第2章2.3PC主机的组成范例.ppt

2.3 PC主机的组成 2.3.1 主板、芯片组与BIOS 2.3.2 内存储器 2.3.3 I/O总线和I/O接口 台式PC的物理组成 2.3.1 主板、芯片组与BIOS 台式PC机(立式)的主机箱 (1) 主板 主板的作用：安装所有的电子器件、电路与连接件 ROM BIOS：存放最基础的软件——基本输入/输出系统(BIOS) CMOS存储器：存放硬件配置信息和系统基本参数（日期、时间、口令等） 例：华硕P8B75-V 安装了CPU和内存条的主板 (2) 芯片组的作用 芯片组是PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽 北桥芯片： 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： 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 关于芯片组的一些说明 芯片组与CPU芯片同步发展，有什么样功能和速度的CPU，就有什么样的芯片组与之配套 由于集成电路集成度越来越高，为降低系统成本，芯片组中集成了越来越多的功能，包括网卡、显卡、声卡等功能 由于CPU芯片越来越复杂，功能越来强大（如 Core i3 /i5 / i7 ），有些已将北桥芯片的存储器控制器和图形控制器功能集成在CPU芯片之中 ，因此主板上北桥芯片已经消失，只需一块南桥芯片即可。 单芯片的芯片组 (3) BIOS 什么是BIOS （Basic Input/Output System） ？ 中文名为“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： 诊断计算机故障 启动计算机工作 控制基本外设的输入输出操作(键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等) BIOS 芯片 保存BIOS的只读存储器(ROM)芯片 BIOS 芯片中包含的程序 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 常用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 2.3.2 内存储器 复习：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 大多属于易失性存储器(volatile)，用于临时存放正在运行的程序和数据 半导体存储器的分类及应用 半导体存储器有多种类型： 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） PC机主存储器的物理结构 主存储器由1～4个内存条组成 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 教学参考： DDR内存条的类型、速率及相关参数 存储器与CPU速度差距愈来愈大 DRAM, 硬盘与CPU 之间的速度差距愈来愈大： 解决方案——高速缓存(cache) cache是一种小容量高速缓冲存储器，它由SRAM组成 cache直接制作在CPU芯片内，速度几乎与CPU一样快 程序运行时，CPU使用的一部分数据/指令会预先成批复制在cache中，cache的内容是主存储器中部分内容的映象 当CPU需要从内存读(写)数据或指令时，先检查cache中有没有，若有，就直接从cache中读取，而不用访问主存储器 教学参考： 如何提高cache的命中率？ 增大cache容量 采用多级cache技术(2级或3级等) cache中采用快速的查找算法，判定是否命中 不能命中时，采用有效的算法将读入的内容替换cache中暂时不使用的内容 编译器优化目标程序 程序员写出cache-friendly的程序 小结：计算机存储器的层次结构 2.3.3 I/O控制与I/O接口 I/O操作的任务与特点 输入的任务： 将输入设备输入的信息送到内存储器的指定区域 输出的任务： 将内存储器指定区域的内容送出到输出设备 （I/O操作也包括外存与内存之间的数据传输） I/O操作的特点： I/O操作与CPU的运算可同时进行 多个I/O设备的操作也可同时进行工作 每类I/O设备都有各自的控制器，