计算机硬件基础-1-微型计算机系统组成含教材689章内容课件

微型计算机

硬件技术基础目录1.微型计算机系统组成2.计算机中信息表示方法3.计算机中运算与部件4.中央处理器5.指令系统与汇编语言6.存储器7.计算机输入/输出2课程目标了解和掌握计算机中信息的表示和处理方法建立微机系统的整体概念掌握微型机硬件系统的构成及工作原理掌握Intel8086基本指令系统，并了解汇编语言程序方法掌握微机的输入输出技术31.微型计算机系统组成1.1计算机系统概述1.2微型计算机系统组成1.3微型计算机1.4计算机常用外围设备1.5外存储设备51.1计算机系统概述1.1.1典型微机构成主机箱键盘鼠标打印机显示器61.1.2现代家庭、办公用计算机构成71.1.4主板构成CPU插座内存插槽PCI总线ISA总线电池电缆插座91.1.5接口（适配器）用于连接主机与外设101.1.6软件类型系统软件应用软件1113Intel微处理器的发展简况代发表年份字长(bits)型号线宽(m)晶体管数(万个)时钟频率(MHz)速度(MIPS)一197119724840048008500.20.3<10.06二197488080200.52-40.5三19781982168086/8088802862-32.9134.77-108-20<11-2四198519893280386804861-227.512012-3325-666-1220-40五199332Pentium0.6-0.833060-200100-200六1995199619971999200132P/ProP/MMXPIIPIIIP4P4E0.60.60.35.25-.13.18-.130.095504507508503K-5.5K12.5133-200166-233233-450450-12001300-32003200-4000>300七2002?64Itanium

?0.08CPU:2.5KCache:30K800(20条指令/CLOCK)>300014Intel4004Intel第一块CPU4004,4位主理器,主频108kHz,运算速度0.06MIPs,集成晶体管2,300个,10微米制造工艺,最大寻址内存640bytes,生产日期1971年11月.

15Intel80088008,8位主理器,主频200kHz,运算速度0.06MIPs,集成晶体管3,500个,10微米制造工艺,最大寻址内存16KB,生产日期1972年4月.17Intel80868086,16位主理器,主频4.77/8/10MHZ,运算速度0.75MIPs,集成晶体管29,000个,3微米制造工艺,最大寻址内存1MB,生产日期1978年6月.

18Intel80286,80386Intel80286Intel8038619Intel8048621IntelPentiumMMX,PROIntelPentiumMMXIntelPentiumPRO22IntelPentiumII,III,IVPentiumIIPentiumIIIPentiumIV23IntelItanium里程碑似的64位时代到来——Itanium1.2.1冯·诺依曼计算机结构指令流控制命令数据流运算器输出设备控制器输入设备存储器251.2.2微机硬件系统逻辑结构存储器I/O接口输入设备I/O接口地址总线AB输出设备CPU数据总线DB控制总线CBI/O接口AB:AddressBus，DB:DataBus，CB:ControlBus外围设备261.2.3硬件系统逻辑功能微处理器：计算机系统核心，执行指令，进行控制和运算。存储器：记忆设备，存放数据和程序。分为主存、辅存。I/O接口：主机与外设进行信息交换的“桥梁”。总线：信息的传输通道（CPU总线、系统总线、外设总线）。外设：实现信息在计算机中的输入输出。271.2.5主板功能构成芯片组：一组固定在主板上的一组IC，用于控制和协调整个计算机系统的运行。高速缓存（Cache）CMOS：存放系统运行所必需的配置信息和参数，由电池供电。系统BIOS上电自检POST—从0FFFF0H处开始读取和执行指令；系统初始化SysInit—IC初始化、设置中断向量表及中断向量，将操作系统中的初始引导程序装入内存，启动操作系统；系统设置Setup—装入或更新CMOS中的信息29ISA总线：16位总线PCI总线：32位总线AGP接口：图形加速端口内存接口：扩展内存容量IDE、EIDE：连接外存（硬盘、光驱等）并行、串行接口鼠标、键盘USB总线总线接口301.3微型计算机字长：指CPU一次运算二进制数的位数。字长标志着机器处理数据的精度，通常是8的倍数。主频率：时钟脉冲的频率，控制CPU工作的节拍是影响计算机运行速度的重要参数。存储器容量：计算机所能存放的字节数，包括主存和外存。运算速度：每秒所能执行的指令条数MIPS外设扩展能力：计算机配接各种外设的可能性、灵活性和适应性。1.3.1微机主要性能指标311.3.2微机新技术应用微程序技术：指令由微程序构成，加快微处理器的更新换代。RISC技术：简化指令和CPU结构，减少指令的执行周期数，加快机器的执行速度。流水线技术：将指令分解为多步，各步重叠并行操作。Cache与虚拟存储技术：提高存储器的操作速度、扩大存储空间。乱步执行技术：允许指令按照不同于程序中指定的顺序发送给执行部件去执行，缩短程序的执行时间。321.4计算机常用外围设备外设：计算机硬件系统中主机以外的硬件设备。功能：实现计算机系统的信息类型转换和输入输出。类型输入设备输出设备外部存储设备331.4.1常用输入设备键盘：输入字符和代码。鼠标：控制显示器上光标的移动。扫描仪：将图形和字符转换为二进制图像数据。触摸屏：可直接对显示屏幕上的可选内容进行选定。特点是内容简单、使用直观方便。手写板：板状传感器，可记录笔尖移动轨迹，供计算机进一步处理（输入文字等）摄像头：计算机图像输入装置。语音输入：计算机音频输入装置。34键盘功能：进行字符和图形输入。操作步骤：判断有无按键动作识别有动作的键将相应的键码送给主机35电子扫描编码原理循环计数器时钟发生器ROM接口矩阵键盘换档控制消抖电路行译码器列译码器键盘矩阵D0D1D2D3D4D5D6D7361.4.2常用输出设备显示器：输出字符、代码和图形。打印机：针式、喷墨、激光绘图仪37（1）显示器主要指标分辨率：指显示器所能表示的像素个数，取决于显象管荧光粉的粒度、荧光屏的尺寸和CRT电子束的聚焦能力。分辨率越高，图像越清晰。颜色数：每个像素可以显示出的颜色总数。扫描方式：隔行扫描与逐行扫描。屏幕尺寸与可视区域对比度：指图像（字符）和背景的浓度差。38（2）显示适配器连接主机与显示器，将显示缓冲区送出的信息转换为视频控制信号。构成：显示缓冲存储器、字符发生器ROM、显示控制电路等。显存功能：存放显示内容；存放显示内容属性。显存容量：与分辨率、颜色数相关字符方式Vmin＝2×行数×列数图形方式Vmin＝一帧显示点数×色彩数39（3）显示适配器标准MDA：单色字符显示适配器。9×14点阵，80列×25行，720×350像素。CGA：彩色图形/字符适配器。320×200像素，4种颜色。EGA：兼容MDA和CGA标准。图形方式为540×350像素，16种颜色。VGA：字符9×16点阵，图形640×480像素、16种颜色或320×200像素、256种颜色。扫描频率31.5kHz，刷新频率60HzSuper-VGA：兼容上述标准，支持1024×1024像素光栅，每像素点24位颜色深度，刷新频率75Hz。40（4）字符显示器刷新存储器：存放显示信息ASCII码，其存放地址与显示位置相关。字符发生器：实现编码到字形的转换光标控制：确定光标在屏幕上的位置。接口电路刷新存储器字符发生器并/串转换定时控制电路光标逻辑场同步驱动行同步驱动CRT显示器41RAM主机面板开关接口1接口2ROM控制程序ROM字库针数据形成电路打印头驱动电路打印电磁铁微处理器输纸控制字库控制面板显示接口电路（5）针式打印控制系统原理图42显影器（6）激光打印机结构硒鼓供纸盒激光源聚焦镜进纸辊清扫剂清电灯充电电晕消电电晕定影辊分离电辊转印电辊优点：激光打印机是非击打式硬拷贝输出设备，输出速度快，印字质量高，可使用普通纸张。其印字分辨率达到每英寸300个点以上，缓冲存储器容量一般在1MB以上，对汉字或图形/图像输出，是理想的输出设备，因而在办公自动化及轻印刷系统中得到了广泛的应用。操作过程：充电、曝光、显影、转印、定影、消电、清粉431.5外部存储设备性质：辅助存储器特点：容量大、可靠性高、单位存储量价格低，非易失性，信息保存时间长。种类：磁存储设备光存储设备441.5.1外存储器硬盘及硬盘驱动器光盘可移动外存闪存盘（U盘）移动硬盘45虚拟光驱虚拟光驱是一种模拟（CD-ROM)工作的工具软件，可以生成和电脑上所安装的光驱功能相同的虚拟光盘，具有一般