计算机系统概论-第2章幻灯片.pptVIP

第2章 计算机硬件系统;本章内容;3;;5;6;主板：为微处理器和内存芯片提供插座、电路板插槽，以及使电子信号从组件到组件的电路。 电源：为计算机系统提供各种电流。在PC机中，主要包含两种电源，一种是±5v，另外一种是±12v。 微处理器：是利用程序指令将各种运行指令存储在主内存中，一般而言，微处理器放在冷却风扇下面以防止过热。 扩展槽：作为接口，为扩展卡提供可能插入的主板插槽。 芯片组：是主板的核心组成部分，按照在主板上排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片。 数据线为计算机提供从存储设备到主板的各种数据传输。 硬盘驱动器：简称硬盘，是为计算机用户提供永久存储数据的介质。他们可能是如软盘驱动器CD-ROM/CD-RW，DVD-ROM/DVD / - RW驱动器，硬盘驱动器的驱动器。;2.1 处理器;2.1.1 处理器简介;10;CPU的主要功能包括以下几个部分： 指令控制：CPU执行程序并根据程序中的指令控制计算机各个部件工作； 操作控制：CPU要将指令控制功能转换成具体的操作信号发往各个部件； 时间控制：CPU对各个操作的时间进行严格控制，以便部件协调工作； 数据控制：CPU对数据进行算术和逻辑运算。;CPU主要的性能指标 （1） 主频 主频即CPU的时钟频率，也就是CPU的工作频率。 CPU外频就是系统总线的工作频率；而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数 三者之间的关系是：主频=外频×倍频。 （2）内存总线速度 也叫系统总路线速度，一般等同于CPU的外频，内存总线速度就是指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的工作频率。 （3）工作电压 工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压。 （4）流水线技术 流水线(pipeline)是Intel首次在486芯片中开始使用的，在CPU中由5~6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条X86指令分成5~6步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令。 （5）L1高速缓存 也就是通常所说的内部高速缓存，在CPU里面内置了高速缓存可以提高CPU的运行效率。 （6）L2高速缓存 指CPU外部的高速缓存。 （7）制造工艺 Pentium CPU的制造工艺是0.35um， PentiumII和赛扬可以达到0.25um，必威体育精装版的CPU制造工艺可以达到40nm，极大地提高了CPU的集成度和工作频率。 ;处理器的主要生产厂商有Intel和AMD两个公司，每个公司都有其主流的产品。 Intel的CPU种类繁多，价格覆盖范围非常广，从低端到高端无所不有，能够满足各类不同需求的消费人群。 AMD的CPU产品比较单一，价格整体来说也比较实惠，性价比总体比Intel高。;2.1.2 内存的概念与种类;1．随机存储器（Random Access Memory，RAM） 随机存储器表示既可以从中读取数据，也可以写入数据。 当机器电源关闭时，存于其中的数据就会丢失。 内存条（SIMM）是将RAM集成块集中在一起的一小块电路板，插在计算机中的内存插槽上，以减少RAM集成块占用的空间。 2．只读存储器（ Read Only Memory，ROM ） 只读存储器中的信息（数据或程序）在制造ROM的时候，就被存入并永久保存。 这些信息只能读出，一般不能写入，即使机器停电，这些数据也不会丢失。 ROM一般用于存放计算机的基本程序和数据，如BIOS ROM 其物理外形一般是双列直插式（DIP）的集成块。;3．CMOS存储器 一台计算机的配置，如存储容量，内存容量（RAM）和显示的配置需要永久储存 这些信息存储在CMOS（互补金属氧化物半导体）的内存。该芯片只需要很少的电力来保存数据，因此在CMOS旁边都会配有一个电池，由这个电池提供电力。 当计算机关闭时该电池用以维持CMOS数据。 4．高速缓冲存储器（cache） Cache是经常会遇到的概念，也就是平常看到的一级缓存(L1 cache)、二级缓存(L2 cache)、三级缓存(L3 cache)。 Cache位于CPU与内存之间，是一个读写速度比内存更快的存储器。 当CPU向内存中写入或读出数据时，该数据被存储进高速缓冲存储器中。当CPU再次需要这些数据时，CPU就从高速缓冲存储器读取数据，而不是访问速度较慢的内存。当然，如需要的数据在cache中没有，CPU会再去读取内存中的数据。 ;2.1.3 指令与指令周期;CPU执行一条指令时有四个步骤，被称为执行周期，这四个步骤包括： 提取： 控制单元从内存中获取指令。 解释：控制单元解码指令的意思和必要的指示把数据从内存移动到ALU。 执行： 控制单元ALU的指示，以执行必要的算术或逻辑运算。 存储：计算结果存储在内存中。;指令周期是执行一条指令所需要的时间 一般由若干个机器