第2章 微型计算机硬件系统84117.ppt

第2章 微型计算机硬件系统(11_22电信1，212_6气科) 2.1 微型计算机的主要性能指标 2.2 微处理器 2.3 存储器 2.4 常用外部设备 2.5 总线与接口2.2 微处理器 微机系统采用的总线: （1）ISA总线ISA总线即工业标准结构总线，数据传送宽度是16位，工作频率为8MHz，数据传输率最高可达8Mb/s 。 （2）PCI总线PCI总线即外部设备互联总线，它是基于Pentium等新一代微处理器而发展的总线。数据传送宽度是32位，可以扩展到64位，工作频率为33MHz，数据传输率最高可达133Mb/s （3）AGPAGP即加速图形接口。它是一种显示卡专用的局部总线。严格的说，AGP不能称为总线，它与PCI总线不同，因为它是点对点连接，即连接控制芯片和AGP显示卡，但在习惯上我们依然称其为AGP总线。AGP标准在使用32位总线时，有66MHz和133MHz两种工作频率，最高数据传输率为266Mbps和533Mbps 2.5.2 接口 CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称为存储器接口。 存储器通常在CPU的同步控制下工作，接口电路比较简单； I/O设备品种繁多，其相应的接口电路也各不相同，因此，习惯上说到接口只是指I/O接口。 The end * * * * *参考阅读材料2.4 * * * * * 参考阅读材料2.1 * * * * * 参考阅读材料2.3中的介绍 * * * * * * * * * * * * * * 内存与外存的关系及比较 内存储器(简称内存或主存) 存取速度快 成本高、容量相对较小 直接与CPU连接，CPU(指令)可以对内存中的指令及数据进行读、写操作 属于挥发性存储器(volatile)，用于临时存放正在运行的程序和数据 内存储器 外存储器 CPU 指令1 指令2 指令k 指令n 程序 数据1 数据2 数据m 数据 ①任务启动时，执行该任务的程序和数据将从外存成批传送到内存 ②CPU从内存中逐条读取该程序的指令及相关的数据 ④将指令的运算处理结果送回内存保存 ⑤任务完成后，将处理得到的全部结果成批传送到外存以长久保存 ③逐条执行指令，按指令要求完成对数据的运算和处理 外存储器(简称外存或辅存) 存取速度慢 成本低、容量很大 不与CPU直接连接，计算机运行程序时，外存中的程序及相关数据必须先传送到内存，然后才能被CPU使用。 属于不挥发性存储器(Nonvolatile)，用于长久存放系统中几乎所有的信息 主存储器(RAM)的功能与原理 主存是CPU可直接访问的存储器，用于存放供CPU处理的指令和数据 特点： 以字节为单位进行连续编址，每个存储单元为1个字节（8个二进位） 存储容量：主存储器中所包含的存储单元的总数（单位：MB或GB） 存取时间：从CPU送出内存单元的地址码开始，到主存读出数据并送到CPU（或者是把CPU数据写入主存）所需要的时间（单位：ns，1 ns = 10-9 s） ····· 10101010 存储内容 00001 00000 00010 00011 00100 11110 11111 ······· 存储 单元 地址 地址码 存储单元 地址寄存器 地址译码器 地址线 读写控制电路 数据线 控制线 读/写的数据 读/写控制信号(64位) (36位) PC机主存储器的物理结构 主存储器由若干内存条组成 内存条的组成： 把若干片DRAM芯片焊装在一小条印制电路板上制成 内存条必须插在主板上的内存条插槽中才能使用 目前流行的是DDR和DDR2内存条： 均采用双列直插式，其触点分布在内存条的两面 DDR条有184个引脚，DDR2有240个引脚 PC机主板中一般都配备有2个或4个DIMM插槽 2.3.1 存储器的结构 三级存储结构： （1）高速缓冲存储器 （2）主存储器 （3）外存储器 内存储器包括: （1）高速缓存存储器 （2）主存储器 CPU不能直接访问外存储器。 计算机中存储器的层次结构 cache存储器 主存储器(RAM和ROM) 外存储器（软盘、硬盘、光盘） 后备存储器（磁带库、光盘库） 内存储器 外存储器 寄存器 典型容量 1KB 1MB 256MB-1GB 40GB-200GB 10TB-100TB 典型存取时间 1 ns 2 ns 10 ns 10 ms 10 s 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)存储器中取(存) 数据时，先访问cache，如在，取自cache 3）如