計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)-1-微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成（含教材689章內(nèi)容）.ppt

微型計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 目錄 1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成2 計(jì)算機(jī)中信息表示方法3 計(jì)算機(jī)中運(yùn)算與部件4 中央處理器5 指令系統(tǒng)與匯編語言6 存儲(chǔ)器7 計(jì)算機(jī)輸入 輸出 2 課程目標(biāo) 了解和掌握計(jì)算機(jī)中信息的表示和處理方法建立微機(jī)系統(tǒng)的整體概念掌握微型機(jī)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理掌握Intel8086基本指令系統(tǒng) 并了解匯編語言程序方法掌握微機(jī)的輸入輸出技術(shù) 3 說明 教材 計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ) 馬洪連主編 大連理工大學(xué)出版社考核方式 平時(shí)作業(yè) 實(shí)驗(yàn)30 期末考試70 4 1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 1 1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述1 2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成1 3微型計(jì)算機(jī)1 4計(jì)算機(jī)常用外圍設(shè)備1 5外存儲(chǔ)設(shè)備 5 1 1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述 1 1 1典型微機(jī)構(gòu)成 主機(jī)箱 鍵盤 鼠標(biāo) 打印機(jī) 顯示器 6 1 1 2現(xiàn)代家庭 辦公用計(jì)算機(jī)構(gòu)成 7 1 1 3主機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 電源 主板 托架 固定硬盤 光驅(qū) 軟驅(qū) 8 1 1 4主板構(gòu)成 CPU插座 內(nèi)存插槽 PCI總線 ISA總線 電池 電纜插座 9 1 1 5接口 適配器 用于連接主機(jī)與外設(shè) 10 1 1 6軟件類型 系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件 11 12 1 1 7計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展 電子管計(jì)算機(jī) 1946 1956 晶體管計(jì)算機(jī) 1957 1964 中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī) 1965 1970 超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī) 1971 今 電子計(jì)算機(jī)按其性能分類 大中型計(jì)算機(jī) 巨型計(jì)算機(jī) MainframeComputer 小型計(jì)算機(jī) Minicomputer 微型計(jì)算機(jī) Microcomputer 單片計(jì)算機(jī) Single ChipMicrocomputer 微型計(jì)算機(jī)的核心 微處理器 中央處理器CPU 13 Intel微處理器的發(fā)展簡況 14 Intel4004 Intel第一塊CPU4004 4位主理器 主頻108kHz 運(yùn)算速度0 06MIPs 集成晶體管2 300個(gè) 10微米制造工藝 最大尋址內(nèi)存640bytes 生產(chǎn)日期1971年11月 15 Intel8008 8008 8位主理器 主頻200kHz 運(yùn)算速度0 06MIPs 集成晶體管3 500個(gè) 10微米制造工藝 最大尋址內(nèi)存16KB 生產(chǎn)日期1972年4月 16 Intel8080 8080 8位主理器 主頻2M 運(yùn)算速度0 64MIPs 集成晶體管6 000個(gè) 6微米制造工藝 最大尋址內(nèi)存64KB 生產(chǎn)日期1974年4月 17 Intel8086 8086 16位主理器 主頻4 77 8 10MHZ 運(yùn)算速度0 75MIPs 集成晶體管29 000個(gè) 3微米制造工藝 最大尋址內(nèi)存1MB 生產(chǎn)日期1978年6月 18 Intel80286 80386 Intel80286 Intel80386 19 Intel80486 20 IntelPentium 21 IntelPentiumMMX PRO IntelPentiumMMX IntelPentiumPRO 22 IntelPentiumII III IV PentiumII PentiumIII PentiumIV 23 IntelItanium 里程碑似的64位時(shí)代到來 Itanium 1 2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 24 1 2 1馮 諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu) 25 1 2 2微機(jī)硬件系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu) 26 1 2 3硬件系統(tǒng)邏輯功能 微處理器 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)核心 執(zhí)行指令 進(jìn)行控制和運(yùn)算 存儲(chǔ)器 記憶設(shè)備 存放數(shù)據(jù)和程序 分為主存 輔存 I O接口 主機(jī)與外設(shè)進(jìn)行信息交換的 橋梁 總線 信息的傳輸通道 CPU總線 系統(tǒng)總線 外設(shè)總線 外設(shè) 實(shí)現(xiàn)信息在計(jì)算機(jī)中的輸入輸出 27 1 2 4主板組成框圖 28 1 2 5主板功能構(gòu)成 芯片組 一組固定在主板上的一組IC 用于控制和協(xié)調(diào)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行 高速緩存 Cache CMOS 存放系統(tǒng)運(yùn)行所必需的配置信息和參數(shù) 由電池供電 系統(tǒng)BIOS上電自檢POST 從0FFFF0H處開始讀取和執(zhí)行指令 系統(tǒng)初始化SysInit IC初始化 設(shè)置中斷向量表及中斷向量 將操作系統(tǒng)中的初始引導(dǎo)程序裝入內(nèi)存 啟動(dòng)操作系統(tǒng) 系統(tǒng)設(shè)置Setup 裝入或更新CMOS中的信息 29 ISA總線 16位總線PCI總線 32位總線AGP接口 圖形加速端口內(nèi)存接口 擴(kuò)展內(nèi)存容量IDE EIDE 連接外存 硬盤 光驅(qū)等 并行 串行接口鼠標(biāo) 鍵盤USB總線 總線接口 30 1 3微型計(jì)算機(jī) 字長 指CPU一次運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的位數(shù) 字長標(biāo)志著機(jī)器處理數(shù)據(jù)的精度 通常是8的倍數(shù) 主頻率 時(shí)鐘脈沖的頻率 控制CPU工作的節(jié)拍是影響計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的重要參數(shù) 存儲(chǔ)器容量 計(jì)算機(jī)所能存放的字節(jié)數(shù) 包括主存和外存 運(yùn)算速度 每秒所能執(zhí)行的指令條數(shù)MIPS外設(shè)擴(kuò)展能力 計(jì)算機(jī)配接各種外設(shè)的可能性 靈活性和適應(yīng)性 1 3 1微機(jī)主要性能指標(biāo) 31 1 3 2微機(jī)新技術(shù)應(yīng)用 微程序技術(shù) 指令由微程序構(gòu)成 加快微處理器的更新?lián)Q代 RISC技術(shù) 簡化指令和CPU結(jié)構(gòu) 減少指令的執(zhí)行周期數(shù) 加快機(jī)器的執(zhí)行速度 流水線技術(shù) 將指令分解為多步 各步重疊并行操作 Cache與虛擬存儲(chǔ)技術(shù) 提高存儲(chǔ)器的操作速度 擴(kuò)大存儲(chǔ)空間 亂步執(zhí)行技術(shù) 允許指令按照不同于程序中指定的順序發(fā)送給執(zhí)行部件去執(zhí)行 縮短程序的執(zhí)行時(shí)間 32 1 4計(jì)算機(jī)常用外圍設(shè)備 外設(shè) 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中主機(jī)以外的硬件設(shè)備 功能 實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息類型轉(zhuǎn)換和輸入輸出 類型輸入設(shè)備輸出設(shè)備外部存儲(chǔ)設(shè)備 33 1 4 1常用輸入設(shè)備 鍵盤 輸入字符和代碼 鼠標(biāo) 控制顯示器上光標(biāo)的移動(dòng) 掃描儀 將圖形和字符轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制圖像數(shù)據(jù) 觸摸屏 可直接對顯示屏幕上的可選內(nèi)容進(jìn)行選定 特點(diǎn)是內(nèi)容簡單 使用直觀方便 手寫板 板狀傳感器 可記錄筆尖移動(dòng)軌跡 供計(jì)算機(jī)進(jìn)一步處理 輸入文字等 攝像頭 計(jì)算機(jī)圖像輸入裝置 語音輸入 計(jì)算機(jī)音頻輸入裝置 34 鍵盤 功能 進(jìn)行字符和圖形輸入 操作步驟 判斷有無按鍵動(dòng)作識(shí)別有動(dòng)作的鍵將相應(yīng)的鍵碼送給主機(jī) 35 電子掃描編碼原理 36 1 4 2常用輸出設(shè)備 顯示器 輸出字符 代碼和圖形 打印機(jī) 針式 噴墨 激光繪圖儀 37 1 顯示器主要指標(biāo) 分辨率 指顯示器所能表示的像素個(gè)數(shù) 取決于顯象管熒光粉的粒度 熒光屏的尺寸和CRT電子束的聚焦能力 分辨率越高 圖像越清晰 顏色數(shù) 每個(gè)像素可以顯示出的顏色總數(shù) 掃描方式 隔行掃描與逐行掃描 屏幕尺寸與可視區(qū)域?qū)Ρ榷?指圖像 字符 和背景的濃度差 38 2 顯示適配器 連接主機(jī)與顯示器 將顯示緩沖區(qū)送出的信息轉(zhuǎn)換為視頻控制信號(hào) 構(gòu)成 顯示緩沖存儲(chǔ)器 字符發(fā)生器ROM 顯示控制電路等 顯存功能 存放顯示內(nèi)容 存放顯示內(nèi)容屬性 顯存容量 與分辨率 顏色數(shù)相關(guān)字符方式Vmin 2 行數(shù) 列數(shù)圖形方式Vmin 一幀顯示點(diǎn)數(shù) 色彩數(shù) 39 3 顯示適配器標(biāo)準(zhǔn) MDA 單色字符顯示適配器 9 14點(diǎn)陣 80列 25行 720 350像素 CGA 彩色圖形 字符適配器 320 200像素 4種顏色 EGA 兼容MDA和CGA標(biāo)準(zhǔn) 圖形方式為540 350像素 16種顏色 VGA 字符9 16點(diǎn)陣 圖形640 480像素 16種顏色或320 200像素 256種顏色 掃描頻率31 5kHz 刷新頻率60HzSuper VGA 兼容上述標(biāo)準(zhǔn) 支持1024 1024像素光柵 每像素點(diǎn)24位顏色深度 刷新頻率75Hz 40 4 字符顯示器 刷新存儲(chǔ)器 存放顯示信息ASCII碼 其存放地址與顯示位置相關(guān) 字符發(fā)生器 實(shí)現(xiàn)編碼到字形的轉(zhuǎn)換光標(biāo)控制 確定光標(biāo)在屏幕上的位置 41 5 針式打印控制系統(tǒng)原理圖 42 顯影器 6 激光打印機(jī)結(jié)構(gòu) 供紙盒 激光源 聚焦鏡 進(jìn)紙輥 清掃劑 清電燈 充電電暈 消電電暈 定影輥 分離電輥 轉(zhuǎn)印電輥 優(yōu)點(diǎn) 激光打印機(jī)是非擊打式硬拷貝輸出設(shè)備 輸出速度快 印字質(zhì)量高 可使用普通紙張 其印字分辨率達(dá)到每英寸300個(gè)點(diǎn)以上 緩沖存儲(chǔ)器容量一般在1MB以上 對漢字或圖形 圖像輸出 是理想的輸出設(shè)備 因而在辦公自動(dòng)化及輕印刷系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用 操作過程 充電 曝光 顯影 轉(zhuǎn)印 定影 消電 清粉 43 1 5外部存儲(chǔ)設(shè)備 性質(zhì) 輔助存儲(chǔ)器特點(diǎn) 容量大 可靠性高 單位存儲(chǔ)量價(jià)格低 非易失性 信息保存時(shí)間長 種類 磁存儲(chǔ)設(shè)備光存儲(chǔ)設(shè)備 44 1 5 1外存儲(chǔ)器 硬盤及硬盤驅(qū)動(dòng)器光盤可移動(dòng)外存閃存盤 U盤 移動(dòng)硬盤 45 虛擬光驅(qū) 虛擬光驅(qū)是一種模擬 CD ROM 工作的工具軟件 可以生成和電腦上所安裝的光驅(qū)功能相同的虛擬光盤 具有一般光驅(qū)的基本功能 工作原理是先虛擬出一部或多部虛擬光驅(qū)后 將光盤上的應(yīng)用軟件鏡像存放