微型计算机系统的组成ppt课件

1、计算机导论计算机导论第第2章章 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成本章导读：本章导读： 重点论述了微机的中央处置器、存储器、重点论述了微机的中央处置器、存储器、输入输入/输出设备的类型、开展和主要性能目的。输出设备的类型、开展和主要性能目的。 重点内容：重点内容： 计算机软、硬件系统构成、中央处置器的类计算机软、硬件系统构成、中央处置器的类型、性能和目的型、性能和目的 、存储器的类型、性能和目的输、存储器的类型、性能和目的输入入/输出设备的类型、性能和目的。输出设备的类型、性能和目的。 计算机导论计算机导论第第2章章 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 2.1 2.1 概述概述 2

2、.2 2.2 中央处置器中央处置器CPU CPU 2.3 2.3 存储器存储器2.4 2.4 总线与输入总线与输入/ /输出输出 接口电路接口电路2.5 2.5 输入输入/ /输出设备输出设备计算机导论计算机导论2.1 概述概述2.1.1 硬件系统 微型计算机的硬件系统主要由CPU、存储器、系统总线、接口电路及I/O设备等部件组成。 计算机导论计算机导论2.1 概述概述2.1.1 硬件系统内存储器内存储器控制器控制器输入输入设备设备输出输出设备设备数据流数据流地地 址址控制流控制流运算器运算器计算机导论计算机导论光盘驱动器软盘驱动器主机箱显示器键盘鼠标计算机导论计算机导论微型计算机任务原理运算

3、处置 存储记录 控制协调计算机导论计算机导论计算机的言语二进制计算机导论计算机导论二进制概念128128瓦瓦3232瓦瓦6464瓦瓦1616瓦瓦8 8瓦瓦4 4瓦瓦1 1瓦瓦2 2瓦瓦信息复制的准确性信息复制的准确性运算规那么简单运算规那么简单电子线路制造计算机成为能够电子线路制造计算机成为能够计算机导论计算机导论程序和指令机器指令格式机器指令格式操作码操作码 操作数操作数机器执行什么操作机器执行什么操作执行对象详细数、存放位置执行对象详细数、存放位置计算机导论计算机导论信息的存储单位位位BitBit：度量数据的最小单位：度量数据的最小单位字节字节ByteByte：最常用的根本单位：最常用的根

4、本单位K K 字节字节1K = 1024 byte1K = 1024 byteM M兆字节兆字节1M = 1024 K1M = 1024 KG G吉吉 字节字节1G = 1024 M 1G = 1024 M T T太字节太字节1T = 1024 G1T = 1024 Gb7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0=27+ 24+ 22+ 20计算机导论计算机导论2.1 概述2.1.2 软件系统 软件是提高计算机运用效率、扩展计算机功能的程序总称，它由各种程序和数据组成。软件系统由系统软件和运用软件组成。 在硬件根底上的系统软件是对硬件功能的扩展与完善，而操作系统是配置在硬件上的第一层软件，它

5、是对硬件功能的第一次扩展，从而构成了一个比硬件裸机功能更强大、运用更方便的虚拟计算机。一切系统适用程序以及更上层的运用程序都在操作系统虚拟机上运转，他们受操作系统的一致管理和控制。硬件和软件的整体称为计算机系统资源，其系统构成表示图见图2-2。 计算机导论计算机导论2.1 概述 软件 系统软件 程序设计语言 应用软件：如软件包、数据库等 机器语言 汇编语言 高级语言 监控程序 操作系统 编辑程序 解释程序 编译程序 诊断程序 2.1.2 软件系统计算机导论计算机导论硬件系统硬件系统软件系统软件系统主机主机外部设备外部设备系统软件系统软件运用软件运用软件中央处置器中央处置器内存储器内存储器输入设

6、备输入设备输出设备输出设备外存储器外存储器操作系统操作系统言语处置系统言语处置系统系统效力程序系统效力程序数据库管理系统数据库管理系统文字处置软件文字处置软件表格处置软件表格处置软件辅助设计软件辅助设计软件实时控制软件实时控制软件运算器运算器控制器控制器只读存储器只读存储器随机存储器随机存储器计算机导论计算机导论2.2 中央处置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技术和开展 1、CPU主要性能目的1CPU字长：CPU的字长位数通常是指CPU内部数据总线宽度或位数。它是CPU数据处置才干的重要目的。2CPU主频。CPU主频也叫CPU的任务频率或CPU内部总线频率，是CPU内核整数和浮点运算器电

7、路的实践运转频率，亦是CPU本身任务频率。 计算机导论计算机导论2.2 中央处置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技术和开展 3CPU外频。CPU的外频也是指CPU从主板上获得的任务频率。它是由主板上晶体震荡电路为CPU提供的基准时钟频率，也就是主板的任务频率。4CPU倍频系数 CPU主频、外频和倍频系数关系如下： CPU主频 = CPU外频 倍频系数5前端总线频率。前端总线FSB：Front Side Bus指主板芯片组中的北桥芯片与CPU之间传输数据的通道，因此也可以称为是CPU的外部总线。计算机导论计算机导论2.2 中央处置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技术和开展 2、CPU

8、技术1CPU字长：CPU的字长位数通常是指CPU内部数据总线宽度或位数。它是CPU数据处置才干的重要目的。2CPU主频。CPU主频也叫CPU的任务频率或CPU内部总线频率，是CPU内核整数和浮点运算器电路的实践运转频率，亦是CPU本身任务频率。 计算机导论计算机导论2.2 中央处置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技术和开展 2、CPU技术4指令与数据分开。经典奔腾有两个高速缓存，一个用于缓存指令，一个用于缓存数据，这种把指令与数据分开存取构造称为哈佛构造5固化常用指令。奔腾把常用指令，例如把MOV、ADD、INC、DEC、PUSH等指令改用硬件实现，而不用微代码操作，使指令的运转速度进一

9、步加快。6加强的32位数据总线。7采用PCI部分总线。8错误检测及功能冗余校验技术。9能源效率技术。10支持多重处置。计算机导论计算机导论2.2 中央处置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技术和开展 3、CPU的开展 CPU从最初开展至今曾经有三十多年的历史了，这期间，按照其处置信息的字长，CPU可以分为：4位处置器、8位处置器、16位处置器、32位处置器以及64位处置器，可以说个人电脑的开展是随着CPU的开展而前进的，甚至可以说英特尔的开展史就是CPU的开展史。计算机导论计算机导论2.2 中央处置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技术和开展 3、CPU的开展几种CPU的外观图如下所示

10、。 图 2-3 4004CPU 图 2-4 80386 计算机导论计算机导论2.2 中央处置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技术和开展 3、CPU的开展几种CPU的外观图如下所示。 图 2-5 80486 图 2-6 Pentium Pro 计算机导论计算机导论2.2 中央处置器CPU 2.2.1 CPU主要目的、技术和开展 3、CPU的开展几种CPU的外观图如下所示。 图 2-7 Celeron 图 2-8 Pentium 4 图 2-9 Itanium 计算机导论计算机导论2.2 中央处置器中央处置器CPU2.2.2 CPU的根本组成1、控制单元 控制单元Contral Unit是硬

11、件系统的控制部件。它能自动、逐条地从内存储器中取出指令，将指令翻译转换成控制信号电脉冲，并按时间顺序和节拍，发往其他部件，指挥各部件有条不紊地协同任务。2运算单元 运算单元Arithmetic Logic Unit，ALU又称为算术逻辑单元，是担任处置数据的部件。它既能进展加、减、乘、除等算术运算，又能进展与、或、非、比较等逻辑运算。可以把它比做数据的加工厂。计算机导论计算机导论2.2 中央处置器CPU2.2.2 CPU的根本组成3、摩尔定律 在芯片制造技术中，有一条摩尔定律Moores Law，即每十八个月集成电路的密度翻一番，表示它的功能要翻一番。摩尔是英特尔公司的开创人之一，20多年来，

12、该定律在业界不断正确，带动着微机不停地更新换代，总的趋势是CPU字长“位数不断增多，速度目的“主频不断加快，功能不断加强，而价钱又不断下降。计算机导论计算机导论计算机第一定律摩尔定律单单位位时时间间执执行行的的指指令令数数百万条百万条/每秒每秒每每18个月芯片才干增长一倍。个月芯片才干增长一倍。晶体管数晶体管数计算机导论计算机导论2.3 存储器2.3.1 存储器的分类1、按存储介质分类1半导体存储器2磁外表存储器3光存储器2、按存储器的读写功能分类1只读存储器ROM2随机存储器RAM计算机导论计算机导论2.3 存储器2.3.1 存储器的分类3、按信息的可保管性分类1非永久性记忆的存储器。2永久

13、性记忆的存储器4按在微机系统中的作用分类1主存储器2辅助存储器3高速缓冲存储器计算机导论计算机导论2.3 存储器2.3.2 存储器的根本性能目的1、存储容量存储器可以存储的二进制信息总量称为存储容量。存储容量通常以字节B为单位来表示，对于大容量存储器还可以用千字节KB、兆字节MB、吉字节GB、太字节TB等表示。其换算关系为：1KB=210B=1024B1MB=220B=1024KB1GB=230B=1024MB1TB=240B=1024GB计算机导论计算机导论2.3 存储器2.3.2 存储器的根本性能目的2、存取速度 存储器的存取速度可以用存取时间和存取周期来衡量。 1存取时间。存取时间是指启

14、动一次存储器操作到完成该操作所用的时。 2存取周期。存取周期是指延续两次独立的存储器操作之间的最小时间间隔。通常存取周期略大于存取时间，其差别与存储器的物理实现细节有关。3、价钱存储器的价钱常用每位的价钱来衡量。计算机导论计算机导论2.3 存储器 2.3.3 存储系统的层次构造 所谓存储系统的层次构造，就是把各种不同存储容量、存取速度和价钱的存储器按层次构造组成多层存储器，并经过管理软件和辅助硬件有机组合成一致的整体，使所存放的程序和数据按层次分布在各种存储器中。目前，在计算机系统中通常采用三级层次构造来构成存储系统，主要由高速缓冲存储器Cache、主存储器和辅助存储器组成，如图2-10所示。

15、计算机导论计算机导论 CPU 高 速 缓 存 主 存 储 器 I/O 控 制 电 路 高 速 缓 存 辅 存 磁 盘 光 盘 磁 带 图 2-10 存 储 系 统 的 多 级 层 次 结 构 计算机导论计算机导论2.4 总线与输入/输出接口电路 2.4.1 总线 总线：计算机系统中传输信息的公共通道。按位置可将总线分为以下三类： 1片内总线：片内总线是指在微处置器芯片内部各单元之间传输信息的总线，它主要用于芯片级的互连。 2系统总线：也称内总线，用以实现微机系统与各种扩展插件板之间的相互衔接，是微机系统所特有的总线，普通用于模板之间的衔接，系统总线有时也称为板级总线。目前这类总线已根本上实现了

16、规范化，例如STD总线、ISA总线、VESA总线、PCI总线等。在微型计算机主板上的各种扩展插槽都属于内总线。计算机导论计算机导论2.4 总线与输入/输出接口电路 2.4.1 总线3外部总线 这是微型计算机之间或微型计算机与外部设备之间进展通讯的总线，主要用于设备级的互连。外部总线也称为通讯总线。其种类比较多，通常与特定的设备有关，例如：RS-232C总线、RS-458总线、USB总线等。 图2-11所示即为常见的微型计算机总线层次的典型构造。计算机导论计算机导论扩充存储器打印机接口通信接口网络接口仪表接口计算机打印机智能仪表局域网络ROMRAMI/O接口CPU内总线芯片总线外总线主机板计算机

17、导论计算机导论2.4 总线与输入/输出接口电路2.4.2 ISA、PCI、AGP、USB、IEEE 4总线1ISAIndustry Standary Architecture总线1数据宽度：16位2任务频率：8MHZ3数据传输率：8Mb/S4寻址空间：1M2PCIPeripheral Component Interconnect总线1数据宽度：32位，可扩展到64位2任务频率：33MHZ3数据传输率：133Mb/S计算机导论计算机导论2.4 总线与输入/输出接口电路2.4.2 ISA、PCI、AGP、USB、IEEE 4总线3、AGPAdvanced Graphics Port总线 AGP是I

18、ntel公司配合Pentium处置器开发的总线规范，它是一种可自在扩展的图形总线构造。1数据宽度：32位2任务频率：33MHZ或133MHZ3数据传输率：266Mb/S或533Mb/S4、通用串行总线USBUniversal Serial Bus总线 通用串行总线是一种新型的输入/输出总线接口。USB接口为外部设备提供电源， USB设备可以起集线器作用，经过集线器可同时衔接127台输入/输出设备。最大数据传输率为12Mb/S。计算机导论计算机导论2.4 总线与输入/输出接口电路2.4.2 ISA、PCI、AGP、USB、IEEE 4总线5、IEEE l394总线 IEEE l394是一种衔接外

19、部设备的机外总线，按串行方式通讯。这种接口规范允许把计算机、计算机外部设备如硬盘、打印机、扫描仪、各种家电如数码相机、DVD播放机、视频等非常简单地衔接在一同。计算机导论计算机导论2.4 总线与输入/输出接口电路2.4.3 输入/输出接口电路1、硬盘接口 目前在微机中运用最广泛的硬盘接口规范是IDE和SCSI规范。1IDE由Compaq开发并由Western Digital公司消费的硬盘控制器接口。它的最大特点是把控制器集成到硬盘驱动器内。2EIDEEnhanced IDE接口规范。EIDE是Western Digital为取代IDE而开发的接口规范。采用EIDE接口的微机系统中，己直接将EI

20、DE接口集成在主板上，不再需求单独的适配卡。计算机导论计算机导论2.4 总线与输入/输出接口电路2.4.3 输入/输出接口电路3SCSISmall Computer System Interface，小型计算机系统接口接口规范。SCSI由美国国家规范协会ANSI1986年6月公布的接口规范称为SCSI-1，1990年又推出了SCSI-2规范。可与各种采用SCSI接口规范的外部设备相连，如硬盘驱动器、扫描仪、光盘、打印机和磁带驱动器等。计算机导论计算机导论2.4 总线与输入/输出接口电路2.4.3 输入/输出接口电路2、RS-232-C接口 RS-232-C是美国电子工业协会EIAElectro

21、nic Industry Association制定的一种串行接口规范。RS是英文“引荐规范的缩写，232为标识号，C表示修正次数。RS-232-C总线规范设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道，在多数情况下主要运用主通道，对于普通的通讯，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接纳线及一条地线。最大通讯间隔为15m。串行接口目前最普遍的用途是衔接鼠标和调制解调器，常被称为异步通讯适配器接口，串行端口插座分为9针或25针两种。串行接口被赋予专门的设备名COMl和COM2。计算机导论计算机导论2.5 输入/输出设备2.5.1 输入设备1、键盘 微型机的键盘是从英文打字机演化而来的。键盘

22、是微型计算机不可短少的输入设备，如图2-12所示。任何一台微机首先必需具备一个规范的通用键盘，在这个键盘上应有26个英文字母键，“0到“9十个阿拉伯数字键和其他一些功能键。图 2-12 键盘 计算机导论计算机导论2.5 输入/输出设备2.5.1 输入设备2鼠标 由于Windows操作系统的盛行，因此在和计算机沟通方式中，鼠标这类指向安装便有其重要的位置。鼠标能方便地将光规范确定位在要指定的屏幕位置，很方便地完成各种操作。因此，在Windows操作系统中鼠标是必不可少的输入设备。如图2-13所示。 鼠标分为机械式、光学式、光学机械式、光电式几种，对鼠标的操作可分为左击、右击、双击及拖动，这四种不

23、同的操作可以实现不同的功能。 鼠标器最常用接口有3种：串行口、公用鼠标器端口PS/2、USB接口。计算机导论计算机导论图 2-13 鼠标 计算机导论计算机导论2.5 输入/输出设备2.5.1 输入设备3、扫描仪 扫描仪是计算机输入图片运用的主要设备，它内部有一套光电转换系统，可以把各种图片信息转换成计算机图像数据，并传送给计算机，再由计算机进展图像处置、编辑、存储、打印输出或传送给其他设备。 按颜色来分，扫描仪分成单色和彩色两种；按操作方式分，可分为手持式和台式扫描仪。 扫描仪的主要技术目的有分辨率、灰度层次、扫描速度等。 扫描仪如图2-14所示计算机导论计算机导论图 2-14 扫描仪 底座顶

24、盖透明玻璃计算机导论计算机导论2.5 输入/输出设备2.5.2 输出设备1、显示设备1CRT显示器 CRT显示器可以依显像管的颜色来分，如单色和彩色，彩色可以显示彩色，也可以显示单色。但是，在实践运用中，人们习惯于以显示器所衔接主机的显示卡来分。如MDA单色显示器、CGA彩色显示器、EGA彩色显示器、VGA彩色显示器、TVGA彩色显示器等。 CRT显示器如图2-15所示。计算机导论计算机导论图 2-15 CRT 显示器 计算机导论计算机导论2.5.2 输出设备CRT显示器的主要技术目的：1屏幕尺寸：指屏幕对角线长度，普通有14、15、17、19、20、21英寸等多个尺寸。2点距：指CRT阴极射

25、线管上两个颜色一样的磷光点之间的间隔，单位是mm3像素和分辨率：分辨率指屏幕上像素的数目，像素是指组成图像的最小单位，也即上面提到的发光点。比如，800600的分辨率是说在程度方向上有800个像素，在垂直方向有600个像素。为了控制像素的亮度和彩色深度，每个像素需求很多个二进制位来表示，假设要显示256种颜色，那么每个像素至少需求8位一个字节来表示。2.5 输入/输出设备计算机导论计算机导论2.5 输入/输出设备2.5.2 输出设备2LCDLiquid Crystal Display，液晶显示器。有低眩目的全平面屏幕，低功耗和普通监视器的100W相比，只需5W。有源阵列的LCD面板的颜色质量实践上超越了大多数CRT显示器。LCD显示器提供比同尺寸CRT显示器更大的可视图像，有4种根本的LCD选择：无源阵列单色、无源阵列彩色、有源阵列模拟彩色和最新的有源阵列数字彩色。 LCD显示器如图2-16所示。计算机导论计算机导论