第2章 PC主机的组成+复习

1、2.1 PC主机的组成主机的组成2.1.1 主板、芯片组与主板、芯片组与BIOS 2.1.2 内存储器内存储器2.1.3 I/O总线和总线和I/O接口接口2BIOSn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”，它是存放在主板上它是存放在主板上只读存储器只读存储器（ROM）芯片中的芯片中的一组机器语言程序一组机器语言程序n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控制基本外设的输入输出操作控制基本外设的输入输出操作(键盘、鼠标、磁盘读写、键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等屏

2、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3BIOS 芯片中包含的程序芯片中包含的程序n加电自检程序加电自检程序程序程序（POST） (Power On Self Test)用于用于检测计算机硬件故障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

3、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4内存与外存的关系及比较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

4、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(简称简称外存外存或辅

5、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中几乎所有的信息5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

6、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

7、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)6主存储器主存储器n主存是主存是CPU可直接访问的可直接访问的存储器，用于存放供存储器，用于存放供CPU处理的指令和数据处理的指令和数据n目前流行的是目前流行的是DDR2和和DDR3内存条内存条7存储器与存储器与CPU速度差距愈来愈大速度差距愈来愈大n主存主存DRAM, 硬盘与硬盘与CPU 之间的速度差距愈来愈大：之间的速度差距愈来愈大：问题：由于问题：由于CPU工工作速度很快，内存作速度很快，内存速度比较慢（差速度比较慢（差12个数量级）

8、，个数量级），从内存取数或向内从内存取数或向内存写数时，存写数时，CPU往往往需要等待往需要等待8解决方案解决方案高速缓存高速缓存(cache)ncache是一种小容量高速缓冲存是一种小容量高速缓冲存储器，它由储器，它由SRAM组成组成ncache直接制作在直接制作在CPU芯片内，芯片内，速度几乎与速度几乎与CPU一样快一样快n程序运行时，程序运行时，CPU使用的一部分使用的一部分数据数据/指令会预先成批拷贝在指令会预先成批拷贝在cache中，中，cache的内容是主存的内容是主存储器中部分内容的映象储器中部分内容的映象n当当CPU需要从内存读需要从内存读(写写)数据或数据或指令时，先检查指令

9、时，先检查cache中有没有，中有没有，若有，就直接从若有，就直接从cache中读取，中读取，而不用访问主存储器而不用访问主存储器012345678910111213141589143444101010主存中的部分信息拷主存中的部分信息拷贝在贝在cache存储器中存储器中cache主存储器主存储器CPUCPU芯片芯片9如何提高如何提高cache的命中率？的命中率？n增大增大cache容量容量n采用多级采用多级cache技术技术(2级或级或3级等级等)10计算机存储器的层次结构计算机存储器的层次结构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

10、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1KB几个几个MB几个几个GB100GB-1TB10TB-100TB典型存取时间典型存取时间1 ns2 ns10 ns10 ms10 s11 关于计算机中的总线关于计算机中的总线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输信息的一个共、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。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：数据通路宽度

11、；总线工作频率；每秒传输次数总线的性能：数据通路宽度；总线工作频率；每秒传输次数总线带宽总线带宽(最高传输速率最高传输速率)(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 传输次数传输次数n总线的类型：总线的类型：nCPU总线（前端总线总线（前端总线FSB）n存储器总线存储器总线nI/O总线（总线（ 目前使用的是目前使用的是PCI 和和PCI-E 两种）两种）对应主板上两种扩充插槽：对应主板上两种扩充插槽： PCI插槽插槽 PCI-E插槽插槽12PCI 和和 PCI-E 扩充卡插槽扩充卡插槽各种各种I/O插口插口PCI插槽插槽工作频率工作频率:33MHz，数据线数据线:32

12、位位传输速率传输速率:133MB/s PCI-E x1插槽插槽1个串行传输个串行传输通道；通道； 最高传输速率最高传输速率:250MB/s 显卡插槽显卡插槽 (PCI-E x16)16个串行传输通道；个串行传输通道； 最高传输速率最高传输速率:5GB/s 13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：最高达版：最高达 480Mb/s（60MB/s）nUSB3.0版：最高

13、达版：最高达 3.2Gbps（400MB/s）nUSB2.0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“USB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个设个设备备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) USB标识标识USB 3.014近年一级相关试题近年一级相关试题 以下以下_与与CPU的运算速度有关。工的运算速度有关。工作频率指令系统作频率指令系统Cache 容量运算器的逻容量运算器的逻辑结构辑结构 A只有

14、和只有和 B只有只有 C除以外、和除以外、和 D、和、和 键盘与主机的接口有多种形式，如键盘与主机的接口有多种形式，如AT接口或接口或PS/2接口，比较新的产品采用接口，比较新的产品采用USB接口。接口。 ( ) 下列下列I/O接口中，目前用得最多的接口是接口中，目前用得最多的接口是_。 ASCSI接口接口 BPS/2接口接口 CUSB接口接口 DFirewire 接口接口高速缓存（高速缓存（Cache）可以看作主存）可以看作主存的延伸，与主存统一编址，接受的延伸，与主存统一编址，接受CPU的访问，但其速度要比主存高得多。的访问，但其速度要比主存高得多。（ ） 在在RAM、ROM、PROM、CD-ROM四种存储器中，四种存储器中，_是易失性存储器。是易失性存储器。 CPU执行指令需要从存储器读取数据执行指令需要从存储器读取数据时，数据搜索的顺序是时，数据搜索的顺序是_。 Acache、DRAM和硬盘和硬盘 BDRAM、cache和硬盘和硬盘 C硬盘、硬盘、DRAM和和cache DDRAM、硬盘和、硬盘和cache Pentium 4的前端总线的数据线共的前端总线的数据线共_条。条。 A16B32C36D64 键盘、显示器和硬盘