計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理(編輯修改稿)
2024-12-22 23:35 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 材料和其他材料制造，容量較大，速度較慢，成本較低。 寄 存 器高 速 緩 沖 存 儲(chǔ) 器主 存 儲(chǔ) 器輔 助 存 儲(chǔ) 器 （ 軟 盤(pán) 、 硬 盤(pán) 、 光 盤(pán) ）輔 助 存 儲(chǔ) 器 （ 光 盤(pán) 、 磁 帶 ）暫存中間結(jié)果 Cache 通常指內(nèi)存 與 CPU的通信需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的接口 內(nèi)存按其功能特征可以分為： 1. 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ Random Access Memory， RAM） 可以被隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)，大多采用 MOS型半導(dǎo)體集成電路芯片制成。當(dāng)關(guān)機(jī)或斷電時(shí)，保存在存儲(chǔ)器中的信息將隨之丟失。又分為： （ 1）靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ SRAM）：它的體積較大，功耗大，制造成本較高，價(jià)格較貴；但是存取速度快，能與 CPU芯片的工作保持同步，適合用作高速緩沖存儲(chǔ)器。 （ 2）動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ DRAM）：集成度高，功耗低，作成本較低，被廣泛采用作為主存。 2. 只讀存儲(chǔ)器（ Read Only Memory， ROM）兩類(lèi)。 只讀存儲(chǔ)器是一種只取不存的存儲(chǔ)器。一般由計(jì)算機(jī)制造廠(chǎng)家將信息寫(xiě)入 ROM中，用戶(hù)是無(wú)法修改的。即使停電，ROM中的信息也不會(huì)丟失，是非易失性存儲(chǔ)器。 （ 2）高速緩沖存儲(chǔ)器（ Cache） C P UC a c h e R A MCache設(shè)立的依據(jù)是程序訪(fǎng)問(wèn)的局部性原理，即在一個(gè)較短時(shí)間間隔內(nèi)， CPU執(zhí)行的指令和處理的數(shù)據(jù)往往集中存放在存儲(chǔ)器的局部范圍內(nèi)，對(duì)該局部范圍的存儲(chǔ)器地址訪(fǎng)問(wèn)頻繁，而此范圍外的地址訪(fǎng)問(wèn)較少。如果把在一定地址范圍內(nèi)被頻繁訪(fǎng)問(wèn)的指令和數(shù)據(jù)從內(nèi)存復(fù)制到 Cache中，當(dāng) CPU要訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)時(shí)，先在 Cache中進(jìn)行查找，若 Cache中有 CPU所需的數(shù)據(jù)（稱(chēng)為 “ 命中 ” ）， CPU就直接從Cache中讀?。环駝t再?gòu)膬?nèi)存中讀取，并將與該數(shù)據(jù)相關(guān)的一部分內(nèi)容復(fù)制到 Cache中。這樣在一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)， CPU將不會(huì)或很少去訪(fǎng)問(wèn)速度較慢的內(nèi)存，可以加快程序的運(yùn)行。 3）系統(tǒng)主板 主板上的部件包括控制芯片組、 CPU、Cache、 BIOS芯片、 I/O接口、內(nèi)存儲(chǔ)器插槽、總線(xiàn)擴(kuò)展槽、鍵盤(pán)和鼠標(biāo)接口、軟盤(pán)接口、 IDE（ ATA）接口（用于連接硬盤(pán)和光驅(qū)）、可充電電池以及各種開(kāi)關(guān)和跳線(xiàn)等。一體化主板上還有多媒體和通信設(shè)備接口。 圖 。 4）總線(xiàn)與接口 計(jì)算機(jī)的各個(gè)功能部件是通過(guò)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)相互通信的， 總線(xiàn) 的主要特征是共享傳輸介質(zhì)。 接口 是外部設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接的端口。 1. 總線(xiàn)分為三種： （ 1）數(shù)據(jù)總線(xiàn) DB（ Data Bus） 用來(lái)傳送數(shù)據(jù)，其位數(shù)一般與微處理器字長(zhǎng)相同。數(shù)據(jù)總線(xiàn)具有雙向功能。通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn) CPU （ 2）地址總線(xiàn) AB（ Address Bus） 用來(lái)傳送地址信息。它是單向傳送的，用來(lái)把地址信息從 CPU單向地傳送到存儲(chǔ)器或I／ O接口，指出相應(yīng)的存儲(chǔ)單元或 I／ O設(shè)備。 16位 AB能直接尋址的存儲(chǔ)空間為 216，存儲(chǔ)地址編址范圍為 0000H～FFFFH （ 3）控制總線(xiàn) CB（ Control Bus） 用來(lái)傳輸控制信號(hào)。這些控制信號(hào)控制著計(jì)算機(jī)按一定的節(jié)拍，有規(guī)律地自動(dòng)工作。控制總線(xiàn)的多少因不同性能的 CPU而異。 目前微型計(jì)算機(jī)上常見(jiàn)的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)有： ① ISA（ Industry Standara Architecture）總線(xiàn) ISA是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)，數(shù)據(jù)傳送寬度是 16位，工作頻率為 8MHz，數(shù)據(jù)傳輸速率最高為 8MB/s，尋址空間為 1MB。它在 80286至 80486時(shí)代廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在的機(jī)器中也還保留有 ISA總線(xiàn)插槽。 ② PCI（ Peripheral Component Interconnect）總線(xiàn) 外部設(shè)備互聯(lián)總線(xiàn) PCI，也稱(chēng)局部總線(xiàn)，它在 CPU與外部設(shè)備之間提供了一條獨(dú)立的數(shù)據(jù)通道，使每種設(shè)備都能直接與CPU聯(lián)系，各種設(shè)備都能同時(shí)工作。數(shù)據(jù)傳送寬度是 32/64位， ③ AGP（ Accelerated Graphics Port）總線(xiàn) AGP總線(xiàn)是為了適應(yīng)圖象和視頻傳輸?shù)男枰瞥龅目偩€(xiàn)，又稱(chēng)加速圖形端口總線(xiàn)?？偩€(xiàn)寬度為 32位。 2 計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備接口 必須使用外部接口的原因： CPU和 I/O設(shè)備兩者的信息類(lèi)型和格式不一樣 ,必須通過(guò)I/O接口來(lái)進(jìn)行緩沖和協(xié)調(diào)。 CPU與 I/O設(shè)備信號(hào)傳輸處理信號(hào)的速度
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