计算机第2章讲义.ppt

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：内嵌在其他设备中作为信息处理的核心装置 比如：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 能适应恶劣工作环境 指令与指令系统 指令是对计算机进行程序控制的最小单位。采用二进位表示，规定计算机执行什么操作。 指令系统是计算机可执行的全部指令的集合，一般用机器语言表示。 同一公司同一系列的CPU具有向下（前）兼容性： A计算机（使用新型号CPU）的程序不能在B计算机（使用老型号CPU）上运行， B计算机的程序却能在A计算机上运行。 不同公司的不同CPU产品其指令系统不同，它们互相不兼容： A计算机的程序不能在B计算机上直接运行， B计算机的程序也不能在A计算机上直接运行。 指令执行过程 取指令：CPU的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器 指令译码：指令寄存器中的指令经过译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里 根据操作数的位置从存储器中取得操作数 根据指令，进行运算 根据指令要求，将运算结果存储到适当位置 修改指令计数器，决定下一条指令的地址 CPU的性能指标 主频：CPU内部的时钟频率 主频提高，CPU的处理速度通常也会加快 cache容量 cache容量越大、级数越多，其效用就越显著 但是：过大的容量会降低CPU在cache中查找的效率 字长 字长越长，处理速度越快 CPU总线速度 CPU总线速度决定了CPU与内存间数据传输速度的快慢 指令系统 指令的格式和功能会影响程序的执行速度 CPU的逻辑结构 台式PC机(立式)的主机箱 主板 主板的作用：安装所有的电子器件、电路与连接件 主板安装内容：见上图 ROM BIOS：存放最基础的软件——基本输入/输出系统(BIOS) CMOS存储器：存放系统的基本参数（日期、时间、口令等） 例：华硕P4T主板照片 芯片组举例 芯片组的作用： PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽，决定内存的最大容量、速度及内存条类型 北桥芯片：快，一般芯片组的型号以北桥芯片的名称命名！！ 1. 存储器控制功能；2. 连接CPU、存储器、显卡、南桥芯片的枢纽 南桥芯片：慢 1. 多种I/O设备的控制功能；2. I/O总线(PCI总线) 功能；3. 提供了各种I/O接口 (3) BIOS BIOS （Basic Input/Output System） ？ “基本输入/输出系统”，它是存放在主板上只读存储器（ROM）芯片中的一组机器语言程序 功能：启动计算机工作、诊断计算机故障。是操作系统的最底层的可执行程序代码。 BIOS 包含的程序：共4部分 加电自检程序程序（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 基本外部设备的驱动程序（Driver） 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 PC机的启动工作过程 1.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, 测试各部件的工作状态 (发现错误则报错) 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 2.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） 3.从外存储器读入引导程序，然后由引导程序读出操作系统并装入内存 4.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 CMOS 芯片 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 启动CMOS设置程序的时机：P24 内存储器 简称内存或主存 存取速度快、成本高、容量较小 直接与CPU连接，CPU可以对内存中的指令及数据进行读、写操作 数据的易失性 存储介质：半导体芯片 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： DRAM相关指标 存储容量：存储器中所包含的存储单元的总数 单位：MB或GB 每个存储单元都有一个