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(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器2.1.3 I/O總線和總線和I/O接口接口2BIOSn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(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器（ROM）芯片中的芯片中的一組機(jī)器語(yǔ)言程序一組機(jī)器語(yǔ)言程序n功能：功能：n診斷計(jì)算機(jī)故障診斷計(jì)算機(jī)故障n啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作啟動(dòng)計(jì)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、鼠標(biāo)、磁盤讀寫、屏幕顯示等屏

2、幕顯示等)nBIOS 芯片芯片n保存保存BIOS的只讀存儲(chǔ)器的只讀存儲(chǔ)器(ROM)芯片芯片3BIOS 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(cè)計(jì)算機(jī)硬件故障檢測(cè)計(jì)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(dòng)計(jì)算機(jī)工作，加載并進(jìn)入操作系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)啟動(dòng)計(jì)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(shí)間、口令、配置參數(shù)等設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)：日期、時(shí)間、口令、配置參數(shù)等n常用外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序常用外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序（Driver） 實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤、顯示器、軟驅(qū)和硬盤等常

3、用外部設(shè)備輸實(shí)現(xiàn)對(duì)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4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(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱內(nèi)存或主存簡(jiǎn)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(duì)較小成本高、容量相對(duì)較小n直接與直接與CPU連接，連接，CPU(指令指令)可以可以對(duì)對(duì)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(chǔ)器屬于揮發(fā)性存儲(chǔ)器( (volatile) )，用于，用于臨時(shí)存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)臨時(shí)存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)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)

4、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(dòng)時(shí)，執(zhí)行任務(wù)啟動(dòng)時(shí)，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(zhǎng)久批傳送到外存以長(zhǎng)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(duì) 數(shù) 據(jù) 的 運(yùn)對(duì) 數(shù) 據(jù) 的 運(yùn)算和處理算和處理n外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱外存外存或輔

5、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(jì)算機(jī)運(yùn)行程序計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，外存中的程序及相關(guān)數(shù)據(jù)必須先時(shí)，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(chǔ)器屬于不揮發(fā)性存儲(chǔ)器( (Nonvolatile) )，用于長(zhǎng)久存放系統(tǒng)中幾乎所有的信息用于長(zhǎng)久存放系統(tǒng)中幾乎所有的信息5內(nèi)存儲(chǔ)器的分類及應(yīng)用內(nèi)存儲(chǔ)器的分類及應(yīng)用n內(nèi)存由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片組成，芯片有多種類型：內(nèi)存由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片組成，芯片有多種類型：半導(dǎo)體半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器只只 讀讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器(ROM)隨機(jī)存取隨機(jī)存取存

6、儲(chǔ)器存儲(chǔ)器(RAM)靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)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(chǔ)器（快擦除存儲(chǔ)器（Flash ROM）（用作（用作Cache存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器） （用作（用作主存儲(chǔ)器）主存儲(chǔ)器） 每個(gè)存儲(chǔ)單元每個(gè)存儲(chǔ)單元(cell)由由6個(gè)晶體管組成個(gè)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(duì)電器干擾相對(duì)不很敏感對(duì)電器干擾相對(duì)不很敏感 比比DRAM更快，也更貴更快，也更貴 每個(gè)存儲(chǔ)單元由每個(gè)存儲(chǔ)單元由1個(gè)電容和個(gè)電容和1個(gè)晶體管組成個(gè)晶體管組成. 每每10-100 ms必須刷新一次必須

7、刷新一次 對(duì)電器干擾比較敏感對(duì)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(chǔ)器）存儲(chǔ)器）(圖形卡、硬盤控制器圖形卡、硬盤控制器)6主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器n主存是主存是CPU可直接訪問的可直接訪問的存儲(chǔ)器，用于存放供存儲(chǔ)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(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPU速度差距愈來(lái)愈大速度差距愈來(lái)愈大n主存主存DRAM, 硬盤與硬盤與CPU 之間的速度差距愈來(lái)愈大：之間的速度差距愈來(lái)愈大：?jiǎn)栴}：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(gè)數(shù)量級(jí)）

8、，個(gè)數(shù)量級(jí)），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(shí)，存寫數(shù)時(shí)，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(chǔ)器，它由儲(chǔ)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(shí)，程序運(yùn)行時(shí)，CPU使用的一部分使用的一部分?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)/指令會(huì)預(yù)先成批拷貝在指令會(huì)預(yù)先成批拷貝在cache中，中，cache的內(nèi)容是主存的內(nèi)容是主存儲(chǔ)器中部分內(nèi)容的映象儲(chǔ)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(shí)，先檢查指令

9、時(shí)，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(chǔ)器而不用訪問主存儲(chǔ)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(chǔ)器中存儲(chǔ)器中cache主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)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(jí)采用多級(jí)cache技術(shù)技術(shù)(2級(jí)或級(jí)或3級(jí)等級(jí)等)10計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)cache存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器(RAM和和ROM)外存儲(chǔ)器（軟盤、硬盤、光盤）外存儲(chǔ)器（軟

10、盤、硬盤、光盤）后備存儲(chǔ)器（磁帶庫(kù)、光盤庫(kù)）后備存儲(chǔ)器（磁帶庫(kù)、光盤庫(kù)）內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器寄存器寄存器典型容量典型容量1KB幾個(gè)幾個(gè)MB幾個(gè)幾個(gè)GB100GB-1TB10TB-100TB典型存取時(shí)間典型存取時(shí)間1 ns2 ns10 ns10 ms10 s11 關(guān)于計(jì)算機(jī)中的總線關(guān)于計(jì)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(gè)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(gè)共享的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(diǎn)：總線的特點(diǎn)：1 共享共享 ； 2 高速高速 n總線的性能：數(shù)據(jù)通路寬度

11、；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(chǔ)器總線存儲(chǔ)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(duì)應(yīng)主板上兩種擴(kuò)充插槽：對(duì)應(yīng)主板上兩種擴(kuò)充插槽： PCI插槽插槽 PCI-E插槽插槽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

12、位位傳輸速率傳輸速率:133MB/s PCI-E x1插槽插槽1個(gè)串行傳輸個(gè)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(gè)串行傳輸通道；個(gè)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(gè)設(shè)備、串行傳輸高速、可連接多個(gè)設(shè)備、串行傳輸n傳輸速率：傳輸速率：nUSB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

13、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(gè)設(shè)個(gè)設(shè)備備n可通過(guò)可通過(guò)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(shí)標(biāo)識(shí)USB 3.014近年一級(jí)相關(guān)試題近年一級(jí)相關(guān)試題 以下以下_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

14、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(chǔ)器中，四種存儲(chǔ)器中，_是易失性存儲(chǔ)器。是易失性存儲(chǔ)器。 CPU執(zhí)行指令需要從存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)執(zhí)行指令需要從存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)搜索的順序是時(shí)，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、顯示器和硬盤