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1、计算机组成原理,第14代计算机的对比,计算机硬件的逻辑结构,经典计算机的逻辑结构（冯.诺依曼计算机）,（注：逻辑结构意指概念上（即功能上）的结构）,计算机系统=硬件+软件,计算机系统是由硬件和软件组成的，两者缺一不可！,计算机硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称,计算机软件是指在计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档,台式PC的物理组成,台式机,软件、硬件和用户的关系,硬件的能力非常有限，只是速度极高而已 没有软件，硬件几乎什么任务也完成不了,什么是中央处理器(CPU)？,一台计算机中往往有多个处理器，它们各有其不同的任务，如绘图处理器、通信处理器等。其中承担系统软件和应用软件运
2、行任务的处理器称为“中央处理器”（CPU），CPU是计算机必不可少的核心组成部件。大多数计算机只有1个CPU。为了提高处理速度，计算机也可以包含2个、4个、8个甚至成百上千个CPU。使用多个CPU的计算机系统称为“多处理器系统”。,什么是嵌入式计算机？,把运算器、控制器、存储器、输入/输出控制、接口电路全都集成在一块芯片上，这样的超大规模集成电路称为“单片计算机”或“嵌入式计算机”用途举例：内嵌在其他设备中作为信息处理的核心装置，例如数码相机、MP3播放器、手机、计算机外围设备、汽车、机顶盒等特点：功能固定、专用，软件固化在芯片上，通常不能改变大多应满足实时信息处理的要求以最低成本满足应用要求
3、能适应恶劣工作环境,2.2 CPU的结构与原理,指令指令就是命令，它用来规定CPU执行什么操作。指令是构成程序的基本单位，程序是由一连串指令组成的指令采用二进位表示，大多数情况下，指令由两个部分组成：操作码、操作数地址CPU的任务：取指令并完成指令所规定的操作指令系统CPU可执行的全部指令称为该CPU的指令系统，即它的机器语言同一公司同一系列的CPU具有向下（前）兼容性不同公司生产的CPU各有自己的指令系统，他们未必互相兼容。例如，现在大部分使用INTEL公司的微处理器作为CPU，而美国苹果公司生产的MACINTOSH个人计算机，其CPU使用的是IBM公司的POWER PC微处理器，它们的指令
4、系统有很大的差别。,CPU的性能指标,CPU的字长（位数）主频（CPU时钟频率）CPU总线（前端总线）的速度高速缓存（cache）的容量与结构CPU的指令系统CPU的逻辑结构,2.3.1 主板,1、主板，又称母板，在主板通常安装有CPU插座、芯片组、存储器插槽、扩充卡插槽、显卡插槽、BIOS、CMOS存储器、辅助芯片和若干用于连接外围设备的I/O插口。2、主板上有两块特别有用的集成电路：一块是闪烁存储器（FLASH MEMORY），其中从放的是基本输入/输出系统（BIOS），它是PC机软件中最基础的部分，没有它机器就无法启动；另一个集成电路芯片是CMOS存储器，其中存放着与计算机硬件相关的一些
5、参数（称为“配置信息”）。由于CMOS芯片是一种易失性存储器，必须使用电池供电，才能使计算机关机后，也不会丢失所有存储信息。3、主板的物理尺寸标准：现使用主板，主要是ATX和BTX规格主板。4、芯片组是PC机组成部分相互连接和通信的枢纽，它一般由2块超大规模集成电路组成：北桥芯片（存储控制）和南桥芯片（I/O控制）。,BIOS 主要包含四个部分的程序：,加电自检程序（POST）(Power On Self Test)用于检测计算机硬件故障系统自举程序（Boot）启动计算机工作，加载并进入操作系统运行状态CMOS设置程序 设置系统参数：日期、时间、口令、配置参数等常用外部设备的驱动程序（Driv
6、er）实现对键盘、显示器、软驱和硬盘等常用外部设备输入输出操作的控制,关于CMOS 芯片,这是一个容量很小的RAM存储器，由电池供电，即使计算机关机后也不会丢失所存储的信息作用：存放计算机硬件的参数（称为“配置信息”），包括日期和时间、口令、软盘/硬盘/光盘驱动器的数目、类型及参数、显卡类型、cache使用状况、启动机器时访问外存的顺序等，供BIOS程序使用设置和修改CMOS参数的方法：在开机启动BIOS工作时，按下Del键(或F2或F8健)，即可进入BIOS中的CMOS设置程序,PC机的启动工作过程,接通电源时CPU自动执行BIOS中的加电自检程序1.1 按CMOS中的内容来识别硬件的配置,
7、测试各部件的工作状态(发现错误则报错，系统将不能继续启动或不能正常工作。)1.2 初始化CPU、内存、ROM、主板、CMOS、显示卡、键盘、软驱和硬盘等设备CPU自动执行自举程序 按照CMOS中预先设定的启动顺序，搜寻外存储器（软、硬盘或光盘），将OS主引导程序读出并装入内存。然后由引导程序继续装入操作系统最后，将控制权交给操作系统，整个计算机由操作系统所控制,(3)存储器分类,计算机中存储器的层次结构,分析：速度越快，成本较高。为了获得好的性能/价格比，计算机中各种存储器组成一个层状的塔式结构，取长补短，协调工作 工作过程：1）CPU运行时，需要的操作数大部分来自寄存器2）如需要从(向)存储
8、器中取(存)数据时，先访问cache，如在，取自cache3）如操作数不在cache，则访问RAM，如在RAM中，则取自RAM4）如操作数不在RAM，则访问硬盘，操作数从硬盘中读出RAM cache,2.3.2内存储器的分类及应用,内存由半导体存储器芯片组成，芯片有多种类型：,半导体存储器,只 读存储器(ROM),随机存取存储器(RAM),静态随机存取存储器SRAM,动态随机存取存储器DRAM,不可在线改写内容的ROM,快擦除存储器（Flash ROM）,（用作Cache存储器）,（用作主存储器）,CMOS,2.6 外存储器,硬盘硬盘上一块数据要用三个参数来定位：柱面号，扇区号，磁道号光盘移动
9、存储器U盘移动硬盘,硬盘存储器的性能指标,（1）容量：以GB为单位，目前硬盘单碟容量约为40100GB（2）平均存取时间：在几ms几十ms之间，由硬盘的旋转速度、磁头寻道时间和数据传输速率所决定（3）缓存容量：原则上越大越好，通常为2MB8MB（4）数据传输速率外部传输速率指主机从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度，与采用的接口类型有关内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度，转速越高内部传输速率越快（5）与主机的接口：前些年使用：并行ATA（IDE）接口当前流行：串行ATA（SATA）接口,光盘存储器的发展,（注：DVD和BD的容量均为单面单层的容量）,光盘片的类型,按存储容量与读写特性分
10、：CD盘片DVD盘片蓝光（BD）盘片,蓝光盘,2.3.3 I/O总线与I/O接口,PCI总线工作频率：33MHz数据线宽度：32位（或64位）传输速率：133MB/s（或266MB/s）用于挂接中等速度的外围设备总线带宽（MB/s）（数据线宽度/8）*总线工作频率（MHz）*每个总线周期的传输次数PCI-EUSB接口IEEE1394接口：主要用于连接需要高速传输大量数据的音频和视频设备。,常用的I/O接口及其性能参数,I/O设备接口,(安装在主板上的I/O设备接口),台式PC机箱背板照片,2.4 常用输入设备,键盘与主机的接口PS/2接口，USB接口，无线接口（红外线或无线电波）鼠标与主机的接
11、口RS232 串行口（D形9针），PS/2（圆形6针），USB，无线鼠标笔输入设备与主机的接口类型串行口，USB扫描仪性能指标：分辨率（dpi），色彩位数（色彩深度），扫描幅面，与主机的接口类型（SCSI，USB，1394接口等）数码相机（简称DC）是一种图象输入设备。性能指标：CCD 像素数目，存储器容量,2.5 常用输出设备打印机,针式打印机击打式打印机。缺点：打印质量不高，工作噪声很大，速度慢，现已被淘汰出办公、家用打印机市场。其独特的平推式进纸技术，在打印存折和票据方面，具有其他种类打印机所不具有的优势。激光打印机优点：分辨率较高，打印质量好；速度高；噪声低；价格适中分黑白和彩色两种。
12、黑白已普及，彩色价格还比较高与主机的接口过去以并行接口为主，现在多半使用USB接口。喷墨打印机优点：输出彩色图像，经济，效果好，低噪音，使用低电压，环保关键技术是喷头，耗材是墨水,显示器的性能指标显示屏尺寸，屏幕横向与纵向的比例（普通屏，宽屏），显示分辨率，画面刷新速率显卡的性能指标绘图处理器（图形引擎）类型，显存容量，主机接口（AGP x4,x8，PCI-E x16（4GB/s）显示器接口：VGA接口（D-Sub接口）：模拟接口DVI接口：数字接口HDMI 全高清多媒体接口（以无压缩方式传送1920 x 1200的数字视频信号和5.1声道音频信号）打印机主要性能指标打印精度(分辨率)dpi，打印速度，彩色数目，幅面大小，与主机的接口（并行口、SCSI口、USB接口）其他（如打印成本、噪音、功耗等）,
