第三章 微型計(jì)算機(jī)硬件組成

1、第三章 微型(wixng)計(jì)算機(jī)硬件組成 3.1 微型(wixng)計(jì)算機(jī) 3.2 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 1共二十七頁(yè)微型(wixng)計(jì)算機(jī)發(fā)展-摩爾定律晶體管數(shù)目4004奔騰2,30042,000,00032 年P(guān)43,500,000晶體管數(shù)10K100K1M10M100M197519801985199519902000單位時(shí)間執(zhí)行的指令數(shù)百萬(wàn)條/每秒0.1110255004004Pentium每2年芯片能力增長(zhǎng)一倍808080888286838684862000年的微處理器2共二十七頁(yè) 高速化 處理器主頻 超小型化 典型的標(biāo)志是筆記本電腦和PDA的流行。 多媒體化 全新的多媒體處理芯片、多

2、媒體和超媒體系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和發(fā)展多媒體通信等。 網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、具有聯(lián)網(wǎng)(lin wn)功能的PDA以及各種類(lèi)型的個(gè)人計(jì)算機(jī)等正在飛速發(fā)展。 隱形化 今后將擺脫顯示屏、鍵盤(pán)加主機(jī)的傳統(tǒng)形像，電視計(jì)算機(jī)、影音計(jì)算機(jī)等將大量出現(xiàn)。1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展(fzhn)方向 3.1 微型計(jì)算機(jī)3.1.1 微型計(jì)算機(jī)概述 3共二十七頁(yè)3.1 微型(wixng)計(jì)算機(jī)3.1.1 微型計(jì)算機(jī)概述 2微型計(jì)算機(jī)基本(jbn)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)主板（又稱(chēng)母板）CPU硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器顯示器適配器內(nèi)存電源4共二十七頁(yè)3.1.2微型(wixng)計(jì)算機(jī)分類(lèi)和性能指標(biāo)1微型計(jì)算機(jī)的分類(lèi)1

3、）按組成(z chn)結(jié)構(gòu)分類(lèi) 單片機(jī) 組成部分集成在一個(gè)超大規(guī)模芯片上 單板機(jī) 各組成部分裝配在一塊印刷電路板上 多板機(jī) 各組成部分裝配在多塊印刷電路板上2）按用途分類(lèi)微型計(jì)算機(jī)按用途可分為臺(tái)式、便攜式、手持式等。2微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo) CPU指標(biāo) CPU字長(zhǎng)、時(shí)鐘頻率。 運(yùn)算速度 每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)。 內(nèi)存容量 內(nèi)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力。5共二十七頁(yè)常見(jiàn)(chn jin)微機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)、電視、影音三模式 平板電腦 家庭網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī) 移動(dòng)計(jì)算機(jī) 6共二十七頁(yè)P(yáng)C99規(guī)范要求主板各接口必須(bx)采用有色識(shí)別標(biāo)識(shí)，方便識(shí)別3.2 微型(wixng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 3.2.1系統(tǒng)主板優(yōu)化板

4、上元件布局配合ATX電源，實(shí)現(xiàn)軟關(guān)機(jī)MODEM遠(yuǎn)程遙控開(kāi)關(guān)機(jī)需要配合專(zhuān)門(mén)的ATX機(jī)箱使用主板：AT結(jié)構(gòu)和ATX結(jié)構(gòu) ATX新型主板結(jié)構(gòu)規(guī)范：7共二十七頁(yè)3.2.1系統(tǒng)(xtng)主板內(nèi)存(ni cn)總線插槽接口卡CPU串行接口USB接口芯片組8共二十七頁(yè)3.2.1系統(tǒng)(xtng)主板芯片組決定了主板的結(jié)構(gòu)及CPU的使用。根據(jù)芯片的功能(gngnng)，可分為南橋芯片和北橋芯片。南橋芯片主要負(fù)責(zé)I/O接口控制、IDE設(shè)備（硬盤(pán)等）控制以及高級(jí)能源管理等；北橋芯片負(fù)責(zé)與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存、AGP、PCI數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部傳輸，由于北橋芯片的發(fā)熱量較高，所以芯片上會(huì)裝有散熱片。 9共二十七頁(yè)系統(tǒng)(

5、xtng)主板上的輔助功能1.CPU監(jiān)控(jin kn)功能具備對(duì)CPU電壓的自動(dòng)偵測(cè)，CPU測(cè)溫和過(guò)熱保護(hù)功能2.高級(jí)電源管理接口(ACPI)功能ACPI標(biāo)準(zhǔn)：使操作系統(tǒng)能夠執(zhí)行各種對(duì)電源和系統(tǒng)配置進(jìn)行控制的功能。1）自動(dòng)開(kāi)機(jī)2）系統(tǒng)休眠兩種方法： STD：休眠至硬盤(pán) STR：休眠至內(nèi)存10共二十七頁(yè)3.2.2 CPU CPU字長(zhǎng)：內(nèi)部各寄存器之間一次能夠傳遞的數(shù)據(jù)位 位寬 與外部設(shè)備之間一次能夠傳遞的數(shù)據(jù)位 x位CPU 通常用CPU字長(zhǎng)和位寬來(lái)稱(chēng)呼CPU。例如，Pentium CPU字長(zhǎng)是32位，位寬是64位，稱(chēng)為超32位CPU。 CPU外頻：CPU總線頻率 CPU主頻：CPU內(nèi)核電路的實(shí)

6、際(shj)工作頻率 生產(chǎn)工藝技術(shù)：通常用微米級(jí)別數(shù)字來(lái)描述 2.衡量CPU性能(xngnng)的主要技術(shù)指標(biāo)1CPU分類(lèi)通用式嵌入式11共二十七頁(yè)CPU現(xiàn)有(xin yu)的常用的處理器品種1)Intel微處理器PentiumCeleronItaniumXeonBanias2)龍芯12共二十七頁(yè)內(nèi)部存儲(chǔ)器訪問(wèn)速度快信息(xnx)暫時(shí)性相對(duì)價(jià)格高外部(wib)存儲(chǔ)器訪問(wèn)速度慢信息永久性相對(duì)價(jià)格低3.2.3 存儲(chǔ)器微型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器分內(nèi)部存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器13共二十七頁(yè)（1）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory，簡(jiǎn)稱(chēng)RAM)RAM通常指計(jì)算機(jī)主存，使用動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，制作成內(nèi)存

7、條形式出現(xiàn)。CPU對(duì)它們既可讀出又可寫(xiě)入數(shù)據(jù)。（2）只讀存儲(chǔ)器(Read only Memory，簡(jiǎn)稱(chēng)ROM)CPU對(duì)它們只取不存，其信息用戶(hù)無(wú)法修改(xigi)。斷電時(shí)信息不會(huì)丟失。ROM中一般存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理程序。（3）高速緩沖存儲(chǔ)器Cache是介于CPU和內(nèi)存之間的一種可高速存取信息的芯片，用于解決它們之間的速度沖突問(wèn)題，內(nèi)部(nib)存儲(chǔ)器CPUCacheRAM14共二十七頁(yè)（1）軟盤(pán)(run pn)用表面(biomin)涂有磁性材料柔軟的聚酯材料制成讀寫(xiě)軟盤(pán)時(shí)，磁頭直接接觸盤(pán)面。常用軟盤(pán)容量為1.44MB新型磁盤(pán)具有100MB250MB容量（2）硬盤(pán)硬盤(pán)片是由涂有磁性材料的鋁合金構(gòu)

8、成讀寫(xiě)硬盤(pán)時(shí)，磁性圓盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的托力使磁頭懸浮在盤(pán)面上而不接觸盤(pán)面硬盤(pán)容量視具體類(lèi)型而定外部存儲(chǔ)器1.磁介質(zhì)存儲(chǔ)器15共二十七頁(yè)柱面扇區(qū)磁道硬盤(pán)的磁道、扇區(qū)、柱面硬盤(pán)片讀寫(xiě)磁頭16共二十七頁(yè)衡量(hng ling)光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器傳輸數(shù)據(jù)速率的指標(biāo)叫做倍速，一倍速率= 150KB/秒常用： 只讀型光盤(pán)CD-ROM一次性可寫(xiě)入光盤(pán)CD-R，需要光盤(pán)刻錄機(jī)完成數(shù)據(jù)的寫(xiě)入后繼產(chǎn)品DVD-ROM，DVD-ROM一倍速率是1.3MB/秒（1）光盤(pán)(un pn)2.光介質(zhì)存儲(chǔ)器分類(lèi)：CD：只讀型CD-R：可錄式：只能寫(xiě)一次CD-RW：可重復(fù)刻錄17共二十七頁(yè) 磁光技術(shù)(jsh)移動(dòng)存儲(chǔ)產(chǎn)品磁盤(pán)技術(shù)與光技術(shù)結(jié)

9、合 Flash存儲(chǔ)設(shè)備 閃存芯片為存儲(chǔ)介質(zhì)采用(ciyng)USB的接口可擦寫(xiě)100萬(wàn)次以上 移動(dòng)硬盤(pán)性?xún)r(jià)比非常好USB1.0 USB2.0 IEEE13943.移動(dòng)存儲(chǔ)產(chǎn)品 18共二十七頁(yè)3.2.4 總線(zn xin)與接口處理器存儲(chǔ)子系統(tǒng)I/O子系統(tǒng)總線：微處理器與各部件和外圍設(shè)備(wi wi sh bi)共用的連接線路19共二十七頁(yè)總線(zn xin)分類(lèi)地址總線:傳輸(chun sh)地址信息數(shù)據(jù)總線:傳輸數(shù)據(jù)信息控制總線:傳輸控制信息內(nèi)部總線：連接CPU的各個(gè)組成部件（芯片內(nèi)部）系統(tǒng)總線：連接計(jì)算機(jī)中各大部件（CPU,內(nèi)存，外存，輸入設(shè)備，輸出設(shè)備)外部總線：連接計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備(

10、CPU,聲卡顯卡網(wǎng)卡圖形卡)連接對(duì)象傳輸對(duì)象并行總線:通信速度快、實(shí)時(shí)性好串行總線:簡(jiǎn)易、方便、靈活 通信方式 按總線內(nèi)傳輸?shù)男畔⒎N類(lèi)來(lái)分按總線連接的對(duì)象來(lái)分按通信方式來(lái)分20共二十七頁(yè)總線(zn xin)分類(lèi)系統(tǒng)總線：1)ISA2)PCI3)AGP計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備(wi b sh bi)接口：1)串行接口2)并行接口3)USB接口4)IEEE1394接口5)硬盤(pán)接口: IDE,EIDE,SCSI按通信方式來(lái)分AGP圖形加速端口是專(zhuān)供3D加速卡(3D顯卡)使用的接口。它直接與主板的北橋芯片相連，且該接口讓視頻處理器與系統(tǒng)主內(nèi)存直接相連，避免經(jīng)過(guò)窄帶寬的PCI總線而形成系統(tǒng)瓶頸，增加3D圖形數(shù)據(jù)

11、傳輸速度，而且在顯存不足的情況下還可以調(diào)用系統(tǒng)主內(nèi)存，所以它擁有很高的傳輸速率，這是PCI等總線無(wú)法與其相比擬的。AGP接口主要可分為AGP1X/2X/PRO/4X/8X等類(lèi)型。 PCI(peripheralcomponentinterconnect)總線插槽它是由Intel公司推出的一種局部總線。它定義了32位數(shù)據(jù)總線，且可擴(kuò)展為64位。它為顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、電視卡、MODEM等設(shè)備提供了連接接口，它的基本工作頻率為33MHz，最大傳輸速率可達(dá)132MB/s。 21共二十七頁(yè)外設(shè)接口(ji ku)“4”-鍵盤(pán)(jinpn)和鼠標(biāo)接口“5”-并行接口“6”-串行接口“7”和“9”-usb接口“

12、8”-ieee 1394接口“10”-雙絞以太網(wǎng)線接口“11”-聲卡輸入/輸出接口22共二十七頁(yè)總線(zn xin)微處理器地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線內(nèi)存(ni cn)插槽外存接口I/O接口其他I/O主存儲(chǔ)器硬盤(pán)等各種外設(shè)鍵盤(pán)顯示接口電路微處理器、總線、存儲(chǔ)器、接口電路和外設(shè)邏輯關(guān)系 23共二十七頁(yè)P(yáng)CI總線(zn xin)PCI總線(zn xin)功能圖24共二十七頁(yè)3.2.5 輸入(shr)輸出設(shè)備 I/O設(shè)備(shbi)與處理器間的連接數(shù)據(jù)寄存器: 用來(lái)存放主機(jī)與外設(shè)之間傳送的數(shù)據(jù)控制寄存器: 用來(lái)存放處理器發(fā)給外設(shè)的命令信息狀態(tài)寄存器: 用來(lái)保存外設(shè)及接口的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)寄存器P0控制寄存器P1狀態(tài)寄存器P2I/O設(shè)備25共二十七頁(yè)1輸入(shr)設(shè)備鍵盤(pán),鼠標(biāo),掃描儀,軌跡球,光筆,觸摸屏.2.輸出設(shè)備打印機(jī)顯示器 輸入(shr)輸出設(shè)備 26共二十七頁(yè)內(nèi)容摘要第三章 微型計(jì)算機(jī)硬件組成。微型計(jì)算機(jī)按用途可分為臺(tái)式、便攜式、手持式等。主板：AT結(jié)構(gòu)和ATX結(jié)構(gòu)。根據(jù)芯片的功能，可分為南橋芯片和北橋芯片。南橋芯片主要負(fù)責(zé)I/O接口控制(kngzh)、IDE設(shè)備（硬盤(pán)等）控制(kngzh)以及高級(jí)能源管理等。具備對(duì)CP