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计算机组成原理 第1～4代计算机的对比 计算机硬件的逻辑结构 经典计算机的逻辑结构（冯.诺依曼计算机） 计算机系统=硬件+软件 台式PC的物理组成 软件、硬件和用户的关系 什么是中央处理器(CPU)？ 一台计算机中往往有多个处理器，它们各有其不同的任务，如绘图处理器、通信处理器等。 其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为“中央处理器”（CPU），CPU是计算机必不可少的核心组成部件。 大多数计算机只有1个CPU。为了提高处理速度，计算机也可以包含2个、4个、8个甚至成百上千个CPU。使用多个CPU的计算机系统称为“多处理器系统”。 什么是嵌入式计算机？ 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” 用途举例：内嵌在其他设备中作为信息处理的核心装置，例如数码相机、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 2.2 CPU的结构与原理 指令 指令就是命令，它用来规定CPU执行什么操作。指令是构成程序的基本单位，程序是由一连串指令组成的 指令采用二进位表示，大多数情况下，指令由两个部分组成： 操作码、操作数地址 CPU的任务：取指令并完成指令所规定的操作 指令系统 CPU可执行的全部指令称为该CPU的指令系统，即它的机器语言 同一公司同一系列的CPU具有向下（前）兼容性 不同公司生产的CPU各有自己的指令系统，他们未必互相兼容。例如，现在大部分使用INTEL公司的微处理器作为CPU，而美国苹果公司生产的MACINTOSH个人计算机，其CPU使用的是IBM公司的POWER PC微处理器，它们的指令系统有很大的差别。 CPU的性能指标 CPU的字长（位数） 主频（CPU时钟频率） CPU总线（前端总线）的速度 高速缓存（cache）的容量与结构 CPU的指令系统 CPU的逻辑结构 2.3.1 主板 1、主板，又称母板，在主板通常安装有CPU插座、芯片组、存储器插槽、扩充卡插槽、显卡插槽、BIOS、CMOS存储器、辅助芯片和若干用于连接外围设备的I/O插口。 2、主板上有两块特别有用的集成电路： 一块是闪烁存储器（FLASH MEMORY），其中从放的是基本输入/输出系统（BIOS），它是PC机软件中最基础的部分，没有它机器就无法启动； 另一个集成电路芯片是CMOS存储器，其中存放着与计算机硬件相关的一些参数（称为“配置信息”）。由于CMOS芯片是一种易失性存储器，必须使用电池供电，才能使计算机关机后，也不会丢失所有存储信息。 3、主板的物理尺寸标准：现使用主板，主要是ATX和BTX规格主板。 4、芯片组是PC机组成部分相互连接和通信的枢纽，它一般由2块超大规模集成电路组成：北桥芯片（存储控制）和南桥芯片（I/O控制）。 BIOS 主要包含四个部分的程序： 加电自检程序（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 关于CMOS 芯片 这是一个容量很小的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 PC机的启动工作过程 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，系统将不能继续启动或不能正常工作。) 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 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），将OS主引导程序读出并装入内存。 然后由引导程序继续装入操作系统 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 (3) 存储器分类 计算机中存储器的层次结构 2.3.2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： 2.6 外存储器 硬盘 硬盘上一块数据要用三个参数来定位：柱面号，扇区号，磁道号 光盘