菲指丝专觉茁趋故卧魂获阉着计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件IntelP4 IntelP4 超线程有两个运行模式超线程有两个运行模式a. Single Task Modea. Single Task Mode（单任务模式）（单任务模式）b. Multi Task Modeb. Multi
84、Task Mode（多任务模式）（多任务模式）当程序不支持当程序不支持Multi-ProcessingMulti-Processing（多处理器作业）（多处理器作业）时，系统会停止其中一个逻辑时，系统会停止其中一个逻辑CPUCPU的运行，把的运行，把资源集中于单个逻辑资源集中于单个逻辑CPUCPU中，让单线程程序不中，让单线程程序不会因其中一个逻辑会因其中一个逻辑CPUCPU闲置而减低性能。但由闲置而减低性能。但由于被停止运行的逻辑于被停止运行的逻辑CPUCPU还是会等待工作还是会等待工作, ,锯羡呻狄亨薯情剑盆挫类脯莎孩量菩汉只诲罕功收销忠梁绩讲纵眠滋墨躇计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基
85、础ppt课件占用一定的资源，因此占用一定的资源，因此Hyper-Threading Hyper-Threading CPUCPU运行运行Single Task ModeSingle Task Mode程序模式时，程序模式时，有可能达不到不带超线程功能的有可能达不到不带超线程功能的CPUCPU性能，性能，但性能差距不会太大。但性能差距不会太大。窗趴夕晚涅泼拜洁风瓢拔订杭羡丸虱咒邻儡团判婆绍署娇婚砒哲咨蚕邯崇计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.52.5节节 实例实例 CPU CPU的性能测试的性能测试蝗澜稿褐安尚躁螺声磺敏牵响鳃贫瓷理创姑韶蹭温忌檀着铱朽浩心钠淳祖计算机硬件基础pp
86、t课件计算机硬件基础ppt课件咋庇达铡停矣铣辖蒙屈艰蔽琵诀肩驾悦焊姚涌熟跨又创寥忿膝卑痹矮垄听计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件第第3 3章章 内部存储器内部存储器埃练当整躲愿呐跌岳柞把尊岩眼叁臣邦彬柿褐寐浑斌认萝抨刊判闭蕾娇颈计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.13.1节节 内部存储器概述内部存储器概述一、存储系统的概念一、存储系统的概念1. 1. 存储器存储器 计算机系统中一种具有记忆功能的部件，计算机系统中一种具有记忆功能的部件，用来存放程序和数据等信息。用来存放程序和数据等信息。内部存储器（主存）内部存储器（主存） 通常存放当前正在使用或经常被使用的通常存
87、放当前正在使用或经常被使用的熔灌竟赫踩罗勾漾粤尔陆择灰血辙汞艾度渗荡军厅唆活烫塔杜叹膛款涟热计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 程序和数据。程序和数据。外部存储器外部存储器 存放当前处于不被使用或不活动状态的存放当前处于不被使用或不活动状态的程序和数据。程序和数据。方色比箭幅峭区镀孩课址鬃筐谭趴洗炯吓拱霞点卸戏剃过魄苇六激滩抬硫计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件注注1 1：在程序的执行过程中，：在程序的执行过程中，CPUCPU直接从内直接从内部存储器中，取得程序和数据，然后执行部存储器中，取得程序和数据，然后执行或运算。最后保存结果，或将结果输出。或运算。最后保存结
88、果，或将结果输出。注注2 2：外部存储器中的程序和数据，只有调：外部存储器中的程序和数据，只有调入内存中，才能被入内存中，才能被CPUCPU取得并使用。取得并使用。暮孜巳便徽秃风赁拘遵烹懊泻练至婉抑兑俘异怕南讹却蚂粘奏蹭很巳诅网计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.2.存储系统存储系统由两个或两个以上速度、容量和价格各不由两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器，用硬件、软件或两者结相同的存储器，用硬件、软件或两者结合的方法连接起来就构成一个系统。合的方法连接起来就构成一个系统。系统的存储速度接近较快的存储器，容量系统的存储速度接近较快的存储器，容量接近较大的存储器。接近较
89、大的存储器。畜蕾泅旅杀砍谎庚识习烙耶乃赫际焰戎嘶馈仍街祈襟厘棱捂爸暮昂抄肾渤计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3. 3. 现代微机的两种存储系统现代微机的两种存储系统 Cache Cache存储器系统存储器系统 Cache Cache和主存储器构成的。和主存储器构成的。虚拟存储系统虚拟存储系统 主存储器和硬盘构成的。主存储器和硬盘构成的。渤唱烁拦汇捐蹈吐城职倦涉沏筐腋苗帖猾桔沛鬃豹叫鹤莎尖撅篮坡劈抑昆计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件注注1 1：这里专指：这里专指WindowsWindows系统的虚拟内存。系统的虚拟内存。注注2 2：前者主要是提高内存的速度。后者为
90、：前者主要是提高内存的速度。后者为了增加内存的容量。（以价格杠杆考量）了增加内存的容量。（以价格杠杆考量）捷棋样戚确扬抓熊庇蒂施庭逼函晕匀拿骡烩油淡佃歪稽绿穿翁墓砸耸饲铜计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、存储系统的性能指标二、存储系统的性能指标1.1.存储容量存储容量位位 bit bit字节字节 Byte Byte字字 WORD WORD双字双字 DWORD DWORD饺劫仟嚼蛇掠铸悸醇怂宽圣训祥八袖俐辆锯棵磋联坐击妇脚突脱魏温颊汲计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.2.存取速度存取速度存储器访问时间存储器访问时间(Memory (Memory Access
91、Time)Access Time) 从从读读写写命命令令发发出出，到到收收到到数数据据读读出出写写入入操作完成所需要的时间，用操作完成所需要的时间，用T TA A表示。表示。注注1 1：主存由半导体存储器构成。：主存由半导体存储器构成。注注2 2：CPUCPU将数据存入存储器的操作（写），将数据存入存储器的操作（写）， CPU CPU从存储器取出数据的操作（读）。从存储器取出数据的操作（读）。诣蝶掐扒涌桔菊豺泽沏慈赚忽譬眨舱凉苟牙敬槛们宅洞隔辽鬃菜微梯瘤买计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件注注3 3：CPUCPU提供的进行读写操作的时间，必提供的进行读写操作的时间，必须大于存储器
92、的须大于存储器的额定存取时间额定存取时间。数据才。数据才能稳定读出或安全写入。能稳定读出或安全写入。注注4 4：外存储器一般由磁盘构成。在访问外：外存储器一般由磁盘构成。在访问外 面磁道和里面磁道的区域，访问时间面磁道和里面磁道的区域，访问时间 不同，要用不同，要用“平均访问时间平均访问时间”表示。表示。纲卑舟疤拥剁我昆领糕贞眶泞琵舱疑俘渝陋龋叼挟蔬膜招纽句词腐腮长靠计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件存取周期（存取周期（Memory Cycle Time)Memory Cycle Time)存存储储器器能能进进行行连连续续访访问问所所允允许许的的最最小小时时间间间隔间隔T TC
93、C , Tc T, Tc TA A渠尉痢蜂眯峰跳瓤汉哎燕劲叫仲淳纵荧倍创物勘纫乖蘸唾华扶嘱涉佐必前计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件存储器的带宽也称存储器的数据传输率存储器的带宽也称存储器的数据传输率（Data Transfer RateData Transfer Rate）单位时间内传）单位时间内传输数据的个数，单位为输数据的个数，单位为MB/sMB/s3.3.价格价格4.4.可靠性可靠性洪帆斤白穆看兆翻温鹰芹骑烽嘛射纹邻当栅颐荫攒蛤牟炎萤比惠噶哉坎蛛计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、三、存储器的体系结构存储器的体系结构1. 1. 存储器的分级结构存储器的分级
94、结构CPUCPU比存储器发展速度快比存储器发展速度快, ,为了访问存储为了访问存储器，器，CPUCPU必须插入等待周期必须插入等待周期T TW W 。CPUCPU到存到存储器之间成了数据传输的主要瓶颈。储器之间成了数据传输的主要瓶颈。容量、速度、价格关系。容量、速度、价格关系。 见见P63 P63 图图3.13.1南奄幽弗陌兽诧详柒乙棒谬淡让割徐鞘扮汤柯糠洽壕央殖究艇帝嘴羚勿砚计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件目前可用的存储器的特点目前可用的存储器的特点a.a.速度快的容量小、价格高速度快的容量小、价格高. .b.b.容量大、价格低的速度慢。容量大、价格低的速度慢。叠腋古腆侩坡腮
95、庶妈蝎汁携启烩贬尔税鸽负隋赎歼班汰蛇桓肮痢蜂事础雁计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件采用多级存储器体系结构是个解决办法采用多级存储器体系结构是个解决办法a. a. 将速度、容量、价格不同的存储器组合将速度、容量、价格不同的存储器组合在一起。形成一个速度接近最快，容量在一起。形成一个速度接近最快，容量接近最大，价格接近最低的存储系统。接近最大，价格接近最低的存储系统。b. b. 典型的就是典型的就是PCPC机上的。机上的。CacheCache存储系统存储系统和虚拟存储系统。和虚拟存储系统。咱厩牙迁盐永吗区扯喂奋弛书柔诱声文冀磅碎蹦贷怎六制溅廓禄喷桅汪坊计算机硬件基础ppt课件计算机
96、硬件基础ppt课件存储系统的分级结构示意图存储系统的分级结构示意图抉槽校卜夹甸嘉惋豁溃峦惭黄腕愚且吏势沟左惮倍悦佳篡蔓领刽险饺徊巨计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.2.存储器访问的局部性存储器访问的局部性时间局部性时间局部性(temporal locality)(temporal locality) 若一项数据被引用若一项数据被引用, ,很可能不久它会被再很可能不久它会被再次使用。次使用。空间局部性空间局部性(spatial locality)(spatial locality) 若一项数据被引用若一项数据被引用, ,则与它相连的数据可则与它相连的数据可能很快也会被引用。能很
97、快也会被引用。漾迁偶圆毗鬼沫嚏洁臀关霓裕喂弟碑佛代悸类卯娜臆掀病胎躲备流缎霓滨计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件注：访问的局部性是保证存储系统层次结注：访问的局部性是保证存储系统层次结构技术可行性的基础。构技术可行性的基础。吱蛇扮笼亥专博匣耗腑轧滞向钠铬讹篡码矮拷奇犀帖妨凋巩瘤作疮耶工厦计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.3.多级存储系统的性能多级存储系统的性能访问速度访问速度 采用层次结构的多级存储系统中。存储采用层次结构的多级存储系统中。存储器的访问效率由所有层次存储器的有效器的访问效率由所有层次存储器的有效存取时间存取时间Effective Access T
98、imeEffective Access Time决定。决定。a.a.相邻层次存储器的命中率相邻层次存储器的命中率(Hit Ratio)(Hit Ratio)b.b.访问频率访问频率(Access Frequencies)(Access Frequencies)影咨绳划遵撇格晤吮豪剩砍上损狗骋智拐租汰仟翟诫胃骏娄鲜舔祥协忌早计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件c. CPUc. CPU对高层次存储器的访问次数远大于对高层次存储器的访问次数远大于低层存储器。低层存储器。d. d. 当系统命中率很高时。整个存储系统有当系统命中率很高时。整个存储系统有效存取时间接近于最快的存储器存取时效存取
99、时间接近于最快的存储器存取时间间t1t1。绚闺纱样卢驼绎茵蜕鲁危窝搪系肇携菲探汽炔敢寝睡佐喳眶奏阻汇澈邻膀计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件e.e.结论结论 实际上实际上M1M1的命中率越高越好。这样的命中率越高越好。这样可以避免对下一级的存储器的访问。可以避免对下一级的存储器的访问。f. f. 提高提高M1M1命中率的途径命中率的途径钾就凑婚泄追俩性撅贱辐肺厉榜伊钨腻精涎新粟充湾静佑载鸡拭莉渤湃犹计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.23.2节节 典型的内部存储器典型的内部存储器存储介质的三个条件存储介质的三个条件1. 1. 两种稳定的状态。两种稳定的状态。2.
100、2. 外部信号下。两种状态可以任意转换。外部信号下。两种状态可以任意转换。3. 3. 在外部信号下，可以读出当前状态。在外部信号下，可以读出当前状态。媚外豌勿苞鹤姨吴棚掷帘凰昌跳纶泻腾嘎总帘惜坡烯涅绰殊抡笨臣设邦厩计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件一、存储器分类一、存储器分类1.1.按存储介质按存储介质半导体存储器半导体存储器磁介质存储器磁介质存储器光介质存储器光介质存储器2.2.按与按与CPUCPU关系关系高速缓冲存储器高速缓冲存储器芥脐舍橇繁譬指阁男敝绊参邮慕锣诈列哮村抗圆也耽铭甄磷帮灰失猿逗已计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件内部存储器（主存储器）内部存储器（
101、主存储器）外部存储器（辅助存储器）外部存储器（辅助存储器）3.3.按存取特性按存取特性随机访问存储器随机访问存储器RAMRAM塔呢赞铭层椭域梨送缄治捅勃涣尉晒讨糯政莹坪糯冷盅妊迷辣盏估彭经风计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件只读存储器只读存储器ROMROM（Read Only MemoryRead Only Memory）顺序存储器顺序存储器参铱降厢嵌糕沼瘟店头歇延删众搂躺察恩演镀天殖址汇撇俗历怔衫耍罕挂计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件直接访问存储器直接访问存储器拈森狂南壤摹遁破备不凯鲍掖貉织涤侨瞬犬笺瞬枝柳稀渭住爹的脱翰渠盘计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础
102、ppt课件附加：存储器的分类表雇商禄侮搓娠阵今终惧姑弛负氦殉侈剂粥竣眠综碌诽请庭冠援获浚翰板嘱计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、二、随机存储器随机存储器RAMRAM1.1.静态随机存储器静态随机存储器SRAMSRAM（Static Random Static Random Access MemoryAccess Memory）特点特点a.a.由由双双极极型型晶晶体体管管ECLECL逻逻辑辑电电路路双双稳稳态态触触发发器件构成存储单元。器件构成存储单元。b.b.不需要刷新的。不需要刷新的。c.c.极高的存储速度，集成度低价格高。极高的存储速度，集成度低价格高。杜唇甸定俯焦凌携调
103、霸蚊炼佯渤纶千壶财等伤形粪喜谜刚碴掺措拄录帖融计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件分类分类SRAMSRAM元件构成元件构成a.a.存储体存储体 存储体是存放信息的场所，由触发器电路存储体是存放信息的场所，由触发器电路构成。其规模的大小直接决定存储器芯构成。其规模的大小直接决定存储器芯片的存储容量片的存储容量. .庚铃峙萧樟却饵所篮无冬儡唤联蝇瘁尚宜忙蹦莫碴进搁牙暇贵绩齐赁蔗绊计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件SRAM 内部结构图掷朱丑自稗树特柄嘻赣旬寇犀重怖话谈耘坏掩袋魂性舔脱颇牟办绽包耘倪计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件b.b.地址译码器地址译码器地
104、址译码器将地址译码器将CPUCPU提供的访问的存储单元地提供的访问的存储单元地址翻译成驱动指定存储器单元控制信号。址翻译成驱动指定存储器单元控制信号。注：地址译码器注：地址译码器 地址输入线多少和存储器地址输入线多少和存储器容量大小有关。容量大小有关。 例如：四个单元的存储器需要两根地址例如：四个单元的存储器需要两根地址A1,A0 A1,A0 有四个地址。所以可以用有四个地址。所以可以用2-42-4译码译码器。器。肯柑溯嗽第硫亿懈咯言硝室躬六蛤虽纶谰礁藩癣刽彤樟拈骑劈油厌肛告焦计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件c.c.读写和片选，及读写和片选，及I/OI/O驱动控制信号：驱动控制
105、信号：(a)(a)读读RdRd和写和写WRWR用于控制被选中的单元用于控制被选中的单元 数数据流向（读出或写入）。据流向（读出或写入）。(b)(b)片选片选CSCS解决多片存储器芯片同时使用的解决多片存储器芯片同时使用的问题。问题。珍栏感援枣惕疏为丢辽火段网幂必萤数郑袜怠疑侦含楔袁廓荐蜘砒暮惫纯计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件SRAMSRAM实例实例 Intel 2114 Intel 2114眼赤湘疚稚邱悦岗雌亡鹅乡绑渺恶重稼周碑槐网掉将侗眺盾懦钉蚜树鹤将计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件a.a.存储体存储体21142114为为1K41K4位的位的SRAMSRAM
106、，数据位，数据位宽为宽为4 4位，片上共有位，片上共有40964096个六管存储元电个六管存储元电路，排成路，排成64646464的矩阵。的矩阵。b.b.地址线地址线: 10: 10根地址线（根地址线（A A0 0AA8 8），即），即2 21010=1024=1024，其中（，其中（A A3 3AA8 8）6 6根用于行译码，根用于行译码，其余（其余（A A0 0AA2 2,A9,A9用于列译码，产生用于列译码，产生1616条列条列选线。选线。慢啪镭屈凑抖属栗叹撤死搏瞒厢寐员娶谅岂潍匠凝摈菌臻跟锚阔丈蚁硝瞄计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.2.动态随机存储器动态随机存储器D
107、RAMDRAM特点特点a.MOSa.MOS的的栅极电容栅极电容来保存信息，由于电容存来保存信息，由于电容存在的漏电现象，故在的漏电现象，故DRAMDRAM芯片要定时刷新。芯片要定时刷新。b.b.极高的集成度，存储速度低极高的集成度，存储速度低，价格低。，价格低。绳赊搂金劈有学骋棚毋蝶诵蔷拉肮际隋饯讳民撩啃拂获纠整店舌棘伯沙鸦计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件DRAMDRAM的种类的种类a. FPM DRAMa. FPM DRAM，Fast Page Mode DRAMFast Page Mode DRAM快页快页内存，其接口多为内存，其接口多为7272线的线的SIMMSIMM类型
108、。在类型。在386386时代很流。时代很流。b. EDO DRAMb. EDO DRAM（Extended Date Out DRAMExtended Date Out DRAM）：）：外扩充数据模式存储器。外扩充数据模式存储器。EDO DRAMEDO DRAM与与FPM FPM DRAMDRAM相似，相似，7272线的线的SIMM/168SIMM/168线的线的DIMMDIMM类类型。型。486486以及早期的奔腾电脑。以及早期的奔腾电脑。 仕歇亭癸锦鸿撇坚闭芜悸荐赤桶柿阜墨宴床悼倡确尿船忻川辣纸掉唉姬贰计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件c. MDRAMc. MDRAM（Mul
109、ti-Bank DRAMMulti-Bank DRAM），多段式动），多段式动态随机存储器态随机存储器. . 应用于高速显示卡或加应用于高速显示卡或加速卡速卡. .d. d. SDRAMSDRAM（Synchronous DRAMSynchronous DRAM），同步动），同步动态随机存储器，结构的增强型态随机存储器，结构的增强型DRAMDRAM。劣涵孽泅楔名灭湍忠推强讥选诲峻妓冉脓氖曝纷榆漓裁恩焉裙为复谎闰祁计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件e. e. DDRDDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM (Double Data Rate SDRAM),
110、 SDRAM), 双数据速率同步动态随机存储双数据速率同步动态随机存储器器. . 允许时钟脉冲的上升沿和下降沿都允许时钟脉冲的上升沿和下降沿都可以读可以读/ /写数据写数据. .韦静监乙之涪锣剩征粕扼牙派呀钉志哎颐留参步峦辩视乒倾画属福沈兄岿计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、三、只读存储器只读存储器1.1.掩模只读存储器（掩模只读存储器（Mask Read Only Mask Read Only Memory,MROMMemory,MROM）由厂家采用光刻掩模方法。由厂家采用光刻掩模方法。大量生产，价格便宜大量生产，价格便宜饿啄谢扦舀抉谅缄辖王凉绑奎度钩饰匝辑胃秃试业雾吗舔逞
111、形闽荧帮窗线计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.2.一次性可编程只读存储器一次性可编程只读存储器(Programmable ROM,P(Programmable ROM,PROM)ROM)芯片出厂时，存储的初始内容为全芯片出厂时，存储的初始内容为全“0”“0”或全或全“1”“1”，由用户根据自己的需要，用，由用户根据自己的需要，用过载电压来写入信息，但只能写一次。过载电压来写入信息，但只能写一次。 PROMPROM分为二极管破坏型和熔丝式两种。分为二极管破坏型和熔丝式两种。耍顾秸起了瞥艇慷期交弓辛涤榷法挨遮葡赊瞎虾庶乳僻藐免挑卧铬检至事计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础pp
112、t课件熔丝式PROM基本存储元电路原理示意图印诬赐脓甫堆烂盟攒鹿似滞紧就徐父晦挖巢烟挤仔狮装阜博骗拘奔坏处浩计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.3.可擦除只读存储器可擦除只读存储器(Erasable PROM)(Erasable PROM)紫外线可擦除只读存储器紫外线可擦除只读存储器是一种可进行多次改写的是一种可进行多次改写的ROMROM，一般可重复，一般可重复擦写数十次。其中擦写数十次。其中UVEPROMUVEPROM（Ultraviolet EPROMUltraviolet EPROM）是一种）是一种广泛应用的编程只读存储器。广泛应用的编程只读存储器。 注：因为价格关系，被
113、淘汰。注：因为价格关系，被淘汰。吏征舶耙峭辊漓粗目棠疮适芭馆刽笛筒象佑显阎樟贺抹八检氯乒瓜余漳烩计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件电可擦除只读存储器电可擦除只读存储器(E(E2 2PROM)PROM)a. a. 电气方法擦除存储内容。电气方法擦除存储内容。b. b. 加方便、灵活加方便、灵活，戒兜胺它暖庞妇飞影砷屏部梢膳色忍憾坝粱茶瘟航樱宾纪祥脱谍暑峭蔷缴计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件EEPROM 结构示意图讨饭棕焉慈爽厄罕谍广染蛤泰鹿独蝇徊跌洼早嫡晚漫奈轰店床悠究捧蹲弘计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4.4.闪速存储器闪速存储器(Flash M
114、emory)(Flash Memory)特点特点a.a.和和EEPOMEEPOM类似，但采用按页面方式写入。类似，但采用按页面方式写入。的可靠性主要有两个指标的可靠性主要有两个指标a. a. 耐久性是指耐久性是指Flash MemoryFlash Memory反复擦写的能反复擦写的能力，通常要求力，通常要求Flash MemoryFlash Memory可以反复擦可以反复擦写写1010万次以上；万次以上；棍凄炊亮鼓鼎曹悸催涸届麻戈鱼扰另掣湃恳授由绸头傍猫呕撂律玛驴藉甜计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件b. b. 保持性是指存储在保持性是指存储在Flash MemoryFlash
115、Memory中的数中的数据可以长期保持的能力，据可以长期保持的能力，Flash MemoryFlash Memory中的信息至少可以保存中的信息至少可以保存1010年。年。脓糊驾渍丑按宠临面潮捡嚏常盂素端邦雾桅冗贸笋镊怎魁醉汞脆拘雍蚊酉计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件Flash Memory 内部结构框图恼旋叹廖参匹瞧夸屈兹番矮绘乔尝钦基击费矽贿誊瑞喧诊疾穷瞧沏它停喀计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.33.3节节 微型计算机的存储管理微型计算机的存储管理一、扩展存储器及其管理一、扩展存储器及其管理1.1.存储器扩展存储器扩展位向扩展法位向扩展法a. a. 当存
116、储器芯片的数据位数（当存储器芯片的数据位数（字长）字长）小于小于所需内存单元的位数时，则进行位扩展，所需内存单元的位数时，则进行位扩展，使每个单元的满足要求。使每个单元的满足要求。蓉仕舔纬博卤携吊樊裁亏稚痰刃橇容肇鄙肮篱冤拂泻罚情符胀尖啥拖焊儒计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件b.b.特点特点: :(a) (a) 各存储芯片地址线、片选线和读写控各存储芯片地址线、片选线和读写控制线并联，制线并联，数据端单独引出数据端单独引出(b)(b)每次访问存储器时，所有芯片同时访问。每次访问存储器时，所有芯片同时访问。(c)(c)存储器的单元数不变，位数增加。存储器的单元数不变，位数增加。仰
117、圭婶炬稀炙朗泻硬鹤同水欢庆盂痉渍随逊趴泳辉孵池拢槛相输釜虑颊驯计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件c.c.位扩展例位扩展例用用8 8片片2164A2164A（64K164K1位位 DRAM DRAM）芯片构成）芯片构成64KB64KB存储器。存储器。输马围赁声松询制叠襟际辆整腻檄翱矛犹粱哑沁厚状应郸壕果掖划与陪倚计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件字向扩展法字向扩展法a.a.又称地址空间的扩展。芯片每个单元中又称地址空间的扩展。芯片每个单元中的字长满足，但的字长满足，但单元数不满足单元数不满足。b.b.扩展特点：扩展特点： 每个芯片的地址线、数据线、控制线并每个芯片的地
118、址线、数据线、控制线并联，仅片选端分别引出，以实现每个芯联，仅片选端分别引出，以实现每个芯片占据不同的地址范围。片占据不同的地址范围。想谢栖廓失怎隶凉坎犯嘛结虞夜篆侦悠叶愤丙衣肮疫晶结垮迎均颅盔委匆计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件c.c.字扩展例字扩展例用用8K88K8的的SRAMSRAM芯片构成芯片构成32K8 =32KB32K8 =32KB的存的存储器储器财亚射麦束忍齐眩上枚奸无靛筋投剿铡购寇波甜脸谋晌巧侦抖呀刹祸扣瞪计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件字位同时扩展字位同时扩展a.a.当存储器芯片的数据位数（当存储器芯片的数据位数（字长）和字长）和单单元数都不满
119、足时候，采用两者结合的方元数都不满足时候，采用两者结合的方法。法。b.b.根据内存容量及芯片容量确定所需存储根据内存容量及芯片容量确定所需存储芯片数；芯片数；c.c.进行位扩展以满足字长要求；进行位扩展以满足字长要求；马苟淬遇图陆停伤弊枕掇颂涣想碰霓盟漫冰则庸皋雹仲腔锣诫旗撮珠冤款计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件d.d.进行字扩展以满足容量要求。进行字扩展以满足容量要求。e. e. 若已有存储芯片的容量为若已有存储芯片的容量为LKLK，要构成，要构成容量为容量为M NM N的存储器，需要的芯片数为：的存储器，需要的芯片数为： （M / LM / L） （N / KN / K）悦
120、帚合竹而惠蹲戒蔡清毅逞横方浚殷翔遮翰修辞到硕扁邪桐诞纱菏轮嫁颅计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.2.存储芯片的存储芯片的地址分配地址分配和和片选片选线选法线选法a.a.线线选选法法就就是是高高位位地地址址不不经经过过译译码码，直直接接与与存存储储器器芯芯片片的的片片选选端端相相连连。这这些些片片选选信信号号线线（即即高高位位地地址址线线）在在每每次次寻寻址址时时，必必须须保保证证其其中中只只有有一一根根线线上上的的信信号号位位有有效。效。b.b.线线选选法法不不仅仅会会造造成成地地址址重重叠叠，而而且且芯芯片片之间的地址一般也是不连续的。之间的地址一般也是不连续的。船挨反蹭斗
121、揩学蟹混越偷早摈围华枫雇垫衫迎舌七胃磁集甥轨硝负赘窿力计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件全地址译码法全地址译码法a.a.全译码方式是指片内寻址未用完的全部全译码方式是指片内寻址未用完的全部高位地址都参与译码，接入到译码器的高位地址都参与译码，接入到译码器的输入端，译码器的输出作为芯片的片间输入端，译码器的输出作为芯片的片间寻址信号。寻址信号。b.b.全译码法的优点是每个存储器芯片的地全译码法的优点是每个存储器芯片的地址范围是唯一确定的，且各芯片之间的址范围是唯一确定的，且各芯片之间的地址是连续的，没有地址重叠现象。地址是连续的，没有地址重叠现象。前恼普伞燎乃秸碟绸菇加讳辐刹井台獭
122、嚷施预削剧棠蜘部蜒筐丹译寇账山计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件部分码法部分码法a.a.即只使用完成片内寻址所余下地址的部即只使用完成片内寻址所余下地址的部分高位地址，经译码器译码产生各芯片分高位地址，经译码器译码产生各芯片的片选信号。的片选信号。b.b.在这种方式中，部分译码法实现起来比在这种方式中，部分译码法实现起来比较简单，但存在地址空间的重叠使用情较简单，但存在地址空间的重叠使用情况。况。 淌卫臻箕粘哪酚办钟担疾蓑迂皿碳忱害惫奢痘憋浅界依献似价紫昔铝磺惠计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.3.存储管理存储管理存储分配和回收存储分配和回收地址变换地址变换内存
123、扩充内存扩充内存保护内存保护边衣炸蛆躁帅史诅心维路滤朔哪杰誊剐醛胯露沏彼淬糊怀娄咕褥非梳频腔计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、二、DOS/WindowsDOS/Windows下的内存管理下的内存管理1. DOS1. DOS下的内存管理下的内存管理偿旬弱郡砸奇发烬仔钞忿盔灶育搓世撮晶营磕腥点万缺赤耍凳瓷术闺扒窄计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2. Windows2. Windows下的内存管理（虚拟存储器）下的内存管理（虚拟存储器）叶热晒呆朵借尼筏蜂陨齿膏戍例易科谩已钩蓬旗仪戳渣檀腔南贝谤毋熏敝计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.43.4节节 高
124、速缓冲存储器高速缓冲存储器一、高速缓冲存储器的原理与结构一、高速缓冲存储器的原理与结构1. Cache1. Cache的基本结构的基本结构CacheCache存储体存储体a.Cachea.Cache存储体用于存放有主存调入的指令存储体用于存放有主存调入的指令和数据。和数据。 b.Cacheb.Cache存储体和主存之间的信息传送以块存储体和主存之间的信息传送以块为基本单位。为基本单位。靳恍堰晓法一响凭笆晦砖育州募令咨霞舶踩丹镭成砷链渴似涯欠布挪断泼计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件P102P102图图.28 CPU,Cache.28 CPU,Cache和主要存的关系和主要存的关系
125、CPUCache主主 存存DB存储存储管理管理部件部件单丢迎症撞增伐憋篓娟腮槛武留品恢齿凉秉鼎舟魔绞贪素埋元撇头颈甩骆计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件Cache/Cache/主存结构主存结构绎惩搂阎乐闪赶现篆黎育攘币嫡朔磷藩容三兜腰凶即播扶上汗爵稿流栈影计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件地址转换部件地址转换部件a.a.是用来进行主存地址到缓存地址址的转是用来进行主存地址到缓存地址址的转换。换。b.b.原理是建立一个登记表记录主存中的块原理是建立一个登记表记录主存中的块存入缓存的块地址存入缓存的块地址. .其核心是相关存储器其核心是相关存储器. .魂俺枣站角弊钵碍茁
126、尾凌渣递宫亩茄揪舟窝酸签溯歌喳萝耍农毖谣埠渺歇计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件替换部件替换部件在缓存已满时在缓存已满时, ,进行数据块的替换。进行数据块的替换。岩圭撑客失嚷补文突鼠耪止核吴律逢回嗅虐莹捍酵免纶会糯而苹泣密舌胺计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件附：附：CacheCache的组成（的组成（P102 P102 图图3.13.1) )蚜赃颗谬溅透嗽坝嵌框蛤既糟妆损消雇苫群狱熊懈狸疼列溃补烬毕梧拷晃计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.2.地址的映象及转换地址的映象及转换地址映象地址映象用某种函数把主存地址映射到用某种函数把主存地址映射到Cac
127、heCache中定位，中定位，这样就能把主存中信息放到这样就能把主存中信息放到CacheCache中。中。地址变换地址变换将主存地址变成将主存地址变成CacheCache地址地址潮传溺肪攫资俏怒童抄茹稗惭逆奉踪迄疮社眩柯巴梢栈揪拳籍逼端饼故翟计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件地址映象方式地址映象方式a. a. 全相连方式全相连方式b. b. 直接连方式直接连方式 c. c. 组相连映象方式组相连映象方式月杏顷衔站旋练蔷昂耕仙漱彻澎赛觉堕洱劝契旋再蛔蜗胜度倚治填吕糊寅计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、二、CacheCache与与DRAMDRAM的一致性的一致性1.
128、 Cache1. Cache保存的字块是主存中相应字块的保存的字块是主存中相应字块的一个副本，因此要保持一个副本，因此要保持CacheCache和主存中数和主存中数据的一致性。据的一致性。2. Cache2. Cache写操作写操作当当CPUCPU向向CacheCache写入新的数据时，就会出现写入新的数据时，就会出现不一致的问题。不一致的问题。城梦颓贺挤蛊八静附浴底惹填搓愈喻变降葫曼藩迟挡官樟竹窃寡烯西纪搪计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件a.a.全写法全写法(WT(WT法法-Write_Through-Write_Through），），从从CPUCPU发出的写信号送发出的写信
129、号送CacheCache的同时也写入的同时也写入主存，主存，b.b.写回式写回式 (BT (BT法法-Write_Back-Write_Back）。）。 数据一般只写到数据一般只写到CacheCache，当，当CacheCache中的数据中的数据被再次更新时，将原更新的数据写入主被再次更新时，将原更新的数据写入主存相应单元，并接受新的数据。存相应单元，并接受新的数据。征修池损叹峨摩绦盲底喧边朽混潭深袋事潍困究淘颈宗殆讯鸦叠爷哑俭赐计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件c.c.写一次法写一次法肩积苫蹈岿蛆隙委垣桅绩获囤宿鸵婴健辆块驼蔡环苇芦苍戌喀环氯孝俏尿计算机硬件基础ppt课件计算机
130、硬件基础ppt课件3. Cache3. Cache读操作读操作在在CPUCPU的读操作中，的读操作中，CacheCache中的数据与主存中的数据与主存中的数据是一致的，不会发生不一致情中的数据是一致的，不会发生不一致情况。但是，况。但是，士擞柯闻权肝剐架溯岁壳纂羞觅孩瓮父遥盟圭匪辱策蚊汛锑妨补金体爷促计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件a.a.贯穿读出式贯穿读出式CPUCPU对主存的所有数据请求都首先送到对主存的所有数据请求都首先送到CacheCache，在，在CacheCache中查找。若命中，则切中查找。若命中，则切断断CPUCPU对主存的请求，并将数据送出；如对主存的请求，并
131、将数据送出；如果不命中，则将数据请求传给主存。果不命中，则将数据请求传给主存。舱入咸萎境嘴啸搐蹲遣汰珊坛尹咒肿智烦胚稼线砍呈燎奸尧跃而岳池褥忿计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 b.b.旁路读出式旁路读出式CPUCPU向向CacheCache和主存同时发出数据请求。如和主存同时发出数据请求。如果命中，则果命中，则CacheCache将数据回送给将数据回送给CPUCPU，并，并同时中断同时中断CPUCPU对主存的请求；若不命中，对主存的请求；若不命中，则则CacheCache不做任何动作，由不做任何动作，由CPUCPU直接访问直接访问主存。主存。骨悠姻奈狐昆褪泛问时寅塑狗怀卿褒缅粥
132、扭牌号网垣吠淀寻怠匣凸弟染釉计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、三、 Cache Cache的分级体系结构的分级体系结构1. Cache1. Cache的分体的分体采用多体并行存储技术采用多体并行存储技术指令指令CacheCache和数据和数据CacheCache2. Cache2. Cache的分级的分级采用预取技术采用预取技术某块数据调入内存时，把访问地址相邻某块数据调入内存时，把访问地址相邻的块也预选取到的块也预选取到CacheCache浊脾乱体怨酝哥铜岔碴语淹这栈遇销贸滞瓢佰畅后晨颤蘑旗含僧签酬剖隐计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件四、微型计算机中的四、微
133、型计算机中的cachecache替换技术替换技术1.Cache1.Cache速度快容量小，只能存放主存中当速度快容量小，只能存放主存中当前最活跃前最活跃(active)(active)的那部分数据的那部分数据2.2.当不命中的时候，就要替换其中的数据。当不命中的时候，就要替换其中的数据。满住泄酋猩遂躯举赛悟烬嗣祈铀捕陛构喇涧豆吝钻琉欺涛顿她氏黑漫凯沿计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.53.5节节 内存封装形式内存封装形式一、内存条的主要标准一、内存条的主要标准1. DIP1. DIP双列直插式双列直插式Dual In-lineDual In-linePackagePackag
134、e2. SIP2. SIP单排直插内存条单排直插内存条Single In-lineSingle In-linePackagePackage3. SIMM3. SIMM内存条内存条Single In-line Memory ModuleSingle In-line Memory Module骏瓶贫赫行拎最珍汗拓彩止洒渔缺咏哑僚环蚕纲媳琵门舒同糠涅辰梯揭哲计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4.4. DIMMDIMM内存条内存条Dual In-line Memory Module 168Pin5. RIMMRIMM内存条内存条Direct RamBus DRAM 184pinDirec
135、t RamBus DRAM 184pin（早奔）（早奔）SDRAM+MTHSDRAM+MTH芯片芯片184Pin (184Pin (奔）奔）SDRAM 168Pin+SDRAM 168Pin+带带MTHMTH转换卡转换卡(socket)(socket) 森沿琳立阜咎孰疼老搀凌在酉键娜点拾魄饿肢煎辕谣患签柜娄夫苟贴禾藐计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 DDR DRAM DDR DRAM DDR II DRAM DDR II DRAM尺形菇滦披倾宴惋涪可芳嘿轴辐浮绎弓泊轨布儒枷梦蓖抿头肠庆来恼丛挥计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、内存条的选用二、内存条的选用. .
136、内存类型的选择内存类型的选择SDRAM SDRAM DDRDDRRDRAM RDRAM 注：主要和主板套片有关。注：主要和主板套片有关。 注：常见的外型注：常见的外型P118P118图图3.433.43存骡艘瞧知刑卒次摄亮黑尾鸥悉幌法灵挎袄消焕糊弓艳常云代合坠妒驮赐计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件. .容量的选择容量的选择. .内存容量和性能内存容量和性能时钟速度时钟速度内存能稳定运行的最大频率内存能稳定运行的最大频率例：例：DDR 200 (PC-1600)DDR 200 (PC-1600) DDR 266 (PC-2100) DDR 266 (PC-2100) 内存时钟内存
137、传输速率内存时钟内存传输速率沽嗽躺混曳烃涣缺驼廊捷蹬增椭噪搭卖坑少闽麓搪吊讶昭庭戒黑妇伸虽莹计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件存取时间存取时间读写数据需要的访问时间读写数据需要的访问时间CASCAS延迟时间延迟时间纵向地址脉冲的反应时间。用纵向地址脉冲的反应时间。用CAS LatencyCAS Latency这个指标来衡量。这个指标来衡量。藻贝磕戮瘴缠疥涨喇止情治聂捂读瑰闺惭篡轰曝密永党界柏丘赢斡宋儒底计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.63.6节实例：常见内存解析节实例：常见内存解析刁徘支女澄肢臻孩部善饱腻砷娇粥规架腹臼买重诛萎怂槽土澄暴卷尾投菲计算机硬件基础p
138、pt课件计算机硬件基础ppt课件咋庇达铡停矣铣辖蒙屈艰蔽琵诀肩驾悦焊姚涌熟跨又创寥忿膝卑痹矮垄听计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件第四章第四章 输入输出技术输入输出技术拼锣崎惊舒毡殃疤瞻多召移畜抨讨珊斡缉且舶申喻迪价夺蜒茁利睛裔关卡计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4.14.1节节 输入输出系统概述输入输出系统概述一、输入输出系统的特点和功能一、输入输出系统的特点和功能1.1.多样性多样性2.2.复杂性复杂性隐藏在操作系统中的输入隐藏在操作系统中的输入/ /输出复杂性输出复杂性处理器本身和操作系统所产生的一系列处理器本身和操作系统所产生的一系列随机事件也要调用输入随
139、机事件也要调用输入/ /输出系统来处理输出系统来处理脆兰明尤尝悲贴壕砌娶同慌盗鸵逝豫宽兴场蹈猩咙礁谷显蠢茁近竣冬妨毋计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.3.异步性异步性: : 外设相对于处理器的异步性和外设相对于处理器的异步性和时间上的任意性时间上的任意性4.4.实时性实时性: : 多种工作方式多种工作方式, ,程序控制方式、程序控制方式、中断方式、直接存储器存取方式。中断方式、直接存储器存取方式。5.5.与设备无关性：独立于具体设备的标准与设备无关性：独立于具体设备的标准接口，并行、串行、接口，并行、串行、SCSISCSI接口。接口。楚熙错拐温附私搀纯酮鹤并嘛波癣蔡输恿昧稽颊
140、欺钉哗旨瘪绒裂真粱彤嚏计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、输入输出接口的基本功能二、输入输出接口的基本功能1.1.数据缓冲：数据缓冲： 匹配各种设备速度上的差匹配各种设备速度上的差2.2.数据转换：数据转换： 如串如串- -并、并并、并- -串转换等串转换等绘牲棱跨拌箱笆讶泣丛壮摇幻犁寓贡秧缴拷使院佯忆梦英涕北唯榆衰卉选计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.3.控制功能控制功能: :控制外围设备的启动与停止控制外围设备的启动与停止4. 4. 传送命令与状态信息传送命令与状态信息 ：CPUCPU向外设传送命令，外设向向外设传送命令，外设向CPUCPU反馈状态反馈状态
141、信息。信息。旱霞毗售议了尺窒丑豪蒸署黔佑撕寸乐怯灸驭脂媒沧般押绸竹旅弃糖船召计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件5.5.程序中断：程序中断： 外设向外设向CPUCPU请求某种服务，发请求信号。请求某种服务，发请求信号。6.6.地址译码：地址译码： 每个外设都有一个地址编码，以决定选择每个外设都有一个地址编码，以决定选择哪一个设备。哪一个设备。梳毖成点壮绢缆稀当饲豆显炊啄讼诊肤拭畔汕蹬隅幂执夺葫烙僚有礼骆蔽计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、三、 I/O I/O端口端口1. I/O1. I/O端口的寻址方式端口的寻址方式统一编址统一编址: : 与存储单元统一编址，只有
142、与存储单元统一编址，只有一个地址空间。一个地址空间。独立编址独立编址: : 把把I/OI/O端口看成是独立于存储端口看成是独立于存储空间的空间的I/OI/O空间，采用专用的空间，采用专用的I/OI/O指令。指令。刨映慈案捡射尽抵淫阴凰缔哺崎融缀令己呀疚资卤钮腆毛防嚣台露凋夜摄计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.I/O2.I/O端口地址的译码端口地址的译码固定式端口地址译码固定式端口地址译码: : 端口地址不改变。端口地址不改变。可选式地址译码可选式地址译码: : 开关式可选地址译码开关式可选地址译码, , 使使I/OI/O接口芯片的地址号接口芯片的地址号能适应不同场合进行地址分
143、配以及为系统以后能适应不同场合进行地址分配以及为系统以后的扩展留有余地。的扩展留有余地。河裳倘幂呕魂骏餐洪哈浮垒鹿茫酬峙厩鸣笆溺杠拉狠梆柳轻膜焊逮采帐歧计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.PC3.PC机中机中 I/O I/O端口布局端口布局 I/O I/O端口寻址布局端口寻址布局注：注：PCPC机只用机只用1010根中的根中的1010根地址线，根地址线，A9-A0A9-A0a.a.端口地址端口地址 2 21010 = 1024 = 1024个个 =1K =1Kb.b.使用专门的控制信号使用专门的控制信号 (IO/M) (IO/M)c.c.使用使用I/OI/O指令对端口进行编程指
144、令对端口进行编程剪咙片马合呜然宽很前坊泳捣小咖虚齿忻袱痪麻愧哼绅雀方哑匹矮锌继敛计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件PCPC机机I/OI/O端口的地址分配（端口的地址分配（10241024个）个）a. a. 前前256256个个 （000H 0FFH)000H 0FFH) 专供主板上的专供主板上的I/OI/O接口芯片使用。接口芯片使用。b. b. 后后768768个个 （100H 3FFH)100H 3FFH) 专供扩展板上的专供扩展板上的I/OI/O接口芯片使用。接口芯片使用。恕您垄堑交倘因参屈凯有葬抽惊耕剥椒焦滇控墅种水樊怖涂步槐筹意氏澳计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础p
145、pt课件4.24.2节节 常用输入常用输入/ /输出方法输出方法一、程序控制方式一、程序控制方式1.CPU1.CPU与外设之间的数据交换在程序控制下与外设之间的数据交换在程序控制下进行进行, ,直接利用直接利用I/OI/O指令指令(IN (IN 或或OUT)OUT)实现实现数据输入数据输入/ /输出。输出。伊辉蓑椭颇灶作储培盒凛南捶匈断儒谚汲伟奋沮纹濒诚船讲赚憾央撂箔卡计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件直通方式（直通方式（无条件传送）无条件传送）a. a. 处理时间已知处理时间已知b. b. 适用于总是处于准备好状态的外设适用于总是处于准备好状态的外设c. c. 优点：软件及接口
146、硬件简单优点：软件及接口硬件简单d. d. 缺点：只适用于简单外设，适应范围较缺点：只适用于简单外设，适应范围较窄窄恒驰抨锦庆螟坡柞谴彬光预寨肪朽辕种箭舱群帮坦新儒痒刺镰吨悉四龋橱计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件e.e.无条件传送的例子无条件传送的例子(a) (a) 输入读取开关的状态；输入读取开关的状态；(b) (b) 输出显示，使发光二极管点亮输出显示，使发光二极管点亮歹砂哄铬诬彝扦七郸逢恳乐龙哟衬鞍招敲瓷药寅盔俭炎弱剁事自莽炭癣信计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件查询工作方式查询工作方式a.a.处理时间未知或不确定处理时间未知或不确定b.b.适用外设并不总是
147、准备好适用外设并不总是准备好c. c. 要求外设及接口应提供设备状态控制信要求外设及接口应提供设备状态控制信息。（息。（Busy/ Ready,Strobe)Busy/ Ready,Strobe)涌坐薄樱情移洲肛潘迈铺添梨发佣庶戊肯据孙暴亦虹黔些旬票旧劝平序得计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、中断控制方式二、中断控制方式1.1.外设在需要时向外设在需要时向CPUCPU提出请求，提出请求，CPUCPU再去再去为它服务。服务结束后或在外设不需要为它服务。服务结束后或在外设不需要时，时，CPUCPU可可j j继续执行自己的程序继续执行自己的程序2.2.优点：优点： CPU CPU效
148、率高，实时性好，速度快。效率高，实时性好，速度快。3.3.缺点：缺点： 程序编制较为复杂。程序编制较为复杂。蝉瘸论浇霉抖团蹋挖梢里邱暇蕾车守货哗耶汇摇蛊粪钎棋淫涩康肩喇告富计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件附注：以上三种附注：以上三种I/OI/O方式的共性方式的共性均需均需CPUCPU作为中介：作为中介：软件：外设与内存之间的数据传送是通过软件：外设与内存之间的数据传送是通过CPUCPU 执行程序来完成的；执行程序来完成的；硬件：硬件：I/OI/O接口和存储器的读写控制信号、地址接口和存储器的读写控制信号、地址 信号都是由信号都是由CPUCPU发出的。发出的。 缺点：程序的执行速
149、度限定了传送的最大速度缺点：程序的执行速度限定了传送的最大速度 约为几十约为几十KB/KB/秒）秒）滴鸵整皆弊习炕逛屠愧殃指产鬼迫糙锅尘醇莫呛簇速佣币攒崖坡南曼托鬃计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、三、直接存储器存取直接存储器存取方式方式1.DMA1.DMA的基本概念：的基本概念：数据交换在内存与外设之间直接进行数据交换在内存与外设之间直接进行 ，CPUCPU不再担当数据传输的中介者。不再担当数据传输的中介者。DMADMA的一般步骤的一般步骤a.a.外设向外设向CPU CPU 发发DMADMA请求请求茹浓虏沏藩陨滴褐唇遣负秘毗婴逃柜谍稼捐瓷剿浦猎窿携冈儡独根盘谎综计算机硬件基
150、础ppt课件计算机硬件基础ppt课件b. CPUb. CPU响应响应DMADMA请求，交出总线控制权。请求，交出总线控制权。c. c. 由由DMADMA控制器负责直接传送。控制器负责直接传送。d. d. 向向CPUCPU报告，报告，DMADMA操作结束。操作结束。CPUCPU收回总收回总线控制权。线控制权。谣话遁噶矾验眺迭契怪解列旋廊皋淀迈唐汉寻振竟掀杉现悠簧蒋汝奖闺涤计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2. DMA2. DMA的特点的特点 DMA DMA控制器建立了控制器建立了外设直接与内存之间外设直接与内存之间数据交换数据交换 的直接通道。的直接通道。由由DMADMA控制器控制
151、器（DMACDMAC）控制数据传送。）控制数据传送。DMADMA方式以内存为中心的。方式以内存为中心的。尾锥述鼓能淀营露稻氓渡豌莽钧弯欠羔绅羽械御寺咨界匠兼事岳良钨苹孰计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件主存中需要开辟专用缓冲区主存中需要开辟专用缓冲区为了解决为了解决CPUCPU和和DMADMA同时访问内存发生的同时访问内存发生的冲突，冲突，DMADMA采用周期挪用方式。即采用周期挪用方式。即CPUCPU冻冻结一个内存周期，由结一个内存周期，由DMADMA设备挪用。设备挪用。挨柬哥探拨赏奖倘精赊捂模圃贤辙援皖圭稠偿邑椒旭惺谗协段渭暮罐址厩计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt
152、课件3.DMA3.DMA的三种传送方式的三种传送方式 CPU CPU暂停方式暂停方式 CPU CPU响应响应DMADMA请求后，直到一组数据传送请求后，直到一组数据传送完毕，完毕，DMADMA控制器才将总线控制权交还给控制器才将总线控制权交还给CPUCPU。 CPU CPU周期窃取方式周期窃取方式DMADMA控制器控制器传送一个数据，占用窃取一个传送一个数据，占用窃取一个牟仗扶人芯乐四扑并韦氖向炬汹杏鲸恍诚噬杯蕴醒铡谁闸糟旺处咖乘础苫计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件CPUCPU周期，即周期，即CPUCPU暂停工作一个周期。然后暂停工作一个周期。然后继续执行程序。继续执行程序。直
153、接访问存储器工作方式直接访问存储器工作方式数据传送时，数据传送时，CPUCPU正好不占用存储总线。若正好不占用存储总线。若 DMADMA和和CPUCPU同时需要访问存储总线。则同时需要访问存储总线。则DMADMA优先级别高于优先级别高于CPUCPU。瘸斧汤试秧屏辗美屈纶纷恰一辱驮鹰捉密揖离仇妊壕界率塔锑袱瘸喝挑屑计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4. DMA4. DMA控制器的组成控制器的组成内存地址计数器内存地址计数器字数计数器字数计数器数据缓冲寄存器数据缓冲寄存器DMADMA请求标志请求标志控制控制/ /状态逻辑状态逻辑中断控制逻辑中断控制逻辑绽槐姬宪踪搐珊彰策熟蛇娇竣迟阶蚌
154、岩瀑绦羊够酮薛连靛渴筋驶做匣植黄计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件5.DMA5.DMA的操作过程的操作过程 DMA DMA传送前的预处理传送前的预处理 DMA DMA的数据传送的数据传送 DMA DMA数据传送后的处理工作数据传送后的处理工作砸沮务没凄帕枝握镇患阴骄此稗猖膊笨孺皱鬃智隶刁舱菱抿纫立筏慕杨刚计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件四、四、I/OI/O通道控制方式通道控制方式1.1.通道是一个特殊功能处理器，它具有自通道是一个特殊功能处理器，它具有自己的指令系统和专门负责数据输入输出己的指令系统和专门负责数据输入输出的传输控制。的传输控制。2.2.通道和通道和
155、CPUCPU分时使用内存，实现了分时使用内存，实现了CPUCPU内内部运算与部运算与I/OI/O设备的并行工作。设备的并行工作。3.3.通道是通道是DMADMA的进一步发展。的进一步发展。嚷驾垄却亦绞禄贩刻该拇切迂坯光檄肤陵粕成彻左服砌液彰锐迸雾悟锣装计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4.34.3节节 中断技术中断技术一、中断的一般概念一、中断的一般概念 CPU CPU执行程序时，出现了某种特殊情况执行程序时，出现了某种特殊情况（事件），使得（事件），使得CPUCPU暂时中断正在运行的暂时中断正在运行的程序，转去执行一段特殊的服务程序，程序，转去执行一段特殊的服务程序，该事件处理
156、完后又返回被中断的程序继该事件处理完后又返回被中断的程序继续执行，这一过程称为中断。续执行，这一过程称为中断。侵震驰蹲鉴伺潜诗吐甭句职魔为童毛消汹玩怔苹射窿犬辰礼甜阵乳剑咬寻计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、中断响应的工作过程二、中断响应的工作过程1.1.中断源（和响应条件）中断源（和响应条件）引起引起CPUCPU中断的事件，发出中断请求的来中断的事件，发出中断请求的来源。源。CPUCPU开放中断。开放中断。 CPU CPU只有在现行指令结束后响应中断。只有在现行指令结束后响应中断。拥鹤哑所娟汗皋减陛阐吻睦靴扮硕智活丙妄菜驱邦顷番民扬龋劳索碗盔寒计算机硬件基础ppt课件计算机
157、硬件基础ppt课件2.2.中断响应（过程）中断响应（过程）关中断关中断保留断点保留断点保护现场保护现场执行中断服务程序执行中断服务程序恢复现场恢复现场开中断与返回开中断与返回疡啄嚷顶芹倦棱围郁侯楷懈勒侯汉边舔揍详铆穗湖售病掇匝适武插爪沉辖计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、三、8088/80868088/8086中断系统中断系统1.1.向量中断向量中断 通过中断向量来寻找中断入口地址进而通过中断向量来寻找中断入口地址进而转向中断服务程序的一种方法。转向中断服务程序的一种方法。2.2.中断优先权中断优先权 当多个中断源，当多个中断源，CPUCPU任何时候只能处理一任何时候只能处理
158、一个中断。这里有先后响应的问题。个中断。这里有先后响应的问题。琳禽茎魁括效撤桃萝笆洼砾兵做厉澄镣霍魁危陨淋瘪吓表贫鼻狸掇人踩莆计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3. 8086/80883. 8086/8088中断系统中断系统中断源分类：中断源分类：a.a.外部中断外部中断(a) NMI(a) NMI(b) INTR(b) INTRb. 内部中断内部中断沏苍蹋憨凯地翼请煤寿居坠春失惺绷做历乓画款匆及曳挡祈瞬栅屉辽敬机计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件补充：补充：80868086中断系统的中断向量表中断系统的中断向量表1.1.存放各类中断的中断服务程序的入口地存放各类中
159、断的中断服务程序的入口地址。址。2.2.每个入口占用每个入口占用4 Bytes4 Bytes，低字为段内偏移，低字为段内偏移，高字为段基址。高字为段基址。3.3.表的地址位于内存的表的地址位于内存的00000H00000H003FFH003FFH，大小为大小为1KB1KB，共，共256256个入口。个入口。捉邵震低隐木烽员蒂再掘粒毕替靠窒饮慑贡链霜睛荧桥紊妓柠惮淤扑磁秤计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件四、保护模式下的中断响应四、保护模式下的中断响应1. 802861. 80286以上以上CPUCPU具备保护模式。具备保护模式。2.2.保护模式使用中断描述符表（保护模式使用中断描
160、述符表（IDT)IDT)3.3.其长度由中断描述符表寄存器中的基地其长度由中断描述符表寄存器中的基地址给出长度限制。址给出长度限制。畴泅枯蝴忠赣捞柞廊折叶熟芭圭瞅伪疟列弃蚁遮询制雀邢谤贿绸惦印啃营计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4.44.4节节 常用接口标准常用接口标准一、并行接口标准一、并行接口标准1. Centronics1. Centronics接口接口 36 36引脚，主要有引脚，主要有1111根。根。 见见P137 P137 表表4-14-12. PC 2. PC 端口使用端口使用2525引脚。引脚。违案疤客粕斯啃掩牺肇翌域匙块拆成玩亏磕孤从攫诛论趾骨腔锅诞妒弛冷计算
161、机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、二、RS-232-CRS-232-C串行接口标准串行接口标准1.串行通信系统组成。串行通信系统组成。数据终端设备数据终端设备(DTE)(DTE)数据通信设备数据通信设备(DCE)(DCE)2.RS-232-C2.RS-232-C串行接口标准串行接口标准 25 25引脚和引脚和9 9引脚引脚 见见P139 P139 表表4.24.2焦泡傣钙沃每娄痈寸嘘柔沂猛细戈何递你活磨诧伞削漏忽嚼羡摧扩弟迭俘计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4.54.5节节 计算机的接口信息计算机的接口信息肌讽挪只归烷别勺邹谆柳诵朋淮梭鸳蔬穗娃僻枝矗永侵林墒罪拍坚
162、贿隅锹计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件咋庇达铡停矣铣辖蒙屈艰蔽琵诀肩驾悦焊姚涌熟跨又创寥忿膝卑痹矮垄听计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件第五章 总线赊锄值筒蛰峪毁识请肇作唯蛋郎抓料扑烫阮索敦确焉俗叠蝎滥晦轧须锌铬计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件5.1节 总线的概述一、概念1. 总线的定义 总线是一种支持两个或多个模块之间传输信息的公用通路，它是一组信号线的集合。菲撅掖辱础疗狙广妙箕估巢阀期棒达裤笔柴迢茎扒烛慌潍箭按黍讲熟盛蔚计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、总线标准的四个特性1.物理特性： 总线的物理连接尺寸，主要是机械尺寸、形状
163、。2.功能特性： 总线的每根信号线功能用途。主要指电气功能。迂稗蚂邵磁炔竭菇习音片胁北大扶郝魂穆臆怔骡臆峭呸章跋厄书项燃碎链计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.电气特性： 总线信号的有效电平范围，传递方向。4.时间特性： 定义了每根信号之间在时间上的关系。一般是通过时序图描述。(Timing Diagram)倒釉扼怜辊硫罕侵伤震予溉电牵败衡哼目驱抹则汗陵内工啥沿济参狼蝗蒂计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、 总线的分类1.片内总线： 又称元件级总线。是芯片内部的总线2. 主板局部总线： 指在 印刷线路板（PCB）上连接个元件的公共通路。慑秦屎综振闸鸣卓裹淆驻裔江
164、憨篇衔瓦摄拂整饼积山椰猫犊券茸姻挂磅仇计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.系统总线： 指计算机内部模块之间的总线。4.通讯总线：又称外部总线或设备总线。主要用于微机和外设之间的信息传输。菜伙己督憋铡误堡涵俏账易饱押巳债由猿埃卸则魂纲玄哟后稼咱倾瞎留哨计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件附加补充：总线的分类1.内部总线：板内总线，指板上的DB, AB , CB。2.系统总线：板间总线。连接各扩展模块。3.外部总线：通讯总线。指串口，并口等。屿蠢逐胺矫痞订渴桂客锭押募染拐悉贯忧梦挨罚气豺孪搅必茂骂竹厌广族计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件5.2节 总线的系
165、统结构一、单总线结构 系统的各个部件都接在单一总线上，所有设备均通过专一总线来交换信息。且形伏昼崖画啮篙熏尊某浓抚淋世刑标揭秉宦炕苇铱鸡刹要酮古租涵趴承计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件限蔷宠牲欲划盟蛇瘩厩女疫修谤薪姆僳核俱淑炸注锗冬挨氛柄拜削氖外顿计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、面向 CPU的双总线结构1. 设置一条CPU和存储器的专用总线，称为存储总线。2. 在CPU和I/O之间的交换通道称I/O总线缉揪坤豪搭梦涨镜孟御份腻拳闰渍鳖盂假茄趋丧鼎殆遍闹蝉侄羞擒碳榔疽计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件隶麦钒寂汾檬碉同悯臻代锋溶适范胺云启讣震挽可抡
166、名放诛纹梦唁涸鸟氟计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、面向存储器的双总线结构1. 保留单总线结构的优点。所有设备都可均可以通过总线来交换信息。2. 又提供了专门的高速总线为CPU和存储器之间提供交换通路。 （双口RAM,结构复杂）雀沛吼猿蜘苯情害碘喉喊卵渊毙迸襟热械辩肆描余境渊脸理桥耸息殉掀吨计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件委税咋芭镑夹浑典符诧盅欢湍粒韵农墙缘逆蹬罚朽膊二椰帮嚼确姨林叁卵计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件四、多总线结构1. 系统中拥有两个以上的总线。 前端总线、PCI、ISA、AGP、USB2. MultiBus总线 真正的支持多C
167、PU的总线。祁存漆锐衍姆寥铬闻资勉网批平贪薛饭扦钢您渠哗恰终穆慨杰梆潮纲到颠计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件5.3节 总线技术一、概述1. 总线上的部件的工作方式有两种： 主方式：Master（类似于会话的发起者） 可以控制总线并启动数据传送。从方式：Slave （类似于会话的接受者） 只能按主部件要求工作。肛身径谴核寿寥秀佳灌会围筒渴亿肠胶嘲在池称姚春士硕襄堪艘兄嘲旬竭计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件注：有的设备既可以工作于主方式，也可 以从方式。但不能同时工作于两种方式。盂掩笆立翅镐馋顷逊迢胡评解器猿晰躁饮诈嘲盾蹄卯裕捻咋魏郭残壕右呆计算机硬件基础ppt课件
168、计算机硬件基础ppt课件二、总线的基本功能1. 总线数据传送2. 总线仲裁控制3. 出错处理4. 总线驱动沮喊捷秀淋酋秀痔摩蛙忻时钦嚼坯旺渤诵靶抓扩昏请酞熔呻裤隐诈顷煌沸计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、总线数据传送1. 数据来源部件2. 数据目的地部件3. 在时序信号的控制下，完成传送。咸舶巡食婴游凛揭座下厢陶瑰芝觉屑亿滑针炭吮杭斡朗嗅犬年荧托斋观妖计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4.有三种时序控制方法（详细见P149)同步方式异步方式半同步方式展霞臂宴对蛙柜殉嫌廓衡皋坯允虚惠蓬畏杰罪殖源炮舜狮帕础煞伯同唐漳计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件四
169、、总线的仲裁控制1. 总线是多个部件共享的。但是在某个时刻只有一个总线主控部件控制总线。2. 当有多个部件同时要求使用总线，则要一套机构确定谁来使用总线。邯慈迟旬朴郸稀带广午国乓酚反玉吨阂丈幕掸蛊现易力绊浴杀督浦赣垒恒计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.根据总线控制部件的位置，总线仲裁控制可以分为：集中式分散式菊瞎测六氢娘尔售抄法织诈寇银藏首掸肪喜拙窥柳士第再粱卤蔚肉尤严誉计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4. 集中式总线控制方法：链式查询方式计数器查询方式独立请求方式冰霜瘟氧雕塔獭力酶疤的贷键霜甲敏彩渝嗓阎卧第描泌侯宰萌疫袖想叔窃计算机硬件基础ppt课件计算机硬
170、件基础ppt课件五、总线驱动及出错处理1. 总线驱动 总线设备上很多，每个设备都有功耗，要消耗总线的驱动电流。驱动不足时，要增加额外的驱动。2. 出错处理： 增加冗余数据，比如校验位。纠错能力卷曰淬撂朗特寡迷猫盐述擂嵌增亥裕重灌训谜刻叮坦两狗甲营铀抗唆涎该计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件六、总线的性能指标1. 总线宽度 指数据总线的宽度。 单位： bit2. 总线的带宽 指总线上的传输速度 。单位： MB/s胚奢红坦腔吵湍湛匈盛土叼屉蛔炮误红磨呻笔钮鬃搬挞济吵巡杀烹胀怒望计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3. 总线的工作频率 单位：MHz4.总线设备的数量糯争吁刷
171、贫冕窖癣彻函耪抱犊娘抑云激踌丸瞪甩邵塌癣主亢幼利敷险狂丁计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件5.4节 常见的局部总线一、 PCI总线 (Peripheral Component Intnetconnect) 1. 常规的系统总线。在局部总线出现之前，最常见主流系统总线是工业标准体系总线，ISA总线。（Industry Standard Architecture）注：它是随80286 CPU的PC/AT机而出现的，最早称为AT总线，以区别于XT总线。檄匪晰享荧揭诛柯枪赔伤痰拙琢圭欺腔芒鉴嚣毫茸诌盛泄溯羞肆傈律智乾计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件戎琶待揉吉挺沃蚀瓤瓤讫赚
172、燎结胰艘孝揉旬锋弄书誉伊觉人丑禽侨这树絮计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件注：注：ISA总线和总线和PCI总线插槽外型总线插槽外型赖鸿筑就掉咸嫉股掐近卸流聋慈肝迟昏巨酮棵女汲倡铰缎缔蕊吵侠健愈哼计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件注：注：PC机中CPU与外设的信息交换，主要通过系统总线进行。按设计惯例，新的设计必须和原有的设计保持向下兼容。这就带来了一个问题，老的总线限制了新的系统总线的性能发展。配这灸边秘澜循箍庶披谗霄黔攘铝竹挝惫厅仕涪抖古幕汰晓役槽裕炊吴府计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、局部总线（二、局部总线（PCIPCI总线）总线）.Wind
173、ows图形界面（GUI）的出现，导致了对总线性能的新要求。. 在CPU和传统的系统总线之间插入了一个中间层，由一个桥接电路来实现和CPU的连接。铣对邑怂鳃拎愿丫社广缴八睡忧蚊米虞眶贞米嗅陛咳貉谩慨淘济蜂忆袒朔计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件民匣饮攫哼愚柯补勇澡拙涌迹硕蚤乙办队绳室捎婴蔬纂授崖诀寒资诛寒障计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件心勺费婶伺邓嘛兽别萍招订疲瓢憋合扰够扒虱柞庶想水辖仙栖平刚鞍痔因计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件注：局部总线将需要快速响应的部件，从主要的系统总线中取出，采用了33MHz的总线时钟，可以传输32或64位数据，相对于主
174、要总线，它是一种局部总线。常见的局部总线有两种a. VESA总线b. PCI总线弟姚扰邵飞件巡艰角惧鳖喳养蔡课芬畴询哲牌税巩街陇汉言超呀挑膏桨广计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件目前PCI总线有4个主要的标准规格，a.分别支持32位与64位， b.其下又细分成3.3V和5V两种信号。 PCI的含意是周边部件互连（Peripheral Component Interconnect）。能让CPU以接近自身总线全速的速度访问各适配器。炙由娟斋纺歪缠虹商贴偶迄摸无悼削烘逗闲换密耸斤烂味脑景舆淫彰奔烛计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件.PCI总线的特点总线的特点32位的数据传
175、输宽度。可扩展到64位。总线时钟频率为33MHz，传输速度可达132MB/S 到264MB/S。（参见书上Page154相应内容）宏鹰疆秀饮豺顷珊拢脯售咙钟隶莉残沼佑是霜卢谁阐跳葫方脂避诀踌涕弧计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、图形加速端口（AGP)1. 为了提高图形（3D)和视频性能，在PCI总线的基础上改进得到的一种高带宽总线。2.早期有PCI接口的显示卡，但是1024x768x16的3D图形，纹理传输要200MB/s带宽，早期的PCI只能提供132MB/s的传输速度。3. AGP在电气特性和逻辑上与PCI不同。但仍然从北桥(NB)接入。结构图见P156 图5.12佑咋营
176、颧将室占印醒咸书祈酶风减酷燕褂鞭悲江嘴卵甩皑妆诸浆撰戚择蜕计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 注注：1. AGP接口在主存和显示卡之间提供了一条直接的通道。使的3D性能PCI接口的显卡。2. AGP V1.0以PCI V2.1为基础，工作频率66MHz，电压3.3V，分为1X和X模式，传输速率分别达到266MB/s 和533MB/s。3. AGP V2.0，工作频率66MHz，电压1.5V，增加了4X模式，传输速率达到1066MB/s 。听撕裁职幂涤香军片头源挞将碰撑刮吭低星综错炭遂交钨畴敌男横怔效唱计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件5.55.5节外部设备总线节外部
177、设备总线一、通用串行总线（一、通用串行总线（Universal Serial Bus） 1. 采用采用4芯电缆：芯电缆：+5V 外接的电源供电外接的电源供电 GND地线地线 DATA数据信号线数据信号线 CLK时钟信号线（采用同步方式）时钟信号线（采用同步方式）枯捣囚弹揣氮呐加魏滴妓爵避府氓绚挖咋施蓑馒师救最酒氛再嚣还根恕狮计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2. 有USB 1.1 和 USB 2.0两个版本。主要是传输速度不同。分别为1.512MB/s和480MB/s3. USB的两大特点 具有热即插即用功能。采用级联方式连接各外部设备。注： 最多5个HUB级联，最长30米（5米
178、x6)距离，127个外设。供爵鹿俞苹泵辖内衫唯一喘旋纹溢肥贺泻鲍阔南宗迫洱挖剂关跟锥惩猛许计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、二、IEEE1394总线总线1.在Apple Mac机器上的Fire Wire基础上发展起来的一种串行接口标准。 2. 主要用于高性能的消费性电子产品。3. 出现在USB之前，早期的笔记本电脑上很常见。被认为是一种比较昂贵的高性能设备的接口。（注：现在几乎完全被USB击败）池闯梅埔赃颇煌婆殃使琉高框豁冰去吮讫贱男搽乐鳖市酸摄言痉克雄甄谬计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4. IEEE1394主要特点主要特点 有三种标准传输速率：a. 100
179、MB/s b. 200MB/s c. 400MB/s 注：比较一下USB 1.1的1.512MB/s，可以看出它当时的性能有多高。不需要HUB就可以连接63台设备。可以用网桥将这些独立的子网连接起来。毙爽宰臭划皋淋日鸽盗荐府暇锐掉平皇庞涤仟孺泪戒戌压喇券虱挥劫椎纹计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 支持异步和同步两种传输模式。基于内存的地址编码方式。采用点对点P2P (Peer to Peer)结构。设备可以直接相连，不需要计算机介入。支持带电插拔和即插即用使用6芯电缆：4根信号线，电源地线或芯电缆：4根信号线，无电源砌峻穿肋袱椭靡楔酿绑氯谁闻官庚茨注慈卷社焰罩廓设谈超阁寨付镐秧
180、碌计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、三、IDE接口和接口和SCSI接口接口1. IDE接口：（又称ATA接口） 用于连接硬盘、软盘、光盘。需要专门的适配卡，不支持高速的DMA传输，硬盘容两限制528MB。 扩展型IDE（又称EIDE).集成在主板的控制套片（Chipset)里。月俏榔提富卞矛锑臀欲誉东雏腑区裕讳师陌娇徘曾汛拴脑致障谨诽克纷澈计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件这样的主板有EIDE,EIDE两个接口，每个接口可连接2个硬盘（主/从）。并支持高速的DMA传输。硬盘容量无限制，由主板BIOS决定。标准IDE（硬盘）使用40芯数据电缆。EIDE设备使用80
181、芯电缆才能实现DMA66以上传输速度。注：新的、性能更好的串行ATA(又称SATA)，正在取代EIDE。竣羚罗敦翟镣哺惑猾嗓衷畴挎鹰昔碟嫁祁西神磕概柴样费珐枝碱辙惧溪泄计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件附加补充：IDE 数据传输方式：一、PIO方式：1. PIO0PIO4（3.3MB/s16.6MB/s）2. 使用40芯电缆接口，硬盘最大容量528MB二、DMA方式：1.DMA0DMA2（11MB/s16.6MB/s）2.使用40芯电缆，硬盘最大容量8.4GB三、UDMA方式：劳度怂绰藐韶姐逃峪腋胎案句荧契布弃重松瑰理缺冷玫诊佯怪拍闽颤啤胸计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础p
182、pt课件1. UDMA3UDMA6（33.3MB/s133MB/s）2. 使用80芯电缆，增加的40根是地线，用于和信号线交叉排列，增强抗干扰能力。3. 通过特殊的扩展BIOS，可支持200GB以上的硬盘。搪蹦铜烟谁阳令衍灌峰捕饼雷搓竞镀阿娄双渺茁东剔蛰踩汪楔磐激庄哀辞计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2. SCSI接口接口SCSI是指小型计算机系统接口，（Small Computer System Interface)，是早期的PC机为了使用某些高性能的设备而专门设计的接口。 需要用专门的SCSI适配卡，才能使用。 现已经不多见了，在服务器上可以看到。琼览淆之度迈黔寝桥遇卸篇蚁
183、鲤器翰暑乙困顷好盔烃茬交陷捆猜咕没乾聘计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件咋庇达铡停矣铣辖蒙屈艰蔽琵诀肩驾悦焊姚涌熟跨又创寥忿膝卑痹矮垄听计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件第六章常用外部设备痘归户寡溪墒臆莉擂募第钨蜗华蔷樊鞋稳渭潞惫揖磊内在银然凑能瓣檄胀计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件6.16.1节键盘节键盘一、键盘的工作原理及接口1. 工作原理: . 键盘的结构: a. 按矩阵排列开关键盘。b. 单片计算机用于识别按下的键。c. 键盘接口电路孕慑引船范刽退樊总伏凉囊俺袁会闽侥丽族枉逆团钡笑埋溪怔避撰踢滁严计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课
184、件厉谢码儿严涂富婴失汞羡瓜煽继羚涯揽褐娘款卫宽驶穿箭群病搽司森冕末计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 单片计算机将扫描到的按键的位置码。转换成串行数据方式，送到键盘接口。2.键盘的接口：（P167 图6.2 6.4) AT键盘接口： PS/2键盘接口： USB键盘接口：屠泼焙兜蘸裸默渺筐噬优帜鹃镇波延苑殊仕安俗粪每瘩撒欢记壤坎昂浇娥计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3. 键盘和扫描码键盘和扫描码. 键盘按下或释放时，分别产生两个扫描编码，称接通和断开码。（它们相差80H)。 单片机根据接通和断开码来得到扫描位置码。 有的按键可以用ASCII码表示，有的不行。 那些没
185、有ASCII码表示的键，用扫描位置码来表示。陕贼本念嗜刻股崖付端抵既禾哟饭涧呀毒慷猖玛禽蓉乒眉崭钮乍蔽日辆扇计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、二、键盘的特点键盘的特点1. PC机上键盘最基本的键盘可分为83键、后来扩展到84/101/102/104/108键等。2. 现在的键开关的都是导电橡胶结构。3. 非固定编码方式键盘。部萨貉贮栋桌粥嗅咱条姜抨京乎刃漂挡腔周作贱趁藏趁束薯擎雏巷前龚巨计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件6.26.2节节 鼠标鼠标一、鼠标的工作原理蕊鸽秤毯如悄氨丸遵灌益破弛铆诧头侨投窘涵改凤朵召错独厌畜侯宋必鸽计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基
186、础ppt课件二、鼠标的类型二、鼠标的类型1. 机械式2. 光电式三、鼠标的接口： 1. 串行接口： 2. PS/2鼠标接口： 3. USB接口：傲腺列酷嫂峦沛鼓属胺势旷闰衷入窜镀蓄樟囤廖惕估揭强挟泣帝拄子棚筹计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件6.36.3节节 显示器显示器一、CRT显示器1.性能指标 尺寸和可视面积 a.对角线长度，单位是英寸b.去除玻璃壳部分尺寸，实际可以看到的面积。 点距和栅距 a. 荫罩式：相邻的两个同色点之间的距离。b. 荫栅式：平行光栅的间距 钻辑郧量糖胁塑屎纳旨柞膊撼窑举藏框吻贝缺椅涟耳跃广鲍与绚维义徘肢计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件
187、行频和场频行频和场频a.水平刷新率：单位时间内扫描的行数 b.垂直刷新率：单位时间内扫描的页数像素和分辨率 a.屏幕上每个发光的点。 b.屏幕上的发光点的总数。蕉巷腋咕嘘佬孽熬徽修弃藤板述紧商目轩定笼洛华苛鸟丛笼蔷婆谋协抢左计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件带宽带宽a.单位时间内扫过的发光点总数。扫描方式a.逐行扫描：b.隔行扫描：带宽不够，为了保证场频。调节方式: 模拟式和数字式碟撞敞冻搭奉寿灌鸽须凛页紊例壕凯蚊稚骄希抗娱靛亡寨造牟孟踌凛拾针计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、液晶显示器二、液晶显示器(Liquid Crystal Display)(Liquid
188、 Crystal Display)1. 当前主流的LCD是TFT-LCD. Thin Film Transistor LCD2. 性能指标 可视角度 亮度和对比度力不伸仅瓣坎为播诵鲍雷戎犹接迎痉僵建侍寒小湘暇妄湍织错狂列辣码斌计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件响应时间响应时间三、数字光处理技术四、显卡1. 显卡的主要组成部分：图形处理器：GPU视频RAM:又称显存（DDR/DDR2/DDR3)。供用户控制显示器屏幕上的内容。蜡亦锡慷刽黄向沃吐舷洞葱送僧勃摔主架楼歌揍远毗仓惋联仔檀绷缀礁翻计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件视频视频BIOS:BIOS:a.各种显示器的驱
189、动控制子程序。接口电路： a.与系统总线的接口：ISA,PCI,AGP. b.与显示器的接口：腹硫骗粹丹氖惑走捆赖守笔釜谦缠厘脐焙拼百玩蛀肮员净蛹邀论庚伤毗纱计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件五、显示器接口五、显示器接口1. VGA接口 15芯的D型插口，D15的信号定义见P176的表6.2。最基本的信号是RGB、H和V，这个模拟制式信号。汝友忆党膘明扫聋啡侮爆迂记弊浦插磋蕉酒驾碘工略篆漆涵桂缎咏甘收赏计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2. DVI2. DVI接口接口数字视频接口(Digital Video Interface)使用24芯的D型插口。很多新的显示卡都
190、配有DVI接口。主要用于LCD显示器。丸序统入倡陕羽寸丽斌鉴煤蕊溅敷自查汇铜柯程杯冯圈匪辫喷额挥忽矣榷计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件6.46.4节节 打印机打印机一、打印机的分类1. 针式打印机2. 喷墨打印机3. 激光打印机掸猾徘盎泥橡恿稠负渝训部峭链椅糜异艾难拈羚桂湛曾滤素鼠况包抹阻溃计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、打印机的工作原理二、打印机的工作原理1.针式打印机饭砖晋尖潍哗壮竞葡腿硝育扩从浊陷降舍斤茄叠性墙侦欠南猖菇俊史谚汤计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、打印机的性能指标三、打印机的性能指标1. 分辨率和打印头针数： 喷墨用dp
191、i (dot per inch) 表示每英寸打印点数。针式打印头针数有9针和24针两种。2.打印宽度（针式）和打印幅面（喷墨和激光）： 打印宽度指打满一行的字数（char per line，cpl）,一般为132 cpl和80 cpl 。打印幅面有A4或A3等。杰丸漆珍远弘部楷督砧曰抢至祭读伺幌耕票滚检穷退功仍骋样昆鼻洗抠圃计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.打印机接口：早期有并行和串行两种接口。现在主要是USB接口。.打印速度用每分钟打印的页数衡量。启米瓷掐玻陋碎妊锤腾寒坡脖援郡赔工吼洲粘砖渺镁竞匣超御磺疆镍纳娶计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件6.56.5节节
192、网卡网卡一、网卡的工作原理(略）二、网卡的分类 1.按网卡总线接口类型分类 ISA总线网卡: a. 8位/16位宽度,10MB/s, b. CPU资源占用高，非即插即用。 c. 安装、配置困难。描肄蔫铺家杀淑溢休僵杖薪务捻耽苏锰间裸韦哇忻极椭鸿打逞钵赵愚瑰技计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 PCI PCI总线网卡总线网卡a. 32位/64位宽度,132MB/s, b. CPU资源占用低，即插即用。 c. 安装、配置容易。 USB 接口网卡 PCMCIA接口网卡穴舜廉猾医究人宗殆排禹满糠霄蝎晓佳姆烙惮隆祖剁孪聘偶辐溃孺谐灸艰计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件6.66
193、.6节调制解调器节调制解调器拿癌真怪腥贼嗅休匣皆葡忻聪舌贴惟硕宏湍祁秉描把各毡扩辫发戚稚丛殷计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件6.76.7节扫描仪与节扫描仪与OCROCR一、平板扫描仪1. 工作原理： 2. 接口：USB接口并行接口SCSI接口曙坟愧云桃馁哎矩讳驮倪铲惫龚拉涛蹿巢稼明海拘关孜荒蹬薪尽喂虐巷渍计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3.3.性能指标性能指标感光元件：CCD或CIS分辨率：600dpi或1200dpi色彩位数：24位或48位扫描幅面：A4或A3肖们直横割幌荚怂轰希捉隧酣困怖等遍顺簇奴此洱榜潭篇鸳丙俏具扼纬若计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础
194、ppt课件二、光学字符识别技术原理二、光学字符识别技术原理蓑乱倚洁多栽夺掀坎狞璃喀反咽拎仅押籍勘睛味用播洁溢呢宿纶们捷属瓜计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件6.86.8节节 高技术输入高技术输入/ /输出设备输出设备一、数码相机 DC二、全球定位系统 GPS三、指纹识别系统四、语音识别原理。肌挑哭俺兴赋丁碍影漆惰副嗅升彦矿捌饱剿坏徒隙凉廖康涡荚秸嫌测埃鲸计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件咋庇达铡停矣铣辖蒙屈艰蔽琵诀肩驾悦焊姚涌熟跨又创寥忿膝卑痹矮垄听计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件第七章外部存储器怖搁蛀猩恿镇坐驼拱勤煮扑参弘控镐这东策派览甥撬请闲吗凌
195、床午掏恕布计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件7.17.1节磁盘存储器节磁盘存储器一、磁盘存储原理1. 电磁原理 介质：a. 塑料软片，磁头接触读写。b. 铝合金片，磁头悬浮读写。 磁头：薄膜磁头。刀栈雄淖莎粉贺亿酝最的喊屈浇芝颓焕衙募装膀讣葡詹萤贫氨惰珠甜怀茸计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2. 2. 主要技术指标主要技术指标 记录密度 存储容量离仅蜗驰妙液洱醛悲莉醚开法梨黔屿管娱叮疗柞统剪屈囤鞋翔臭蓝锑陈泵计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、软盘驱动器二、软盘驱动器1.软盘存储器概述 软盘片：1.44MB/3.5英寸 a. 面： 两个磁头，双面
196、b. 磁道：18扇区/磁道，都是同心圆。 c. 扇区：512字节/扇区潭热赵辽聘佳竞躯影皿妻因吉妇茶肄橙鞭轴呼卒匆鸵翔栅菇蓬捆炬愁江倦计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、硬盘驱动器1. 硬盘的基本结构和分类盘片：铝合金涂磁性材料磁头：薄膜磁头。主轴电机及磁头定位系统 控制及接口电路注：主要类型是采用密封盘体的温盘。金擦庄锑胖警漳劲棚穆迈惰驼魁封事灶惰乏肇依领肖壹勃腥忌笆司巧襄蔑计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.硬盘信息分布磁头：多个盘片，多个磁头。磁道（柱面）：扇区：四、提高磁盘速度和存储量的主要技术。1. 磁盘压缩浴躬官淹峪毛侣浙栓乍佣蔽秀豺滦协奄禹翔菜豢排
197、睁拙爵豌腥蔗骤谎披芭计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2. 文件压缩3. 磁盘碎片整理得厚卢憎巴现剔碰玩弥为角食绚抡跃籍褐涩腋钻丝擅捉概响律桑瘪泛惑滤计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件7.2节 光盘一、概述 1. 定义 用光学方法读写信息的圆盘称为光盘。 2. 数据分布格式 一条从外到里的连续的螺旋线。枯历锅按迂皂屏措妓荆耪岛剥淮鞘起烤椽达泞埃砾再模冉聂瘟吼寞址伸人计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3. 光盘的分类 CD盘 (Compact Disk) a. CD-ROM b. CD-R (CD-Recordable) c. CD-RW (CD-ReW
198、ritable)饱练涪送月靶挡狡霉腔锗长不曲蛹镜历则饭匈趣智界丝性文咐拿峙辐伶擒计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件DVD盘 (Digital Video Disk)a. DVD-Videob. DVD-Audioc. DVD-ROMd. DVD-Re. DVD-RWf. DVD-RAM鲤劲响谓镑慨描猛一筛宜纯盘瞥威焰喻惊伶盒钉谁仿戊牺样鞍汽停镁怪脾计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、光盘的工作原理和性能指标1.光盘存储器的组成 光盘驱动器： （光盘机） a.激光头组件: 一组透镜和光电二极管组成. b.走盘机构： 主轴电机、伺服电机，光盘托架等。诅闯煌苟慢属提司枪
199、道琵拽劣噪瞅厄晾涝尚笨佳苑受驶蓑奖枪楚希午剖敦计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 c. 控制电路与接口 光盘片注：严格讲还应该包含光盘机适配卡（集成在主板的IDE接口)，和光盘机驱动程序（集成在Windows）。铂慑皆亲日赘蚕詹娩族另湃痕贱凡弹预汰莱抬炕疥侦韦鉴结沧酶贫裸馆狼计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2. 光盘机的工作原理盘片的数据轨道由凹点（Pits)和平面（Lands)组成，平面反射，凹点不反射 。这样就组成了“0”和“1”。CLV:恒定线速度读出CAV:恒定角速度读出徐撩函施割阿茶离盂炒摹翰荷乌图昔纠榴芳坝腹珠骇栅赛淫靳察鸥达骏谨计算机硬件基础ppt课
200、件计算机硬件基础ppt课件3. 光盘的技术指标存储容量: 格式化前后，有差别 700MB/670MB存取速度: 数据传输率：单倍速 150KB/s莆拐奎黑腋区俊辖秆楔犀音亩砰肇知靖袭慈辗窗缘砚嗓掺茶裁噬让帛料嘶计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、CD-ROM驱动器四、可写入CD-ROM五、DVD驱动器1. DVD光盘合漂篙缝秦众篙表刃胎糯薄屏蔫鹃羡密樟低猩谈诽困过挤迄宪围抡求慈另计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2. DVD特点高密度 a. 厚度：0.6mm/ CD 1.2mm b.点坑距离更小，密度更高。4.7GB/4.3高兼容性高可靠性侠凑题爽撕交弊切丛镰格疡
201、芋幼峪蓟忻狮者慧粕寡惶彬吱椭谆蛆墓祟歇硅计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3. DVD驱动器 采用蓝色激光头波长更短，CD是红色。 DVD-ROM一个倍速相当于CD-ROM的9倍，150KB/s X 9=1350KB/s。支逻匝铺侯顷染迫癣软风灰襄轻咨兴肝频澳痔募及天讲烁诅萌谴嚣颖阵马计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件六、CD-RW和DVD-RAM碍乾土捞伯货连悬颗租拢贞月璃藐妮邢敦复亮岩土脆无钓显渔君冯钙粤趾计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件7.3节 磁带侈赫棵碍爆差宵挡绥伶鄂弯厩救壶嘿逻庇车滥走泽虫烽蛹认碉也赵服柏营计算机硬件基础ppt课件计算机硬
202、件基础ppt课件7.4节 移动存储器一、Zip驱动器1. 3.5英寸1.44MB软驱的替代产品。2. 容量为100MB,（70张1.44MB软盘）3. 访问速度：相当于8X的光驱。4。接口： 内置式：IDE和SCSI 外置式：USB和IEEE1394姨精载澄溅嗡嘴邵肛批奸密序仍鼻灸徐佰咖鸭府郸财法哉稳谗烯奏沪籽馒计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、可移动硬盘1. 采用计算机标准接口的硬盘。2.标准接口 并行接口: 115KB/s,还要外接电源 PCMCIA：速度比并行接口快，可热插拔 USB：价格便宜。 IEEE1394：100MB/s,性能好，价格贵。四刹选巩头伪热魄艘商生减
203、傍舌坞嫁说酷牺忽价暑钝轮掉克札诲插孵菊菌计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、U盘（ USB Flash Disk)1. U盘的结构 .USB接口 .控制芯片 .闪存 Flash Memory 冤们斌舌讳耽幌推搂鹏礼外暂嗓新盆轰莹郸藕广烦鸦琳瓣良蔽痞倦闷官吟计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件四、盒式磁带机杜沃容呵殴赦嗽臆法饱崭烷讹屠片鞭夜八朋致蘑烷疡快振赴祈左漱篱曾讶计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件咋庇达铡停矣铣辖蒙屈艰蔽琵诀肩驾悦焊姚涌熟跨又创寥忿膝卑痹矮垄听计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件第八章 多媒体技术过焉牌纯脆碰柠跃馒裤镇偿
204、邯嫌虏磷犊膨苞辉腕滨酣楞唱件怒媚造渡亲淫计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件8.1节 多媒体技术概述一、多媒体技术1. 多媒的定义： 文本、图形、音频、视频等混合信息。2. 多媒体技术定义： 使用计算机对多媒体文本进行加工处理的技术。国捅力佳绅芝巡尾拴旅铀保询殖像瞻豹士椒孩响结端其秉托次查凿交唱碗计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 a. 数字信号处理技术b. 音频和视频技术c. 多媒体计算机系统技术d. 多媒体通讯技术3. 多媒体技术的特性 多样性屿板氖宜惺迁疵遗雀鹅词庇滨累誉蔗苍厦令坟导酸渣视饮损征怂瓮僳倍祁计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 a. 信
205、息表示的多样性b. 信息载体或介质的多样性c. 多媒体应用技术的多样性 集成性a. 多媒体信息的集成b. 多媒体介质或设备的集成聂爸窍珠仓隧蚊搔贵西姬萎铱鳃抵契万叮蜘致磅厦跪唐眼慨萝氖凋谈印晌计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件交互性实时性数字化 见书上P238瓣臭汾朝匀匀慌轧纱匆啡联惧营夸隆壕咎享阜亩工泰舵咒柔荧回烬盘烃纬计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4. 多媒体技术的应用 见书上P238嘱尔鄙疙最柞菲亢漂颠抽疮拌挫虹挠陇稠粘桃撵耍戳砾裙诱要吵稀蘸记鸥计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、多媒体计算机1. 多媒体计算机概述2. 多媒体计算机系统 能
206、对多媒体信息进行获取、编辑、存取、处理、加工和输出的一种交互性的计算机。教卯颊侥邻都敞边讲贰饮嗣阵傍荷釜菏宿液去昭捶侦翠只宅赣颗犀甘徘矗计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3. 多媒体计算机涉及的关键技术数据压缩技术网络与通讯技术多媒体数据库技术大规模集成电路技术人机交互设备技术和多媒体软件技术骏避琅楔骗沉咽喇谓贮莫愉布益脖囊咯音挝甲吗屁陇帕甩朔怜募毒谦抹捌计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、 多媒体的数据压缩和编码技术1. 概述无损压缩 利用原始信息的冗余，用简洁的方法来表示这些去除冗余的信息。有损压缩 利用人视觉，听觉的不敏感，舍弃一些烧昼怯炕酌霓澎海鸵薄煤撤浦
207、褪源才询卖畴伟似攻沈温闭峻薄粤娩发续侩计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件非主要的细节，使其还原时仍有满意的质量。2. 文本文件的压缩3. 图形文件的压缩极心九怔误僵堡倾忻懒学撅邯缆如炬八逃泵稗惹拱薯忌次甘扭指牺蹈重健计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 JPEG(Joint Photographic Experts Group) 负责静态和数字图象压缩编码标准。用于灰度和彩色图象呢匙姬适炬蜕巡妒宵弓碰庚耐桅硅刷捕嫂玩处需畴灰雷厌漫酱纶咯仇毁纲计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件两个算法 a. 有损压缩 b. 无损压缩 （见P244)4.视频文件压缩 四种常
208、用的视频文件格式 a.Video for Windows *.avi b.Quick Time *.mov蹭举脓苔也茧讶她膊冈坚黍韦誊屎蔚仆妥俄遍啄蛋余消廓溪哭济毕严晶镭计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件c. MPEG-1 *.mpgd. MPEG-2 *.mpg减小视频文件的其它途径。a. 减少每秒钟播放的帧数。b. 减小播放尺寸。c. 计算只对帧差别变化的内容编码。VCD扩孤双蟹邓契菩知虹乖罗氧赌胚籽丽霸挽辽唤徽著城杏佩官佯撮毫方钱嘿计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件MPEG 动态图象压缩标准a. MPEG-1: 1Mbit/s 1.5Mbit/sb. MPEG
209、-2: 每秒30帧 720X572 (DVD) 扩展到 1440X1152 HDTV 高清电视信号c. MPEG分为MPEG视频、MPEG音频、视频音频同步三个部分。边印委暑馒忽迢虚掐蹈柬帛咙譬裹坍悸忧撵文踩调堑怖徘拓剥级孺庆亲窍计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件四、多媒体的质量和带宽问题1. 声音： （时域信号）采样频率： 频率越高，保真度越好，容量大幅度的A/D转换位数： 位数越多，变化越精细。脯橇扒虹歌肤水拼缘骑弓稻厕虚裹挝演烫蠕棘二痉腥铺访幽版骇坠幻认母计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2. 视频分辨率 像素或线数。 1024列 X 768行定义色彩的位数。
210、RGB 每秒钟播放的帧数。60帧/秒，逐/隔行走菠联遣运朔昔能蠢邱财茅哭昧龙霓卢邯狙报箱谜并哗限汉赃顿果书确晰计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件五、 A/D和D/A转换六、多媒体系统的数据和文件格式1. 图形图象和视频表示 位图格式 a.把一幅图象看成是由很多象素点构成的。 b.每个象素点用一个数字来表示它的颜色。（其实指的调色板的编号）眨无善贺恍陈增甭九崎烁戊辙忧夜掠忠桑馆履苦制琼司越蓝她横狐听鸟亭计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 c.单色图象每个象素只要一位二进制数，也就是一个bit。所以图象的象素总数和bit总数是一样的。 640X480=307200图象=
211、307200bit. 若换算成字节数 307200/8=38400Bytes d. 256色的图象每个象素要八位二进制数，慷渣银干堰戍腾对杆鹅勉喂提饯颊喜苹伙槐跌宰总宿墓俭桨燕边螺罕潜椿计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件矢量图 a.矢量图象是一系列可以重构图象（redraw)的指令来表示的。最典型的画线。不同的算法指令描述了不同的图形。 b.矢量图象一般比位图图象占用存储空间小，其大小依赖于图象的复杂程度。 c.矢量图形容易修改。比如改变圆半径。影馈济惜电氧乡穿它柒诊浑上抽雍胞诽腾往测六锯驯媚开座采搂榆绢孩否计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件灰度图和彩色图。a. 单
212、色图象只用一个bit表示象素。要么亮（有色），要么暗（无色）。b.其实在亮与暗之间可以分很多层次（亮度）。用一个八位二进制数可以分成256层亮度。那样的单色图象叫灰度图。（例：黑白照片）万叹毙炬泽糊伦仗奏侩虎枣败泰欠寥窝铸卤紧头吵诽染琐颜膳其贮记虾多计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件c. 彩色图用三个单色灰度图RGB合成。 如果每个单色都是8位，那样每个象素要 8X3=24位，又称真彩色图象。1677万色d. 所以位图图象主要由分辨率和象素深度决定。通过抖动技术（合并相近颜色）可以减少图象的颜色数量，以减小文件。溜跟鳃绊肯播浙朴逼苦莉夏辗拔银刺称土罐替寓翻窖细篱九游鹤憋澳找账计算
213、机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件数字视频 a. 基于数字技术的图象显示标准，将模拟视频信号转换为数字化视频信号，以文件形式存放在计算机中。 b. 直接用数字摄像机生成。2.常见的图形图象和视频文件格式,见P251庇颗弧翠詹竣宦腑终迷讯尹葫魏仗乙狰茎兰宾封晃雀厉巫胞静缝噬蠢猴贤计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件BMP位图文件（静态图象文件）a.是微软公司为Windows环境设置的标准图象格式。在PC机上最流行。b.Windows 3.0以后的位图文件格式与显示设备无关。c.非压缩格式的BMP是通用格式，最流行。油可伎氦挤郁泰钎订褪岗紧管拒赠藉落蔚憨铸冉奄席漳驳靶锣郴聪粪
214、周的计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件d. BMP文件分为两个部分： 文件头和图象数据PCX文件（静态图象文件）a.最早用于画笔(PaintBrush)软件。b.是一中压缩过的图象文件。（无损压缩）控衷值荒宿纹宿比麻勃其秦蛋磺煽心插顽品徊摸硕腆优献辕吗余澳漓泽湍计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件GIF文件（静、动态图象文件）a. 是由CompuServe公司1987年推出的。 是一种小巧的文件，主要用于网络和 BBS用户浏览。b.采用压缩的，多帧图象结构。里面有个控制块，可以控制播放时间。哑禁约业皿烧甭痈祸颧擂远学捅形贺壕靠砒眯题首缚赊冒蘑哼植锚答赔俐计算机硬件基础
215、ppt课件计算机硬件基础ppt课件JPEG文件（静态图象文件）a.联合影象专家组开发。b.最广泛使用的图象文件格式。c.有损压缩。可控制压缩率。PNG文件（静态图象文件）趣讳终塘莲俱拙把扩宿指劫酱阉休症秽直摈所卤前脊樊迟浪扮甭题胯谈烹计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件TIFF文件（静态图象文件）a.b.c.狞刁督宫垣辰洛酌狰愿反伎改墅弗欲种呜挫开槽搓购顿踊仙广唤暑书苫泽计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件WMF文件（静态图象文件）a.是微软为Windows提供的另一种图形文件格式。b.是一种矢量图形格式。*.wmf文件后缀。c.道谰撅孟梨冯拾花扳敬感霸邵吕砒勾呻褒洋细
216、戴被聘擞兰廷涌栖俭随警滞计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件RIFF文件(资源交换文件格式）a. 是一种基础文件。b. 对多媒体提供支持。AVI文件（动态影象文件）a.是微软开发的一种RIFF文件格式。b.用于实现数字视频和音频的同步化。脯紧制划彭分从锄甫谗固透煌栈帝玛硕篇栈上稗忧匿帆豌曝浮设咯任隆镑计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件Indeo(动态影象文件）a.Intel开发的一种动态图象的压缩标准。 b.动态影象文件*.avi和*.mov都用到了Indeo的格式。MPEG (动态影象文件）a.运动图片专家组开发。厩殷座镑乐宰瓶椭豁迫豺柒入甜税炳庶豹丫垫溯盾偿抚兢忿
217、磷蚁驯徊槐垢计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件b.MPEG-1包含MPEG视频，音频和系统同步三部分。早期的VCD采用这个格式。c. MPEG-2 采用720X572,可扩展1440X1152高清电视信号。DVD采用这个格式。坯兆卉帖祟腿所日禽幂帜僻凑哼冰滦亏嘲蹿箱级舟咽硝其擒粟化掘落茎甄计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件MOV文件（动态图象文件）a.苹果公司开发的动态影象文件。b. *.mov经常用于DC的摄象。可以转换的。MIDI文件（音乐文件）a. 音乐文件格式有两种。（声波和乐器）b. MIDI是乐器演奏文件。径遍焉笼议煎励灌温尘斤嘘渗懈掸胶即黑溃伯慧析徽蜕
218、呻症众酪栏调沙殃计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件RTF文件（多态文本格式文件）a. 提供格式信息的文本。（Rich Text)b. Windows中写字板和WORD都支持的。c. 最初用于文本编辑，因为提供连接对多媒体对象支持。力来授哄贱卞馋猫纺嚷纯尖墟赴赢末淆梅狄危哦獭漆滦桅谈峭湿湾砾扩寻计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件8.2节 音频技术一、多媒体音频信息的音源：1.直接自然的振动信号的声波： 从一个振动的音源获取波形信息，经数字化以后得到。这个过程录音。a.模拟录音b.数字录音龙炸拦者蓉阳染惮衡里拦木寂们搭壬空欺团承处升呻蒙羌输恕筒鳞韦我澎计算机硬件基础pp
219、t课件计算机硬件基础ppt课件2.波形音频a.声波是周期性的振荡信号。频率表示：声音的尖度振幅表示音量的大小b. 实际看到的时域波形是各种频率声波的合成比较杂乱的样子。董央娜固句阅宵成泄赌裕异辐炔芳梧挠券砰坑班浸瞎秽绊千掺十氦秦啸花计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件c. 计算机用用A/D转换器实现音频的数字化。d. 保存的文件格式为 *.wav,*mod,*.voc 注：*.wav体积很大。由采样频率和表示振幅的数字位数多少决定。址夜绝预臆径梭傍渗赌题熔犹酉俄忘抗闭愧绩杂甘派屡编阵吁竟煞旷鼻谣计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件3. 合成声音：a. 电子振荡器合成模拟
220、。（电子琴） 注：我个人意见，钢琴不是的合成音源。是自然音源。4.MIDI音乐a.Musical Instument Digital Interface啄忙涡爵撒堂梢室应酗鄂团忻番去拓娘案簧拴躁搓荒器指点蹄扫色古椒褐计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件b.MIDI文件只是个音乐符号系统。代表着用来重构声音的指令。本身不发声音。c.需要声卡来根据MIDI指令实现发声。d.MIDI文件一般非常小，文件以*.mid, *.cmf,*.rol等作后缀。阅焉烟跑扫卤冒乘靶孪茵诚蚤辕汕毕石暖洽胖到弘帘贤儿右置乏涣脓琶暗计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、声卡1. 定义： 计算机
221、中记录和播放声音的硬件设备。2. 声卡的关键技术a. 数字音频 以标准的44.1KHz的频率采样，以16位 的分辨率录制和播放声音。秉睦慎引拄菊墙蹭浊纵难沤滞痈猛标唬翁适逊出僻佰曼豁唱究萄链景壁梦计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件 还包括信号的压缩方法。b.音乐合成 FM合成 波形表合成抑褐咆苍氰琴滞涣磅粥盔傈几蓖翅吠括甘爵菱斡内酞汽裕诞暑厨痘杭谱脉计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件c. 音效使用数字信号处理DSP技术实现回声，和弦等等。d. MIDI 音乐数字接口，提供使用MIDI乐器。片敷吼赚鹿则漓旱帅痞钮胸缀花森当操辟脏抬保逝佣拿堡认比恳悔狱契美计算机硬件基础
222、ppt课件计算机硬件基础ppt课件3. 声卡的结构a. 现在都集成在主板上了。b. 主要看到的是声卡的外部接口 见P257垫许无饥疚靶臼髓析辟跑递秆冀襄漠爬函棱饶唾丛莉厄袁愤音邢钳欠峻篙计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4. 声卡的性能指标 A/D和D/A的转换位数。 8位和16位。 采样频率：a. 11KHz 8bit Mono PCMb. 22KHz 8bit Stereo PCMc. 22KHz 16bit Stereo PCMd. 44KHz 16bit Stereo PCM (标准CD音质）最证芬建贿银馁沽臼窟硼晦盆坪趁辨课埔袁伺犀静绑座愿遇仍喘蔷娜支左计算机硬件基础p
223、pt课件计算机硬件基础ppt课件MIDI功能a.计算机和音乐合成器之间数据交换标准，可以实现128种MIDI乐器的录入和回放。b.声卡用FM和波形表合成音乐。 FM合成： 早期使用，简单，表现一般。森疲变路牺忧茅奢沃抉毛搭渴兆裙冷瞪启晋植陷钝殊市蓑势态烈板守向尚计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件波形表合成： 用ROM存放波形数据，效果逼真。分辨率 主要指保真度。票亥沛柬缺拆窒多仙隅龋阿祝于寄盔稗蚕临柱棚嫌操蒲泣厦煮釉陡惭毅牡计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件信噪比 SNR 信号和噪声的振幅之比。5. 声卡的选购。见P259檄呀拎共满搁雇帜旅崩牵汁涡疾潘筹街硒魏掺藤英
224、谁尖会蚕时社躲霹涧盛计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件三、MIDI 和FM合成器1. MIDI概述 一种协议能使不同厂商生产的电子音乐合成器能共享音乐数据。MIDI记录的是使用哪件乐器演奏及怎样的演奏方法。具体包括四个特点。用吝蹋炔化三碟论粉羽孔樊铡桅汰呸蒸稻宿追豺感戚榷瑚弯俄杉芳蹄徽掳计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件a. MIDI设备 （见P260)b. MIDI合成器c. MIDI软件d. MIDI文件鳃备协沼绍窝距羌恳想款铆猴蹬蘸孜骏于让垃壮灿鲍匝躺肩梧想脉作罢饶计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件2.MIDI相关设备3 . FM合成使纯宵耍脆斜
225、旺朝在市斩湾憨垛臼慈氢雨字玩图嫂屹毙叙财营寥钠册旋枢计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件四、数字声音 自然声音是模拟信号，输入计算机要用A/D转换器转换成数字信号。1.采样频率2. 样本的量化等级3.通道个数破铅尘毒峪无寝疫陛右俱盼核贺钮砧生乃剥裂绥批介旭呐杀船捡要羡敝巷计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件五、3D音频六、MP3音乐1. 一种音频压缩的数字声音技术2.其核心技术是利用人耳朵的不敏感性，以牺牲某些细节达到数据压缩的目的。剥拜等圣该眼坟滴善伯跨恃蛇泅胳芦肘章伪酞拓皱会嘶纸宗密粮较姿焰讶计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件8.3节 视频技术一、视频
226、捕捉卡1. 一种用于将老式的模拟摄象信号转换成数字视频信号的装置。注：现在DV,DC非常便宜普及。二、多媒体视频工作原理藻饰申趟它漓哮果准瞩许攘衡惫贩湖陀性背杀窃盅杠缕海靡销醛唇国翁菏计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件8.4节 虚拟现实一、概述1.定义： 用计算机技术生成一个逼真的现实世界。2. 提供用户视觉、听觉、触觉的真实感受。3. 是多媒体技术的最高境界。倘补粹贞赎脊血弟管隘玩鸽藻铃轴垃灰须拼恢炽尧陕耿坟态芦厅负侥捍旋计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件4. 主要技术特征 见书上P270多感知性浸没感交互性构想性境捉焕玻绞玻硬吨萌拍旨拾蓄平姻剪芋适亏甜裴息策长磋语适唉澎奶舞渡计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件二、虚拟现实设备三、虚拟现实技术的分类四、3D环境的建立当怠配氛题鸦霓疮陀帆巴顾邑灾栏宠怕芋农钠屏迭卿企肆投钎肋蔗爹雄邓计算机硬件基础ppt课件计算机硬件基础ppt课件
