第2章计算机系统的硬件

《第2章计算机系统的硬件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章计算机系统的硬件（132页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第第2 2章章 计算机系统的硬件计算机系统的硬件本章要点与学习要求：CPUCPU的组成和技术指标的组成和技术指标 （熟悉）（熟悉）主存储器的组成和技术指标主存储器的组成和技术指标 （掌握）（掌握）辅助存储器的分类和特点辅助存储器的分类和特点 （熟悉）（熟悉）输入输出设备的分类输入输出设备的分类 （掌握）（掌握）输入输出控制方式输入输出控制方式 （掌握）（掌握）指令系统和总线指令系统和总线 （熟悉）（熟悉）计算机的系统结构计算机的系统结构 （了解）（了解）第第2 2章章 计算机系统的硬件计算机系统的硬件教学章节教学章节中央处理器（中央处理器（CPU）2.1主存储器主存储器2.2辅助存储器辅助存储

2、器2.3输入输入/ /输出系统输出系统2.4计算机的整机结构计算机的整机结构2.5第第2 2章章 计算机系统的硬件计算机系统的硬件教学目的：教学目的： 学习计算机硬件装置中的中央处理器的组成及简单工作原理 学习计算机存储系统中的主存储器的组成及简单工作原理教学重点：教学重点： 运算器； 控制器； 主存储器的组成 CPU、主存储器的主要技术指标第第2 2章章 计算机系统的硬件计算机系统的硬件运算器：进行算术运算和逻辑运算。运算器：进行算术运算和逻辑运算。 控制器：对指令进行分析译码，产生控制信号控制器：对指令进行分析译码，产生控制信号实现数据的算术与逻辑运算实现数据的算术与逻辑运算实现取指令、分

3、析指令和执行指令操作的控制实现取指令、分析指令和执行指令操作的控制实现异常处理及中断处理等。实现异常处理及中断处理等。 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 简化的运算器结构图 P46 算术逻辑单元 多路选择器通用寄存器标志寄存器 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第2 2章章 计算机系统的硬件计算机系统的硬件运算器的基本功能：运算器的基本功能：算术运算和逻辑运算算术运算和逻辑运算（1）传送操作：）传送操作：MOV R2,R1 控制器将发出下列有效信号控制器将发出下列有效信号R1 A=1Mov=1SiDB=1CP2=1 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第2 2章章 计算机系统的硬

4、件计算机系统的硬件（二）加法操作：（二）加法操作：ADD R2，R1 控制器将通过控制器将通过CBUS发出下列发出下列有效信号：有效信号：R1A=1R2B=1Add=1SiDB=1CP2=1 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第2 2章章 计算机系统的硬件计算机系统的硬件功能功能 根据指令在存储器中的存放地址，从存储器中取出指令，进行分析，以判别取出的指令是一条什么指令。 根据判别的结果 ，按一定的时序发出执行该指令所需要的一组操作控制信号。执行完一条指令后，自动从存储器中取出下一条要执行的指令。组成组成指令部件 程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID及地址形成器AGU时序部件微

5、操作控制部件 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 程序计程序计数器数器指令寄指令寄存器存器指令译指令译码器码器时标发生器时标发生器主脉冲主脉冲振荡器振荡器地址形成地址形成器器 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第2 2章章 计算机系统的硬件计算机系统的硬件主频主频：CPUCPU内部工作的时钟频率内部工作的时钟频率, ,是是CPUCPU运行运算时的工作频率。运行运算时的工作频率。外频：外频：主板上提供一个基准节拍供各部件使用，主板提供的节拍称主板上提供一个基准节拍供各部件使用，主板提供的节拍称为外频。为外频。倍频倍频：CPUCPU作频率以外频的若干倍工作。作频率以外频的若干倍工作。CPU

6、CPU主频是外频的倍数称为主频是外频的倍数称为CPUCPU的倍频。这样的倍频。这样 CPUCPU工作频率倍频工作频率倍频外频外频基本字长：基本字长：CPUCPU一次一次处理处理的二进制数的位数的二进制数的位数地址总线宽度：地址总线宽度：地址总线宽度（地址总线的位数）决定了地址总线宽度（地址总线的位数）决定了CPUCPU可以可以访问的存储器的容量访问的存储器的容量，不同型号的，不同型号的CPUCPU总线宽度不同，因而使用的总线宽度不同，因而使用的内存的最大容量也不一样。内存的最大容量也不一样。 数据总线宽度：数据总线宽度：数据总线宽度决定了数据总线宽度决定了CPUCPU与内存、输入输出设备与内存

7、、输入输出设备之间一次之间一次数据传输的信息量数据传输的信息量。 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第2 2章章 计算机系统的硬件计算机系统的硬件高速缓存：高速缓存：是可以进行高速是可以进行高速数据交换数据交换的存储器，它先于内存于的存储器，它先于内存于CPU CPU 交换数据。交换数据。 L1L1高速缓存：高速缓存：存取速度比一般内存快38倍。L1缓存也称片内缓存，容量一般在64KB 218KB之间。 L2L2高速缓存高速缓存：通常做在主板上，目前有些CPU将二级缓存也做到了CPU芯片内。容量一般在512KB 1024KB之间，有的甚至在1M以上。 CPU CPU 的接口方式：的接口方

8、式：指指CPU CPU 安装在电脑主板上时使用的插座类型，主安装在电脑主板上时使用的插座类型，主要有针脚式的要有针脚式的Socket Socket 和插卡式的和插卡式的Slot Slot 两种。两种。工作电压：工作电压：工作电压是指工作电压是指CPUCPU正常工作时所需要的电压。正常工作时所需要的电压。协处理器：协处理器：含有内置协处理器的含有内置协处理器的CPUCPU可以加快特定类型的数值计算。可以加快特定类型的数值计算。某些需要进行复杂运算的软件系统需要协处理器支持。某些需要进行复杂运算的软件系统需要协处理器支持。PentiumPentium以上以上的的CPUCPU都内置了协处理器。都内置

9、了协处理器。 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第2 2章章 计算机系统的硬件计算机系统的硬件 Pentium II:1997Pentium II:1997年将多媒体技术年将多媒体技术 摆上台面的摆上台面的CPUCPU赛扬赛扬/ /奔奔3:19993:1999年多事之秋！至强齐聚首年多事之秋！至强齐聚首Pentium 4:2000Pentium 4:2000年空前强大经久不衰的年空前强大经久不衰的系列系列CPUCPU 80386:198580386:1985年带领我们进入年带领我们进入3232位时代的位时代的CPUCPU 80486:1989 80486:1989年首尝年首尝RISCRI

10、SC性能提升性能提升4 4倍的倍的CPUCPU Pentium:1993 Pentium:1993年第一款与数字无关的年第一款与数字无关的CPUCPU Pentium Pro:1995 Pentium Pro:1995年首款为服务器设计年首款为服务器设计CPUCPU Itanium :2001Itanium :2001年年 里程碑似的里程碑似的6464位位时代到来时代到来 Pentium M :2003Pentium M :2003年年 移动、网络、移动、网络、节能的铁骑节能的铁骑 双核处理器双核处理器:2005:2005年开创双核处理器年开创双核处理器新纪元新纪元 4004:Intel400

11、4:Intel历史上的首款微处理器历史上的首款微处理器 8008: 8008:最早的家用电脑使用的最早的家用电脑使用的CPUCPU 8086:1978 8086:1978年确立年确立x86x86地位创造商业奇迹地位创造商业奇迹的的CPUCPU 80286:1982 80286:1982年俗称年俗称“286286”CPUCPU 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第2 2章章 计算机系统的硬件计算机系统的硬件 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第2 2章章 计算机系统的硬件计算机系统的硬件8008 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第2 2章章 计算机系统的硬件计算机系统的硬件8