經(jīng)濟(jì)學(xué)硬件修改

,,,,,,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,,?#?,/53,1,/53,2.1,微型計(jì)算機(jī)組成,一、微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成,1,.,,馮,?,諾依曼機(jī)的,特點(diǎn),將計(jì)算過程描述為由多條指令按一定順序組成的程序，并放入存儲器保存。,指令按其在存儲器中存放的順序執(zhí)行；,控制器控制整個(gè)程序和數(shù)據(jù)的存取以及程序的執(zhí)行；,2,/53,,馮,?,諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu),運(yùn)算器,,存儲器,,控制器,,輸入設(shè)備,,輸出設(shè)備,,,,,3,/53,2.,微機(jī)系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu),1) 硬件,系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的物理平臺,2) 軟件,為運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或?yàn)閷?shí)現(xiàn)某一功能而編寫的各種程序的總和及其相關(guān)資料。,4,/53,2.,,微機(jī)系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu),,,,,主機(jī),硬件,外設(shè),微機(jī)系統(tǒng),系統(tǒng)軟件,軟件,應(yīng)用軟件,,,,,CPU,存儲器,輸入/輸出接口,總線,5,/53,,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次關(guān)系,,人與計(jì)算機(jī)之間是,間接關(guān)系,特點(diǎn),,應(yīng),用,軟,件,,系,統(tǒng),軟,件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,裸機(jī),硬件系統(tǒng),軟件系統(tǒng),用戶,6,/53,3.,,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),,,,,,用 戶,系統(tǒng)應(yīng)用程序,操 作 系 統(tǒng),機(jī) 器 語 言,硬 件 系 統(tǒng),7,/53,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),臺式機(jī),便攜式機(jī),,8,/53,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),主板,圖,3-2.2,微機(jī)主板圖,內(nèi)存插槽,總線插槽,CPU,插槽,USB,接口,電池,,芯片組,,串行接口,鼠標(biāo)插口,鍵盤插口,,并行接口,9,/53,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),中央處理器,CPU,運(yùn)算器,算術(shù)運(yùn)算,邏輯運(yùn)算,,加、減、乘、除,與、或、非、比較等,控制器,取指令,解釋指令,,控制指令執(zhí)行,寄存器,通用寄存器,專用寄存器,,CPU,內(nèi)部的臨時(shí)高速存儲單元,,算術(shù)邏輯單元,(,ALU,),10,/53,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),微處理器,Microprocessor,11,/53,二、微機(jī)的一般工作過程,指令和指令系統(tǒng),程序,計(jì)算機(jī)的一般工作過程,程序的執(zhí)行方式,12,/53,1. 指令和程序,指令：計(jì)算機(jī)能夠識別的“命令”；,指令系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)能夠識別的所有指令的集合。,程序：按一定順序組織在一起的指令序列。,13,/53,指令的一般格式,例: (1),ADD AH,BH,(2) MOV CH,8AH,(3),PUSH AX,(4) RET,,,指令碼,目標(biāo)操作數(shù),源操作數(shù),說明指令的功能,說明指令操作的對象,,,14,/53,2. 執(zhí)行過程,(1) 指令執(zhí)行過程,取指令,分析指令,讀取操作數(shù),執(zhí)行指令,存放結(jié)果,(2) 程序執(zhí)行過程,不斷地執(zhí)行各條指令的過程,15,/53,,,馮,·,諾依曼機(jī),計(jì)算機(jī)由,5,大模塊,組成,計(jì)算機(jī)采用,二進(jìn)制,計(jì)算機(jī)采用“,存儲程序,”的工作原理,掌握,16,/53,4. 執(zhí)行程序的方式,(1) 順序執(zhí)行,一條指令執(zhí)行完再執(zhí)行下一條指令。,假設(shè)：1）指令執(zhí)行分三個(gè)步驟，即,取指令、分析指令、執(zhí)行指令,2）,每,個(gè)步驟的執(zhí)行時(shí)間均為,Δt,則執(zhí)行,n,條指令時(shí)間,T,0,為：,T,0,=3,nΔt,17,/53,4. 執(zhí)行程序的方式,(2) 并行執(zhí)行,同時(shí)執(zhí)行兩條或多條指令。,假設(shè)內(nèi)容同上，,則執(zhí)行,n,條指令時(shí)間,T,0,為：,T,=3,Δt +（ n-1）Δt,分析,指令3,取指令3,分析,指令2,取指令1,執(zhí)行,指令1,取指令2,執(zhí)行,指令2,,,,分析,指令1,,,,執(zhí)行,指令3,,,18,/53,2.2 主機(jī)系統(tǒng),中央,處理器（,CPU）,存儲器,輸入/輸出接口,總線,,19,/53,一. 中央處理器,1. 中央處理器（,CPU），,又稱為微處理單元（,MPU）,2. 主要組成,1) 運(yùn)算器,2) 控制器,3) 寄存器組,20,/53,3. 主要技術(shù)指標(biāo),1)主頻: (,Mhz),2) 字長: 8位,16位,32位等,3) 執(zhí)行速度: (,MIPS),4),指令系統(tǒng):,,CISC:,復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī),,RISC:,精簡指令集計(jì)算機(jī),21,/53,,5.,計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)（,P,35,）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,計(jì)算機(jī)內(nèi)部,一次最多可同時(shí)傳送和處理的二進(jìn)制位數(shù),。,CPU,的,字長越長,，,計(jì)算能力越強(qiáng),，,精度越高,。,,,字長,,,,,,,,,,,,,,,,,,16,位機(jī),32,位機(jī),,22,/53,,計(jì)算機(jī),每秒所能執(zhí)行的指令條數(shù),。單位為,MIPS,（每秒百萬條指令）。,,運(yùn)算速度,,通常用,主頻,（時(shí)鐘頻率）來描述計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。主頻直接反映,CPU,的工作速度，時(shí)鐘頻率單位,(,Hz,),。,時(shí)鐘頻率越高,，計(jì)算機(jī)的,速度越快,。,計(jì)算機(jī)處理過程中，容納數(shù)據(jù)量的能力。,內(nèi)存容量,23,/53,二. 存儲器,1. 概述,(1)作用,用于存放計(jì)算機(jī)工作過程中需要操作的數(shù)據(jù)和程序。,(2) 分類,內(nèi)存儲器和外存儲器,(3) 存儲系統(tǒng),24,/53,存儲系統(tǒng),在一般計(jì)算機(jī)中主要有兩種存儲系統(tǒng),Cache,存儲系統(tǒng),主存儲器,高速緩沖存儲器,虛擬存儲系統(tǒng),主存儲器,磁盤存儲器,,,25,/53,,(4) 存儲器系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo),容量,速度,價(jià)格,,26,/53,圖,3-2.2,微機(jī)主板圖,USB,接口,,串行接口,鼠標(biāo)插口,鍵盤插口,并行接口,27,/53,內(nèi)存儲器,(3) 幾個(gè)概念：,內(nèi)存單元,單元的地址和內(nèi)容,內(nèi)存容量,內(nèi)存的操作,28,/53,內(nèi)存單元,組成內(nèi)存的基本單元,每個(gè)單元存儲一個(gè)字節(jié)(8位二進(jìn)制)的數(shù)據(jù),29,/53,內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容,地址:每個(gè)單元對應(yīng)的一個(gè)編號,作用: 實(shí)現(xiàn)對單元內(nèi)容的尋址,地址從0開始,內(nèi)容: 存放的數(shù)據(jù),,,,,,,,,,10110110,38,F04H,內(nèi)存地址,單元內(nèi)容,,,30,/53,內(nèi)存容量,內(nèi)存容量,: 內(nèi)存中所含存儲單元的個(gè)數(shù)，以字節(jié)為單位。,尋址容量,: 由,CPU,地址總線的位數(shù)確定。,裝機(jī)容量,: 由實(shí)際安裝的芯片(內(nèi)存條)數(shù)量確定,31,/53,內(nèi)存操作,讀：,將內(nèi)存單元的內(nèi)容取入,CPU，,原單元內(nèi)容不改變；,寫：,CPU,將信息放入內(nèi)存單元，單元中原來的內(nèi)容被覆蓋。,32,/53,微型機(jī)中的存儲系統(tǒng),,,,,,通用寄存器,高 速 緩 存,主 存 儲 器,聯(lián) 機(jī) 外 存,脫 機(jī) 外 存,33,/53,三.,總線,了解：,基本概念,分類,總線結(jié)構(gòu),常用系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)及其主要技術(shù)指標(biāo),34,/53,1. 總線,(1) 各部件之間傳輸信息,的,通道。,(2) 按層次結(jié)構(gòu)分類,1) CPU,總線: 地址總線（,AB）,數(shù)據(jù)總線（,DB）,控制總線（,CB）,2) 系統(tǒng)總線:,I/O,通道，也有３類,,35,/53,常用系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn),ISA（8/16,位）,PCI（32/64,位）,A,GP（,加速圖形端口，用于提高圖形處理能力）,36,/53,外設(shè)總線,3) 外部總線:主機(jī)與外設(shè)的接口,IDE,EIDE,,SCSI（,小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口）,USB(,通用串行總線),IEEE 1394,,主要用于硬盤、光驅(qū)等,IDE,設(shè)備接口,可連接多種外設(shè),,,37,/53,總線的基本功能,傳輸同步,仲裁控制,出錯(cuò)處理,總線驅(qū)動,38,/53,4.,輸入/輸出接口,接口是,CPU,與外部設(shè)備間的橋梁,,,,CPU,I/O,接口,外設(shè),,,39,/53,接口要解決的問題(作用),速度,匹配,(Buffer),信號,的驅(qū)動能力,(,電平轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動器,),,信號,形式和電平的匹配,(A/D,、,D/A),,時(shí)序,匹配,(,定時(shí)關(guān)系,),總線隔離,(,三態(tài)門,),40,/53,圖,3-2.2,微機(jī)主板圖,USB,接口,,串行接口,鼠標(biāo)插口,鍵盤插口,并行接口,41,/53,2.3 外存儲器,聯(lián)機(jī)外存,——,,,脫機(jī)外存,硬磁盤,軟磁盤,光盤,可移動磁盤,磁帶機(jī),,,42,/53,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,磁道,扇區(qū),柱面,柱面,外存儲器,軟盤,硬盤,C:,或,D:,,120,GB,A:,3.5,英寸,(,1.44M,B),光盤,光驅(qū),640,MB,43,/53,一. 硬磁盤,1. 磁盤工作原理,2. 信息存儲格式,1) 記錄面 = 磁頭數(shù),(編號),2) 磁道: 記錄面上的同心圓,(編號),柱面：所有記錄面上同一編號的磁道,3) 扇區(qū)：每個(gè)磁道劃分為扇區(qū),(編號),3. 每個(gè)扇區(qū)容量: 512字節(jié),44,/53,硬磁盤,4. 硬盤存儲容量,計(jì)算公式：,扇區(qū)容量×扇區(qū)數(shù)×柱面數(shù)×磁頭數(shù),例：已知某硬盤磁頭數(shù)為16，柱面數(shù)為4096，扇區(qū)數(shù)為63,硬盤容量= 512×63×4096×16,＝2.1,GB,45,/53,硬磁盤,5. 硬盤接口標(biāo)準(zhǔn),,EIDE,SCSI,46,/53,二. 軟盤,1. 存儲格式,與硬盤類似,2. 格式化,按標(biāo)準(zhǔn)格式劃分磁道,扇區(qū),分配區(qū)域(,Boot,FAT,FDT,,數(shù)據(jù)區(qū)),47,/53,三. 光盤,1. 光盤的種類,(1),CD-ROM:,只讀光盤(650,MB,左右),(2),CD-R:,一次性刻錄光盤,(3) CD-RW:,可擦寫光盤,(4) DVD:,數(shù)字視盤(4.7,GB~17.7GB),2. 主要技術(shù)指標(biāo),容量、傳輸率、讀寫時(shí)間,48,/53,四.可移動硬盤,1. 分類,1) 優(yōu)盤,2) USB,硬盤,2. 通過,USB,接口使用,,49,/53,2.4,常用外部設(shè)備,掌握：,輸入輸出系統(tǒng)的特點(diǎn),基本輸入輸出方法,常用外部設(shè)備的一般工作原理,50,/53,一、輸入輸出系統(tǒng),1.,I/O,系統(tǒng),(1) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中除,CPU,和內(nèi)存儲器之外的部分,(2) 組成 1) 輸入輸出設(shè)備,2) 輸入輸出接口,3) 輸入輸出軟件,(3) 特點(diǎn):復(fù)雜性,異步性,實(shí)時(shí)性,51,/53,無線鼠標(biāo),輸入,/,輸出設(shè)備,,2.1.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),輸入設(shè)備,鍵盤,,鼠標(biāo),掃描儀,功能鍵,主鍵區(qū),編輯鍵,數(shù)字鍵盤,,,,,光電鼠標(biāo),掃描儀,52,/53,,2.1.2,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),輸出設(shè)備,顯示器,,打印機(jī),繪圖儀,CRT,顯示器,LCD,液晶顯示器,繪圖儀,噴墨打印機(jī),激光打印機(jī),針式打印機(jī),53,/53,,I/O,設(shè)備一般是通過,I/O,接口與,CPU,或主存儲器進(jìn)行,信息交換,。,54,/53,2. 基本輸入輸出方法,程序控制方式,中斷控制方式,DMA,方式,通道控制方式,55,/53,(1) 程序控制方式,CPU,效率低，數(shù)據(jù)傳送的實(shí)時(shí)性差，速度較慢,適用于簡單、低速外部設(shè)備,READY?,與外設(shè)進(jìn),行數(shù)據(jù)交換,,,,,,,讀入并測試外設(shè)狀態(tài),,N,Y,N,傳送完？,,,N,Y,結(jié) 束,主要工,作流程,56,/53,(2) 中斷控制技術(shù),中斷,因某種隨機(jī)或異常事件，引起,CPU,暫時(shí)中斷正在運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理該事件的特殊程序(稱為中斷服務(wù)程序或中斷處理程序)，在事件處理完后返回原中斷處繼續(xù)原程序的執(zhí)行，這一過程稱為中斷處理。,57,/53,中斷控制技術(shù),中斷源,引起,CPU,中斷的事件，發(fā)出中斷請求的來源。,分類：內(nèi)部中斷和外部中斷,,58,/53,中斷控制技術(shù),特點(diǎn)：,外設(shè)在需要時(shí)向,CPU,提出請求，,CPU,再去為它服務(wù)，服務(wù)結(jié)束后或在外設(shè)不需要時(shí)，,CPU,可執(zhí)行自己的程序,優(yōu)點(diǎn)：,CPU,效率高，實(shí)時(shí)性好，速度快。,缺點(diǎn)：程序編制較為復(fù)雜。,59,/53,(3) DMA,控制方式,外設(shè)直接與存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,，,CPU,不再擔(dān)當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹薪檎撸?可由硬件直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。,,DMA,控制器,,外設(shè),接口,,CPU,,DMA,請求,,存儲器,,,,,,應(yīng)答,,總線請求,,總線響應(yīng),,,…,控制信號,BUS,60,/53,二、輸入輸出設(shè)備,常用輸入設(shè)備,常用輸出設(shè)備,61,/53,三、設(shè)備驅(qū)動程序,1. 作用,(1) 通過一組預(yù)先定義好的軟件接口為操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序提供控制硬件的能力；,(2) 對連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行控制驅(qū)動、以使其能正常工作。,62,/53,2.即插即用(,PnP),(1) 概念: 自動處理硬件設(shè)備安裝的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),(2) 要求以下各項(xiàng)都支持“即插即用”,1) BIOS 2),操作系統(tǒng),3) 硬件 4) 設(shè)備驅(qū)動程序,