第三章计算机硬件体系结构要点分析.ppt

3.1 计算机系统的构成 一个完整的计算机系统是由硬件和软件组成。 硬件是由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五部分组成。其中： 中央处理器(简称CPU)=运算器+控制器 主机=中央处理器+主存储器 软件是指各类程序和数据，计算机软件包括计算机本身运行所需要的系统软件和用户完成任务所需要的应用软件。 3.1计算机系统的构成 3.1计算机系统的构成 冯·诺依曼型计算机是将程序和数据事先存放在外存储器中，在执行时将程序和数据先从外存装入内存，然后让计算机在工作时自动地从内存取出指令并加以执行，这就是存储程序的基本原理。 3.1计算机系统的构成 3.1.3 微型计算机的诞生与发展 微型机属于第四代电子计算机产品，其核心部件是CPU，因此我们主要通过CPU的发展、演变来介绍微机系统的发展过程。 3.2 微型计算机主机结构 微型机基本是由显示器、键盘和主机箱构成。在主机箱内有CPU、主板、内存、硬盘、光驱、电源等。 3.2 微型计算机主机结构 1. 运算器 运算器是完成算术和逻辑运算的部件，又称算术和逻辑运算单元。计算机所完成的全部运算都是在运算器中进行的。运算器的核心部件是: (1) 运算逻辑部件 (2) 寄存器部件 3.2 微型计算机主机结构 控制器主要由以下部件组成： ① 程序计数器。存放下一条将要执行的指令在内存中的地址； ② 指令寄存器。保存现在正在执行的指令； ③ 指令译码器。用来识别指令的功能，分析指令的操作要求； ④ 时序部件。产生各种定时控制信号。简单讲就是为保证不出现任何动作差错而对各种操作实施时间上的控制； ⑤ 微操作控制电路。一条指令的执行可以分解为一系列不可再分的微操作命令信号，这些信号通过微操作控制电路以一定的时间顺序发往各部件，控制各部件动作。 3.2 微型计算机主机结构 3.2.2 高级CPU技术 双核心CPU技术：组建双CPU系统成本高且复杂，而采用“双核”技术，就是在单个CPU中真正集成两个物理的核心。在实际使用中，这种“双核心处理器”和使用两个独立CPU的系统在工作原理和性能上基本没有区别。目前，CPU已从双核向4核、8核和多核方向发展。 3.2 微型计算机主机结构 3.2.3 主板 3.2 微型计算机主机结构 CMOS与BIOS 3.2 微型计算机主机结构 486到Pentium II期间，主板一般采用南北桥芯片结构。 3.2 微型计算机主机结构 Pentium III以上的主板结构(采用中心结构的主板结构 )。 3.2 微型计算机主机结构 采用中心结构的主板结构 3.2 微型计算机主机结构 内存储器 (简称内存)，由半导体材料构成。内存分为只读存储器和随机读写存储器。 3.2 微型计算机主机结构 1. 只读存储器ROM 特点：存储的信息只能读出，不能随机改写或存入，断电后信息不会丢失，可靠性高。 ROM分类 (1) 掩膜式 ROM(Mask ROM) (2) 可编程 PROM(Programmable ROM) (3) 可擦除 EPROM (Erasable PROM) (4) 电可擦 EEPROM(Electrically EPROM) (5) 快擦写 ROM(Flash ROM) 3.2 微型计算机主机结构 2. 随机存储器RAM 特点：用于存放原始数据、中间结果、最终结果。开机前是空的，断电后数据消失。 RAM 分类: (1) SRAM：静态RAM。不需要充电来保持数据完整性，成本高且集成低，一般做高速缓冲存储器。 (2) DRAM：动态RAM。需要定时充电来保持数据的完整性，通常所说的“内存”主要由它构成。一般指以下两种类型： ① SDRAM---同步动态存储器 ② DDR---双倍速率内存 (DDR2\DDR3\DDR4\DDR5等) 3.2 微型计算机主机结构 3.2 微型计算机主机结构 6. 存储器的层次结构 既要速度快，又要求容量大，同时价格又要求合理，在目前技术条件下这三项指标很难用单一种类的存储器来实现。折衷的方法是采用层次结构。 3.2 微型计算机主机结构 3.2.5 总线 3.2 微型计算机主机结构 3.2 微型计算机主机结构 3.2