大学计算机基础教学计算机系统.ppt

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1、第第2章章计算机系统计算机系统主要内容：主要内容：硬件系统硬件系统软件系统软件系统1第第2章章计算机系统计算机系统目的要求：目的要求：通过本章的学习能够较系统通过本章的学习能够较系统的掌握计算机系统的组成的掌握计算机系统的组成;2第第2章章计算机系统计算机系统教学重点：教学重点：硬件系统和软件系统硬件系统和软件系统教学难点：教学难点：存储器的分类；软件的分类存储器的分类；软件的分类教学课时：教学课时：3课时课时3计算机系统计算机系统硬件系统硬件系统软件系统软件系统计算机系统计算机系统4计算机系统计算机系统硬件系统硬件系统构成计算机的所有实体部件的集构成计算机的所有实体部件的集合，通常由机械装置

2、等组成。合，通常由机械装置等组成。软件系统软件系统能够驱使计算机硬件系统进行有能够驱使计算机硬件系统进行有效工作的程序集合。效工作的程序集合。5计算机硬件计算机硬件五大基本组成部分五大基本组成部分输入设备输入设备存储器存储器控制器控制器运算器运算器输出设备输出设备6输输入入设设备备输输出出设设备备运算器运算器存储器存储器控制器控制器结果结果程序程序数据数据计算机基本功能框图计算机基本功能框图7计算机工作原理计算机工作原理现在计算机基本上都是基于现在计算机基本上都是基于“存储存储程序程序”的原理设计制造的。的原理设计制造的。存储程序原理是由美籍匈牙利数学家存储程序原理是由美籍匈牙利数学家冯冯诺依

3、曼（诺依曼（VonNeumann）于）于1946年提出来的。年提出来的。基本思想：把程序存储在计算机内，基本思想：把程序存储在计算机内，使计算机能像快速存取数据一样快速使计算机能像快速存取数据一样快速存取组成程序的指令。存取组成程序的指令。8硬硬 件件主机主机CPU（CentralProcessingUnit）：）：控制器和运算器控制器和运算器内存储器内存储器外设（外设（I/O设备）设备）输入设备和输出设备输入设备和输出设备外存储器：兼作输入、输出设备外存储器：兼作输入、输出设备9CPUPentium4820背面图背面图10CPUP4820正面图正面图11CPU P4 820性能参数表12CP

4、U Z软件测试:P4 82013AMD 公司生产的CPU14中国研制的：龙芯三号中国研制的：龙芯三号15龙芯（龙芯（loongson）开发历程）开发历程:2002年年8月，我国研制出月，我国研制出“龙芯一龙芯一号号”，性能相当于，性能相当于“586”。2003年研制出年研制出“龙芯二号龙芯二号”，达到，达到中档中档“P3”水平。水平。2006年年9月研制出月研制出“龙芯二号增强型龙芯二号增强型”，性能达到中低档，性能达到中低档“奔四奔四”水平水平。2011年研制出年研制出4核、核、8核的核的“龙芯三龙芯三号号”处理器，采用处理器，采用65纳米生产工艺，纳米生产工艺，1GHZ主频主频。16中央处

5、理器（中央处理器（CPU)CPU由运算器、控制器和寄存器及由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成状态的总线构成。性能指标性能指标：主频、外频、倍频主频、外频、倍频系数、系数、CPU的位和字长、缓存的位和字长、缓存前端总线前端总线(FSB)频率、快速通道频率、快速通道相联相联(QPI)。17CPU性能指标性能指标主频：也叫时钟频率，单位是主频：也叫时钟频率，单位是兆赫（兆赫（MHz）或千兆赫）或千兆赫（GHz），用来表示），用来表示CPU的运的运算、处理数据的速度。算、处理数据的速度。CPU的主频的主频=外频外频倍频系数倍频系数18C

6、PU P4 820性能参数表19CPU性能指标性能指标外频：外频是外频：外频是CPU的基准频率，单的基准频率，单位是位是MHz。CPU的外频决定着整块的外频决定着整块主板的运行速度。主板的运行速度。倍频系数：指倍频系数：指CPU主频与外频之间主频与外频之间的相对比例关系。的相对比例关系。CPU的字长：的字长：CPU在单位时间内在单位时间内(同一时间同一时间)能一次处理的二进制数能一次处理的二进制数的位数叫字长。的位数叫字长。20思思考考题题CPU主频越高，计算机性能是否主频越高，计算机性能是否越好？越好？21主频主频=外频外频*倍频，所以其中任何倍频，所以其中任何一项提高都可以使一项提高都可以

7、使CPU的主频上的主频上升。升。由于主频并不直接代表运算速度，由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的现主频较高的CPU实际运算速度实际运算速度较低的现象较低的现象。22主频仅仅是主频仅仅是CPU性能表现的一个性能表现的一个方面，而不代表方面，而不代表CPU的整体性能的整体性能更精湛的制造工艺也能对提升处更精湛的制造工艺也能对提升处理器的主频起到作用理器的主频起到作用。23CPU的处理能力的处理能力简单地说可以看成：简单地说可以看成：实际处理能力实际处理能力=主频主频*执行效率执行效率AMD2500+处理器，采用了处理器，采用了10级管

8、级管线，只有线，只有1.8G的主频却能匹敌的主频却能匹敌2.4G的的P4；苹果电脑的；苹果电脑的G4处理器，更是采处理器，更是采用了用了7级管线，只有级管线，只有1.2G的主频却能的主频却能匹敌匹敌2.8C的的P4，这些都要归功于更短，这些都要归功于更短的管线所带来的更高的执行效率。的管线所带来的更高的执行效率。24摩尔定律摩尔定律由英特尔（由英特尔（Intel）创始人之一戈登）创始人之一戈登摩尔（摩尔（GordonMoore）1965年提出来年提出来的。其内容为：当价格不变时，集成电的。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个个月便会增

9、加一倍，性能也将提升一倍。月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。示了信息技术进步的速度。25时时间间CPU型号型号IC晶体管数目晶体管数目工艺技术工艺技术19798086/80882.9万个万个3.0m19828028613.4万个万个19858038627.5万个万个198980486120万个万个 0.8-1.0m1993Pentium310万个万个 0.6m1996 PentiumPro550万个万个0.6-0.35m1997Pe

10、ntiumII750万个万个 0.25m26时时间间CPU型号型号IC晶体管数目晶体管数目工艺技术工艺技术1999PentiumIII950万个万个 0.25-0.18m2000Pentium45500万个万个 0.18m2003Pentium4E7700万万90nm2006酷睿酷睿2双核双核2.91亿个亿个65-45nm2007酷睿酷睿2四核四核5.8亿个亿个45nm2009酷睿酷睿i四核四核/八线程八线程7.31亿个亿个45-32nm2012Westmere六核六核11.7亿个亿个32nm蚀刻尺寸蚀刻尺寸：是制造设备在一个硅晶圆上所能蚀刻的一个：是制造设备在一个硅晶圆上所能蚀刻的一个最小尺

11、寸，是最小尺寸，是CPU核心制造的关键技术参数。核心制造的关键技术参数。27时时间间IC晶体管数目（万个）晶体管数目（万个）增长率增长率19792.9198213.4362%198527.5105%1989120336%1993310158%199655077%199775036%199995027%20005500479%2003770040%200629100278%20075800099%20097310026%201211700060%28摩尔定律的意义摩尔定律的意义u“摩尔定律摩尔定律”归纳了信息技术进归纳了信息技术进步的速度步的速度这这40年里，计算机从神年里，计算机从神秘不可近的

12、庞然大物变成多数人都秘不可近的庞然大物变成多数人都不可或缺的工具，信息技术由实验不可或缺的工具，信息技术由实验室进入无数个普通家庭，因特网将室进入无数个普通家庭，因特网将全世界联系起来，多媒体视听设备全世界联系起来，多媒体视听设备丰富着每个人的生活。丰富着每个人的生活。29摩尔定律的意义摩尔定律的意义u这一切背后的动力都是半导体芯这一切背后的动力都是半导体芯片片在今后几年里，在今后几年里，“摩尔定律摩尔定律”可可能还会适用。但随着晶体管电路逐能还会适用。但随着晶体管电路逐渐接近性能极限，这一定律终将走渐接近性能极限，这一定律终将走到尽头。到尽头。30摩尔定律的极限摩尔定律的极限u专家们预言，随

13、着半导体晶体管的专家们预言，随着半导体晶体管的尺寸接近纳米级，不仅芯片发热等副尺寸接近纳米级，不仅芯片发热等副作用逐渐显现，电子的运行也难以控作用逐渐显现，电子的运行也难以控制，制，半导体晶体管将不再可靠。半导体晶体管将不再可靠。u美国惠普实验室研究人员斯坦美国惠普实验室研究人员斯坦威威廉姆斯说，到廉姆斯说，到2010年左右，半导体晶年左右，半导体晶体管可能出现问题，体管可能出现问题，芯片厂商必须考芯片厂商必须考虑替代产品。虑替代产品。31摩尔定律的极限摩尔定律的极限u英特尔公司技术战略部主任保罗英特尔公司技术战略部主任保罗加吉尼则认为，加吉尼则认为，2015年左右，部分采年左右，部分采用了纳

14、米导线等技术的用了纳米导线等技术的“混合型混合型”晶晶体管体管将投入生产，将投入生产，5年内取代半导体年内取代半导体晶体管。晶体管。32接口接口(Interface)连接主机与外设的转换电路，连接主机与外设的转换电路，其作用是实现外设与主机之间其作用是实现外设与主机之间的数据通信的格式转换（串行的数据通信的格式转换（串行/并行）、类型转换（模拟并行）、类型转换（模拟/数字）数字）以及速度的匹配。以及速度的匹配。33接口的分类接口的分类COM串行接口（接鼠标等）串行接口（接鼠标等）LPT并行接口（接打印机等）并行接口（接打印机等）直接存储器访问（直接存储器访问（DMA）接口接口USB接口接口34

15、USB接口接口通用串行总线（通用串行总线（UniversalSerialBus，简称，简称USB）是连接）是连接外部装置的一个串口汇流排标外部装置的一个串口汇流排标准，在计算机上使用广泛。准，在计算机上使用广泛。35USB接口接口USB1.01996年，速度年，速度1.5Mb/s USB1.11998年，速度年，速度12Mb/sUSB2.0High-Speed 2003年，年，速度速度480Mb/s(USB2.0Full-Speed12Mb/s)USB3.02008年，速度年，速度5Gb/s，（WindowsVista、Windows7SP1和和Linux支持支持USB3.0）36计算机主板计

16、算机主板华硕华硕37计算机主板计算机主板技嘉技嘉P67主板主板38计算机主板计算机主板微星微星39主板主板(MainBoard)它安装在机箱内，是微机最基本的它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。也是最重要的部件之一。主板一般为矩形电路板，上面安装主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一了组成计算机的主要电路系统，一般有般有BIOS芯片、芯片、I/O控制芯片、键控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。流电源供电接插件等元件。40计算机软件系统计算

17、机软件系统软件软件所有程序和相关文档的总称。所有程序和相关文档的总称。软件分类软件分类系统软件系统软件（支撑软件）（支撑软件）应用软件应用软件41系统软件系统软件管理、监视和维护计算机管理、监视和维护计算机分类：分类：操作系统操作系统诊断程序诊断程序服务性程序服务性程序42操作系统操作系统是是最最重重要要的的系系统统软软件件，是是计计算算机机与用户之间的接口。与用户之间的接口。主要分为三大类主要分为三大类批处理系统批处理系统分时系统分时系统实时系统实时系统（网络操作系统）（网络操作系统）43操作系统还按操作系统还按应用应用分类分类单用户、多用户单用户、多用户如如DOS单任务、多任务单任务、多任

18、务如如Windows操作系统的五大主要功能操作系统的五大主要功能作业管理、进程管理、存储器作业管理、进程管理、存储器管理、设备管理和文件管理。管理、设备管理和文件管理。44常见操作系统常见操作系统DOS、OS/2、UNIX、WINDOWS、WINDOWSNT、NovellNetWare、45我国自主研制我国自主研制外挂式汉字操作系统：外挂式汉字操作系统：CCDOS、SPDOS、UCDOS（均基于均基于MS-DOS）。）。“麒麟麒麟”操作系统操作系统46支撑软件支撑软件支支撑撑软软件件是是支支持持其其它它软软件件实实施施设设计计、开开发发和和维维护护的的软软件件。如：数据库管理系统。如：数据库管

19、理系统。47应用软件应用软件应用软件是指特定应用领域专应用软件是指特定应用领域专用的软件。用的软件。文字处理软件：文字处理软件：Word、WPS财务管理软件财务管理软件银行业务软件。银行业务软件。48微机原理结构微机原理结构采用总线（采用总线（Bus）结构结构总线：连接计算机各部件，是总线：连接计算机各部件，是传送信息的公共通道。传送信息的公共通道。分类：分类：数据总线数据总线DB（databus）地址总线地址总线AB（addressbus）控制总线控制总线CB（controlbus）49总线（总线（Bus）总线是一种内部结构，它是总线是一种内部结构，它是cpu内内存、输入、输出设备传递信息的

20、存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过公用通道，主机的各个部件通过总线总线相连接，外部设备通过相应相连接，外部设备通过相应的的接口电路接口电路再与总线相连接，从再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统而形成了计算机硬件系统。50微机原理结构框图微机原理结构框图微微处处理理器器控制总线控制总线地址总线地址总线数据总线数据总线O设备设备存储器存储器I接口接口O接口接口I设备设备51总线的主要技术指标总线的主要技术指标 总线的带宽总线的带宽(总线数据传输速率总线数据传输速率)总线的位宽总线的位宽总线的工作频率总线的工作频率52总线的主要技术指标总线的主要技术指标 总线的带宽总线的带

21、宽(总线数据传输速率总线数据传输速率)也称也称“前端总线前端总线”(FrontSideBusFSB）总线的带宽指的是单位时间内总线总线的带宽指的是单位时间内总线上传送的数据量，即每秒钟传送上传送的数据量，即每秒钟传送MB的最大稳态数据传输率。的最大稳态数据传输率。总线的带宽总线的工作频率总线的带宽总线的工作频率*总总线的位宽线的位宽/853总线的主要技术指标总线的主要技术指标 总线的位宽总线的位宽总线的位宽指的是总线能同时传送总线的位宽指的是总线能同时传送的二进制数据的位数，或数据总线的二进制数据的位数，或数据总线的位数，即的位数，即32位、位、64位等总线宽度位等总线宽度的概念。的概念。54

22、总线的主要技术指标总线的主要技术指标 总线的工作频率总线的工作频率总线的工作时钟频率以总线的工作时钟频率以MHZ为单为单位，工作频率越高，总线工作速度位，工作频率越高，总线工作速度越快越快。100MHz前端总线指的是每秒钟前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是可接受的数据传输量是100MHz64bit=6400Mbit/s=800MByte/s（1Byte=8bit）55总线的主要技术指标总线的主要技术指标 前端总线前端总线前端总线频率越大，代表着前端总线频率越大，代表着CPU与与内存之间的数据传输量越大，更能内存之间的数据传输量越大，更能充分发挥出充分发挥出CPU的功能。的功能。较低

23、的前端总线将无法供给足够的较低的前端总线将无法供给足够的数据给数据给CPU，这样就限制了，这样就限制了CPU性性能得发挥，成为能得发挥，成为系统瓶颈系统瓶颈。56Intel Core i3-2100性能参数表处理器频率处理器频率3100 MHz3100 MHz前端总线前端总线2500 MHz2500 MHz二级缓存二级缓存512 KB512 KB插槽结构插槽结构LGA 1155 LGA 1155 外频外频100 MHz 100 MHz 核心数量核心数量双核双核 处理器倍频处理器倍频31X 31X 内存控制器内存控制器双通道双通道DDR3 DDR3 1066/13331066/133357QPI

24、(QuickPathInterconnect)QPI：快速通道相联：快速通道相联，Corei7平台集平台集成了内存控制器，是数据总线的新名称。成了内存控制器，是数据总线的新名称。QPI的传输速率比的传输速率比FSB的传输速率快一的传输速率快一倍。现在倍。现在QPI速率可达速率可达6.4TB/s。1GT/S就是每秒传输十的九次方次数就是每秒传输十的九次方次数据，如果一次传输据，如果一次传输8bit的数据，数据传的数据，数据传输速率是输速率是6.4GT/s，那么带宽就是，那么带宽就是51.2Gb/s。58输入设备输入设备键盘、鼠标键盘、鼠标光笔、扫描仪、数码摄像机、光笔、扫描仪、数码摄像机、数码照

25、相机、传真机数码照相机、传真机麦克风麦克风59输出设备输出设备显示器显示器字符、图形图像、液晶字符、图形图像、液晶CRT：阴极射线管阴极射线管CGA：彩色彩色/图形适配器图形适配器EGA：增强型增强型CGAVGA：视频图形阵列视频图形阵列LCD：即液晶显示器即液晶显示器60三星三星788DF显示器显示器61CRT是什么？是什么？CRT是一种使用阴极射线管是一种使用阴极射线管（CathodeRayTube）的显示器）的显示器应用最广泛的显示器之一应用最广泛的显示器之一CRT纯平显示器具有可视角度大纯平显示器具有可视角度大无坏点、色彩还原度高、色度均无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率

26、模式、匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短响应时间极短价格要比价格要比LCD显示器便宜不少。显示器便宜不少。62三星三星788DF显示器参数显示器参数显示屏尺寸显示屏尺寸：17吋吋显像管类型显像管类型：纯平：纯平最高分辨率最高分辨率：1280*1024带宽带宽：110MHZ输入信号连接输入信号连接/接口接口：15针针D-Sub63明基明基FP241VW64LCD是什么？是什么？液晶是一种有机复合物，液晶液晶是一种有机复合物，液晶显示器（英文全称为显示器（英文全称为LiquidCrystalDisplay，简称，简称LCD）具有低辐射、体积小、能耗低具有低辐射、体积小、能耗低的优点。的优点。6

27、5LCD_明基明基FP241VW参数参数屏幕比例为屏幕比例为16:10拥有拥有6ms灰阶响应时间灰阶响应时间具备具备19201200的分辨率的分辨率1000:1的对比度的对比度500cd/m2的亮度的亮度水平和垂直可视角度均达到了水平和垂直可视角度均达到了178接口方面，明基接口方面，明基FP241VW则配备了则配备了D-Sub/DVI-D/S-Video/AV/色差色差/HDMI接口接口并通过了并通过了TCO06认证认证66明基明基FP241VW接口接口67输出设备输出设备打印机打印机击打式：针式打印机（用色带，击打式：针式打印机（用色带，可打蜡纸）可打蜡纸）非击打式：激光（用碳粉，速非击打

28、式：激光（用碳粉，速度快、精度高）、喷墨打印机度快、精度高）、喷墨打印机（用墨盒）（用墨盒）绘图仪绘图仪68微微机机存存储储系系统统CPU高速缓存高速缓存内存储器内存储器外存储器外存储器69IntelXeonCPU图片图片70内存储器图片内存储器图片现代：现代：184pinDDR400512M金士顿金士顿240pinDDR533512M71外存储器外存储器硬盘图片硬盘图片硬硬盘盘迈迈拓拓72外存储器外存储器固态硬盘固态硬盘硬盘 迈拓Intel120GBX25-M73外存储器外存储器移动硬盘图片移动硬盘图片硬盘 迈拓爱国者移动硬盘74中央处理器（微机中央处理器（微机:微处理器）微处理器）CPU（

29、CentralProcessingUnit）高速缓冲（高速缓冲（Cache）内部存储器（简称主存，内部存储器（简称主存，MainMemory）外部存储器（简称辅助）外部存储器（简称辅助）软盘、光盘、移动硬盘、硬盘、软盘、光盘、移动硬盘、硬盘、U盘、盘、75微机内部存储器微机内部存储器只读存储器（只读存储器（ROM）ROM，ReadOnlyMemory，存存储启动计算机的引导信息储启动计算机的引导信息。可编程可编程ROM（PROM）可擦写可编程可擦写可编程ROM（EPROM）电可擦写可编程电可擦写可编程ROM（EEPROM)76只读存储器的应用只读存储器的应用-BIOSBIOS（BasicInp

30、ut/OutputSystem，基本输入输出系统），基本输入输出系统）全称是全称是ROMBIOS，是只读存储，是只读存储器基本输入输出系统的简写，它器基本输入输出系统的简写，它实际是一组被固化到电脑中，为电实际是一组被固化到电脑中，为电脑提供最低级最直接的硬件控制的脑提供最低级最直接的硬件控制的程序，它是连通软件程序和硬件设程序，它是连通软件程序和硬件设备之间的枢纽备之间的枢纽77BIOS一般台式机开机时用一般台式机开机时用del键进入设置键进入设置界面。笔记本一般用界面。笔记本一般用F11等功能键等功能键进入，要留意启动屏幕上的提示。进入，要留意启动屏幕上的提示。CMOS是目前绝大多数电脑中

31、都使是目前绝大多数电脑中都使用的一种用的一种电池供电电池供电，用来用来保存保存BIOS参数。参数。开机时，电脑需要用这些信息来启开机时，电脑需要用这些信息来启动系统。如果不慎或发生意外而弄动系统。如果不慎或发生意外而弄乱了乱了CMOS中保留的信息，电脑系中保留的信息，电脑系统将统将不能正常启动不能正常启动。78BIOS操作示图1、开机后，、开机后，按按“DEL”键键进入进入2、进行相关项、进行相关项设置设置79随机存储器（随机存储器（RAM）RAM，RandomAccessMemory，存储执行的程序和文件，断电存储执行的程序和文件，断电时丢失全部数据。时丢失全部数据。静态（静态（Static

32、RAM）、）、动态动态(DynaticRAM）80静态（静态（SRAM）和动态和动态(DRAM）SRAM不需要不需要刷新电路刷新电路就能保持它内就能保持它内部存储的数据，速度快（部存储的数据，速度快（115ns)，集成度低集成度低，功耗较大，功耗较大，多用于多用于高速缓高速缓存存Cache。高速缓存高速缓存：位于位于CPU与内存之间，与内存之间，是一个读写速度比内存更快的存储器。是一个读写速度比内存更快的存储器。当当CPU向内存中写入或读出数据时，向内存中写入或读出数据时，这个数据这个数据也被存储进也被存储进高速缓冲存储器高速缓冲存储器中。中。81静态（静态（SRAM）和动态和动态(DRAM）

33、DRAM利用电容上的电荷来表示数利用电容上的电荷来表示数据（由于漏电的存在），为了保持数据（由于漏电的存在），为了保持数据每隔一段时间需要刷新充电，否据每隔一段时间需要刷新充电，否则内部的数据就会丢失则内部的数据就会丢失，多用于，多用于内内存条存条（5070ns）。）。SRAM存储存储l位的信息需要位的信息需要4-6只晶体只晶体管，制造成本较高管，制造成本较高(DRAM只要只要1只晶只晶体管就可以实现体管就可以实现)。82SDRAM：SynchronousDynamicRandomAccessMemory，同步动态随，同步动态随机存储器的分代机存储器的分代第一代第一代SDRSDRAM 第二代第

34、二代DDRSDRAM DDR：DoubleDataRate双倍速率双倍速率第三代第三代DDR2SDRAM 第四代第四代DDR3SDRAM第五代第五代DDR4SDRAM，2012年上市年上市83SDRAM：同步动态随机存储器：同步动态随机存储器类型类型电压范围电压范围 内存频率内存频率Mhz内存带宽内存带宽 MB/SSDRAM3.3vPC1331064DDR12.5vDDR333PC-2700DDR21.8vDDR2800PC2-6400DDR31.35-1.5vDDR31333PC3-10600DDR41.2-1.0vDDR42667PC4-21300注：注：SDRAM用时钟频率命名，如用时钟

35、频率命名，如pc100，以后的，以后的内存则采用数据读写速率作为命名标准内存则采用数据读写速率作为命名标准，如，如PC-即即DDR，PC2=DDR2，PC3=DDR3。84DDR、DDR2、DDR3和和DDR4不同类型的内存条不可以混插。不同类型的内存条不可以混插。同同类型的内存条不同频率的可以混插。类型的内存条不同频率的可以混插。内存条向更省电、传输效率更快方向内存条向更省电、传输效率更快方向发展。发展。内存技术的出现主要是为了提升内存内存技术的出现主要是为了提升内存与处理器之间的通信带宽（即与处理器之间的通信带宽（即FSB内存带宽达到平衡）内存带宽达到平衡）。85内存带宽瓶颈内存带宽瓶颈前

36、端总线频率大多为前端总线频率大多为800MHz，其前，其前端总线带宽为端总线带宽为800MHz64bit/8=6.4GB/s。如系统使。如系统使用单通道用单通道DDR400内存，由于单通道内存，由于单通道内存位宽只有内存位宽只有64bit，因此其内存总，因此其内存总线带宽只有线带宽只有400MHz64bit/8=3.2GB/s，显然前端总线将有一半的带宽被浪，显然前端总线将有一半的带宽被浪费费（内存带宽瓶颈（内存带宽瓶颈）。）。86内存带宽瓶颈内存带宽瓶颈显然前端总线将有一半的带宽被显然前端总线将有一半的带宽被浪费，有什么解决方法？浪费，有什么解决方法？87解决方案解决方案双通道双通道DDR4

37、00内存已经成为内存已经成为800FSB处理器搭配的基本标准。处理器搭配的基本标准。双通道双通道：就是在北桥芯片级里设计两就是在北桥芯片级里设计两个内存控制器，这两个内存控制器可个内存控制器，这两个内存控制器可相互独立工作，每个控制器控制一个相互独立工作，每个控制器控制一个内存通道，从而内存通道，从而使内存的带宽增加一使内存的带宽增加一倍倍。88双通道和三通道双通道和三通道双通道双通道是一种主板芯片组是一种主板芯片组(Athlon64集成于集成于CPU中）所采用新技术，与内中）所采用新技术，与内存本身无关，任何存本身无关，任何DDR内存都可工作内存都可工作在支持双通道技术的在支持双通道技术的主

38、板上主板上。89双通道主板双通道主板-华硕华硕P8H61PRO 支持双通支持双通道道DDR31333/1066MHz内存内存2011价格价格￥849元元90三通道主板三通道主板-华硕华硕SaberToothX58 支持三通支持三通道道DDR31866/1800/1600/1333/1066MHz内存内存2011价格价格￥1974元元91双通道和三通道双通道和三通道Corei7处理器采用的处理器采用的三通道三通道内存技术抛内存技术抛弃了前端总线，在处理器内部集成了内弃了前端总线，在处理器内部集成了内存控制器，内存与处理器之间采用点对存控制器，内存与处理器之间采用点对点连接设计，内存里的数据可由内

39、存总点连接设计，内存里的数据可由内存总线线直接传送直接传送给处理器，无需再由北桥进给处理器，无需再由北桥进行中转。行中转。要想实现三通道，只要将同色的三根内要想实现三通道，只要将同色的三根内存插槽插上内存即可，系统便会自动识存插槽插上内存即可，系统便会自动识别并进入三通道模式。但如果插上非别并进入三通道模式。但如果插上非3或或非非6条的内存，如条的内存，如4根内存，系统会自动根内存，系统会自动进入单通道模式。进入单通道模式。92FSB1333Mhz的带宽的带宽10664MB/S内存频率内存频率Mhz通道通道方式方式内存内存总线总线位位宽宽内存带宽内存带宽MB/SDDR2-800单通道单通道64

40、位位6400DDR2-800 双通道双通道 64*2位位12800DDR2-800三通道三通道 64*3位位1920093微机外部存储器微机外部存储器软磁盘存储器（软盘软磁盘存储器（软盘+软驱）软驱）软盘规格：软盘规格：8、5.25、3.5、2.5英寸英寸目前微机常用软盘目前微机常用软盘(FloppyDiskette）3.5英寸、约英寸、约1.44MB（1440KB）读写窗口、防尘金属片、防写保护口读写窗口、防尘金属片、防写保护口软盘保护：防磁、防尘、软盘保护：防磁、防尘、软磁盘驱动器软磁盘驱动器943.5英寸软盘英寸软盘_正面图正面图953.5英寸软盘英寸软盘_背面图背面图963.5英寸英寸

41、1.44MB软盘格式化软盘格式化面数：双面（面数：双面（DS）高密高密:HD磁道数：每面磁道数：每面80个磁道个磁道:079扇区数：每磁道扇区数：每磁道18个扇区个扇区扇区容量：每扇区扇区容量：每扇区512字节字节格式化容量（约格式化容量（约1.44MB）2*80*18*512B=1440KB97硬磁盘驱动器（硬磁盘驱动器（HDD）硬磁盘（硬磁盘（HardDisk）技术：温切斯特技术技术：温切斯特技术规格：规格：8、5.25、3.5、2.0英寸等英寸等存储格式：磁头、柱面、扇区存储格式：磁头、柱面、扇区接口标准与性能参数接口标准与性能参数保护：防震动、防磁、保护：防震动、防磁、98外存储器外存

42、储器硬盘图片硬盘图片硬硬盘盘迈迈拓拓99固态硬盘固态硬盘(SSD，SolidStateDisk)是由控制单元和存储单元是由控制单元和存储单元(FLASH芯芯片片)组成，是用固态电子存储芯片阵组成，是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。列而制成的硬盘。根据存储介质分为两种：一种是采用根据存储介质分为两种：一种是采用闪存（闪存（FLASH芯片）作为存储介质，芯片）作为存储介质，另外一种是采用另外一种是采用DRAM作为存储介质作为存储介质（这种固态硬盘目前应用范围较窄）。（这种固态硬盘目前应用范围较窄）。100外存储器外存储器固态硬盘固态硬盘硬盘 迈拓Intel120GBX25-M101外存储器外存

43、储器固态硬盘固态硬盘硬盘 迈拓Intel120GBX25-M102外存储器外存储器固态硬盘固态硬盘硬盘 迈拓Intel120GBX25-M103固态硬盘与传统硬盘比较：固态硬盘与传统硬盘比较：项项目目固态硬盘固态硬盘传统硬盘传统硬盘容容量量较小较小大大价价格格高高低低随机随机存取存取极快极快读速读速250MB/s写速写速100MB/s一般一般机械硬盘机械硬盘寻道时间：寻道时间：8-11ms转速：转速：5400-7200rpm缓存缓存：8-64MB写入写入次数次数SLC10万次万次MLC1万次万次无限制无限制104固态硬盘与传统硬盘比较：固态硬盘与传统硬盘比较：项项目目固态硬盘固态硬盘传统硬盘传

44、统硬盘接口类型接口类型及速度及速度SATAII3GbpsSATA6GbpsSATA150MB/sSATAII300MB/sSATA750MB/s工作噪音工作噪音无无有有工作温度工作温度-1070555防防震震很好很好较差较差数据恢复数据恢复难难可以可以注：注：SATA（SerialATA）口的硬盘又叫串口硬盘）口的硬盘又叫串口硬盘105固态硬盘与传统硬盘比较优势：固态硬盘与传统硬盘比较优势：存取速度方面：存取速度方面：SSD固态硬盘采用闪存固态硬盘采用闪存作为存储介质，读取速度相对机械硬盘作为存储介质，读取速度相对机械硬盘更快，而且寻道时间几乎为更快，而且寻道时间几乎为0，这样的，这样的特质在

45、作为特质在作为系统盘系统盘时候，可以明显加时候，可以明显加快操作系统启动速度和软件启动速度。快操作系统启动速度和软件启动速度。抗震性能方面：抗震性能方面：SSD固态硬盘由于完全固态硬盘由于完全没有机械结构，所以不怎么怕震动和冲没有机械结构，所以不怎么怕震动和冲击，不用担心因为震动造成无可避免的击，不用担心因为震动造成无可避免的数据损失。数据损失。106固态硬盘的应用：固态硬盘的应用：Windows7系统对固态硬盘性能和寿系统对固态硬盘性能和寿命方面的技术进行了更好的改善。无需命方面的技术进行了更好的改善。无需用户的任何设置，系统会自动辨识存储用户的任何设置，系统会自动辨识存储设备是机械硬盘还是

46、固态硬盘设备是机械硬盘还是固态硬盘。可结合现有传统硬盘（可结合现有传统硬盘（HDD），将操），将操作系统和主要应用程序存储在作系统和主要应用程序存储在SSD里，里，而将视频、音乐及照片等文件存储在传而将视频、音乐及照片等文件存储在传统硬盘里，这样就能够最大限度地利用统硬盘里，这样就能够最大限度地利用SSD高性能的优势。高性能的优势。107光盘存储器（光盘存储器（CompactDisc）光盘驱动器光盘驱动器只读光盘（只读光盘（CD-ROM）一次性可写光盘一次性可写光盘可重写光盘可重写光盘音频光盘音频光盘CD、视频光盘视频光盘VCD108存储器的多级结构存储器的多级结构在计算机存储系统中，大容在计

47、算机存储系统中，大容量、高速度和高性价比，永远是量、高速度和高性价比，永远是我们追求的目标。我们追求的目标。109存储器的多级结构存储器的多级结构CPU高速缓存高速缓存Cache内存储器内存储器外存储器外存储器110存储器的多级结构存储器的多级结构用容量更小但速度最快的用容量更小但速度最快的SRAM芯片组成芯片组成Cache容量较大速度适中的容量较大速度适中的DRAM芯芯片组成片组成MainMemory用容量特大但速度极慢的磁盘用容量特大但速度极慢的磁盘设备构成设备构成VirtualMemory111存储器的多级结构解决方案存储器的多级结构解决方案选用生产与运行成本不同的、存储选用生产与运行成

48、本不同的、存储容量不同的、读写速度不同的多种容量不同的、读写速度不同的多种存储介质，组成一个统一的存储器存储介质，组成一个统一的存储器系统，使每种介质都处于不同的地系统，使每种介质都处于不同的地位，发挥不同的作用，充分发挥各位，发挥不同的作用，充分发挥各自在速度、容量、成本方面的优势，自在速度、容量、成本方面的优势，从而达到最优性能价格比，以满足从而达到最优性能价格比，以满足使用要求。使用要求。1121993年大型计算机的存储器系统年大型计算机的存储器系统设备设备存取速度存取速度存储容量存储容量存储成本存储成本CPU10ns512B1800(美分美分/KB)缓存缓存2040ns128KB72主

49、存主存60100ns512MB5.6虚存虚存1020ms60228GB0.23后援后援220ms512GB2TB0.01113存储器的多级结构存储器的多级结构若能使若能使CPU大部分时间访问高速大部分时间访问高速缓存缓存CACHE，速度最快；仅在从缓存，速度最快；仅在从缓存中读不到数据时才去读中读不到数据时才去读主存主存，速度略，速度略慢但容量更大；当从主存中还读不到慢但容量更大；当从主存中还读不到时才去成批量读时才去成批量读虚存虚存，速度很慢容量，速度很慢容量极大；这就很好地同时解决了对速度极大；这就很好地同时解决了对速度容量、成本三个方面的需求。容量、成本三个方面的需求。114存储器的多级

50、结构存储器的多级结构一定容量的缓存一定容量的缓存Cache，较高速度和，较高速度和较大容量的内存较大容量的内存MainMeory，较快，较快速度的硬盘速度的硬盘HardDisk，对计算机整，对计算机整体性能的提高影响较大。体性能的提高影响较大。115思思考考在个人电脑性能不断提高的今在个人电脑性能不断提高的今天，你认为制约电脑性能提高天，你认为制约电脑性能提高的因素的因素(CPU、内存、硬盘、内存、硬盘、主板等主板等)是什么？请说明一下你是什么？请说明一下你的理由？的理由？116参考文献参考文献1、内存瓶颈导致多核超级计算机性能下降、内存瓶颈导致多核超级计算机性能下降2009年年11月月 2、