微型计算机硬件组成.ppt

1 大学计算机基础 计算机基础课题组南京信息工程大学计算机科学与技术系 2 第三章微型计算机硬件组成 3 基本要求 了解微型计算机的组成 主要性能指标 发展方向及其分类理解微型计算机各部件的功能与主要技术指标 4 主要内容 3 1微型计算机3 2微型计算机硬件系统 5 3 1微型计算机 3 1 1微型计算机概述3 1 2微型计算机的分类 6 3 1 1微型计算机概述 1 微型计算机基本结构系统主板 又称母板 CPU硬盘驱动器DVD ROM驱动器软盘驱动器显示器适配器内存电源 7 2 微型计算机的主要性能指标 CPU指标CPU字长 时钟频率 运算速度每秒钟所能执行的指令条数 内存容量内存储器存储数据的能力 8 3 微型计算机的发展方向 高速化处理器主频 超小型化典型的标志是笔记本电脑和PDA的流行 多媒体化全新的多媒体处理芯片 多媒体和超媒体系统的开发和标准化 虚拟现实技术和发展多媒体通信等 网络化网络计算机 具有联网功能的PDA以及各种类型的个人计算机等正在飞速发展 隐形化今后将摆脱显示屏 键盘加主机的传统形象 电视计算机 影音计算机等将大量出现 9 3 1 2微型计算机的分类 1 按组成结构分类 单片机组成部分集成在一个超大规模芯片上 具有体积小 功耗低 控制功能强 扩展灵活 微型化和使用方便等优点 广泛用于控制 仪器仪表 通信 家用电器等领域 单板机各组成部分装配在一块印刷电路板上 结构简单 价格低廉 性能较好 常用于过程控制或作为仪器仪表的控制部件 多板机各组成部分装配在多块印刷电路板上 如台式 便携式PC机 10 2 按用途分类微型计算机按用途可分为台式 便携式 手持式等 11 图3 1常见微机系统 计算机 电视 影音三模式 平板电脑 家庭网络计算机 移动计算机 12 3 2微型计算机硬件系统 3 2 1主板3 2 2CPU3 2 3存储器3 2 4总线与接口3 2 5输入 输出设备 13 3 2 1主板 1 主板架构PC99技术规格规范了主板设计要求 提出主板各接口必须采用有色识别标识 以方便识别 主板在结构上主要有AT ATX NLX EATX WATX以及BTX等类型 它们的主要区别在于板上各元器件的布局排列方式 尺寸大小 形状以及所使用的电源规格和控制方式的不同 其中 AT结构已经淘汰 EATX和WATX多用于服务器 工作站主板 NLX等是ATX的变种 14 内存 总线插槽 接口卡 CPU插座 串行接口 USB接口 15 ATX新型主板结构的特点 1 扩展插槽较多 2 优化板上元件布局 3 配合ATX电源 实现软关机 4 MODEM远程遥控开关机 5 需要配合专门的ATX机箱使用 16 2 芯片组芯片组决定了主板的结构及CPU的使用 根据芯片的功能 可分为南桥芯片和北桥芯片 南桥芯片主要负责I O接口控制 IDE设备 硬盘等 控制以及高级能源管理等 北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存 AGP PCI数据在北桥内部传输 由于北桥芯片的发热量较高 所以芯片上会装有散热片 17 3 主板上的辅助功能 1 CPU监控功能 2 高级电源管理接口功能 3 自动开机 4 系统休眠功能 STD STR 18 3 2 2CPU 1 CPU分类CPU有通用CPU和嵌入式CPU 其区别主要在于应用模式的不同 一般来说 通用CPU追求高性能 功能比较强 能运行复杂的操作系统和大型应用软件 嵌入式CPU则强调处理特定应用问题的高性能 主要用于运行面向特定领域的专用程序 配备轻量级操作系统 在功能和性能上有很大的变化范围 19 微型计算机一般采用通用CPU 最具代表性的产品是美国Intel公司的微处理器系列 此外 IBM Apple Motorola AMD Cyrix等也是著名的微处理器产品的生产公司 CPU的功能是计算机主要技术指标之一 人们习惯用CPU的档次来大体表示微型计算机的规格 20 2 衡量CPU性能的主要技术指标 1 CPU字长CPU内部各寄存器之间一次能够传递的数据位 即在单位时间内 同一时间 能一次处理的二进制数的位数 2 位宽CPU通过外部数据总线与外部设备之间一次能够传递的数据位 3 x位CPU通常用CPU字长和位宽来称呼CPU 例如 PentiumCPU字长是32位 位宽是64位 称为超32位CPU 4 CPU外频CPU总线频率 是由主板为CPU提供的基准时钟频率 5 CPU主频CPU内核电路的实际工作频率 又称为工作频率或CPU那频 6 生产工艺技术通常用微米数字来描述 21 3 2 3存储器 微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器 内部存储器访问速度快信息暂时性相对价格高 外部存储器访问速度慢信息永久性相对价格低 22 1 内部存储器在计算机里 内部存储器按其功能特征可分为以下三类 1 随机存取存储器 RandomAccessMemory RAM 通常所说的计算机内存容量均指RAM存储器容量 即计算机的主存 CPU对它们既可读出数据又可写入数据 但是 一旦关机断电 RAM中的信息将全部消失 DRAM动态随机存储器 SDRAM同步动态随机存储器 DDRRAM双倍速率的SDRAM RDRAM存储器总线式动态随机存储器微机上使用的动态随机存储器被制作成内存条的形式出现 插在系统主板的内存插槽上 23 24 2 只读存储器 ReadonlyMemory ROM CPU对它们只取不存 其信息用户无法修改 断电时信息不会丢失 因此 ROM中一般存放计算机系统管理程序 3 高速缓冲存储器CacheCache是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片 用于解决它们之间的速度冲突问题 25 Cache一般采用静态随机存取存储器SRAM构成 按其功能通常分为两类 CPU内部的Cache和CPU外部的Cache CPU内部的Cache也称为一级Cache 它是CPU内核的一部分 负责在CPU内部的寄存器与外部Cache之间的缓冲 CPU外部的Cache 主要用于弥补CPU内部Cache的容量过小 负责整个CPU与内存之间的缓冲 CPU外部的Cache又可分为板载Cache和片载Cache CPU的Cache容量 形式和速度是CPU的重要技术指标 它直接影响到CPU的工作效率 并在很大程度上决定了该CPU的价格 26 2 外部存储器1 磁介质存储器 1 软盘软盘是用表面涂有磁性材料的柔软的聚酯材料制成 将盘片逻辑地划分成若干个同心圆 每个同心圆称为一个磁道 磁道从外向内编号 最外面的一个同心圆为0磁道 磁道又划分成若干段 每段称为一个扇区 一个扇区一般可存放512B的数据 磁盘的存储容量可由下面的公式求出 磁盘总容量 磁道数 扇区数 磁面数 扇区字节数例如 3 5英寸软盘格式化后每面是80磁道 每个磁道有18个扇区 磁面数为2 其容量是80 18 2 512B 1 44MB 读写软盘时 磁头直接接触盘面 27 2 硬盘 硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成 读写硬盘时 磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面 硬盘容量视具体类型而定 硬盘的磁道 扇区 柱面 28 29 3 磁盘阵列RAIDRAID由若干个硬盘组成 通常应用于大容量数据存储 其主要的用途有两个 资料备份 加速存取 30 2 光介质存储器目前微机上使用的光介质主流产品是光盘 常用 1 只读型光盘CD ROM 2 可录式光盘CD R 3 可重复刻录的光盘CD RW衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速 一倍速率 150KB s 后继产品DVD ROM DVD ROM一倍速率是1 3MB s 31 3 移动存储产品 1 移动硬盘 2 Flash存储设备 3 磁光技术移动存储产品磁盘技术与光技术结合 32 3 2 4总线与接口 1 总线 1 总线分类 数据总线 传输数据信息 双向 取决于CPU字长 地址总线 传输地址信息 单向 决定内存空间 控制总线 传输控制信息 双向 取决于CPU字长 内部总线 连接CPU的各个组成部件 芯片内部 系统总线 连接计算机中各大部件外部总线 连接计算机和外部设备 连接对象 传输对象 33 微处理器 微处理器 总线 存储器 接口电路和外设逻辑关系 34 2 总线标准 ISA IndustryStandardArchitecture 总线 PCI PeripheralComponentInterconnect 总线 AGP AdvancedGraphicsPort 35 2 计算机与外部设备接口外部总线通常以接口形式表现 是外部设备与计算机连接的端口 图3 2PCE总线功能框图 36 1 串行接口 2 并行接口 3 USB接口 4 IEEE1394接口 5 硬盘接口 IDE接口标准 EIDE接口标准 SCSI接口标准 37 3 2 5输入 输出设备 1 输入设备输入设备将数据 程