计算机技术及其应用2.ppt

主讲：毕宏彦,计算机技术及其应用,本讲内容,从应用角度对计算机分类及所分两类计算机的特点 微型计算机系统结构 计算机的位数和总线,本讲内容,从应用角度对计算机分类及所分两类计算机的特点 微型计算机系统结构 计算机的位数和总线,计算机按用途分类及各类的特点,用于控制的计算机 又被称之为嵌入式系统，嵌入式系统以测控为目标，结构复杂，品种繁多。这类计算机追求的是多功能、高速度、高可靠性。是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。,用于数值计算的计算机 这类计算机以计算和文档管理、数据库管理、进行各种设计、分析计算以及良好的网络功能为目标，要求运行速度越高越好。分为大、中、小、微4种系列，发展最快的是微型机。,计算机按用途分为两大类：如下,本讲内容,从应用角度对计算机分类及所分两类计算机的特点 微型计算机系统结构 计算机的位数和总线,微型计算机系统的层次结构,微机应用系统层次,微机系统组成,硬 件 软 件,微 型 计算机 系 统,微 型 计算机 （主机）,外 设,运算器 （ALU） 控制器（CU） 寄存器阵列,键盘、鼠标 显示器、打印机 软驱、硬盘、光驱 扫描仪、,微处理器 内存储器（ROM ,RAM） 输入/输出接口（I/O ）,系统软件 应用（用户）软件,明确3个概念、3个层次,微处理器（Microprocessor） 一个大规模集成电路芯片的CPU 内含控制器、运算器和寄存器等 微机中的核心芯片 微型计算机（Microcomputer） 通常指主机部分：微处理器+内存+ I/O接口 还有一般的说法：微机、微型机、 微型计算机系统（Microcomputer system） 指由硬件（主机及外设）和软件共同组成的完整的计算机系统，真正可投入使用的计算机。,核心级微处理器,中央处理器，简称CPU （Central Processing Unit），是计算机的核心，计算机的速度和其他性能首先取决于CPU的性能。CPU主要包括： 运算器ALU 控制器CU 寄存器组Registers CPU的内部总线 实现运算功能和执行指令的控制功能,本讲内容,从应用角度对计算机分类及所分两类计算机的特点 微型计算机系统结构 计算机的位数和总线,计算机最重要的两个概念：位数和总线,位数：位数指计算机内部数据总线的根数(又称为数据线宽度)，它表示计算机一次能传输的数据的最大位数。,计算机总线,微机CPU内部有多套总线，其外部也有多套总线。 总线是构成计算机系统的构架，是一台计算机的多个系统部件之间进行数据传输的公共通道。借助总线连接，计算机在各系统部件之间传送地址、数据和控制信息。因此，总线是多个模块电路或设备之间传送信息的一组公用信号线。 任何一套计算机总线都包含地址总线、数据总线、控制总线三种。一个微机有多套这样的总线。现代微机的处理器(CPU)内也包含有多套总线，才能进行流水线作业，同时进行多种数据的传送。,计算机总线类别,1.2.1 微机的内部总线、系统总线、外部总线 1)内部总线 (又称为板级总线，主要用于主板上各元件之间的数据传送) (1)I2C总线 (2)SPI总线(串行外围设备接口) (3)SCI总线(串行通信接口) 2)系统总线（主要用于主板与插板之间的数据传送） (1)ISA总线 (2)EISA总线 (3)VESA总线 (4)PCI总线 (5)3GIO总线 3)外部总线 (1) RS-232C总线（串行总线） (2) RS-485总线（串行总线） (3) USB总线（串行总线） (4) CAN总线（串行总线） (5) IEEE-488总线（并行总线）,介绍一款内部总线SCI总线,SCI总线，指的是计算机CPU所具有的全双工的以CPU电平输入输出的串行通信接口总线。在CPU与具有SCI总线的其它芯片之间进行数据传送时，可以直接使用CPU的SCI端口连接总线进行传送。其结构如下图所示：,SCI总线,介绍一款系统总线PCI总线,PCI总线是一种高带宽、独立于处理器的总线。它主要用于高速外设和主机相连，如磁盘控制器、网络接口控制卡、图形显示适配器等。PCI总线的工作速度与CPU的时钟频率无关，而是采用自身33MHz的总线频率，数据总线宽度为32位，可扩展到64位，所以数据传输速率可达到132MB/s264MB/s。,PCI总线的特点如下： PCI总线支持无限突发传输方式。 PCI总线支持并发工作机制，即挂接在PCI总线上的外设能与CPU并发工作。PCI总线作为CPU和外设之间的一个中间层，一个或多个PCI总线上的外设通过PCI控制器和CPU总线相连，所以PCI控制器在处理器和PCI总线之间提供了数据缓冲功能，使PCI总线独立于处理器。例如当处理器要访问PCI总线上的外设时，CPU可以先把数据写到PCI控制器的数据缓冲器中，在PCI总线把这些数据写入设备的过程中，CPU可以处理其它操作。 PCI总线支持多总线的连接方式。PCI总线可以和其它系统总线相联接，例如在主板上和ISA、EISA或MCA相联接，这样一来，可将系统中的高速和低速设备分别挂接在不同的总线上，如将高速设备挂接在PCI总线上，而将低速设备挂接在ISA、EISA等低速总线上，高速总线和低速总线之间也可以通过PCI桥联接。 PCI总线的信号线包括必备的和可选的两类，用这些信号线可以完成寻址、数据处理、接口控制、总线仲裁及其它系统功能。PCI总线信号见图1.6。,介绍一款系统总线PCI总线,必备的信号线有： 地址数据信号线 AD(310)，C/(30)，PAR； 接口控制线/FRAME，/TRDY，/IRDY，/STOP，/DEVSEL，IDSEL； 错误报告线 /PERR，/SERR； 仲裁线的/REQ，/GNT； 系统信号线的CLK，/RST。 可选的信号线有： 64位总线扩展线AD(6332)，C/(74)，PAR64，/REQ64，/ACK64； 接口控制线 /LOCK； 中断线 /INTA，/INTB，/INTC，/INTD； Cache支持线 /SBO，SDONE； JTAG边界扫描信号线TDI，TDO，TCK，TMS，。,介绍一款系统总线PCI总线,通用串行总线USB(universal serial bus)是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、Northern Telecom等7家世界著名的计算机和通信公司共同推出的一种接口标准。它基于通用连接技术，实现外设的简单快速连接，达到方便用户、降低成本、扩展PC连接外设范围的目的。它可以为外设提供电源，而不像普通的使用串、并口的设备需要单独的供电系统。另外，快速是USB技术的突出特点之一，USB1.0的最高传输率可达12Mb/s，比串口快100倍，比并口快近10倍，