【正文】 串行 , 雙向 115,000 bps 或 4 Mbps 紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會 不需要 1 鍵盤，鼠標器，打印機等 60 計算機的組成與分類 關于 USB接口 ? 通用串行總線式接口（ Universal Serial Bus ） ? 高速、可連接多個設備、串行傳輸 ? 傳輸速率： ? USB的 ： Mb/s和 12 Mb/s ? ：高達 480Mb/s（ 60MB/s） ? 使用 4線連接器，體積小，符合即插即用規(guī)范（ Plug amp。 存儲 單元 地址 地址碼 存儲單元 地址寄存器 地址譯碼器 地址線 讀寫控制電路 數(shù)據(jù)線 控制線 讀 /寫的數(shù)據(jù) 讀 /寫控制信號 ??? (64位 ) (36位 ) 50 計算機的組成與分類 I/O控制與 I/O接口 51 計算機的組成與分類 ? 輸入的任務： ? 將輸入設備輸入的信息送到內(nèi)存儲器的指定區(qū)域 ? 輸出的任務： ? 將內(nèi)存儲器指定區(qū)域的內(nèi)容送出到輸出設備 ? I/O操作也包括將外存儲器的內(nèi)容傳輸?shù)絻?nèi)存 ， 或?qū)?nèi)存中的內(nèi)容傳輸?shù)酵獯鎯ζ? I/O操作的任務 52 計算機的組成與分類 I/O 操作 的特點 ? I/O操作與 CPU的運算可并行進行 ? 多個 I/O設備可同時進行工作 ? 配置的 I/O設備數(shù)量和品種可經(jīng)常增減或變換 ? 每類 I/O設備都有各自的控制器，它們按照CPU的 I/O操作命令，獨立地控制 I/O操作的全過程 53 計算機的組成與分類 關于總線 ? 總線的定義： ? 用于在 CPU、內(nèi)存、外存和各種輸入輸出設備之間傳輸信息的一個共享的信息傳輸通路及其控制部件。 為了獲得好的 性能 /價格比 ，計算機中各種存儲器組成一個層狀的塔式結構，取長補短，協(xié)調(diào)工作 ? 工作過程： 1） CPU運行時，需要的操作數(shù)大部分來自寄存器 2）如需要從 (向 )存儲器中取 (存 ) 數(shù)據(jù)時，先訪問 cache，如在，取自 cache 3）如操作數(shù)不在 cache，則訪問 RAM，如在 RAM中，則取自 RAM 4）如操作數(shù)不在 RAM，則訪問硬盤，操作數(shù)從硬盤中讀出 → RAM →cache 48 計算機的組成與分類 內(nèi)存儲器的分類及應用 ? 內(nèi)存由半導體存儲器芯片組成，芯片有多種類型： 半導體存儲器 只 讀 存儲器(ROM) 隨機存取存儲器(RAM) 靜態(tài)隨機存取存儲器 SRAM 動態(tài)隨機存取存儲器 DRAM 不可在線改寫內(nèi)容的 ROM 快擦除存儲器（ Flash ROM） （用作 Cache存儲器 ） （用作 主存儲器） ? 每個存儲單元 (cell)由 6個晶體管組成 ? 只要加上電源，信息就能一直保持 ? 對電器干擾相對不很敏感 ? 比 DRAM更快，也更貴 ? 每個存儲單元由 1個電容和 1個晶體管組成 . ? 每 10100 ms必須刷新一次 ? 對電器干擾比較敏感 ? 比 SRAM慢，但便宜 （用作 BIOS存儲器） (圖形卡、硬盤控制器 ) 49 計算機的組成與分類 主存儲器 (RAM)的功能與原理 ? 主存是 CPU可直接訪問的 存儲器 ， 用于存放供 CPU處理的指令和數(shù)據(jù) ? 特點： ? 以字節(jié)為單位進行 連續(xù)編址 ， 每個存儲單元為 1個字節(jié) （ 8個二進位 ） ? 存儲容量： 主存儲器中所包含的存儲單元的總數(shù) （ 單位： MB或 GB） ? 存取時間：從 CPU送出內(nèi)存單元的地址碼開始 ， 到主存讀出數(shù)據(jù)并送到 CPU（ 或者是把 CPU數(shù)據(jù)寫入主存 ） 所需要的時間 （ 單位： ns， 1 ns = 109 s） 芯片組決定了主板上所能安裝的內(nèi)存的最大容量、速度及可使用內(nèi)存條的類型 ? 由于集成電路集成度越來越高，為降低系統(tǒng)成本，芯片組中集成了越來越多的功能，包括網(wǎng)卡、顯卡、聲卡等功能 ? 芯片組產(chǎn)品： ? Intel芯片 (如 86 91 94 95 975系列等） ? VIA（威盛，中國臺灣） ? ATI（加拿大） ? AMD（美國） 43 計算機的組成與分類 (3) BIOS ? 什么是 BIOS （ Basic Input/Output System） ？ ? 中文名為 “ 基本輸入 /輸出系統(tǒng) ” ， 它是存放在主板上 只讀存儲器 （ ROM） 芯片中的 一組機器語言程序 ? 功能： ? 診斷計算機故障 ? 啟動計算機工作 ? 控制基本的輸入輸出操作 (鍵盤 、 鼠標 、 磁盤讀寫 、屏幕顯示等 ) ? BIOS 芯片 ? 保存 BIOS的只讀存儲器 (ROM)芯片 44 計算機的組成與分類 BIOS 芯片中包含的程序 ? 加電自檢程序 程序 （ POST） (Power On Self Test)用于 檢測計算機硬件故障 ? 系統(tǒng)自舉程序 （ Boot） 啟動計算機工作 ， 加載并進入操作系統(tǒng)運行狀態(tài) ? CMOS設置程序 設置系統(tǒng)參數(shù)：日期 、 時間 、 口令 、 配置參數(shù)等 ? 常用外部設備的驅(qū)動程序 （ Driver） 實現(xiàn)對鍵盤 、 顯示器 、 軟驅(qū)和硬盤等常用外部設備輸入輸出操作的控制 45 計算機的組成與分類 內(nèi)存儲器 46 計算機的組成與分類 復習：內(nèi)存與外存的關系及比較 ? 內(nèi)存儲器 (簡稱內(nèi)存或主存 ) ? 存取速度快 ? 成本高、容量相對較小 ? 直接與 CPU連接， CPU(指令 )可以對 內(nèi)存中的指令及數(shù)據(jù)進行讀、寫操作 ? 屬于揮發(fā)性存儲器 (volatile)，用于臨時存放正在運行的程序和數(shù)據(jù) 內(nèi)存儲器 外存儲器 CPU 指令 1 指令 2 指令 k 指令 n 程序 數(shù)據(jù) 1 數(shù)據(jù) 2 數(shù)據(jù) m 數(shù)據(jù) ① 任務啟動時 ， 執(zhí)行該任務的程序和數(shù)據(jù)將從外存成批傳送到內(nèi)存 ② CPU從內(nèi)存中逐條讀取該程序的指令及相關的數(shù)據(jù) ④ 將指令的運算處理結果送回內(nèi)存保存 ⑤ 任務完成后 ， 將處理得到的全部結果成批傳送到外存以長久保存 ③ 逐條執(zhí)行指令 ， 按指令要求完成對數(shù)據(jù)的運算和處理 ?外存儲器 (簡稱 外存 或輔存 ) ?存取速度慢 ?成本低、容量很大 ?不與 CPU直接連接， 計算機運行程序時，外存中的程序及相關數(shù)據(jù)必須先傳送到內(nèi)存，然后才能被 CPU使用。指令是構成程序的基本單位，程序是由一連串指令組成的 ? 指令采用二進位表示，大多數(shù)情況下，指令由兩個部分組成： 操作碼 操 作 數(shù) 地 址 指出 CPU應執(zhí)行何種操作的一個命令詞，例如加、減、乘、除、取數(shù)、存數(shù)等 指出該指令所操作 (處理 )的數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)所在位置 舉例 : 10 02 06 把 02存儲單元和 06存儲單元中的內(nèi)容相加，和數(shù)保存在 02單元 26 計算機的組成與分類 指令在計算機中的執(zhí)行過程 ： CPU的控制器從存儲器讀取一條指令并放 ：指令寄存器中的指令經(jīng)過譯碼，決定該指令應進行何種操作、操作數(shù)在哪里 取操作數(shù) 進行運算 ，決定下一條指令的地址 1 取指令 4 修改指令計數(shù)器 3 執(zhí)行指令 2 指令譯碼 指令執(zhí)行周期 27 計算機的組成與分類 關于指令系統(tǒng) ? CPU可執(zhí)行的全部指令稱為該 CPU的指令系統(tǒng)，即它的機器語言 ? 指令應該簡單，簡單才能提高速度 ! 1. 操作功能要簡單，不宜太多、太復雜 2. 指令的格式要統(tǒng)一： 固定長度、統(tǒng)一分段 3. 操作數(shù)的來源要有限制： ? 算術邏輯運算指令的操作數(shù)只能來自寄存器 ? LOAD/STORE指令的操作數(shù)來自 (或送到 )內(nèi)存 ? 寄存器 ?內(nèi)存 內(nèi)存 ?寄存器 ? Intel 奔騰處理器的指令系統(tǒng)由于歷史的原因，并不符合上述原則！ 28 計算機的組成與分類 關于奔騰 4系列的指令系統(tǒng) ? 產(chǎn)品發(fā)展過程為： 8088（ 8086） → 80286 → 80386→ 80486 → Pentium→ Pentium PRO→ Pentium II → Pentium III → Pentium 4 → 奔騰 D→ 奔騰至尊 → 酷睿 → 酷睿 2 ? 為解決軟件兼容性問題，采用“向下兼容方式”開發(fā)新的處理器，即所有新處理器均保留老處理器的全部指令，同時還擴充功能更強的新指令。 諾依曼計算機的結構與原理 (1) 計算機包括運算器、存儲器、控制器、 I/O設備； (2) 程序 (指令 )和數(shù)據(jù)均以二進制編碼表示，均存放在存儲器中 ；存儲器中存放的指令和數(shù)據(jù)按地址進行存取 ； (3) 指令是由 CPU一條一條順序執(zhí)行的，無需人工干預。 存儲內(nèi)容 地 址 12 計算機的組成與分類 (5) 總線 (bus) ? 功能： ? 用于連接 CPU、內(nèi)存、外存和各種 I/O設備并在它們之間傳輸信息的一組 共享的 傳輸線及其控制電路 ? 按連接方式分類 ? 系統(tǒng)總線：連接 CPU、內(nèi)存、 I/O接口的總線 ? CPU總線（或前端總線） ：用于連接 CPU和內(nèi)存的總線 ? I/O總線：連接內(nèi)存和 I/O設備（包括外存）的總線 ? 按總線上傳輸信號分類 數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線 13 計算機的組成與分類 計算機的分類 14 計算機的組成與分類 計算機的分類（ 1） ? 按內(nèi)部邏輯結構分類 ? 8位 /16位 /32位 /64位 ? 單 CPU/多 CPU ? ? 輸出設備 (output devic