計算機硬件基礎(chǔ)0

1、計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ) 學習方法 計算機文化基礎(chǔ)、電子技 術(shù)等課程的學生。學 時：48學時（講課28學時，實驗20 學時） 1計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ) 學習方法課程內(nèi)容：計算機的發(fā)展簡介。 計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)知識。 CPU的結(jié)構(gòu)與工作原理。 指令系統(tǒng)與匯編語言。 總線技術(shù)。 存儲器。 輸入/輸出系統(tǒng)和中斷系統(tǒng)。 接口電路（包含定時/計數(shù)器、 A/D和D/A轉(zhuǎn)換器）。 外部設(shè)備。2計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ) 學習方法學習難點：1.許多硬件知識沒有實物對應， 比較抽象，邏輯性強。 2.一種新的思維模式。 3.硬件技術(shù)更新快，感覺所學 的硬件知識技術(shù)陳舊，無興趣。3計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ) 學習方法學習方法：1. 充分利用

2、課堂學習知識。 課堂學習非常重要，教師把知識和心得甚至經(jīng)驗傳授給同學們。2. 理論和實驗相結(jié)合 實驗是理解理論知識最重要的環(huán)節(jié)。許多硬件一種新的思維模式。3. 平時多積累知識 硬件知識首先具有一個良好的基礎(chǔ)，然后才能夠談到多積累。建立自身興趣愛好。4計算機基本原理5課程計劃計算機簡單發(fā)展歷程存儲程序計算機原理6計算機簡單發(fā)展歷程?7計算機的發(fā)展按照計算機所用的邏輯元件（電子器件）來劃分計算機的時代： 第一代電子計算機(1946年到1957年）：基本邏輯電路由電子管組成。 第二代電子計算機（1958年到1964年）：基本邏輯電路由晶體管電子元件組成。 第三代電子計算機（1965年到1970年）：

3、基本邏輯電路由小規(guī)模集成電路組成。 第四代電子計算機（1971年以后）：采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路構(gòu)成邏輯電路。晶體管，1956年諾貝爾獎，集成電路，2000年諾貝爾獎8幾種電子元件比較電子管9幾種電子元件比較晶體管10幾種電子元件比較集成電路11第一臺電子計算機（ENIAC）5000次加法/秒體重28噸占地170m218800只電子管1500個繼電器功率150KW12今天的計算機 2003年： 90納米 2007年： 65納米 2008年： 45納米 2010年： 32納米1986年：1200納米小巧且便宜納米=10-9 米CPU工藝13今天的計算機功耗低 150KW 幾十W運算速度快 每

4、秒進行1012 次1415存儲程序計算機原理?16馮-諾依曼計算機采用二進制表示數(shù)據(jù)與指令將程序?qū)崿F(xiàn)存儲到主存儲器中，使計算機在工作時自動的從存儲器中讀取指令和數(shù)據(jù)由于運算器存儲器控制器輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成計算機系統(tǒng)焦點人物1946年6月 美籍匈牙利人馮.諾依曼博士(Dr.Hohn von Neumann) 論文:計算機裝置邏輯結(jié)構(gòu)初探產(chǎn)品：“存儲程序式“計算機，電子離散變量計算機（The Electronic Discrete Variable Computer）EDVAC17輸入設(shè)備存儲器輸出設(shè)備運算器控制器控制信號反饋信號操作指令地址指令馮-諾依曼計算機18微型計算機系統(tǒng)的

5、組成基本術(shù)語微型計算機 -簡稱uC或MC（MicroComputer），是指以微處理器為核心，配上存儲器、輸入輸出接口電路及系統(tǒng)總線所組成的計算機，又稱主機或微電腦。單板微型計算機19微型計算機系統(tǒng)的組成基本術(shù)語微型計算機系統(tǒng)-簡稱uCS或MCS（MicroComputer System）是指以衛(wèi)星計算機為中心，配以相應的外圍設(shè)備、電源和輔助電路以及指揮微型計算機工作的操作系統(tǒng)軟件所構(gòu)成的系統(tǒng)。微型計算機系統(tǒng) 20微型計算機系統(tǒng)的組成微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)的關(guān)系21微型計算機系統(tǒng)的組成微型計算機系統(tǒng)的基本組成 微型計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)

6、軟件系統(tǒng)22微型計算機系統(tǒng)的組成硬件系統(tǒng)輸入設(shè)備輔助存儲設(shè)備輸出設(shè)備運算器主存儲器控制器存儲器CPU數(shù)據(jù)流控制流指令流主機外設(shè)23微型計算機系統(tǒng)的組成硬件系統(tǒng)實例示意圖24微型計算機系統(tǒng)的組成軟件系統(tǒng)完整的計算機系統(tǒng)除了硬件系統(tǒng)外，還必須配置有軟件系統(tǒng)。計算機軟件通常分為兩類：系統(tǒng)軟件和用戶軟件。25主機外設(shè)中央處理器（CPU）內(nèi)存運算器控制器隨機存儲器（RAM）只讀存儲器（ROM）高速緩沖存儲器（Cache）輸出設(shè)備：顯示器、打印機、繪圖儀、音響等輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀、麥克風等外存：軟盤、硬盤、光盤、閃存（優(yōu)盤）等系統(tǒng)軟件應用軟件語言處理程序：C、Pascal、FOR

7、TRAN、Visual BASIC等操作系統(tǒng)：Dos、Windows、UNIX、Linux、MAC OS X實用程序：診斷程序、排錯程序等專用應用軟件：如各企業(yè)的管理信息系統(tǒng)等通用應用軟件：辦公軟件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、計算機輔助設(shè)計等硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)的組成26微型計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)的層次構(gòu)成 用 戶系統(tǒng)應用程序操 作 系 統(tǒng)機 器 語 言硬 件 系 統(tǒng)27微機硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 典型的計算機硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一種面向系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)。用系統(tǒng)總線將各個部件連接起來。28微機硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)根據(jù)所傳送信息的內(nèi)容和作用不同，系統(tǒng)總線分為3種：數(shù)據(jù)總線（Data Bus，DB）地址總線（A

8、ddress Bus，AB）控制總線（Control Bus，CB）采用總線結(jié)構(gòu)時，系統(tǒng)中各部件均掛在總線上，可以使微機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單，易于維護，并具有更大的靈活性和更好的可擴展性。29一個簡單的微處理器主要由運算器、控制器和內(nèi)部寄存器陣列3個基本部分組成。運算器用來進行算術(shù)或邏輯運算以及移位循環(huán)等操作控制器將指令功能轉(zhuǎn)化為控制信號內(nèi)部寄存器組用來保存控制或運算的數(shù)據(jù)及結(jié)果等累加器數(shù)據(jù)寄存器程序計數(shù)器地址寄存器標志寄存器微機硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)30微機系統(tǒng)的主要性能指標字長字長指CPU進行運算和數(shù)據(jù)處理的最基本的信息位長度，也就是一次可以處理的二進制數(shù)碼的位數(shù)。計算機的字長已經(jīng)由8位、16位發(fā)

9、展到現(xiàn)在的32位、64位。 運算速度 運算速度是指計算機每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，單位為每秒百萬條指令 主存容量主存容量是指主存儲器所能存儲二進制信息的總量。內(nèi)存容量越大。微型計算機的存儲單元數(shù)越多,其“記憶”的功能越強。 外圍設(shè)備的配置 外部設(shè)備的配置及擴展能力主要指計算機系統(tǒng)連接各種外部設(shè)備的可能性、靈活性和適應性。 系統(tǒng)軟件配置 軟件配置也是衡量微機性能的主要指標，主要考察其操作系統(tǒng)是否操作簡單，功能強大而且能夠滿足用戶要求 31CPU的主要參數(shù) 主頻CPU的工作頻率，如平時說P4 1.8G即主頻為1.8GHz外頻 CPU的外部時鐘頻率，一般為66MHz、100MHz、133MHz等，現(xiàn)

10、在可以達到333MHz或者更高。倍頻 CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。主頻=外頻倍頻微機系統(tǒng)的主要性能指標32CPU的主要參數(shù)接口指CPU和主板連接的接口，接口方式有引腳式、卡式、觸點式、針腳式。目前主流針腳式。根據(jù)針腳數(shù)不同，常見Socket 370、Socket 423、Socket 478、Socket 775緩存一種可以提升CPU存取數(shù)據(jù)效率的存儲器。有L1或L2甚至L3緩存。L1緩存單位一般為KB。多媒體指令集專門為提高計算機在多媒體、三維圖形方面的應用能力而增加的指令。主要有Intel的MMX、SSE/SSE2和AMD的3D Now指令集。微機系統(tǒng)的主要性能指標33CPU的主要參數(shù)制造工藝 決定集成度。早期有0