江苏专转本计算机第2章

1、第第2章章 计算机组成原理计算机组成原理2.1 计算机的组成与分类计算机的组成与分类 2.2 CPU的结构与原理的结构与原理2.3 PC机的主机机的主机2.4 常用输入设备常用输入设备2.5 常用输出设备常用输出设备2.6 外存储器外存储器22.1 计算机的组成与分类计算机的组成与分类32.1.2 计算机的组成计算机的组成4计算机系统计算机系统计算机硬件计算机硬件计算机软件计算机软件运算器运算器控制器控制器输入设备输入设备存储器存储器输出设备输出设备系统软件系统软件应用软件应用软件操作系统操作系统数据库管理系统数据库管理系统程序语言处理系统程序语言处理系统文字处理文字处理通信通信娱乐娱乐计算机

2、是一个复杂系统计算机是一个复杂系统计算机硬件是计算计算机硬件是计算机系统中所有实际机系统中所有实际物理装置的总称物理装置的总称计算机软件是指在计算机中计算机软件是指在计算机中运行的各种程序及其处理的运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档数据和相关的文档n计算机是一个复杂的系统计算机是一个复杂的系统n复杂性：硬件由数以亿计的元器件组成，软件由数以亿计的指令组成复杂性：硬件由数以亿计的元器件组成，软件由数以亿计的指令组成n多样性：硬件与光、电、声等有关，软件与数学、逻辑多样性：硬件与光、电、声等有关，软件与数学、逻辑等有关等有关n层次性：分层层次性：分层(hierarchical) 结构结构5计

3、算机硬件的逻辑结构计算机硬件的逻辑结构 1n经典计算机的逻辑结构（经典计算机的逻辑结构（冯冯. .诺依曼计算机诺依曼计算机）运算器和控制器运算器和控制器输入设备输入设备输出设备输出设备存储器存储器（注：逻辑结构意指概念上（即功能上）的结构）（注：逻辑结构意指概念上（即功能上）的结构）6计算机硬件的逻辑结构计算机硬件的逻辑结构 2n现代计算机的逻辑结构现代计算机的逻辑结构n与经典计算机结构相比的与经典计算机结构相比的3个变化：个变化：n集中控制集中控制分散控制分散控制n存储器存储器内存储器外存储器内存储器外存储器n通过通过CPU通信通信通过总线进行通信通过总线进行通信中央处理器中央处理器(运算器

4、及其控制运算器及其控制)外存储器外存储器内存储器内存储器输出设备输出设备总线总线(bus)输入设备输入设备I/O接口接口I/O接口接口外存储器接口外存储器接口控制器控制器控制器控制器控制器控制器CPU控制器控制器memorystorageI/O设备通过设备通过I/O接接口与各自的控制器口与各自的控制器连接，然后由控制连接，然后由控制器与器与I/O总线相连总线相连7(1) 输入设备输入设备n输入输入(input)的双重含义：的双重含义：1.把信息送入计算机的过程把信息送入计算机的过程; 2.向计算机输入的内容向计算机输入的内容n输入设备输入设备(input devices)n功能：用来向计算机输

5、入信息功能：用来向计算机输入信息n输入设备有多种，例如输入设备有多种，例如:n键键 盘盘 输入文字、符号和命令输入文字、符号和命令n鼠标器鼠标器输入鼠标器移动的位置信息及按钮命令输入鼠标器移动的位置信息及按钮命令n扫描仪扫描仪输入图片输入图片n麦克风麦克风输入声音输入声音n输入设备的共性：不论信息的原始形态如何，输入到计算机中输入设备的共性：不论信息的原始形态如何，输入到计算机中的信息都使用二进位来表示的信息都使用二进位来表示8(2) 输出设备输出设备n输出输出(output)的双重含义：的双重含义：1.把信息送出计算机的过程把信息送出计算机的过程; 2.从计算机输出的内容从计算机输出的内容n

6、输出设备输出设备(output devices)n功能：从计算机输出信息功能：从计算机输出信息n输出设备有多种，例如输出设备有多种，例如:n显示器显示器输出文字、符号和图形输出文字、符号和图形n打印机打印机打印文字、符号和图形打印文字、符号和图形n扬声器扬声器输出声音输出声音n(多数多数)输出设备的共性：把计算机中的二进位信息转换成人可输出设备的共性：把计算机中的二进位信息转换成人可感知的形式感知的形式(文字、符号、图形、声音等文字、符号、图形、声音等)9(3) 中央处理器中央处理器(运算控制器运算控制器)n什么是处理器什么是处理器(processor)？n能能高速执行指令，完成二进制数据的算

7、术或逻辑高速执行指令，完成二进制数据的算术或逻辑运算和数据传送等操作运算和数据传送等操作的部件，特点是：的部件，特点是：n由数字电路组成，结构非常复杂由数字电路组成，结构非常复杂n所有电路都制作在大规模集成电路芯片上所有电路都制作在大规模集成电路芯片上(仅几仅几个平方厘米个平方厘米)，称为，称为“微处理器微处理器” (microprocessor)Intel 4004 chipIntel 8080 chip10什么是中央处理器什么是中央处理器(CPU)？n计算机中通常有多个不同的处理器，各有不同的分计算机中通常有多个不同的处理器，各有不同的分工和任务工和任务n用于执行系统软件和应用软件的处理器

8、用于执行系统软件和应用软件的处理器称为称为CPU，CPU是计算机必不可少的核心组成部件是计算机必不可少的核心组成部件n多数个人计算机只有多数个人计算机只有1个个CPU，但有一些计算机包，但有一些计算机包含有含有2个、个、4个、个、8个甚至成百上千个个甚至成百上千个CPUn问题：问题：n除了除了CPU之外，计算机中还有哪些处理器？之外，计算机中还有哪些处理器？11(4) 存储器存储器n功能：功能：n储存以二进位形式表示的程序和数据储存以二进位形式表示的程序和数据n分类：内存储器分类：内存储器/外存储器外存储器内存储器内存储器(简称内存或主存简称内存或主存)外存储器外存储器(简称外存或辅存简称外存

9、或辅存)存取速度存取速度很快很快较慢较慢存储容量存储容量较小较小(因单位成本较高因单位成本较高) 很大很大(因单位成本较低因单位成本较低) 性质性质断电后信息消失断电后信息消失断电后信息保持断电后信息保持用途用途存放已经启动运行的程序存放已经启动运行的程序和需要立即处理的数据和需要立即处理的数据长期存放计算机系统中几乎所长期存放计算机系统中几乎所有的信息有的信息与与CPU关关系系CPU所处理的指令及数所处理的指令及数据直接从内存中取出据直接从内存中取出程序及相关数据必须先送入程序及相关数据必须先送入内存后才能被内存后才能被CPU使用使用01101001101010100000100000000

10、1000011001001111011111存储内容存储内容地地 址址12(5) 总线总线(bus)n功能：功能：n用于连接用于连接CPU、内存、外存和各种、内存、外存和各种I/O设备并在它们之间传设备并在它们之间传输信息的一组输信息的一组共享的共享的传输线及其控制电路传输线及其控制电路n按连接方式分类按连接方式分类n系统总线：连接系统总线：连接CPU、内存、内存、I/O接口的总线接口的总线nCPU总线（或前端总线）总线（或前端总线） ：用于连接：用于连接CPU和内存的总线和内存的总线nI/O总线：连接内存和总线：连接内存和I/O设备（包括外存）的总线设备（包括外存）的总线n按总线上传输信号分

11、类按总线上传输信号分类 数据总线、地址总线、控制总线数据总线、地址总线、控制总线132.1.3 计算机的分类计算机的分类14计算机的分类（计算机的分类（1）n按内部逻辑结构分类按内部逻辑结构分类n8位位/16位位/32位位/64位位n单单CPU/多多CPUnn按性能和价格分类按性能和价格分类n巨型计算机巨型计算机 (supercomputer)n大型计算机大型计算机n小型计算机小型计算机 n个人计算机个人计算机 (personal computer)n笔记本笔记本PCn台式台式PCn平板平板n工作站工作站 (workstation)作为服务器作为服务器(server)使用使用独立使用或作为独立

12、使用或作为客户机客户机(client)使用使用曙光曙光4000A巨型巨型计算机计算机152.1.4 微处理器微处理器和嵌入式计算机和嵌入式计算机16什么是微处理器？什么是微处理器？n微处理器（微处理器（MPU ）是使用单片大规模集成电路制成的、）是使用单片大规模集成电路制成的、具有运算和控制功能的电子部件，例如具有运算和控制功能的电子部件，例如:nMPU是各种类型计算机的核心组成部分是各种类型计算机的核心组成部分n用于执行系统软件和应用软件的用于执行系统软件和应用软件的MPU 称为称为“CPU”n目前几乎所有计算机的目前几乎所有计算机的CPU使用的都是微处理器使用的都是微处理器n除了用作除了用

13、作CPU的通用微处理器之外，的通用微处理器之外， 还有许多专用的微还有许多专用的微处理器产品：绘图处理器、通信处理器等处理器产品：绘图处理器、通信处理器等Intel 4004Intel 8086Intel 奔腾奔腾4Intel 酷睿酷睿217什么是嵌入式计算机？什么是嵌入式计算机？n把运算器、控制器、存储器、输入把运算器、控制器、存储器、输入/输出控制、接口电路输出控制、接口电路全都集成在一块芯片上，这样的超大规模集成电路称为全都集成在一块芯片上，这样的超大规模集成电路称为“单片计算机单片计算机”或或“嵌入式计算机嵌入式计算机” n用途举例：内嵌在其他设备中作为信息处理的核心装置，用途举例：内

14、嵌在其他设备中作为信息处理的核心装置，例如例如n数码相机、数码相机、MP3播放器、手机、计算机外围设备、汽车、播放器、手机、计算机外围设备、汽车、机顶盒等机顶盒等n特点：特点：n功能固定、专用，软件固化在芯片上，通常不能改变功能固定、专用，软件固化在芯片上，通常不能改变n大多应满足实时信息处理的要求大多应满足实时信息处理的要求n以最低成本满足应用要求以最低成本满足应用要求n能适应恶劣工作环境能适应恶劣工作环境2.2 CPU的逻辑结构的逻辑结构与工作原理与工作原理2.2.1 CPU的逻辑结构的逻辑结构 2.2.2 CPU的性能指标的性能指标192.2.1 CPU的逻辑结构的逻辑结构20冯冯诺依曼

15、计算机的结构与原理诺依曼计算机的结构与原理(1) 计算机包括运算器、存储器、控制器、计算机包括运算器、存储器、控制器、I/O设备；设备；(2) 程序程序(指令指令)和数据均以二进制编码表示，均存放在存储器和数据均以二进制编码表示，均存放在存储器中中；存储器中存放的指令和数据按地址进行存取；存储器中存放的指令和数据按地址进行存取 ；(3) 指令是由指令是由CPU一条一条顺序执行的，无需人工干预。一条一条顺序执行的，无需人工干预。中央中央处理器处理器运算器和控制器运算器和控制器输入设备输入设备输出设备输出设备存储器存储器21“存储程序控制存储程序控制” 原理原理n将问题的解算步骤编制成为将问题的解

16、算步骤编制成为程序程序，程序连同它所处理的数，程序连同它所处理的数据都用据都用二进位表示二进位表示并预先并预先存放在存储器存放在存储器中中n程序运行时，程序运行时，CPU从内存中一条一条地取出指令和相应的从内存中一条一条地取出指令和相应的数据，数据，按指令操作码的规定按指令操作码的规定，对数据进行运算处理，直到，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止程序执行完毕为止 CPU从内存中逐条从内存中逐条读取该程序的指令及读取该程序的指令及相关的数据相关的数据将指令的运算处理将指令的运算处理结果送回内存保存结果送回内存保存任务完成后，将处任务完成后，将处理得到的全部结果成理得到的全部结果成批传送到外

17、存以长久批传送到外存以长久保存保存外存储器外存储器内存储器内存储器CPU任务启动时，执行任务启动时，执行该任务的程序和数据该任务的程序和数据从外存成批传送到内从外存成批传送到内存存指令1指令2指令k指令n程序程序数据1数据2数据m数据数据CPU逐条逐条执行指令执行指令,按按指 令 要 求 完指 令 要 求 完成 对 数 据 的成 对 数 据 的运算和处理运算和处理22存储器存储器中央中央处理器处理器存储数据存储数据和指令和指令执行指令执行指令处理数据处理数据指令，数据指令，数据处理结果处理结果CPU的任务的任务nCPU的主要任务是执行指令，它按指令的规定对的主要任务是执行指令，它按指令的规定对

18、数据进行操作数据进行操作23CPU的结构和任务的结构和任务nCPU主要由运算器、控制器和寄存器组主要由运算器、控制器和寄存器组3个部分组成个部分组成nCPU的任务：取指令并完成指令所规定的操作的任务：取指令并完成指令所规定的操作寄寄存存器器组组运运算算器器中央处理器中央处理器指令计数器指令计数器指令寄存器指令寄存器控制器数数 据据程序程序指令指令1指令指令2指令指令k指令指令n数据数据1数据数据2数据数据m数据数据内存储器内存储器指指 令令 指令地址指令地址 操作数地址操作数地址存放待执行存放待执行指令的地址指令的地址已经启动运已经启动运行的程序和行的程序和数据数据存放待执行的存放待执行的指令

19、并进行译指令并进行译码码完成规定的运完成规定的运算算暂存等待处暂存等待处理的数据理的数据操作命令操作命令242.2.2 指令与指令系统指令与指令系统instruction setsoftwarehardware25指令是什么？指令是什么？n指令就是命令，它用来规定指令就是命令，它用来规定CPU执行什么操作。指令是构执行什么操作。指令是构成程序的基本单位，程序是由一连串指令组成的成程序的基本单位，程序是由一连串指令组成的n指令采用二进位表示，大多数情况下，指令由两个部分组指令采用二进位表示，大多数情况下，指令由两个部分组成：成： 操作码操作码操操 作作 数数 地地 址址指出CPU应执行何种操作的

20、一个命令词，例如加、减、乘、除、取数、存数等 指出该指令所操作(处理)的数据或者数据所在位置 举例举例: 10 02 06把把02存储单元和存储单元和06存储单元中的内存储单元中的内容相加，和数保存在容相加，和数保存在02单元单元26指令在计算机中的执行过程指令在计算机中的执行过程n取指令取指令：CPU的控制器从的控制器从存储器读取一条指令并放存储器读取一条指令并放入指令寄存器入指令寄存器n指令译码指令译码：指令寄存器中：指令寄存器中的指令经过译码，决定该的指令经过译码，决定该指令应进行何种操作、操指令应进行何种操作、操作数在哪里作数在哪里n执行指令执行指令3.1 取操作数取操作数3.2 进行

21、运算进行运算n修改指令计数器修改指令计数器，决定下，决定下一条指令的地址一条指令的地址1 取指令取指令4 修改指修改指令计数器令计数器3 执行指令执行指令2 指令译码指令译码指令执行周期指令执行周期27关于指令系统关于指令系统nCPU可执行的全部指令称为该可执行的全部指令称为该CPU的指令系统，的指令系统，即它的机器语言即它的机器语言n指令应该简单，简单才能提高速度指令应该简单，简单才能提高速度!n操作功能要简单，不宜太多、太复杂操作功能要简单，不宜太多、太复杂n指令的格式要统一：指令的格式要统一：固定长度、统一分段固定长度、统一分段n操作数的来源要有限制：操作数的来源要有限制：n算术逻辑运算

22、指令的操作数只能来自寄存器算术逻辑运算指令的操作数只能来自寄存器nLOAD/STORE指令的操作数来自指令的操作数来自(或送到或送到)内存内存寄存器寄存器内存内存 内存内存寄存器寄存器1.Intel 奔腾处理器的指令系统由于历史的原因，并奔腾处理器的指令系统由于历史的原因，并不符合上述原则！不符合上述原则！28关于奔腾关于奔腾4系列的指令系统系列的指令系统n产品发展过程为：产品发展过程为：8088（8086）80286 8038680486 PentiumPentium PROPentium II Pentium III Pentium 4 奔腾奔腾D奔腾至尊奔腾至尊酷睿酷睿酷睿酷睿2n为解决

23、软件兼容性问题，采用为解决软件兼容性问题，采用“向下兼容方式向下兼容方式”开发新的处理开发新的处理器，即所有新处理器均保留老处理器的全部指令，同时还扩充器，即所有新处理器均保留老处理器的全部指令，同时还扩充功能更强的新指令。例如：功能更强的新指令。例如：nPentium比比80386增加了的增加了的80多条浮点指令，多条浮点指令，nPentium II比比Pentium增加了增加了50多条处理多媒体信息的指令多条处理多媒体信息的指令（Multimedia Extension，称为，称为MMX），），nPentium III比比Pentium II增加了增加了70条处理条处理128位长操作数的流

24、式单位长操作数的流式单指令多数据指令指令多数据指令( (Streaming SIMD Extention, ,SSE) )nPentium 4又比又比Pentium III 增加了增加了144条指令（称为条指令（称为SSE2）n奔腾奔腾D 、奔腾至尊等又增加了奔腾至尊等又增加了SSE3指令指令29关于关于CPU的兼容性的兼容性n不同公司生产不同的不同公司生产不同的CPU产品：产品：nIntel公司：公司：Pentium系列、赛扬系列系列、赛扬系列 、至强等、至强等nAMD公司：独龙、闪龙、炫龙等公司：独龙、闪龙、炫龙等nIBM公司：公司：Power5、Power6等（苹果的等（苹果的Macin

25、tosh使用）使用）nSUN公司：公司：Ultra SPARC处理器处理器nHP公司：公司： PA-RISC、Itanium 处理器处理器n同一公司同一系列的同一公司同一系列的CPU具有向下（前）兼容性：具有向下（前）兼容性：nA计算机（使用新型号计算机（使用新型号CPU）的程序不能在）的程序不能在B计算机（使用老型号计算机（使用老型号CPU）上运行，上运行， B计算机的程序却能在计算机的程序却能在A计算机上运行计算机上运行n不同公司的不同不同公司的不同CPU产品其指令系统不同，它们互相不兼容：产品其指令系统不同，它们互相不兼容：nA计算机的程序不能在计算机的程序不能在B计算机上直接运行，计算

26、机上直接运行， B计算机的程序也不能在计算机的程序也不能在A计算机上直接运行计算机上直接运行互相兼容互相兼容302.2.3 CPU的性能指标的性能指标31如何衡量如何衡量CPU的性能？的性能？n计算机的性能主要表现在程序执行速度的快慢，计算机的性能主要表现在程序执行速度的快慢，它由许多因素决定，例如它由许多因素决定，例如CPU、内存、硬盘、显、内存、硬盘、显卡等，但通常卡等，但通常CPU是主要因素是主要因素nCPU性能高低的主要指标是性能高低的主要指标是CPU的速度的速度，有，有2种种衡量方法：衡量方法：n计算每秒钟可执行的指令数目（单位：计算每秒钟可执行的指令数目（单位：MIPS、MFLOP

27、S）1.使用常用软件（办公软件、数字媒体处理软件和使用常用软件（办公软件、数字媒体处理软件和3D游戏等）的执行速度来衡量游戏等）的执行速度来衡量CPU的性能的性能 32影响影响CPU性能的主要因素性能的主要因素(之一之一)nCPU的字长（位数）的字长（位数）n目前目前PC使用的使用的CPU大多是大多是32位处理器，新一代的位处理器，新一代的PC机将使用机将使用64位处理器位处理器n主频（主频（CPU时钟频率）时钟频率）n主频提高，主频提高，CPU的处理速度通常也会加快的处理速度通常也会加快n高速缓存（高速缓存（cache）的容量与结构）的容量与结构ncache容量越大、级数越多，其效用就越显著

28、容量越大、级数越多，其效用就越显著 33影响影响CPU性能的主要因素性能的主要因素(之二之二)nCPU的指令系统的指令系统n指令的格式和功能会影响程序的执行速度指令的格式和功能会影响程序的执行速度nCPU的逻辑结构的逻辑结构nCPU包含的定点运算器和浮点运算器数目包含的定点运算器和浮点运算器数目n是否流水线结构，流水线的条数和级数是否流水线结构，流水线的条数和级数n有无指令预测和数据预测功能有无指令预测和数据预测功能n是否具有数字信号处理功能是否具有数字信号处理功能n是否多核，有几个内核是否多核，有几个内核n2.3 PC机的主机机的主机2.3.1 主板、芯片组与主板、芯片组与BIOS 2.3.

29、2 内存储器内存储器2.3.3 I/O总线和总线和I/O接口接口35台式台式PC的物理组成的物理组成台式机台式台式PC主机主机外部设备外部设备机箱、电源机箱、电源主板主板CPU内存条内存条显示卡显示卡芯片组芯片组BIOS ROMCMOSPCI插槽插槽(I/O总线总线)网卡网卡输入设备输入设备外存储器外存储器键盘键盘鼠标器鼠标器麦克风麦克风摄像头摄像头输出设备输出设备U盘、移动硬盘盘、移动硬盘显示器显示器打印机打印机音箱音箱/耳机耳机声卡声卡插头和插座插头和插座(I/O接口接口)硬盘、软驱硬盘、软驱光盘驱动器光盘驱动器362.3.1 主板、芯片组与主板、芯片组与BIOS37台式台式PC机机(立式

30、立式)的主机箱的主机箱扩展扩展空间空间38CPUCPU插座插座内存条插座内存条插座软驱、硬盘软驱、硬盘IDEIDE连接器连接器电源连接器电源连接器PCIPCI总线插槽总线插槽 芯片组芯片组 I/O I/O端口端口例：华硕例：华硕P4T主板照片主板照片39(1) 主板主板n主板的作用：安装所有的电子器件、电路与连接件主板的作用：安装所有的电子器件、电路与连接件n主板安装内容：见上图主板安装内容：见上图nROM BIOS：存放最基础的软件：存放最基础的软件基本输入基本输入/输出系统输出系统(BIOS) nCMOS存储器：存放系统的基本参数（日期、时间、口令等）存储器：存放系统的基本参数（日期、时间

31、、口令等） 存储器插座存储器插座 处理器处理器插槽插槽外部设备插口外部设备插口(I/O接口接口)软驱及硬盘的软驱及硬盘的IDE连接器连接器电源连接器电源连接器 PCI总线槽总线槽 CPU插座插座显示卡的显示卡的AGP插槽插槽南桥南桥芯片芯片 ROM BIOS CMOS 存储器存储器北桥北桥芯片芯片40关于关于CMOS 芯片芯片n这是一个容量很小的这是一个容量很小的RAM存储器，由电池供电，存储器，由电池供电，即使计算机关机后也不会丢失所存储的信息即使计算机关机后也不会丢失所存储的信息n作用：作用：n存放计算机硬件的参数（称为存放计算机硬件的参数（称为“配置信息配置信息”），包括日期），包括日期

32、和时间、口令、和时间、口令、软盘软盘/硬盘硬盘/光盘驱动器的数目、类型及参数、光盘驱动器的数目、类型及参数、显卡类型、显卡类型、cache使用状况、启动机器时访问外存的顺序等，使用状况、启动机器时访问外存的顺序等，供供BIOS程序使用程序使用n设置和修改设置和修改CMOS参数的方法：参数的方法：n在开机启动在开机启动BIOS工作时，按下工作时，按下Del键键(或或F2或或F8健健)，即可进，即可进入入BIOS中的中的CMOS设置程序设置程序41芯片组举例芯片组举例n芯片组的作用：芯片组的作用：n是是PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽，是主板的核心机各组成部分相互连接和通信的枢纽，是主板的核心

33、n存储控制器存储控制器1. 存储器控制功能；存储器控制功能；2. 连接连接CPU、存储器、显卡、存储器、显卡nI/O控制器控制器1. 多种多种I/O设备的控制功能；设备的控制功能；2. I/O总线总线(PCI总线总线) 功能；功能；3. 提供了各种提供了各种I/O接口接口Pentium 4CPU前端总线前端总线北桥北桥82865PMCH图形卡接口图形卡接口双通道双通道南桥南桥82801E ICH5USB 2.0接口接口(x8)以太网接口以太网接口PCI 插槽插槽(6个个)ROM BIOS硬盘接口硬盘接口(x2)音频音频CodecSuper I/O键盘键盘,鼠标鼠标,软驱软驱,并口并口,串口等串

34、口等电话电话ModemDDR 2电源管理、时钟生成电源管理、时钟生成DDR 2存储器存储器CPU42关于芯片组的一些说明关于芯片组的一些说明n芯片组与芯片组与CPU芯片同步发展，有什么样功能和速度的芯片同步发展，有什么样功能和速度的CPU，就有什么样的芯片组与之配套就有什么样的芯片组与之配套 nCPU类型或参数的不同，需要使用不同的芯片组。芯片组决定类型或参数的不同，需要使用不同的芯片组。芯片组决定了主板上所能安装的内存的最大容量、速度及可使用内存条的了主板上所能安装的内存的最大容量、速度及可使用内存条的类型类型n由于集成电路集成度越来越高，为降低系统成本，芯片组中集由于集成电路集成度越来越高

35、，为降低系统成本，芯片组中集成了越来越多的功能，包括网卡、显卡、声卡等功能成了越来越多的功能，包括网卡、显卡、声卡等功能 n芯片组产品：芯片组产品：nIntel芯片芯片(如如865、915、945、955、975系列等）系列等）nVIA（威盛，中国台湾）（威盛，中国台湾）nATI（加拿大）（加拿大）nAMD（美国）（美国）43(3) BIOSn什么是什么是BIOS （Basic Input/Output System） ？n中文名为中文名为“基本输入基本输入/输出系统输出系统”，它是存放在主板它是存放在主板上只读存储器（上只读存储器（ROM）芯片中的一组机器语言程序）芯片中的一组机器语言程序n

36、功能：功能：n诊断计算机故障诊断计算机故障n启动计算机工作启动计算机工作n控制基本的输入输出操作控制基本的输入输出操作(键盘、鼠标、磁盘读写、键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等屏幕显示等)nBIOS 芯片芯片n保存保存BIOS的只读存储器的只读存储器(ROM)芯片芯片44BIOS 芯片中包含的程序芯片中包含的程序n加电自检程序程序加电自检程序程序（POST） (Power On Self Test)用于检测计算机硬件故障用于检测计算机硬件故障n系统自举程序系统自举程序（Boot） 启动计算机工作，加载并进入操作系统运行状态启动计算机工作，加载并进入操作系统运行状态nCMOS设置程序设置程序 设置

37、系统参数：日期、时间、口令、配置参数等设置系统参数：日期、时间、口令、配置参数等n常用外部设备的驱动程序常用外部设备的驱动程序（Driver） 实现对键盘、显示器、软驱和硬盘等常用外部设备输实现对键盘、显示器、软驱和硬盘等常用外部设备输入输出操作的控制入输出操作的控制452.3.2 内存储器内存储器46复习：内存与外存的关系及比较复习：内存与外存的关系及比较n内存储器内存储器(简称内存或主存简称内存或主存)n存取速度快存取速度快n成本高、容量相对较小成本高、容量相对较小n直接与直接与CPU连接，连接，CPU(指令指令)可以可以对对内存中的指令及数据进行读、写内存中的指令及数据进行读、写操作操作

38、n属于挥发性存储器属于挥发性存储器( (volatile) )，用于，用于临时存放正在运行的程序和数据临时存放正在运行的程序和数据内存储器内存储器外存储器外存储器CPU指令指令1指令指令2指令指令k指令指令n程序程序数据数据1数据数据2数据数据m数据数据任务启动时，执行任务启动时，执行该任务的程序和数据该任务的程序和数据将从外存成批传送到将从外存成批传送到内存内存CPU从内存中逐条从内存中逐条读取该程序的指令及读取该程序的指令及相关的数据相关的数据将指令的运算处理将指令的运算处理结果送回内存保存结果送回内存保存任务完成后，将处任务完成后，将处理得到的全部结果成理得到的全部结果成批传送到外存以长

39、久批传送到外存以长久保存保存 逐 条 执 行逐 条 执 行指 令 ， 按 指指 令 ， 按 指令 要 求 完 成令 要 求 完 成对 数 据 的 运对 数 据 的 运算和处理算和处理n外存储器外存储器(简称外存或辅存简称外存或辅存)n存取速度慢存取速度慢n成本低、容量很大成本低、容量很大n不与不与CPU直接连接，直接连接，计算机运行程序计算机运行程序时，外存中的程序及相关数据必须先时，外存中的程序及相关数据必须先传送到内存，然后才能被传送到内存，然后才能被CPU使用。使用。n属于不挥发性存储器属于不挥发性存储器( (Nonvolatile) )，用于长久存放系统中几乎所有的信息用于长久存放系统

40、中几乎所有的信息47计算机中存储器的层次结构计算机中存储器的层次结构cache存储器存储器主存储器主存储器(RAM和和ROM)外存储器（软盘、硬盘、光盘）外存储器（软盘、硬盘、光盘）后备存储器（磁带库、光盘库）后备存储器（磁带库、光盘库）内存储器内存储器外存储器外存储器寄存器寄存器典型容量典型容量1KB1MB256MB-1GB40GB-200GB10TB-100TB典型存取时间典型存取时间1 ns2 ns10 ns10 ms10 s 分析：速度越快，成本较高。分析：速度越快，成本较高。 为了获得好的为了获得好的性能性能/价格比价格比，计算机中各，计算机中各种存储器组成一个层状的塔式结构，取长补

41、短，协调工作种存储器组成一个层状的塔式结构，取长补短，协调工作 工作过程：工作过程：1）CPU运行时，需要的操作数大部分来自寄存器运行时，需要的操作数大部分来自寄存器2）如需要从）如需要从(向向)存储器中取存储器中取(存存) 数据时，先访问数据时，先访问cache，如在，取自，如在，取自cache3）如操作数不在）如操作数不在cache，则访问，则访问RAM，如在，如在RAM中，则取自中，则取自RAM4）如操作数不在）如操作数不在RAM，则访问硬盘，操作数从硬盘中读出，则访问硬盘，操作数从硬盘中读出RAM cache48内存储器的分类及应用内存储器的分类及应用n内存由半导体存储器芯片组成，芯片

42、有多种类型：内存由半导体存储器芯片组成，芯片有多种类型：半导体半导体存储器存储器只只 读读存储器存储器(ROM)随机存取随机存取存储器存储器(RAM)静态随机存取存储器静态随机存取存储器SRAM动态随机存取存储器动态随机存取存储器DRAM 不可在线改写内容的不可在线改写内容的ROM快擦除存储器（快擦除存储器（Flash ROM）（用作（用作Cache存储器存储器） （用作（用作主存储器）主存储器） 每个存储单元每个存储单元(cell)由由6个晶体管组成个晶体管组成 只要加上电源，信息就能一直保持只要加上电源，信息就能一直保持 对电器干扰相对不很敏感对电器干扰相对不很敏感 比比DRAM更快，也更

43、贵更快，也更贵 每个存储单元由每个存储单元由1个电容和个电容和1个晶体管组成个晶体管组成. 每每10-100 ms必须刷新一次必须刷新一次 对电器干扰比较敏感对电器干扰比较敏感 比比SRAM慢，但便宜慢，但便宜（用作（用作BIOS存储器）存储器）(图形卡、硬盘控制器图形卡、硬盘控制器)49主存储器主存储器(RAM)的功能与原理的功能与原理n主存是主存是CPU可直接访问的存储器，用于存放供可直接访问的存储器，用于存放供CPU处理的指令和数据处理的指令和数据n特点：特点：n以字节为单位进行以字节为单位进行连续编址连续编址，每个存储单元为，每个存储单元为1个字节（个字节（8个二进位）个二进位）n存储

44、容量：存储容量：主存储器中所包含的存储单元的总数（单位：主存储器中所包含的存储单元的总数（单位：MB或或GB）n存取时间：从存取时间：从CPU送出内存单元的地址码开始，到主存读出数据并送到送出内存单元的地址码开始，到主存读出数据并送到CPU（或者是把（或者是把CPU数据写入主存）所需要的时间（单位：数据写入主存）所需要的时间（单位：ns，1 ns = 10-9 s）0110100110101010存存储储内内容容00001000000001000011001001111011111存储存储单元单元地址地址地址码地址码存储单元地址寄存器地址译码器读写控制电路读读/写的数据写的数据读读/写控制信号

45、写控制信号(64位)(36位)502.3.3 I/O控制与控制与I/O接口接口51n 输入的任务：输入的任务：n将输入设备输入的信息送到内存储器的指定区将输入设备输入的信息送到内存储器的指定区域域n 输出的任务：输出的任务：n将内存储器指定区域的内容送出到输出设备将内存储器指定区域的内容送出到输出设备n I/O操作也包括将外存储器的内容传输到内操作也包括将外存储器的内容传输到内存，或将内存中的内容传输到外存储器存，或将内存中的内容传输到外存储器 I/O操作的任务操作的任务52I/O 操作的特点操作的特点nI/O操作与操作与CPU的运算可并行进行的运算可并行进行n多个多个I/O设备可同时进行工作

46、设备可同时进行工作n配置的配置的I/O设备数量和品种可经常增减或变换设备数量和品种可经常增减或变换n每类每类I/O设备都有各自的控制器，它们按照设备都有各自的控制器，它们按照CPU的的I/O操作命令，独立地控制操作命令，独立地控制I/O操作的操作的全过程全过程 53关于总线关于总线n总线的定义：总线的定义：n用于在用于在CPU、内存、外存和各种输入输出设备之间传、内存、外存和各种输入输出设备之间传输信息的一个共享的信息传输通路及其控制部件。输信息的一个共享的信息传输通路及其控制部件。n总线的特点：总线的特点：1 共享共享 ； 2 高速高速 n总线的性能：总线的性能： 数据通路宽度；总线工作频率

47、；传输次数数据通路宽度；总线工作频率；传输次数n总线带宽总线带宽(数据通路宽度数据通路宽度/8) x 总线工作频率总线工作频率 x 传输传输次数次数54关于关于I/O总线总线nI/O总线是各类总线是各类I/O控制器与控制器与CPU、内存之间传输数据的一组公用信号、内存之间传输数据的一组公用信号线，这些信号线在物理上与主板扩展槽中插入的扩展卡（线，这些信号线在物理上与主板扩展槽中插入的扩展卡（I/O控制器）控制器）直接连接。直接连接。nI/O总线的类型：总线的类型：n数据总线数据总线n地址总线地址总线n控制总线控制总线n目前目前PC机使用的机使用的I/O总线总线nPCI总线总线nPCI-Expr

48、ess(高速高速PCI总线总线)nI/O总线的带宽总线的带宽n总线的数据传输速率总线的数据传输速率(MB/s) = 数据线位数数据线位数/8总线工作频率（总线工作频率（MHz） 每个总线周期的传输次数每个总线周期的传输次数55PCI总线扩展槽总线扩展槽56关于关于I/O接口接口nI/O接口：接口：I/O设备与设备与I/O控制器之间的连接器控制器之间的连接器包括：插头包括：插头/插座的形式、通讯规程和电器特性等插座的形式、通讯规程和电器特性等n分类：分类：n从数据传输方式来分：从数据传输方式来分：n串行（一次只传输串行（一次只传输1位）位）n并行（多位一起进行传输）并行（多位一起进行传输）n从是

49、否能连接多个设备来分：从是否能连接多个设备来分：n总线式（可连接多个设备）总线式（可连接多个设备）n独占式（只能连接独占式（只能连接1个设备）个设备）n从是否符合标准来分：从是否符合标准来分：n标准接口标准接口 （通用接口）（通用接口）n专用接口专用接口 （专用接口）（专用接口）57I/O设备接口设备接口串行口串行口9针针并行口并行口VGA视频口视频口键盘接口键盘接口双绞线接口双绞线接口PS/2接口接口串行口串行口25针针同轴电缆网同轴电缆网络接口络接口显示器显示器接口接口麦克风麦克风音音 箱箱键盘接口键盘接口并行口并行口USB接口接口以太网以太网双绞线接口双绞线接口串行口串行口鼠标器鼠标器接

50、口接口(安装在主板上的安装在主板上的I/O设备接口设备接口)58台式台式PC机箱背板照片机箱背板照片键盘接口键盘接口鼠标接口鼠标接口串行接口串行接口电源接口电源接口打印机打印机(并行并行)接口接口(游戏游戏)操纵杆接口操纵杆接口显示器接口显示器接口扬声器接口扬声器接口麦克风接口麦克风接口电话线电话线/MODEM接口接口59常用的常用的I/O接口及其性能参数接口及其性能参数名名 称称数据传数据传输方式输方式数据传输速率数据传输速率标标 准准插头插头/插座插座形式形式可连接的可连接的设备数目设备数目通常连接的设备通常连接的设备串行口串行口串行串行,双向双向5019200 b/sEIA-232或或E

51、IA-422DB25F或或DB9F1鼠标器，鼠标器，MODEM并行口并行口(增强式增强式)并行并行,双向双向1.5MB/sIEEE 1284DB25M1打印机，扫描仪打印机，扫描仪USB(1.0)USB(1.1)串行串行,双向双向1.5Mb/s(慢速慢速)1.5MB/s(全速全速)USB A最多最多127键盘，鼠标器，数码键盘，鼠标器，数码相机，移动盘等相机，移动盘等USB(2.0)串行串行,双向双向60MB/s(高速高速)USB A最多最多127外接硬盘，数字视频外接硬盘，数字视频设备，扫描仪等设备，扫描仪等IEEE 1394aIEEE 1394b 串行串行,双向双向12.5,25,50MB

52、/s100MB/sFireWire(i.Link)最多最多63数字视频设备数字视频设备IDE并行并行,双向双向66MB/s100MB/s133MB/sUltra ATA/66 Ultra ATA/100Ultra ATA/133(E-IDE)14硬盘，光驱，软驱硬盘，光驱，软驱SATA串行串行,双向双向150MB/s300MB/sSATA1.0SATA2.07针插头针插头/插插座座1硬盘硬盘显示器输出显示器输出接口接口并行并行,单向单向200500MB/sVGAHDB151显示器显示器PS/2接口接口串行串行,双向双向低速低速IBM1键盘或鼠标器键盘或鼠标器红外线接口红外线接口(IrDA)串行

53、串行,双向双向115,000 bps 或或 4 Mbps红外线数据协会红外线数据协会不需要不需要1键盘，鼠标器，打印键盘，鼠标器，打印机等机等60关于关于USB接口接口n通用串行总线式接口（通用串行总线式接口（Universal Serial Bus ）n高速、可连接多个设备、串行传输高速、可连接多个设备、串行传输n传输速率：传输速率：nUSB的的1.1版：版：1.5 Mb/s和和12 Mb/snUSB2.0版：高达版：高达480Mb/s（60MB/s）n使用使用4线连接器，体积小，符合即插即用规范（线连接器，体积小，符合即插即用规范（Plug & Play,即即PnP）n使用使用“U

54、SB集线器集线器” 扩展机器的扩展机器的USB接口，最多连接接口，最多连接127个设备个设备n可通过可通过USB接口由主机向外设提供电源（接口由主机向外设提供电源（5V，100500 mA）。）。 61USB接口的接口的3种类型种类型接口类型接口类型A,通常通常在在PC上出现上出现接口类型接口类型B,通常在通常在USB设备上出现设备上出现Mini-USB,数码数码相机、移动硬盘相机、移动硬盘等设备经常使用等设备经常使用USB集线器集线器, 可扩展可扩展PC机的机的USB接口接口黑黑地地GND4绿绿数据数据DATA3白白数据数据DATA2红红电源电源VCC1导线颜色导线颜色名名 称称信信 号号引

55、引 脚脚2.4 2.4 常用输入设备常用输入设备2.4.1 键盘键盘2.4.2 鼠标鼠标2.4.3 笔输入设备笔输入设备(选学选学)2.4.4 扫描仪扫描仪2.4.5 数码相机数码相机632.4.1 键盘（键盘（Keyboard）64键盘键盘n作用：向计算机输入字母、数字、符号、命令等信息作用：向计算机输入字母、数字、符号、命令等信息n按键的布局与类型：按键的布局与类型：其它按键：其它按键： Windows 控制键控制键; 多媒体播放控制键多媒体播放控制键; 若干指示灯若干指示灯小键盘小键盘光标控制键光标控制键功能键功能键打字键盘打字键盘修饰键修饰键65PC键盘中主要控制键的作用键盘中主要控制

56、键的作用控制键名称控制键名称主主 要要 功功 能能AltAlternate的缩写，它与另一个的缩写，它与另一个(些些)键一起按下时，将发出一个命令，其含义由应用程键一起按下时，将发出一个命令，其含义由应用程序决定序决定 Break经常用于终止或暂停一个经常用于终止或暂停一个DOS程序的执行程序的执行CtrlControl的缩写，它与另一个的缩写，它与另一个(些些)键一起按下时，将发出一个命令，其含义由应用程键一起按下时，将发出一个命令，其含义由应用程序决定序决定Delete删除光标右面的一个字符，或者删除一个删除光标右面的一个字符，或者删除一个(些些)已选择的对象已选择的对象End一般是把光标

57、移动到行末一般是把光标移动到行末EscEscape的缩写，经常用于退出一个程序或操作的缩写，经常用于退出一个程序或操作F1F12共共12个功能键，其功能由操作系统及运行的应用程序决定个功能键，其功能由操作系统及运行的应用程序决定Home通常用于把光标移动到开始位置，如一个文档的起始位置或一行的开始处通常用于把光标移动到开始位置，如一个文档的起始位置或一行的开始处Insert输入字符时有覆盖方式和插入方式两种，输入字符时有覆盖方式和插入方式两种，Insert键用于在两种方式之间进行切换键用于在两种方式之间进行切换Num Lock数字小键盘可用作计算器键盘，也可用作光标控制键，由本键进行切换数字小

58、键盘可用作计算器键盘，也可用作光标控制键，由本键进行切换Page Up使光标向上移动若干行（向上翻页）使光标向上移动若干行（向上翻页）Page Down使光标向下移动若干行（向下翻页）使光标向下移动若干行（向下翻页）Pause临时性地挂起一个程序或命令临时性地挂起一个程序或命令Print Screen记录当时的屏幕映像，将其复制到剪贴板中记录当时的屏幕映像，将其复制到剪贴板中66键盘的结构键盘的结构n机械式键盘：早期曾使用机械式键盘：早期曾使用n电容式键盘：电容式键盘：n无磨损和接触不良问题，耐久性、无磨损和接触不良问题，耐久性、灵敏度和稳定性都比较好，击键声灵敏度和稳定性都比较好，击键声音小

59、，手感较好，寿命较长音小，手感较好，寿命较长n与主机的接口与主机的接口nPS/2接口接口nUSB接口接口n无线接口（红外线或无线电波）无线接口（红外线或无线电波）67敲击键盘的正确姿势敲击键盘的正确姿势正确不正确682.4.2 鼠标器（鼠标器（Mouse）69鼠标器的作用鼠标器的作用n作用：作用：n控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处，然后通控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处，然后通过按键（左键或右键）发出命令，完成各种操作过按键（左键或右键）发出命令，完成各种操作n工作过程：工作过程：n用户移动鼠标器时，借助于机械或光学原理，将鼠标在用户移动鼠标器时，借助于机械或光学原理，

60、将鼠标在X方向方向和和Y方向移动的距离变换成脉冲信号输入计算机方向移动的距离变换成脉冲信号输入计算机n计算机中的鼠标驱动程序把接收到的脉冲信号转换成水平和计算机中的鼠标驱动程序把接收到的脉冲信号转换成水平和垂直方向的位移量，继而控制屏幕上鼠标箭头的移动垂直方向的位移量，继而控制屏幕上鼠标箭头的移动n优点：优点：1.外型轻巧，操纵自如，使用方便，价格低廉外型轻巧，操纵自如，使用方便，价格低廉70鼠标器的类型与组成鼠标器的类型与组成n类型：类型：n光电式鼠标器光电式鼠标器发光发光二极管二极管微型镜头微型镜头右键右键左键左键滚轮滚轮（当前流行使用）（当前流行使用）n 机电式鼠标器机电式鼠标器（曾经流行使用）