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计算机硬件系统的构成部件

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存储周期(速度):
对内存进行一次读写操作,到可进行下一次 读写操作的全部耗时。
存储器价格:
C/S(总价/容量)
** 三个指标相互制约
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存 储 容 量 越 来 越 大 , 每 位 的 价 格 越 来 越 便 宜
CPU内部
通用寄存器堆
第1层 第2层
接口的支持,以及与ISA总线的桥接。
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BIOS
请问计算机硬件与操作系统之间 是通什么连接的呢?? BIOS是什么意思??
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BIOS的简介
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BIOS是计算机硬件与操作系统的接口. BIOS的全称为Base Input Output Sytem, 叫基本的输入输出系统. BIOS既属于软件又属于硬件,它的主体是程序和 数据,本质是软件;而用来存储它的Flash ROM芯 片才是硬件. 那我们叫它硬件?软件?
按组成结构分单片机、单板机、多板机 按用途分台式、便携式、手持式
发展方向:
高速化 超小型化 多媒体化 网络化 隐形化 P4主频达3.40GHz 笔记本电脑 多媒体处理器 网络计算机 电视或影音计算机
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计算机的总线
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CPU 总线是计算机传输指令、数据和地址的通道, ISA总线:工业标准总线,16位,8MHz,数据传输率
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我们来回答上面的问题,如果把它分 开软件与硬件的属性都有.这样就不好叫了, 因此在在IT文献中把BIOS归为Firmware- -固件,这样似乎更合理.
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BIOS的几大版本
目前BIOS有三大版本,它们是 Award BIOS﹑AMI BIOS﹑ P h o e n i x B I O S 等 等 .
执行一条指令的过程是:
读取指令:从内存储器中取出要执行的指令送到
CPU 内部的指令寄存器暂存 分析指令:把保存在指令寄存器中的指令送到指令 译码器,译出该指令对应的操作 执行指令:CPU向各个部件发出相应控制信号,完 成指令规定的操作 8
微型机主机的逻辑结构
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微处理器是 主机与外设之间不能直接进行信息交换,必须
一致,并提高CPU信号的驱动能力 内存,又称主存,是微型机主机的组成部分,存放当 时序配合。使主机与外设协调工作 计算机后面板I/O接口 前正在使用或随时要使用的程序和数据,是CPU可以
设备选择。每台外设都有设备地址 直接访问的存储器。
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微型计算机概述
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主要性能指标:字长、主频、内存容量、运算速度 分类:
机器指令 是指示计算机如何工作的工作步骤,由 一串二进制码组成,分为操作码、地址码 、结果存放地址。
例: 0110000010000001 0110:表示加法操作 000010:源操作数地址在2号寄存器中。 000001:目的操作数的地址在1号寄存器中。 指令的含义:将2 号寄存器中的数据与1号寄 存器中的数据相加,其结果存放在1号寄存 器中。 30
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计算机硬件系统
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计算机硬件系统是构成计算机的物理装置,是 各部分的功能:
看得见、摸得着的一些实实在在的有形实体。 运算器:算术运算或逻辑运算
目前的计算机硬件系统采用的仍是计算机 控制器:取指令、译码、执行指令
的经典结构——冯·诺依曼结构,即采用总 存储器:保存信息
材料
基本功能:在控制器的控制下按照指令 中的地址存入或取出数据。
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存储器的性能指标
存储容量:
存储器容量的基本单位,字节 Byte — 8 位。 1 KB = 1024 Bytes 1 MB = 1024 KB 1 GB = 1024 MB 1 TB = 1024 GB K(千)、M(兆)、 G(千兆,吉)、T(兆兆,太拉)
是计算机各部件联系的纽带。 8Mb/s,寻址空间1MB,常用于80286至80486微处理器 微 AGP 显卡 内存 北桥芯片 按照传送信息的类型,总线分为:数据总线机 PCI总线:外部设备互联总线,Intel公司1991年推 的 出,32或64位,33MHz,数据传输率133Mb/s,常用于 (用于传送数据,位数等于机器字长)、地址总线(用来传送 PCI 插槽 结 Pentium微处理器 存储单元或输入输出接口的地址信号,位数决定存储器的最 构 24=16M个地址 )、控制总 大容量,如24位总线的寻址数为2 AGP是Intel公司推出的新一代图形显示卡专用总线, 示 键盘/鼠标,USB 磁盘控制器 南桥芯片 线(传送控制器的各种控制信号 )。 意 AGP显示卡同主板芯片组直接相连,大幅提高了电脑 串/并口 图 对3D图形的显示能力,32位,66.6MHz,其视频信号 按照总线在计算机中的位置可以分为内部总线 的传送速率可以从PCI总线的133MB/s提高到266 MB/s、 ISA 总线 和外部总线。 GB/s和2.128GB/s。 533MB/s、1.064
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§5.1 计算机硬件系统组成 §5.2 中央处理器(CPU) §5.3 存 储 系 统 §5.4 指令系统
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计算机系统的基本构成

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中央处理器一般也称为CPU,是计算机的核心, 具有运算能力和控制功能。 计算机由CPU、内存储器、输入输出接口电路和 系统总线构成,通常称为计算机主机 。 计算机系统是以计算机为主体,并配上外设和 系统软件之后构成的软硬件系统。 我们通常所说的“计算机”,其准确的名称 应该是计算机系统。
** Ms(毫秒),μs(微秒),ns(毫微秒) 1s=1000ms,1ms=1000 μs
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存储器分类
主存(内存):
由中央处理器直接访问的存储器,常由两 种半导体芯片 — 随机存取存储器 RAM 和只 读存储器 ROM 组成。
辅存(外存):
用来存放大量的暂时不参加运算或处理的信 息,可成批的与内存交换信息。
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指令系统 一台计算机中,所有机器指令的集合, 称为指令系统。
** 指令系统是软件设计者的最底层设计语言; 是硬件设计者的依据。
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CISC 与 RISC 从微处理器的指令系统来看,有 2 种分 支走向,一个是 CISC,一个是 RISC。 CISC(即复杂指令系统计算机):最初,人们
线结构将运算器、控制器、存储器、输入设 内存:ROM(只读存储器) RAM(随机存储器,断电后信息全部丢失) 备和输出设备5大部件连接起来。 其中,运算器和控制器构成了计算机的核 输入设备:输入数据(键盘、鼠标、扫描仪、光笔等) 心 部 件 —— 中 央 处 理 器 ( Center Process 数据流 输出设备:输出数据(显示器、打印机、绘图仪等) 控制流 Unit,简称CPU)。
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外存:磁盘(软盘、硬盘)、光盘、磁带
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中央处理器
控制器与运算器合在一起,制成一块芯 片,称为中央处理器(机),简称 CPU 。 控制器:指挥计算机各部件按照指令功 能的要求进行操作。它从存储器中取指令 、分析、解释、执行计算机指令,产生控 制信号,控制计算机各部件协调工作,实 现相应的功能。
指令和数据缓冲栈
Cache (静态随机存储器SRAM)
第3层
主存储器(动态随机存储器DRAM)
第4层
联机外部存储器(磁盘存储器等) 脱机外部存储器(磁带、光盘、优盘)
存储器系统的层次结构
访 问 速 度 越 来 越 快
第5层
第6层
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存储器的主要性能特性
存储器 层次
存储周期 存储容量 价格 材料工艺
于是,人们提出了 RISC(精简指令系统计算机) 方案。该方案只保留了为数不多的简单指令并统 一了指令中所包含的基本操作数目,也就是使指 令长短基本一致,以便于使用流水线,
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微处理器执行一条指令往往要分若干步完成, 这相当于加工一个零件需要若干工序。CISC 的 指令长短参差不齐,无法使用流水线,而 RISC 的指令长短一样,包括的工序(操作)数也一样, 可以放在流水线上执行。如果有一条 4 工位的流 水线,便可把 4 条指令同时放在流水线的不同工 位上顺序地前进。每一时钟周期 (相当于流水线的 加工节奏) ,便可同时完成 4 个工位的操作,这就 使处理器的速度提高了 3 倍。
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运算器(ALU):实现算数逻辑运算。
总线(BUS)
CPU对外的标准信号连接线,称为总线。
包括地址总线、数据总线和控制总线。
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CPU 结构与系统总线
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指令和程序

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指令是对计算机进行程序控制的最小单位,一 个CPU能够执行的所有指令的集合称为该CPU的 指令系统。
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BIOS功能
1、启动电脑时:自检、初始化、加 载操作系统 2、程序服务处理:为应用程序和操 作系统提供主要与输入输出设备有 关的服务
3、硬件中断处理
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存储器
计算机用来存放程序和数据的记忆部件 ,是计算机各种信息(数据)存放和交流 的中心。 按存储介质分类:半导体器件、磁性材料、光学
指令格式 操作码 地址码 数据在存储器中的存放位置
执行什么操作
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