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第章计算机系统结构 1.1 微型计算机的基本结构 目前流行的微型计算机的基本结构从外观上看都是由主机、显示器、键盘、鼠标等组成。主机是微型计算机的核心，主要由系统主板、CPU、内存、硬盘、光盘驱动器、显示器适配器(显卡)、总线与接口、电源等构成，如图1-1所示，通常被封装在主机箱内。 图1-1 主机箱中的基本部件 1.1.1 微处理器 微处理器是20世纪最伟大的发明之一，也称中央处理器，简称CPU它是微型计算机的核心部件，它包含在一个单一芯片中。通常，微处理器封装在一个矩形盒子中，将其插在主板上的CPU插座中，通过引脚与主板相连。微处理器是微型计算机系统的大脑，它决定了微型计算机的档次和主要性能指标，通过它接来自各种输入设备的数据、处理这些数据并输出结果到相应的输出设备。但不管是什么样的微处理器，其内部结构都是由控制单元、算术逻辑运算单元、寄存器组3个基本单元以及内部总线组成。 1衡量CPU的主要性能指标 (1) CPU字长 在CPU中一般以字为单位进行处理，字长指CPU内部各寄存器之间通过数据总线一次能够完成二进制数传递的位数，该指标反映出CPU内部运算处理的速度和效率，字越长，运算速度越快，处理能力越强。Pentium 4 CPU字长一般为32位。 (2) CPU外频 外频是系统总线的工作频率，是CPU的基准频率，单位是MHz，外频是CPU与主板之间同步运行的速度，而且目前绝大部分计算机系统中的外频也是内存与主板之间同步运行的速度。 (3) CPU主频 主频也叫工作频率，指CPU的时钟频率，CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力没有直接关系。所以在某些情况下，很可能出现主频较高的CPU而实际运算速度较低的现象。CPU的主频=外频×倍频系数，倍频系数与CPU型号有关。但在实际使用过程中，当允许用户为CPU设置的工作频率与CPU的标定频率不一致时，就是通常讲的CPU超频。 (4) 运算速度 计算机的运算速度通常指平均运算速度，即CPU每秒能执行多少条命令，运算速度越快，处理能力越强。运算速度的单位为MIPS。即每秒百万次。 (5) 地址总线宽度 它决定了CPU能访问内存的最大物理地址空间。设地址总线宽度为n，则CPU能访问内存的最大物理地址空间为2，如8086CPU地址线为20条，2＝1024KB，即1MB，所以8086CPU能访问内存的最大物理地址空间为1MB。 (6) 数据总线宽度 它决定了CPU与缓存、内存及输入输出设备之间一次传输的信息量，它与CPU的字长是两个不同的概念。 (7) 内部缓存(L1 cache) 封闭在CPU芯片内部的高速缓存，用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据，存取速度与CPU主频一致，L1缓存的容量单位一般为KB。L1缓存越大，CPU工作时与存取速度较慢的L2缓存和内存间交换数据的次数就越少，相对计算机的运算速度就可以提高。外部缓存(L2 cache是CPU外部的高速缓存。 2微型计算机流行CPU简介 微处理器从最初发展至今已经有30多年的历史，这期间，按照其处理信息的字长，CPU可以分为4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及64位微处理器等，可以说微型计算机的发展是随着CPU的发展而前进的。按照CPU的用途可以分为通用CPU和工业控制CPU微型计算机一般采用通用CPU，最具有代表性的产品当属美国公司的微处理器系列，另外还有AMD公司、IBM公司、Zilog公司、摩托罗拉公司、苹果公司等世界著名公司的微处理器产品。 (1) Intel CPU 早在1971年，设在美国加州硅谷的Intel公司推出了世界上第一款微处理器——4004，这是第一个用于微型计算机的4位微处理器。这一创举开始了人类将智能内嵌于计算机和无生命设备的历程。继4004芯片之后又相继推出8008、4040、8080、8050、8086、8088微处理器1982年，Intel公司推出了x86体系CPU，80286是第一款基于x86体系结构的16位处理器，之后又相继推出80386、80486。为了摆脱486时代微处理器名称的混乱，1993年，Intel公司推出自己的新一代CPU产品，并命名为Pentium(奔腾)，Pentium是Intel家族中最早采用超标量结构的32位微型处理器。接着Intel公司又推出Pentium MMX(多能奔腾)、Pentium Pro(高能奔腾)、Pentium II、Pentium III、Pentium 4、64位的Intel Itlanium(安腾)等高端的CPU。 Pentium 4 CPU 2000年11月21日，Intel公司在全球同步发布了其必威体育精装版一代的32位微处理器——Pentium 4(奔腾4)。Pentium 4没有沿用P