第六章 微电子技术与计算机技术

世界近现代科技史□第一章科学技术是第一生产力□第二章古代科学技术的发展□第三章近代科学的诞生□第四章现代物理学□第五章现代生物学□第六章微电子技术与计算机技术□第七章新材料新能源技术□第八章空间技术与海洋技术2第六章

微电子和计算机技术3引言微电子技术已经渗透到社会的各个领域，影响面极广，发展微电子技术是当今高科技发展的关键问题。计算机的面貌也日新月异，它的用途越来越广，功能越来越全，效率也越来越高。计算机已广泛应用于人类社会的各个领域。大规模应用计算机的浪潮，席卷了工业、科技、经济、军事、金融、文教乃至家庭生活。为此应该了解、学习这两个科学技术领域的一些基本概念和基本知识。4本章概要电子管、晶体管及集成电路的最基本的原理、变迁和发展计算机工作基本原理、电子计算机的组成流水线和平行处理的基本概念，存储管理，以及总线、外设和接口等计算机的软件系统的有关概念论述计算机的分类及发展趋势52.1微电子技术微电子技术的开始从电子管到晶体管到集成电路集成电路的设计和制作集成电路用于电路设计应用和展望62.1.1从电子管到晶体管到集成电路电子管晶体管厚膜电路集成电路72.1.1从电子管到晶体管到集成电路1．电子管电子管又称“真空管”（VacuumTube）电子管拥有三个最基本的极阴极(Cathode,K)：释放出电子流屏极(Plate，P)：吸引和收集阴极发射的电子栅极(Gird,G)：控制电子流的流量电子管的放大作用直热式三极管灯丝（Filament）的制作材料钨丝钍钨合金氧化硷土92.1.1从电子管到晶体管到集成电路2．晶体管半导体是制造晶体管的基本材料本征半导体、自由电子和空穴共价电子与N型半导体、P型半导体p-n结二极管和三极管极其工作原理102.1.1从电子管到晶体管到集成电路3．集成电路“集成电路”(IntegratedCircuit，IC)

把由若干个晶体管、电阻、电容等器件组成的、实现某种特定功能的电子线路，集中制造在一块小小的半导体芯片上集成度发展神速

1962：几个、1965：近100个（IC）

1967：100~1000个（中规模IC）

1967-1973：1000—10000个（LSIC）

1978：达10万~100万个单元（VLSIC）

目前集成度已突破千万单元1112微电子工业的几个热点半导体工艺已经达到0.18微米及更小HardwareDescriptionLanguage(HDL)硬件描述语言HDL有两种用途：系统仿真和硬件实现注意：所有的HDL描述都可以用于仿真，但不是所有的HDL描述都能用硬件实现HDL和传统的原理图输入方法的关系就好比是高级语言和汇编语言的关系VeryHighspeedintegratedcircuitDescriptionLanguage(VHDL)是一种用于电路设计的高级语言。超高速集成电路硬件描述语言，主要是应用在数字电路的设计13微电子工业的几个热点印刷电路板的自动设计——

ORCADOrcad是个电子设计自动化软件,可以对你设计的电路进行直流扫描分析、交流扫描分析、温度分析等等，它是世界上使用广泛的EDA软件,在欧美地区有相当数量的电路工程师在使用它数字信号处理机——

DSP数字信号处理（DSP）是指利用专用或通用的数字信号处理芯片，以数字计算的方法对信号进行处理。

它具有处理速度快，灵活，精确，抗干扰能力强，体积小等优点。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；（7）可以并行执行多个操作；（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。142.1.2集成电路的设计和制作1．传统的设计和制造方法设计和绘制电子线路图集成电路的线路图转绘成芯片布局图分解成与制造工艺对应的各个层次的布局图数字化成“掩膜（Mask）”图纸在半导体材料（例如硅晶片）上进行镀膜、光刻、酸洗、烧结芯片测试、切割、分档、引脚焊接、封装152.1.2集成电路的设计和制作2．使用硬件设计语言硬件描述语言HardwareDiscriptionLanguage，HDL可以描述硬件电路的功能，信号连接关系及定时关系，更有效的表示电路的特性源程序便于保存、便于修改和阅读方便能全自动生产、避免大量的差错代表：美国国防部的VHDL（VHSICHDL）

VerilogHDL日本电子工业振兴协会的UDL/I162.1.2集成电路的设计和制作2．使用硬件设计语言TOPDOWN设计方法(三层描述)：行为描述寄存器传输方式描述逻辑综合描述HDL语言设计硬件的主要优点系统硬件描述能力强设计技术齐全、方法灵活、支持广泛HDL语言可以与工艺无关编程HDL语言标准、规范、易于共享和复用17网站18网站19向微米工艺的极限挑战目前，由Intel为代表的多家公司正在开发“极端紫外”光刻技术，用氙灯将波长降至0.01微米；IBM则致力于0.005微米波长的X射线光刻技术研究工作。202.1.3集成电路用于电路设计为了加快电路设计的速度，除直接用HDL等语言帮助制造专用的集成电路外，一般还可以利用集成电路作为模块和分立元件进行组合以完成电路设计。主要有：可编程逻辑控制器或可编程逻辑部件ProgrammableLogicController，PLC或

ProgrammableLogicDevice，PLD用于设计用户专用集成电路芯片数字信号处理器DigitalSignalProcessor,DSP用于多种信号处理212.1.3集成电路用于电路设计1．可编程逻辑控制器功能：利用器件生产商所提供的编程语言，按需要写出相应的程序，经调试和修改、输入并固定到PLC/PLD芯片中(烧结芯片)，成为用户专用芯片。分类复杂可编程逻辑器件

CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice）场可编程门阵列（含有RAM）

FPGA（FieldProgrammableGateArray）

与标准的逻辑器件相比其主要优点:规模大、体积小–加密性能好可实现在线编程–有利于电子设计自动化(EDA)AROMasAND/ORLogicDevicePLDSummaryPLAExamplePALExample262.1.3集成电路用于电路设计2．数字信号处理器功能：DSP是一种具有特殊结构的微处理器，B不同的型号被设计成专门用来处理复杂的图形、图像、视频和音频数字化信息。DSP的发展过程DSP发展历程大致分为三个阶段:70年代理论先行,80年代产品普及,90年代突飞猛进。90年代DSP发展最快，相继出现了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属于第五代产品，它与第四代相比，系统集成度更高，将DSP芯核及外围元件综合集成在单一芯片上。这种集成度极高的DSP芯片不仅在通信、计算机领域大显身手，而且逐渐渗透到人们日常消费领域

应用领域：通信、语音、图像/图形、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等与标准的逻辑器件相比其主要优点:接口方便、编程方便、稳定性好、精度高、重复性好、集成方便27282.1.4应用和展望1．微电子技术的应用微电子技术被广泛应用于社会的各个行业微电子技术和计算机技术相辅相成，推动了信息技术的高速度发展传统工业的行业改造和技术更新使商业领域的传统账册产生了根本的变化与其他技术的结合和渗透发展成新的技术现代化的军事与国防也离不开微电子技术深刻地、广泛地影响着人们的生活292.1.4应用和展望2．微电子技术展望电子元器件和线路越来越小、细，集成度越来越高，芯片运行的速度越来越高快摩尔定律：集成度每18个月翻一番，而价格保持不变甚至下降人的头发100微米

Intel803861.20微米工艺33MHzIntel804860.80微米工艺100MHzIntelPentium0.60微米工艺200MHzIntelPII0.35微米工艺500MHzIntelPIII0.25微米工艺800MHz最近已经达到0.13微米2GMHz目前集成电路制造商进军≤0.1微米工艺

302.2计算机基本结构和原理了解计算机基本工作原理、基本结构及其发展的趋势，将有利于在计算机技术高速发展的形势下，跟上它前进的步伐。计算机系统的基本组成：硬件和软件硬件构成：中央处理单元、输入接口和设备、输出接口和设备、以及存储器等软件组成：程序、文件以及有关的文档资料31从外观角度，计算机硬件又由以下部分组成：至主机音箱鼠标键盘显示器2.2.1计算机基本工作原理322.2.1计算机基本工作原理1．基本组成组成：存储器、运算器、控制器、输入设备与输出设备等五大部分运算器、控制器制作在同一芯片内合称“中央处理器（CPU）早期的以控制器、运算器为机器的中心快速中央处理在等待慢速的外围设备控制器的负担过重现计算机改成以主存储器为中心系统的输入／输出与CPU的运算并行多种输入和输出并行33342.2.1计算机基本工作原理2．二进制编码计算机内部是一个二进制数字世界机器数用二进制数码表示。为什么？有如下特点：二进制只有二个数，即0，1，易物理实现。它可用任何具有两个不同稳定状态的元件来表示，可靠性高。如：开关的通——1，断——0四则运算简单35节省存储设备：十进制表示0~9需要10个设备，而用二进制只需4个设备就可表示0~15便于逻辑代数应用

由于逻辑代数的结果只有两种状态：真、假，完全可用二进制的0和1替代。使逻辑表达式的分析和设计更为简单计算机的数字系统数制：指按进位的原则进行计数，称进位计数制进位计数制有三个要素:

数位——数码在一个数的位置

基数——某计数制中,数码的个数

位权——某计数制中,数位中数码所代表数值的大小等于这数码乘上一个固定的值,该值称为位权.位权表示法数制的特点：数字的总个数等于基数，R进制所需要的数码有R个。如十进制使用10个数字（0~9）；最大的数字比基数小1，如十进制中最大的数字为9；每个数字都要乘以基数的幂次，该幂次由每个数字所在的位置决定计算机内部使用二进制数一个二进制数可按位权展开成一个多项式，例如：

(11.101)2＝21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-337数制 按进位的原则进行计数逢N进1采用位权表示法数制与编码定义：38常用进位计数制表示方法

进位制的性质数制数码进位方法基数二 0，1 逢2进1 2 八 0～7 逢8进18十 0～9 逢10进110十六0～9,

逢16进116

A～F对于R进制，所用的数码就是0~（R-1），为R个数39数制间的转换数制与编码十进制数非十进制数非十进制数十进制数二、八、十六进制之间的转换40数制间的转换十进制数转换成非十进制数分整数和小数两部分进行转换十进制整数转换为非十进制整数规则采用除基取余法，即“除基取余，先余为低（位），后余为高（位）”。5578660余数1655716330余数(55)10=(101111)2(55)10=(67)8(55)10=(37)1641

8753891811

0结果为：113余数法：除基数取余数、由下而上排列。示例：十进制整数非十进制整数42275123712180291240220211

0又例：75DB结果为：100101143十进制小数转换为非十进制小数采用乘基取整法，即“乘基取整，先整为高（位），后整为低（位）”。例：(0.625)10=()2例：(0.32)10=()20.625整数×2.1.2510.25×20.500.5×21.010.1010.32整数×2.0.640×21.2810.28×20.560×21.121

……0.0101……44例：将十进制数86.25转换成二进制数整数部分：余数小数部分：整数2860最低位0.252431×222110.500最高位2100×22511.001最低位2202110最高位所以：（86.25)10=(1010110.01)2R进位制数的十进制数值等于一个多项式的值，即：（KnKn-1…K0.K-1..K-m)R=KnRn+Kn-1Rn-1+…+K0R0+K-1R-1+K-2R-2+…+K-mR-m=(KiRi)10该多项式叫权展开式其中：R称为基数，表示R进制；Ki称为位上的系数，对于R进制来说可在0~(R-1)之间的R个数码中选取；Ri表示权。i=n,n-1…1,0,-1,…-m（正整数）多项式以K0R0为界，K0R0(含其本身)以左边为该数的整数部分，以右(不含其本身)为该数的小数部分。46位权法：把各非十进制数按权展开求和转换公式：(F)10=a1×xn-1+a2×xn-2+...+am-1×x1+am×x0+am+1×x-1+...示例：(1011.1)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1

×2-1=8+0+2+1+0.5 =(11.5)10非十进制数十进制数47非十进制数转换为十进制数采用位权法，即把各非十进制数按权展开，然后求和例：1）(1101.0101)2=1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2+0×2-3+1×2-4=(13.3125)102）(7C.31)16=7×161+12×160+3×16-1+1×16-2

=(124.191)103）(315.7)8=3×82+1×81+5×80+7×8-1=(205.875)104）(123)4=1×42+2×41+3×40=(27)105）(345.5)6=3×62+4×61+5×60+5×6-1=(137.8333)10

整数从右向左三位并一位小数从左向右三位并一位二进制八进制二、八与十六进制之间的转换一位拆三位一位拆四位

整数从右向左四位并一位小数从左向右四位并一位二进制十六进制

49二进制与其他进制间的转换二进制与八进制间的转换以小数点为界，将整数部分自右向左、小数部分自左向右分别按每3位为一组（不足3位的用0补足）然后将每个3位二进制数转换为对应的一位八进制数。2）八进制数转换为二进制数：把每一位八进制数转换为对应的3位二进制数。即:“三位一并法”;“一分为三”例:(10111001010.1011011)2=(010

111

001

010

.101

101

100)2=(2712.554)8例:(7451.12)8=(111

100

101

001.001010)2=(111100101001.00101)2

50二进制与其他进制间的转换二进制与十六进制间的转换以小数点为界，将整数部分自右向左、小数部分自左向右分别按每4位为一组（不足4位的用0补足）然后将每个4位二进制数转换为对应的一位十六进制数。4）十六进制数转换为二进制数：把每一位十六进制数转换为对应的4位二进制数。即:四位一并法”;“一分为四”例:(1101110.01011)2=(0110

1110.0101

1000)2=(6E.58)H例:(5CA6.B2)H=(0101

1100

1010

0110.10110010)2=(101110010100110.1011001)2

51100 110 110 111 .010100

(4 6 6 7 .24)8100110110111.0101

(9 B 7.5)16示例：52计算机编码数制与编码BCD码（余三码/8421码）国标码（7445）ASCII码汉字编码字符编码二进制编码的十进制数53非数值信息的表示1.西文字符编码1）英、数字符和特殊控制符字符作为人—机联系的媒介，是最重要的数据类型之一当前的西文字符集由128个符号组成，通常用8位二进制编码,即用一个字节来表示每一个符号，当前通用的两个标准字符集是：ASCII码：即AmericanStandardCodeforInformationInterchangeASCII字符编码集

b6b5b4000001010011100101110111

b3b2b1b0

0000NULDLESP0@P,p

0001SOHDC1!1AQaq

0010STXDC2“2BRbr

0011ETXDC3#3CScs

0100EOTDC4$4DTdt

0101ENQNAK%5EUeu

0110ACKSYN&6FVfv

0111BELETB‘7GWgw

1000BSCAN(8HXhx

1001HTEM)9IYiy

1010LFSUB*:JZjz

1011VTESC+;K[k{

1100FFFS,<L\l|

1101CRGS-=M]m}

1110SORS.>N^n~

1111SIUS/?O_o55ASCII码7位二进制编码，共有128个代码当以一个字节来存放7位的ASCII码时，其最高位通常置0，也可用于错误检验。128个代码分两类：可显字符编码从(0100000)21H~7EH(1111110),共95个控制字符（非可显示字符）编码从(0000000)00H~20H(001111),33个,及(1111111)7FH的代码，共33个。汉字及全角英、数字符编码汉字在计算机内的编码通常用输入码（外码）、机内码、字模码描述。机内码中用于汉字的存储、处理交换等操作的计算机内部代码。一个汉字机内码通常用两个字节表示，且这两个字节的最高位均为1，以区别英文字符的ASCII码；输入码是用来输入汉字的编码。拼音、字形码、五笔字型、区位码等字模码是汉字的输出编码，计算机内的字库中存放的就是字模码；机内码与汉字字符是一一对应机内码与输入码是一对多关系，表明一个汉字的输入方法有多种；机内码与字模码也是一对多，表明一个汉字的输出形式有多种，即有不同的字体输出。57(A)国标码国标标中所有符号按区位编排：94*941~15区：西文字母、数字、图形符号，用户自定义的专用符号，如10~15空，由用户自定义。16区~55区：一级汉字，按拼音排序；56区~87区：二级汉字，接部首排序，国标码用两个字节的十六进制表示，如国际码“啊”，3021H58（B）汉字机内码以GB2312－80标准为基础，长度两个字节编码每个字节的低七位表示汉字信息，把最高位变成1，即成汉字内码例：“啊”国际码是3021H，其机内码B0A1H（十六进制表示）第1字节第2字节

0011000000100001高位置1

1011

0000

1010

0001

B0A1特点：能与ASCII严格区分，ASCII码<7F,机内码>7F代码字长短与国标码有简单一一对应关系59(C)机外码区位码：由汉字或字符的区号和位号所组成，用十进制表示；（第1字节为区号，第2字节为位号）无重码不好记代码短与国标码有简单的对应关系区位码与国标码、机内码关系：区位号（十六进制表示）+20H

国标码（因为国标码从21H开始编）国标码+80H机内码，所以机内码总大于A1H例：“爱”的区位码为1614，国标码、机内码？1614的十六进制=100E分别+20H=302E（国标码）302E+80H=B0AE（机内码）求：4687区位码对应机内码CEF760国标码：也可作汉字输入，特点同上首尾码：按汉字形状编码。代码短，两键；重码多；不易记拼音码不需记忆；重码多，代码有时长五笔字型码易记，重码少汉字键盘一键一字；键盘大联机手写输入不用学、不用记、操作方便，但识别困难、成本高语音输入进行语音识别，A/D转换(C)机外码61(D)汉字编码与汉字点阵字模汉字点阵字模：用二进制的1或0所表示出的汉字的点阵模型。有：简易型16×16；普及型24×24提高型32×32；精密型48×48汉字库:存储汉字点阵字模的存储器存在磁盘的汉字库——软字库，用时调入内存存在ROM的汉字库——硬字库（汉卡），不占内存汉字点阵存储方式一般为16点阵、24点阵62汉字库中寻找汉字字模时采用地址码汉字处理过程输入码机内码地址码字形码。全角的英、数字符相当于一个汉字，半角的一个英、数字符与全角的它们码长度不同，并且二码间无关系63声像数据数字化用CEPT或CAPTAIN视频文本标准或GKS图形标准编码表示图形用脉码调制方法PCM和16位线形量化技术表示视频数据流用传真编码、BMP格式或JPEG格式等表示图像编码用PAL、SECAM、NTSC等TV标准格式表示一段连续的音频/视频，或MPEG格式将信息存储在计算机中。模数转换（A/D）数据压缩技术JPEG、GIFMPEG64Unicode码信息编码标准两个字节表示每一个字符65信息的内部表示与外部显示数值型数据编码：使用二进制表示字符型数据（字母、汉字、符号、数字字符）等编码：ASCII码GB231280（汉字编码字符集，基本集）Unicode码（国际统一编码）663．程序和数据的存储计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子装置。程序存储和程序控制存储器基本存储单元地址、地址总线和寻址能力计算机存储器极其作用高速缓存主存(内存）辅存(外存)674．指令系统指令系统：指计算机所具有的各种指令的集合,一台计算机中所有机器指令的集合，它反映了计算机具有的基本功能，是计算机软件与硬件的接口。指令系统是表征一台计算机性能的重要因素，它的格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构，而且也直接影响到系统软件，影响到机器的适用范围68指令格式与寻址方式指令是由硬件识别和执行的，又是构成软件（程序）的基本单元。当计算机的指令系统确定之后，计算机研制者构造能够识别与执行指令系统的硬件，在指令系统的基础上建立程序系统，进而扩充与发挥计算机的功能。如图所示694．指令系统指令:用来指挥硬件动作的命令.让计算机完成某个操作指令组成:操作码操作数操作码：表示该指令应进行什么性质的操作和具有的功能。操作数：指定操作对象，0-3个寻址方式立即数直接地址间接地址变址指令集705．指令执行指令译码取指令执行指令存操作结果一般情况下，每完成一条指令，指令计数器加一图2-2-4指令的执行由起始地址开始，从存储器中取一条，执行一条，顺序地执行，直到程序（指令）执行完毕程序计数器（PC）指令执行步骤：取指令指令译码执行指令存操作结果指令周期取指周期：内存CPU执行周期：CPU译码有关部件动作71指令的执行方式三种方式：顺序执行方式特点：就一程序言，各指令顺序指令；就一指令言，内部各操作顺序执行优点：控制简单；缺点：速度慢重叠执行方式多条指令同时执行的方式流水线方式把指令的执行过程分为若干个子过程，分别由不同的硬件去执行的方式。取指分析执行取指分析执行执行i条指令执行i+1条指令722.2.2流水线和平行处理并行计算是为提高计算机的运行速度而始终不变的基本思想之一。并行计算的基本途径：流水线并行方式：时间上实现并行处理多处理机并行方式：空间上实现并行处理731．流水线流水线特征

过程被分成时间相等或成倍比的若干工序，分别固定在顺序排列工位进行流水线目的

提高效率计算机流水线

执行四个步骤的四个执行部件同时执行不同指令的相应处理，理想情况下，速度可提高四倍（参见图2-2-7）752．流水线中的技术问题计算机流水线比工业生产流水线复杂计算机流水线的问题与处理指令多样：多流水线每条指令的步骤数不同：按最多步骤、延迟技术各个步骤花费时间不同：化时长的分解成小步骤指令间的数据相关性：避免发生、相关性预测指令会发生跳转：取消、重取指令 763．并行处理并行处理的概念和实例并行处理的关键问题分解各个部分能相互交换信息达到“协同”工作较高的性能价格比并行处理 实施方案多处理机系统 –多计算机系统阵列计算机系统 –脉动阵列计算机系统等实例曙光公司生产的天演系列和天潮系列计算机系统4847494979冯·诺依曼机特点计算机由五部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备；以运算器为中心，由控制器集中控制整个系统。采用存储程序的工作方式数据（指令和数据）以二进制表示指令由操作码和地址码两部分组成指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器指明要执行的指令所在位置，一般按顺序递增；以运算器为中心，I/O设备与存储之间的数据传送都经过运算器。802.2.3存储器及其管理1．存储器器件的变革2．现代存储技术3．存贮器的层次结构4．多级高速缓存5．虚拟存储技术811．存储器器件的变革(1)内存储器内存分成只读存储器（ROM）和随机读写存储器（RAM）两种存储器器件的基本要求能表示两个状态（电路、磁性体、光器件）能保持状态的稳定（磁性体最佳）在控制条件下可以实现状态转换存储器器件变革电子器件40年代，速度快，容量小，不能停电磁芯存储器50年代半导体存储器60年代、速度快、体积小、耗电省82831．存储器器件的变革(2)目前常用内存半导体存储器类型DRAM：电容充放电、结构简单、容量大、功耗小SRAM：集成度低、成本高、功耗较大不同模式的DRAM快速页模式（FPM，FastPageMode）扩充数据输出（EDO，ExtendedDataOut）错误校验与纠正（ECC，ErrorCheckingandCorrecting）BEDO（BurstEDO）同步动态RAM（SDRAM，SynchronousDynamicRAM）RDRAM（RambusDRAM）和DDRRAM（DoubleDateRateRAM）8485(1).只读存储器（ROM）

是一种只能读出而不能写入和修改信息的存储器。其存储信息在制作该存储器时被写入。计算机断电后，ROM中的数据不会丢失。86(2).随机存储器（RAM）

是一种随机读写存储器，其内容可以读出，也可以随时重新写入。计算机断电后，RAM中数据全部消失。随机存储器可以分为静态随机存储器和动态随机存储器。87类别对信息的修改断电后信息情况用途ROM只读不丢失永久存放特殊专用信息RAM可读、可写全部丢失存放临时程序和数据只读存储器与随机存储器的区别88磁盘和磁盘驱动器磁盘是一种外存储器。分为硬磁盘与软磁盘。存取数据是通过对磁盘读写而实现的。存数据叫做写磁盘；取数据叫做读磁盘。89软盘存储器软盘是目前被广泛采用的外存储介质使用方便，常用于数据备份和不同计算机之间的信息交流。写保护

存储格式磁道（同心圆信息记录道,编号由0开始）扇区（sector)

磁面软盘的容量=磁面数×磁道数×扇区数×512B

保养90写保护口外壳上可滑动的小方块为写保护孔若滑块露出小孔，磁盘驱动器对盘只能读不能写如果堵住这个小孔,则该软盘既能读也能写;沿半径方向的长形孔，为读写窗口，磁头接触薄膜。3寸盘容量1.44M读写窗口91扇区末磁道0磁道92图1-1磁盘软盘驱动器安装在机箱的前面。软盘直径是3.5英寸的软盘，简称3寸盘。3寸盘的存储容量是1.44MB。2*80*18*512932．现代存储技术移动存储设备闪存卡：CompactFlash(CF)卡SmartMedia(SM)卡MultiMediaCard(MMC)索尼公司的MemoryStick(MS)ScanDisk(SD)等942．现代存储技术移动存储设备磁光技术移动存储产品：磁阻技术的ORB结合光学与电磁学可重复擦写存储技术的MO体积小巧的Click!IBM的Microdrive使用了DVD技术的Dataplay952．现代存储技术移动存储设备

闪盘：深圳朗科公司开发的优盘(OnlyDisk)华旗资讯的爱国者迷你王(MiniKing)等移动硬盘963、存储器的层次结构计算机系统对存储器的要求：容量、速度存储体系结构的概念：存储体系结构是指由不同层次的存储器，经相应的硬件和软件有机组合而成的存储系统结构。特点：整个存储系统的硬件结构为层次结构，常见的有：二级、三级在存储器层次结构中，各层次间的信息调度由辅助硬件或软件直接完成97二级存储体系由主存和辅存组成CPU主存辅存辅助软、硬件98多级存储体系三级存储器层次结构以二级为基础，在CPU与主存之间加入高速缓冲存储器cache组成。CPUCACHE主存辅存辅助硬件辅助软硬件99存储系统的层次结构CPUCACHE主存（内存）辅存（外存）根据各种存储器的存储容量、存取速度和价格比的不同，将它们按照一定的体系结构组织起来，使所放的程序和数据按照一定的层次分布在各种存储器中。100高速缓冲存储器特点:位于CPU与主存之间,是存储器层次结构中级别最高的一级容量比主存小,一般有数KB到数MB速度一般比主存快5~10倍;由快速半导体存储元件组成;其内容是主存的部分副本用途可用来存放指令,也可用来存放数据101主存和高速缓存之间的关系Cache引入:为解决CPU和主存之间的速度差距，提高整机的运算速度。Cache工作原理——程序访问的局部性在较短时间内由程序产生的地址往往集中在存储器逻辑地址空间的很小范围内。数据分布不如指令明显，但对数组的访问及工作单元的选择可使存储地址相对集中。CPU与Cache之间的数据交换是以字为单位，而Cache与主存之间的数据交换是以块为单位，一个块是由若干字组成，是定长的。102主存与辅存之间的关系主存:(半导体存储器组成)优:速度快缺:容量受限,单位成本高,断电丢失信息。辅存:(光盘,磁盘)优:容量大,信息长久保存,单位成本低.缺:存取速度慢CPU正在运行的程序和数据存放在主存暂时不用的程序和数据存放在辅存。辅存只与主存进行数据交换1034．多级高速缓存目的：解决快速CPU和低速内存之间的矛盾多级高速缓存第一级Cache：在CPU的芯片内外部连线用内部连线替代提高对Cache的存取速度，容量小第二级Cache：在片外，安装在主板上，容量为256K字节或512K字节Cache的“命中率”的问题各级缓存和内存间内容保持一致的问题同步更新内存内容滞后更新内容的方法1045．虚拟存储技术目的：扩大内存容量方法：暂时不用的内存数据存入外存

—虚拟内存需要时从外存调入内存运行得失：增加内存容量、降低运行速度1052.2.4总线、外设和接口1．总线和多重总线2．外部设备3．主机板上的ISA到PCI总线4．硬盘接口类型及选择5．从RS232C到USB1061．总线和多重总线总线频繁的数据信息交换的公共通道类型：数据总线、地址总线、控制总线总线的管理：申请、等待、判定、交用独立双重总线（DualIndependentBus）PentiumII芯片中实现前端总线：微处理器和主存间的信息交换后端总线：微处理器和高速缓存间信息交换1072．外部设备(1)外存储器：软盘、硬盘、光盘和磁带机输入设备：键盘和鼠标输出设备：显示器和打印机其他设备：

绘图机、扫描仪、摄像头、照片输出机、

数码照相机、声卡、音响等等1082．外部设备(2)接连接存储设备(DirectAccessStorage，DAS)硬盘：目标高速、大容量，已达单碟40GB100GB常用接口标准：

EIDE（EnhancedIntegratedDriveElectric）接口

SCSI（SmallComputerSystemInterface）接口光盘：CD-ROM、CD-R（WORM）、CD-RW（E-R/W）DVD常用接口标准：IDE109光盘和光盘驱动器光盘即CD-ROM，只读光盘存储器。光盘上用“平地”和“凹坑”来表示二进制信息，通过激光的反射来读出其中存储的信息。所有数据都经过数字化处理变成0和1，对应的就是光盘上的Pit(凹点)和Land(平面)。110衡量一个CD-ROM的性能如何有两个指标，一是数据的传输速率；数据传输率以150KB/S为一倍速(与音乐CD相当)，目前已经达到40倍速。二是数据的读取时间。111DVD和DVD-ROMDVD的英文全称是DigitalVideoDisk，即数字视频光盘或数字影盘，后来的含义是DigitalVersatileDisk，即数字通用光盘。112DVD优于CD、VCD主要基于以下几个方面：1、容量大、读取速度快。

DVD由两个厚度各为0.6mm的基质层粘贴而成，采取多面多层的技术，即每一张光盘可以存储双层信息。2、高分辨率的视频。

DVD的分辨率可达720*480，远超于VCD的352*240。3、高保真的音质。1132．外部设备(3)移动存储设备软盘：3.5英寸/1.44MB5.5英寸/1.2MBZIP盘/100MBSuperDisk(LSl20)1142．外部设备(4)显示器、显示卡、键盘和鼠标显示器参数：尺寸、分辨率、材料类型CDR、LCD显示卡总线类型：ISA、EISA、VISA和PCI显卡二维、三维加速显示卡显示内存的型号（DRAM、EDODRAM、VRAM、WRAM）和容量（>最大分辩率*色彩位