第1章计算机系统要点解析.ppt

1.1 计算机系统的基本组成 一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。如图1.1所示。 1.1.1 计算机硬件系统 计算机硬件系统就是我们所看到的实际物理设备，由主机和外部设备组成。 1.主机设备 主机设备是指电脑机箱内所有的设备，它可以分为主机板部分、驱动器部分、接口卡部分。 （1）主机板部分 主机板部分是微型计算机机箱内最重要的部分，包括主机电路板（主板）、CPU、内存、机箱和电源。 ①主板：又叫主机电路板、系统板。它安装在机箱内，是微型计算机最基本的也是最重要的部件之一。它是一块印刷电路板，其功能是将中央处理单元（CPU）、只读存储器（ROM）、随机存储器（RAM）、输入输出（I/O）控制电路、扩充插槽、面板控制开关和指示灯等部分有机地联接在一起。 主板示例图如图1.2 主板上一般有3-8个扩展插槽，供微型计算机外围设备的控制卡插接。通过更换这些插卡，可以对微型计算机进行局部升级，使用户在配置机型方面有更大的灵活性。 主板在整个微型计算机系统中扮演着非常重要的角色，主板的类型和档次决定着整个微型计算机系统的类型和档次，主板的性能影响着整个微型计算机系统的性能。目前生产主板的企业有多家,各厂家主板的构成又不一致。有的用扩展插槽外接声卡和网卡，有的则将声卡和网卡集成在主板上（图1.2就是将声卡和网卡集成在主板上）。有的主板只能使用特定的CPU，如带有Intel芯片组的主板，只能使用Intel的CPU。带有AMD芯片组的主板，只能使用AMD的CPU等。。 ②中央处理器（Central Processing Unit）,简称 CPU。由运算器和控制器组成，分别由运算电路和控制电路实现。是任何计算机系统中必备的核心部件。 运算器是对数据进行加工处理的部件，它在控制器的作用下与内存交换数据，负责进行各类基本的算术运算、逻辑运算和其他操作。运算器由算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）、累加器、状态寄存器和通用寄存器等组成。ALU是用于完成加、减、乘、除等算术运算，与、或、非等逻辑运算以及移位、求补等操作的部件。 控制器是整个计算机系统的指挥中心，负责对指令进行分析，并根据指令的要求，有序地、有目的地向各个部件发出控制信号，使计算机的各部件协调一致地工作。控制器由指令指针寄存器、指令寄存器、控制逻辑电路和时钟控制电路等组成。寄存器是CPU的一个重要组成部分，是CPU内部的临时存储单元。寄存器既可以存放数据和地址，又可以存放控制信息或CPU工作的状态信息。 CPU档次的高低，直接决定了一个计算机系统的档次。反映CPU档次的最重要指标是主频和数据传送的位数（字长）。 主频也叫时钟频率，单位是MHz，用来表示CPU的运算速度。主频说明了CPU的工作速度，一般来说，主频越高，CPU的运算速度越快。常用的CPU主频有1.5GHz、2.0GHz、2.4GHz等。 CPU传送数据的位数是指计算机在同一时间能同时并行传送的二进制信息位数。人们常说的16位机、32位机和64位机，是指该计算机中的CPU可以同时处理16位、32位和64位的二进制数据。286机是16位机，486机是32位机，Pentium机是64位机。随着型号的不断更新，微型计算机的性能也不断提高。 双核处理器 计算机处理性能的提升依赖于处理器主频的提升，随着CPU主频的不断加大和工艺线宽的不断缩小，使得处理器散热等问题日益严重，单纯的主频提升已经遭遇瓶颈，而双核心技术的引入是提高处理器性能另一个行之有效的途径。双核处理器就基于单个半导体的一个处理器上拥有两个一样功能的处理器核心，就是将两个物理处理器核心整合在一个内核之中。核心之间以芯片速度通信，降低了处理器之间的延迟。双核CPU所具备的两个物理核心是相对独立的，每个核心都可以拥有独立的高速缓存、寄存器、运算单元，可以使两个独立进程互不干扰。这将大大提升处理器的工作效率。 双核处理器典型的代表是AMD公司的双核处理器。它是将两个内核做在一个晶元上，通过超传输技术让CPU内核直接跟外部I/O相连的直连架构和集成内存控制器技术，使得每个内核都有自己的高速缓存和专用输入输出通道，没有资源争抢的问题，集成度更高。 ③内部存储器 存储器按功能可分为主存储器（简称主存或内存）和辅助存储器（简称辅存或外存）。主存是相对存取速度快而容量小的一类存储器，辅存则是相对存取速度慢而容量很大的一类存储器。 存储器最主要的性能指标有存取时间和存储容量。 数据存入存储器的操作叫写操作，从存储器取出数据的操