計(jì)算機(jī)的組成第二章微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

第二章微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

-硬件系統(tǒng)的組成

嶷中央處理單元CPU

藥主存儲(chǔ)器（內(nèi)部存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱內(nèi)存）

藥輔助存儲(chǔ)器（外部存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱外存）

藥輸入淅出（W設(shè)備

數(shù)據(jù)處理

00011101

+10010101

數(shù)據(jù)流指令流10110010

存儲(chǔ)設(shè)備

MEMORY程序控制：指令流是根據(jù)程序產(chǎn)生

1.微處理器MPU高速的數(shù)字處理和程序控制的核心部件

2.主存儲(chǔ)器RAM隨機(jī)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)容量，存取速度，RW口RCM

非揮發(fā)性存儲(chǔ)介質(zhì)，頁(yè)面式存儲(chǔ)，存儲(chǔ)容量較

3.大容量存儲(chǔ)設(shè)備DBK

大，存取速度較慢

4.數(shù)字化輸入設(shè)備N(xiāo)PUT把外部的物理量，鍵擊，光波，聲音數(shù)字化為dgits

5.輸出設(shè)備OUTPUT把數(shù)字d詢its化為表意的、視覺(jué)的圖形符號(hào)

計(jì)

算

機(jī)

的

主

機(jī)

結(jié)

構(gòu)

計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

ROM6科

bwcmal

CMM

ports

-二一

=

:

s

.

=

￡

m

u

=

c

s

l

-

i

t

u

-

_

u三

r

-

x

E

-三

u，

u三

-

=

M

=

-

-

H

=

h

Z

w

u

r

.

-

.

.

.

J計(jì)算機(jī)主板

RRfiflSSOR__

?Slot1forIntel?Pentium?II/III

C-7100/112*/124*/133/142*/152*MHzSystemBus

CHIPSET

?VIAApolloProFamilyAGPset

.AurealAU8810PCISoundchip

D.tAM

:8MBto1GBDRAMsize

.4x3.3VDIMMSockets

:Supports8/16/32/64/128/256MBSDRAM

:SupportsECCTypeDIMMModule(72bits)

SLOT

:1xAMR(AudioModemRiser)Slot

:1xAGPSlotSupports2X/4Xmode

:5xPCISlotSupports33M'.,乙&PCI2.2

1xISASlot

:2xUltraDMA33/66BusMasterIDEports

:1xFDD,2xCOM,1xLPT,PS/2Keyboard,

FG/2Mouseonboard

1xJoystick,1xLine-in,1xLine-out,1xMIC

2xUSBportsonboard

2xUSBprotsbycable

4微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的主要芯片

^80386DX~~(PENTIUMIII)

?82340PC/ATchipset

1o82345DATA-BUFFER,(DRAMPARITYBITS,SWITCHINGBETWEEN

RAM-BUS&MPU-LOCAL-BUS&I/O-DATA-BUS)

2O82346SYSTEMCONTROL,(SYSTEMCLOCK,MPU-LOCAL-BUS&

ISAXPANSION-BUSCTRLSIGNUDMA、I/OCONTROLSIGNLS,RAM-CTRL&

ADDRESSING,I/O-SIGNL,BUS-SIGNL)

3o82344ISACONTROLLERXPANSION-BUSCTRLSIGNL,DMACTRL,IRQ,

DMACTRL,PAGING,CLOCKREGS,SOUNDDRV,)

4082341外圍芯片chipset:SERIAL-PORT,PARALLELPORT,

KEYBOARD&MOUSECTRL,HARDDISKIDE,FUNCTIONSFORISAEXPANSION

BUS,POWERMNGMNT.

?BIOSEPROMCHIP,82385DXCACHE,

8237ADMA,8259AIRQ-PIC,8254CLOCK-REGS,

微型計(jì)算機(jī)的基本組成說(shuō)明

微單計(jì)算機(jī)的基本組成微處理器MPU高速的數(shù)字處理和

程序控制的核心部件

主存儲(chǔ)器RAM存儲(chǔ)容量，讀寫(xiě)存取速度，RAM和ROM

數(shù)據(jù)總線DATABUS數(shù)據(jù)傳送的通道，掛接、連

接各個(gè)互連部件的主要設(shè)施

插槽SLOT在機(jī)器母板上，可以插印刷

電路卡，用于添加新設(shè)備

外接端口PORT用于添加新設(shè)備，但電路卡

在機(jī)器外。USB標(biāo)準(zhǔn)將口

★大容量存儲(chǔ)設(shè)備

SECONDARYSTORAGE

硬盤(pán)HARDDISKDIGITS?正負(fù)磁極0,

11/夕ijp牛夕IJ

軟盤(pán)FLOPPY

存儲(chǔ)卡PCCARDDIGITS?正負(fù)磁極0,1

排列陣列

光盤(pán)CDROMDIGITS?激光束反射的0,

JLTTO0.《?

1鳧暗序列

L微機(jī)外設(shè)

土數(shù)字化輸入設(shè)備

INPUT

鍵盤(pán)KEYBORD擊鍵超DIGITS

鼠標(biāo)MOUSE擊鍵藥位置DIGITS

盛命令

★輸出設(shè)備OUTPUT

終端顯示器CRT、LCDDIGITS藥顯示亮點(diǎn)陣列，

明暗點(diǎn)的陣列圖案

激光打印機(jī)DIGITS藥顯示亮點(diǎn)陣列，

LASERPRINTER明暗點(diǎn)的陣列圖案

L信息在計(jì)算機(jī)中的處理

散機(jī)的組成

hMn+算機(jī)硬件的核心，E口主存儲(chǔ)器

區(qū)外部設(shè)備（外設(shè)）：外存、XX設(shè)備

微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)

F機(jī)的總線

?總線：信息傳輸?shù)墓餐坊蛲ǖ?/p>

怒總線包括：數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制

總線

怒總線上傳送的信息：數(shù)據(jù)、控制指令

與內(nèi)總線：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的傳輸線

/外總線：系統(tǒng)和系統(tǒng)之間的傳輸線

藥輸入淅出總線（線）：連接計(jì)算

機(jī)之間或連接計(jì)算機(jī)和它的外設(shè)

-局部總線或片總線

名稱ISAEISASTDVESA(VL-BUS)MCAPCI

適用80286,IBM386,Z-80,i486,PC-ATIBMPC機(jī)奔騰PC,

機(jī)型386,486486,586V20,V40兼容機(jī)與工作站PowerPC

最大16MB/S33MB/S2MB/s266MB/S40MB/S133MB/S

傳輸率

總線覽度16位32位8位32位32位32位

總線8MHz8.33MHz2MHz66MHz10MHz。?33MHz

工作速率

地址覽度24322032/3232/64

負(fù)載能力86無(wú)限制6無(wú)限制3

/ISA=IndustryStandardArchitecture

絡(luò)VESA=VideoBectronicsStandardsAssociation

/PCI=PeripheralComponentInterconnect

護(hù)二節(jié)中央處理單元（CEU

一、CR為計(jì)算機(jī)的核心

/勺基本功能：執(zhí)行指令、負(fù)責(zé)控制微機(jī)的所有動(dòng)作

（運(yùn)算、控制、計(jì)算機(jī)與設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送）

/5芯片是將運(yùn)算器、控制器和寄存器集成在一個(gè)半導(dǎo)體

基片內(nèi)，稱為微處理器

幺運(yùn)算器或“算術(shù)邏輯單元”（ALUArithmeticLogic

Ulit）

算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算（至少一個(gè)皿專用浮點(diǎn)數(shù)

計(jì)算芯片——“協(xié)處理器”或“浮點(diǎn)處理器”）

幺控制器：指令執(zhí)行的順序、控制各種部件的動(dòng)作

好寄存器組（R:暫存數(shù)據(jù)、命令

寄存器分類：指令寄存器、地址寄存器、程序計(jì)數(shù)

器、累加寄存器、狀態(tài)寄存器

中央處理單元（cpn

II勺基本指令一“指令系統(tǒng)”

的存儲(chǔ)器訪問(wèn)指令：存儲(chǔ)器與QU存儲(chǔ)器

與存儲(chǔ)器之間

算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令：

條件判斷和分支指令：根據(jù)條件判斷的結(jié)

巢楠定下一4旨令的執(zhí)行方向

鋁輸入輸出指令：外設(shè)與主存或中間的數(shù)

據(jù)交換

控制和系統(tǒng)指令：對(duì)系統(tǒng)的特殊功能

/CR的性能

-執(zhí)行指令的速度：MIPS

絡(luò)一次處理數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)（CH1勺“字長(zhǎng)”或“數(shù)據(jù)寬度”）

然指令本身的處理能力：例如RISC（ReducedInstructionSet

Computer）芯片技術(shù)，將復(fù)雜的指令系統(tǒng)簡(jiǎn)化成基本指令系統(tǒng)，指

令系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，速度大大提高

早期CH典型的型號(hào)及主要特征

幺CH的王要技木指標(biāo)

區(qū)總線接口：

區(qū)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線：/間、可與主存之間

系統(tǒng)時(shí)鐘(主頻NHz)：產(chǎn)生周期性的同步信號(hào)

存脩器尋址空.間：..

年代CPU名稱廠名位數(shù)引線數(shù)指令數(shù)時(shí)鐘頻率

(MHz)

19738080Inter8

19748080AInter840782-3

1974M6800Motorola840721

1976Z80Zilog8401582.5

19778085Inter840803-6

19788086Inter1640805-10

1979Z-8000Zilog1640974

1979M-6800Motorola16/3264618

技術(shù)規(guī)格8086808880186801888028680386i486Pentium

總線接口16位8位16位8位16位32位32位64位

內(nèi)部數(shù)據(jù)16位16位16位16位16位32位32位64位

總線寬度

時(shí)鐘頻率5,8,105;86;86;84,6,8,1016,25,3320,25,33,75,90,120,

(MHz)50,66,100133,166,200

存儲(chǔ)器1MB1MB1MB16MB16MB4GB4GB264

尋址空間

協(xié)處理器接口有有有有有有

協(xié)處理器80878087808780878028780387內(nèi)含內(nèi)含

引線數(shù)4040686868132

第三節(jié)主存儲(chǔ)器（NkinNfemor訥存）

一=

==二=m--C

三

m==三=

三=

三

=-三

3==3-

=二=-c

二_l

三3nE

==二=m

三tm=

，

二

三s

=-1一

三

二=￡

三.

=￡z三

□三==

：-

=m二

.二:=--

二

-三-==

三---￡

-二-==

二

三=

=?

三s

三===

-主存儲(chǔ)器的信息訪問(wèn)速度快而存三

=

二-

二sft

5-sm三

三

S丞

:三n

X-=

H一

儲(chǔ)容量較小.s=

-用于存放正在運(yùn)行的程序和有關(guān)

怒操作:讀出、寫(xiě)入、讀寫(xiě)、訪問(wèn)

（Access）

以為5直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)

住要指標(biāo)：容量和速度

名存儲(chǔ)容量：Kilobytes2］。=102存節(jié)

MegabytesNB220=1,048,57件節(jié)

w內(nèi)存條：一小塊印刷電路，為便于擴(kuò)容，存儲(chǔ)采用模塊結(jié)構(gòu)

/存取速度：60ns120ns,（ns=1（T渺）

」二、內(nèi)存的分類

絡(luò)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RandcmAccessNfemorry:R^I

態(tài)只讀存儲(chǔ)器(ReadOnlyIVfeniory:ROME

絡(luò)RM由5隨機(jī)地讀出和寫(xiě)入，存放正在執(zhí)行的程序及數(shù)

據(jù)，關(guān)機(jī)后，RW內(nèi)容消失

-KM只能讀出，不能寫(xiě)入的內(nèi)存。存放固定的程序或數(shù)

據(jù)，關(guān)機(jī)后，存儲(chǔ)內(nèi)容不被破壞

絡(luò)掩膜型⑼僅廠家可寫(xiě)

鋁HRCM用戶用專用寫(xiě)入器寫(xiě)入，僅一次，例游戲中的

程序

上可改寫(xiě)可擦除可編輯RCM(EFRMErasableHO):

可在專用的寫(xiě)入器控制下，將用戶程序固化在IW,

長(zhǎng)期保存，若需要修改內(nèi)容，或用紫外線照射

/(E?RRCMElectricallyEFRCM:外加電源再寫(xiě)入

新的信息

J高速緩存（Cach4

?z一般微機(jī)和工作站上大致為幾十到幾百導(dǎo)節(jié)

隹緩存技術(shù)

M命中

鋁失誤

ICPU*?!高速緩存**主存儲(chǔ)器I

3第四節(jié)輔助存儲(chǔ)器

-外圍存儲(chǔ)器（如軟硬磁盤(pán)）信息容量大但速度

較慢，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里常用的各種系統(tǒng)軟件、應(yīng)

用軟件具有有關(guān)數(shù)據(jù)存放在那里

-另外一些外圍設(shè)備，如大容量磁盤(pán)、磁帶、光

盤(pán)等，容量更大但工作速度更慢

態(tài)磁帶、磁盤(pán)、磁鼓、光盤(pán)：用于存儲(chǔ)大量的用

戶數(shù)據(jù)

句與內(nèi)存相比：外存容量大，速度慢，價(jià)格低。

可讀寫(xiě)，適于長(zhǎng)期保存

-重要指標(biāo)：容量、速度

一、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器（簡(jiǎn)稱軟驅(qū)）和軟盤(pán)

力J'質(zhì)：表面涂有磁性材料

怒原理：磁頭將計(jì)算機(jī)內(nèi)的電信息轉(zhuǎn)換成磁信息

寫(xiě)入磁盤(pán)；讀出時(shí)，通過(guò)磁頭及相應(yīng)電路將磁

信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

軟驅(qū)的構(gòu)成:

-直流馬達(dá)、步進(jìn)馬

達(dá)、磁頭及相應(yīng)電

路

與直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯軸

帶動(dòng)磁盤(pán)恒速旋轉(zhuǎn)

-步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)磁頭

運(yùn)動(dòng)

J一、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器（簡(jiǎn)稱軟驅(qū)）和軟盤(pán)

怒軟盤(pán)的規(guī)格：面（side）、磁道（tracl^湎、扇區(qū)

（Sector）邪道、字節(jié)腐區(qū)

絡(luò)總?cè)萘?字節(jié)數(shù)隔區(qū)X扇區(qū)數(shù)褥道X磁道數(shù)湎X面數(shù)

鋁戲寸高密度軟盤(pán)：512X18X80X2=1.44vB

-軟驅(qū)類型和構(gòu)成

-尺寸：賣(mài)寸、裝寸

,密度：低密度、高密度

西在高密度軟驅(qū)上可讀寫(xiě)低密

度軟盤(pán)，反之不然

員賓寸高密度軟驅(qū)：1.2m

360KB

藥泱寸高密度軟驅(qū)：1.44VE

720KB

＞軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器（簡(jiǎn)稱軟驅(qū)）和軟盤(pán)

-軟盤(pán)的使用

藥防寫(xiě)入狀態(tài)：寫(xiě)保護(hù)：只讀不寫(xiě)

質(zhì)磁盤(pán)使用前的準(zhǔn)備，格式化

員不應(yīng)使手指或其他物體直接接觸磁盤(pán)的磁性

表面

-應(yīng)當(dāng)盡量避免灰塵

如軟盤(pán)不易靠近強(qiáng)磁場(chǎng)

-軟盤(pán)不易重壓或彎折

藥不易在過(guò)熱和過(guò)冷的環(huán)境里存放以免損壞

I二、硬盤(pán)

。J5<*9rTQ，?<“OtJ?"dC?5l

相對(duì)固定

怒容量：10VB-幾GB

藥存取速度：十幾個(gè)ms—

70ms（磁頭定位、磁區(qū)等

待、傳輸時(shí)間）

readiw

heads

]—、硬盤(pán)

―-----------

「規(guī)格：頭(Hea@柱面

(Cylinder)扇區(qū)白磨設(shè)&間管圜輜的蟒

-磁盤(pán)控制器的兩個(gè)常用IEE(E-[EB2(48(166

標(biāo)準(zhǔn)系列3317100NB4

surface1

I三、光盤(pán)

為光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，光盤(pán)

湍點(diǎn)

第儲(chǔ)容量大：

680V6每片，可

將聲音、圖像、

文字?jǐn)?shù)據(jù)等信息

存入光盤(pán)。

CIKMJMK的標(biāo)

準(zhǔn)外設(shè)

濤命長(zhǎng)：無(wú)磨

損

入光盤(pán)

(CcnpactDiskRCM的特征：用激光

速以光學(xué)方式讀取記錄在直徑12cr#J塑料圓盤(pán)

上的信號(hào)坑，記錄密度達(dá)700Kbit/nrf

LaserBeam

StrikesSurface

ofSpinningDisk

Focusing

Coil

Objective

Lens

PulsesofLight

LandLaserConverted'

BeamtoO'sand1*s

Reflected

LaserBeam

Prism

Light-sensing

Diode

Laser

Diode

第五節(jié)輸入輸出設(shè)備

西一、計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備

怒鍵盤(pán)

上鼠標(biāo)（MDUSQ器

-其他輸入設(shè)備

-二、計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備

/顯示系統(tǒng)

-打印機(jī)

必其它輸出設(shè)備

T一、計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備

回田|觸娜I蛭IImfeFoo^|MK4I條歹碼||峻n|曄

MZEEM

切特7E功能鍵

/shift上檔鍵：上排符號(hào)或改變大小寫(xiě)

丁Loc導(dǎo)母鎖定鍵

*功能鍵*退格鍵：刪除光標(biāo)前一個(gè)字符

忘Ente眄車(chē)換行：結(jié)束一行邏輯或命令

鍵才丁字機(jī)鍵盤(pán)區(qū)或組合鍵：Ctr相戒A1后其它鍵配合使用

本字鍵區(qū)幺Ctrl+C中斷當(dāng)前系統(tǒng)正在運(yùn)行的程序,

盤(pán)給出系統(tǒng)提示符

，光標(biāo)控制鍵區(qū)珞Ctr1+Alt+De1:系統(tǒng)熱啟動(dòng)

幺Ctrl+P連機(jī)打印

ControlCapsAlternateShiftKeysEnter/ReturnSecondCursorControlDeleteKeyInsertKey

KeyLockKeyControlKeyKeys

(④鼠標(biāo)(MDUS。器

怒用以確定顯示屏幕的位置坐標(biāo)。通過(guò)串行通信接口與

計(jì)算機(jī)連接

區(qū)分類：機(jī)械式、光電式

與鼠標(biāo)器的操作：移動(dòng)、單擊、雙擊、拖動(dòng)

!（3其他輸入設(shè)備

即觸摸屏~~

與軌跡球

隹平板數(shù)字化儀：平板磁標(biāo)器，輸入圖紙信息

-掃描儀：整幅圖形或文字資料經(jīng)過(guò)光電變換，輸入計(jì)算

機(jī)，形成圖像（Image）

-聲卡：語(yǔ)音、識(shí)別

軌條形碼（barcode）：是由一組黑白相間、寬窄不等的線

條而形成的代碼，通過(guò)一定的編碼規(guī)則來(lái)表示字母、數(shù)字

或某些符號(hào)。閱讀時(shí)，通過(guò)光源掃過(guò)條形碼，由于黑白條

碼的反射光強(qiáng)弱不同，利用光敏元件接收它并輸出不同的

高低電平，經(jīng)譯碼器就可以轉(zhuǎn)換成機(jī)器可讀的數(shù)據(jù)輸入計(jì)

算機(jī)進(jìn)行處理。

(3)其他輸入設(shè)備

光學(xué)字符識(shí)別(OCROpticalCharacter

Recognition)：應(yīng)用舉例：英語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)考試

的答卷的判分。英文OCR漢字OCR

磁字符識(shí)別(MICRMagneticInk

CharacterRecognition)：應(yīng)用舉例：銀

行在發(fā)放支票本時(shí)，預(yù)先用Micm碼器用

包含磁性顆粒的材料制成的墨水，將支票

代碼印在每張支票的最下一行，便于用計(jì)

算機(jī)存儲(chǔ)和查詢儲(chǔ)戶的信息。

:、計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備

與計(jì)算機(jī)輸出信息：圖象、文字、聲音、數(shù)據(jù)（網(wǎng)絡(luò)）

詢出的形式：“軟拷貝”、“硬拷貝”

(1)顯示系統(tǒng)=顯示器十顯示適配卡

Three-GunCRTElectronBeamShadowMaskPhosphor-Coated記顯示器：原理與電

Screen視機(jī)類似

罐率：6/耨丁

『0津768,

1280*1024

像素光點(diǎn)直徑

逐行或隔行掃描

Analog

Signal

顯示卡：從顯存中

讀像素信息，發(fā)送

皿?a

（1）顯示系統(tǒng)

鋁幀存儲(chǔ)器（顯存）：25g51第102電,

其大小影響速度、顏色及分辨率

區(qū)顯示的顏色數(shù)：1色（啦：）、25飽（泡）、

64m（1玳）、ISVfe（2?、真彩色）

/顯示系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)：CIAKAV34TCA

/例：VX字符點(diǎn)陣8X16

圖形：640X480X2fe

320X200X25飽

TCA1024X768X25飽

1280X1024X25色

(2)打印機(jī)

A匕

必將輸出信息以字符、圖形、表格等形式印刷在紙上的輸出

設(shè)備

扮類

W擊打式和非擊打式

瑞打式：機(jī)械式，點(diǎn)陣

打印機(jī)

西非擊打式：利用化學(xué)、

物理方式

好串式、行式、頁(yè)式

語(yǔ)色打印機(jī)與黑白

打印機(jī)

J(2)打印機(jī)

T字符擊打式打印機(jī)：通過(guò)字符擊打色帶逐字,逐行，逐頁(yè)

打印，速度快

鋁2點(diǎn)陣式打印機(jī)：通過(guò)“打印針”擊打色帶打印字符、漢字和

圖形。

-3,噴墨打卬機(jī)：液體墨水由小噴孔噴出，要求紙張質(zhì)量好

LaserBeamPhotosensitiveDrum

與激光打印機(jī)：計(jì)算

機(jī)來(lái)的數(shù)據(jù)控制激光

器，照射硒鼓(光敏

鼓)經(jīng)過(guò)墨粉盒形成

影象，再印到紙面上,

經(jīng)加力和加熱將影象

轉(zhuǎn)移到打印紙上

toPaperSheetofPaper

」（2）打E□機(jī)

F打印機(jī)的指標(biāo)

-打印的分辨率（質(zhì)量）和打印幅面寬度：EPI（EbtPer

Inc晦英寸點(diǎn)陣數(shù)）_—

好點(diǎn)陣式打印機(jī)：18（T300nPI,8（03冷字符

幺激光打印機(jī)：30g600DPI,M（210mnX297m^

-打印速度

，點(diǎn)陣式打印機(jī)：300cps（字符加）

好激光打印機(jī)：幾?十幾由（頁(yè)石）

才丁印機(jī)的并行和串行接口

才丁印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序代

網(wǎng)絡(luò)適配卡、

聲卡、解壓卡、160?6fraphics“d?■Hi?〃匕

figure6-1O

繪圖儀（圖

P82）、

數(shù)據(jù)投影板

（圖P83數(shù)

據(jù)投影