第二章 计算机组成原理知识点

第二章计算机组成原理2.1计算机的组成与分类2.1.1计算机的发展与作用作用：=1\*GB3①速度快，通用性强=2\*GB3②具有多种多样的信息处理能力，不仅能进行复杂的数学运算，而且能对图像，文字和声音等多种形式的信息进行获取，编辑，转换，存储，展现等处理=3\*GB3③信息存储容量大，存取速度高=4\*GB3④具有互联，互通和互操作的特性，计算机网络不仅能进行信息的交流与共享，还可借助网络上的其他计算机协同完成复杂的信息处理任务。2.1.2计算机的逻辑组成计算机系统由硬件和软件两部分组成。硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称。软件是指计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档。CPU，内存存储器，总线等构成计算机的“主机”输入/输出设备和外存储器称为“外设”承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为“中央处理器”使用多个CPU实现超高速计算的技术称为“并行处理”总线是用于在CPU，内存，外存和各种输入输出设备之间传输信息并协调它们工作的一种部件（含传输线和控制电路）计算机系统中的I/O设备一般都通过I/O接口与各自的控制器连接，然后由控制器与I/O总线相连2.1.3计算机的分类巨型机，大型机，服务器，个人计算机，嵌入式计算机微处理器（µP或MP），通常指使用单片大规模集成电路制成的，具有运算和控制功能的部件SOC：单个集成电路芯片中包含微处理器，存储器，输入/输出控制与接口电路，电子系统模拟电路，数字/模拟混合电路和无线通信使用的射频电路2.2CPU的结构与原理2.2.1CPU的作用与组成匈牙利数学家冯·诺依曼的“存储程序控制”原理CPU的根本任务是执行指令CPU的组成：寄存器组（用来临时存放参加运算的数据和运算得到的中间结果），运算器：也称算术逻辑部件（ALU），控制器：指令计数器（用来存放CPU正在执行的指令的地址）和指令寄存器（用来保存当前正在执行的指令）2.2.2指令与指令系统指令是构成程序对的基本单位，采用二进制表示，指令由操作码和操作数地址组成，CPU所能执行的全部指令称为指令系统2.2.3CPU的性能指标字长，主频，CPU总线速度，高速缓存的容量与结构，指令系统，逻辑结构，内核个数TFLOPS（万亿条浮点指令/秒）MIPS（百万条定点指令/秒），MFLOPS（百万条浮点指令/秒）2.3PC主机的组成2.3.1主板，芯片组与BIOSCPU芯片和内存条分别通过主板上的CPU插座和存储器插槽安装在主板上，PC机常用外围设备通过扩充卡或I/O接口与主板相连，扩充卡借助卡上的印刷插头插在主板上的PCI总线插槽中主板上还有两块特别有用的集成电路：一块是闪烁存储我，其中存放的是BIOS，它是PC机软件中最基础的部分，没有它机器就无法启动，另一个集成电路芯片是CMOS存储器，其中存放者与计算机系统相关的一些参数（称为配置信息），包括当前的日期和时间，开机口令，已安装的光驱和硬盘的个数及类型等，CMOS芯片是一种易失性存储器，它由主板上的电池供电，即使计算机关机后它也不会丢失所存储的信息芯片组由北桥芯片（MCH）和南桥芯片（ICH）组成，CPU时钟信号由芯片组提供芯片组还决定了主板上所能安装的内存最大容量，速度及可使用的内存条的类型每次机器加电时，CPU首先执行BIOS程序，它具有诊断计算机故障和加载操作系统并启动其运行的功能BIOS:加电自检程序，引导装入程序，CMOS设置程序，基本外围设备的驱动程序内存储器由称为存储器芯片的半导体集成电路组成，RAM目前多采用MOS型半导体集成电路芯片制成DRAM:电路简单，集成度高，功耗小，成本低SRAM:电路复杂，集成度低，功耗大，成本高每个存储单元都有一个地址，CPU按地址对存储器进行访问存储器的存取时间指的是从CPU给出存储器地址开始到存储器读出数据并送回到CPU所需要的时间解决主存速度慢的方法是：=1\*GB3①采用cache存储器=2\*GB3②改进存储器芯片的电路与工艺，并对DRAM的存储控制技术进行改进2.3.3I/O总线与I/O接口CPU芯片与北桥芯片相互连接总线称为CPU总线（前端总线FSB），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称为I/O总线，总线上有三类信号：数据信号，地址信号和控制信号总线带宽（MB/S）=(数据线宽度/8)X总线工作频率（MHZ）X每个总线周期的传输次数PCI-E是PC机I/O总线的一种新标准，采用高速串行传输I/O接口类型数据传输方式串行和并行数据传输速率低速和高速是否能连接多个设备总线式和独占式是否标准标准接口和专用接口在USB接口中，数据的高速串行传输是使用差分信号来实现的USB电源（5V,100mA～500Ma）USB3.0的电流是1A2.4常用输入设备扫描仪的性能指标：=1\*GB3①扫描仪的光学分辨率：普通家用扫描仪分辨率在1600～3200dpi=2\*GB3②色彩位数=3\*GB3③扫描幅面=4\*GB3④与主机的接口2.5常用输出设备显示器的刷新频率越高，图像的稳定性越好，响应时间越小越好。显示卡由显示控制电路，绘图处理器（GPU），显示存储器（VRAM）和接口电路组成。显示控制电路负责对显示卡的操作进行控制，主机接口电路负责显示卡与CPU和内存的数据传输。显卡有AGP接口，但主流是PCI-Ex16打印机的性能指标：打印精度（300dpi为可视，针式180dpi，激光300～1200dpi,喷墨300～360dpi），打印速度，打印成本，色彩数目2.6外存储器硬盘存储器由磁盘盘片，主轴与主轴电机，移动臂，磁头和控制电路组成。硬盘的盘片由铝合金或玻璃材料制成，盘片的上下两面涂有一层很薄的磁性材料，通过磁性材料粒子的磁化来记录数据。每个扇区的容量为512字节或4KB硬盘存储器的性能指标：=1\*GB3①容量=2\*GB3②平均存取时间（由硬盘的旋转速度，磁头的寻道时间和数据的传输速率决定）