第2章PC主機(jī)的組成+復(fù)習(xí)

1、2.1 PC主機(jī)的組成主機(jī)的組成2.1.1 主板、芯片組與主板、芯片組與BIOS 2.1.2 內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器2.1.3 I/O總線和總線和I/O接口接口22.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)BIOSn什么是什么是BIOS （Basic Input/Output System） ？n中文名為中文名為“基本輸入基本輸入/輸出系統(tǒng)輸出系統(tǒng)”，它是存放在主板上它是存放在主板上只讀存儲器只讀存儲器（ROM）芯片中的芯片中的一組機(jī)器語言程序一組機(jī)器語言程序n功能：功能：n診斷計算機(jī)故障診斷計算機(jī)故障n啟動計算機(jī)工作啟動計算機(jī)工作n控制基本外設(shè)的輸入輸出操作控制基本外設(shè)的輸入輸出操作(鍵盤、鼠標(biāo)、磁盤讀寫、鍵盤、

2、鼠標(biāo)、磁盤讀寫、屏幕顯示等屏幕顯示等)nBIOS 芯片芯片n保存保存BIOS的只讀存儲器的只讀存儲器(ROM)芯片芯片32.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)BIOS 芯片中包含的程序芯片中包含的程序n加電自檢程序加電自檢程序程序程序（POST） (Power On Self Test)用于用于檢測計算機(jī)硬件故障檢測計算機(jī)硬件故障n系統(tǒng)自舉程序系統(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)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)nCMOS設(shè)置程序設(shè)置程序 設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)：日期、時間、口令、配置參數(shù)等設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)：日期、時間、口令、配置參數(shù)等n常用外部設(shè)備的驅(qū)動程序常用外部設(shè)備的驅(qū)動

3、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)備輸入輸出操作的控制入輸出操作的控制42.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)內(nèi)存與外存的關(guān)系及比較內(nèi)存與外存的關(guān)系及比較n內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器(簡稱內(nèi)存或主存簡稱內(nèi)存或主存)n存取速度快存取速度快n成本高、容量相對較小成本高、容量相對較小n直接與直接與CPU連接，連接，CPU(指令指令)可以可以對對內(nèi)存中的指令及數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫內(nèi)存中的指令及數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫操作操作n屬于揮發(fā)性存儲器屬于揮發(fā)性存儲器( (volatile) )，用于，用于臨時存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)臨時存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存儲器內(nèi)

4、存儲器外存儲器外存儲器CPU指令指令1指令指令2指令指令k指令指令n程序程序數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)m數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)任務(wù)啟動時，執(zhí)行任務(wù)啟動時，執(zhí)行該任務(wù)的程序和數(shù)據(jù)該任務(wù)的程序和數(shù)據(jù)將從外存成批傳送到將從外存成批傳送到內(nèi)存內(nèi)存CPU從內(nèi)存中逐條從內(nèi)存中逐條讀取該程序的指令及讀取該程序的指令及相關(guān)的數(shù)據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)將指令的運(yùn)算處理將指令的運(yùn)算處理結(jié)果送回內(nèi)存保存結(jié)果送回內(nèi)存保存任務(wù)完成后，將處任務(wù)完成后，將處理得到的全部結(jié)果成理得到的全部結(jié)果成批傳送到外存以長久批傳送到外存以長久保存保存 逐 條 執(zhí) 行 逐 條 執(zhí) 行指 令 ， 按 指指 令 ， 按 指令 要 求 完 成令 要 求 完 成對 數(shù)

5、據(jù) 的 運(yùn)對 數(shù) 據(jù) 的 運(yùn)算和處理算和處理n外存儲器外存儲器(簡稱簡稱外存外存或輔存或輔存)n存取速度慢存取速度慢n成本低、容量很大成本低、容量很大n不與不與CPU直接連接，直接連接，計算機(jī)運(yùn)行程序計算機(jī)運(yùn)行程序時，外存中的程序及相關(guān)數(shù)據(jù)必須先時，外存中的程序及相關(guān)數(shù)據(jù)必須先傳送到內(nèi)存，然后才能被傳送到內(nèi)存，然后才能被CPU使用。使用。n屬于不揮發(fā)性存儲器屬于不揮發(fā)性存儲器( (Nonvolatile) )，用于長久存放系統(tǒng)中幾乎所有的信息用于長久存放系統(tǒng)中幾乎所有的信息52.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)內(nèi)存儲器的分類及應(yīng)用內(nèi)存儲器的分類及應(yīng)用n內(nèi)存由半導(dǎo)體存儲器芯片組成，芯片有多種類型：內(nèi)存由

6、半導(dǎo)體存儲器芯片組成，芯片有多種類型：半導(dǎo)體半導(dǎo)體存儲器存儲器只只 讀讀存儲器存儲器(ROM)隨機(jī)存取隨機(jī)存取存儲器存儲器(RAM)靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器SRAM動態(tài)隨機(jī)存取存儲器動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM 不可在線改寫內(nèi)容的不可在線改寫內(nèi)容的ROM快擦除存儲器（快擦除存儲器（Flash ROM）（用作（用作Cache存儲器存儲器） （用作（用作主存儲器）主存儲器） 每個存儲單元每個存儲單元(cell)由由6個晶體管組成個晶體管組成 只要加上電源，信息就能一直保持只要加上電源，信息就能一直保持 對電器干擾相對不很敏感對電器干擾相對不很敏感 比比DRAM更快，也更貴更快，也更貴 每

7、個存儲單元由每個存儲單元由1個電容和個電容和1個晶體管組成個晶體管組成. 每每10-100 ms必須刷新一次必須刷新一次 對電器干擾比較敏感對電器干擾比較敏感 比比SRAM慢，但便宜慢，但便宜（用作（用作BIOS存儲器）存儲器）(圖形卡、硬盤控制器圖形卡、硬盤控制器)62.3 PC機(jī)的主機(jī)機(jī)的主機(jī)主存儲器主存儲器n主存是主存是CPU可直接訪問的可直接訪問的存儲器，用于存放供存儲器，用于存放供CPU處理的指令和數(shù)據(jù)處理的指令和數(shù)據(jù)n目前流行的是目前流行的是DDR2和和DDR3內(nèi)存條內(nèi)存條7存儲器與存儲器與CPU速度差距愈來愈大速度差距愈來愈大n主存主存DRAM, 硬盤與硬盤與CPU 之間的速度差

8、距愈來愈大：之間的速度差距愈來愈大：問題：由于問題：由于CPU工工作速度很快，內(nèi)存作速度很快，內(nèi)存速度比較慢（差速度比較慢（差12個數(shù)量級），個數(shù)量級），從內(nèi)存取數(shù)或向內(nèi)從內(nèi)存取數(shù)或向內(nèi)存寫數(shù)時，存寫數(shù)時，CPU往往往需要等待往需要等待8解決方案解決方案高速緩存高速緩存(cache)ncache是一種小容量高速緩沖存是一種小容量高速緩沖存儲器，它由儲器，它由SRAM組成組成ncache直接制作在直接制作在CPU芯片內(nèi)，芯片內(nèi)，速度幾乎與速度幾乎與CPU一樣快一樣快n程序運(yùn)行時，程序運(yùn)行時，CPU使用的一部分使用的一部分?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)/指令會預(yù)先成批拷貝在指令會預(yù)先成批拷貝在cache中，中，cach

9、e的內(nèi)容是主存的內(nèi)容是主存儲器中部分內(nèi)容的映象儲器中部分內(nèi)容的映象n當(dāng)當(dāng)CPU需要從內(nèi)存讀需要從內(nèi)存讀(寫寫)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)或指令時，先檢查指令時，先檢查cache中有沒有，中有沒有，若有，就直接從若有，就直接從cache中讀取，中讀取，而不用訪問主存儲器而不用訪問主存儲器012345678910111213141589143444101010主存中的部分信息拷主存中的部分信息拷貝在貝在cache存儲器中存儲器中cache主存儲器主存儲器CPUCPU芯片芯片9如何提高如何提高cache的命中率？的命中率？n增大增大cache容量容量n采用多級采用多級cache技術(shù)技術(shù)(2級或級或3級等級等)10計

10、算機(jī)存儲器的層次結(jié)構(gòu)計算機(jī)存儲器的層次結(jié)構(gòu)cache存儲器存儲器主存儲器主存儲器(RAM和和ROM)外存儲器（軟盤、硬盤、光盤）外存儲器（軟盤、硬盤、光盤）后備存儲器（磁帶庫、光盤庫）后備存儲器（磁帶庫、光盤庫）內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器外存儲器外存儲器寄存器寄存器典型容量典型容量1KB幾個幾個MB幾個幾個GB100GB-1TB10TB-100TB典型存取時間典型存取時間1 ns2 ns10 ns10 ms10 s11 關(guān)于計算機(jī)中的總線關(guān)于計算機(jī)中的總線n總線的定義：總線的定義：n用于在用于在CPU、內(nèi)存、外存和各種輸入輸出設(shè)備之間傳輸信息的一個共、內(nèi)存、外存和各種輸入輸出設(shè)備之間傳輸信息的一個共享的

11、信息傳輸通路及其控制部件。享的信息傳輸通路及其控制部件。n總線的特點：總線的特點：1 共享共享 ； 2 高速高速 n總線的性能：數(shù)據(jù)通路寬度；總線工作頻率；每秒傳輸次數(shù)總線的性能：數(shù)據(jù)通路寬度；總線工作頻率；每秒傳輸次數(shù)總線帶寬總線帶寬(最高傳輸速率最高傳輸速率)(數(shù)據(jù)通路寬度數(shù)據(jù)通路寬度/8) x 總線工作頻率總線工作頻率 x 傳輸次數(shù)傳輸次數(shù)n總線的類型：總線的類型：nCPU總線（前端總線總線（前端總線FSB）n存儲器總線存儲器總線nI/O總線（總線（ 目前使用的是目前使用的是PCI 和和PCI-E 兩種）兩種）對應(yīng)主板上兩種擴(kuò)充插槽：對應(yīng)主板上兩種擴(kuò)充插槽： PCI插槽插槽 PCI-E插

12、槽插槽12PCI 和和 PCI-E 擴(kuò)充卡插槽擴(kuò)充卡插槽各種各種I/O插口插口PCI插槽插槽工作頻率工作頻率:33MHz，數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線:32位位傳輸速率傳輸速率:133MB/s PCI-E x1插槽插槽1個串行傳輸個串行傳輸通道；通道； 最高傳輸速率最高傳輸速率:250MB/s 顯卡插槽顯卡插槽 (PCI-E x16)16個串行傳輸通道；個串行傳輸通道； 最高傳輸速率最高傳輸速率:5GB/s 13關(guān)于關(guān)于USB接口接口n通用串行總線式接口（通用串行總線式接口（Universal Serial Bus ）n高速、可連接多個設(shè)備、串行傳輸高速、可連接多個設(shè)備、串行傳輸n傳輸速率：傳輸速率：nUSB

13、的的1.1版：版：1.5 Mb/s和和12 Mb/snUSB2.0版：最高達(dá)版：最高達(dá) 480Mb/s（60MB/s）nUSB3.0版：最高達(dá)版：最高達(dá) 3.2Gbps（400MB/s）nUSB2.0使用使用4線連接器，體積小，符合即插即用規(guī)范（線連接器，體積小，符合即插即用規(guī)范（Plug & Play,即即PnP）n使用使用“USB集線器集線器” 擴(kuò)展機(jī)器的擴(kuò)展機(jī)器的USB接口，最多連接接口，最多連接127個設(shè)個設(shè)備備n可通過可通過USB接口由主機(jī)向外設(shè)提供電源接口由主機(jī)向外設(shè)提供電源(5V，100500 mA) USB標(biāo)識標(biāo)識USB 3.014近年一級相關(guān)試題近年一級相關(guān)試題 以下

14、以下_與與CPU的運(yùn)算速度有關(guān)。工的運(yùn)算速度有關(guān)。工作頻率指令系統(tǒng)作頻率指令系統(tǒng)Cache 容量運(yùn)算器的邏容量運(yùn)算器的邏輯結(jié)構(gòu)輯結(jié)構(gòu) A只有和只有和 B只有只有 C除以外、和除以外、和 D、和、和 鍵盤與主機(jī)的接口有多種形式，如鍵盤與主機(jī)的接口有多種形式，如AT接口或接口或PS/2接口，比較新的產(chǎn)品采用接口，比較新的產(chǎn)品采用USB接口。接口。 ( ) 下列下列I/O接口中，目前用得最多的接口是接口中，目前用得最多的接口是_。 ASCSI接口接口 BPS/2接口接口 CUSB接口接口 DFirewire 接口接口高速緩存（高速緩存（Cache）可以看作主存）可以看作主存的延伸，與主存統(tǒng)一編址，接受的延伸，與主存統(tǒng)一編址，接受CPU的訪問，但其速度要比主存高得多。的訪問，但其速度要比主存高得多。（ ） 在在RAM、ROM、PROM、CD-ROM四種存儲器中，四種存儲器中，_是易失性存儲器。是易失性存儲器。 CPU執(zhí)行指令需要從存儲器讀取數(shù)據(jù)執(zhí)行指令需要從存儲器讀取數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)搜索的順序是時，數(shù)據(jù)搜索的順序是_。 Acache、DRAM和硬盤和硬盤 BDRAM、cache和硬盤和硬盤 C硬盤、硬盤、DRAM和和cache DDRAM、硬盤和、硬盤和cache Pentium 4的前端總線的數(shù)據(jù)線共的前端總線的數(shù)據(jù)線共_條。條。 A16B32C36D64 鍵盤、顯示