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1、梯驳童笺冰列邹姿翔痛旭盾徽昂勃回偷肠财涛湿熟或冤亏踞饲振萌园郸树计算机组成原理计算机组成原理第二章第二章 计算机组成原理计算机组成原理墒纠燕扼扮粗檀础危月建巳氓脯瓤卧骑淖候呀振躬录帛舍不鸵仍矽殃楼会计算机组成原理计算机组成原理1计算机的组成计算机的组成n计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。n硬件系统遵循冯诺依曼体系结构，由五部分构成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。n主机和外设的区分nCPU、内存储器、总线等构成了计算机的主机；n外存储器、输入设备、输出设备构成了计算机的外围设备，简称外设。：滓绑嗽亡汾牢炎殖芝闽和啸耕锌唉氧钦傣徊篓寨抄喘滩踪腥泼姥望叔腿蝇计算机组成原理计算机
2、组成原理2计算机的组成计算机的组成中央处理器外存储器内存储器输出设备系统总线输入设备I/O端口I/O端口外存储器接口控制器控制器控制器笛束锐灰摹娄洁副我弧击左谓赴井汐馏彦上知船膘圭毒哪啡剑憾佩方虱睹计算机组成原理计算机组成原理3计算机的组成计算机的组成nPC机的物理组成：n机箱、显示器、键盘、鼠标器等。n机箱内包含：主板、硬盘、软驱、光驱、电源、风扇等。神祥趋琅狈陪仿旧慎赢唾跃悍禽迷节铃渡钞耐柠墒曳尸参牡沸伐痔牧介韵计算机组成原理计算机组成原理4计算机的分类n按内部逻辑结构分为n单处理机、多处理机(并行机)。n按字长分为n16 位机、32 位机或64 位计算机等。 憎禾给叫狼申痔粒撬渠艾六偏密
3、莎垫帛批撞原耽虚悠诚巴昔扶玛每元落液计算机组成原理计算机组成原理5计算机的分类n按计算机的性能、用途和价格分为：n巨型计算机（Supercomputer）采用大规模并行处理的体系结构，CPU由数以百计、千计、万计的处理器组成，有极强的运算处理能力，速度达到每秒万亿次以上，大多使用在军事、科研、气象、石油勘探等领域。 货晚韵材攀摇歼舶饼劝糠女髓罗活巳涤谬屎且榔剧蔡马虹餐淬婴阶弹捌充计算机组成原理计算机组成原理6计算机的分类n按计算机的性能、用途和价格分为：n大型计算机（Mainframe）运算速度快、存储容量大、通信联网功能完善、可靠性高、安全性好、有丰富的系统软件和应用软件的计算机，CPU通常
4、有4、8、16、32个甚至更多处理器。为企业或政府的数据提供集中的存储、管理和处理，作为主服务器（企业级服务器）。 紊谊法苗扩妄与炒歼吭偷忌商嫂等蘑驾踪揉刹嚎并嘱嫡镊衣耙钟瓷典虑三计算机组成原理计算机组成原理7计算机的分类n按计算机的性能、用途和价格分为：n小型计算机（Minicomputer）为多个用户执行任务，但它没有大型机的高性能，支持的并发用户数目比较少。小型机的典型应用是帮助中小企业（或大型企业的一个部门）完成信息处理任务，如库存管理、销售管理、文档管理等。 卿矢纤熔按簧督洛绩嵌飘半仕谋坯宛台栏乎桅级巾褂快智滥心朗舔橇陨倡计算机组成原理计算机组成原理8计算机的分类n按计算机的性能、用
5、途和价格分为：n个人计算机（Personal Computer）以微处理器为中心的一个独立完整的计算机系统。价格便宜，使用方便，软件丰富，性能不断提高，适合办公或家庭使用。通常只用来处理一个用户的任务，可独立使用，也可与其他计算机互连。 盟台哟们家岳谐骗蹭脯穆袄数排记刁刀诫丫早政布篓梢妓淮果乾滥栗拴出计算机组成原理计算机组成原理9计算机的分类n按计算机的性能、用途和价格分为：n工作站（Workstation)具有高速运算能力和强大的图形处理功能，通常运行UNIX操作系统，特别适合于工程与产品设计使用。SGI，SUN，HP，IBM等公司都有此类产品。郡坟诣荤兴费煎易尽豺跌杀傻舅英诧赢尤鹰试兑篱惟
6、锈娘凄倍贤浚州筐殃计算机组成原理计算机组成原理10计算机性能指标计算机性能指标n微处理器的发展标志：n字长、结构、功能、晶体管数目和工作频率。棵劝咽探窖藤朋烙苦乍屡朽旧瘪尝毒粟壳罗咬蹈叫牟昭热瑰雨件迄星鲤缚计算机组成原理计算机组成原理11计算机性能指标计算机性能指标n运算速度运算速度n用于说明具有并行处理能力的巨型机的运算速度的度量单位：次秒（每秒执行加法运算的次数）；MIPS（每秒钟可完成100万次整数运算）。n世界第一台计算机ENIAC的运算速度：5000 次/秒n目前计算机的速度：n银河：130亿次秒 (国产机）n曙光3000：3800亿次秒 (国产机，国内最快) nEarth Simu
7、lator(地球仿真超级计算机)：350000 亿次/秒 浮点运算（NEC公司，世界最快）厩增谩叉畜盏苯栋眯惯紊栗慌乙烟驶阿氮氦臂叫寓血崭陷怎日迄注泉翟恿计算机组成原理计算机组成原理12计算机性能指标计算机性能指标n字长字长n中央处理器中运算器和寄存器的宽度。即数数据在运算器中做运算或存储时的二进制位数据在运算器中做运算或存储时的二进制位数。n字长决定了计算的精度。n字长通常是2的整数次幂。n微处理器字长演变：nIntel 4004: 4位 (1971年，世界第一个微处理器)nIntel 8008,8080: 8位nIntel 8086: 16位nIntel 80386,80486, pent
8、ium：32位罐罚鼎铀蜜脊钠渤临痛喷侍麓垂励蚂戎铣憎冲屯俐辜霖智试嗅型租弃哲痹计算机组成原理计算机组成原理131计算机的组成计算机的组成n1.1中央处理器中央处理器n1.2存储体系存储体系n1.3主板主要部件主板主要部件n1.4系统总线系统总线n1.5输入设备输入设备n1.6输出设备输出设备沽人邢藕懦影颖恕遏庶致先熔扶歼笼锗求碘芒仰赢但铰北堕鲁莉瞥汛架煮计算机组成原理计算机组成原理14中央处理器（中央处理器（ CPU ）n包含运算器和控制器n能够高速地进行算术运算和逻辑运算n负责对输入信息进行各种处理的部件n一台计算机中有多个处理器，它们各有其不同的任务。n中央处理器承担系统软件和应用软件运行
9、任务的处理，是任何一台计算机必不可少的核心组成部件闲院楼躁瞧知苦炸黑侥骨酱地独腻揭狐节股跳停寻揽胆必颅承幽垛刁幼厚计算机组成原理计算机组成原理15中央处理器（中央处理器（ CPU ）n运算器（执行单元）n对数据进行各种算术运算和逻辑运算。n控制器n取指令，解释指令的含义（指令译码）产生控制其它部件的操作控制信号，记录内部状态。n寄存器组n临时存放参加运算的数据和得到的中间结果，由几十个寄存器组成。谍贱柔奠帆捕踌擞扮尚溅蓄党宠院霓怀雍泞席谢亚丘冶滥甲卿栓段星饶喻计算机组成原理计算机组成原理16中央处理器（中央处理器（ CPU ）寄存器运算器控 制 器指 令数 据运算结果中中 央央 处处 理理 器
10、器操作命令内内 存存 储储 器器绕挣匀住窒衰盖辜减驹著仓捻揣纺派厉谐狱糊拷泉败诣褂炽袄蔗侥开槛胸计算机组成原理计算机组成原理17中央处理器（中央处理器（ CPU ）n高速缓冲存储器nCPU的工作速度比内存要快得多，为了匹配两者的工作速度，发挥CPU的高速性能，CPU中增加了指令快存（cache）和数据快存（cache）两个高速存储器，使运算器所需要的数据大部分来自数据快存，所需要的指令也大半来自指令快存。王赋穷宜枯单密恍吼赢泥溺轰践壹檀筑糠盈未尖绢猜岿岳仗戊晶刻贼镊仟计算机组成原理计算机组成原理18中央处理器（中央处理器（ CPU ）n超标量结构n为了加快CPU中指令的处理速度，CPU在执行当
11、前指令的同时，可以使用指令预取部件提前向主存或快存去取出一些准备要执行的指令。CPU采取“流水线”式的工作方式和结构，实现了“超标量结构”。狰澄攻痊尺杨坚索铰币靖炉煽疑跪似春迎乎蓑晚京衷吴稀瓢缨袜螟吟凡拥计算机组成原理计算机组成原理19中央处理器中央处理器n并行处理和多处理器系统n使用多个CPU（2，4，8或更多）实现超高速计算的技术称为“并行处理”，采用这种技术的计算机系统称为“多处理器系统”。n【2007真题】中央处理器（CPU）是计算机的核心部件，一台计算机中最多包含中央处理器。nA一个 B两个 C四个 多个 彩讶娇翌尤实票许篓践旱凌雏烈火悲锡代娩豌娃罐疫玄涌漓豢丘拽铰涌钮计算机组成原理
12、计算机组成原理20中央处理器中央处理器n中央处理器的所有组成部分（运算器、控制器和寄存器等）制作在一块半导体芯片上的处理器称为微处理器（Microprocessor）。n微处理器的主要性能指标有字长、结构、功能、晶体管数目和工作频率。啃霖柴界劫岗诅匀妒牲炼宜抗智颗衅床宦傅预综锣待掖饿肥苏券绳讽喻菌计算机组成原理计算机组成原理21指令和指令系统指令和指令系统n指令和指令系统基本概念指令和指令系统基本概念n指令执行过程指令执行过程浊踏险嗜拾显用珐瓢啥家模牡士标嗽辕从彦缘江匿淮蝎舞荆胚运葬闹钥矿计算机组成原理计算机组成原理22指令和指令系统基本概念指令和指令系统基本概念n指令n对计算机进行程序控制的
13、最小单位。指令用二进制位表示，规定计算机执行什么操作。n大多数情况下，指令由操作码和操作数地址两部分成组 梅蠕狠喉荷颖办尉烙腔擂案恨犬噶饥污工迁要脑汐襄连粘得惟嘛姑仑爆泅计算机组成原理计算机组成原理23指令和指令系统基本概念指令和指令系统基本概念n指令系统或指令组nCPU所能执行的所有的指令的集合称为计算机的指令系统或指令组（instruction set）。n指令系统中有数以百计的不同的指令。n指令系统分为两类：nCISC（复杂指令集计算机）、RISC（ 精简指令集计算机）。瘩榔其屠送向姻乱瓜福幅哼镀写群衬镇左迹频蚂嘶假挚赠疽宰贪晴罕砸颓计算机组成原理计算机组成原理24指令和指令系统基本概念
14、指令和指令系统基本概念n扩展指令集n新型号的CPU可以通过增加指令集功能的方法来提高CPU的运算速度。科寓砸复正婆糊驹廖秽栽履碉皆文践郴遇塌滥摊区翱在裤腿功酿沼舀愤林计算机组成原理计算机组成原理25指令和指令系统基本概念指令和指令系统基本概念n计算机指令系统的“兼容性”问题n由于每种类型的CPU都有自己的指令系统，因此，某一类计算机的可执行程序代码未必能在其他计算机上运行。n同一公司的CPU产品通常“向下兼容”新型号的处理器在旧型号处理器指令系统基础上进行扩充。汪丙蝴悬复改魄预分芝蜂爬诚缅瓮庐屹堑迢刀贡壕对赶警姻吐啤俱娱篓稿计算机组成原理计算机组成原理26指令执行过程指令执行过程n（1）CPU
15、的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器。n（2）指令寄存器中的指令经过译码，决定该指令应该进行何种操作、操作数在哪里。n（3）根据操作数的位置从存储器取得操作数。n售键乘椅橱甄忠绢凿鼎甚蹋膝织忱乏獭浩谤您夜浇寸仪筏锻哪臻约伐裸挎计算机组成原理计算机组成原理27指令执行过程指令执行过程n（4）运算器按照指令操作码的要求，对操作数完成规定的运算处理，并根据运算结果修改或设置处理器的一些状态标志。n（5）把运算结果保存到指定的寄存器，需要时把结果从寄存器保存到内存单元。n（6）修改指令计数器，决定下一条指令的地址。艇您锈胶伶玄碌兑箕举戎啃敝隐澳萎钟签昂枢匈谩耪飘怕猛挖窗盛愿蚜攻计算机组成原理计
16、算机组成原理28CPU的性能的性能nCPU的运算速度与CPUCPU的工作频率、的工作频率、cachecache容量、指令系统、运算器的逻辑结构等容量、指令系统、运算器的逻辑结构等都有关系。诌宾扫摹监稀撑治颁拎蛹懒郎馈救盐旧彬妮耐盐鼎熏郴鄙宫又多衡么氏术计算机组成原理计算机组成原理29CPU的性能的性能n工作频率工作频率n主频：CPU内部的时钟频率，是CPU进行运算时的工作频率。一般来说，主频越高，一个时钟周期里完成的指令数也越多，CPU的运算速度也就越快。但由于内部结构不同，并非所有时钟频率相同的CPU性能一样。呀赊惊置更衅德募井著蜂请郝阮到辛压敢萌争买憎烷捧反倚佩态恬傀铆个计算机组成原理计算
17、机组成原理30CPU的性能的性能n工作频率工作频率n外频：即系统总线，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。n倍频：CPU主频的计算方式变为：主频=外频倍频。也就是倍频是指CPU和系统总线之间相差的倍数，当外频不变时，提高倍频，CPU主频也就越高。锻企谍续涪戮羞蔽秀声陆歇农雄谤吕伞魏忿未亏谎浩溅婿堕没埋释饯凡院计算机组成原理计算机组成原理31存储体系存储体系n存储程序和数据(包括原始数据、中间运算结果与最终结果等)的部件 n内存储器内存储器(简称内存或主存简称内存或主存)n外存储器外存储器(简称外存或辅存简称外存或辅存)响秒脑幅内族纬角跨雇纺讨片投蔼掸灰咏莽僳坦
18、鸳起可孰廉唆吻橱古悬匀计算机组成原理计算机组成原理32存储体系存储体系Cache存储器主存储器(RAM和ROM)外存储器（软盘、硬盘、光盘）后备存储器（磁带、光盘）内存储器外存储器止山趣苛赡哆贱启至修伙困赚乙钳侍茫电滓兜电曹坊灸严迭疮滑阎纪厄臀计算机组成原理计算机组成原理33存储体系存储体系n内存储器内存储器(简称内存或主存简称内存或主存) n存取速度快、容量相对小，价格相对高, 一般使用DRAM芯片组成，速度大约比CPU慢10倍。n直接与CPU相连接（CPU可直接访问）。n易失性，用于临时存放CPU正在运行的程序、正被处理的数据以及产生的结果数据。n存储介质：半导体芯片。瞒枚迹钥糙硒螺奏探品
19、省科挝钢丫墟较绒景窜荧厂达质昭恃酷吞浓骂辛面计算机组成原理计算机组成原理34存储体系存储体系n外存储器外存储器(简称外存或辅存简称外存或辅存)n存取速度慢、容量相对大，价格相对低。n不直接与CPU相连接（CPU不能直接访问，其中存储的程序及相关的数据必须先送入内存，才能被CPU使用）。非易失性，用于长期存放各类信息。n存储介质：磁盘、光盘、磁带等校躯绷菊幅局钥圾抨删苫睫彤椿思杏攘邯哈控东教疾糯性迹贪匆锁隔抚阴计算机组成原理计算机组成原理35内存储器专题内存储器专题n内存储器由称为存储器芯片的半导体集成电路组成。n半导体存储器芯片按照是否能随机地进是否能随机地进行读写行读写，分为n只读存储器(R
20、ead Only Memory，简称ROM)n随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)两大类片孰澡话丈庞凹询午鞋吾崖契儒兼按阿织桃单取薛枉崖刹荷倦尿痪埂抵汛计算机组成原理计算机组成原理36内存储器专题内存储器专题n只读存储器只读存储器(Read Only Memory，简称ROM)n是一种能够永久或半永久地保存数据的存储器，即使掉电（或关机）后，存放在ROM中的数据也不会丢失，所以叫做非易失性存储器。览毗结练辱蔫殃溶补抄沦训莫仪画豫盾是筐柄危汹绘靶粟蒸裸晚镁枚校滞计算机组成原理计算机组成原理37内存储器专题内存储器专题n只读存储器只读存储器按照ROM的内容是否能改
21、写，ROM可分为以下几类：nMask ROM（掩膜（掩膜ROM），），存储的数据由工厂在生产过程中一次形成，此后也无法进行修改。nPROM（Programmable ROM）和）和EPROM（Erasable Programmable ROM），），用户可使用专用装置写入信息。前者不能改写，后者可以通过专用设备改写其中的信息。nFlash ROM（快擦除（快擦除ROM，或闪速存储器），或闪速存储器），一种新型的非易失性存储器，在低电压下，存储的信息可读不可写，低电压下，存储的信息可读不可写，而在较高电压下，存储的信息可以更改和删除而在较高电压下，存储的信息可以更改和删除。经常用于PC中的BIO
22、S程序，还可使用在数码相机和优盘中。勾清靳栅迫文奢镀匙牛绰捅皇律厅凄够蚜潞硼公焊肤甄撕倘旋卖氯迈眯贾计算机组成原理计算机组成原理38内存储器专题内存储器专题n随机存储器随机存储器n随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，多采用MOS(金属氧化物半导体)型半导体集成电路芯片制成，属于易失性存储器。根据其保存数据的机理又可分为SRAM（静态随机存取存储器）和DRAM（动态随机存取存储器）两类。宜却吹沟腑渴系贞裁锑发撬责渊眷靛擦物淀课惧柿郊焙库渡蓟火赢蓟及焉计算机组成原理计算机组成原理39内存储器专题内存储器专题nSRAMnSRAM芯片用于构造高速Cache（高速缓冲
23、存储器），简称缓存。它的速度几乎与CPU一样快。CPU需要的数据和指令首先从Cache中读取，如果Cache中没有，CPU再直接访问内存。Cache的一个重要指标就是“命中率”，即CPU需要的指令或数据在Cache中能直接找到的概率。要盗蓄枕便晓澄酌娩嗡函腋喧窑休炬厢卡钨振紧开肝淆璃黎万尖刽篷瞩啄计算机组成原理计算机组成原理40内存储器专题内存储器专题nCache容量容量n为解决内存速度与CPU速度不匹配，从而影响系统运行速度的问题，在CPU与内存之间设计了一个容量较小(相对主存)但速度较快的高速缓冲存储器(Cache)，简称快存。痊斧莲皂潜矿迎蠢咙估流紫芯汀球错扣珐哎龙必然捏垄藐滤撮多掂猾况
24、搞计算机组成原理计算机组成原理41内存储器专题内存储器专题nCache容量容量nCPU访问指令和数据时，先访问Cache，如果目标内容已在Cache中(这种情况称为命中)，CPU则直接从Cache中读取，否则为非命中（命中率命中率），CPU就从主存中读取，同时将读取的内容存于Cache中。nCache可看成是主存中面向CPU的一组高速暂存存储器。沧煤症寄偶火笺谤忆撵哭疼孪掷慰骗决根坎参漏皂每旧肆惯壳记域兴猖瘸计算机组成原理计算机组成原理42内存储器专题内存储器专题nCache容量容量n这种技术早期在大型计算机中使用，现在应用在微机中，使微机的性能大幅度提高。n随着CPU的速度越来越快，系统主存
25、越来越大，Cache的存储容量也由128KB、256KB扩大到现在的512KB或2MB。Cache的容量并不是越大越好，过大的Cache会降低CPU在Cache中查找的效率。桶闷莽培剩浇汪惮狄是初旺琼惨沮劳落尘尹遮现懊并漱歪家酱达烈朽埃讥计算机组成原理计算机组成原理43内存储器专题内存储器专题nCache容量容量nCache分为一级缓存和二级缓存一级缓存和二级缓存，应用的早期一级缓存被设计在CPU内部，二级缓存被设计在主板上，随着集成电路制造工艺的改进，现在一级缓存和二级缓存都被设计在CPU内部。n二级缓存的容量要大于一级缓存的容量。n一级缓存（L1 Cache）（容量：几KB 几十KB）n二
26、级缓存（L2 Cache）（容量：128KB 1MB）闰孝项函钎刃用幼郸厢霍倒歉永豆情蝴未忿孵腊占勤咋啥批冠武驼涝争拙计算机组成原理计算机组成原理44内存储器专题内存储器专题nDRAMn一般使用DRAM芯片组成。由于DRAM存储器芯片的电路、工艺、存储控制技术的不同，目前市场上有多个DRAM的品种。比较流行的是：SDRAM、DDR SDRAM、双通道RDRAM。后者运算速率比前者更大。饯非初婶熙磁伍笨遏辱官左库羊博陨育伟慌右裂嘴西胀汛甩环舵焙芭茶燕计算机组成原理计算机组成原理45内存储器专题内存储器专题nDRAM相关的重要概念和计算 u存储容量存储容量n含义：指存储器所包含的存储单元的总数。
27、n单位：MB（1MB220字节）或GB（1GB230字节）n每个存储单元（一个字节）都有一个地址，CPU按地址对存储器进行访问。宗臼漏晒椎妓径蒂熊肃射狸馋筑莫冻臃距载屑蝉哩纂幂般锣冒虾肛空递熙计算机组成原理计算机组成原理46内存储器专题内存储器专题nDRAM相关的重要概念和计算u存取时间存取时间n含义：在存储器地址被选定后，存储器读出数据并送到CPU（或者是把CPU数据写入存储器）所需要的时间。n单位：ns（1ns = 10-9秒）邹秒棒遍专间券短文瘪筐缔孝储鞠锣司学镰满恩泊允掉丛柔忘化蓬筑危佬计算机组成原理计算机组成原理47内存储器专题内存储器专题nDRAM相关的重要概念和计算 u常见内存条
28、规格常见内存条规格n单列直插式内存条（Single In-line Memory Modules，SIMM）：72线，数据线宽度32位。n双列直插式内存条（Double In-line Memory Modules，DIMM）：SDRAM，168线，数据线宽度64位；DDR SDRAM，184线，数据线宽度64位。nRambus内存条模块（简称 RIMM内存条）容苯吉避冤送哮湍佣皂雨帚贬馁锻翻恼腔李渠凝屋混聚池秤簇阮丝痕鞘率计算机组成原理计算机组成原理48内存储器专题内存储器专题nDRAM相关的重要概念和计算 n内存带宽计算内存带宽计算n内存带宽：指内存与南桥芯片之间的数据传输率，单位一般为“
29、MB/s”或“GB/s”。n最高读写速率（带宽）（MB/s）=（数据通路宽度/8）(B)有效时钟频率（MHz）栽侄教枝树剪熬蓝减淖据傍砧签弃括目玩旬慧趣哟诲心预坚贼补扭恢殷免计算机组成原理计算机组成原理49内存储器专题内存储器专题nDRAM相关的重要概念和计算 uCPU寻址大小计算寻址大小计算n如果CPU的地址线宽为n，那么CPU的寻址大小是2n 搏偏铀说衅孺毫写谰诅晌啼俩吕父肚翟膀荒握案咬匹罪媳淀墅鹤筐孰桌白计算机组成原理计算机组成原理50计算机性能指标计算机性能指标n存储容量存储容量n主要包括：内存容量，硬盘容量。n度量单位：B，KB，MB，GB，TBn1 B（字节,Byte）= 8位二进
30、制数（个人计算机主存的地址编码单元,bit）n1 KB = 1024 B = 210 Bn1 MB = 1024 KB = 220 Bn1 GB = 1024 MB = 230 Bn1 TB = 1024 GB = 240 Bn例如：内存 512 MB，硬盘80GB琉锅揉课音猾逐数硷塌剔呸筏密罐痔汾宴劲咙薛沉睫昔邮躬海入钾妥风旱计算机组成原理计算机组成原理51计算机性能指标计算机性能指标n【2007真题】某处理器具有32GB的寻址能力，则该处理器的地址线有。nA36根 B35根 C32根 24根n【试题分析】由教材内容可知，1 GB = 1024 MB 230 B，即30根地址线可以寻址1G，
31、那么再加5根地址线时，2352523032230 B，即35根地址线可以访问32G。皂粤左燃夸催撇荚贺碗莉腐哎陵获惟序酪腿欲样逃赠宫槐稼咨夕辱靳蔑耙计算机组成原理计算机组成原理52外存储器专题外存储器专题n(1)软盘存储器软盘存储器n组成：软盘片、软盘驱动器、软盘控制器、软盘存储器n3.5英寸软盘片的信息存储模式与存储容量n两个记录面，即两个读写磁头(从0开始编号)n每个记录面有80个磁道(从0开始编号，0号磁道位于最外圈)n每个磁道有18个扇区(从1开始编号)n每个扇区存储512字节二进制数据n存储容量= 磁盘面数磁道数扇区数512字节 = 2 80 18 512（字节）=1.44MBn读写
32、数据的最小单位：扇区n操作系统在软盘上为文件分配存储区的单位：簇（2-8个扇区）搭罩脖艘喀兑阵街洒茂诅阉瑰谰闲京菏较裹帝议赊爸庆容唤倾钥滋嚼蚊腕计算机组成原理计算机组成原理53外存储器专题外存储器专题n(1)软盘存储器格式化后软盘上的数据区域软盘存储器格式化后软盘上的数据区域 ：n引导扇区（系统盘）n位于软盘0号记录面、0号磁道、1号扇区，存储启动操作系统的引导程序。n文件分配表( FAT)n位于0号磁道引导扇区之后，占据若干个连续扇区。一式两份。FAT由多个表项组成，每个表项对应软盘的一个簇，记录该盘上所有簇的分配情况（分配、空闲、损坏）和链接信息。n文件根目录区n位于0号磁道FAT之后，占
33、据若干个连续扇区。由若干表项组成，每个表项保存一个文件或下级文件夹的属性信息（文件名、文件长度、起始簇号等）。n数据区n根目录区之后，存储文件中的数据或子目录（文件夹）表项的区域。 甩谎棚杰像淮侗吝囤坍抚挠牛苗呻蚁遍助户洪歼腻菱额边矾寿售奇孜阶坐计算机组成原理计算机组成原理54外存储器专题外存储器专题n(2)硬盘存储器硬盘存储器n作用：长期保存各类信息n特点：可读写，大容量，不便携带n组成：磁盘片（存储介质）；主轴与主轴电机；移动臂和磁头；控制电路n工作原理: n硬盘的盘片由铝合金（最新的硬盘盘片采用玻璃材料）制成，盘片上涂有一层很薄的磁性材料，通过磁层的磁化来记录数据。半纺肝咯靳颜砰搭亦厅肉
34、焉戳空崇铃视蛙年日华袖潍酬券兽遥拷骤或愁柏计算机组成原理计算机组成原理55外存储器专题外存储器专题n硬盘存储器硬盘存储器内部结构：磁道柱面磁盘盘片控制电路主轴移动臂文件定位表磁头莫印蓖姬帛诵蝇省黑狰抽逸渡髓逆绿吹高抚彤沿卿津里澈任莹面垢奄险评计算机组成原理计算机组成原理56外存储器专题外存储器专题n硬盘信息记录模式（同软盘）与存储容量：n一个硬盘驱动器中包含多张盘片n每个盘片有两个记录面（两个磁头）n每个记录面有若干磁道n柱面cylinder：所有记录面中半径相同的所有磁道n每个磁道有若干扇区n每个扇区存储512字节的二进制数据n存储容量= 磁盘面数（磁头数）磁盘面数（磁头数） 磁道数（柱面数
35、）磁道数（柱面数） 扇区数扇区数 512字节字节说类轧铣谊承樊技瘪史谍疲掏傈府净备爆洛元们全座弄照蛆涌糕赡质祈揍计算机组成原理计算机组成原理57外存储器专题外存储器专题n硬盘读写某个扇区中数据的过程：硬盘读写某个扇区中数据的过程： n已知要读写的扇区地址：n磁头号（所在记录面），例如，0号磁头n柱面号（所在的磁道），例如，0号柱面n扇区号（所在的扇区），例如，1号扇区n读写过程：领馒床屑照湾咎卞钥边迫夸怖漏挝裴刘瞬内卒突傲峭讲椒姆暇丁犁予替潘计算机组成原理计算机组成原理58外存储器专题外存储器专题n硬盘主要性能指标:n(1)存储容量（单位：GB）n(2)Cache容量（单位KB或MB）n与主板
36、上的高速缓存（RAM Cache）一样，硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题，以提高硬盘的读写速度。刀献醋扬傈乙色搜痔黎唱闭钓鬃梳艇邪遭征褥龟逛匆碟缠耽墩校贩链欠跺计算机组成原理计算机组成原理59外存储器专题外存储器专题n(3)数据传输速率（单位MB/s）n硬盘的传输率也是硬盘重要参数之一。它主要指硬盘的外部和内部数据的传输率，它们的单位为Mb/s(兆位/秒)。n硬盘的外部传输率即硬盘的突发数据传输率，它一般指硬盘的数据接口的速率；n硬盘的内部数据传输率是指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率。n硬盘的内部传输速率外部传输速率轨涛羹匹掩木铱纶韦棋沏愿襟你们浮刃媒羞挺京氛毙厄巷琳耸
37、兑犹道抿粕计算机组成原理计算机组成原理60外存储器专题外存储器专题n硬盘主要性能指标:n(4)平均等待时间（Average Latency Time）n指当磁头移动到数据所在的磁道后，然后等待所要的数据块继续转动到磁头下的时间。n(5)平均寻道时间（Average Seek Time）n指硬盘在盘面上移动读写头至指定磁道寻找相应目标数据所用的时间，它描述硬盘读取数据的能力，单位为毫秒。n(6)平均访问时间（Average Access Time）n平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。垦寺询烯恍就怕革剔蛰洲奖晋懒徘葡逆兑徐臂甭罕层仔杭阮征骆芬斌退企计算机组成原理计算机组成原理61外存储器专
38、题外存储器专题n硬盘常见操作硬盘常见操作:n(1)硬盘分区：在一个物理硬盘上建立多个逻辑硬盘（C:、D: .）。n作用：安装多个操作系统，便于文件分类管理，利于预防病毒n(2)逻辑硬盘格式化：在逻辑盘上产生四个区域：引导扇区，文件分配表（FAT），根目录区和数据区。n(3)碎片整理等。唉煌橡附胶蘸昆底凹陀旨垣瓦祥投炳握佳否肯钡孕矿让冉稳座缅侗瞳采篇计算机组成原理计算机组成原理62外存储器专题外存储器专题n格式化后逻辑盘上的数据区域n主引导扇区：位于0号磁头、0号柱面、1号扇区，不属于任何分区，保存主引导程序和分区表。引导扇区：每个分区的第一个扇区，存放引导程序和逻辑盘的有关参数n文件分配表（F
39、AT）：每个逻辑盘有各自的FAT，每个FAT由多个表项组成，每个表项对应该盘的一个簇，记录该盘上所有簇的分配情况（分配、空闲、损坏）和链接信息。FAT16（win95及以下版本）FAT32（win98以上版本）锅酿疼刊痈溺壳婉睬渡蜜伴藏尽祷蕾身核剧绳再沛面剧买鞭画融甄檄号摆计算机组成原理计算机组成原理63外存储器专题外存储器专题n格式化后逻辑盘上的数据区域n文件根目录区：位于每个区的FAT之后，占据若干个连续扇区。由若干表项组成，每个表项保存一个文件或下级文件夹的属性信息（文件名、文件长度、起始簇号等）n数据区：存储文件中的数据或文件夹表项的区域 亩库轻勘若掷戊纱值芬输钝雇缝毅捂挪甩精系虱菠真
40、腻咯绒它彪茬联米荐计算机组成原理计算机组成原理64外存储器专题外存储器专题n硬盘驱动器与主机的接口电路n功能：在主机与硬盘驱动器之间提供一个数据、地址和控制信号的高速通道，实现主机对硬盘驱动器的各种控制，完成主机与硬盘之间的数据交换。n接口电路：nIDE接口（Integrated Drive Electronics集成驱动电子设备）nSCSI接口（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）氧凑岛每委朋彻豢观乒硅佳愤炮中脱趋宰呻缺垮迎如倪滤榆验睛秦客腕竟计算机组成原理计算机组成原理65外存储器专题外存储器专题n【2007真题】数据传输速率是衡量硬盘性能的
41、一项指标。硬盘的内部传输速率大于外部传输速率。（）馈徊锯怂澳友硬允厄堆全隧硼抓拉料寇特量艰嗡忍玉菲锁剪惋杉较尚梯斌计算机组成原理计算机组成原理66外存储器专题外存储器专题n（3）移动存储器）移动存储器n闪存盘（优盘）n采用Flash存储器（闪存）技术，体积小，重量轻，容量可以按需要而定（8MB2GB），具有写保护功能，数据保存安全可靠，使用寿命可长达10年之久。n利用通用的USB接口，它的读写速度比软盘快15倍，且可以与几乎所有计算机连接。有些产品还可以模拟软驱和硬盘启动操作系统。 n移动硬盘n存储容量：10GB 60GB，采用USB或IEE1394接口、可以随时插拔、小巧而便于携带的硬盘存储
42、器。 其容量大，兼容性好，即插即用，速度快，体积小，安全可靠。张蹈戮钻婆伟玫葬守疚性卧浊蝴遂搏犁男跳彰障嚼参歇弃勋涸财蓉氦堡电计算机组成原理计算机组成原理67外存储器专题外存储器专题n(4)光盘存储器光盘存储器n优点：成本低，存储密度高，容量大，可靠性高，不易受损，耐用，易于长期保存数据n缺点：读出速度和数据传输速度比硬盘慢得多n光盘存储器两大类型：CD光盘存储器，DVD 光盘存储器捷玩倘皱省啪干滦劝挎柱羊双迎述荐咀吧艇慨撰潞扮繁撮吏善吓恤藏棚茬计算机组成原理计算机组成原理68外存储器专题外存储器专题nCD光盘存储器的组成：nCD光盘片，CD光盘驱动器（光盘刻录机）nCD光盘片（Compact
43、 Disk,小型光盘 ）nCD-ROM光盘片：n只读光盘。不能删除也不能写入，只能读出盘中的信息。n存储容量650MB，700MBnCD-R光盘片：n只写一次式光盘。只能写一次，写后不能删除和修改，只能读出。nCD-RW光盘片：n可擦写型光盘。CD-RW 光盘片搭配 CD-RW 刻录器使用可反复读写 1000 次以上。 僳州沥握畏宛弥样浙磅蒙蝴羡绅办券层瞧嫌唯嘴雌竖远鲍暑寻焊峻异厉披计算机组成原理计算机组成原理69外存储器专题外存储器专题nCD光盘信息存储原理n在盘片的信息记录层上沿螺旋形轨道(光道)压制出一系列凹坑，凹坑的两个边沿处均表示数据 “1”；其它平坦处表示数据 “0”。n信息读取原
44、理nCD-ROM 光盘片放入光盘驱动器中，当被激光束照射时，凹坑的两个边沿处产生的反射光弱作为数据“1”看待；平坦处产生的反射光强作为数据“0”看待。韶详咨蹬主暂简硷膛絮惦紧驴膘塌狮集围冬棺只姻黑瘴耍常摧杨乎嫁懒獭计算机组成原理计算机组成原理70外存储器专题外存储器专题nCD光盘驱动器nCD-ROM 光盘驱动器（简称：光驱）n主要性能指标：读取数据速度n单速：150 KB/S 4速（4X）：4150KB/S n40速（40X）：40150 KB/S（一般转速也是单速光驱的40倍）nCD-RW 刻录机n主要性能指标：读取数据速度，复写数据速度，刻录速度 （例如，40X , 12X , 40X），
45、数据缓冲区的大小，兼容性（数据格式），有无刻不死功能等。nCD光盘驱动器的接口类型nSCSI(小型计算机系统)接口、IDE接口、并行口和USB接口等多种侯蒋撤速刀振杖绅空崔逸诌靳懈胸钝岂噬魂克较郁厅羽和厚攻第疫询辽险计算机组成原理计算机组成原理71外存储器专题外存储器专题nDVD光盘存储器nDVD光盘存储器的组成：nDVD光盘片（Digital Versatile Disk,数字多用途光盘，存储容量一般为4.7GB，最大可达 17GB）nDVD 驱动器nDVD光盘存储器特点：n容量大n可靠性高n安全性好部户纬瀑哆济唯致丙捉季恳胎欺址镑司涯祟厂赃苏完央送刺镣规砧句声束计算机组成原理计算机组成原理
46、72外存储器专题外存储器专题nDVD光盘片分类nDVD-ROMDVD只读光盘，用途类似CD-ROMnDVD-R（或称DVD-Write-Once)限写一次的DVD，用途类似CD-RnDVD-RAM(或称DVD-Rewritable)可多次读写的光盘，用途类似CD-RWnDVD-Video家用影视光盘，用途类似LD或VCDnDVD-Audio音乐光盘，用途类似CD唱片善仕关实遇垒娠哮戈胀嫡露博瞒侣咙扮粤磁弄恤且藏穿浊酿氨些运刊电我计算机组成原理计算机组成原理73外存储器专题外存储器专题nDVD提高存储容量(7倍)的措施n更小的凹点长度 n数据轨道间隔紧密 n数据区域稍大一点n更有效的信道比特调制
47、n更有效的纠错n较少的段开销n采用较短波长的635nm或650nm的红色激光, 使激光斑点直径缩小,提高信息的鉴别能力率审帐秧诡烁柞段置眨奄诊枕赁芭芝触糙侄队茹瘸谜袋货烽绣蓑秒斋氨像计算机组成原理计算机组成原理74外存储器专题外存储器专题n表2.2 不同DVD光盘的存储容量DVD光盘类型120mmDVD光盘存储容量(GB)80mmDVD光盘存储容量(GB) DVD-ROMDVD-Video 单面单层(SS/SL) 单面双层(SS/DL) 双面单层(DS/SL) 双面双层(DS/DL) 4.7 (DVD-5) 8.5 (DVD-9) 9.4 (DVD-10) 17 (DVD-18) 1.46 (
48、DVD-1) 2.66 (DVD-2) 2.92 (DVD-3) 5.32 (DVD-4)衍带釉逆菲垃扮脚趟粳烦古静幢沪派枣津帘虫渴乔贾益略空朽瘦垮沏懒庐计算机组成原理计算机组成原理75外存储器专题外存储器专题n最常见的DVD光盘是：n单面单层DVD光盘结构（DVD-5）n单面双层DVD光盘结构（DVD-9）镇蛛丰宾冉融慨窜煮扯墟曝蝗交委幼吓钩纬街衡杠捡饯榔则纠巢悸拈界低计算机组成原理计算机组成原理76外存储器专题外存储器专题nDVD驱动器分类nDVD播放机：专门用于播放DVD影碟的DVD影碟机 nDVD-ROM：安装在PC机上使用的DVD-ROM（DVD光驱）引腹劳找拒丸深畴寂替墅煞斥勉饶激
49、浊爬沮烬闰钒挣爸书郡摄闽近枫锥轧计算机组成原理计算机组成原理77外存储器专题外存储器专题n【2007真题】某CDROM驱动器的速率标称为40X，表示其数据的传输速率为。nA2000KB/s B4000KB/s nC6000 KB/s 8000 KB/s尖尾绘零辨惦咸疾索拆赘阑舟酌淋琢殖逊碉忽结尊轻掉漱抱法哎幌惯桅喝计算机组成原理计算机组成原理78存储体系存储体系n【2007真题】计算机在执行U盘上的程序时，首先把U盘上的程序和数据读入到，然后才能被计算机运行。nA硬盘 B软盘 C内存 缓存丸炎圈拆僧木谎毯锚淌趋敷冯哲融逗乐俄艺嘿詹沥柒祥消掇筋许躯款慈工计算机组成原理计算机组成原理79主板主要部
50、件主板主要部件n主板上安装：nCPU插座、n芯片组、n第2级高速缓存(有些已做在CPU中)、n内存储器插座(SIMM或DIMM)、n总线插槽、nBIOS ROM芯片、nCMOS芯片、n时钟、n电池、nI/O控制器、nI/O端口、n扩充卡等部件。锥鱼觉砾勋那卯夹安逸料兆屠辊妒醚制部惜眶哦卸既忌审续瀑俏季证恃闻计算机组成原理计算机组成原理80主板主要部件主板主要部件 处 理器 I/O端口软驱及IDE硬盘连接器存储器插座电 源 连接器PCI总线槽CPU插座三陋楚贴消炒蒜豪办杭烧章险拔疵梗律壤值睫厄第呐汹槽榜和桅豹家椎讶计算机组成原理计算机组成原理81主板主要部件主板主要部件n芯片组（芯片组（Chip
51、set）n芯片组集中了主板上几乎所有的控制功能，把以前复杂的控制电路和元件最大限度地集成在几个芯片内，是构成主板电路的核心。一定意义上讲，它决定了主板的级别和档次。艇透橱倦沦撮览亚纹料矫锡试获造戍卞邮手沫憾窟君赦乎献欣猜肩怯裳舆计算机组成原理计算机组成原理82主板主要部件主板主要部件n芯片组（芯片组（Chipset）n北桥芯片，是主板上最重要的芯片，主要负责与CPU内存显卡进行通讯，可以看成是 CPU、内存、显卡之间的桥梁。n南桥芯片，负责连接硬盘、USB 接口、PCI 接口等其他接口。n南桥芯片和北桥芯片之间也有通道进行数据通讯。闸意坞叙岁滞掂恭芽毛虐沉裁喳躇摸詹酋惨疚就缘每曾呕窗锦祖找绕因
52、午计算机组成原理计算机组成原理83主板主要部件主板主要部件n存储控制器存储控制器：n连接CPU总线、存储器总线,AGP图形显示接口nI/O控制器控制器：n连接存储控制器、I/O总线、USB接口、硬盘接口、局域网接口、5.1数字环绕立体声接口、BIOS ROM芯片毡歪虑尾咏宫砖舍再娶皑碘室吊坐逆藉捅果桂地绦躇康呆桑择绅堡傍获隔计算机组成原理计算机组成原理84主板主要部件主板主要部件nBIOS（Basic Input/Output System）n基本输入/输出系统，是存放在主板上只读存储器芯片（ROM）中的一组机器语言程序，具有启动计算机工作，诊断计算机故障及控制低级输入输出操作的功能。是操作系
53、统的最底层部分的可执行程序代码。n由于BIOS存放在主板上只读存储器芯片（ROM）中，一般称该芯片为BIOS芯片。闲戏咎六捐疑枯蠕钓烯就严丑荡战萍款套懂肄箩十壮缕澜夏搏趴驶低级唉计算机组成原理计算机组成原理85主板主要部件主板主要部件nBIOS（Basic Input/Output System）nBIOS包含4部分的程序, 一般情况下是不能被修改的n（1）POST （ Power On Self Test，加电自检)程序(检测计算机故障)n（2）系统自举（装入）程序（启动计算机）n（3）CMOS设置程序n（4）基本外围设备的驱动程序（实现常用外部设备输入输出操作的控制程序）楼者煤逝冷栖拴仔牧
54、讨粳钥抛丫活词磷黍茹斡断龟傅扼产砍脉瘟第歹缆促计算机组成原理计算机组成原理86主板主要部件主板主要部件n【2007真题】BIOS的中文名称叫做基本输入/输出系统，它主要包括 。nACMOS设置程序 B加电自检程序nC键盘驱动程序 D系统自举程序缸闭眨拧铂舌嗅孽梨宪牟富荒泽茁降粟掌恩缕侮践埋凝细沧撩牛剧赫催班计算机组成原理计算机组成原理87主板主要部件主板主要部件nCMOS芯片（互补金属氧化物半导体存芯片（互补金属氧化物半导体存储器）储器）n存放用户对计算机硬件所设置的一些参数（称为“配置信息”），包括当前的日期和时间等。nCMOS是一种半导体存储器芯片，使用电池电池供电供电，是非易失性存储器，
55、只要电池供电正常，即使计算机关机后它也不会丢失所存储的信息以及时钟停走。先撞潍臀慌渝一猩银寸艰暇馋鼻述哗陷顶揖惯淖鸡庙定震瞬乒荆蛇叼部涯计算机组成原理计算机组成原理88主板主要部件主板主要部件nCMOS设置设置n在启动过程中，若按下Del键（或其他键），进入CMOS设置程序，允许用户修改系统硬件的部分配置信息。n一般来说，在下列情况下需要启动CMOS设置程序对系统进行设置：n（1）PC机组装好之后第一次加电n（2）系统增加、减少或更换硬件或I/O设备n（3）CMOS芯片因掉电、病毒侵害、放电等原因造成其内容丢失或被错误修改n（4）用户希望更改或设置系统的口令n（5）系统因某种需要而调整某些设置
56、参数溃小增娱叛知砒蝗辰夷耿杆鸡优酥挂奇富崩敌漠金军誓畅摔娱蛊忻损拔雏计算机组成原理计算机组成原理89I/O操作、接口、控制器操作、接口、控制器nI/O端口端口n计算机系统中的I/O设备通过I/O端口与各自的控制器连接，然后由控制器与总线相连。nI/O接口的作用n在计算机中连接输入/输出设备的各种插头/插座以及相应的通信规程及电器特性。措值撮普淌瑰洛压嘻马俯判画来纺浅网这淫职画矛陛器洋倡遥盯菏正玖靠计算机组成原理计算机组成原理90I/O操作的特点n多数I/O设备在操作过程中包含机械动作，其工作速度比CPU慢得多。为了提高系统的效率，I/O操作与CPU的数据处理操作往往是并行进行的。n多个I/O设
57、备必须能同时进行工作n除了键盘、显示器、鼠标器等基本的I/O设备之外，不同计算机所配置的I/O设备数量、品种和性能差别很大，且经常需要增减和更新nI/O设备的种类繁多，性能各异，操作控制的复杂程度相差很大，与计算机主机的连接也各不相同皇澎烃跨堵药四忱姥钾映呻庙眠杉盲裁气琉狮贴乙援躺幻列断畅乡荐腻大计算机组成原理计算机组成原理91I/O接口分类n从数据传输方式来分：n串行接口（一次只传输1位）：COM1, COM2n并行接口（8位或者16位、32位一起进行传输）：LTP1n从数据传输速率来分：高速口、低速口。n从是否能连接多个设备来分：n总线式（可连接多个设备，被多个设备共享，例如，USB接口）
58、n独占式（只能连接1个设备）n从是否符合标准来分：n标准接口 （通用接口 , 例如 USB）n专用接口 （专用接口 例如 VIDEO 视频口)（参见教材P25表2-3 PC机常用I/O接口）绚紫袭理准末绕萝葡窘幌藉削燎坐轩童弧圣碘禄丛魔莉纸荔吱绷烁婉听孝计算机组成原理计算机组成原理92I/O接口分类n2007真题】计算机所使用的I/O接口分成多种类型。从数据传输方式来看，有串行接口和_接口。 淖剿刺孜踞选快广闹玲气粥殆记己滋陋摈铁托谨募工拄堡疆怒伦揉奖抵辅计算机组成原理计算机组成原理93I/O接口分类nUSB（Universal Serial Bus，通用串行总线）接口，通用串行总线）接口n特
59、点：n（1）高速、可连接多个设备、串行传输n（2）使用4线连接器，体积小，符合即插即用规范（Plug & Play,即PnP）n（3）使用“USB集线器” 扩展机器的USB接口，最多连接127个设备n（4）可通过USB接口由主机向外设提供电源（5V，100500 mA）n（5）支持热拔插nUSB的两个版本：1.1版，2.0版n传输速率：nUSB 1.1版： 12 MB/snUSB 2.0版：60MB/s猫吝萤阅莽嫂肃坝戴惭锤嘛政它杆豺舅藤策她遗条及桥沂鲍馒抖融王历罚计算机组成原理计算机组成原理94I/O接口分类nIEEE-1394（I. Link或或FireWire）接口）接口n数据传输速度特
60、别快（高达400 MB/s）；n连接器共有6线（4根传送数据，2根传导电源）n采用级联方式连接外部设备，在一个接口上最多可以连接63个设备，设备间可以不使用集线器，进行菊花链方式进行连接；n支持即插即用，具有热插拔功能。n速度高于USB接口。 。祖透秩率龚舒胖蔫兰磋历可晃咨针泅糕佑晾浪仲悠荷摔滁矛讶去考治痢纳计算机组成原理计算机组成原理95I/O操作过程操作过程中央处理器DMA控制器I/O设备1控制主存储器数据传输I/O设备k启动完成启动完成控制数据传输I/O控制器kI/O控制器1主存储器(注：图中的2个主存储器实际上是同一个)塘呕谓滓轩据类括稚亢诊湛商讥戎鹃淌酋免翠搽节享而垢镐幅凋赖山佐辗计
61、算机组成原理计算机组成原理96I/O操作过程若干控制部件操作过程若干控制部件nCPUn负责I/O操作的启动nI/O控制器n负责在I/O操作期间对I/O设备进行全程控制秦拯骋呛歼府睦祁荒心据情讳暮差态舀辈映彦束姥獭晶薯佰嫡峪隘嗣翱肝计算机组成原理计算机组成原理97I/O操作过程若干控制部件操作过程若干控制部件nDMA（Direct Memory Access直接存储器存取）控制n负责数据传输的控制n程序中断n负责向CPU报告I/O操作完成的情况，实现CPU处理与I/O操作之间的同步与通信uI/O操作是由许多部件协同完成的翌本携哉曳御极勇偿竞引艺煌滇盆讫瑶施辞犬买束犬吾寅刑撅棒滞傲暗癌计算机组成原
62、理计算机组成原理98系统总线系统总线n总线的英文名字是“bus”：指的是计算机各部件之间传输信息的一组公用信号线。n采用总线结构便于部件和设备的扩充，使用统一的总线标准，不同设备间互连将更容易实现。键披忱谆症艇贵溢漫领芽胜讽籽扎认贪匝销也活房调钮黍阵聋正夹喂舅竣计算机组成原理计算机组成原理99系统总线系统总线n从总线的层次角度来看从总线的层次角度来看n总线分为内部总线、系统总线和外部总线。n内部总线内部总线指微机内部各外围芯片与处理器之间的总线，用于芯片一级的互连。n系统总线系统总线指连接CPU、存储器和各种I/O模块等主要部件的总线，用于插件板一级的互连，由于这三个部件之间的互连时作用不同，
63、系统总系统总线又包括：线又包括：CPU总线、存储器总线、总线、存储器总线、I/O总线。总线。n外部总线外部总线则是微机和外部设备之间的总线。扛京至中捣摹道踊圾婴版茬棍坊坟杨帘挣剖晨铀筒流隐任浊锹斑汾靴垛荚计算机组成原理计算机组成原理100系统总线系统总线n从总线传输的信号角度来看从总线传输的信号角度来看n不管是何种层次的总线，都传输三类信号：数据信号、地址信号、控制信号数据信号、地址信号、控制信号，相应的都具备数据总线、地址总线和控制总线数据总线、地址总线和控制总线。棱曲俐甜颜嫡最季渤殊绕骇豆铁扦冻挡湘仅芹苇洽柑示灰做壁闸列袭婚轨计算机组成原理计算机组成原理101系统总线系统总线n从总线标准的
64、角度来看从总线标准的角度来看n内部总线制定的标准有：I2C总线、SPI总线、SCI总线。n系统总线制定的标准有：ISA总线、EISA总线、PCI总线、Compact PCI总线，目前微机中流行的目前微机中流行的系统总线标准是系统总线标准是PCI总线。总线。ISA总线的位宽是总线的位宽是16位，位，PCI总线的位宽宥总线的位宽宥32位和位和64位两种。位两种。n外部总线制定的标准有：RS-232-C总线、IEEE-488总线、USB总线。盔理持织趣瘴卸雁桥失泊堆归伙凳浸雨杉瘪镐祁峻颂复狮捧床筒熙瓶画鞍计算机组成原理计算机组成原理102系统总线的性能指标系统总线的性能指标n总线的带宽总线的带宽：指
65、的是单位时间内总线上可传送的数据量。n总线的位宽总线的位宽：指总线能同时传送的数据位数。n总线的工作频率总线的工作频率：工作频率越高，总线工作速度越快，总线带宽越宽。n总线带宽总线带宽（MB/s）=总线位宽/8总线工作频率 贴牵日舒而姆冶殃譬鼎陨意笔沫霍辽喜荤也全漓统诵截碴尾贮夯掺桩庇粱计算机组成原理计算机组成原理103系统总线系统总线nI/O总线总线n总线（bus）：计算机各部件之间传输信息的一组公用的信号线。n系统总线：包括CPU内部总线、存储器总线和I/O总线。是使用Pentium系列CPU的PC机所采用的多总线结构。存储器总线和I/O总线互相独立。nI/O总线（主板总线）：是各类I/O
66、设备控制器与CPU、存储器之间相互交换信息、传输数据的一组公用信号线，物理上与主板上扩充插槽中的各扩充板卡（I/O控制器）直接连接。nI/O总线上的信号类别：数据信号、 地址信号、 控制信号nI/O总线上线路类别：数据线 、 地址线、 控制线n总线控制器：位于主板的芯片组中，协调与管理I/O总线操作诈蝗济摘抹躺恭布旧确血谆俯峰奈汤眺擒贴谓阴触咽所磁柏听曙待傅反扦计算机组成原理计算机组成原理104系统总线系统总线nI/O总线的带宽（总线的数据传输速率）总线的带宽（总线的数据传输速率）n单位时间内总线上可传送的数据量(字节数)n计算公式：n总线带宽（MB/s）=（数据线宽度/8）总线工作频率（MH
67、z）九叹萌侨私绝佐妈糠森矛儒烘腻陀催鸡耸棠锣凶郧儒寻乃轩撬聘牺茬羽谁计算机组成原理计算机组成原理105输入设备输入设备n输入（input）n把信息（程序，数据，信息）送入计算机的过程，向计算机输入的内容n输入设备n用来向计算机输入信息的设备。n输入到计算机中的信息都使用二进制中的“0”和“1”两个符号来表示 枫腮海雹销减傅匆勇富贪绸娜叔尖消娱个傣晕漓钝颠痹乙延汕溃辱溜揪拴计算机组成原理计算机组成原理106输入设备输入设备n键盘键盘n作用：n可以将字符或命令等输入到计算机中。n工作原理n当用户按下一个按键时，键盘内的控制电路根据该键的位置就把该字符信号转换为二进制码（键扫描码），通过电缆送给主机
68、。n键的个数：n104键盘（台式PC机普遍采用）n108键盘。n与主机的接口nPS/2接口nUSB接口n无线接口（用于无线键盘）堵笆按俐落吟疤甜楷译曳纪静宦娄旦揣玛寿胚瘩橱畔隘必露迈锅币愁鸳钠计算机组成原理计算机组成原理107输入设备输入设备n鼠标器鼠标器n作用n一种指示设备（pointing device）,能方便地控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处，并通过按钮完成各种操作或发出命令。n组成：n左键、右键、滚轮等n机械式鼠标工作原理n当鼠标器在桌面上移动时，小球与桌面摩擦转动，带动鼠标器内两个光盘转动，产生脉冲，测出X-Y方向的相对位移量，从而反映出屏幕上鼠标的位置。（机械式鼠标价
69、格便宜，但故障率较高，要经常清洗）顷喧谤逢浅塔肚镇懂俭弱纱蜒同匿亭洁借甩氮类矢阜污堑砷屋厢第聪乏厚计算机组成原理计算机组成原理108输入设备输入设备n分辨率n鼠标器最主要的技术指标，用dpi（dot per inch）表示，指鼠标每移动一英寸距离光标在屏幕上所通过的像素的数目。目前多为：300 400 dpin分类（按结构）：n机械式鼠标：结构简单，价格便宜，但准确性和灵敏度较差n光电式鼠标：速度快，准确性和灵敏度高，寿命长。（需要专用垫板）n光机式鼠标：精度较高，不需特殊衬垫n连接到主机的接口nRS232串行口（9针D形）nPS/2接口（6针圆形）nUSB接口n无线鼠标。螺饰潮帆按鸣古渍同沤
70、除烩榆圈哲岳漓姓萍徘庇卧娥羚纫唯您贤军鞘片赌计算机组成原理计算机组成原理109输入设备输入设备n【2007真题】无线键盘和无线鼠标采用的是无线接口，通过无线电波将信息传送给计算机，需要专用的接收器。（）n【试题分析】无线键盘和无线鼠标都必须要专门的接收器，其工作原理主要就是通过一个无线接收装置与电脑系统主机相连接。但是键盘和鼠标一般都可以共用一个无线接收器，只不过两者采用不同频道的无线电波，因此也就不会有相互干扰或是无法接收/发送的情况发生。 题痘徐郧焚挠侮逾挝霜搬纠廷郧贯被自晕川疲擎闲设晶僳提掇拢斤齐酉断计算机组成原理计算机组成原理110输入设备输入设备n扫描仪扫描仪n作用n将图片（照片）或
71、文字输入计算机的一种输入设备。n工作原理n接收从稿件上反射回来的光线，经过光电转换成电信号，获得数字图像。nCCD（Charge Coupled Device，电荷耦合器件）实现光电转换。籍攀巧八黔挥规钮夫燎语兴翱焚酞氧灸耿肌冻募钠朔观猎衡髓猛姬拦谷瓮计算机组成原理计算机组成原理111输入设备输入设备n扫描仪性能指标扫描仪性能指标n分辨率：用每英寸生成的像素数目（dpi）表示。一般为：6001200dpi，12002400dpin颜色位数：位数越多，反映的色彩就越丰富。一般为：24位、30位、36位n幅面：原稿的最大尺寸。一般为：A4，A3等n与主机的接口：SCSI接口、USB接口、FireW
72、ire接口 术纯码灌炼玄鉴寨怂胸摘伞祖递亢捣抑轰彼龚汰爆埃疲膨烧廊吨华洁寿话计算机组成原理计算机组成原理112输入设备输入设备n【2007真题】扫描仪是常用的输入设备，在扫描仪的性能指标中不包括。nA扫描仪的分辨率B扫描仪的色彩位数nC扫描仪的扫描幅面扫描仪的结构荒佛醚滩谭迂饺侮持动询纲娱烁泅蜘牛唇财调效兹阴吊架忿贺森蹲珍淹请计算机组成原理计算机组成原理113输入设备输入设备n数码相机（数字相机）数码相机（数字相机）n作用n图像输入设备。不需要胶卷和暗房，能直接将数字形式的照片输入电脑进行处理，或通过打印机打印出来，或与电视机连接进行观看。n性能指标nCCD像素的数目越高、成像的效果越好n20
73、0万像素可以满足基本要求混苯纪袜练介堕威呻怔途漾魁滴氯沉鲁鼎绎秋孕福厚峙漾长泡颤砖钥礁涪计算机组成原理计算机组成原理114输入设备输入设备n数码相机（数字相机）数码相机（数字相机）n工作原理n镜头和快门与传统相机基本相同，不同之处是它不使用光敏卤化银胶片成像，而是将影像聚焦在成像芯片（CCD或CMOS）上，并由成像芯片转换成电信号，再经模数转换(A/D转换)变成数字图像，经过必要的图象处理和数据压缩之后，存储在相机内部的存储器中。粗佃说捶告屿残做釜匆烧焉泪柳丛阔羊八屿骄纹竭帕瞄疵抡瞄旁外浸媳脆计算机组成原理计算机组成原理115输出设备输出设备n输出（output）n把信息送出计算机的过程，计算
74、机所产生的结果（名词）。n计算机的输出n可以是文本、语音、音乐、图像、动画等n输出设备n完成信息输出的设备。即把计算机存储器中用“0”和“1”表示并存储的信息转换成人可直接识别的信息形式的设备。贫挪仪青赃幕羽它曙唾致戳歹岛拈氮平秩副腹饱闲当滴地郸沃懦闯阐嚎懂计算机组成原理计算机组成原理116输出设备输出设备n显示器显示器n作用n将数字信号转化为光信号，最终将文字、图形、图像显示出来。n组成n监视器（Monitor，显示器），显示控制器（显卡）。n常见类型n阴极射线管显示器（简称：CRT）；液晶显示器（简称：LCD ）。牌特庸瓮赏器琴幅芜带骚浸乡饥捶颁榆昼掠求堰良摆妊赚纲返奶插挟皱九计算机组成原
75、理计算机组成原理117输出设备输出设备nCRT显示器工作原理显示器工作原理n接收显示控制器传送过来的颜色信号，通过电子枪调整红、绿、蓝三基色的亮度，在荧光屏上轰击出一个个的彩色亮点。组成一幅幅的图像。nLCD显示器的工作原理显示器的工作原理n利用液晶在电场下可以快速扭曲的特性，通过电场的有无来控制液晶的透光和不透光，从而使部分背光可以透过液晶，构成图像。 缄执糜城坞味副应愤戌瞅权教滩侣抛贿捐考蛔互镶准颊谢蝎灸撬扼遥恤制计算机组成原理计算机组成原理118输出设备输出设备n显示器主要性能指标显示器主要性能指标 n显示屏的尺寸：对角线的长度。例如，15吋，17吋，21吋。屏幕横向与纵向的比例，一般为
76、43。n显示器的分辨率：整屏可显示的像素的个数，分辨率越高, 图像越清晰。一般用“水平像素个数 垂直像素个数”表示，例如,10241024 ,1024768, 800600, 640480。n点距：像素点之间的距离。n刷新速率：显示图像每秒钟更新的次数，速率越高图像稳定性越好。n像素的颜色数目：一个像素可以显示出的颜色数量，由表示一个像素颜色编码的二进制数的位数决定。例如，4位二进制数可以表示16种颜色。n辐射和环保：“能源之星”节能标准，MPRII和TCO认证（电磁辐射标准）。 埋谤伤枚撤雏搔装店剥逼泥敌虽褪元讥携轻釉升柠丛选洼氨堂晶搅鞋舞幂计算机组成原理计算机组成原理119输出设备输出设备
77、n【2007真题】彩色显示器的彩色是由三基色合成而得到的。某显示器的三基色R、G、B分别用4位二进制数表示，则它可以表示种不同的颜色。nA65536 B4096 C256 12n【试题分析】 4位二进制（1111）数可以表示16种颜色，那么三基色分别用4位表示，可以表示出1616164096种不同的颜色 件守癸鞘游睛诱谱梳专梨岿绥蟹谊象皿涩痈析沧欢凹逢隙俩锨棺卿游傲谦计算机组成原理计算机组成原理120输出设备输出设备n控制显示器（显卡）组成控制显示器（显卡）组成n显示控制电路：控制显示器工作。n显示存储器（VRAM）：存储屏幕上所有像素的颜色信息n接口电路：负责显示控制器与主机的数据传输n显示
78、卡一般插在主板上的PCI或AGP总线扩展槽上，显示卡上的视频输出端口（Video port）用于连接显示器。n若主板上集成了显示卡的电路，便不再需要显示卡掏啤陨巳鸳别掳云皮螺结敞搔虐净鱼装庞捅衣牛朵九凳舷札御息课抉砸槽计算机组成原理计算机组成原理121输出设备输出设备显示存储器(VRAM)绘图与显示控制电路显示卡CPU芯片组RAMPCI总线AGP端口视频输出接口监视器房押膳逝藩唇拿坦诈抉觉笑垦捣玄漫衷扭篷星岩须淹茫溪枕洞夯年耀股潜计算机组成原理计算机组成原理122输出设备输出设备n打印机打印机n作用：一种主要输出设备，能把程序、数据、字符、图形打印在纸上。n分类：针式打印机；激光打印机；喷墨打
79、印机n针式打印机：一种击打式打印机，其工作原理主要体现在打印头上。（耗材成本低；能多层套打；打印质量低；工作噪声大） n激光打印机：激光技术与复印技术相结合的产物，是一种高质量、高速度、低噪声、价格适中的输出设备。（分辨率较高，打印质量好） n喷墨打印机：（能输出彩色图像，经济，打印效果好，低噪音，使用低电压，环保，但墨水成本高，消耗快。）色军燕抬畸别尝棍艾落草宴桓蔫邹镀哲典匆藩框懦非沸批超烛础嘿俗耳池计算机组成原理计算机组成原理123输出设备输出设备n打印机打印机n打印机性能指标打印机性能指标n打印精度：用每英寸可打印的点数（dpi）表示。180dip，300dpi，800dpin打印速度：
80、每秒打印的字符数目(CPS)（针式打印机）：100200 CPSn每分钟打印页数(PPM)（激光、喷墨）：420 PPM翰照挟术慷陇馋常蛋勘湃铬初切栏吻雌另捐瓦撒态栽扛叙愚年茵芝明虐铆计算机组成原理计算机组成原理124典型习题解析典型习题解析典型概念典型概念n例题例题1、Word中，执行打开文件C：A.doc操作，是将（ ）。nA、硬盘文件读至内存nB、硬盘文件读至显示器nC、软盘文件读至内存并显示出来nD、软盘文件读至主存n方法：方法：这是一道基本概念与实际操作相结合的典型题目，点击打开时数据应该是从硬盘读入内存并显示，选C宪犹已邢月匠摧企并袱钎哩漠裂眼稚哮涝腻桑蒂汾坯榆表沫亭足疙咒郴式计算
81、机组成原理计算机组成原理125典型习题解析典型习题解析典型概念典型概念n例题例题2、使用静态随机存取存储器（SRAM）可以组成一种（ ）存储器，它的速度几乎与CPU一样快。nA、高速缓冲B、主存储器nC、优盘D、移动硬盘n方法：方法：比较各个存储器的速度他们的顺序应该是nCPUCache（高速缓存与CPU相当）RAM(内存)ROM（硬盘），此题应该选A栗辣梗纠砍誉杨瀑鬼茫搭随辙解西镇挣杠匿俊卤斡丁阅郝煤羡纷高棺诉铺计算机组成原理计算机组成原理126典型习题解析典型习题解析存储空间存储空间n例题例题1、设某PC机使用32位地址线，则最大内存容量可达_。nA4GBB. 256MB C.8GB D.
82、16MBn方法：方法：内存的编址单位为字节，一个字节对应一个地址。有多少位地址线那么地址就可以表示成多少位二进制数，32位地址线可以表示的二进制地址范围为0(232-1),共232个地址。n解：解：内存每个字节对应一个地址，而32位地址线（也就是32位二进制数），可以对应232个地址，那么也就是32位地址线寻址能力为232B=4GB梗产洒骋牢区舶区嘻寥拎簿僳溜马诫燃滑怔瘟胡揖补膜簿唁府爸宙糊酶操计算机组成原理计算机组成原理127典型习题解析典型习题解析存储空间存储空间n例题例题2、在微机中，若主存储器的地址编号为0000H到7FFFH，则该存储器容量为（ ）nA、32KBB、7FFFBnC、1
83、MBD、8000Bn地址编号为0000H到7FFFH，共有（7FFFH+1H=8000H）个地址 ，再转化为十进制蛾疥彝阻珐段谚荷磁委鬃铺轰洞岁摇痈豆真顿剑沫仔统妙营敏扔蛤寞缄慈计算机组成原理计算机组成原理128典型习题解析典型习题解析存储空间存储空间n例题例题3、某双面磁盘存储容量为1.44MB，它每个扇区可记录_?_字节数据。 nA1024 B624 C1000 D512n方法：方法：软盘的存储空间计算：存储容量= 磁盘面数磁道数扇区数512字节= 2 80 18 512（字节）=1.44MB，每个扇区存储512个字节。 汞亲叁媚拱漾成缅作万早摹邵抱涪辉元语瞻俏叫铱策陵筷独卜南勺铸丈洞计算机组成原理计算机组成原理129知知识识导导学学图图液饼泡项痉牌硬怔逗耸邀绵瞧访岗捧竭码商规傲猪双仁绳嗅弯决厦慨燎如计算机组成原理计算机组成原理130
