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第3章 微型计算机系统 肖波 xiaobo@pris.edu.cn1007 本章内容 微机的基本结构 微机系统的硬件组成 微机的技术指标 3.1 微机的基本结构 微机系统的组成 3.1 微机的基本结构 硬件与软件的关系 硬件是微机进行工作的物质基础 软件是建立在硬件基础之上，并能充分发挥硬件各部分的功能和方便用户使用微机而编制的各种程序。 离开了硬件，软件一事无成。 如果把硬件系统比做微机的躯体，那么软件就是微机的灵魂。这两者是互相依存、相互渗透、相互促进的关系。 3.1 微机的基本结构 区分概念 微型计算机：主要指计算机硬件部分 微机系统：除包括微型计算机外，再配以相应外围设备及各种软件而构成的系统 3.1 微机的基本结构 冯?诺依曼结构 从第一台电子计算机诞生以来，直至今天，电子计算机就一直沿用同一种体系结构，人们称它为冯?诺依曼机。 冯?诺依曼机由五部分组成： 运算器：算数运算和逻辑运算 控制器：产生相应的控制信号 存储器：存储程序、数据、结果 输入设备 输出设备 3.1 微机的基本结构 冯?诺依曼计算机的基本结构 3.1 微机的基本结构 冯·诺依曼机的工作过程 人们按照要解决的问题的数学描述，用计算机能接受的“语言”编制成程序，将程序和数据以二进制的形式存入计算机的存储器中； 在控制器的控制下，自动从存储器中取出一条指令，分析指令并执行，以完成计算机的各项工作； 把计算结果再存入存储器中； 再处理下一条程序指令，直到整个程序运行结束。 计算机是自动进行计算的，程序要为计算机提供要运算的数据、运算的顺序、进行何种运算等等，计算机就能按人的意图，自动地高速地完成运算并输出结果。 3.1 微机的基本结构 冯?诺依曼机的特点 存储器是字长固定的、顺序线性编址的一维结构，每个字节有唯一的地址 有指令形式的机器语言驱动 指令的执行是串行顺序进行的 其他四部件都是由控制器来集中控制 3.1 微机的基本结构 现代微机系统的结构 冯?诺依曼计算机串行执行程序指令的结构制约着速度的进一步提高 并行处理技术成为提高计算机处理速度的重要发展方向 传统单CPU处理方式： 3.1 微机的基本结构 并行处理技术 同一时间内在多个处理器中执行多个相关或独立的程序，不同层次上均可实现并行处理技术： (1)改变处理器内部结构——超标量处理器 流水线技术 (2)一台计算机采用多个处理器 多处理机系统 大规模处理系统 (3) 集群系统 LVS : Linux Virtual Server 3.2 微机系统的硬件组成 微型计算机的基本结构 3.2 微机系统的硬件组成 主板 多层印制集成电路板 总线结构 模块化设计 主板关键部件： CPU插座 北桥芯片、南桥芯片、BIOS芯片 前端系统总线、内存总线、图形加速接口AGP、数据交换总线、外设总线 外设接口 CPU与主板芯片连接示意 3.2 微机系统的硬件组成 微处理器——中央处理单元 由控制器、运算器和若干寄存器组成 功能：指令执行、算术和逻辑运算、控制 主要技术指标： 位数：cpu字长，CPU一次能直接处理的二进制数据的位数 主频：CPU的时钟频率，CPU在单位时间内平均操作的次数。如2.66GHz 外频：主板的工作频率 倍频：主频=外频×倍频 前端总线FSB速度：CPU与北桥芯片间总线的速度。 单核----多核 3.2 微机系统的硬件组成 存储器 分类：内存储器 /外存储器 存储器——主存储器(RAM/ROM) RAM主要有：SRAM / DRAM / SDRAM / DDR SDRAM / DDR II SDRAM ROM主要有：EPROM EEPROM UVEPROM FLASH BIOS:固化在主板上的ROM芯片中的一组程序 CMOS:主板上一块可读写的RAM芯片，里面存储了关于系统配置的具体参数 Cache：用于协调CPU与内存的速度匹配问题 CPU访问数据的顺序 RAM: 存储的信息可以被随意刷新 断电后信息丢失 ROM： 存储的信息在特定条件下可以被修改 断电后信息不丢失 3.2 微机系统的硬件组成 外存储器——辅存储器 可永久存放数据 CPU不能直接读取，需要先将信息调入到内存，然后才能为CPU使用。 特点：存储量大、速度慢、价格低、永久存储 常见外存： 磁盘：软盘、硬盘 光盘、U盘、移动硬盘 3.2 微机系统的硬件组成 磁盘存储器之软盘 构成：软盘驱动器（计算机内部）、软盘 目前软盘驱动器已经不再是计算机的标准设备 3.2 微机系统的硬件组成 软盘只有经过格式化后才可以使用；软盘被划分为若干个磁道，磁道又被划分为若干扇区。 例如，3.5英寸软盘可划分为80个磁道，18个扇区，每个扇区的容量均为512个字节，两面的总容量约为1.44MB。