微型计算机硬件系统概要.pptx

《微型计算机硬件系统概要.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机硬件系统概要.pptx（55页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、12.1 微型计算机系统的组成硬件系统（设备）（设备）软件系统（程序、文档）（程序、文档）计算机系统计算机系统第1页/共55页2硬件系统硬硬件件主机主机外部设备外部设备内存（ROM/RAM RAM/Cache）I/OI/O接口外存储器输入设备输出设备CPU运算器运算器 控制器控制器总线第2页/共55页3硬件系统以运算器为核心、以存储程序原理为基础控制命令指令流数据流运算器输出设备控制器输入设备存储器指令驱动冯诺依曼计算机结构:由五大部件构成第3页/共55页4软件系统服务程序服务程序语言处理程序语言处理程序操作系统操作系统用户程序用户程序应用软件包应用软件包工具软件工具软件系统软件系统软件应用软

2、件应用软件软软件件系系统统第4页/共55页5软硬件关系硬硬 件件操作系统操作系统软件开发工具软件开发工具应用软件应用软件用用 户户第5页/共55页6 微型计算机系统的三个层次2.微型计算机3.微型计算机系统*只有微型计算机系统才是完整的计算机系统软件系统软件应用软件应用软件计 算 机 系 统：硬 件+软件硬 件软 件1.1.微处理器微处理器CPU(MPU)CPU(MPU)第6页/共55页7微机的一般工作过程指令：指令系统：程序：计算机的一般工作过程：执行程序的过程，而程序则是有一条条执行程序的过程，而程序则是有一条条指令组成的。指令组成的。计算机能够识别的计算机能够识别的“命令命令”计算机能够

3、识别的所有指令的集合计算机能够识别的所有指令的集合按一定顺序组织在一起的指令序列。按一定顺序组织在一起的指令序列。（为了解决某一问题而编写的指令序列）（为了解决某一问题而编写的指令序列）第7页/共55页8指令的一般格式例:(1)ADD AH,BH (2)MOV CH,8AH (3)PUSH AX (4)RET 指令码 目标操作数 源操作数说明指令操作的对象说明指令的功能第8页/共55页9 程序的执行过程程序指令1指令2指令3指令4指令n 取指令指令译码取操作数执行指令存结果指令周期操作码 操作数执行第9页/共55页10计算机的工作过程计算机工作过程就是执行程序的过程第10页/共55页112.2

4、 微机主机系统主机系统主机系统内存（ROM/RAM RAM/Cache）I/OI/O接口CPU运算器控制器总线系统的核心记忆设备信息的传输设备与外设进行信息交换的“桥梁”第11页/共55页12系统主板总线插槽CPU串行接口USB接口第12页/共55页13微处理器（中央处理器）1.中央处理器（CPU），又称为微处理单元（MPU）2.主要组成 1)运算器（主要ALU)2)控制器（分析、传送、时序信号）3)寄存器组（通用、专用）3.主要功能完成各种算术及逻辑运算，并控制个部件协调工作。第13页/共55页14处理器基本结构CPUCPU内部总线内部总线控制器控制器运算器运算器内部寄存器组内部寄存器组数据

5、数据地址地址控制信号控制信号第14页/共55页15n4.4.主要技术指标主要技术指标n1)1)主频主频:(:(Mhz)Mhz)CPUCPU内核电路实际运行频率内核电路实际运行频率n2)2)字长字长:8:8位位,16,16位位,32,32位等位等 CPUCPU在单位时间内能一次处理的二进制数的位数在单位时间内能一次处理的二进制数的位数3)3)指令系统指令系统:CISC:CISC:复杂指令集计算机（提高能力）复杂指令集计算机（提高能力）RISC:RISC:精简指令集计算机（提高速度）精简指令集计算机（提高速度）微处理器（中央处理器）第15页/共55页16内存储器脱 机 外 存联 机 外 存主 存

6、储 器高 速 缓 存通用寄存器存储系统存储系统 通过硬件、软件或软硬件结合的方式将通过硬件、软件或软硬件结合的方式将不同类型的不同类型的存储器存储器组合在一起。组合在一起。第16页/共55页17存储系统在一般计算机中主要有两种存储系统 CacheCache存储系统存储系统主存储器主存储器高速缓冲存储器高速缓冲存储器CacheCache虚拟存储系统虚拟存储系统主存储器主存储器磁盘存储器磁盘存储器第17页/共55页18存储器分类内存储器:概念：直接与CPU交换信息的存储器。功能：用来存放计算机运行时所需信息。组成：RAM、ROM、Cache外存储器:功能：长期存放程序、数据文件。种类：磁介质存储器

7、、光介质存储器、Flash存储设备 第18页/共55页19内部存储器访问速度快信息暂时性相对价格高外部存储器访问速度慢信息永久性相对价格低存储器内部存储器与外部存储器的比较内部存储器与外部存储器的比较第19页/共55页20存储器半导体存储器半导体存储器随机存储器随机存储器只读存储器只读存储器SRAMSRAMDRAMDRAMROMROMPROMPROMEPROMEPROMEEPROMEEPROM第20页/共55页21高速缓冲存储器Cache:介于CPU与内存之间的一种可高速存 取信息的芯片.结构:二(三)级Cache 构成：SRAM 三级Cache二级Cache一级CacheCPU内核板载或片载

8、主板第21页/共55页22Cache的工作原理CPUCache主 存DB第22页/共55页23总线处理器存储子系统I/O子系统总总线线：微微处处理理器器与与各各部部件件和和外外围围设设备备共共用用的连接线路的连接线路第23页/共55页24三类：数据总线 DB 地址总线 AB 控制总线 CB总线按层次结构分三个层次 1)CPU总线:地址总线（AB）数据总线（DB）控制总线（CB）总线第24页/共55页25常用系统总线标准2)系统总线:I/O通道，也有类 系统总线的设计与CPU的型号无关 ISA（8/16位）:工业标准体系结构总线 PCI（32/64位）:外设不见互联总线 AGP:加速图形端口，用

9、于提高图形处理能力第25页/共55页26外部总线:主机与外设的接口 IDE:Integrated Device ElectronicsIntegrated Device Electronics EIDE:Enhanced IDEEnhanced IDE 主要用于硬盘、光驱等 SCSI（小型计算机系统接口）USB（通用串行总线）IEEE 1394 可连接多种外设常用系统总线标准第26页/共55页27三总线结构AGPAGP显卡显卡北桥北桥主存储器主存储器CPUCPU磁盘控制器磁盘控制器网络卡网络卡声效卡声效卡modemmodemISAISA接口接口PCIPCI接口接口USBUSB南桥南桥键盘、鼠标

10、、串并行口键盘、鼠标、串并行口第27页/共55页28接口要解决的问题(作用)速度匹配(Buffer)信号的驱动能力(电平转换器、驱动器)信号形式和电平的匹配(A/D、D/A)时序匹配(定时关系)信息格式问题（位流、数据块、并行等）输入/输出接口第28页/共55页29输入/输出接口接口是CPU与外部设备间的桥梁CPUI/OI/O接口外设第29页/共55页30接口的分类(1)按传送信息方式 并行接口（按数据总线位数传送）串行接口（按位传送）(2)按充当的角色 输入接口和输出接口(3)按传送信息类型 数字接口和模拟接口第30页/共55页312.3 外存储器联机外存 脱机外存硬磁盘软磁盘光盘可移动磁盘

11、磁带机第31页/共55页32硬盘的磁道、扇区、硬盘的磁道、扇区、柱面柱面柱面扇区磁道硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面而不接触盘面硬盘容量视具体类型而定硬盘容量视具体类型而定硬盘片读写磁头一.硬磁盘结构第32页/共55页33一.硬磁盘1.磁盘工作原理2.信息存储格式 1)记录面=磁头数(编号)2)磁道:记录面上的同心圆(编号)柱面：所有记录面上同一编号的磁道 3)扇区：每个磁道划分为扇区(编号)3.每个扇区容量:512字节第33页/共55

12、页344.硬盘存储容量 计算公式：扇区容量扇区数柱面数磁头数例：已知某硬盘磁头数为16，柱面数为4096，扇区数为63，扇区容量为512字节硬盘容量=51263409616 =2.1GB一.硬磁盘第34页/共55页35二.软盘1.存储格式 与硬盘类似2.格式化 按标准格式划分磁道,扇区,分配区域 Boot：引导区 FAT：文件分配表 FDT：文件目录区 数据区第35页/共55页36读写软盘时，磁头直接接触读写软盘时，磁头直接接触盘面。常用软盘容量为盘面。常用软盘容量为1.441.44MBMB8080磁道磁道*18*18扇区扇区*512*512字节字节*2*2面面1.441.44MBMB新型磁盘

13、具有新型磁盘具有100100MB250MBMB250MB容量容量二.软盘第36页/共55页37三.光盘1.光盘的种类(1)CD-ROM:只读光盘(650MB左右)(2)CD-R:一次性刻录光盘(3)CD-RW:可擦写光盘(4)DVD:数字视盘(4.7GB17.7GB)2.主要技术指标容量、传输率、读写时间第37页/共55页38倍速：倍速：衡量光盘驱动器传输数据速率的指标衡量光盘驱动器传输数据速率的指标一倍速率一倍速率:150:150KB/KB/秒秒常用：常用：只读型光盘只读型光盘CD-ROMCD-ROM一次性可写入光盘一次性可写入光盘CD-RCD-R：需要光盘刻录机完成数据的写入需要光盘刻录机

14、完成数据的写入后继产品后继产品DVD-ROMDVD-ROM：DVD-ROMDVD-ROM一倍速率是一倍速率是1.31.3MB/MB/秒秒三.光盘第38页/共55页39四.可移动外存储器1.分类1)优盘2)USB硬盘2.通过USB接口使用第39页/共55页40移动存储产品 第40页/共55页412.4 常用外部设备掌握：输入输出系统的特点基本输入输出方法常用外部设备的一般工作原理第41页/共55页42一、输入输出系统1.I/O系统(1)计算机系统中除CPU和内存储器之外的部分(2)组成 1)输入输出设备 2)输入输出接口 3)输入输出软件(3)特点:复杂性,异步性,实时性第42页/共55页432

15、.基本输入输出方法程序控制方式中断控制方式DMA方式通道控制方式低中速外设低中速外设高速外设高速外设第43页/共55页44(1)程序控制方式CPU效率低，数据传送的实时性差，速度较慢适用于简单、低速外部设备READY?READY?与外设进行数据交换读入并测试外设状态NYN传送完？NY结 束主要工作流程第44页/共55页45(2)中断控制技术中断因某种随机或异常事件，引起CPU暂时中断正在运行的程序，转去执行处理该事件的特殊程序(称为中断服务程序或中断处理程序)，在事件处理完后返回原中断处继续原程序的执行，这一过程称为中断处理。第45页/共55页46中断控制技术中断源引起CPU中断的事件，发出中

16、断请求的来源。分类：内部中断和外部中断第46页/共55页47中断控制技术特点：外设在需要时向CPU提出请求，CPU再去为它服务，服务结束后或在外设不需要时，CPU可执行自己的程序优点：CPU效率高，实时性好，速度快。缺点：程序编制较为复杂。第47页/共55页48(3)DMA控制方式外设直接与存储器进行数据交换，CPU不再担当数据传输的中介者；可由硬件直接实现数据的传送。DMADMA控制器控制器外设接口CPUDMA请求存储器应答总线请求总线响应控制信号BUS第48页/共55页49(4)通道控制方式n通道：通道：具有专门指令系统具有专门指令系统,能独立进行操作并控能独立进行操作并控制完成整个输入输

17、出过程的制完成整个输入输出过程的硬件装置硬件装置.CPUCPU存储器存储器BUSI/OI/O通道通道I/O接口外设I/O接口外设第49页/共55页50常用输入设备：常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。光笔、数字化仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。二、输入输出设备第50页/共55页51三、设备驱动程序1.概念：对连接到计算机系统的设备进行控制驱动，以使其正常工作的一种软件。(1)通过一组预先定义好的软件接口为操作系统或应用程序提供控制硬件的能力；(2)对连接到计算机系统的设备进行控制驱动、以使其能正常工作。第

18、51页/共55页522.即插即用(PnP)(1)概念:自动处理硬件设备安装的工业标准(2)要求以下各项都支持“即插即用”1)BIOS 2)操作系统 3)硬件 4)设备驱动程序 三、设备驱动程序第52页/共55页53CMOSCMOS：是一个存储器芯片，由电池供电，断电不消失。作用（1）存储系统的配置信息(setup)（2）计数和提供日历时间第53页/共55页54系统BIOSBIOS:是被固化在E2PROM中的一组软件BIOS内容：上电自检：CPU从0FFFF0H处读取并执行指令 系统初始化：将OS中初始引导程序装入内存，从而启动OS 系统设置：加电时，按Del可以进入Setup更新 CMOS信息 第54页/共55页55谢谢您的观看！第55页/共55页