[经济学]第2章_硬件修改.ppt

1/53,第2章 微型计算机组成,主要内容 2.1 微机系统的组成 2.2 微型计算机主机系统 2.3 外存储器及其工作方式 2.4 常用外部设备的一般工作原理,2/53,2.1 微型计算机组成,一、微型计算机构成 1. 冯 诺依曼机的特点 将计算过程描述为由多条指令按一定顺序组成的程序，并放入存储器保存。 指令按其在存储器中存放的顺序执行； 控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行；,3/53,冯 诺依曼计算机结构,运算器,存储器,控制器,输入设备,输出设备,4/53,2. 微机系统的概念结构,1) 硬件 系统整个系统运行的物理平台 2) 软件 为运行、管理和维护计算机系统或为实现某一功能而编写的各种程序的总和及其相关资料。,5/53,2. 微机系统的概念结构,主机 硬件 外设 微机系统 系统软件 软件 应用软件,CPU 存储器 输入/输出接口 总线,6/53,计算机系统的层次关系,人与计算机之间是间接关系,特点,裸机,硬件系统,软件系统,用户,7/53,3. 计算机系统的层次结构,用 户,系统应用程序,操 作 系 统,机 器 语 言,硬 件 系 统,8/53,计算机硬件系统,微型计算机硬件系统,台式机,便携式机,9/53,计算机硬件系统,微型计算机硬件系统,主板,图3-2.2 微机主板图,内存插槽,总线插槽,CPU插槽,USB接口,电池,鼠标插口 键盘插口,并行接口,10/53,计算机硬件系统,中央处理器CPU,运算器,加、减、乘、除,与、或、非、比较等,控制器,寄存器,CPU内部的临时高速存储单元,算术逻辑单元(ALU),11/53,计算机硬件系统,微处理器,Microprocessor,12/53,二、微机的一般工作过程,指令和指令系统 程序 计算机的一般工作过程 程序的执行方式,13/53,1. 指令和程序,指令：计算机能够识别的“命令”； 指令系统：计算机能够识别的所有指令的集合。 程序：按一定顺序组织在一起的指令序列。,14/53,指令的一般格式,例: (1) ADD AH,BH (2) MOV CH,8AH (3) PUSH AX (4) RET,15/53,2. 执行过程,(1) 指令执行过程 取指令 分析指令 读取操作数 执行指令 存放结果 (2) 程序执行过程 不断地执行各条指令的过程,16/53,冯诺依曼机,计算机由5大模块组成 计算机采用二进制 计算机采用“存储程序”的工作原理,掌握,17/53,4. 执行程序的方式,(1) 顺序执行 一条指令执行完再执行下一条指令。 假设：1）指令执行分三个步骤，即取指令、分析指令、执行指令 2）每个步骤的执行时间均为t 则执行n条指令时间T0 为： T0=3nt,18/53,4. 执行程序的方式,(2) 并行执行 同时执行两条或多条指令。 假设内容同上，则执行n条指令时间T0 为： T =3t +（ n-1）t,19/53,2.2 主机系统,中央处理器（CPU） 存储器 输入/输出接口 总线,20/53,一. 中央处理器,1. 中央处理器（CPU），又称为微处理单元（MPU） 2. 主要组成 1) 运算器 2) 控制器 3) 寄存器组,21/53,3. 主要技术指标 1)主频: (Mhz) 2) 字长: 8位,16位,32位等 3) 执行速度: (MIPS) 4) 指令系统: CISC: 复杂指令集计算机 RISC: 精简指令集计算机,22/53,5. 计算机的主要性能指标（P35）,计算机内部一次最多可同时传送和处理的二进制位数。 CPU的字长越长，计算能力越强，精度越高。,字长,16位机,32位机,23/53,计算机每秒所能执行的指令条数。单位为MIPS（每秒百万条指令）。,运算速度,通常用主频（时钟频率）来描述计算机的运算速度。主频直接反映CPU的工作速度，时钟频率单位(Hz)。时钟频率越高，计算机的速度越快。,计算机处理过程中，容纳数据量的能力。,内存容量,24/53,二. 存储器,1. 概述 (1)作用 用于存放计算机工作过程中需要操作的数据和程序。 (2) 分类 内存储器和外存储器 (3) 存储系统,25/53,存储系统,在一般计算机中主要有两种存储系统,Cache存储系统,主存储器 高速缓冲存储器,虚拟存储系统,主存储器 磁盘存储器,26/53,(4) 存储器系统主要技术指标 容量 速度 价格,27/53,图3-2.2 微机主板图,USB接口,鼠标插口 键盘插口,并行接口,28/53,内存储器,(3) 几个概念： 内存单元 单元的地址和内容 内存容量 内存的操作,29/53,内存单元,组成内存的基本单元 每个单元存储一个字节(8位二进制)的数据,30/53,内存单元的地址和内容,地址:每个单元对应的一个编号 作用: 实现对单元内容的寻址 地址从0开始 内容: 存放的数据,10110110,38F04H,内存地址,单元内容,31/53,内存容量,内存容量: 内存中所含存储单元的个数，以字节为单位。 寻址容量: 由CPU地址总线的位数确定。 装机容量: 由实际安装的芯片(内存条)数量确定,32/53,内存操作,读：将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变； 写：CPU将信息放入内存单元，单元中原来的内容被覆盖。,33/53,微型机中的存储系统,通用寄存器,高 速 缓 存,主 存 储 器,联 机 外 存,脱 机 外 存,34/53,三. 总线,了解： 基本概念 分类 总线结构 常用系统总线标准及其主要技术指标,35/53,1. 总线,(1) 各部件之间传输信息的通道。 (2) 按层次结构分类 1) CPU总线: 地址总线（AB） 数据总线（DB） 控制总线（CB） 2) 系统总线: I/O通道，也有类,36/53,常用系统总线标准,ISA（8/16位） PCI（32/64位） AGP（加速图形端口，用于提高图形处理能力）,37/53,外设总线,3) 外部总线:主机与外设的接口 IDE EIDE SCSI（小型计算机系统接口） USB(通用串行总线) IEEE 1394,主要用于硬盘、光驱等IDE设备接口,可连接多种外设,38/53,总线的基本功能,传输同步 仲裁控制 出错处理 总线驱动,39/53,4. 输入/输出接口,接口是CPU与外部设备间的桥梁,CPU,I/O 接口,外设,40/53,接口要解决的问题(作用),速度匹配(Buffer) 信号的驱动能力(电平转换器、驱动器) 信号形式和电平的匹配(A/D、D/A) 时序匹配(定时关系) 总线隔离(三态门),41/53,图3-2.2 微机主板图,USB接口,鼠标插口 键盘插口,并行接口,42/53,2.3 外存储器,联机外存 脱机外存,硬磁盘,软磁盘 光盘 可移动磁盘 磁带机,43/53,磁道,扇区,外存储器,软盘,硬盘,C:或D: 120GB,A:3.5英寸(1.44MB),640MB,44/53,一. 硬磁盘,1. 磁盘工作原理 2. 信息存储格式 1) 记录面 = 磁头数 (编号) 2) 磁道: 记录面上的同心圆(编号) 柱面：所有记录面上同一编号的磁道 3) 扇区：每个磁道划分为扇区 (编号) 3. 每个扇区容量: 512字节,45/53,硬磁盘,4. 硬盘存储容量 计算公式： 扇区容量扇区数柱面数磁头数 例：已知某硬盘磁头数为16，柱面数为4096，扇区数为63 硬盘容量= 51263409616 2.1GB,46/53,硬磁盘,5. 硬盘接口标准 EIDE SCSI,47/53,二. 软盘,1. 存储格式 与硬盘类似 2. 格式化 按标准格式划分磁道,扇区,分配区域(Boot,FAT,FDT,数据区),48/53,三. 光盘,1. 光盘的种类 (1) CD-ROM: 只读光盘(650MB左右) (2) CD-R: 一次性刻录光盘 (3) CD-RW:可擦写光盘 (4) DVD:数字视盘(4.7GB17.7GB) 2. 主要技术指标 容量、传输率、读写时间,49/53,四.可移动硬盘,1. 分类 1) 优盘 2) USB硬盘 2. 通过USB接口使用,50/53,2.4 常用外部设备,掌握： 输入输出系统的特点 基本输入输出方法 常用外部设备的一般工作原理,51/53,一、输入输出系统,1. I/O系统 (1) 计算机系统中除CPU和内存储器之外的部分 (2) 组成 1) 输入输出设备 2) 输入输出接口 3) 输入输出软件 (3) 特点:复杂性,异步性,实时性,52/53,无线鼠标,输入/输出设备,2.1.2 计算机硬件系统,输入设备,键盘,鼠标,扫描仪,功能键,主键区,编辑键,数字键盘,光电鼠标,扫描仪,53/53,2.1.2 计算机硬件系统,输出设备,显示器,打印机,绘图仪,CRT显示器,LCD液晶显示器,绘图仪,喷墨打印机,激光打印机,针式打印机,54/53,I/O设备一般是通过I/O接口与CPU或主存储器进行信息交换。,55/53,2. 基本输入输出方法,程序控制方式 中断控制方式 DMA方式 通道控制方式,56/53,(1) 程序控制方式,CPU效率低，数据传送的实时性差，速度较慢 适用于简单、低速外部设备,READY?,与外设进 行数据交换,读入并测试外设状态,N,Y,N,传送完？,N,Y,结 束,主要工 作流程,57/53,(2) 中断控制技术,中断 因某种随机或异常事件，引起CPU暂时中断正在运行的程序，转去执行处理该事件的特殊程序(称为中断服务程序或中断处理程序)，在事件处理完后返回原中断处继续原程序的执行，这一过程称为中断处理。,58/53,中断控制技术,中断源 引起CPU中断的事件，发出中断请求的来源。 分类：内部中断和外部中断,59/53,中断控制技术,特点： 外设在需要时向CPU提出请求，CPU再去为它服务，服务结束后或在外设不需要时，CPU可执行自己的程序 优点：CPU效率高，实时性好，速度快。 缺点：程序编制较为复杂。,60/53,(3) DMA控制方式,外设直接与存储器进行数据交换 ，CPU不再担当数据传输的中介者； 可由硬件直接实现数据的