计算机硬件设备

计算机硬件设备

CPU、主板、内存(RAM,ROM)

计算机硬件

计算机硬件设备

1Speakers

2Modem7Mouse

3Microphone8CD-ROMdrive

4RAM9Diskettedrive12Ports

5CPU10Harddrive13Monitor

6Keyboard11Printer14Expansionboard

主板

❖主板(MainBoard)

8主板又名主机板、系统板、母板，是PC机的核

心部件

ePC机的主板包括CPU、芯片组(Chipset)、高

速缓存(Cache)、ROM_BIOS芯片、CMOS芯

片、内存RAM、总线通道、软硬磁盘接口、串行

和并行接口、USB接口、扩展槽(Slots)、直流

电源插座、可充电电池以及各种跳线

主板照片

总线

♦:♦总线(BusLines)是主板上传输数据的通道，

其物理实质是一条条并行的信号线。(CPUf

大脑，总线少神经系统)

8总线工作频率(MHz)和带宽(bits)

♦:♦总线的分类

③片内总线，也称为内部总线，位于微处理器CPU

内部

8片总线，也称为局部总线、外部总线，是计算机

上以CPU为核心，与各部件之间的直接连接总线

3PC总线，是扩展卡和扩展槽之间的连接总线

总线传输信号和类型

。总线上的信号

8数据信号，部件间交换的具体二进制数据

8地址信号，标识数据存放的位置

於控制信号，用于控制总线传输和数据交换的信号,

反映了部件之间的应答和调度

♦:♦总线的类型

cdSAEISAMCAEISAVESAPCI

ISA总线和PCI总线

❖ISA总线(Industrystandard

architecture)

ml6位ISA总线频率为8MHz左右。

e应用范围很广，几乎所有的主板都保

留了ISA总线的扩展槽。

❖PCI总线

ePCI是Intel公司开发的一套局部总线

系统，它支持32位或64位的总线宽

度，频率通常是33MHz。

I/O接口

♦I/O接口的功能

8连接主机与外设，并提供数据缓冲

3提供外设的I/O地址

8数据转换功能

途中断功能

8其它协调功能

I/O接口的作用

❖高速主机与低速的外围设备之间的矛盾

♦:♦各种外部设备种类繁多，外围设备所处理的信息的

类型和编码格式各不相同

❖I/O接口的作用就是使CPU与外围设备能够协调地完

成输入/输出工作。

♦:♦每个I/O接口内部都包括一组寄存器。这些寄存器也

被称为I/O端口(port),每个端口有一个端口地址(也

称端口号)。

CPU就是通过这些端口与外围设备之间进行数据交

换。

I/O接口

I/O接口

新型的ATX结

构的主板，它

的并口、串口

连插座都是集

成在主板上的,

而且还有PS/2

的鼠标和键盘

接口，并提供

了USB接口。

AT结构主板

软驱和硬盘接口

♦:♦一个软驱接口，用一根扁平的34线数据线连接软驱

❖硬盘接口

e扩展IDE(EnhancedIntegratedDeviceElectronics)方式,

最多可以连接四个EIDE设备

GsSCSI(SmallComputerSystemInterface,小计算机系统

接口)方式

1三

鼠标、键盘、串并口、USB

♦:♦一般键盘和鼠标都是采用PS/2圆口，键盘接口

一般为蓝色，鼠标接口一般为绿色

❖USB(UniversalSerialBus)通用串行总线接

口

❖串行接口可连接MODEM和比较老的鼠标

♦并行接口一般连接打印机

PS/2USB

USB接口

♦:*USB"通用串行总线”，统一不同的串行接口,

使用一个4针插头作为标准插头（其中2根针

用来提供电源，另外2根针用来传输数据）

♦:.USB采用“级联”方式，即每个USB设备用

一个USB插头连接到一个外设的USB插座上，

而其本身又提供一个USB插座供下一个USB

外设连接用

。一个USB控制器可以连接多达127个外设

*一般主板上只提供两个USB接口

其他重要接口

♦AGP接口

eAGP叫做图形加速

接口，是Intel公司推

出的新一代图形显示

卡专用数据通道，它

只能安装AGP的显示

卡

CMOS和BIOS

♦:.BIOS(基本输入输出系统)，指集成在主板上

的一个ROM芯片，它保存了基本输入输出程

序，自检程序等。它负责开机时对系统各项

硬件进行初始化和测试，引导计算机进入

“激活”状态，最后把机器交给操作系统管

理

❖CMOS(ComplementaryMetalOxide

Semiconductor)是一个在有当前系统各硬件

基本配置信息的RAM,并还存有一些基本信

息，如时钟、日历、启动读盘顺序、密码等。

计算机硬件

CPU

❖CPU(Central

processingunit)盟照蜘4

e中央处理单元，计算机

系统的大脑

m包括算术/逻辑单元和控

制单元

控制单元(CU)

❖功能

0读取程序指令

♦:♦从内存中读取指令

8对指令解码

♦:♦将指令翻译成计算机系统能够理解的电子信号

8启动指令执行

♦:♦将电子信号传递给ALU或内存，以便指令被执行

e将结果传至内存

机器周期

卬指令周期

读取指令并解码

e执行周期

♦:♦执行指令并写入内存

ALU

❖ALU(Arithmetic/LogicUnit)

e算术/逻辑单元

功能

8执行算术运算，如加法和乘法

8执行逻辑对比，如两个数那个更大

ALU操作列表

ArithmeticLogical

OperationsOperations

+Add=,wequalto,notequalto

-Subtract>,>greaterthan,notgreaterthan

xMultiply<5<lessthan,notlessthan

+Divide>,>greaterthanorequalto,

notgreaterthanorequalto

ARaisebyapower<,<lessthanorequalto,

notlessthanorequalto

寄存器(Register)

❖寄存器

发指令和数据在CPU内的临时存储区域

8在控制单元的指挥下，以极快的速度接收信息、保存并

彳专输出去

寄存器的类型

8地址寄存器

8指令寄存器

8程序寄存器

8累加寄存器

8状态寄存器

8…

CPU的主要技术特征

♦:♦主频，也叫时钟频率，单位MHz

作是CPU作为产品的标准工作频率，就是CPU在一秒钟应

该完成的工作周期数。

❖外频，也叫总线频率，单位MHz

e主板上系统总线的工作频率

♦:♦倍频系数，主频=倍频系数*外频

❖L1Cache容量，32-64k

♦:♦生产工艺技术，0.18-0.13微米

♦:♦接口标准，Socket和slot

❖CPU附加指令集MMX指令集

超频能力

MMX指令

Intel公司在1996年为了增强PentiumCPU在

音像、图形和通信应用方面而采取的新技术

♦多媒体和通信应用大多是计算密集型的循环

运算，这些运算以不到10%的代码量，却占

用了CPU90%的执行时间

♦:♦技术的要点

侬单指令、多数据（SIMD）技术

e8位64位宽的MMX寄存器

^57条新指令

e四种新的数据类型

主要的CPU生产厂商和类型

❖Intel

e8086,8088,80286,80386,80486,Pe

Pro,PentiumwithMMX,PentiumII,P

Xeon

❖AMD(AdvancedMicroDex,i^oc^

mK6-III一.

❖Cyrix

❖CISC芯片和RISC芯片

g精简指令芯片

g复杂指令芯片

CPU的形状

Socketx结构

eSocket7,Socket

370(Intel)

eSocketA(AMD)

Slotx结构

eSlot1,Slot

2(lntel)

eSlotA(AMD)

存储设备

♦:♦存储器是指计算机系统中的记忆装置，能够

接收计算机内的信息，保存信息，并且可以

根据命令提供所保存的信息。

♦:♦一般的，总是希望存储器容量大、速度快、

价格低。实践中，速度越快的存储器单位成

本往往越高，因而，计算机系统中存在两种

存储器——主存储器（内存）和外存储器。

CPU内存卜存储

内存

•主存储器又称内存储器，简称内存，直

接与CPU相连。

•使用大规模集成电路作为主存储器，速

度很快

•是计算机中的工作存储设备，当前运行

的程序和数据都存放在主存储器中供中

央处理器调用，处理的结果也存入主存

储器中。

内存与外存的比较

内存外存

CPU可否直接存取是否

数据保存时间电源关闭前只要存储介质没有损坏，

可长期保存。

存取速度快慢

容量小(MB)大(GB~TB)

单位容量价格高低

内存的分类

随机存储器

。随机存储器

eRandomaccessmemory(RAM)

e允许随时写入或读出，使用方便，断电后信息全

部丢失

DRAM和SRAM

♦:♦分类

eDRAM（动态内存），需要定时刷新以保持数据,

通常我们指的内存就是DRAM

eSRAM（静态内存），速度快，价格高，一般作

Cache（高速缓存）

内存的地址

•内存地址，对内存进行编号，这个编号称为地址

地址内存

0000000010110000

0000000100000111

0000001100000100

0000010000001010

0000010111110100

只读存储器

ROM（Read-onlymemory,只读存储器）

疑只允许读出其中固化内容，断电后信息不丢失

。PROM（可编程只读内存）

❖EPROM（可擦写的可编程只读内存）

6在特殊的加电状态下，可以自由写入，其余时刻

只能读出，断电后信息不丢失。一般用于BIOS电

路等。

♦:.SRAM叫静态内存，“静态”指的是数据写入

SRAM后，除非重新写入新数据或关闭电源，否则

写入的数据保持不变。由于SRAM访问速度快，因

此被用于实现CACHE(高速缓存)o

♦:♦有了高速缓存，可以先把数据预写到其中，需要时

直接从它读出，这就缩短了CPU的等待时间。

❖高速缓存之所以能提高系统的速度是基于一种统计

规律，控制系统会自动统计内存中哪些数据会被频

繁使用，就把这些数据存在高速缓存中，CPU要访

同这些数据礼就会先切Cache中去找。

❖CPU内部的缓存叫内部高速缓存(InternalCache)

或一级高速缓存，主板上的缓存叫外部高速缓存

(ExternalCache)或二级局速缓存。

高速缓存工作过程

主板

CPU

二级馍存

内存的技术指标

❖存储容量

♦:♦存取速度：60ns~120ns,(ns=10-9%>)

♦:♦内存的数据带宽：一次能够处理的数据宽度,

也就是一次能处理若干位(b计)的数据。

♦内存的奇偶校验

c^ECC(ErrorCorrectingCodes)错误校正码技术:

ECC具有自动更正的能力

内存条的类型(1)

❖DIP：双列封装一般有256KB和1MB等几种；

❖SIMM：单列直插。一般有30线，