计算机组成原理302的知识

第二章计算机组成原理1计算机的组成计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。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。主机和外设的区分CPU、内存储器、总线等构成了计算机的主机；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。：2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3计算机的组成PC机的物理组成：机箱、显示器、键盘、鼠标器等。机箱内包含：主板、硬盘、软驱、光驱、电源、风扇等。4计算机的分类按内部逻辑结构分为单处理机、多处理机(并行机)。按字长分为16位机、32位机或64位计算机等。5计算机的分类按计算机的性能、用途和价格分为：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。6计算机的分类按计算机的性能、用途和价格分为：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）。7计算机的分类按计算机的性能、用途和价格分为：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。8计算机的分类按计算机的性能、用途和价格分为：个人计算机（PersonalComputer）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。9计算机的分类按计算机的性能、用途和价格分为：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。10计算机性能指标微处理器的发展标志：字长、结构、功能、晶体管数目和工作频率。11计算机性能指标运算速度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）。世界第一台计算机ENIAC的运算速度：5000次/秒目前计算机的速度：银河Ⅲ：130亿次／秒(国产机）曙光3000：3800亿次／秒(国产机，国内最快)EarthSimulator(地球仿真超级计算机)：350000亿次/秒浮点运算（NEC公司，世界最快）12计算机性能指标字长中央处理器中运算器和寄存器的宽度。即数据在运算器中做运算或存储时的二进制位数。字长决定了计算的精度。字长通常是2的整数次幂。微处理器字长演变：Intel4004:4位(1971年，世界第一个微处理器)Intel8008,8080:8位Intel8086:16位Intel80386,80486,pentium：32位131计算机的组成1.1中央处理器1.2存储体系1.3主板主要部件1.4系统总线1.5输入设备1.6输出设备14中央处理器（CPU）包含运算器和控制器能够高速地进行算术运算和逻辑运算负责对输入信息进行各种处理的部件一台计算机中有多个处理器，它们各有其不同的任务。中央处理器承担系统软件和应用软件运行任务的处理，是任何一台计算机必不可少的核心组成部件15中央处理器（CPU）运算器（执行单元）对数据进行各种算术运算和逻辑运算。控制器取指令，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。寄存器组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。16中央处理器（CPU）寄存器运算器控制器指令数据运算结果中央处理器操作命令内存储器17中央处理器（CPU）高速缓冲存储器CPU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。18中央处理器（CPU）超标量结构为了加快CPU中指令的处理速度，CPU在执行当前指令的同时，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”。19中央处理器并行处理和多处理器系统使用多个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”。【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。A．一个 B．两个 C．四个 Ｄ．多个20中央处理器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）。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。21指令和指令系统指令和指令系统基本概念指令执行过程22指令和指令系统基本概念指令对计算机进行程序控制的最小单位。指令用二进制位表示，规定计算机执行什么操作。大多数情况下，指令由操作码和操作数地址两部分成组23指令和指令系统基本概念指令系统或指令组CPU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（instructionset）。指令系统中有数以百计的不同的指令。指令系统分为两类：CISC（复杂指令集计算机）、RISC（精简指令集计算机）。24指令和指令系统基本概念扩展指令集新型号的CPU可以通过增加指令集功能的方法来提高CPU的运算速度。25指令和指令系统基本概念计算机指令系统的“兼容性”问题由于每种类型的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。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。26指令执行过程（1）CPU的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器。（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。（3）根据操作数的位置从存储器取得操作数。……→27指令执行过程（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。（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。（6）修改指令计数器，决定下一条指令的地址。●28CPU的性能CPU的运算速度与CPU的工作频率、cache容量、指令系统、运算器的逻辑结构等都有关系。29CPU的性能工作频率主频：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。30CPU的性能工作频率外频：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。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。31存储体系存储程序和数据(包括原始数据、中间运算结果与最终结果等)的部件内存储器(简称内存或主存)外存储器(简称外存或辅存)32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33存储体系内存储器(简称内存或主存)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。直接与CPU相连接（CPU可直接访问）。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。存储介质：半导体芯片。34存储体系外存储器(简称外存或辅存)存取速度慢、容量相对大，价格相对低。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。存储介质：磁盘、光盘、磁带等35内存储器专题内存储器由称为存储器芯片的半导体集成电路组成。半导体存储器芯片按照是否能随机地进行读写，分为只读存储器(ReadOnlyMemory，简称ROM)随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)两大类36内存储器专题只读存储器(ReadOnlyMemory，简称ROM)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。37内存储器专题只读存储器按照ROM的内容是否能改写，ROM可分为以下几类：MaskROM（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。PROM（ProgrammableROM）和EPROM（ErasableProgrammableROM），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。FlashROM（快擦除ROM，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，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BIOS程序，还可使用在数码相机和优盘中。38内存储器专题随机存储器随机存取存储器(RandomAccessMemory，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。39内存储器专题SRAMSRAM芯片用于构造高速Cache（高速缓冲存储器），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。40内存储器专题Cache容量为解决内存速度与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。41内存储器专题Cache容量CPU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），CPU就从主存中读取，同时将读取的内容存于Cache中。Cache可看成是主存中面向CPU的一组高速暂存存储器。42内存储器专题Cache容量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。随着CPU的速度越来越快，系统主存越来越大，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。43内存储器专题Cache容量Cache分为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。二级缓存的容量要大于一级缓存的容量。一级缓存（L1Cache）（容量：几KB～几十KB）二级缓存（L2Cache）（容量：128KB～1MB）44内存储器专题DRAM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、DDRSDRAM、双通道RDRAM。后者运算速率比前者更大。45内存储器专题DRAM相关的重要概念和计算存储容量含义：指存储器所包含的存储单元的总数。★★★单位：MB（1MB＝220字节）或GB（1GB＝230字节）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。46内存储器专题DRAM相关的重要概念和计算存取时间含义：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。单位：ns（1ns=10-9秒）47内存储器专题DRAM相关的重要概念和计算常见内存条规格单列直插式内存条（SingleIn-lineMemoryModules，SIMM）：72线，数据线宽度32位。双列直插式内存条（DoubleIn-lineMemoryModules，DIMM）：SDRAM，168线，数据线宽度64位；DDRSDRAM，184线，数据线宽度64位。Rambus内存条模块（简称RIMM内存条）48内存储器专题DRAM相关的重要概念和计算内存带宽计算内存带宽：指内存与南桥芯片之间的数据传输率，单位一般为“MB/s”或“GB/s”。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）49内存储器专题DRAM相关的重要概念和计算CPU寻址大小计算如果CPU的地址线宽为n，那么CPU的寻址大小是2n

50计算机性能指标存储容量主要包括：内存容量，硬盘容量。度量单位：B，KB，MB，GB，TB1B（字节,Byte）=8位二进制数（个人计算机主存的地址编码单元,bit）1KB=1024B=210B1MB=1024KB=220B1GB=1024MB=230B1TB=1024GB=240B例如：内存512MB，硬盘80GB51计算机性能指标【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＿＿＿。A．36根 B．35根 C．32根 Ｄ．24根【试题分析】由教材内容可知，1GB=1024MB＝230B，即30根地址线可以寻址1G，那么再加5根地址线时，235＝25×230＝32×230B，即35根地址线可以访问32G。52外存储器专题(1)软盘存储器组成：软盘片、软盘驱动器、软盘控制器、软盘存储器3.5英寸软盘片的信息存储模式与存储容量两个记录面，即两个读写磁头(从0开始编号)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)每个磁道有18个扇区(从1开始编号)每个扇区存储512字节二进制数据存储容量=磁盘面数磁道数扇区数512字节 =28018512（字节）=1.44MB读写数据的最小单位：扇区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）53外存储器专题(1)软盘存储器格式化后软盘上的数据区域：引导扇区（系统盘）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。文件分配表(FAT)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。文件根目录区位于0号磁道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）。数据区根目录区之后，存储文件中的数据或子目录（文件夹）表项的区域。54外存储器专题(2)硬盘存储器作用：长期保存各类信息特点：可读写，大容量，不便携带组成：磁盘片（存储介质）；主轴与主轴电机；移动臂和磁头；控制电路工作原理: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。55外存储器专题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56外存储器专题硬盘信息记录模式（同软盘）与存储容量：一个硬盘驱动器中包含多张盘片每个盘片有两个记录面（两个磁头）每个记录面有若干磁道柱面cylinder：所有记录面中半径相同的所有磁道每个磁道有若干扇区每个扇区存储512字节的二进制数据存储容量=磁盘面数（磁头数）磁道数（柱面数）扇区数512字节57外存储器专题硬盘读写某个扇区中数据的过程：

已知要读写的扇区地址：磁头号（所在记录面），例如，0号磁头柱面号（所在的磁道），例如，0号柱面扇区号（所在的扇区），例如，1号扇区读写过程：58外存储器专题硬盘主要性能指标:(1)存储容量（单位：GB）(2)Cache容量（单位KB或MB）与主板上的高速缓存（RAMCache）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。59外存储器专题(3)数据传输速率（单位MB/s）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)。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；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。硬盘的内部传输速率＜外部传输速率60外存储器专题硬盘主要性能指标:(4)平均等待时间（AverageLatencyTime）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。(5)平均寻道时间（AverageSeekTime）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。(6)平均访问时间（AverageAccessTime）平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。61外存储器专题硬盘常见操作:(1)硬盘分区：在一个物理硬盘上建立多个逻辑硬盘（C:、D:….）。作用：安装多个操作系统，便于文件分类管理，利于预防病毒(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。(3)碎片整理等。62外存储器专题格式化后逻辑盘上的数据区域主引导扇区：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文件分配表（FAT）：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）63外存储器专题格式化后逻辑盘上的数据区域文件根目录区：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）数据区：存储文件中的数据或文件夹表项的区域64外存储器专题硬盘驱动器与主机的接口电路功能：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。接口电路：IDE接口（IntegratedDriveElectronics集成驱动电子设备）SCSI接口（SmallComputerSystemInterface，小型计算机系统接口）65外存储器专题【2007真题】数据传输速率是衡量硬盘性能的一项指标。硬盘的内部传输速率大于外部传输速率。（×）66外存储器专题（3）移动存储器闪存盘（优盘）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（8MB～2GB），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。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。移动硬盘存储容量：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器。其容量大，兼容性好，即插即用，速度快，体积小，安全可靠。67外存储器专题(4)光盘存储器优点：成本低，存储密度高，容量大，可靠性高，不易受损，耐用，易于长期保存数据缺点：读出速度和数据传输速度比硬盘慢得多光盘存储器两大类型：CD光盘存储器，DVD光盘存储器68外存储器专题CD光盘存储器的组成：CD光盘片，CD光盘驱动器（光盘刻录机）CD光盘片（CompactDisk,小型光盘）CD-ROM光盘片：只读光盘。不能删除也不能写入，只能读出盘中的信息。存储容量650MB，700MBCD-R光盘片：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。CD-RW光盘片：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。69外存储器专题CD光盘信息存储原理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”。信息读取原理CD-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。70外存储器专题CD光盘驱动器CD-ROM光盘驱动器（简称：光驱）主要性能指标：读取数据速度单速：150KB/S4速（4X）：4×150KB/S40速（40X）：40×150KB/S（一般转速也是单速光驱的40倍）CD-RW刻录机主要性能指标：读取数据速度，复写数据速度，刻录速度（例如，40X,12X,40X），数据缓冲区的大小，兼容性（数据格式），有无刻不死功能等。CD光盘驱动器的接口类型SCSI(小型计算机系统)接口、IDE接口、并行口和USB接口等多种71外存储器专题DVD光盘存储器DVD光盘存储器的组成：DVD光盘片（DigitalVersatileDisk,数字多用途光盘，存储容量一般为4.7GB，最大可达17GB）DVD驱动器DVD光盘存储器特点：容量大可靠性高安全性好72外存储器专题DVD光盘片分类DVD-ROM——DVD只读光盘，用途类似CD-ROMDVD-R（或称DVD-Write-Once)——限写一次的DVD，用途类似CD-RDVD-RAM(或称DVD-Rewritable)——可多次读写的光盘，用途类似CD-RWDVD-Video——家用影视光盘，用途类似LD或VCDDVD-Audio——音乐光盘，用途类似CD唱片73外存储器专题DVD提高存储容量(7倍)的措施更小的凹点长度数据轨道间隔紧密数据区域稍大一点更有效的信道比特调制更有效的纠错较少的段开销采用较短波长的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74外存储器专题表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(DVD-1)2.66(DVD-2)2.92(DVD-3)5.32(DVD-4)75外存储器专题最常见的DVD光盘是：单面单层DVD光盘结构（DVD-5）单面双层DVD光盘结构（DVD-9）76外存储器专题DVD驱动器分类DVD播放机：专门用于播放DVD影碟的DVD影碟机DVD-ROM：安装在PC机上使用的DVD-ROM（DVD光驱）77外存储器专题【2007真题】某CD－ROM驱动器的速率标称为40X，表示其数据的传输速率为＿＿＿。A．2000KB/s B．4000KB/s C．6000KB/s Ｄ．8000KB/s78存储体系【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。A．硬盘 B．软盘 C．内存 Ｄ．缓存79主板主要部件主板上安装：CPU插座、芯片组、第2级高速缓存(有些已做在CPU中)、内存储器插座(SIMM或DIMM)、总线插槽、BIOSROM芯片、CMOS芯片、时钟、电池、I/O控制器、I/O端口、扩充卡等部件。80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81主板主要部件芯片组（Chipset）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。82主板主要部件芯片组（Chipset）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。南桥芯片，负责连接硬盘、USB接口、PCI接口等其他接口。南桥芯片和北桥芯片之间也有通道进行数据通讯。83主板主要部件存储控制器：连接CPU总线、存储器总线,AGP图形显示接口I/O控制器：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、BIOSROM芯片84主板主要部件BIOS（BasicInput/OutputSystem）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。是操作系统的最底层部分的可执行程序代码。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。85主板主要部件BIOS（BasicInput/OutputSystem）BIOS包含4部分的程序,一般情况下是不能被修改的（1）POST（PowerOnSelfTest，加电自检)程序(检测计算机故障)（2）系统自举（装入）程序（启动计算机）（3）CMOS设置程序（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）86主板主要部件【2007真题】BIOS的中文名称叫做基本输入/输出系统，它主要包括

。A．CMOS设置程序 B．加电自检程序C．键盘驱动程序 D．系统自举程序87主板主要部件CMOS芯片（互补金属氧化物半导体存储器）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。CMOS是一种半导体存储器芯片，使用电池供电，是非易失性存储器，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。88主板主要部件CMOS设置在启动过程中，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。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：（1）PC机组装好之后第一次加电（2）系统增加、减少或更换硬件或I/O设备（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（4）用户希望更改或设置系统的口令（5）系统因某种需要而调整某些设置参数89I/O操作、接口、控制器I/O端口计算机系统中的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。I/O接口的作用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。90I/O操作的特点多数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。多个I/O设备必须能同时进行工作除了键盘、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I/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91I/O接口分类①从数据传输方式来分：串行接口（一次只传输1位）：COM1,COM2并行接口（8位或者16位、32位一起进行传输）：LTP1②从数据传输速率来分：高速口、低速口。③从是否能连接多个设备来分：总线式（可连接多个设备，被多个设备共享，例如，USB接口）独占式（只能连接1个设备）④从是否符合标准来分：标准接口（通用接口,例如USB）专用接口（专用接口例如VIDEO视频口)（参见教材P25表2-3PC机常用I/O接口）92I/O接口分类2007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。93I/O接口分类USB（UniversalSerialBus，通用串行总线）接口特点：（1）高速、可连接多个设备、串行传输（2）使用4线连接器，体积小，符合即插即用规范（Plug&Play,即PnP）（3）使用“USB集线器”扩展机器的USB接口，最多连接127个设备（4）可通过USB接口由主机向外设提供电源（＋5V，100～500mA）（5）支持热拔插USB的两个版本：1.1版，2.0版传输速率：USB1.1版：12MB/sUSB2.0版：60MB/s94I/O接口分类IEEE-1394（I.Link或FireWire）接口①数据传输速度特别快（高达400MB/s）；②连接器共有6线（4根传送数据，2根传导电源）③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；④支持即插即用，具有热插拔功能。⑤速度高于USB接口。。95I/O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)96I/O操作过程若干控制部件CPU负责I/O操作的启动I/O控制器负责在I/O操作期间对I/O设备进行全程控制97I/O操作过程若干控制部件DMA（DirectMemoryAccess直接存储器存取）控制负责数据传输的控制程序中断负责向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I/O操作是由许多部件协同完成的98系统总线总线的英文名字是“bus”：指的是计算机各部件之间传输信息的一组公用信号线。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。99系统总线从总线的层次角度来看总线分为内部总线、系统总线和外部总线。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。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，系统总线又包括：CPU总线、存储器总线、I/O总线。外部总线则是微机和外部设备之间的总线。100系统总线从总线传输的信号角度来看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，相应的都具备数据总线、地址总线和控制总线。101系统总线从总线标准的角度来看内部总线制定的标准有：I2C总线、SPI总线、SCI总线。系统总线制定的标准有：ISA总线、EISA总线、PCI总线、CompactPCI总线，目前微机中流行的系统总线标准是PCI总线。ISA总线的位宽是16位，PCI总线的位宽宥32位和64位两种。外部总线制定的标准有：RS-232-C总线、IEEE-488总线、USB总线。102系统总线的性能指标总线的带宽：指的是单位时间内总线上可传送的数据量。总线的位宽：指总线能同时传送的数据位数。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。总线带宽（MB/s）=总线位宽/8×总线工作频率103系统总线I/O总线总线（bus）：计算机各部件之间传输信息的一组公用的信号线。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。I/O总线（主板总线）：是各类I/O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。I/O总线上的信号类别：数据信号、地址信号、控制信号I/O总线上线路类别：数据线、地址线、控制线总线控制器：位于主板的芯片组中，协调与管理I/O总线操作104系统总线I/O总线的带宽（总线的数据传输速率）单位时间内总线上可传送的数据量(字节数)计算公式：总线带宽（MB/s）=（数据线宽度/8）×总线工作频率（MHz）105输入设备输入（input）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输入设备用来向计算机输入信息的设备。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106输入设备键盘作用：可以将字符或命令等输入到计算机中。工作原理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。键的个数：104键盘（台式PC机普遍采用）108键盘。与主机的接口PS/2接口USB接口无线接口（用于无线键盘）107输入设备鼠标器作用一种指示设备（pointingdevice）,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。组成：左键、右键、滚轮等机械式鼠标工作原理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。（机械式鼠标价格便宜，但故障率较高，要经常清洗）108输入设备分辨率鼠标器最主要的技术指标，用dpi（dotperinch）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—400dpi分类（按结构）：机械式鼠标：结构简单，价格便宜，但准确性和灵敏度较差光电式鼠标：速度快，准确性和灵敏度高，寿命长。（需要专用垫板）光机式鼠标：精度较高，不需特殊衬垫连接到主机的接口RS－232串行口（9针D形）PS/2接口（6针圆形）USB接口无线鼠标。109输入设备【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。（√）【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。110输入设备扫描仪作用将图片（照片）或文字输入计算机的一种输入设备。工作原理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。CCD（ChargeCoupledDevice，电荷耦合器件）实现光电转换。111输入设备扫描仪性能指标分辨率：用每英寸生成的像素数目（dpi）表示。一般为：600×1200dpi，1200×2400dpi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位幅面：原稿的最大尺寸。一般为：A4，A3等与主机的接口：SCSI接口、USB接口、FireWire接口

112输入设备【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＿＿＿。A．扫描仪的分辨率 B．扫描仪的色彩位数C．扫描仪的扫描幅面 Ｄ．扫描仪的结构113输入设备数码相机（数字相机）作用图像输入设备。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。性能指标CCD像素的数目越高、成像的效果越好200万像素可以满足基本要求114输入设备数码相机（数字相机）工作原理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。115输出设备输出（output）把信息送出计算机的过程，计算机所产生的结果（名词）。计算机的输出可以是文本、语音、音乐、图像、动画等输出设备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。116输出设备显示器作用将数字信号转化为光信号，最终将文字、图形、图像显示出来。组成监视器（Monitor，显示器），显示控制器（显卡）。常见类型阴极射线管显示器（简称：CRT）；液晶显示器（简称：LCD）。117输出设备CRT显示器工作原理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。LCD显示器的工作原理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。118输出设备显示器主要性能指标显示屏的尺寸：对角线的长度。例如，15吋，17吋，21吋。屏