计算机导论_ch2_new.ppt

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1、第二章计算机硬件系统12.1计算机硬件概述CPU内部存储器主机外部存储器通信设备输入设备输出设备硬件组成一、计算机的硬件组成22.1计算机硬件概述二、微型计算机的硬件结构微型计算机是由微处理器、存储器、总线、I/O接口及其相应设备组成。微处理器CPU键盘鼠标器显示器打印机内存通信线路通信接口外存接口硬盘光驱软驱输入接口输出接口硬件结构总线3三、总线结构总线：各模块间传送信息的公共通路。分类：内部总线、系统总线、外部总线数据总线、地址总线、控制总线串行总线、并行总线2.1计算机硬件概述4系统总线地址总线（单

2、向）地址总线的位数,它决定了CPU可以访问存储器容量的大小。20位地址总线：1MB32位地址总线：4GB数据总线（双向）数据总线的位数,它决定了CPU与内存、输入输出设备之间一次数据传输的信息量。64位数据总线：字长8Bytes控制总线（双向）传输各种控制信号2.1计算机硬件概述5单总线结构2.1计算机硬件概述微处理器CPU键盘鼠标器显示器打印机内存通信线路通信接口外存接口硬盘光驱软驱输入接口输出接口总线6双总线结构2.1计算机硬件概述CPU键盘鼠标器显示器打印机内存通信线路通信接口外存接口硬盘光驱软驱输

3、入接口输出接口总线7多总线结构2.1计算机硬件概述8ISA:16bit;8MHz;16MB/s,1M(20)PCI:32bit;33MHz;133MB/s;4GB(32)AGP:32bit;133MHz;533MB/s2.1计算机硬件概述9外部总线SATA:硬盘、光盘等300MB/sSCSI:磁盘、光盘等320MB/sUSB:2.0480Mb/s2.1计算机硬件概述10串行（serial）总线并行（parallel）总线2.1计算机硬件概述112.2中央处理器一、CPU的内部结构CPU←→微处理器←→中央

4、处理器CPU：控制器、运算器、寄存器12二、CPU的性能指标主频、外频和倍频主频：CPU工作的时钟频率(MHz,GHz)。MHz：每秒能执行一百万个时钟周期。GHz：每秒能执行十亿个时钟周期。指令执行：一些指令需要一个周期另一些指令需要很多周期主频＝外频×倍频2.2中央处理器13高速缓存（cache）CPU缓存（CacheMemory）位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但交换速度快。在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可避开

5、内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。一级缓存:是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一级缓存的容量基本在4KB到64KB之间，二级缓存:CPU产品中，二级缓存的容量则分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。2.2中央处理器14三、CPU的发展历程时间CPU芯片集成度主频字长(b)最大内存19714004

6、2300108KHz4640B19788086/80882.9万4.77-10MHz161MB/20b19828028614.3万6-20MHz1616MB/24b19858038627.5万12.5-33MHz324GB/32b198980486125万33-133MHz324GB/32b1993Pentium310万60-233MHz644GB/32b1997PentiumⅡ750万233-450MHz644GB/32b1999PentiumⅢ2800万450-800MHz6464GB/36b2000

7、Pentium44200万400M-3.2GHz6464GB/36b2.2中央处理器、AMD、Cyrix152.3存储系统一、存储器概述1.基本概念存储器：由一些能表示0和1的物理器件组成的，如双稳态电路、磁性材料等。存储位：存储信息的最小单位，0或1。存储单元：若干个存储位组成，字节。存储容量：存储器中存储单元的总数。基本操作：读出数据←→取数写入数据←→存数162.分类按存储方式分类随机存储器(RAM)随机存取任何单元的数据顺序存储器(SAM)只能按某种顺序存取数据只读存储器(ROM)只能读取任何单元

8、的数据直接存储器(DAM)介于RAM和SAM之间按功能和存取速度分类寄存器型存储器CPU内部的寄存器组高速缓冲存储器L1Cache,L2Cache主存储器内部存储器辅助存储器外部存储器基本要求：存取时间短、存储容量大、价格低2.3存储系统173.层次结构2.3存储系统CPU寄存器高速缓存主存储器辅助存储器海量存储器存储容量更大单位价格更高存取速度更快内存外存半导体静态存储器几倍半导体动态存储器几十ns硬盘和软盘几十ms光盘和磁