计算机硬件及网络模块3 计算机硬件

主要内容

L冯

,

C

4计/

C‘

硬

6

J

多

4T

4

机

算

一

2

a。

3.1冯・诺依曼模型

A我们可以认为计

算机是一个接受程序

输入数据，处理

数据，产生输出输入_►输出

数据的黑盒子。数据数据

»冯・诺依曼（美籍匈牙利数

学家科学家，计算机之父）

提出的冯・诺依曼模型着眼

于计算机的内部结构。

3

程序

冯・诺依曼模型

计算机

输输

入出

数数

据据

程序冯・诺依曼模型

计算机

▼

输入/输出设备

输输

入出

数算术逻辑单元数

据据

存储器

»计算机的硬件组成包括：存储器，算产

逻辑单元(ALU),控制单元和输入/输出

设备。又称为五大基本部件。

存储器：存储数据和程序

算术逻辑单元(ALU):进行算术逻辑运算

控制单元：控制程序的执行

输入/输出设备：接收来自外界数据/向外

界发送数据

1945年6月冯・诺依曼在一篇论文中

一次提出了计算机三个主要思想：

•计算机由前述四个部分（五大基本

部件组成）

•采用二进制来表示程序和数据

•程序和数据都必须存储在存储器中

目前绝大多数计算机仍建立在这个思

想的基础上，称之冯・诺依曼型计算机。

7

3.2计算机系统组成

硬件系统：设备s

计算机

系统I软件系统：程序+文档

P+由=计算机系统

硬件软件

»硬件通常是指一切看得见，摸得到的设

备实体；

A软件通常是泛指各类程序和文件，它们

实际上是由一些算法以及其在计算机中的

表示所构成的。8

＞以CPU为核心，配以存储器、输

入输出设备及其它辅助电路，组成

计算机的硬件系统。

＞以操作系统为核心的系统软件以

及其它应用软件组成计算机的软件

系统。

9

3.3计算机硬件组成国

1中央处理单元

2主存储器

3输入/输出

4子系统间的连接

5微型计算机的硬件组成

6程序执行

10

»通常可以把计算机硬件的五大基㈤

本部件可以分成三大类：CPU、存ku

储器和输入/输出子系统。

输入/输出设备

计算机硬件

»中央处理单元（CPU）

/CPU二运算器+控制器

»主机

/主机二CPU+主存储器

»外部设备（广义的输入/输出设备）

,除去主机以外的硬件装置（如输入设

备、输出设备、辅助存储器等）

12

3.3.1.中央处理单元（CPU）

>CPU包括三部分：算术逻辑单元（AL

控制单元和寄存器。

ALU

控制单元I

A中央处理器（CPU）是计算机中的核心与L

件，决定了整个计算机的功能和性能指标。

A控制器：取指令、分析指令、执行指令

»运算器：执行算术运算和逻辑运算

A工作原理：

把处理问题的程序和所需的数据均以

二进制编码形式表示，并且预先按一定顺

序存放到计算机的存储器里，计算机工作

时自动执行程序，从而实现自动控制。

15

I算术逻辑单元(ALU)

•计算机处理数据形成信息的加工部件。

•完成算术运算和逻辑运算。

/算术运算:包括加1(+1)、减1(7)、

加法、减法、乘法和除法等。

/逻辑运算：包括“非”、“与”、

“或”和“异或”。

•由控制器选择上述运算中的一种。

16

II寄存器

曾寄存器是用来临时存放数据的高速独

的存储单元。

圜CPU的运算需要多个寄存器。

圜常见的寄存器有：

17

a。

•数据寄存器：用来存放输入数据，运算

中间结果和最终结果。

•指令寄存器：存放从内存中取出的指令,

以便于稍后解释和执行它们。

•程序寄存器：存放当前指令的地址。当

前指令执行完后，程序计数器自动加1,

指向下一条指令的地址。____

18

m控制单元

•控制器是计算机的指挥中心

•控制器根据指令指挥全机协调工作。

•指令是计算机进行操作的命令，将控制

计算机完成规定动作的命令称为指令。

•有序指令的集合称为程序，计算机解决

问题的过程是：

一条指令的执行过程

循环执行指令19

Ill控制单元

自控制通过线路的开（高电平）或关

电平）实现。

解控制单元的基本功能：

A从主存中取出指令。

»对指令译码，产生相应的操作控制信

号。

»指挥并控制CPU、主存和输

备之间的数据流动。

控制单元的基本结构

21

3.3.2.主存储器

1存储器用来储存程序和数据。

2存储器分为两大类：

ROM

RAM

•内存储器（内存、主高速缓存

OS

CM盘

软

硬

盘

光

•外存储器（辅助存储器）盘

磁

带

22

3.3.2.主存储器

＞内存储器由超大规模集成电路做成。

»内存储器按字节进行编址。每一个存储

单元都有惟一的标识符——地址。

»数据以字（或字节）的形式在存储器中

传入或传出。

»内存储器的容量和存取速度是主要的指

标。

23

地址

oooooooooooooooo

OOOOOOOOOOOOOOO1

OOOOOOOOOOOOOO1O

11111111111111O1

111111111111111O

存储器

1.地址空间

•每个存储单元存放一个字（或字节）。

•所有在存储器中可标识的独立地址单元

的总数称为地址空间。

•存储地址用无符号二进制数表示。

•地址本身采用位模式。如果计算机有N个

字的存储空间，则存储地址应当有logzN

位。

2.主存储器的种类

＞主存储器分为三种类型：

①随机存储器（RAM）

②只读存储器（ROM）

③互补金属氧化物存储器（CMOS）

主存储器=RAM+ROM+CMOS

I随机存取存储器(RAM)

ARAM的特点：

,计算机中主存的主要组成部分。

,用户既可以读，又可以写。

,对所有存储单元的读写时间均相同。

,具有易失性。若断电或关掉计算机，全

部存储的信息将会丢失。

27

CO随机存储器(RAM)又分为两大类:

/静态RAM(SRAM)：利用触发器来存储

信息，当通电的时候信息始终存在，

不需要刷新。存取速度快，但容量较

小，价格较高。

/动态RAM(DRAM)：利用电容上的电荷

存储信息，电容上的电荷会泄漏，需

要周期性的刷新。存取速度慢，但容

量较大，价格较低。

28

a-c

>RAM的容量、速度:

/衡量RAM容量的单位通常用字节数表亲学

/RAM的速度是重要的指标，如果RAM的

速度低于CPU的速度，贝IJCPU访存时需

要等待°

/RAM的存取时间——存取时间指处理器

从内存存取数据所需的时间，以纳秒

表示(1ns=10-9s)

•DRAM----50〜70ns

•SRAM----7〜20ns

29

II只读存储器(ROM)

>ROM中的内容是预先写进去的。用户只

能读，不能写。

>ROM具有非易失性，断电或关掉计算机,

存储在ROM的信息不会丢失。通常用来

存储那些关机后不能丢失的程序和数据。

例如开机时运行的引导程序。

②只读存储器(ROM)

QR0M又可以细分为四种类型:

□掩模式ROM(MROM)：内容由芯片制造商

写入，写入后任何人无法改变。

□一次可编程(PROM)：用户可以借助专

业设备一次写入自己的程序，一旦写入

后将无法改变。

□可擦除可编程ROM(EPROM)：用户可编

程，但需要用紫外线灯擦除。

□电可擦除可编程ROM(EEPROM)：用户可

编程，用电子脉冲擦除。

31

②只读存储器(ROM)

■ROM常用来存放固定不变重复使用的

程序、数据或信息，如存放汉字库、

各种专用设备的控制程序等。

■最典型的是ROMBIOS(基本输入输出

系统)，其中部分内容是用于启动计

算机的指令，内容固定但每次开机时

都要执行。

32

mCMOS（互补金属氧化物半导体）国

ACMOS芯片一般用来存储计算机系统启

次开机时所需的重要信息，例如计算机

贮存容量、键盘类型、鼠标、监视器以

及磁盘驱动器的有关信息。

ACMOS与RAM的区别在于：CMOS芯片通过

锂电池提供电源，即关机后其存储的信

息不会丢失。

ACMOS与ROM的区别在于：其内容随着计

算机系统配置的改变或用户的设置而发

生变化。33

3.存储器的层次结构

不同的存储器具有不同的存储容量;

不同存取速度O

速度容量

小

快

大

慢

34

4.高速缓冲存储器(Cache)

＞高速缓冲存储器的存取速度比主存快

但比CPU内部的寄存器慢。

»高速缓冲存储器容量较小，常置于CPU

和主存之间。

CPU

Cache主存

4.高速缓冲存储器(Cache)

国通常有两种类型的cache：

»内部cache与CPU制作在同一个芯片内,

内部cache容量很小,可以以CPU的核心

速度运行。

»外部cache位于CPU和RAM之间。有可能

封装在CPU盒中，也有可能在CPU盒外。

外部cache容量较大，一般运行速度比

CPU核心速度稍低。

36

4.高速缓冲存储器(Cache)阿

Acache用来存放主存中一部分内容的副虻

(拷贝)，即当前正在执行的程序中的

活跃部分。

ACPU可以直接访问cache,以便快速地向

CPU提供指令和数据。

»当CPU需要程序和数据时，首先检索内部

cache,然后检索外部cache,再往后是

RAMo只有前者中找不到所需内容时才继

续检索后者。

37

a。

3.3.3输入/输出

＞输入/输出子系统中的设备可以分为

非存储设备和存储设备。

38

39

键盘是组装在一起的一组按键阵列，通常

包括字母、标点、功能键、专用控制键和数字

键等，共101个或107个键，并分别放置在一定

的区内。

每一个键都把一个符号与指定的二进制代

码联系起来。当按下一键时就产生相应的二进

制代码，并通过接口送入计算机，就等于把该

键代表的字符或控制信息输入到计算机中。40

二、指点输入设备（定位设备）国

＞计算机运行时会把计算结果和主要操作

过程显示在屏幕上，并用光标表示下一

个操作发生的位置。

＞定位设备是一种可以方便地控制光标在

屏幕上移动的输入设备。

»常见的定位设备有鼠标、轨迹球、触摸

板、游戏杆、触摸杆、触摸屏和光笔等。

42

指点输入设备Q

轨迹球

游戏杆

触摸板

鼠标

＞鼠标从原理上可以分为两类：

•机械式鼠标

•光电式鼠标

A鼠标的基本操作：

可以通过移动鼠标把光标移动到屏

幕上的指定目标，并按按钮以执行相应

的操作，这些目标可以是菜单、图标、

按钮、连接等。基本操作包括单击、双

击、拖动等。

44

ievision

口

三、扫描设备『率:

扫描设备可以无需键盘输入，而直接将

纸张上的原始数据转换成电子形式送入

计算机。

，扫描仪光敏输入设备，通过扫描阅读打印

文本或图形，将这些文档转换成可

供计算机使用的形式。

.条型码用宽窄不同的竖线和间隔组成的标

识码，条形码阅读器是一种能识别

条形码的扫描输入设备。46

扫描设备

条码阅读器

theInternational

StandardBooknumbec

ISBN0-7895-1280-7

guardpatterns-z

IIIIIIHillIIIIIllllll90000

numbersystem

character

9780789,1512802,

quietzone'-

productnumbers*

inthiscase,thenumbers

ISBNnumber

indicatethattheproduct

Isabook

扫描仪

❹语言输入设备

Figure4-33*6mm.，「如：，，-，W

而rvifcenJutcp^vcartbeMow"

,ntntfcerroifter.

视频和图像输入设备

数码相机卜*;

•数码相机与传统相机不同，它不用胶卷，

而是用CCD感光。

•CCD由许多小的光电二极管构成，这些光

电二极管可以寄存模拟电荷量，而该值

正比于其感应到的光强度。经CCD输出的

模拟电信号再经过A/D模数转换器转换成

数字信号，然后经压缩后保存在存储器

内形成数码影像文件。

4

canon

数码相机

输出设备

»输出是指数据经过处理所形成的有用信息，

它可以作为中间结果继续为计算机使用，或

作为最终结果为人们所用。

A输出可以理解为一种操作的执行过程，执行

的结果是将信息传送到中央处理机之外的介

质上。

/硬拷贝——可以携带的，如打印纸

/软拷贝——是临时的，随时间的推移而消

失，如显示器和音箱53

「显示输出显示翁

打印输出打印机

Output<绘图输出绘图机

缩微胶片

音像输出音像输出

I投影输出投影机

A能够完成输出过程的计算机设备叫做输

出设备。

A输出设备可以将输出信息传递给用户。

54

一、显不布

显示器也叫监视器，是最常用的一种软拷贝

输出设备，它可以将文字、图像和视频信息

呈现在屏幕上。

1.CRT显示器

（阴极射线管显示

口口、

）

CRT显示器的大小

用号幕对角线长度

表示O

2.平板显示器

•液晶显木器（LCD）,含有叫做液晶白倒等

殊分子，它们沉积在两种材料之间。加

电时液晶分子变形，能够阻止某些光波

通过而允许另一些光波通过，从而在屏

幕上形成需要的图像。

•气体等离子显示器，将LCD中的液晶代之

以一层气体，加电时气体受控发光形成

需要的图像。

56

液晶显示器

二、打印机

•打印机是最常用的一种输出设备，可以在

打印纸或透明胶片等上面打印文本、图像

隹自

I口，匕、。

•依据印字过程所采用的方式可以将打印机

分为：

•打击式打印机——通过机械动作撞击位于

打印纸上面的色带形成字符或图形。

•非打击式打印机一没有打击动作，采用

喷射方式、加热和加压方式形成图像。

如喷墨打印机、激光打印机和热敏打印机。58

针式打印机

绘■仪

❸其他输出设备

•IncrcaM:HaNk

Awan*ni*w

•Incrauw

PrrifiiH

•IncnJH*

MdriuMSlvitv

投影仪

II存储设备

A存储设备又称为辅助存储器。用来存放暂

时不参与运行的程序和数据。CPU不能直

接访问辅助存储器，需要时将信息先传送

到主存。

A外存可以永久地保存信息，容量相当大，

而且断电后仍能保存数据。

»外存实际上由存储介质和驱动器组成，存

储介质存放数据；驱动器向存储介质上写

数据和从存储介质上读数据。

65

II存储设备

66

＞硬盘是由一张一张的盘片叠加而成的，

硬盘实际上是磁盘组。

＞表面结构：每个盘面都被划分成磁道，

每个磁道又被分成为若干扇区。

＞数据存取：属于随机存取设备，最小存

储区域只能是一个扇区。

＞硬盘的容量大于内存和软盘。

＞硬盘的存储速度低于内存，但高于软盘。

67

cylinder圆柱面：在一个盘组中，各记录面

上相同编号（位置）的诸磁道的总

称。

MutepW

Hocki•

cylind”

＞硬盘的主要技术指标有：

□容量：磁盘存储的信息总量。

□转速：磁盘的旋转速度。

□平均寻道时间：磁头移动到指定位

置的时间。

□平均等待时间：等待被访问的记录

区旋转到磁头下方所等待的时间。

71

1.硬磁盘E

□传送时间：数据从磁盘移到CPU/主

存所需的时间，或反之所需的时间。

□数据传输率：接口的传输速度。

□接口标准：硬盘的接口可分为IDE和

SCSI两种。传统微机和便携机采用标准

的IDE接口，而工作站和服务器则多采

用SCSI接口。两种接口在物理上不兼容。

72

2.软磁盘

a软盘是一种轻便、移动的存储媒体占

Q软盘片是聚酯薄膜塑料圆片，封装

在护套内

73

2.软磁盘

软盘的写保护

75

2国

»磁带宽度不一。

A磁带用两个卷轴承接起来，当磁带运

动时，可以通过读/写磁头来读写磁带

上的数据。

»磁带是顺序访问的，用户要找一个文

件，必须从磁带头开始。

76

Externaltapedrive.

磁带tapecartridgesequentially

oresabackupoTthedatafrom

ecomputer'sharddiskdrive.

3•磁带阳

磁带的特点：

❶表面结构：

分成9个磁道；磁道上的每个点存储1位

信息。垂直的9个点可以存储8位（一个

字节）信息，还有1位用作错误检测。

3.磁带

❷数据存取：

磁带是顺序存取设备。尽管磁带表面上

分成若干块，但没有寻址机构来读取每

个块。

❸性能：

虽然速度较慢但价格便宜。通常使用来

备份存储大量的数据,.

光存储设备

@利用激光技术来存储和读取数据O

⑥光存储设备有只读光盘(CD-ROM)、可刻录

光盘(CD-R)、可重写光盘(CD-RW)、数字

多功能光盘(DVD)。

光存储设备

CD-ROM|CD-R|CD-RW|DVD

只读光盘.可刻录光盘.可重写光盘.数字多功能光盘

aH

＞光盘是利用表面有无凹痕来记录数

的。光盘上的数据记录在一条轨道上，

轨从光盘中心呈螺旋状不断展开直至光

盘边沿。这条轨又被分为多个段，数据

就记录在这些段上。

A早期的光驱的速度为150KB/S,将其规

定为单速。之后的光驱都以单速的倍数

表示光驱的速度，并表示为多少X的形式。

81

1.只读光盘(CD・ROM)滓

ACD-ROM的内容是由制造商写入的。用户

不能删除，也不能写入。

>CD-ROM盘所需的费用是可调节的，尤

其是大批量地生产，每个盘片的费用会

很便宜的。

>CD-ROM驱动器被使用来读CD-ROM盘。

>CD-ROM驱动器有不同的速度，如单倍

速，多倍速等。

82

1.只读光盘(CD-ROM)

>CD-ROM的制造需要先使用高能红外激新

来制作主盘。激光在主盘上形成一系列

的坑和纹间表面。

»然后依照主盘，作成相应的模盘。

>最后将溶解的聚碳酸酯树脂注入模盘中

制成光盘。

83

2.可刻录光盘(CD・R)|

>CD-R制造时不需要主盘和模盘。Ifcd

>CD-R盘上的坑和纹间表面是模拟出来

的。

>CD-R是让用户自己制作的光盘。用户

只需要一次写入信息，就可以多次读

出信息。

3.可重写光盘(CD・RW)

CD-RW技术又称之为可擦写光盘技术。

/CD-RW光盘可以写入、擦除、重写。

84

a。

4.数字多功能光盘(DVD)

>DVD采用与CD类似的技术。两种盘尺

相同。

>DVD盘的存储量远大于CD-ROM盘(如

单层DVD盘的容量为4,700MB,而CD-

ROM盘的容量仅为650MB)。

ADVD盘更适用于多媒体对存储大容量数

3.3.4.子系统间的连接

1.CPU与主存之间的连接

1CPU和主存之间通常通过系统总线连接。

系统总线包括三组线路：数据总线、地址

总线和控制总线。

CPU主存

V□

□

□数据总线

□

□■地址总线

控制总线

系统总线

15!

»数据总线：由双方向的多根信号线组

CPU可以沿这些线从主存或外设读入数据，

也可以沿这些线向主存或外设送出数据。

»地址总线：由单方向的多根信号线组成，

用于CPU向主存、外设传输地址信息。

»控制总线：传输的是控制信息，包括CPU

送出的控制命令和主存/外设反馈给CPU

的状态信号。

87

系统总线

»数据总线：通常数据总线的位数取决阅

字的宽度。如果计算机的字长是32位，

就需要32位宽度的数据总线，以便同一

时刻能够同时传送32位的数据。

»地址总线：地址总线的位数取决于存储

空间的大小。如果存储容量为2n个字，那

么地址总线需要n位。

»控制总线：控制总线的位数取决于计算

机所需要的控制命令的总数。如果计算

机有2m条控制命令，那么控制总线需要m

lQA£o88

2.I/O设备的连接

B输入输出设备不能直接与CPU和内存的总送行

相连。因为输入输出设备往往都是机电、

磁性或光学设备，比CPU和主存的速度慢得

多。必须要有“中介”来处理速度上的差

异，这个中介被称为设备控制器或接口。

口

口DataBus

口

口AddressBus

OUControlBus

CPUMemory

键盘控监视器打印机磁盘控

制器控制器控制器制器

2.1/0设备的连接

设备控制器有两种：

A串行控制器：只有一根数据线连接到

设备上。

A并行控制器：数根数据线连接到设备

±o

90

,RJf?pp^rr371mx

twnumtM1d<，

IOOC

AW4bg

OQMOOOT

tornu^XXXJ

bylff--------------------00110011

，ap»TTseinG/ion00110101匕>BFpnwmWB

tor.-Kjrrber3QnumtHv5

rtWTfOQff；

toyfo

ppsaT>，

，BnumOi

10tfl

并行接口

£»-<?S

oe

/ruYieCKXYiecAor

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Figure9-3^人内39/port,C£M»X^e7

Flpure3^334£C2,partSIT*5E，Z

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G・namaiTHcpw>rds曰s?u»eofora

cs*i^comrxmin^oraiocMKotMins

commc^Ac4t/«ns<VMJ^it2£1rvs

3.3.5.微型计算机的硬件组成

微机的硬件

r•微处理器

•主板（扩展槽，适配器，接口，总线）

•一组内存

K•辅助存储器

•输入输出设备

•电源

机箱

92

微处理器F2

—微处理器是微型计算机的核心，它步

成计算机所有的运算和控制工作。微处理

超的性能指标决定了微型计算机的性能指

标。

93

微处理器=微型计算机?

微处理器不是微型计算机，因为它

不能独立操作，必须与其它装置构成完

整系统。

94

微处理器的主要技术指标:

»字长：字长决定了微处理器在每个时

钟周期内处理数据的能力，字长由微处

理器的型号来区分。

»主频：主频就是微处理器的时钟频率。

主频越高，微处理器的速度就越快。时

钟频率以MHz或GHz为单位表示。

95

主板a-c

»主板是一块印刷电路板，集中放置了尼

型机的主要部件，一些常用的接口电路也

放在主板上。

A主板的主要部件包括：

/微处理器芯片

/芯片组

/一组高速内存储器

/基本输入输出接口

,总线及总线接口

/扩展槽

,其它一些支持电路96

输入输出设备接口

ROM

|只读存储器电源

电源插

主板

扩展槽

♦总线及总线接口

是适配器于微机

♦基本输入输出接口总线之间的物理

例如：键盘、打印机接口等连接装置，其中

♦其它配套的支持电路可插入各类适配

98

L芯片组

主板性能好坏对总体指标产生举足车

重的影响，关键在于芯片组的选用，决

定主板本身性能和整个计算机系统的级

别，影响到支持什么性能的CPU、硬盘图

形加速卡等。

＞芯片组是指主板上各种设备间的接口

电路，主要有内存控制器、硬盘控制器、

CACHE控制器、总线控制器等。

99

100

早期产品只有一种ISA总线，即

“IndustryStandardArchitecture55

体系结构，IBM制定的总线标准。

只有16位，

传输速率低，

现在只有部分

内置的调制解

调器、10M网

卡等还使用。

101

PCI（PeripheraIComponent

Interconnect,外部设备互连）总线，具

132MB/S的数据传输能力和很强的带负载能力,

被世界上大多数厂商采用。

102

>EIDE(EnhancedIintegratesDriv<

Electronics,集成驱动器电子部件）是

硬盘接口标准。

>AGP(AcceIeratedGraphicsPort)

插槽，安装加速图形卡，有专用总线和

内存连接，速度达到553MB/S。

>USB(UniversaISeriaIBus,通用串

行总线），用于连接摄象头、数码相机、

打印机等。USB支持热插拔，安装较简单。

>PS/2鼠标、键盘插口。

103

串行端口并行端口

USB

104

4.适配器

外部

<>设备

外部数据线

.•0«UbU144.U)

插在主板上

与总线相连

105

适配器（适配卡）是微机系统中驱动某一个

外部设备的功能模块电路的统称。该模块电路必

须包含两个接口，一个是与主机连接的总线接口,

一个是与外部设备连接的外设接口。

xirKtlKCKHEtmflKtmymtlKfWICmtuttMfl——n———————

适配器具有独立的系统功能，可与系统并行工

106

微机计算机基本配置

键盘显示器打印机

显示卡并行接口卡

主

机

板

软硬盘适配器

软盘驱动器硬盘驱动器电源

107

主存国

RAM存储芯片和内存条

过去，一般存储芯片都是双列直插

封装的，简称DIP。目前，在微机上，

越来越多地使用单列直插存储模块SIMM

和双列直插存储模块DIMM,也就是通常

所说的内存条。

108

主存㈤

SDRAM和DDRSDRAM

SDRAM在同步脉冲的控制下工作，

取消了内存等待时间，减少了数据传送的

延迟时间，因而加快了系统速度。

DDRSDRAM不仅能在时钟脉冲的上

升沿读出数据而且还能在下降沿读出数据,

不需要提高时钟频率就能加倍提高

SDRAM的速度。

109

主存国

标准的SDRAM有168线（2个小缺

口），而DDRSDRAM有184线（多出的

16个线占用了空间，故只有1个小缺

口），DDRSDRAM目前的标准为前-266,

可以工作在2.5V的低电压环境下。

110

Kq)

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FIGURE211

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电源

一般微机通常使用±5V或±12V直

流电，其耗电功率为300瓦。微机的

电源系统用于将220V的交流电转换成

系统所需的直流电。

114

3.3.5.程序执行

＞通用计算机通过执行程序来处理数

据。

＞指令是计算机进行操作的命令，将

控制计算机完成规定动作的命令称为

指令。

＞程序是指令的有序集合。

＞程序和数据都放在内存中。

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>CPU利用重复的机器周期来执行指

?。

>指令执行的周期包括3步:

循环执行指令

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①取指令

在取指令阶段，控制单元命令系统取

出一条指令放在指令寄存器I中，程序计数

器PC加1。

②译码

把指令置于指令寄存器后进行译码,

以确定这是一条什么样的指令。

③执行

译码完毕后，控制单元发送命令到CPU

的某个部件，完成指令所确定的功能。乃

117

匕程序执行的实例

一条指令由操作码和地址码两部分组成*

操作码地址码

Load200,R1把200单元的内容送入寄存器R1

Load201,R2把201单元的内容送入寄存器R2

AddR1,R2,R3R1和R2的内容相加结果放在R3

Store202,R3把R3的内容存入202单元

Halt停止所有操作

执行前主存和寄存器中的内容

主存

070Load200R1

071Load201RF

072AddRIR2后

073Store202||

074Halt

200

201

070

202

119

第一条指令执行后

+14R1->070

071

R2072AddRIR2R3

073Store202||

R3074Halt

200

201

PC202

120

第二条指令执行后

Load201R2

Add主RI存R2R3

Store:20［2取R数3指令

070Load20QZ

―^071

072

073

074Halt

200+14

201

072PC

202

121

第三条指令执行后

主存

R1070Load200加法指令

071Load20以/

R2—►072AddRI^2R3

073Store202R3

R3074Halt

I

200+14

201AO

PC202

122

第四条指令执行后

主存

R1070Load200尸

071Load201存数指令

R2072

—►073

R3074

I

200

201

PC202

123

最后一条指令执行后

主存

R1070Load200RI

071Load

R2072AddRI停机指令

073Store201

R3—►074-Had

I

200+14

201-10

PC202

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占输入/输出操作

有三种输入/输出控制方式：

①程序控制输入输出

>CPU和I/O设备之间的数据传输是通过

程序中的指令实现的。CPU不时地查询

I/O驱动器的状态，如果设备准备就绪,

就进行一次数据传输。

»用于低速设备。

125

口输入/输出操作

②中断控制输入输出

>CPU不需要不停地查询I/O设备的状态,

当设备准备好后，向CPU发中断情况，

CPU暂时中止现行程序，执行中断服务

程序，为设备服务。

»用于低速设备。

126

口输入/输出操作

③直接存储器存取（DMA）

A用于高速设备（如磁盘）和主存之间

直接传输大的数据块。

＞需要DMA控制器承担原来由CPU完成的

一些功