2.4微機硬件.ppt

1 2 4微型計算機硬件系統(tǒng) 2 4 1主機系統(tǒng) 1 微型計算機的誕生1971年Intel的工程師馬西安 霍夫 M E Hoff 成功地在一個芯片上實現(xiàn)了中央處理器 第一片4位微處理器 Intel4004 第一臺4位微型計算機 MCS 4 2 摩爾定律每18個月 集成度將翻一翻 速度將提高一倍 而其價格將降低一半 AppleII第一個帶有彩色圖形的個人計算機 2 筆記本電腦 臺式計算機 PDA 3 微機種類 3 主機系統(tǒng) 主機的基本組成主板CPU存儲器 內(nèi)存 外存 4 主板 主板 MainBoard 也叫母板 MotherBoard 是連接其它部件的載體 芯片 北橋芯片 南橋芯片 BIOS芯片 插槽 接口 CPU插槽 內(nèi)存插槽 顯卡插槽 PCI插槽 硬盤 光驅(qū)接口 軟驅(qū)接口等 外部接口 USB接口 鍵盤鼠標接口 并行接口和串行接口等 5 主板 主板架構(gòu)對主板的尺寸大小 形狀 各元器件的布局 排列方式等制定出標準 所有主板廠商都必須遵循 主要解決散熱 噪聲等常見架構(gòu)ATX 最常見的主板架構(gòu) 擴展插槽較多 數(shù)量在4 6個MicroATX 常說的 小板 擴展插槽較少BTX 新一代主板結(jié)構(gòu) 是將來的發(fā)展趨勢 ATX BTX 6 主板 芯片組由北橋和南橋芯片組成 是主板的核心 決定了主板的功能和檔次 北橋芯片 MemoryControlHub MCH 負責(zé)與CPU的聯(lián)系 決定主板支持的CPU的類型 內(nèi)存的類型等 位置 CPU和內(nèi)存插槽最近北橋芯片決定了主板的性能 人們常用北橋芯片的代號來稱呼主板 如使用Intel915北橋芯片的主板稱為915主板 南橋芯片 I OControlHub ICH 負責(zé)與I O總線的通信 如PCI總線 USB IDE SATA等 以及負責(zé)管理音頻控制器 鍵盤控制器 實時時鐘控制器 高級電源管理等 位置 離CPU插槽較遠的下方 7 主板 主板線路原理圖 板載功能 板載功能就是將某一些接口卡的功能集成到主板上 最常見的就是集成聲卡和網(wǎng)卡的功能 8 CPU 主頻 CPU內(nèi)核工作的時鐘頻率 一般來說 主頻越高 CPU運算速度也越快 字長 CPU內(nèi)部寄存器位數(shù) 位寬 CPU與北橋芯片之間一次能傳遞的數(shù)據(jù)位數(shù) 前端總線頻率 FrontSideBus FSB 前端總線帶寬 前端總線頻率 位寬 8高速緩存 Cache 容量核心數(shù)量 單個芯片上有多個一樣功能的處理器核心單一提高CPU的主頻無法帶來相應(yīng)的性能提高 反而會使CPU在短時間內(nèi)燒毀生產(chǎn)工藝 電子元件之間的最小距離最新的45納米和32納米 1納米 10 9米 9 IntelCPU Pentium是希臘文五 penta 加名詞接尾語 ium 的造詞 本應(yīng)命名為80586 但阿拉伯?dāng)?shù)字不能用作注冊商標PentiumM是專門為筆記本電腦設(shè)計的移動CPU 是迅馳 Centrino 移動技術(shù)的組成部分之一 迅馳移動技術(shù)包括移動式CPU 芯片組和無線網(wǎng)卡模塊三個部分 裝備迅馳技術(shù)的筆記本電腦具有電池壽命長 無線連接上網(wǎng)等功能 PentiumD是雙核心的64位處理器 PentiumE是PentiumD的加強版 主頻更高Celeron是Pentium的廉價版使用相同的核心技術(shù) 但二級緩存減少為的Pentium的一半或更少 Core是替代Pentium的新一代CPU特點 低功耗 CoreDuo低于25瓦特 而一般為100瓦特左右 10 AMDCPU 在Intel中都能找到相對應(yīng)的產(chǎn)品 性能基本一致速龍是AMD公司CPU的代表作 相當(dāng)于Intel的Pentium早期的Duron 毒龍 和現(xiàn)在的Sempron 閃龍 相當(dāng)于Intel的賽揚炫龍 Turion 用于筆記本電腦 有單核和雙核羿龍 Phenom 用于臺式機 又分為三核和四核 11 CPU產(chǎn)品 12 國產(chǎn)CPU 龍芯 龍芯 Loongson 是中國科學(xué)院計算所自主開發(fā)的CPU 具有自主知識產(chǎn)權(quán) 龍芯是RISC型CPU 采用簡單指令集 龍芯1號2002 32位的處理器 主頻是266MHz龍芯2號2003 64位處理器 主頻為300MHz至500MHz 龍芯2E 龍芯2號增強型處理器 2006年 64位處理器 主頻1 0GHz龍芯2E最高運算速度達到每秒40億次雙精度浮點運算 實測性能超過1 5 Hz的奔騰4處理器的水平 13 存儲器 主存 內(nèi)存 隨機存儲器 RAM 只讀存儲器 ROM 高速緩沖存儲器 Cache 輔存 外存 磁介質(zhì) 軟盤和硬盤光盤Flash存儲器 主存儲器 內(nèi)存儲器 速度快 容量小 價格較高 可由CPU直接訪問 輔助存儲器 外存儲器 速度慢 容量大 價格低 CPU不可以直接訪問 CPU RAM 外存 14 主存儲器 RAM SDRAM 同步動態(tài)存儲器 DDR 雙倍數(shù)據(jù)速率SDRAM DDR2 DDR3 一個總線周期讀寫一次數(shù)據(jù) 一個總線周期讀寫兩次數(shù)據(jù) 2倍 一個總線周期讀寫兩次數(shù)據(jù)并行存取兩個數(shù)據(jù) 4倍 一個總線周期讀寫兩次數(shù)據(jù)并行存取四個數(shù)據(jù) 8倍 15 主存儲器 ROM 只讀存儲器 ROM 可讀 不可寫 掉電后數(shù)據(jù)不會丟失BIOS BasicInputOutputSystem 即基本輸入輸出系統(tǒng) 是被固化到主板ROM芯片上的程序 BIOS主要功能 識別各種硬件 包括型號 引導(dǎo)操作系統(tǒng)進行硬件最直接的操作 如讀文件等 引導(dǎo)操作系統(tǒng)過程自檢 檢查電腦硬件是否良好 初始化 讀取CMOS里設(shè)置的參數(shù) 對硬件進行設(shè)置 引導(dǎo)操作系統(tǒng) 在c盤觀察ntldr 16 CMOS CMOS ComplementaryMetal OxideSemiconductor 互補金屬氧化物半導(dǎo)體 是一種RAM存儲器 它存儲了計算機的時鐘和硬件配置等信息 它靠系統(tǒng)電源供電 當(dāng)關(guān)機后就靠主板電池供電 因而它保存的信息不會丟失 CMOS設(shè)置 在電腦剛開機時 操作系統(tǒng)還沒開始啟動 一般按Del鍵進入 不同的主板會不一樣 17 主存儲器 Cache 高速緩存 Cache 出現(xiàn)的主要原因是CPU的速度很快而內(nèi)存速度較慢 它集成在CPU內(nèi)部 高速 小容量 CPU訪問Cache是以字節(jié)為單位的 而Cache與內(nèi)存數(shù)據(jù)交換是以塊 頁 為單位的 CPU首先從Cache中查找 如果沒有找到 再從內(nèi)存中讀取 同時把這個數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)塊調(diào)入Cache中一級緩存L1Cache 容量小 二級緩存L2Cache 容量大 主要區(qū)別在于CPU查找數(shù)據(jù)的順序 一般由DRAM 靜態(tài)存儲器 構(gòu)成 18 輔助存儲器 外存 主存儲器 讀寫速度快 容量小 斷電不能保存數(shù)據(jù) 輔助存儲器 大容量 能長期保存數(shù)據(jù)的存儲器 分類 輔存 外存 磁盤 軟盤和硬盤光盤 CD DVDFlash存儲器 U盤和各種Flash卡 19 輔存 軟盤 軟盤 FloppyDisk 微機使用的軟盤直徑為3 5英寸 稱為3寸盤 容量為1 44MB 軟盤容量小 單位容量成本高 速度慢且可靠性差 已被U盤替代 20 輔存 硬盤 硬盤 HardDisk 是微機中最主要的輔存 特點是容量大 硬盤有數(shù)個盤片 每盤片有上下兩個面 每個面一個磁頭 同一盤片不同半徑的同心圓為磁道 磁道被劃分為多個扇區(qū) 不同盤片相同磁道構(gòu)成的圓柱面即柱面 存儲容量 磁頭數(shù) 磁道 柱面 數(shù) 每道扇區(qū)數(shù) 每扇區(qū)字節(jié)數(shù) 信息記錄可表示為 幾號磁道 柱面 幾號磁頭 幾號扇區(qū) 21 硬盤接口 IDE接口 并行接口 也叫ATA接口或PATA 數(shù)據(jù)傳輸率主要有66MB s 100MB s和133MB s SATA SerialATA 接口 串行接口 數(shù)據(jù)傳輸 SATA2 0300MB s SATA3 0600MB s SATA接口具有結(jié)構(gòu)簡單 可靠性高 數(shù)據(jù)傳輸率高 支持熱插拔的優(yōu)點 SCSI SmallComputerSystemInterface 小型計算機系統(tǒng)接口 并行接口 最高的數(shù)據(jù)傳輸速度可達320MB s 22 硬盤種類 筆記本硬盤的直徑一般僅為2 5英寸和1 8英寸 最大的特點就是小巧輕便 重量尚不足百克 移動硬盤 筆記本硬盤 讀寫控制電路板 外部接口 外部接口主要有USB2 0和IEEE1394 微型硬盤一般為1英寸以下的硬盤 主要用于數(shù)碼產(chǎn)品中 如數(shù)碼攝像機 固態(tài)硬盤 solid statedisk SSD 是運用Flash芯片發(fā)展出最新的硬盤 不怕摔 能適應(yīng)極端溫度或濕度 適合工業(yè)或軍事用途 但它的價格非常高 23 輔存 光盤 CD的容量一般為680M DVD的容量為4 7G 50G 相當(dāng)于7 73張普通CD光盤 DVD采用更細的激光束 具有更高的磁道密度 光驅(qū) CD ROM光驅(qū) 只能讀取CD光盤 DVD ROM光驅(qū) 可以讀取CD和DVD光盤COMBO光驅(qū) 康寶 是一種集合了CD DVD的讀取和CD的刻錄 DVD刻錄光驅(qū) 包括了CD DVD的讀取和CD DVD的刻錄 光驅(qū)的數(shù)據(jù)讀取速率用倍速來表示 CD最高為64倍速DVD為20倍 CD光驅(qū)的1倍速是150KB s DVD光驅(qū)的1倍速是1350KB s 24 輔存 Flash存儲器 Flash存儲器 FlashMemory 也叫閃速存儲器 它既有ROM的特點 斷電能長期保存信息 又可以通過一定的電壓進行擦除重寫 主要有U盤和Flash卡 Flash卡被廣泛數(shù)碼相機 數(shù)碼攝像機 MP3播放器 手機等設(shè)備 Flash卡需要讀卡器與計算機連接 25 總線 地址總線 傳輸?shù)刂沸畔?shù)據(jù)總線 傳輸數(shù)據(jù)信息控制總線 傳輸控制信息 內(nèi)部總線 連接CPU的各個組成部件 芯片內(nèi)部 系統(tǒng)總線 連接計算機中各大部件外部總線 連接計算機和外部設(shè)備 連接對象 傳輸對象 并行總線 通信速度快 實時性好串行總線 簡易 方便 靈活 通信方式 計算機的各個部件內(nèi)部 部件之間都采用總線連接 衡量總線的指標就是總線帶寬總線的帶寬 總線頻率 總線寬度 傳輸次數(shù) 26 系統(tǒng)總線 是微機系統(tǒng)中最重要的總線 用于連接計算機中各大部件 常見的總線有 ISAPCIPCI EAGP 27 ISA ISA IndustyStandardArchitecture 工業(yè)標準結(jié)構(gòu) 是一種并行總線 主要用于早期的微型計算機 在微機里已被LPC LowPinCount 總線所代替 LPC是33MHz4bit并行總線 用于主板南橋芯片與BIOS的連接 28 PCI PCI是一種32位數(shù)據(jù)的并行總線 可擴展為64位 總線頻率為33MHz或66MHz 最大傳輸速率 66M 64 8 532MB s 優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單 成本低 設(shè)計容易 缺點是總線帶寬有限 總線頻率有限 同時多個設(shè)備是共享總帶寬 29 PCI E 是替代PCI的最新的總線 是一種串行總線 有多個通道 Lane 各個通道相互獨立 即PCI E的x1 x2 x4 x8 x12 x16和x32等 每個通道單向傳輸帶寬可達250MB s 雙向為500MB s 優(yōu)點是數(shù)據(jù)傳輸速率高 而且總線帶寬是各個設(shè)備獨享的 PCI Ex1取代傳統(tǒng)的PCI 而PCI Ex16取代AGP 30 AGP AGP AcceleratedGraphicsPort 圖形加速端口 是顯示卡的專用擴展插槽 在PCI基礎(chǔ)上發(fā)展而來的 AGP接口也有多個通道的版本 AGP1x和AGP2x AGP4x AGP8x 在微機中應(yīng)用的主要是AGP4x 它的數(shù)據(jù)傳輸帶寬有1066MB s 31 接口 PS 2是于連接鼠標和鍵盤的專用串行接口并行接口 打印口 最高速率1 5MB s串行接口 COM接口 230k 不支持熱插拔 USB UniversalSerialBus 通用串行總線 USB1 1的最高數(shù)據(jù)傳輸率為1 5MB s USB2 0則提高到60MB s USB接口有3種類型 TypeA 一般用于PC TypeB 一般用于USB設(shè)備 Mini USB 一般用于DC DV 1394接口 全稱IEEE1394接口 傳輸速率有100MB s 200MB s 400MB s 6針的大口提供電源 而4針的小口不提供 1394接口的主要缺點 應(yīng)用少和占用計算機資源多 支持熱插拔 32 I O設(shè)備 輸入設(shè)備 鍵盤 鼠標 掃描儀 光筆 光學(xué)閱讀設(shè)備