第2章 计算机硬件系统ppt课件.ppt

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1、第2章计算机硬件系统1一、计算机硬件的组成构成计算机系统的元器件、部件和设备以及它们的工程实现(设计、制造和检测)。元器件：集成电路、印制电路板、磁性元件、电子元件、光电子元件、接插件等。部件和设备：运算器、控制器、主存储器、辅助存储器、输入和输出设备、电源等2.1计算机硬件概述计算机系统计算机硬件系统计算机软件系统22.1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32.1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

2、接口输出接口硬件结构总线4三、总线结构总线：与内存和外部设备连接的一组公用的连接线路。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2.1计算机硬件概述5多总线结构2.1计算机硬件概述62.2中央处理器一、CPU的内部结构CPU←→微处理器←→中央处理器CPU：控制器、运算器、寄存器7二、CPU的性能指标1.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82.地址总线宽度地址总线的位数,它决定了CPU可

3、以访问存储器容量的大小。20位地址总线：1MB32位地址总线：4GB3.数据总线宽度数据总线的位数,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：8B→字长2.2中央处理器XP→128MB(64MB)94.高速缓存一种具有很高速度的特殊内部存储器。与内存相比，高速缓存能够使微处理器更快的获取数据。等级：一级缓存、二级缓存5.CISC和RISCCISC：复杂指令集计算机RISC：精简指令集计算机→带有有限的简单指令集的微处理器。2.2中央处理器10三、CPU的发展历程时间CPU芯片集成度主频字长(b)最大内存197140042300108KHz4640B197

4、88086/80882.9万4.77-10MHz161MB/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/36b2000Pentium44200万400M-3.2GHz6464GB/36b2.2中央处理器、AMD、Cyrix112.3存储系

5、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122.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)只能读取任何单元的数据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133.

6、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半导体动态存储器硬盘和软盘光盘和磁带144.性能指标存储容量：存储器可以容纳的信息量。例如：半导体存储器→256M-8G硬盘→160GB-4TB存取时间：指存储器从接到读或写命令开始，到读写操作完成为止所需时间。数据传输率：外存与内存交换数据的能力。如硬盘的数据传输率：1.25-1000MB/s2.3存储系统15二、半导体存储器1.分类按制造工艺分类双极型半导体存储器TTL型存储器ECL型存储器→高速缓冲存储器MOS存储器SRAM→存取速度快→高速缓存DRAM

7、→集成度高→主存储器2.3存储系统按工作性能分类高速缓冲存储器容量小，速度高。双极型半导体存储器主存储器随机存取存储器-RAM(SRAM、DRAM)只读存储器-ROM辅助存储器半导体盘(固态盘)162.随机存取存储器-RAMRAM→RandomAccessMemory特点：存放数据可以随时读写，但断电后RAM存放的数据全部丢失。静态随机存取存储器SRAM：以反相器交叉耦合构成的触发器作为存储单元，不需定时刷新，存取速度快→高速缓存动