計算機組成原理302的知識

第二章計算機組成原理1計算機的組成計算機系統由硬件系統和軟件系統兩部分組成。硬件系統遵循馮諾依曼體系結構，由五部分構成：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。主機和外設的區分CPU、內存儲器、總線等構成了計算機的主機；外存儲器、輸入設備、輸出設備構成了計算機的外圍設備，簡稱外設。：2計算機的組成中央處理器外存儲器內存儲器輸出設備系統總線輸入設備I/O端口I/O端口外存儲器接口控制器控制器控制器3計算機的組成PC機的物理組成：機箱、顯示器、鍵盤、鼠標器等。機箱內包含：主板、硬盤、軟驅、光驅、電源、風扇等。4計算機的分類按內部邏輯結構分為單處理機、多處理機(并行機)。按字長分為16位機、32位機或64位計算機等。5計算機的分類按計算機的性能、用途和價格分為：巨型計算機（Supercomputer）采用大規模并行處理的體系結構，CPU由數以百計、千計、萬計的處理器組成，有極強的運算處理能力，速度達到每秒萬億次以上，大多使用在軍事、科研、氣象、石油勘探等領域。6計算機的分類按計算機的性能、用途和價格分為：大型計算機（Mainframe）運算速度快、存儲容量大、通信聯網功能完善、可靠性高、安全性好、有豐富的系統軟件和應用軟件的計算機，CPU通常有4、8、16、32個甚至更多處理器。為企業或政府的數據提供集中的存儲、管理和處理，作為主服務器（企業級服務器）。7計算機的分類按計算機的性能、用途和價格分為：小型計算機（Minicomputer）為多個用戶執行任務，但它沒有大型機的高性能，支持的并發用戶數目比較少。小型機的典型應用是幫助中小企業（或大型企業的一個部門）完成信息處理任務，如庫存管理、銷售管理、文檔管理等。8計算機的分類按計算機的性能、用途和價格分為：個人計算機（PersonalComputer）以微處理器為中心的一個獨立完整的計算機系統。價格便宜，使用方便，軟件豐富，性能不斷提高，適合辦公或家庭使用。通常只用來處理一個用戶的任務，可獨立使用，也可與其他計算機互連。9計算機的分類按計算機的性能、用途和價格分為：工作站（Workstation)具有高速運算能力和強大的圖形處理功能，通常運行UNIX操作系統，特別適合于工程與產品設計使用。SGI，SUN，HP，IBM等公司都有此類產品。10計算機性能指標微處理器的發展標志：字長、結構、功能、晶體管數目和工作頻率。11計算機性能指標運算速度用于說明具有并行處理能力的巨型機的運算速度的度量單位：次／秒（每秒執行加法運算的次數）；MIPS（每秒鐘可完成100萬次整數運算）。世界第一臺計算機ENIAC的運算速度：5000次/秒目前計算機的速度：銀河Ⅲ：130億次／秒(國產機）曙光3000：3800億次／秒(國產機，國內最快)EarthSimulator(地球仿真超級計算機)：350000億次/秒浮點運算（NEC公司，世界最快）12計算機性能指標字長中央處理器中運算器和寄存器的寬度。即數據在運算器中做運算或存儲時的二進制位數。字長決定了計算的精度。字長通常是2的整數次冪。微處理器字長演變：Intel4004:4位(1971年，世界第一個微處理器)Intel8008,8080:8位Intel8086:16位Intel80386,80486,pentium：32位131計算機的組成1.1中央處理器1.2存儲體系1.3主板主要部件1.4系統總線1.5輸入設備1.6輸出設備14中央處理器（CPU）包含運算器和控制器能夠高速地進行算術運算和邏輯運算負責對輸入信息進行各種處理的部件一臺計算機中有多個處理器，它們各有其不同的任務。中央處理器承擔系統軟件和應用軟件運行任務的處理，是任何一臺計算機必不可少的核心組成部件15中央處理器（CPU）運算器（執行單元）對數據進行各種算術運算和邏輯運算。控制器取指令，解釋指令的含義（指令譯碼）產生控制其它部件的操作控制信號，記錄內部狀態。寄存器組臨時存放參加運算的數據和得到的中間結果，由幾十個寄存器組成。16中央處理器（CPU）寄存器運算器控制器指令數據運算結果中央處理器操作命令內存儲器17中央處理器（CPU）高速緩沖存儲器CPU的工作速度比內存要快得多，為了匹配兩者的工作速度，發揮CPU的高速性能，CPU中增加了指令快存（cache）和數據快存（cache）兩個高速存儲器，使運算器所需要的數據大部分來自數據快存，所需要的指令也大半來自指令快存。18中央處理器（CPU）超標量結構為了加快CPU中指令的處理速度，CPU在執行當前指令的同時，可以使用指令預取部件提前向主存或快存去取出一些準備要執行的指令。CPU采取“流水線”式的工作方式和結構，實現了“超標量結構”。19中央處理器并行處理和多處理器系統使用多個CPU（2，4，8或更多）實現超高速計算的技術稱為“并行處理”，采用這種技術的計算機系統稱為“多處理器系統”。【2007真題】中央處理器（CPU）是計算機的核心部件，一臺計算機中最多包含＿＿＿中央處理器。A．一個 B．兩個 C．四個 Ｄ．多個20中央處理器中央處理器的所有組成部分（運算器、控制器和寄存器等）制作在一塊半導體芯片上的處理器稱為微處理器（Microprocessor）。微處理器的主要性能指標有字長、結構、功能、晶體管數目和工作頻率。21指令和指令系統指令和指令系統基本概念指令執行過程22指令和指令系統基本概念指令對計算機進行程序控制的最小單位。指令用二進制位表示，規定計算機執行什么操作。大多數情況下，指令由操作碼和操作數地址兩部分成組23指令和指令系統基本概念指令系統或指令組CPU所能執行的所有的指令的集合稱為計算機的指令系統或指令組（instructionset）。指令系統中有數以百計的不同的指令。指令系統分為兩類：CISC（復雜指令集計算機）、RISC（精簡指令集計算機）。24指令和指令系統基本概念擴展指令集新型號的CPU可以通過增加指令集功能的方法來提高CPU的運算速度。25指令和指令系統基本概念計算機指令系統的“兼容性”問題由于每種類型的CPU都有自己的指令系統，因此，某一類計算機的可執行程序代碼未必能在其他計算機上運行。同一公司的CPU產品通常“向下兼容”——新型號的處理器在舊型號處理器指令系統基礎上進行擴充。26指令執行過程（1）CPU的控制器從存儲器讀取一條指令并放入指令寄存器。（2）指令寄存器中的指令經過譯碼，決定該指令應該進行何種操作、操作數在哪里。（3）根據操作數的位置從存儲器取得操作數。……→27指令執行過程（4）運算器按照指令操作碼的要求，對操作數完成規定的運算處理，并根據運算結果修改或設置處理器的一些狀態標志。（5）把運算結果保存到指定的寄存器，需要時把結果從寄存器保存到內存單元。（6）修改指令計數器，決定下一條指令的地址。●28CPU的性能CPU的運算速度與CPU的工作頻率、cache容量、指令系統、運算器的邏輯結構等都有關系。29CPU的性能工作頻率主頻：CPU內部的時鐘頻率，是CPU進行運算時的工作頻率。一般來說，主頻越高，一個時鐘周期里完成的指令數也越多，CPU的運算速度也就越快。但由于內部結構不同，并非所有時鐘頻率相同的CPU性能一樣。30CPU的性能工作頻率外頻：即系統總線，CPU與周邊設備傳輸數據的頻率，具體是指CPU到芯片組之間的總線速度。倍頻：CPU主頻的計算方式變為：主頻=外頻×倍頻。也就是倍頻是指CPU和系統總線之間相差的倍數，當外頻不變時，提高倍頻，CPU主頻也就越高。31存儲體系存儲程序和數據(包括原始數據、中間運算結果與最終結果等)的部件內存儲器(簡稱內存或主存)外存儲器(簡稱外存或輔存)32存儲體系Cache存儲器主存儲器(RAM和ROM)外存儲器（軟盤、硬盤、光盤）后備存儲器（磁帶、光盤）內存儲器外存儲器33存儲體系內存儲器(簡稱內存或主存)存取速度快、容量相對小，價格相對高,一般使用DRAM芯片組成，速度大約比CPU慢10倍。直接與CPU相連接（CPU可直接訪問）。易失性，用于臨時存放CPU正在運行的程序、正被處理的數據以及產生的結果數據。存儲介質：半導體芯片。34存儲體系外存儲器(簡稱外存或輔存)存取速度慢、容量相對大，價格相對低。不直接與CPU相連接（CPU不能直接訪問，其中存儲的程序及相關的數據必須先送入內存，才能被CPU使用）。非易失性，用于長期存放各類信息。存儲介質：磁盤、光盤、磁帶等35內存儲器專題內存儲器由稱為存儲器芯片的半導體集成電路組成。半導體存儲器芯片按照是否能隨機地進行讀寫，分為只讀存儲器(ReadOnlyMemory，簡稱ROM)隨機存取存儲器(RandomAccessMemory，簡稱RAM)兩大類36內存儲器專題只讀存儲器(ReadOnlyMemory，簡稱ROM)是一種能夠永久或半永久地保存數據的存儲器，即使掉電（或關機）后，存放在ROM中的數據也不會丟失，所以叫做非易失性存儲器。37內存儲器專題只讀存儲器按照ROM的內容是否能改寫，ROM可分為以下幾類：MaskROM（掩膜ROM），存儲的數據由工廠在生產過程中一次形成，此后也無法進行修改。PROM（ProgrammableROM）和EPROM（ErasableProgrammableROM），用戶可使用專用裝置寫入信息。前者不能改寫，后者可以通過專用設備改寫其中的信息。FlashROM（快擦除ROM，或閃速存儲器），一種新型的非易失性存儲器，在低電壓下，存儲的信息可讀不可寫，而在較高電壓下，存儲的信息可以更改和刪除。經常用于PC中的BIOS程序，還可使用在數碼相機和優盤中。38內存儲器專題隨機存儲器隨機存取存儲器(RandomAccessMemory，簡稱RAM)，多采用MOS(金屬氧化物半導體)型半導體集成電路芯片制成，屬于易失性存儲器。根據其保存數據的機理又可分為SRAM（靜態隨機存取存儲器）和DRAM（動態隨機存取存儲器）兩類。39內存儲器專題SRAMSRAM芯片用于構造高速Cache（高速緩沖存儲器），簡稱緩存。它的速度幾乎與CPU一樣快。CPU需要的數據和指令首先從Cache中讀取，如果Cache中沒有，CPU再直接訪問內存。Cache的一個重要指標就是“命中率”，即CPU需要的指令或數據在Cache中能直接找到的概率。40內存儲器專題Cache容量為解決內存速度與CPU速度不匹配，從而影響系統運行速度的問題，在CPU與內存之間設計了一個容量較小(相對主存)但速度較快的高速緩沖存儲器(Cache)，簡稱快存。41內存儲器專題Cache容量CPU訪問指令和數據時，先訪問Cache，如果目標內容已在Cache中(這種情況稱為命中)，CPU則直接從Cache中讀取，否則為非命中（命中率），CPU就從主存中讀取，同時將讀取的內容存于Cache中。Cache可看成是主存中面向CPU的一組高速暫存存儲器。42內存儲器專題Cache容量這種技術早期在大型計算機中使用，現在應用在微機中，使微機的性能大幅度提高。隨著CPU的速度越來越快，系統主存越來越大，Cache的存儲容量也由128KB、256KB擴大到現在的512KB或2MB。Cache的容量并不是越大越好，過大的Cache會降低CPU在Cache中查找的效率。43內存儲器專題Cache容量Cache分為一級緩存和二級緩存，應用的早期一級緩存被設計在CPU內部，二級緩存被設計在主板上，隨著集成電路制造工藝的改進，現在一級緩存和二級緩存都被設計在CPU內部。二級緩存的容量要大于一級緩存的容量。一級緩存（L1Cache）（容量：幾KB～幾十KB）二級緩存（L2Cache）（容量：128KB～1MB）44內存儲器專題DRAM一般使用DRAM芯片組成。由于DRAM存儲器芯片的電路、工藝、存儲控制技術的不同，目前市場上有多個DRAM的品種。比較流行的是：SDRAM、DDRSDRAM、雙通道RDRAM。后者運算速率比前者更大。45內存儲器專題DRAM相關的重要概念和計算存儲容量含義：指存儲器所包含的存儲單元的總數。★★★單位：MB（1MB＝220字節）或GB（1GB＝230字節）每個存儲單元（一個字節）都有一個地址，CPU按地址對存儲器進行訪問。46內存儲器專題DRAM相關的重要概念和計算存取時間含義：在存儲器地址被選定后，存儲器讀出數據并送到CPU（或者是把CPU數據寫入存儲器）所需要的時間。單位：ns（1ns=10-9秒）47內存儲器專題DRAM相關的重要概念和計算常見內存條規格單列直插式內存條（SingleIn-lineMemoryModules，SIMM）：72線，數據線寬度32位。雙列直插式內存條（DoubleIn-lineMemoryModules，DIMM）：SDRAM，168線，數據線寬度64位；DDRSDRAM，184線，數據線寬度64位。Rambus內存條模塊（簡稱RIMM內存條）48內存儲器專題DRAM相關的重要概念和計算內存帶寬計算內存帶寬：指內存與南橋芯片之間的數據傳輸率，單位一般為“MB/s”或“GB/s”。最高讀寫速率（帶寬）（MB/s）=（數據通路寬度/8）(B)×有效時鐘頻率（MHz）49內存儲器專題DRAM相關的重要概念和計算CPU尋址大小計算如果CPU的地址線寬為n，那么CPU的尋址大小是2n

50計算機性能指標存儲容量主要包括：內存容量，硬盤容量。度量單位：B，KB，MB，GB，TB1B（字節,Byte）=8位二進制數（個人計算機主存的地址編碼單元,bit）1KB=1024B=210B1MB=1024KB=220B1GB=1024MB=230B1TB=1024GB=240B例如：內存512MB，硬盤80GB51計算機性能指標【2007真題】某處理器具有32GB的尋址能力，則該處理器的地址線有＿＿＿。A．36根 B．35根 C．32根 Ｄ．24根【試題分析】由教材內容可知，1GB=1024MB＝230B，即30根地址線可以尋址1G，那么再加5根地址線時，235＝25×230＝32×230B，即35根地址線可以訪問32G。52外存儲器專題(1)軟盤存儲器組成：軟盤片、軟盤驅動器、軟盤控制器、軟盤存儲器3.5英寸軟盤片的信息存儲模式與存儲容量兩個記錄面，即兩個讀寫磁頭(從0開始編號)每個記錄面有80個磁道(從0開始編號，0號磁道位于最外圈)每個磁道有18個扇區(從1開始編號)每個扇區存儲512字節二進制數據存儲容量=磁盤面數磁道數扇區數512字節 =28018512（字節）=1.44MB讀寫數據的最小單位：扇區操作系統在軟盤上為文件分配存儲區的單位：簇（2-8個扇區）53外存儲器專題(1)軟盤存儲器格式化后軟盤上的數據區域：引導扇區（系統盤）位于軟盤0號記錄面、0號磁道、1號扇區，存儲啟動操作系統的引導程序。文件分配表(FAT)位于0號磁道引導扇區之后，占據若干個連續扇區。一式兩份。FAT由多個表項組成，每個表項對應軟盤的一個簇，記錄該盤上所有簇的分配情況（分配、空閑、損壞）和鏈接信息。文件根目錄區位于0號磁道FAT之后，占據若干個連續扇區。由若干表項組成，每個表項保存一個文件或下級文件夾的屬性信息（文件名、文件長度、起始簇號等）。數據區根目錄區之后，存儲文件中的數據或子目錄（文件夾）表項的區域。54外存儲器專題(2)硬盤存儲器作用：長期保存各類信息特點：可讀寫，大容量，不便攜帶組成：磁盤片（存儲介質）；主軸與主軸電機；移動臂和磁頭；控制電路工作原理:硬盤的盤片由鋁合金（最新的硬盤盤片采用玻璃材料）制成，盤片上涂有一層很薄的磁性材料，通過磁層的磁化來記錄數據。55外存儲器專題硬盤存儲器內部結構：磁道柱面磁盤盤片控制電路主軸移動臂文件定位表磁頭56外存儲器專題硬盤信息記錄模式（同軟盤）與存儲容量：一個硬盤驅動器中包含多張盤片每個盤片有兩個記錄面（兩個磁頭）每個記錄面有若干磁道柱面cylinder：所有記錄面中半徑相同的所有磁道每個磁道有若干扇區每個扇區存儲512字節的二進制數據存儲容量=磁盤面數（磁頭數）磁道數（柱面數）扇區數512字節57外存儲器專題硬盤讀寫某個扇區中數據的過程：

已知要讀寫的扇區地址：磁頭號（所在記錄面），例如，0號磁頭柱面號（所在的磁道），例如，0號柱面扇區號（所在的扇區），例如，1號扇區讀寫過程：58外存儲器專題硬盤主要性能指標:(1)存儲容量（單位：GB）(2)Cache容量（單位KB或MB）與主板上的高速緩存（RAMCache）一樣，硬盤緩存的目的是為了解決系統前后級讀寫速度不匹配的問題，以提高硬盤的讀寫速度。59外存儲器專題(3)數據傳輸速率（單位MB/s）硬盤的傳輸率也是硬盤重要參數之一。它主要指硬盤的外部和內部數據的傳輸率，它們的單位為Mb/s(兆位/秒)。硬盤的外部傳輸率即硬盤的突發數據傳輸率，它一般指硬盤的數據接口的速率；硬盤的內部數據傳輸率是指磁頭至硬盤緩存間的最大數據傳輸率。硬盤的內部傳輸速率＜外部傳輸速率60外存儲器專題硬盤主要性能指標:(4)平均等待時間（AverageLatencyTime）指當磁頭移動到數據所在的磁道后，然后等待所要的數據塊繼續轉動到磁頭下的時間。(5)平均尋道時間（AverageSeekTime）指硬盤在盤面上移動讀寫頭至指定磁道尋找相應目標數據所用的時間，它描述硬盤讀取數據的能力，單位為毫秒。(6)平均訪問時間（AverageAccessTime）平均訪問時間=平均尋道時間+平均等待時間。61外存儲器專題硬盤常見操作:(1)硬盤分區：在一個物理硬盤上建立多個邏輯硬盤（C:、D:….）。作用：安裝多個操作系統，便于文件分類管理，利于預防病毒(2)邏輯硬盤格式化：在邏輯盤上產生四個區域：引導扇區，文件分配表（FAT），根目錄區和數據區。(3)碎片整理等。62外存儲器專題格式化后邏輯盤上的數據區域主引導扇區：位于0號磁頭、0號柱面、1號扇區，不屬于任何分區，保存主引導程序和分區表。 引導扇區：每個分區的第一個扇區，存放引導程序和邏輯盤的有關參數文件分配表（FAT）：每個邏輯盤有各自的FAT，每個FAT由多個表項組成，每個表項對應該盤的一個簇，記錄該盤上所有簇的分配情況（分配、空閑、損壞）和鏈接信息。 FAT16（win95及以下版本）FAT32（win98以上版本）63外存儲器專題格式化后邏輯盤上的數據區域文件根目錄區：位于每個區的FAT之后，占據若干個連續扇區。由若干表項組成，每個表項保存一個文件或下級文件夾的屬性信息（文件名、文件長度、 起始簇號等）數據區：存儲文件中的數據或文件夾表項的區域64外存儲器專題硬盤驅動器與主機的接口電路功能：在主機與硬盤驅動器之間提供一個數據、地址和控制信號的高速通道，實現主機對硬盤驅動器的各種控制，完成主機與硬盤之間的數據交換。接口電路：IDE接口（IntegratedDriveElectronics集成驅動電子設備）SCSI接口（SmallComputerSystemInterface，小型計算機系統接口）65外存儲器專題【2007真題】數據傳輸速率是衡量硬盤性能的一項指標。硬盤的內部傳輸速率大于外部傳輸速率。（×）66外存儲器專題（3）移動存儲器閃存盤（優盤）采用Flash存儲器（閃存）技術，體積小，重量輕，容量可以按需要而定（8MB～2GB），具有寫保護功能，數據保存安全可靠，使用壽命可長達10年之久。利用通用的USB接口，它的讀寫速度比軟盤快15倍，且可以與幾乎所有計算機連接。有些產品還可以模擬軟驅和硬盤啟動操作系統。移動硬盤存儲容量：10GB—60GB，采用USB或IEE1394接口、可以隨時插拔、小巧而便于攜帶的硬盤存儲器。其容量大，兼容性好，即插即用，速度快，體積小，安全可靠。67外存儲器專題(4)光盤存儲器優點：成本低，存儲密度高，容量大，可靠性高，不易受損，耐用，易于長期保存數據缺點：讀出速度和數據傳輸速度比硬盤慢得多光盤存儲器兩大類型：CD光盤存儲器，DVD光盤存儲器68外存儲器專題CD光盤存儲器的組成：CD光盤片，CD光盤驅動器（光盤刻錄機）CD光盤片（CompactDisk,小型光盤）CD-ROM光盤片：只讀光盤。不能刪除也不能寫入，只能讀出盤中的信息。存儲容量650MB，700MBCD-R光盤片：只寫一次式光盤。只能寫一次，寫后不能刪除和修改，只能讀出。CD-RW光盤片：可擦寫型光盤。CD-RW光盤片搭配CD-RW刻錄器使用可反復讀寫1000次以上。69外存儲器專題CD光盤信息存儲原理在盤片的信息記錄層上沿螺旋形軌道(光道)壓制出一系列凹坑，凹坑的兩個邊沿處均表示數據“1”；其它平坦處表示數據“0”。信息讀取原理CD-ROM光盤片放入光盤驅動器中，當被激光束照射時，凹坑的兩個邊沿處產生的反射光弱作為數據“1”看待；平坦處產生的反射光強作為數據“0”看待。70外存儲器專題CD光盤驅動器CD-ROM光盤驅動器（簡稱：光驅）主要性能指標：讀取數據速度單速：150KB/S4速（4X）：4×150KB/S40速（40X）：40×150KB/S（一般轉速也是單速光驅的40倍）CD-RW刻錄機主要性能指標：讀取數據速度，復寫數據速度，刻錄速度（例如，40X,12X,40X），數據緩沖區的大小，兼容性（數據格式），有無刻不死功能等。CD光盤驅動器的接口類型SCSI(小型計算機系統)接口、IDE接口、并行口和USB接口等多種71外存儲器專題DVD光盤存儲器DVD光盤存儲器的組成：DVD光盤片（DigitalVersatileDisk,數字多用途光盤，存儲容量一般為4.7GB，最大可達17GB）DVD驅動器DVD光盤存儲器特點：容量大可靠性高安全性好72外存儲器專題DVD光盤片分類DVD-ROM——DVD只讀光盤，用途類似CD-ROMDVD-R（或稱DVD-Write-Once)——限寫一次的DVD，用途類似CD-RDVD-RAM(或稱DVD-Rewritable)——可多次讀寫的光盤，用途類似CD-RWDVD-Video——家用影視光盤，用途類似LD或VCDDVD-Audio——音樂光盤，用途類似CD唱片73外存儲器專題DVD提高存儲容量(7倍)的措施更小的凹點長度數據軌道間隔緊密數據區域稍大一點更有效的信道比特調制更有效的糾錯較少的段開銷采用較短波長的635nm或650nm的紅色激光,使激光斑點直徑縮小,提高信息的鑒別能力74外存儲器專題表2.2不同DVD光盤的存儲容量DVD光盤類型120mmDVD光盤存儲容量(GB)80mmDVD光盤存儲容量(GB)

DVD-ROMDVD-Video單面單層(SS/SL)單面雙層(SS/DL)雙面單層(DS/SL)雙面雙層(DS/DL)4.7(DVD-5)8.5(DVD-9)9.4(DVD-10)17(DVD-18)1.46(DVD-1)2.66(DVD-2)2.92(DVD-3)5.32(DVD-4)75外存儲器專題最常見的DVD光盤是：單面單層DVD光盤結構（DVD-5）單面雙層DVD光盤結構（DVD-9）76外存儲器專題DVD驅動器分類DVD播放機：專門用于播放DVD影碟的DVD影碟機DVD-ROM：安裝在PC機上使用的DVD-ROM（DVD光驅）77外存儲器專題【2007真題】某CD－ROM驅動器的速率標稱為40X，表示其數據的傳輸速率為＿＿＿。A．2000KB/s B．4000KB/s C．6000KB/s Ｄ．8000KB/s78存儲體系【2007真題】計算機在執行U盤上的程序時，首先把U盤上的程序和數據讀入到＿＿＿，然后才能被計算機運行。A．硬盤 B．軟盤 C．內存 Ｄ．緩存79主板主要部件主板上安裝：CPU插座、芯片組、第2級高速緩存(有些已做在CPU中)、內存儲器插座(SIMM或DIMM)、總線插槽、BIOSROM芯片、CMOS芯片、時鐘、電池、I/O控制器、I/O端口、擴充卡等部件。80主板主要部件處理器I/O端口軟驅及IDE硬盤連接器存儲器插座電源連接器PCI總線槽CPU插座81主板主要部件芯片組（Chipset）芯片組集中了主板上幾乎所有的控制功能，把以前復雜的控制電路和元件最大限度地集成在幾個芯片內，是構成主板電路的核心。一定意義上講，它決定了主板的級別和檔次。82主板主要部件芯片組（Chipset）北橋芯片，是主板上最重要的芯片，主要負責與CPU．內存．顯卡進行通訊，可以看成是CPU、內存、顯卡之間的橋梁。南橋芯片，負責連接硬盤、USB接口、PCI接口等其他接口。南橋芯片和北橋芯片之間也有通道進行數據通訊。83主板主要部件存儲控制器：連接CPU總線、存儲器總線,AGP圖形顯示接口I/O控制器：連接存儲控制器、I/O總線、USB接口、硬盤接口、局域網接口、5.1數字環繞立體聲接口、BIOSROM芯片84主板主要部件BIOS（BasicInput/OutputSystem）基本輸入/輸出系統，是存放在主板上只讀存儲器芯片（ROM）中的一組機器語言程序，具有啟動計算機工作，診斷計算機故障及控制低級輸入輸出操作的功能。是操作系統的最底層部分的可執行程序代碼。由于BIOS存放在主板上只讀存儲器芯片（ROM）中，一般稱該芯片為BIOS芯片。85主板主要部件BIOS（BasicInput/OutputSystem）BIOS包含4部分的程序,一般情況下是不能被修改的（1）POST（PowerOnSelfTest，加電自檢)程序(檢測計算機故障)（2）系統自舉（裝入）程序（啟動計算機）（3）CMOS設置程序（4）基本外圍設備的驅動程序（實現常用外部設備輸入輸出操作的控制程序）86主板主要部件【2007真題】BIOS的中文名稱叫做基本輸入/輸出系統，它主要包括

。A．CMOS設置程序 B．加電自檢程序C．鍵盤驅動程序 D．系統自舉程序87主板主要部件CMOS芯片（互補金屬氧化物半導體存儲器）存放用戶對計算機硬件所設置的一些參數（稱為“配置信息”），包括當前的日期和時間等。CMOS是一種半導體存儲器芯片，使用電池供電，是非易失性存儲器，只要電池供電正常，即使計算機關機后它也不會丟失所存儲的信息以及時鐘停走。88主板主要部件CMOS設置在啟動過程中，若按下Del鍵（或其他鍵），進入CMOS設置程序，允許用戶修改系統硬件的部分配置信息。一般來說，在下列情況下需要啟動CMOS設置程序對系統進行設置：（1）PC機組裝好之后第一次加電（2）系統增加、減少或更換硬件或I/O設備（3）CMOS芯片因掉電、病毒侵害、放電等原因造成其內容丟失或被錯誤修改（4）用戶希望更改或設置系統的口令（5）系統因某種需要而調整某些設置參數89I/O操作、接口、控制器I/O端口計算機系統中的I/O設備通過I/O端口與各自的控制器連接，然后由控制器與總線相連。I/O接口的作用在計算機中連接輸入/輸出設備的各種插頭/插座以及相應的通信規程及電器特性。90I/O操作的特點多數I/O設備在操作過程中包含機械動作，其工作速度比CPU慢得多。為了提高系統的效率，I/O操作與CPU的數據處理操作往往是并行進行的。多個I/O設備必須能同時進行工作除了鍵盤、顯示器、鼠標器等基本的I/O設備之外，不同計算機所配置的I/O設備數量、品種和性能差別很大，且經常需要增減和更新I/O設備的種類繁多，性能各異，操作控制的復雜程度相差很大，與計算機主機的連接也各不相同91I/O接口分類①從數據傳輸方式來分：串行接口（一次只傳輸1位）：COM1,COM2并行接口（8位或者16位、32位一起進行傳輸）：LTP1②從數據傳輸速率來分：高速口、低速口。③從是否能連接多個設備來分：總線式（可連接多個設備，被多個設備共享，例如，USB接口）獨占式（只能連接1個設備）④從是否符合標準來分：標準接口（通用接口,例如USB）專用接口（專用接口例如VIDEO視頻口)（參見教材P25表2-3PC機常用I/O接口）92I/O接口分類2007真題】計算機所使用的I/O接口分成多種類型。從數據傳輸方式來看，有串行接口和____接口。93I/O接口分類USB（UniversalSerialBus，通用串行總線）接口特點：（1）高速、可連接多個設備、串行傳輸（2）使用4線連接器，體積小，符合即插即用規范（Plug&Play,即PnP）（3）使用“USB集線器”擴展機器的USB接口，最多連接127個設備（4）可通過USB接口由主機向外設提供電源（＋5V，100～500mA）（5）支持熱拔插USB的兩個版本：1.1版，2.0版傳輸速率：USB1.1版：12MB/sUSB2.0版：60MB/s94I/O接口分類IEEE-1394（I.Link或FireWire）接口①數據傳輸速度特別快（高達400MB/s）；②連接器共有6線（4根傳送數據，2根傳導電源）③采用級聯方式連接外部設備，在一個接口上最多可以連接63個設備，設備間可以不使用集線器，進行菊花鏈方式進行連接；④支持即插即用，具有熱插拔功能。⑤速度高于USB接口。。95I/O操作過程中央處理器DMA控制器I/O設備1控制主存儲器數據傳輸I/O設備k啟動完成啟動完成控制數據傳輸I/O控制器kI/O控制器1主存儲器(注：圖中的2個主存儲器實際上是同一個)96I/O操作過程若干控制部件CPU負責I/O操作的啟動I/O控制器負責在I/O操作期間對I/O設備進行全程控制97I/O操作過程若干控制部件DMA（DirectMemoryAccess直接存儲器存取）控制負責數據傳輸的控制程序中斷負責向CPU報告I/O操作完成的情況，實現CPU處理與I/O操作之間的同步與通信I/O操作是由許多部件協同完成的98系統總線總線的英文名字是“bus”：指的是計算機各部件之間傳輸信息的一組公用信號線。采用總線結構便于部件和設備的擴充，使用統一的總線標準，不同設備間互連將更容易實現。99系統總線從總線的層次角度來看總線分為內部總線、系統總線和外部總線。內部總線指微機內部各外圍芯片與處理器之間的總線，用于芯片一級的互連。系統總線指連接CPU、存儲器和各種I/O模塊等主要部件的總線，用于插件板一級的互連，由于這三個部件之間的互連時作用不同，系統總線又包括：CPU總線、存儲器總線、I/O總線。外部總線則是微機和外部設備之間的總線。100系統總線從總線傳輸的信號角度來看不管是何種層次的總線，都傳輸三類信號：數據信號、地址信號、控制信號，相應的都具備數據總線、地址總線和控制總線。101系統總線從總線標準的角度來看內部總線制定的標準有：I2C總線、SPI總線、SCI總線。系統總線制定的標準有：ISA總線、EISA總線、PCI總線、CompactPCI總線，目前微機中流行的系統總線標準是PCI總線。ISA總線的位寬是16位，PCI總線的位寬宥32位和64位兩種。外部總線制定的標準有：RS-232-C總線、IEEE-488總線、USB總線。102系統總線的性能指標總線的帶寬：指的是單位時間內總線上可傳送的數據量。總線的位寬：指總線能同時傳送的數據位數。總線的工作頻率：工作頻率越高，總線工作速度越快，總線帶寬越寬。總線帶寬（MB/s）=總線位寬/8×總線工作頻率103系統總線I/O總線總線（bus）：計算機各部件之間傳輸信息的一組公用的信號線。系統總線：包括CPU內部總線、存儲器總線和I/O總線。是使用Pentium系列CPU的PC機所采用的多總線結構。存儲器總線和I/O總線互相獨立。I/O總線（主板總線）：是各類I/O設備控制器與CPU、存儲器之間相互交換信息、傳輸數據的一組公用信號線，物理上與主板上擴充插槽中的各擴充板卡（I/O控制器）直接連接。I/O總線上的信號類別：數據信號、地址信號、控制信號I/O總線上線路類別：數據線、地址線、控制線總線控制器：位于主板的芯片組中，協調與管理I/O總線操作104系統總線I/O總線的帶寬（總線的數據傳輸速率）單位時間內總線上可傳送的數據量(字節數)計算公式：總線帶寬（MB/s）=（數據線寬度/8）×總線工作頻率（MHz）105輸入設備輸入（input）把信息（程序，數據，信息）送入計算機的過程，向計算機輸入的內容輸入設備用來向計算機輸入信息的設備。輸入到計算機中的信息都使用二進制中的“0”和“1”兩個符號來表示106輸入設備鍵盤作用：可以將字符或命令等輸入到計算機中。工作原理當用戶按下一個按鍵時，鍵盤內的控制電路根據該鍵的位置就把該字符信號轉換為二進制碼（鍵掃描碼），通過電纜送給主機。鍵的個數：104鍵盤（臺式PC機普遍采用）108鍵盤。與主機的接口PS/2接口USB接口無線接口（用于無線鍵盤）107輸入設備鼠標器作用一種指示設備（pointingdevice）,能方便地控制屏幕上的鼠標箭頭準確地定位在指定的位置處，并通過按鈕完成各種操作或發出命令。組成：左鍵、右鍵、滾輪等機械式鼠標工作原理當鼠標器在桌面上移動時，小球與桌面摩擦轉動，帶動鼠標器內兩個光盤轉動，產生脈沖，測出X-Y方向的相對位移量，從而反映出屏幕上鼠標的位置。（機械式鼠標價格便宜，但故障率較高，要經常清洗）108輸入設備分辨率鼠標器最主要的技術指標，用dpi（dotperinch）表示，指鼠標每移動一英寸距離光標在屏幕上所通過的像素的數目。目前多為：300—400dpi分類（按結構）：機械式鼠標：結構簡單，價格便宜，但準確性和靈敏度較差光電式鼠標：速度快，準確性和靈敏度高，壽命長。（需要專用墊板）光機式鼠標：精度較高，不需特殊襯墊連接到主機的接口RS－232串行口（9針D形）PS/2接口（6針圓形）USB接口無線鼠標。109輸入設備【2007真題】無線鍵盤和無線鼠標采用的是無線接口，通過無線電波將信息傳送給計算機，需要專用的接收器。（√）【試題分析】無線鍵盤和無線鼠標都必須要專門的接收器，其工作原理主要就是通過一個無線接收裝置與電腦系統主機相連接。但是鍵盤和鼠標一般都可以共用一個無線接收器，只不過兩者采用不同頻道的無線電波，因此也就不會有相互干擾或是無法接收/發送的情況發生。110輸入設備掃描儀作用將圖片（照片）或文字輸入計算機的一種輸入設備。工作原理接收從稿件上反射回來的光線，經過光電轉換成電信號，獲得數字圖像。CCD（ChargeCoupledDevice，電荷耦合器件）實現光電轉換。111輸入設備掃描儀性能指標分辨率：用每英寸生成的像素數目（dpi）表示。一般為：600×1200dpi，1200×2400dpi顏色位數：位數越多，反映的色彩就越豐富。一般為：24位、30位、36位幅面：原稿的最大尺寸。一般為：A4，A3等與主機的接口：SCSI接口、USB接口、FireWire接口

112輸入設備【2007真題】掃描儀是常用的輸入設備，在掃描儀的性能指標中不包括＿＿＿。A．掃描儀的分辨率 B．掃描儀的色彩位數C．掃描儀的掃描幅面 Ｄ．掃描儀的結構113輸入設備數碼相機（數字相機）作用圖像輸入設備。不需要膠卷和暗房，能直接將數字形式的照片輸入電腦進行處理，或通過打印機打印出來，或與電視機連接進行觀看。性能指標CCD像素的數目越高、成像的效果越好200萬像素可以滿足基本要求114輸入設備數碼相機（數字相機）工作原理鏡頭和快門與傳統相機基本相同，不同之處是它不使用光敏鹵化銀膠片成像，而是將影像聚焦在成像芯片（CCD或CMOS）上，并由成像芯片轉換成電信號，再經模數轉換(A/D轉換)變成數字圖像，經過必要的圖象處理和數據壓縮之后，存儲在相機內部的存儲器中。115輸出設備輸出（output）把信息送出計算機的過程，計算機所產生的結果（名詞）。計算機的輸出可以是文本、語音、音樂、圖像、動畫等輸出設備完成信息輸出的設備。即把計算機存儲器中用“0”和“1”表示并存儲的信息轉換成人可直接識別的信息形式的設備。116輸出設備顯示器作用將數字信號轉化為光信號，最終將文字、圖形、圖像顯示出來。組成監視器（Monitor，顯示器），顯示控制器（顯卡）。常見類型陰極射線管顯示器（簡稱：CRT）；液晶顯示器（簡稱：LCD）。117輸出設備CRT顯示器工作原理接收顯示控制器傳送過來的顏色信號，通過電子槍調整紅、綠、藍三基色的亮度，在熒光屏上轟擊出一個個的彩色亮點。組成一幅幅的圖像。LCD顯示器的工作原理利用液晶在電場下可以快速扭曲的特性，通過電場的有無來控制液晶的透光和不透光，從而使部分背光可以透過液晶，構成圖像。118輸出設備顯示器主要性能指標顯示屏的尺寸：對角線的長度。例如，15吋，17吋，21吋。屏