计算机硬件体系结构 详细 课件1.ppt

第三章 计算机硬件体系结构 内存举例 高速缓存(Cache) 什么是高速缓存？ Cache是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU与主存之间速度不匹配而采用的一种重要技术。其中片内Cache是集成在CPU芯片中，片外Cache是安插在主板上。高速缓冲存储器的存取速度比主存要快一个数量级，大体与CPU的处理速度相当。 多级高速缓存 集成在CPU内核中的缓存已不能满足CPU的需求，而制造工艺上的限制又不能大幅度提高缓存的容量时： 1级缓存：放置于CPU内核 2级缓存：放置于CPU外（主板上） 存储器的层次结构 分层的原因基于性价比的要求（高速+大容量+价格,etc） 层级： 总线(BUS) 什么是总线？ 连接各个部件的公共通信线路，是计算机内部传输指令、数据和各种控制信息的高速通道，是计算机硬件的一个重要组成部分。 按传输信号分类 数据总线 地址总线 控制总线 ① 地址总线。传输的是地址信号，一般是单向传输。当CPU需要访问某个外设时，它向地址总线发出相应外设的地址信号，以选择某个外设。 ② 数据总线。传输的是数据，一般是双向传输。CPU进行“读”时，数据由外设流向CPU，当CPU进行“写”时，数据由CPU流向外设。 ③ 控制总线。有的是CPU向内存或外部设备发出的信号；有的是内存或外部设备向CPU发出的信号。对每条控制线而言信号是单向传送，但作为整体是双向的。 华南农业大学信息学院508 陈老师 总线 按处于计算机硬件中的位置分 内部总线、局部总线、系统总线、外部总线 微机各级总线的简易关系 ① 片内总线(又称内部总线)。是指CPU芯片内部的总线。 ② 片间总线(又称局部总线)。是主板上各外围芯片与CPU之间的总线，用于芯片一级互连。 ③ 系统总线(又称输入/输出总线)。是微机中各插件板与系统主板之间的总线，用于插件板一级的互连。 ④ 外部总线(又称通信总线)。是微机和外部中低速外部设备之间或外设与主机连接的总线。 前端总线 CPU连接到北桥芯片的总线 ？应该属于上述的哪种总线？ 微机系统三层总线示意简图 北桥 CPU 内存 Cache 局部总线 南桥 PCI接口（网卡、声卡等） 键盘、鼠标、接口 USB 外部（通讯）总线 前端总线 AGP总线 存储器总线 AGP显卡 PCI-E显卡 系统总线 片内总线 系统总线 分类： ISA PCI PCI express ① ISA总线。是最早的8位系统总线。后来扩展到16位。ISA是现代个人计算机的基础。 ② PCI总线。主要特点是传输速度高，广泛应用于现代微机中。 ③ AGP总线。专为系统中一块图形显示卡设计的总线。 华南农业大学信息学院508 陈老师 系统总线 PCI express ④ PCI Express总线。是新一代的总线接口。 外部总线标准 USB(Universal Serial Bus) 高速串行接口总线。该总线最多可连接127个设备，支持热拔插，支持即插即用，所以USB接口已经成为许多外设的标准接口。USB有两个规范，即USB1.1和USB2.0。 IEEE1394 高速串行接口总线，苹果的产品。 接口 I/O接口是连接主机和外部设备之间的逻辑部件，由I/O接口电路、连接器(一般为连接电缆)和接口软件(即设备驱动程序)组成。 总线与接口 接口分类 内置接口 将I/O接口电路内嵌在主板中，由主板提供外设接口电路插座，如键盘接口、鼠标接口、USB接口、串口、并口及软硬盘接口等 外置接口 将I/O接口集成到一块独立的电路板(接口卡)上，接口卡必须插在总线扩展插槽上(如PCI、PCI Express插槽等) 内置接口卡 PS/2 并口 USB RJ45 串口 VGA Speaker/mic/etc 外置接口卡 e.g. 显示卡、网口、声卡，etc. 外存 什么是外存？ 用来存放需要长期保存的各种程序和数据。当需要执行或处理这些程序和数据时，必须将其先调入到内存中然后再被CPU处理。 常见的外存？ 软盘（已经不常见了） 硬盘 U盘、其他FLASH盘 光盘 软盘 软盘的一些概念 磁道 扇区 簇 硬盘 什么是硬盘？ 硬盘是微机最重要的外部存储器，常用于安装微机运行所需的系统软件和应用软件，以及存储大量数据。 硬盘的存储格式 材质： 硬盘是由多个涂有磁性物质的金属圆盘盘片组成。 存储格式： 磁道 扇区 簇 柱面：多个盘片上的同一磁道形成的面 硬盘的性能指标 ① 硬盘的容量 现在微机上所配置的硬盘一般在200GB以上。 ② 硬盘的转速 硬盘的转速越快，硬盘寻找文件的速度也就越快。现在的主流硬盘转速一般为7200rpm以上。 ③ 缓存 硬盘自带的缓存，缓存越多，越能提高硬盘的访问速度 16G的全新的TF卡插到手机上显示可用只有14.7G？ Q:某人买了一个16G的手机存储卡，为