【培训材料】计算机內部工作原理.ppt

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1、計算機內部工作原理楊少鋒一.基本的術語1.位.一個二進制的數字0或者1.2.字節.八個位組成一個字節.3.組.四個位組成一個組.及半個字節.4.字.兩個字節組成一個字.位.0/1組.0000字節.00000000字.0000000000000000很簡單吧!二.計算機的內部結構A.基本構成1.CPU.2.存儲器.3.I/O設備.B.相關概念1.地址.2.總線設備要能夠被CPU識別.必須有先分配的對應地址.該地址具有唯一性.CPU把地址以二進制的形式放在總線上.解碼電路才可以找到對應的設備.CPU再通過總線從該設備讀取或者寫入數據.二.計算機的內

2、部結構C.總線1.數據總線2.地址總線3.控制總線數據總線是用于將信息傳入或者傳出CPU.數據總線的數量多少.決定了計算機的處理能力.地址總線被用來識別連接到CPU的設備和存儲器.因而.地址總線的多少.決定了可供尋址的設備的多少.地址的數目等于2X..X為地址線的數量.而與地址總線的數量無關.三.CPU與RAM和ROM的關係對於處理信息的CPU來說.數據必須存儲在RAM或者ROM中.ROM在計算機中的功能是提供永久和固定的信息.(顯示器上顯示的字符或者運行至關重要的程序)RAM的功能是存儲非永久性的並可以隨時更改的信息.(操作系統的各個版本.各

3、種應用程序).CPU不能夠直接在硬盤上來處理這些信息(?).工作時CPU首先處理存儲在RAMorROM中的信息.只有所需要的信息不在那裡才在硬盤上去尋找.四.CPU的內部結構大家都知道CPU很重要，它是计算机的心脏（大脑），没有了它，计算机就无法运作。而且一般也用它来代表计算机的等级，例如所谓[一台Pentium计算机]，就是指这台计算机里面的CPU是Pentium。跟内存或其它IC产品一样，CPU也是一颗IC，制造过程也差不多，但不同的是，CPU是一颗整合性的IC，里面含有百万颗以上的晶体管（电阻电路），预先储存了专有的指令集，可以用来执行计

4、算机所需的一般性工作。计算机里的任何工作，其实都可以简化为电流的讯号活动.CPU也是一样，以电流状态来进行各种工作。CPU以接脚方式安插在主机板上，也透过这些接脚接收外界而来的电流讯号，然后经过内部处理，再将结果以电流讯号传送出去。CPU的接脚数目很多，虽然每个接脚都在传输电流讯号，但他们的功能各自不同，有些传送代表指令的电流讯号，有些则传送代表资料的电流，而有些则是单纯的电源供应。四.CPU的內部結構CPU的速度快慢可以用MHz的频率值来表示，例如100MHz、200MHz等，就相同的CPU而言，MHz值越高，速度就越快，例如Pentium-

5、200MHz就比Pentium-100MHz还快，但不同厂牌与等级的CPU产品就不能单纯这样比较MHz的真正意思是什么呢？MHz是指每秒震荡百万次，例如100MHz就是每秒震荡100百万次。那么CPU为何要[震荡]呢？其实并非真的[震荡]，而是主机板上的[时脉产生器]利用石英震荡来计算时间并驱使电流状态的改变，每震荡一次，电流讯号状态就可以改变一次，又因为计算机的运作都是电流讯号状态的传输，因此若震荡越快，电流讯号的改变就越快，计算机运作也就越快了。此外,时脉产生器所供应给CPU的MHz频率值，称为CPU的外频，当它进入CPU里面后，会予以某个

6、倍数的提升，才当作CPU的实际运作频率（又称为CPU内频）。例如Pentium-200MHz中的200MHz就是CPU的实际内频，而它是从66MHz的外频乘以3倍而来。四.CPU的內部結構CPU与内存子系统CPU是从外界读取资料，然后进行运算工作，运算完的结果再传给外界。在一台计算机中，与CPU直接进行数据传输的东西叫做[内存子系统]，它主要是指主存储器与高速缓存。CPU先与高速缓存直接传输数据，然后高速缓存再与主存储器传输数据。此外，这里的高速缓存又称为L2快取（Layer2Cache，第二阶层快取），因为CPU里面有L1快取。而Pentiu

7、mII则把L2快取整合到CPU里面，所以PentiumII主机板上就没有L2快取，不过，在有些高阶计算机中，虽然它们的CPU也已经把L2快取整合进去，但主机板上还有L3快取。这里的L1、L2、L3都是从CPU里面往外算起。四.CPU的內部結構■总线信道现在已经知道CPU与内存子系统进行数据传输，而他们之间的传输信道，则称为CPU的[外部总线]，就目前一般个人计算机而言，CPU的外部总线的宽度都是64位（64条的电流讯号传输线）。既然CPU有[外部总线]，那么有没有所谓的[内部总线]呢？其实，[总线]只是数据传输信道的专有名词而已，CPU要进行许

8、多复杂工作，里面当然也有各种传输信道，您也可以把它们通称为[内部总线]，只不过CPU里面的传输总线有很多种，每一种总线信道的位数都不尽相同。■分开的L