计算机组成原理课件11第十一章计算机系统.ppt

第第1111章章 计算机系统概述计算机系统概述1 111.1 11.1 计算机系统概述计算机系统概述一、计算机系统的分类一、计算机系统的分类 目前常用的是目前常用的是1966年弗林根据指令流和数年弗林根据指令流和数据流数量进行分类的方法。其中据流数量进行分类的方法。其中指令流指令流是机器执是机器执行的指令序列，行的指令序列，数据流数据流是由指令流调用的数据序是由指令流调用的数据序列。可将计算机系统分成下列四类。列。可将计算机系统分成下列四类。1.单指令流单数据流（单指令流单数据流（SISD）计算机系统计算机系统 通常由一个运算器和一个存储器组成。通常由一个运算器和一个存储器组成。通常由一个运算器和一个存储器组成。通常由一个运算器和一个存储器组成。典型的典型的典型的典型的SISDSISD计算机每次执行一条指令。每次从存储器取（或存）一计算机每次执行一条指令。每次从存储器取（或存）一计算机每次执行一条指令。每次从存储器取（或存）一计算机每次执行一条指令。每次从存储器取（或存）一个数据。为了提高运算速度有些个数据。为了提高运算速度有些个数据。为了提高运算速度有些个数据。为了提高运算速度有些SISDSISD计算机设置了指令计算机设置了指令计算机设置了指令计算机设置了指令流水线和运算操作流水线流水线和运算操作流水线流水线和运算操作流水线流水线和运算操作流水线,有些还设置了多个功能部件和有些还设置了多个功能部件和有些还设置了多个功能部件和有些还设置了多个功能部件和多体交叉存储器。多体交叉存储器。多体交叉存储器。多体交叉存储器。2 2 2.2.单指令流多数据流（单指令流多数据流（单指令流多数据流（单指令流多数据流（SIMDSIMD）计算机系统计算机系统计算机系统计算机系统l l 通常通常通常通常由一个指令控制部件多个运算器和多个存储器组成。由一个指令控制部件多个运算器和多个存储器组成。由一个指令控制部件多个运算器和多个存储器组成。由一个指令控制部件多个运算器和多个存储器组成。各各各各运算器和各存储器之间通过互联网络进行通信。在程序运行时由运算器和各存储器之间通过互联网络进行通信。在程序运行时由运算器和各存储器之间通过互联网络进行通信。在程序运行时由运算器和各存储器之间通过互联网络进行通信。在程序运行时由指令控制部件向各个运算器指令控制部件向各个运算器指令控制部件向各个运算器指令控制部件向各个运算器 播送播送播送播送 同一条指令，所有同一条指令，所有同一条指令，所有同一条指令，所有 活动的活动的活动的活动的”处理器在同一时刻执行同样的指令，这就是单指令流；各活动处理器在同一时刻执行同样的指令，这就是单指令流；各活动处理器在同一时刻执行同样的指令，这就是单指令流；各活动处理器在同一时刻执行同样的指令，这就是单指令流；各活动的的的的”运算器执行指令时所需的数据是从它本身专用的存储器中取运算器执行指令时所需的数据是从它本身专用的存储器中取运算器执行指令时所需的数据是从它本身专用的存储器中取运算器执行指令时所需的数据是从它本身专用的存储器中取的，所以各运算器所处理的数据是各不相同的，这就是多数据流。的，所以各运算器所处理的数据是各不相同的，这就是多数据流。的，所以各运算器所处理的数据是各不相同的，这就是多数据流。的，所以各运算器所处理的数据是各不相同的，这就是多数据流。为各个运算器所专用的存储器又叫局部存储器。为各个运算器所专用的存储器又叫局部存储器。为各个运算器所专用的存储器又叫局部存储器。为各个运算器所专用的存储器又叫局部存储器。l l3.3.多指令流单数据流（多指令流单数据流（多指令流单数据流（多指令流单数据流（MISDMISD）计算机系统计算机系统计算机系统计算机系统l l MISDMISD计算机系统在计算机系统在计算机系统在计算机系统在同一时刻执行多条指令，但处理同一个同一时刻执行多条指令，但处理同一个同一时刻执行多条指令，但处理同一个同一时刻执行多条指令，但处理同一个数据。数据。数据。数据。大多数人认为能列在这一系统中的计算机很少或根本不存大多数人认为能列在这一系统中的计算机很少或根本不存大多数人认为能列在这一系统中的计算机很少或根本不存大多数人认为能列在这一系统中的计算机很少或根本不存在。在。在。在。4.4.多指令流多数据流（多指令流多数据流（多指令流多数据流（多指令流多数据流（MIMDMIMD）计算机系统计算机系统计算机系统计算机系统l l 典型的典型的典型的典型的MIMDMIMD计算机系统计算机系统计算机系统计算机系统由多台运算器（包括指令控制部件由多台运算器（包括指令控制部件由多台运算器（包括指令控制部件由多台运算器（包括指令控制部件和运算器）和多个存储器组成，并有一个互联网络实现各运算器和运算器）和多个存储器组成，并有一个互联网络实现各运算器和运算器）和多个存储器组成，并有一个互联网络实现各运算器和运算器）和多个存储器组成，并有一个互联网络实现各运算器和各存储器之间的通信。和各存储器之间的通信。和各存储器之间的通信。和各存储器之间的通信。每个运算器执行各自的指令，存取各自每个运算器执行各自的指令，存取各自每个运算器执行各自的指令，存取各自每个运算器执行各自的指令，存取各自的数据。的数据。的数据。的数据。3 3 二、提高计算机系统运算速度的方法二、提高计算机系统运算速度的方法 提高计算机系统的运算速度的方法可归纳为两种提高计算机系统的运算速度的方法可归纳为两种提高计算机系统的运算速度的方法可归纳为两种提高计算机系统的运算速度的方法可归纳为两种:1.1.改进器件工艺减少芯片线宽，提高集成度与工作频改进器件工艺减少芯片线宽，提高集成度与工作频改进器件工艺减少芯片线宽，提高集成度与工作频改进器件工艺减少芯片线宽，提高集成度与工作频宽宽宽宽 2.2.改进计算机系统结构，并使各部件之间的速度匹配。改进计算机系统结构，并使各部件之间的速度匹配。改进计算机系统结构，并使各部件之间的速度匹配。改进计算机系统结构，并使各部件之间的速度匹配。针对单机系统已介绍过改进系统结构的方法有针对单机系统已介绍过改进系统结构的方法有针对单机系统已介绍过改进系统结构的方法有针对单机系统已介绍过改进系统结构的方法有:(1)(1)采用多个通用寄存器来暂存运算的中间结果采用多个通用寄存器来暂存运算的中间结果采用多个通用寄存器来暂存运算的中间结果采用多个通用寄存器来暂存运算的中间结果,以减以减以减以减少访问存储器次数。少访问存储器次数。少访问存储器次数。少访问存储器次数。（2 2）采用多体交叉存储器和）采用多体交叉存储器和）采用多体交叉存储器和）采用多体交叉存储器和cachecache以协调以协调以协调以协调CPUCPU和存储和存储和存储和存储器之间的速度匹配。器之间的速度匹配。器之间的速度匹配。器之间的速度匹配。（3 3）CPUCPU和输入输出设备并行工作，以减少和输入输出设备并行工作，以减少和输入输出设备并行工作，以减少和输入输出设备并行工作，以减少 CPUCPU等等等等待和空闲时间。待和空闲时间。待和空闲时间。待和空闲时间。（4 4）操作重叠的流水线工作方式。）操作重叠的流水线工作方式。）操作重叠的流水线工作方式。）操作重叠的流水线工作方式。在本章中，我们将介绍多种计算机系统，其发展的最在本章中，我们将介绍多种计算机系统，其发展的最在本章中，我们将介绍多种计算机系统，其发展的最在本章中，我们将介绍多种计算机系统，其发展的最终目的是增强计算机处理能力和提高运算速度。终目的是增强计算机处理能力和提高运算速度。终目的是增强计算机处理能力和提高运算速度。终目的是增强计算机处理能力和提高运算速度。4 4 三、开放系统三、开放系统 开放系统是当前计算机用户和制造商的热门话题，开放系统是当前计算机用户和制造商的热门话题，开放系统是当前计算机用户和制造商的热门话题，开放系统是当前计算机用户和制造商的热门话题，也是计算机工业最重要的发展趋势。至今对开放系统还也是计算机工业最重要的发展趋势。至今对开放系统还也是计算机工业最重要的发展趋势。至今对开放系统还也是计算机工业最重要的发展趋势。至今对开放系统还没有一个确切的定义，因此讨论一下开放系统是很有必没有一个确切的定义，因此讨论一下开放系统是很有必没有一个确切的定义，因此讨论一下开放系统是很有必没有一个确切的定义，因此讨论一下开放系统是很有必要的。要的。要的。要的。专有系统与开放系统专有系统与开放系统专有系统与开放系统专有系统与开放系统 1.1.专有系统。硬件和软件都由一家公司提供，并不专有系统。硬件和软件都由一家公司提供，并不专有系统。硬件和软件都由一家公司提供，并不专有系统。硬件和软件都由一家公司提供，并不向外提供技术。从历史上看，一些有名的大计算机公司，向外提供技术。从历史上看，一些有名的大计算机公司，向外提供技术。从历史上看，一些有名的大计算机公司，向外提供技术。从历史上看，一些有名的大计算机公司，如如如如 IBMIBM、DECDEC都是靠独家专利的计算机发迹的。都是靠独家专利的计算机发迹的。都是靠独家专利的计算机发迹的。都是靠独家专利的计算机发迹的。2.2.开放系统。硬件和软件可由多家公司提供，计算开放系统。硬件和软件可由多家公司提供，计算开放系统。硬件和软件可由多家公司提供，计算开放系统。硬件和软件可由多家公司提供，计算机系统的所有部分，如计算机体系结构、系统总线、操机系统的所有部分，如计算机体系结构、系统总线、操机系统的所有部分，如计算机体系结构、系统总线、操机系统的所有部分，如计算机体系结构、系统总线、操作系统、窗口系统、数据库、图形用户接口作系统、窗口系统、数据库、图形用户接口作系统、窗口系统、数据库、图形用户接口作系统、窗口系统、数据库、图形用户接口、计算机网计算机网计算机网计算机网络和通信服务等都是开放的，符合与制造商无关的国际络和通信服务等都是开放的，符合与制造商无关的国际络和通信服务等都是开放的，符合与制造商无关的国际络和通信服务等都是开放的，符合与制造商无关的国际标准。这样厂商之间很容易进行分工，用户可以选用市标准。这样厂商之间很容易进行分工，用户可以选用市标准。这样厂商之间很容易进行分工，用户可以选用市标准。这样厂商之间很容易进行分工，用户可以选用市场上最好的、适合应用的软件、硬件组成计算机系统或场上最好的、适合应用的软件、硬件组成计算机系统或场上最好的、适合应用的软件、硬件组成计算机系统或场上最好的、适合应用的软件、硬件组成计算机系统或信息系统。信息系统。信息系统。信息系统。5 5 四、计算机系统的性能评测四、计算机系统的性能评测四、计算机系统的性能评测四、计算机系统的性能评测 在计算机系统的研制、选型、选购、引进谈判以及在计算机系统的研制、选型、选购、引进谈判以及在计算机系统的研制、选型、选购、引进谈判以及在计算机系统的研制、选型、选购、引进谈判以及对已有计算机的改进过程中，计算机系统的性能评测，对已有计算机的改进过程中，计算机系统的性能评测，对已有计算机的改进过程中，计算机系统的性能评测，对已有计算机的改进过程中，计算机系统的性能评测，是一项不可缺少的重要工作。是一项不可缺少的重要工作。是一项不可缺少的重要工作。是一项不可缺少的重要工作。1 1.评测性能的几种方法评测性能的几种方法评测性能的几种方法评测性能的几种方法 计算机的时钟频率在一定程度上反映了机器速度，计算机的时钟频率在一定程度上反映了机器速度，计算机的时钟频率在一定程度上反映了机器速度，计算机的时钟频率在一定程度上反映了机器速度，一般来讲，主频越高，速度越快。但是相同频率不同体一般来讲，主频越高，速度越快。但是相同频率不同体一般来讲，主频越高，速度越快。但是相同频率不同体一般来讲，主频越高，速度越快。但是相同频率不同体系结构的机器，其速度可能会相差很多倍，因此还需要系结构的机器，其速度可能会相差很多倍，因此还需要系结构的机器，其速度可能会相差很多倍，因此还需要系结构的机器，其速度可能会相差很多倍，因此还需要有其他方法来测试速度。有其他方法来测试速度。有其他方法来测试速度。有其他方法来测试速度。早期的计算机速度是通过计算得来的，当时根据各早期的计算机速度是通过计算得来的，当时根据各早期的计算机速度是通过计算得来的，当时根据各早期的计算机速度是通过计算得来的，当时根据各类指令的执行频率按一定的比例估算，得到平均运算速类指令的执行频率按一定的比例估算，得到平均运算速类指令的执行频率按一定的比例估算，得到平均运算速类指令的执行频率按一定的比例估算，得到平均运算速度、这种方法很不精确，因为在不同程序中，不同指令度、这种方法很不精确，因为在不同程序中，不同指令度、这种方法很不精确，因为在不同程序中，不同指令度、这种方法很不精确，因为在不同程序中，不同指令的使用频率是不同的，而且数据长度、指令系统功能、的使用频率是不同的，而且数据长度、指令系统功能、的使用频率是不同的，而且数据长度、指令系统功能、的使用频率是不同的，而且数据长度、指令系统功能、CacheCache、流水线等与机器的性能有很大关系。在计算时流水线等与机器的性能有很大关系。在计算时流水线等与机器的性能有很大关系。在计算时流水线等与机器的性能有很大关系。在计算时不能得到充分反映。不能得到充分反映。不能得到充分反映。不能得到充分反映。6 6 另外有一种通过计算处理速率另外有一种通过计算处理速率另外有一种通过计算处理速率另外有一种通过计算处理速率（processing data processing data raterate，简称简称简称简称PDRPDR）值的方法来衡量机器性能。值的方法来衡量机器性能。值的方法来衡量机器性能。值的方法来衡量机器性能。PDRPDR值大值大值大值大机器性能好。机器性能好。机器性能好。机器性能好。PDRPDR是指令操作数的平均位数和指令平均速是指令操作数的平均位数和指令平均速是指令操作数的平均位数和指令平均速是指令操作数的平均位数和指令平均速度的比值（加权）。度的比值（加权）。度的比值（加权）。度的比值（加权）。PDRPDR值主要对值主要对值主要对值主要对CPUCPU和主存储器的速度和主存储器的速度和主存储器的速度和主存储器的速度进行度量，与真正的机器运行速度有不少差别。进行度量，与真正的机器运行速度有不少差别。进行度量，与真正的机器运行速度有不少差别。进行度量，与真正的机器运行速度有不少差别。等效乘法速率（等效乘法速率（等效乘法速率（等效乘法速率（equivalent multiply rateequivalent multiply rate，简称简称简称简称EMREMR）曾是美国政府确定计算机出口许可证浮点性能的曾是美国政府确定计算机出口许可证浮点性能的曾是美国政府确定计算机出口许可证浮点性能的曾是美国政府确定计算机出口许可证浮点性能的限制性指标。限制性指标。限制性指标。限制性指标。核心程序法是把程序中应用得最频繁的那部分核心程核心程序法是把程序中应用得最频繁的那部分核心程核心程序法是把程序中应用得最频繁的那部分核心程核心程序法是把程序中应用得最频繁的那部分核心程序作为评价计算机性能的标准程序。但因程序短，以致访序作为评价计算机性能的标准程序。但因程序短，以致访序作为评价计算机性能的标准程序。但因程序短，以致访序作为评价计算机性能的标准程序。但因程序短，以致访存的局部性大存的局部性大存的局部性大存的局部性大CacheCache命中率偏高。命中率偏高。命中率偏高。命中率偏高。基准程序法（基准程序法（基准程序法（基准程序法（benchmarkbenchmark）是目前一致承认的较好是目前一致承认的较好是目前一致承认的较好是目前一致承认的较好的测试方法。在下面我们将讲到各种基准测试程序，测试的测试方法。在下面我们将讲到各种基准测试程序，测试的测试方法。在下面我们将讲到各种基准测试程序，测试的测试方法。在下面我们将讲到各种基准测试程序，测试的结果通常整数性能用的结果通常整数性能用的结果通常整数性能用的结果通常整数性能用 MIPSMIPS（百万次整数运算指令秒）百万次整数运算指令秒）百万次整数运算指令秒）百万次整数运算指令秒）；浮点性能用；浮点性能用；浮点性能用；浮点性能用 MFLOPSMFLOPS（百万次浮点运算指令秒）等百万次浮点运算指令秒）等百万次浮点运算指令秒）等百万次浮点运算指令秒）等表示。通常将表示。通常将表示。通常将表示。通常将 VAX l lVAX l l7878的运算速度定为的运算速度定为的运算速度定为的运算速度定为 1 1MIPSMIPS。7 7 2.基准测试程序基准测试程序 1）整数测试程序）整数测试程序 2）浮点测试程序）浮点测试程序 3）计算机综合测试程序）计算机综合测试程序SPEC 4）事务处理测试程序）事务处理测试程序 5）行业基准测试）行业基准测试 3.准测试的公正性和准确性准测试的公正性和准确性 所有基准测试组织都是中立的，一般是非赢所有基准测试组织都是中立的，一般是非赢利的。测试结果一般来说是公正的，但是外界的利的。测试结果一般来说是公正的，但是外界的干扰可能会冲击基准测试的公正性。干扰可能会冲击基准测试的公正性。因此基准测试所获得的局部结论是基本可信因此基准测试所获得的局部结论是基本可信的，但不足以准确反映实际使用效果。的，但不足以准确反映实际使用效果。8 811.2.1 11.2.1 微处理器及微型计算机概述微处理器及微型计算机概述 目前，微处理器和微机正在向着更微型化、更目前，微处理器和微机正在向着更微型化、更高速、更廉价和多图形、超媒体、更强功能的方向高速、更廉价和多图形、超媒体、更强功能的方向发展。其结果是，一方面各种便携式微机发展。其结果是，一方面各种便携式微机(笔记本、笔记本、掌上微机等）将大量涌现；另一方面将超级微机和掌上微机等）将大量涌现；另一方面将超级微机和巨型机技术紧密结合、融为一体的巨型机技术紧密结合、融为一体的“微巨机微巨机”也将也将不断问世。今天，伴随着分布式计算技术、网络通不断问世。今天，伴随着分布式计算技术、网络通讯技术和多媒体技术的发展，计算机的应用将以前讯技术和多媒体技术的发展，计算机的应用将以前所未有的速度发展。所未有的速度发展。11.2 11.2 微机系统微机系统9 9 l l 微机的核心是微处理器。当前世界上影响最大的半微机的核心是微处理器。当前世界上影响最大的半微机的核心是微处理器。当前世界上影响最大的半微机的核心是微处理器。当前世界上影响最大的半导体器件生产厂家是导体器件生产厂家是导体器件生产厂家是导体器件生产厂家是 IntelIntel公司。公司。公司。公司。IntelIntel公司创建于公司创建于公司创建于公司创建于 19681968年开始主要生产存储器芯片，后来转向微处理器。年开始主要生产存储器芯片，后来转向微处理器。年开始主要生产存储器芯片，后来转向微处理器。年开始主要生产存储器芯片，后来转向微处理器。自从自从自从自从19811981年年年年IBMIBM公司选择公司选择公司选择公司选择IntelIntel的微处理器推出它的第的微处理器推出它的第的微处理器推出它的第的微处理器推出它的第一台一台一台一台PCPC后，获得了极大成功使后，获得了极大成功使后，获得了极大成功使后，获得了极大成功使IntelIntel公司毫不费力地登公司毫不费力地登公司毫不费力地登公司毫不费力地登上芯片之王的宝座。上芯片之王的宝座。上芯片之王的宝座。上芯片之王的宝座。l l 微处理器沿着增加字长、提高主频、提高集成度的微处理器沿着增加字长、提高主频、提高集成度的微处理器沿着增加字长、提高主频、提高集成度的微处理器沿着增加字长、提高主频、提高集成度的方向发展。微处理器的性能指标有地址总线位数，内部方向发展。微处理器的性能指标有地址总线位数，内部方向发展。微处理器的性能指标有地址总线位数，内部方向发展。微处理器的性能指标有地址总线位数，内部总线位数，外部数据总线位数，物理地址总线空间，时总线位数，外部数据总线位数，物理地址总线空间，时总线位数，外部数据总线位数，物理地址总线空间，时总线位数，外部数据总线位数，物理地址总线空间，时钟频率，芯片集成度和制造工艺。但是以上的指标反映钟频率，芯片集成度和制造工艺。但是以上的指标反映钟频率，芯片集成度和制造工艺。但是以上的指标反映钟频率，芯片集成度和制造工艺。但是以上的指标反映的是芯片的性能，还不能完全代表微机系统的性能。影的是芯片的性能，还不能完全代表微机系统的性能。影的是芯片的性能，还不能完全代表微机系统的性能。影的是芯片的性能，还不能完全代表微机系统的性能。影响系统性能的还有微处理器与内存之间的总线速度，地响系统性能的还有微处理器与内存之间的总线速度，地响系统性能的还有微处理器与内存之间的总线速度，地响系统性能的还有微处理器与内存之间的总线速度，地址总线宽度，数据总线宽度，芯片内部是否设置浮点协址总线宽度，数据总线宽度，芯片内部是否设置浮点协址总线宽度，数据总线宽度，芯片内部是否设置浮点协址总线宽度，数据总线宽度，芯片内部是否设置浮点协处理器，是否设置处理器，是否设置处理器，是否设置处理器，是否设置CacheCache（一级和二级）等。一级和二级）等。一级和二级）等。一级和二级）等。1010 l l 下面介绍一下总线速度下面介绍一下总线速度 开始时微处器芯片内部的时钟频率与总线频率开始时微处器芯片内部的时钟频率与总线频率一致，后来出现了倍频技术使微处器内部时钟频率一致，后来出现了倍频技术使微处器内部时钟频率可以高于总线频率。例如，可以高于总线频率。例如，133MHz的的Pentium其主频为其主频为133MHz，而总线为而总线为66MHz，这是因为这是因为芯片内部更容易提高工作频率的缘故。如倍频设为芯片内部更容易提高工作频率的缘故。如倍频设为3.5主板的外频总线设为主板的外频总线设为100MHz，那么那么CPU就将就将以以350MHZ的频率工作。现在的的频率工作。现在的Intel CPU通常将通常将倍频锁死，所以只能调整外频进行超频了。值得注倍频锁死，所以只能调整外频进行超频了。值得注意的是超频过高会损坏意的是超频过高会损坏CPU。目前一些主板采用目前一些主板采用了无跳线方式，它通常在了无跳线方式，它通常在BIOS里面用软件的方法里面用软件的方法来设置来设置CPU的倍频和外频，这样使用户超频更方的倍频和外频，这样使用户超频更方便了。便了。1111 微型计算机的分类微型计算机的分类l 按按微微处处理理器器的的位位数数,可可分分为为:4位位机机、8位位机、机、16位机位机、32位机和位机和64位机等。位机等。l 按按外外形形和和使使用用特特点点，可可分分为为台台式式微微机机和和笔记本式微机。笔记本式微机。l 按结构可分为单片机、单板机和多板机。按结构可分为单片机、单板机和多板机。1212l l 1.单单片片机机是是最最简简单单的的微微型型机机,它它仅仅由由一一块块超超大大规规模模集集成成电电路路组组成成。CPU、存存储储器器、I0接接口口电电路路和和总总线线制制作作在在一一块块很很小小的的芯芯片片上上，使使用用简简单单的的开开发发装装置置可可以以对对它它进进行行在在线线开开发发。单单片片机机在在智智能能化化仪仪器器仪仪表表、家家用用电电器器和和其其它它各各种种嵌嵌入式系统中获得了广泛的应用。入式系统中获得了广泛的应用。l l 2.单单板板机机规规模模比比单单片片机机大大,它它的的CPU、存存储储器器和和I0接接口口电电路路都都各各是是一一块块大大规规模模集集成成电电路路芯芯片片。这这些些芯芯片片再再加加上上若若干干附附加加逻逻辑辑电电路路和和简简单单的的键键盘盘数数码码显显示示器器装装在在一一块块印印刷刷电电路路板板上上，便便构构成成一一个个单单板板机机。单单板板机机结结构构简简单单，价价格格低低廉廉，性性能能较较好好。常常用用作作过过程程控控制制和和各各种种仪仪器器、仪表、装置的控制部件。仪表、装置的控制部件。1313l l 3.多多板板机机即即通通常常所所说说的的台台式式微微机机，CPU、ROM、RAM、I0接接口口都都装装在在系系统统板板(又又叫叫主主板板)上上。系系统统板板上上另另外外还还有有一一些些扩扩展展插插槽槽和和接接口口，用用于于插插入入存存储储板板和和I0适适配配板板以以扩扩充充存存储储器器容容量量和和增增加加外外设设。系系统统板板、扩扩充充板板、磁磁盘盘、光光盘盘驱驱动动器器和和系系统统电电源源等等一一起起装装在在一一个个方方形形机机箱箱中中，称称之之为为主主机机。主主机机再再外外加加一一个个键键盘盘、鼠鼠标标和和CRT显示器，便构成了一台完整的微机。显示器，便构成了一台完整的微机。l l 4.笔记本式微机是一种体积极小、重量极笔记本式微机是一种体积极小、重量极轻，但又功能很强的便携式完整微机，通常装轻，但又功能很强的便携式完整微机，通常装放在一个公文包式的小盒中。从笔记本式微机放在一个公文包式的小盒中。从笔记本式微机又衍生出掌上微机和膝上微机又衍生出掌上微机和膝上微机.1414 11.2.3 11.2.3 个人数字助理个人数字助理(简称简称PDAPDA)l l PDA(personal digital assistant)PDA(personal digital assistant)的概念是的概念是的概念是的概念是AppleApple公司于公司于公司于公司于19921992年提出来的，年提出来的，年提出来的，年提出来的，19931993年年年年AppleApple公司发布了第一个公司发布了第一个公司发布了第一个公司发布了第一个PDAPDA产品。产品。产品。产品。PDAPDA、掌上电脑以及各类视频游戏机实际上是配备有特殊图形显示、掌上电脑以及各类视频游戏机实际上是配备有特殊图形显示、掌上电脑以及各类视频游戏机实际上是配备有特殊图形显示、掌上电脑以及各类视频游戏机实际上是配备有特殊图形显示设备的普通计算机，只是在软件上的扩展能力有限，常见的网络计设备的普通计算机，只是在软件上的扩展能力有限，常见的网络计设备的普通计算机，只是在软件上的扩展能力有限，常见的网络计设备的普通计算机，只是在软件上的扩展能力有限，常见的网络计算机和算机和算机和算机和WebWeb终端也属于这个档次。他们都配备有一个处理器、数兆终端也属于这个档次。他们都配备有一个处理器、数兆终端也属于这个档次。他们都配备有一个处理器、数兆终端也属于这个档次。他们都配备有一个处理器、数兆内存，一般带有图形显示设备（游戏机经常要借用电视机作为显示内存，一般带有图形显示设备（游戏机经常要借用电视机作为显示内存，一般带有图形显示设备（游戏机经常要借用电视机作为显示内存，一般带有图形显示设备（游戏机经常要借用电视机作为显示设备），但没有更多其他的配置。这样，才能保证它们相对廉价。设备），但没有更多其他的配置。这样，才能保证它们相对廉价。设备），但没有更多其他的配置。这样，才能保证它们相对廉价。设备），但没有更多其他的配置。这样，才能保证它们相对廉价。l l 1 1、PDAPDA的特点的特点的特点的特点l l PDAPDA是一个面向广大用户的计算和通信的设备，它不同于其他是一个面向广大用户的计算和通信的设备，它不同于其他是一个面向广大用户的计算和通信的设备，它不同于其他是一个面向广大用户的计算和通信的设备，它不同于其他类型计算机，具有以下特点。类型计算机，具有以下特点。类型计算机，具有以下特点。类型计算机，具有以下特点。l l 体积小，重量轻便于握在手中或放在口袋里。集计算和通体积小，重量轻便于握在手中或放在口袋里。集计算和通体积小，重量轻便于握在手中或放在口袋里。集计算和通体积小，重量轻便于握在手中或放在口袋里。集计算和通信于一体适合于移动办公人员使用。信于一体适合于移动办公人员使用。信于一体适合于移动办公人员使用。信于一体适合于移动办公人员使用。l l 具有适用的应用软件具有电子记事簿的功能，如日程管理、具有适用的应用软件具有电子记事簿的功能，如日程管理、具有适用的应用软件具有电子记事簿的功能，如日程管理、具有适用的应用软件具有电子记事簿的功能，如日程管理、地址管理和电话号码管理等、同时还提供文字处理软件和电子表格地址管理和电话号码管理等、同时还提供文字处理软件和电子表格地址管理和电话号码管理等、同时还提供文字处理软件和电子表格地址管理和电话号码管理等、同时还提供文字处理软件和电子表格软件等。软件等。软件等。软件等。l l 具有通信能力、具有通信能力、具有通信能力、具有通信能力、PDAPDA可外接或内置可外接或内置可外接或内置可外接或内置modemmodem（调制解调器）调制解调器）调制解调器）调制解调器）通过有线或无线方式发送和接收数据。通过有线或无线方式发送和接收数据。通过有线或无线方式发送和接收数据。通过有线或无线方式发送和接收数据。l l 以笔输入为主，并逐步向语音输入发展。以笔输入为主，并逐步向语音输入发展。以笔输入为主，并逐步向语音输入发展。以笔输入为主，并逐步向语音输入发展。1515 降低电源功耗，配备高容量电池。降低电源功耗，配备高容量电池。价格低廉。价格低廉。l l 目前世界上有许多公司推出了目前世界上有许多公司推出了PDA产品，美产品，美国和日本处于领先地位，但还没有统一标准，各国和日本处于领先地位，但还没有统一标准，各个产品具有各自的特点。个产品具有各自的特点。2、PDA的类型的类型 由于应用领域的不同。各种由于应用领域的不同。各种PDA产品在性能产品在性能上有较大差异，大致可分为以下四类上有较大差异，大致可分为以下四类 笔式掌上机，有着与微机完全不同的使用笔式掌上机，有着与微机完全不同的使用对象，主要特点是强调笔输入（一般不带键盘），对象，主要特点是强调笔输入（一般不带键盘），配有良好的手写体识别软件并内置有字处理和电配有良好的手写体识别软件并内置有字处理和电子表格软件；有的还具有子表格软件；有的还具有Internet联网功能。联网功能。1616 l l 掌上掌上掌上掌上PCPC机，是微缩的便携式计算机。它的特点是机，是微缩的便携式计算机。它的特点是机，是微缩的便携式计算机。它的特点是机，是微缩的便携式计算机。它的特点是与微型机兼容，以键盘作为主要输入设备（或兼有笔输与微型机兼容，以键盘作为主要输入设备（或兼有笔输与微型机兼容，以键盘作为主要输入设备（或兼有笔输与微型机兼容，以键盘作为主要输入设备（或兼有笔输入），以入），以入），以入），以DOSDOS作为操作系统或以作为操作系统或以作为操作系统或以作为操作系统或以windows windows CECE（consulter electronicconsulter electronic。）。）。）。）作为操作系统。作为操作系统。作为操作系统。作为操作系统。Window CEWindow CE是是是是MicrosoftMicrosoft公司研制的公司研制的公司研制的公司研制的,是是是是WindowsWindows的的的的袖珍版。袖珍版。袖珍版。袖珍版。l l 个人通信机，主要特点是带有个人通信机，主要特点是带有个人通信机，主要特点是带有个人通信机，主要特点是带有modemmodem和通信软件，和通信软件，和通信软件，和通信软件，可通过有线或无线网发送或接收可通过有线或无线网发送或接收可通过有线或无线网发送或接收可通过有线或无线网发送或接收E Emallmall（电子邮件）电子邮件）电子邮件）电子邮件）和和和和FaxFax（传真）。传真）。传真）。传真）。l l 电子组织机（电子组织机（电子组织机（电子组织机（electronic organizerelectronic organizer）在在在在PDAPDA中，中，中，中，组织机的功能最简单组织机的功能最简单组织机的功能最简单组织机的功能最简单,没有操作系统，只能运行一些固没有操作系统，只能运行一些固没有操作系统，只能运行一些固没有操作系统，只能运行一些固定的应用软件用于管理和存放资料。例如，计划管理、定的应用软件用于管理和存放资料。例如，计划管理、定的应用软件用于管理和存放资料。例如，计划管理、定的应用软件用于管理和存放资料。例如，计划管理、日程安排等不具有通信功能，耗电量较少，电池寿命较日程安排等不具有通信功能，耗电量较少，电池寿命较日程安排等不具有通信功能，耗电量较少，电池寿命较日程安排等不具有通信功能，耗电量较少，电池寿命较长，价格较低。长，价格较低。长，价格较低。长，价格较低。以上的分类只是粗略的，某些以上的分类只是粗略的，某些以上的分类只是粗略的，某些以上的分类只是粗略的，某些PDAPDA很很很很难归到某一类中，因它兼有多种功能。难归到某一类中，因它兼有多种功能。难归到某一类中，因它兼有多种功能。难归到某一类中，因它兼有多种功能。1717 l l 3 3、PDAPDA的硬件的硬件的硬件的硬件l l PDAPDA的微处理器（的微处理器（的微处理器（的微处理器（MPUMPU）l l 要求要求要求要求 MPUMPU芯片低成本、低功耗、小尺寸。因此其工作电压低，芯片低成本、低功耗、小尺寸。因此其工作电压低，芯片低成本、低功耗、小尺寸。因此其工作电压低，芯片低成本、低功耗、小尺寸。因此其工作电压低，多数工作在多数工作在多数工作在多数工作在 3 3.3V.3V或更低的电压。一般带有电源管理单元，若一或更低的电压。一般带有电源管理单元，若一或更低的电压。一般带有电源管理单元，若一或更低的电压。一般带有电源管理单元，若一定时间不用定时间不用定时间不用定时间不用PDAPDA，可自动关掉显示器或某些部件的电源。可自动关掉显示器或某些部件的电源。可自动关掉显示器或某些部件的电源。可自动关掉显示器或某些部件的电源。l l PDA PDA的的的的MPUMPU芯片上一般包含多种功能部件。例如，有的芯片芯片上一般包含多种功能部件。例如，有的芯片芯片上一般包含多种功能部件。例如，有的芯片芯片上一般包含多种功能部件。例如，有的芯片上包含有图形处理部件、电源管理部件、存储控制部件和上包含有图形处理部件、电源管理部件、存储控制部件和上包含有图形处理部件、电源管理部件、存储控制部件和上包含有图形处理部件、电源管理部件、存储控制部件和LCDLCD显显显显示接口等。由于示接口等。由于示接口等。由于示接口等。由于 PDAPDA推出于推出于推出于推出于 20 20世纪世纪世纪世纪 90 90年代，当时年代，当时年代，当时年代，当时 RISCRISC结构结构结构结构已出现，因此有的公司推出的已出现，因此有的公司推出的已出现，因此有的公司推出的已出现，因此有的公司推出的 MPUMPU采用采用采用采用RISCRISC结构，有的仍采用结构，有的仍采用结构，有的仍采用结构，有的仍采用CISCCISC结构。结构。结构。结构。l l 存储器存储器存储器存储器l l 由于受尺寸限制由于受尺寸限制由于受尺寸限制由于受尺寸限制PDAPDA中没有内置软盘或硬盘驱动器。所有的中没有内置软盘或硬盘驱动器。所有的中没有内置软盘或硬盘驱动器。所有的中没有内置软盘或硬盘驱动器。所有的软件和数据都存放在软件和数据都存放在软件和数据都存放在软件和数据都存放在RAMRAM和和和和ROMROM中，因此容量有限。要解决中，因此容量有限。要解决中，因此容量有限。要解决中，因此容量有限。要解决PDAPDA的存储容量问题同时满足体积小、容量大、耗电低、非易失、的存储容量问题同时满足体积小、容量大、耗电低、非易失、的存储容量问题同时满足体积小、容量大、耗电低、非易失、的存储容量问题同时满足体积小、容量大、耗电低、非易失、价格低的要求，快闪存储器（价格低的要求，快闪存储器（价格低的要求，快闪存储器（价格低的要求，快闪存储器（flash RAMflash RAM）是是是是PDAPDA的一个解决方的一个解决方的一个解决方的一个解决方案。案。案。案。1818 l l 通信部件通信部件通信部件通信部件l l 影响影响影响影响PDAPDA通信功能的因素是无线通信网、通信部件通信功