第2章计算机组成原理

1、运算器控制器存储器输入输出中央处理器主机计算机硬件 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 控制器 控制器 控制器 I/O 端口 I/O 端口 外存储器接口 运算器运算器存储器存储器控制器控制器输入输入输出输出（p38 p38 图图2-12-1） 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 （p48p48图图2-82-8）主板示例主板示例 Pentium 4 CPU 总线(400 或 533MHz) 82850E MCH AGP 4X 图形显示接口 双通道 (4.2GB/s) 82801BA ICH2 USB 接

2、口(x4) 以太网接口 PCI 插槽(若干) (3.2 或 4.2GB/s) RDRAM RDRAM (1GB/s) Flash BIOS Ultra ATA/100硬盘接口(x2) (100MB/s) 5.1 声道音频接口 (133 MB/s) 存储器总线 键盘 鼠标器 打印机 显示器 麦克风 网线 I/O总线 I/O接口 硬盘，光I/O设备 CPU 主主板板 I/O设备 I/O控制器 （扩充卡） 机箱插座 板卡插座 I/O控制器 PCI插槽 内存 主板插槽 机机箱箱 芯芯片片组组 IDE接口 显示器显示器主机主机软盘软盘硬盘硬盘(光盘光盘)开关开关鼠标器鼠标器硬件各部件描述：硬件各部件描述

3、：BUS特点：特点：共享与高速共享与高速一、结构：一、结构： 1.ALU+CON+Regisfer1.ALU+CON+Regisfer 2.CPU 2.CPU与内存的关系（与内存的关系（p44p44图图2-52-5） 3.3.为什么为什么CPUCPU的结构越来越复杂的结构越来越复杂增加增加RegisterRegister增加高速存储器增加高速存储器CacheCache指令预取部件（实现流水线）指令预取部件（实现流水线）扩展扩展DSPDSP功能（多媒体）功能（多媒体）扩展通信功能扩展通信功能 （底层的通信协议）（底层的通信协议） 2.2 CPU2.2 CPU的结构与原理的结构与原理寄寄存存器器运

4、运算算器器控控 制制 器器指指 令令数数 据据运算结果运算结果中中 央央 处处 理理 器器操作命令内内 存存 储储 器器CPU的组成及其与内存的关系的组成及其与内存的关系（P44 图图2-5）二二. . 指令与指令系统指令与指令系统 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 器器 操作命令 内内 存存 储储 器器 命令判断正误：判断正误： 计算机的性能主要由计算机的性能主要由 CPU决定，决定，CPU的运算速度又与的运算速度又与CPU的工作频率密切相的工作频率密切相关。因此，关。因此，主频为主频为2Ghz的的Pentium4作为作为CPU的一台的一台PC机，

5、比使用机，比使用主频为主频为1Ghz的的Pentium4作为作为CPU的的PC机速度高一倍。机速度高一倍。芯片组就好象“粘合剂”，它将微处理器与主板的其他部分连接，继而与计算机的其他部分相连。在一台PC上，芯片组包括两个基本部分北桥和南桥。计算机的所有不同部件都通过芯片组与CPU通信。 二、内存二、内存 1 1、概述：、概述： 存储器存储器= =内存内存+ +外存外存 存储器的层次结构（存储器的层次结构（p50 p50 图图2-102-10） 内存分为：内存分为：RAM RAM 随机存储器随机存储器 ROM ROM 只读存储器只读存储器 它们均由不同性能的集成电路组成它们均由不同性能的集成电路

6、组成RAMRAM： （断电后，信息丢失）（断电后，信息丢失）易失性易失性 D DRAMRAM：动态：动态RAMRAM； 集成度高集成度高. .功耗低功耗低. .成本低成本低. .慢慢. .用做一般主存用做一般主存 S SRAMRAM：静态：静态RAM.RAM.特点：与上相反特点：与上相反. .用做用做cachecacheROMROM（断电后，信息保留）（断电后，信息保留） 非非易失性易失性. . Flash ROMFlash ROM：闪存。用于：闪存。用于BIOSBIOS，U U盘，盘，DCDC中中小结：小结：p51 p51 图图2-112-11内存条的安装内存条的安装3. 3. 主存主存：（

7、一般指（一般指RAMRAM）由多个由多个DRAMDRAM芯片搭建而成芯片搭建而成每个单元：一个每个单元：一个ByteByte；每个单元一个编号；每个单元一个编号( (地址地址) )容量：容量：B-KB-MB-GB-TBB-KB-MB-GB-TB存取时间；读存取时间；读/ /写一个单元数据的时间，写一个单元数据的时间，(P51)(P51)级别：级别：nsns（10-9s10-9s）为了提高为了提高DRAMDRAM读写速度，又出现了更为优越的读写速度，又出现了更为优越的RDRAM(RDRAM(总线式总线式DRAM)DRAM)和和DDR SDRAMDDR SDRAM（双倍数据速率的同（双倍数据速率的

8、同步步DRAMDRAM）. . 内存条：把若干内存条：把若干DRAMDRAM芯片焊接在一小条印刷电路电路上做成。芯片焊接在一小条印刷电路电路上做成。根据内存的封装方式和内存条插槽的规格，可以分为：单列直根据内存的封装方式和内存条插槽的规格，可以分为：单列直插式内存条模块插式内存条模块(SIMM(SIMM内存条）和双列直插式内存条模块（内存条）和双列直插式内存条模块（DIMMDIMM内存条）。内存条）。主存储器类型 名 称 CPU 总线 时钟频率 存储器总线 有效时钟频率 存储器数据通路宽度 存储器速率 SDRAM PC133 133 MHz 133MHz 8 Bytes 1.064 GB/s

9、SDRAM PC100 100 MHz 100MHz 8 Bytes 0.8 GB/s DDR SDRAM PC266 133 MHz 266MHz 8 Bytes 2.128 GB/s DDR SDRAM PC200 100 MHz 200MHz 8 Bytes 1.6 GB/s 双通道 RDRAM PC800 400 MHz 800MHz 22Bytes 3.2GB/s 双通道 RDRAM PC1060 533 MHz 1066MHz 22Bytes 4.264 GB/s 速率的来历速率的来历?三三.I/O.I/O总线与总线与I/OI/O接口接口I/OI/O操作操作I/OI/O控制器控制器

10、I/OI/O接口接口 中央处理器 I/O 设备 1 控制 I/O 设备 k 启动 完成 启动 完成 I/O 控制器 k I/O 控制器 1 主存储器 数据 数据 数据 控制 请 求数 据传输 1.CPU执行执行I/O指令时，指令时， 向向I/O控制器发出启动命令控制器发出启动命令2.I/O控制器接受命令，负控制器接受命令，负责对责对I/O设备进行全程控制设备进行全程控制.3.当需要传输数据时，当需要传输数据时， I/O 控制器发出请求控制器发出请求.4.I/O控制器获得授权后，控制器获得授权后， 直接与存储器直接与存储器传输数据传输数据.5.所有数据传输完毕后，所有数据传输完毕后， I/O控制

11、器向控制器向CPU报告报告I/O操作完成操作完成直接与主存直接与主存 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 控制器 控制器 控制器 I/O 端口 I/O 端口 外存储器接口 运算器运算器存储器存储器控制器控制器输入输入输出输出 键盘 鼠标器 打印机 显示器 麦克风 网线 I/O总线 I/O接口 硬盘，光I/O设备 CPU 主主板板 I/O设备 I/O控制器 （扩充卡） 机箱插座 板卡插座 I/O控制器 PCI插槽 内存 主板插槽 机机箱箱 芯芯片片组组 IDE接口 总线数据传输速率（总线总线数据传输速率（总线带宽带宽）不同的设备对应不同的接口不同的设备对应不同的接口一个

12、接口可以接多个设备一个接口可以接多个设备 键盘 鼠标器 打印机 显示器 麦克风 网线 I/O总线 I/O接口 硬盘，光I/O设备 CPU 主主板板 I/O设备 I/O控制器 （扩充卡） 机箱插座 板卡插座 I/O控制器 PCI插槽 内存 主板插槽 机机箱箱 芯芯片片组组 IDE接口 I/O接口接口(连接器连接器)I/O总线总线(主板主板BUS):I/O控制器与控制器与CPU与存储器的与存储器的通道通道,名 称 数据传输方式 数据传输速率 标 准 插头/插座形式 可连接的设备数目 通常连接的设备 串行口 串行, 双向 5019200 b/s RS-232E 或 RS-422 DB25F 或DB9

13、F 1 鼠标器，MODEM 并行口 (增强式) 并行, 双向 1.5MB/s IEEE 1284 DB25M 1 打印机，扫描仪 USB（1.1） 串行, 双向 0.1875Mb/s 或 1.5MB/s USB A 最多 127 鼠标器，数码相机，移动盘，扫描仪等 USB（2.0） 串行, 双向 60MB/s USB A 最多 127 外接硬盘， 数字视频设备等高速设备 FireWire (i.Link) 串行, 双向 12.5,25,50MB/s最高 400MB/s IEEE 1394 最多 63 数字视频设备 SCSI 并行, 双向 5,10,20,40,80 或160MB/s SCSI-

14、2 SCSI-3 Ultra SCSI C50F 最多 7 或 15 硬盘， 扫描仪， 光驱，磁带机 显示器输出接口 并行, 单向 200500MB/s VGA HDB15 1 显示器 PS/2 接口 低速 IBM 1 键盘或鼠标器 键盘接口 串行, 单向 低速 1 键盘 红外线接口(IrDA) 串行, 双向 115,000 bps 或 4 Mbps 红外线数据协会 不需要 1 键盘， 鼠标器， 打印机等 USB是总线是总线?是接口是接口?4、单选题：单选题：右图是右图是PC机主板的示机主板的示意图，其中意图，其中(1)(2)(3)分分别是：别是：NC2.4.1 2.4.1 键盘键盘2.4.1

15、 2.4.1 键盘键盘n作用：一种输入指示设备。作用：一种输入指示设备。n原理：机电或光学的原理。原理：机电或光学的原理。n分类分类: :机械式、光机式、光电式机械式、光机式、光电式n接口：接口：PS-2PS-2接口（接口（6 6针小圆形接口）、针小圆形接口）、USBUSB接口接口 n笔记本上的鼠标：轨迹球、指点杆、触摸板笔记本上的鼠标：轨迹球、指点杆、触摸板n其他：操纵杆（游戏）、触摸屏（大厅查询）其他：操纵杆（游戏）、触摸屏（大厅查询） 2.4.2 鼠标器鼠标器 功能：扫描仪是将原稿（图片、照片、书稿）的影像功能：扫描仪是将原稿（图片、照片、书稿）的影像输入计算机的一种输入设备。输入计算机

16、的一种输入设备。 原理：光电转换原理原理：光电转换原理 分类：手持式、平板式、胶片扫描仪和滚筒扫描仪分类：手持式、平板式、胶片扫描仪和滚筒扫描仪 主要性能指标：分辨率、色彩位数、扫描幅面、与主主要性能指标：分辨率、色彩位数、扫描幅面、与主机的接口机的接口作用：图像输入设备。将照片以数字形式记录下来。作用：图像输入设备。将照片以数字形式记录下来。原理：见书原理：见书6363页页主要性能指标：主要性能指标：CCDCCD（Charge Couple DeviceCharge Couple Device电荷耦合器件）像素电荷耦合器件）像素的数目的数目存储卡的容量存储卡的容量思考：一台思考：一台2002

17、00万像素的数码相机可以拍摄多高分辨率万像素的数码相机可以拍摄多高分辨率的照片？若存储容量为的照片？若存储容量为128MB128MB，一次最多可以拍摄这样，一次最多可以拍摄这样的照片多少张？的照片多少张？1 1、打印机的作用及分类、打印机的作用及分类针式打印机（击打式）针式打印机（击打式）种类：有种类：有9 9针、针、1616针、针、2424针等几种。针等几种。缺点：打印质量不高，工作噪音大。缺点：打印质量不高，工作噪音大。优点：能多层套打。平推式进纸技术，打印存折和票据。普遍用于优点：能多层套打。平推式进纸技术，打印存折和票据。普遍用于银行、证券、邮电和商业等部门。银行、证券、邮电和商业等部

18、门。耗材：色带，成本低耗材：色带，成本低激光打印机激光打印机是激光技术与复印技术相结合的产物。是激光技术与复印技术相结合的产物。优点：高质量、高速度、低噪音、价格适中优点：高质量、高速度、低噪音、价格适中耗材：感光鼓耗材：感光鼓接口：多使用并行接口或接口：多使用并行接口或USBUSB接口，接口，优点：能输出彩色图像，经济、低噪音，打印效果好，不产生臭氧优点：能输出彩色图像，经济、低噪音，打印效果好，不产生臭氧工作方式：压电喷墨技术和热喷墨技术两大类。工作方式：压电喷墨技术和热喷墨技术两大类。耗材：墨盒，成本高耗材：墨盒，成本高打印精度（打印精度（dpidpi：每英寸可打印的点数，衡量清晰：每英

19、寸可打印的点数，衡量清晰度。度。300dpi 300dpi 是人眼分辨文本与图形边缘是否有锯是人眼分辨文本与图形边缘是否有锯齿的临界点）齿的临界点）针式：针式：180dpi180dpi激光：激光：300300、400400、600600、800800、1200dpi1200dpi喷墨：喷墨：300300360dpi360dpi，高的，高的720dpi720dpi打印速度（打印速度（cpscps：每秒打印的字符数目）：每秒打印的字符数目）针式：针式：100100200CPS200CPS激光、喷墨：激光、喷墨：4PPM4PPM10PPM10PPM（PPMPPM：每分钟打印的页数）：每分钟打印的页数

20、） w 色彩表现能力：打印机可打印不同颜色的总数。色彩表现能力：打印机可打印不同颜色的总数。w 其他：包括打印成本、噪音、打印幅面、打印字体其他：包括打印成本、噪音、打印幅面、打印字体数目及种类、功耗及节能功能、可打印的拷贝数目、数目及种类、功耗及节能功能、可打印的拷贝数目、与主机的接口等与主机的接口等特点：特点： 容量大，造价低，非易失性存储器，速度慢容量大，造价低，非易失性存储器，速度慢种类：种类： 软盘软盘(3.5(3.5英寸英寸,5.25,5.25英寸英寸) ) 硬盘硬盘 磁带磁带 光盘光盘(CD-ROM)(CD-ROM)U U盘盘2.6.1 2.6.1 软盘存储器软盘存储器写保写保护护读写槽读写槽3.53.5英寸软磁盘结构及磁道扇区划分英寸软磁盘结构及磁道扇区划分软磁盘容量计算：软磁盘容量计算：2 2面面* *8080磁道磁道* *1818扇区扇区* *512512字节字节=1474560=1474560字节字节1.44MB1.44MB缺点：缺点：容量小、速度慢、易损坏容量小、速度慢、易损坏磁道柱面