微型計算機系統(tǒng)的組成課件

1、第2章 微型計算機系統(tǒng)的組成本章導讀： 重點闡述了微機的中央處理器、存儲器、輸入/輸出設備的類型、發(fā)展和主要性能指標。 重點內容： 計算機軟、硬件系統(tǒng)構成、中央處理器的類型、性能和指標 、存儲器的類型、性能和指標輸入/輸出設備的類型、性能和指標。 第2章 微型計算機系統(tǒng)的組成 2.1 概述 2.2 中央處理器CPU 2.3 存儲器2.4 總線與輸入/輸出接口電路2.5 輸入/輸出設備2.1 概述2.1.1 硬件系統(tǒng) 微型計算機的硬件系統(tǒng)主要由CPU、存儲器、系統(tǒng)總線、接口電路及I/O設備等部件組成。 2.1 概述2.1.1 硬件系統(tǒng)（外）存儲器（內）存儲器中央處理器（CPU）控制器輸入設備輸出

2、設備數據流地 址控制流運算器微型計算機工作原理運算（處理） 存儲（記錄） 控制（協(xié)調）計算機的語言二進制進制的概念“逢R進一，借一當R”十進制R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二進制R=2 ，可使用0,1八進制R=8 ，可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六進制R=16 ，可使用0,9,A,B,C,D,E,F二進制概念128瓦32瓦64瓦16瓦8瓦4瓦1瓦2瓦11111000信息復制的精確性運算規(guī)則簡單電子線路制造計算機成為可能程序和指令指令是對計算機進行程序控制的最小單位。所有的指令的集合稱為計算機的指令系統(tǒng)。機器指令格式操作碼操作數機器執(zhí)行什么操作執(zhí)行對象（具體數、存

3、放位置）程序是為完成一項特定任務而用某種語言編寫的一組指令序列。信息的存儲單位位（Bit）：度量數據的最小單位字節(jié)（Byte）：最常用的基本單位K 字節(jié)1K = 1024 byteM（兆）字節(jié)1M = 1024 KG（吉） 字節(jié)1G = 1024 M T（太）字節(jié)1T = 1024 Gb7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b01 0 0 1 0 1 0 1=27+ 24+ 22+ 202.1 概述2.1.2 軟件系統(tǒng) 軟件是提高計算機使用效率、擴大計算機功能的程序總稱，它由各種程序和數據組成。軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和應用軟件組成。 操作系統(tǒng)是配置在硬件上的第一層軟件，它是對硬件功能的第一次擴充

4、，從而構成了一個比硬件裸機功能更強大、使用更方便的虛擬計算機。所有系統(tǒng)實用程序以及更上層的應用程序都在操作系統(tǒng)虛擬機上運行，他們受操作系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和控制。硬件和軟件的整體稱為計算機系統(tǒng)資源，其系統(tǒng)構成示意圖見圖2-2。 2.1 概述2.1.2 軟件系統(tǒng)計算機系統(tǒng)的組成硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主機外部設備系統(tǒng)軟件應用軟件中央處理器內存儲器輸入設備輸出設備外存儲器操作系統(tǒng)語言處理系統(tǒng)系統(tǒng)服務程序數據庫管理系統(tǒng)文字處理軟件表格處理軟件輔助設計軟件實時控制軟件運算器控制器只讀存儲器隨機存儲器返回本章目錄2.2 中央處理器CPU 2.2.1 CPU主要指標、技術和發(fā)展 1、CPU主要性能指標（1）CPU字長：

5、CPU的字長（位數）通常是指CPU內部數據總線寬度或位數。它是CPU數據處理能力的重要指標。（2）CPU主頻。CPU主頻也叫CPU的工作頻率或CPU內部總線頻率，是CPU內核（整數和浮點運算器）電路的實際運行頻率，亦是CPU自身工作頻率。 2.2 中央處理器CPU 2.2.1 CPU主要指標、技術和發(fā)展 （3）CPU外頻。CPU的外頻也是指CPU從主板上獲得的工作頻率。它是由主板上晶體震蕩電路為CPU提供的基準時鐘頻率，也就是主板的工作頻率。（4）CPU倍頻系數 CPU主頻、外頻和倍頻系數關系如下： CPU主頻 = CPU外頻 倍頻系數（5）前端總線頻率。前端總線（FSB：Front Side

6、 Bus）指主板芯片組中的北橋芯片與CPU之間傳輸數據的通道，因此也可以稱為是CPU的外部總線。2.2 中央處理器CPU 2.2.1 CPU主要指標、技術和發(fā)展 3、CPU的發(fā)展 CPU從最初發(fā)展至今已經有三十多年的歷史了，這期間，按照其處理信息的字長，CPU可以分為：4位處理器、8位處理器、16位處理器、32位處理器以及64位處理器，可以說個人電腦的發(fā)展是隨著CPU的發(fā)展而前進的，甚至可以說英特爾的發(fā)展史就是CPU的發(fā)展史。2.2 中央處理器CPU 2.2.1 CPU主要指標、技術和發(fā)展 3、CPU的發(fā)展幾種CPU的外觀圖如下所示。 2.2 中央處理器CPU 2.2.1 CPU主要指標、技術

7、和發(fā)展 3、CPU的發(fā)展幾種CPU的外觀圖如下所示。 2.2 中央處理器CPU 2.2.1 CPU主要指標、技術和發(fā)展 3、CPU的發(fā)展幾種CPU的外觀圖如下所示。 2.2 中央處理器CPU2.2.2 CPU的基本組成1、控制單元 控制單元（Contral Unit）是硬件系統(tǒng)的控制部件。它能自動、逐條地從內存儲器中取出指令，將指令翻譯（轉換）成控制信號（電脈沖），并按時間順序和節(jié)拍，發(fā)往其他部件，指揮各部件有條不紊地協(xié)同工作。2運算單元 運算單元（Arithmetic Logic Unit，ALU）又稱為算術邏輯單元，是負責處理數據的部件。它既能進行加、減、乘、除等算術運算，又能進行與、或、

8、非、比較等邏輯運算。2.2 中央處理器CPU2.2.2 CPU的基本組成3、摩爾定律 在芯片制造技術中，有一條摩爾定律（Moores Law），即每十八個月集成電路的密度翻一番，表示它的功能要翻一番。摩爾是英特爾公司的創(chuàng)始人之一，20多年來，該定律在業(yè)界一直正確，帶動著微機不停地更新?lián)Q代，總的趨勢是CPU字長“位”數不斷增多，速度指標“主頻”不斷加快，功能不斷增強，而價格又不斷下降。計算機第一定律摩爾定律單位時間執(zhí)行的指令數百萬條/每秒每18個月芯片能力增長一倍。晶體管數返回本章目錄2.3 存儲器2.3.1 存儲器的分類1、按存儲介質分類（1）半導體存儲器（2）磁表面存儲器（3）光存儲器2、按

9、存儲器的讀寫功能分類（1）只讀存儲器ROM（2）隨機存儲器RAM2.3 存儲器2.3.1 存儲器的分類3、按信息的可保存性分類（1）非永久性記憶的存儲器。（2）永久性記憶的存儲器4按在微機系統(tǒng)中的作用分類（1）主存儲器（2）輔助存儲器（3）高速緩沖存儲器2.3 存儲器2.3.2 存儲器的基本性能指標1、存儲容量存儲器可以存儲的二進制信息總量稱為存儲容量。存儲容量通常以字節(jié)（B）為單位來表示，對于大容量存儲器還可以用千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）、吉字節(jié)（GB）、太字節(jié)（TB）等表示。其換算關系為：1KB=210B=1024B1MB=220B=1024KB1GB=230B=1024MB1TB=2

10、40B=1024GB2.3 存儲器2.3.2 存儲器的基本性能指標2、存取速度 存儲器的存取速度可以用存取時間和存取周期來衡量。 （1）存取時間。存取時間是指啟動一次存儲器操作到完成該操作所用的時間。 （2）存取周期。存取周期是指連續(xù)兩次獨立的存儲器操作之間的最小時間間隔。通常存取周期略大于存取時間，其差別與存儲器的物理實現細節(jié)有關。3、價格存儲器的價格常用每位的價格來衡量。2.3 存儲器 2.3.3 存儲系統(tǒng)的層次結構 返回本章目錄2.4 總線與輸入/輸出接口電路 2.4.1 總線 總線：計算機系統(tǒng)中傳輸信息的公共通道。按位置可將總線分為以下三類： （1）片內總線：片內總線是指在微處理器芯片

11、內部各單元之間傳輸信息的總線，它主要用于芯片級的互連。 （2）系統(tǒng)總線：也稱內總線，用以實現微機系統(tǒng)與各種擴展插件板之間的相互連接。2.4 總線與輸入/輸出接口電路 2.4.1 總線（3）外部總線 這是微型計算機之間或微型計算機與外部設備之間進行通信的總線，主要用于設備級的互連。返回本章目錄2.5 輸入/輸出設備2.5.1 輸入設備1、鍵盤 微型機的鍵盤是從英文打字機演變而來的。鍵盤是微型計算機不可缺少的輸入設備，如圖2-12所示。任何一臺微機首先必須具備一個標準的通用鍵盤，在這個鍵盤上應有26個英文字母鍵，“0”到“9”十個阿拉伯數字鍵和其他一些功能鍵。2.5 輸入/輸出設備2.5.1 輸入

12、設備2鼠標 由于Windows操作系統(tǒng)的盛行，因此在和計算機溝通方式中，鼠標這類指向裝置便有其重要的地位。鼠標能方便地將光標準確定位在要指定的屏幕位置，很方便地完成各種操作。因此，在Windows操作系統(tǒng)中鼠標是必不可少的輸入設備。如圖2-13所示。 鼠標分為機械式、光學式和光學機械式三種，對鼠標的操作可分為左擊、右擊、雙擊及拖動，這四種不同的操作可以實現不同的功能。2.5 輸入/輸出設備2.5.1 輸入設備3、掃描儀 掃描儀是計算機輸入圖片使用的主要設備，它內部有一套光電轉換系統(tǒng)，可以把各種圖片信息轉換成計算機圖像數據，并傳送給計算機，再由計算機進行圖像處理、編輯、存儲、打印輸出或傳送給其他

13、設備。 按色彩來分，掃描儀分成單色和彩色兩種；按操作方式分，可分為手持式和臺式掃描儀。 掃描儀的主要技術指標有分辨率、灰度層次、掃描速度等。 掃描儀如圖2-14所示2.5 輸入/輸出設備2.5.2 輸出設備1、顯示設備（1）CRT顯示器 CRT顯示器可以依顯像管的顏色來分，如單色和彩色，彩色可以顯示彩色，也可以顯示單色。但是，在實際使用中，人們習慣于以顯示器所連接主機的顯示卡來分。如MDA單色顯示器、CGA彩色顯示器、EGA彩色顯示器、VGA彩色顯示器、TVGA彩色顯示器等。 CRT顯示器如圖2-15所示。2.5.2 輸出設備CRT顯示器的主要技術指標： 屏幕尺寸。指屏幕對角線長度，一般有14

14、、15、17、19、20、21英寸等多個尺寸。 點距：指CRT（陰極射線管）上兩個顏色相同的磷光點之間的距離，單位是mm 像素和分辨率。分辨率指屏幕上像素的數目，像素是指組成圖像的最小單位，也即上面提到的發(fā)光點。比如，800600的分辨率是說在水平方向上有800個像素，在垂直方向有600個像素。為了控制像素的亮度和彩色深度，每個像素需要很多個二進制位來表示，如果要顯示256種顏色，則每個像素至少需要8位（一個字節(jié)）來表示。 帶寬。帶寬是指每秒鐘電子槍掃描過的圖像點的個數，以MHz為單位，它表明了顯示器電路可以處理的頻率范圍。2.5 輸入/輸出設備2.5 輸入/輸出設備2.5.2 輸出設備（2）

15、LCD（Liquid Crystal Display，液晶顯示器）。有低眩目的全平面屏幕，低功耗（和普通監(jiān)視器的100W相比，只有5W）。有源陣列的LCD面板的色彩質量實際上超過了大多數CRT顯示器。LCD顯示器提供比同尺寸CRT顯示器更大的可視圖像，有4種基本的LCD選擇：無源陣列單色、無源陣列彩色、有源陣列模擬彩色和最新的有源陣列數字彩色。 LCD顯示器如圖2-16所示。2.5.2 輸出設備2、打印設備 打印機是微機的傳統(tǒng)輸出設備，它將微機中的數字信息以打印的方法轉換為書面信息。按照打印機的工作原理，打印機分為擊打式和非擊打式兩大類，其中擊打式主要是針式打印機；非擊打式種類較多，如激光打印

16、機、噴墨打印機、熱敏式打印機等，其中常見的打印機有針打、噴墨打印機和激光打印機3類。（1）針式打印機見圖2-17。2.5 輸入/輸出設備2.5 輸入/輸出設備 2.5.2 輸出設備 針式打印機的主要技術指標： 打印機壽命：常用的有9針、24針的打印頭，打印壽命一般為：2億點/針。 打印速度：平均打印速度是評價打印機性能的一個重要指標，單位為字/秒。 打印寬度：常見的有132列和80列兩種。 走紙速度：走紙速度影響打印平均速度，單位用英寸/秒表示。 字符集：只可供用戶使用的字符種類。 噪聲：通常低于65Db。2.5 輸入/輸出設備 2.5.2 輸出設備（2）噴墨打印機。見圖2-18。是在針式打印機之后發(fā)展起來的，采用非打擊的工作方式。比較突出的優(yōu)點有體積小、操作簡單方便、打印噪音低、使用專用紙張時可以打出和照片相媲美的圖片等。 2.5.2 輸出設備 噴墨打印機的主要技術指標： 分辨