計算機(jī)硬件系統(tǒng)

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1、Slide Title,一級標(biāo)題,二級標(biāo)題,三級標(biāo)題,Fifth level,計 算 機(jī) 信 息,技 術(shù) 基 礎(chǔ),信管教研室,計 算 機(jī) 信 息,技 術(shù) 基 礎(chǔ),信管教研室,計 算 機(jī) 信 息,技 術(shù) 基 礎(chǔ),計 算 機(jī) 信 息,技 術(shù) 基 礎(chǔ),信管教研室,計 算 機(jī) 信 息,技 術(shù) 基 礎(chǔ),Click to edit Title Slide,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,信管教研室,計 算 機(jī) 信 息,技 術(shù) 基 礎(chǔ),第,2,章 計算機(jī)硬件系統(tǒng),內(nèi)容,2.,

2、1,計算機(jī)的組成與分類,2.,2,CPU,的結(jié)構(gòu)與原理,2.,3,PC,機(jī)的主機(jī),2.4,常用輸入設(shè)備,(,課外閱讀）,2.5,常用輸出設(shè)備,2.6,外存儲器,2.7,常用醫(yī)學(xué)信息采集與處理設(shè)備（課外閱讀）,2.3 PC,主機(jī),2.3.,1,主板、芯片組與,BIOS,2.3.2,內(nèi)存儲器,2.3.,3,I/O,總線和,I/O,接口,臺式PC的物理組成,臺式,PC,主機(jī),外部設(shè)備,機(jī)箱、電源,主板,CPU,內(nèi)存條,顯示卡,芯片組,BIOS ROM,CMOS,PCI,插槽,(I/O,總線,),網(wǎng)卡,輸入設(shè)備,外存儲器,鍵盤,鼠標(biāo)器,麥克風(fēng),攝像頭,輸出設(shè)備,U,盤、移動硬盤,顯示器,打印機(jī),音箱,

3、/,耳機(jī),聲卡,插頭和插座,(I/O,接口,),硬盤、軟驅(qū),光盤驅(qū)動器,2.3.,1,主板、芯片組與,BIOS,擴(kuò)展空間,主板的作用：安裝所有的電子器件、電路與連接件,主板安裝內(nèi)容：見上圖,ROM BIOS,：存放最基礎(chǔ)的軟件,基本輸入,/,輸出系統(tǒng),(BIOS),CMOS,存儲器：存放硬件配置信息和系統(tǒng)的基本參數(shù)（日期、時間、口令等）,存儲器插座,處理器,插槽,外部設(shè)備插口,(I/O,接口,),光驅(qū)及硬盤的,IDE,連接器,電源連接器,PCI,總線槽,CPU,插座,顯示卡的,插槽,南橋,芯片,ROM BIOS,CMOS,存儲器,北橋,芯片,(1)主板,例：華碩P5Q主板,CPU,插座,內(nèi)存條

4、插座,硬盤,IDE,連接器,PCI,插槽,芯片組,各種,I/O,插口,顯卡插槽,PCI-E,插槽,(2)芯片組,y,ALU,寄存器組,CPU,總線接口,R6,CPU(,前端,),總線,I/O,總線,主板擴(kuò)展槽,PCI,接口,南橋芯片,I/O,總線,寄存器組,運(yùn)算器,中央處理器,指令計數(shù)器,指令寄存器,控制器,磁盤控制器,以太網(wǎng)卡,USB,控制器和接口,鼠標(biāo)器,鍵盤,網(wǎng)線,disk,聲卡,視頻卡,光驅(qū),主存儲器,0,A,北橋芯片,y,存儲器總線,顯卡,芯片組幾乎決定了主板的功能，對計算機(jī)系統(tǒng)性能的發(fā)揮影響巨大。芯片組是主板的靈魂。,芯片組的作用,芯片組是,PC,機(jī)各組成部分相互連接和通信的樞紐,

5、北橋芯片：,1.,存儲器控制功能；,2.,連接,CPU,、存儲器、顯卡、南橋芯片的樞紐,南橋芯片：,1.,多種,I/O,設(shè)備的控制功能；,2.I/O,總線,(PCI,總線,),功能；,3.,提供了各種,I/O,接口,CPU,芯片,CPU,前端總線,北橋,MCH,圖形卡接口,雙通道,南橋,ICH5,USB 2.0,接口,(x8),以太網(wǎng)接口,PCI,插槽,(,6,個,),ROM BIOS,硬盤接口,(x2),音頻,Codec,Super I/O,鍵盤,鼠標(biāo),軟驅(qū),并口,串口等,電話,Modem,DDR 2,電源管理、時鐘生成,DDR 2,存儲器,關(guān)于芯片組的一些說明,芯片組與,CPU,芯片同步發(fā)

6、展，有什么樣功能和速度的,CPU,，就有什么樣的芯片組與之配套,由于集成電路集成度越來越高，為降低系統(tǒng)成本，芯片組中集成了越來越多的功能，包括網(wǎng)卡、顯卡、聲卡等功能,生產(chǎn)芯片組的公司：,Intel,芯片,(,如,X48,、,P43,、,P45,和,G41,、,G43,、,G45,、,B43,、,Q43,、,Q45,；,ICH7,、,ICH8,、,ICH9,和,ICH10,等）,VIA,（威盛，中國臺灣）,nVIDIA,（美國）,AMD,（美國）,(3)BIOS,什么是,BIOS（Basic Input/Output System）,？,中文名為“基本輸入/輸出系統(tǒng)”，,它是存放在主板上,只讀存

7、儲器,（,ROM,）,芯片中的,一組機(jī)器語言程序,功能：,診斷計算機(jī)故障,啟動計算機(jī)工作,控制基本外設(shè)的輸入輸出操作,(,鍵盤、鼠標(biāo)、磁盤讀寫、屏幕顯示等,),BIOS,芯片,保存,BIOS,的只讀存儲器,(ROM),芯片,BIOS,芯片中包含的程序,加電自檢程序,程序,（,POST）,(Power On Self Test,),用于,檢測計算機(jī)硬件故障,系統(tǒng)自舉程序,（,Boot,）,啟動計算機(jī)工作，加載并進(jìn)入操作系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài),CMOS,設(shè)置程序,設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)：日期、時間、口令、配置參數(shù)等,常用外部設(shè)備的驅(qū)動程序,（,Driver,）,實現(xiàn)對鍵盤、顯示器、軟驅(qū)和硬盤等常用外部設(shè)備輸入輸出操作

8、的控制,2.3.2,內(nèi)存儲器,內(nèi)存儲器,外存儲器,CPU,指令1,指令2,指令,k,指令,n,程序,數(shù)據(jù)1,數(shù)據(jù)2,數(shù)據(jù),m,數(shù)據(jù),任務(wù)啟動時，執(zhí)行該任務(wù)的程序和數(shù)據(jù)將從外存成批傳送到內(nèi)存,CPU,從內(nèi)存中逐條讀取該程序的指令及相關(guān)的數(shù)據(jù),將指令的運(yùn)算處理結(jié)果送回內(nèi)存保存,任務(wù)完成后，將處理得到的全部結(jié)果成批傳送到外存以長久保存,逐條執(zhí)行指令，按指令要求完成對數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理,內(nèi)存儲器的分類及應(yīng)用,內(nèi)存由半導(dǎo)體存儲器芯片組成，芯片有多種類型：,半導(dǎo)體存儲器,只 讀,存儲器(,ROM),隨機(jī)存取存儲器(,RAM),靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器,SRAM,動態(tài)隨機(jī)存取存儲器,DRAM,不可在線改寫內(nèi)容的,R

9、OM,快擦除存儲器（,Flash ROM）,（用作,Cache,存儲器,）,（用作,主存儲器）,每個存儲單元(,cell),由6個晶體管組成,只要加上電源，信息就能一直保持,對電器干擾相對不很敏感,比,DRAM,更快，也更貴,每個存儲單元由1個電容和1個晶體管組成.,每10-100,ms,必須刷新一次,對電器干擾比較敏感,比,SRAM,慢，但便宜,（用作,BIOS,存儲器）,(,圖形卡、硬盤控制器,),主存儲器(RAM)的功能與原理,主存是,CPU,可直接訪問的,存儲器，用于存放供,CPU,處理的指令和數(shù)據(jù),特點：,以字節(jié)為單位進(jìn)行,連續(xù)編址,，每個存儲單元為,1,個字節(jié)（,8,個二進(jìn)位）,存

10、儲容量：,主存儲器中所包含的存儲單元的總數(shù)（單位：,MB,或,GB,）,存取時間：從,CPU,送出內(nèi)存單元的地址碼開始，到主存讀出數(shù)據(jù)并送到,CPU,（或者是把,CPU,數(shù)據(jù)寫入主存）所需要的時間（單位：,ns,，,1 ns=10,-9,s,）,01101001,10101010,存儲內(nèi)容,00001,00000,00010,00011,00100,11110,11111,存儲,單元,地址,地址碼,存儲單元,地址寄存器,地址譯碼器,地址線,讀寫控制電路,數(shù)據(jù)線,控制線,讀,/,寫的數(shù)據(jù),讀,/,寫控制信號,(64,位,),(36,位,),PC,機(jī)主存儲器的物理結(jié)構(gòu),主存儲器由,1,4,個內(nèi)存條

11、組成,內(nèi)存條的組成：,把若干片,DRAM,芯片焊裝在一小條印制電路板上制成,內(nèi)存條必須插在主板上的內(nèi)存條插槽中才能使用,目前流行的是,DDR2,和,DDR3,內(nèi)存條：,均采用雙列直插式，其觸點分布在內(nèi)存條的兩面,DDR2,和,DDR3,均有,240,個引腳，但不可互換使用,PC,機(jī)主板中一般都配備有,2,個或,4,個,DIMM,插槽,存儲器與,CPU,速度差距愈來愈大,DRAM,硬盤與,CPU,之間的速度差距愈來愈大：,問題：由于,CPU,工作速度很快，內(nèi)存速度比較慢（差,1,2,個數(shù)量級），從內(nèi)存取數(shù)或向內(nèi)存寫數(shù)時，,CPU,往往需要等待,解決方案高速緩存(cache),cache,是一種小

12、容量高速緩沖存儲器，它由,SRAM,組成,cache,直接制作在,CPU,芯片內(nèi)，速度幾乎與,CPU,一樣快,程序運(yùn)行時，,CPU,使用的一部分?jǐn)?shù)據(jù),/,指令會預(yù)先成批拷貝在,cache,中，,cache,的內(nèi)容是主存儲器中部分內(nèi)容的映象,當(dāng),CPU,需要從內(nèi)存讀,(,寫,),數(shù)據(jù)或指令時，先檢查,cache,中有沒有，若有，就直接從,cache,中讀取，而不用訪問主存儲器,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,8,9,14,3,4,4,4,10,10,10,主存中的部分信息拷貝在,cache,存儲器中,cache,主存儲器,CPU,CPU,芯片,計算機(jī)存

13、儲器的層次結(jié)構(gòu),cache,存儲器,主存儲器,(RAM,和,ROM),外存儲器（軟盤、硬盤、光盤）,后備存儲器（磁帶庫、光盤庫）,內(nèi)存儲器,外存儲器,寄存器,典型容量,控制信號,地址總線,-,地址信號,數(shù)據(jù)總線,-,數(shù)據(jù)信號,微機(jī)中常用總線：,ISA:AT,總線，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系總線 數(shù)據(jù)線,16,位,E-ISA,：擴(kuò)展的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系總線 數(shù)據(jù)線,32,位,PCI,：局部總線 數(shù)據(jù)線,32-64,位,AGP,：加速圖形端口 數(shù)據(jù)線,32-64,位,I/O,接口,I/O,接口：,I/O,設(shè)備與主機(jī)之間的連接器,包括：插頭/插座的形式、通訊規(guī)程和電器特性等,分類：,從數(shù)據(jù)傳輸方式來分：,串行（一次只傳

14、輸1位）,并行（多位一起進(jìn)行傳輸）,從是否能連接多個設(shè)備來分：,總線式（可連接多個設(shè)備）,獨(dú)占式（只能連接1個設(shè)備）,從是否符合標(biāo)準(zhǔn)來分：,標(biāo)準(zhǔn)接口（通用接口）,專用接口（專用接口）,串行口,并行口,I/O,設(shè)備接口,串行口,9,針,并行口,VGA,視頻口,鍵盤接口,雙絞線接口,PS/2,接口,串行口,25,針,同軸電纜網(wǎng)絡(luò)接口,顯示器,接口,麥克風(fēng),音 箱,鍵盤接口,并行口,USB,接口,以太網(wǎng),雙絞線接口,串行口,鼠標(biāo)器,接口,(,安裝在主板上的,I/O,設(shè)備接口,),USB-Universal Serial Bus,通用串行總線,是一種高速的、可連接多個設(shè)備、串行傳輸?shù)慕涌?傳輸速率：,

15、USB,的,1.1,版：,1.5 Mb/s,和,12 Mb/s,USB2.0,版：高達(dá),480Mb/s,（,60MB/s,）,USB3.0,版：高達(dá),5Gb/s,（,480MB/s,）,使用,4,線連接器，體積小，符合即插即用規(guī)范（,Plug&Play,即,PnP,）,最多可同時連接,127,個設(shè)備,可通過,USB,接口由主機(jī)向外設(shè)提供電源。,USB,標(biāo)識,USB 3.0,2.4,常用輸入設(shè)備,(,課外閱讀）,2.4.1,鍵盤,2.4.2,鼠標(biāo),2.4.3,筆輸入設(shè)備,2.4.4,掃描儀,2.4.5,數(shù)碼相機(jī),2.5,常用輸出設(shè)備,2.5.1,顯示器與顯示卡,2.5.2,打印機(jī),2.5.1,顯

16、示器與顯示卡,作用：,是計算機(jī)必不可少的圖文輸出設(shè)備，它能將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為光信號，使文字和圖像在屏幕上顯示出來,組成與分類：,陰極射線管顯示器,(,簡稱,CRT),液晶顯示器,(,簡稱,LCD),集成顯卡,獨(dú)立顯卡,顯示器,(Monitor),顯示控制器,(,顯卡、圖形卡,),計算機(jī)設(shè)備,(Display device),顯示器的性能指標(biāo),顯示屏尺寸：,以對角線長度度量，如，,15,吋，,17,吋，,19,吋，,21,吋,屏幕橫向與縱向的比例,普通屏：,43,寬屏：,1610 ,或,169,顯示分辨率,整屏可顯示像素的最大數(shù)目，分辨率越高,圖像越清晰,表示：水平像素個數(shù),垂直像素個數(shù),例：,19201200,12801024,1024768,800600,640480,在顯卡的控制下，屏幕分辨率是可變的，有多種不同的顯示分辨率（顯示模式）可供選擇,畫面刷新速率,畫面每秒鐘更新的次數(shù)。刷新速率越高，圖像穩(wěn)定性越好,可顯示顏色數(shù)目,顯示器的彩色是由三個基色,R,、,G,、,B,合成而得到,功耗,顯示控制卡,(,顯示卡,),S-Video,接口,DVI,接口,VGA,接口,繪圖處理器,顯示存