《大学计算机基础》第3章 微机系统

1 第3章 微型计算机硬件系统 2 主要内容 微机概况微处理器主板总线I O接口存储器输入 输出设备 3 微机性能指标 字长CPU一次能处理的二进制数据的位数 一般为8的倍数字长愈长 计算机的处理能力愈强主频CPU的时钟频率主频越高 执行一条指令的时间就越短 因而运算速度就愈快存储容量性能 价格比 综合评价微机性能 4 微机结构特点 采用微处理器作为CPU采用总线实现各部件连接 5 微机基本结构 6 微机基本结构 续 7 主板 安装在主机机箱内最大的一块矩形电路板用于将微机各部件有机地整合在一起一般由PCB CPU插座 内存槽 芯片组 总线扩展槽 外设接口 BIOS芯片 跳线等组成 8 3 3微机结构 9 主板 续 CPU插座用于安装CPU的基座Socket架构具有方形的引脚插座 其中1个或2个角缺针 边上有一根推杆Slot架构是一个狭长的引脚插槽 像一个总线扩展槽 而CPU就像插件卡 10 主板 续 芯片组直接连接在主板上的一组核心芯片北桥芯片 也称主桥 负责与CPU的接口南桥芯片 负责数据传输相对较慢的软驱 硬盘 键盘等I O接口以及USB端口的连接控制 11 主板 续 CMOS主板上的RAM芯片 128 256字节大小作用 保存系统初始化时要用到的许多参数 如硬件配置 启动盘顺序和开机密码等CMOS电池 自动充电 保持CMOS参数设置CMOS 开机按Del键进入CMOS设置程序清除CMOS数据 CLRTC 跳线 12 主板 续 BIOS芯片一种特殊的ROM芯片 主要用于存储以下程序 BIOS 基本输入 输出系统 程序 CMOS参数设置程序 POST 上电自检 程序 测试CPU 内存 主板 显示器 键盘等硬件是否正常 系统启动自举程序 按CMOS设置的启动顺序 将软盘 硬盘或CDROM作为启动盘 读取并执行其系统引导记录 从而加载并运行操作系统 13 主板 续 总线扩展插槽用于固定扩展卡 如显卡 声卡 网卡等 并将其连接到系统总线上通过总线扩展插槽可以连接外部设备 如显示器 音箱 从而实现系统扩充常见扩展槽类型 ISAPCIAGPPCIExpress 14 总线 微机各部件之间进行互连和传输信息的通用线路性能指标总线宽度 一次可以同时传输数据的位数 单位为bit总线频率 每秒钟能传输数据的次数 单位为MHz总线带宽 总线每秒能传输的最大字节量 用MB s表示总线带宽 总线频率 总线宽度 8例 若总线频率为33MHz 宽度为32位 则带宽为 33MHz 32 8 132MB s注意 1MB s 1000KB s 衡量数据传输速度 1MB 1024KB 衡量数据容量大小 15 总线 续 分类根据功能分类地址总线传送地址信息的信号线 决定直接寻址的范围例 32根地址线的寻址能力是232 4GB数据总线传送数据和指令代码的信号线控制总线传送控制信息的信号线用于实现命令或状态传送 中断请求等电源线和地线为连接部件提供电源 16 总线 续 分类 续 根据位置分类片内总线 位于芯片内部总线 片间总线 局部总线 位于电路板芯片之间 系统总线 I O总线 位于系统各电路板之间 外部总线 通信总线 位于系统与系统之间 17 总线 续 系统总线标准ISA PCI PCIExpressISA总线工业标准体系结构总线总线宽度 8 16位 频率8MHz 带宽可达16MB s 18 总线 续 系统总线标准 续 PCI总线高性能的 32 64位地址 数据线复用的系统总线工作频率为33 66MHz 带宽可达264MB s常用 32位 33MHz 19 总线 续 系统总线标准 续 PCIExpress总线快速PCI串行总线 克服了PCI并行总线的极限频率限制 约1GHz 传输速率可达2 5GHz特点 采用点对点的连接方式采用串行方式传输数据采用双单工运作模式 2线发送 2线接收 采用内嵌时钟技术 使用8b 10b编码技术 20 总线 续 系统总线标准 续 PCIExpress总线 续 多种规格 X1 X2 X4 X8 X16和X32主流规格 X1和X16PCIExpressX1总线的双向带宽 2 5GHz 1 8 8b 10b 2 双向 500MB sPCIExpressX16总线的双向带宽 2 5GHz 16 8 8b 10b 2 双向 8GB s较短的PCIExpress卡可以插入较长的PCIExpress插槽中使用 并且允许热插拔 21 总线 续 系统总线标准 续 PCIExpress总线 续 PCIExpress显卡和插槽 22 I O接口 基本结构I O接口 连接主机和外部设备之间的逻辑部件 由I O接口电路 连接器和接口软件组成I O接口电路 包括功能电路 总线接口电路和外设接口电路 又称为I O适配器 23 I O接口 续 分类内置I O接口将I O接口电路内嵌在主板中 由主板直接提供外设接口插座如 键盘接口 鼠标接口 USB接口以及软盘和硬盘接口等外置I O接口将I O接口电路集成到一块独立的电路板上 称为接口卡 或称适配器卡 扩展插件卡 如 显卡 声卡 网卡等接口卡必须插在总线扩展插槽 如ISA PCI PCIExpress等插槽 上 并由接口卡提供外设接口插座 24 I O接口 续 微机常见外设接口插座 25 I O接口 续 基本功能主机与外设的通信控制数据的寄存 缓冲信号格式转换 26 I O接口 续 并行接口并行传输 多位 如8位 数据同时在多个并行数据通道上进行传送并行接口 采用并行传输方式来传输数据的接口 如打印机接口 LPT 27 I O接口 续 串行接口串行传输 一位接一位地传送串行接口 采用串行传输方式来传输数据的接口 如COM1 COM2和PS 2等 28 I O接口 续 USB接口USB 通用串行总线USB1 1规范较早的USB规范 支持的最高传输速率为12Mbps用于连接低 中速的外设 如键盘 鼠标 打印机 数码相机 Modem等USB2 0规范传输速率达到480Mbps主要用于连接高性能外设 如摄像头 高分辨率扫描仪以及大容量的便携存储器USB3 0规范带宽达5 0Gbps 29 I O接口 续 USB接口 续 可用于连接功能设备 集线器和复合设备连接方便 支持热插拔和即插即用 并可提供功率有限的电源 30 I O接口