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计算机的组成原理

时间:2017-12-04 19:38:02 计算机 我要投稿

计算机的组成原理

  1.计算机主机所使用的元器件的更新作为计算机划代的主要标志,计算机的发展分为四代。目前使用的计算机依旧是集成电路计算机,计算机的新开发着眼于智能化,以知识处理为核心,称呼为:新一代计算机。而不是第五代计算机。

  2.计算机系统 = 硬件系统 + 软件系统

  3.计算机硬件组成:

  系统总线 运算器

  主机

  中央处理器(CPU)

  控制器

  计算机硬件 内存储器

  存储器

  外存储器

  输入设备

  外围设备(或外设)

  输出设备

  4. 计算机的分类:按性能、用途、价格分巨型机、大型机、小型机、微型机

  按内部逻辑结构分单处理机(1个CPU)、多处理机(多个CPU)

  5.目前我们使用的计算机的工作原理:“存储程序与程序控制”。该思想由冯·诺依曼提出。

  6.CPU的工作:执行指令。

  7.CPU的一般结构:

  寄存器:暂存数据

  运算器:完成数据的算术运算和逻辑运算。运算器的核心是算术逻辑运算部件(ALU),可以有多个ALU。

  控制器:CPU的`指挥中心。协调和控制计算机的各个部件统一工作

  8.高速缓冲存储器(Cache):介于高速的CPU和相对低速的主存之间,解决cpu和主存间速度不匹配问题,其存储容量越大命中率就越高,cpu运算速度就越快。

  9.影响CPU速度的主要因素:总线频率、工作频率、Cache容量、寄存器、运算器的位数等 新指导P42

  10. CPU的度量单位:MIPS(100万条定点指令/秒)、MFLOPS(100万条浮点指令/秒)T亿

  11.计算机内部,程序的基本单位是指令。

  指令的形式:二进制

  指令的格式: 操作码 操作数地址

  操作码:告诉计算机做何种操作

  操作数地址:指令要处理的数据或数据的位置。

  12. 指令的执行过程:取指令、指令译码、执行指令、保存结果

  13. 指令系统:一台计算机的所有指令的集合。不同的计算机,它们的指令系统可以不一样。因此,一台计算机上可以执行的程序,在另一台不同的计算机上可能无法执行。为了克服这一问题,采用“向下兼容方式”:新处理器保留老处理器的所有指令,同时扩充功能更强的指令。旧计算机上的程序(软件)就可以在新计算机上继续执行了。反之不行。8.同一个公司生产的处理器采用“向下兼容方式”。不同公司的处理器不一定相互兼容。例,Pentium处理器与Power PC处理器的指令系统互相不兼容。

  15. 主板又称母板,在主板上通常安装有处理器插座、主板芯片组、存储器插座(SIMM 或DIMM)、I/O总线插槽、BIOS ROM、时钟/CMOS RAM、电池、显示卡插槽、硬盘插槽等。

  16.芯片组是主板电路的核心。由两块超大规模集成电路芯片组成,包括存储器总线、内存控制器、I/O控制器。

  17.主板上有两块特别有用的集成电路芯片: 1.BIOS ROM芯片:存放BIOS 2.CMOS存储器

  BIOS(Basic Input/Output System)包含四个部分的程序:POST(Power On Self Test)加电自检程序,系统自举程序(BOOT),CMOS设置程序,基本外围设备的驱动程序

  CMOS RAM芯片存储的是用户对计算机硬件所设置的参数,可通过运行BIOS中CMOS设置程序修改CMOS中保存的系统参数。

  BIOS是一组机器语言程序存放在主板的ROM中,是计算机软件中的最基础的部分,它启动计算机,诊断故障,控制输入/输出操作 顺序:开机—post-cmos-自举程序-引导程序

  18.存储器的层次结构:

  容量 速度 价格/位

  寄存器 小 快 高

  Cache存储器

  内 主存储器

  外 外存储器

  后备存储器 大 慢 低

  主存:

  主存储器每个单元存储一个字节(8个二进制位)。每个单元有一个地址编码。CPU根据地址访问主存。分RAM (DRAM(DDR SDRAM),SRAM)新指导P49和ROM(MASK ROM、PROM、EPROM、Flash ROM)

  外存

  软盘:磁性材料作为存储介质。磁道(同心圆轨道)、扇区(512字节)

  存储容量=2×每个记录面上的磁道数×每个磁道上的扇区数×512(B)

  硬盘硬盘存储器:由硬盘的盘片、硬盘驱动器及硬盘控制器组成。又称为温彻斯特硬盘。存储介质为涂有磁性材料的铝合金或玻璃圆盘

  存储容量=磁头数×柱面数×每个磁道上的扇区数×512(B)

  硬盘上数据的地址参数有三个:柱面号、扇区号和磁头号

  读写硬盘数据的过程:寻道、定位、读写

  硬盘接口:IDE接口、SCSI接口

  移动存储器:采用半导体存储芯片Flash ROM作为存储介质

  特点:体积小、重量轻、使用携带方便、可长期保存数据 (删)

  接口:USB接口、IEEE-1394接口

  USB:高速、串行接口;所有设备共享总线带宽;可通过USB接口由主机向外设提供电源(+5V,100—500mA删);在win98需要驱动,XP中不需要;支持即插即用;使用总线集线器,一个USB接口最多能连接127个外设;数据传输速率有

  1.5MB/s(USB1.0,1.1)和60 MB/s(USB2.0)删

  IEEE-1394(Fire Wire)接口:数字视频设备 100MB/s

  光盘:CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD

  CD-ROM:只读型光盘;存储二进制信息原理为压制凹坑,凹坑边缘为“1”,内外平坦部分为“0”;信息记录轨道是一条从里向外的螺旋形轨道;存储容量可达700MB;CD-ROM驱动器的主要性能指标为数据传输速率, 倍速

  CD-R: 只写一次 删

  CD-RW: 读写多次 删

  DVD: DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW;容量:1.46GB—17GB

  19. I/O设备:输入/输出设备、外设。

  输入设备:A 键盘:分类(机械式、电容式);接口类型(PS/2接口、USB接口、无线

  接口);常用控制键 新指导P54。 Ctrl+Alt+Del

  B 鼠标器:一种能方便、准确定位屏幕位置的指示设备。中间滚轮的作用

  鼠标器的分类:机械式、光机式、光电式

  鼠标器的性能指标(分辨率dpi):鼠标每移动一英寸距离可分辨的点的

  数目。分辨率高,定位精度高。

  鼠标接口:串行口、PS/2接口、USB接口、无线接口等。

  C 扫描仪:将原稿(如照片、图片、书稿(OCR软件)等)输入计算机的一种输入图像设备。分手持式,平板式,胶片式

  D 数码相机:一种图像输入设备。成像芯片(数码相机的核心):CCD、CMOS

  存储器:快擦除存储器(闪烁存储器、Flash ROM)。

  输出设备:A显示器:一种图文输出设备。数字电信号转换为光信号后,将图形和文字显示出来。由显示控制器(显示卡)和监视器组成

  B监视器:监视器分CRT和LCD,通过显示控制器连接到主板上

  主要性能指标:显示屏尺寸,显示屏横向与纵向的比例,最大

  显示分辨率,最大可显示颜色数目,刷新率等。 显示器中所有

  颜色信息保存在显示存储器中VRAM

  显示器的分辨率:整屏可显示像素的多少,用水平分辨率*垂

  直分辨率表示。

  C 打印机

  (硬拷贝)

  针式打印机:打印质量差,耗材成本便宜,在银行、商业等领域有着优势,可多层套打。

  激光打印机:高质量、高速度、价格适中。

  喷墨打印机:在彩色打印中有优势,关键是喷头。

  性能指标:打印分辨率、打印速度、色彩数目、噪音、耗材、

  幅面大小等

  20. I/O操作:实现I/O设备与内存之间的数据传输,包括输入输出两个方面。

  特点:其操作常与cpu操作并行进行;多个I/O设备能同时工作。

  它与主机连接不同,有各自专用的控制器,独立控制I/O操作。

  21. I/O控制器:I/O设备通过I/O控制器与主机连接。如声卡,网卡

  22. I/O接口:主机箱上的各种插座和插头,I/O设备和I/O控制器之间的连接器。

  按传输方式(串行和并行):

  a串行:鼠标,键盘,数码相机,USB2.0,移动盘

  b并行:硬盘,光驱,软驱,打印机,扫描仪,显示器

  按速率(低速和高速)

  按能否连接多个设备(总线式和独占式);

  按是否标准化(标准接口和专业接口)

  23.I/O总线分类:(地址总线,数据总线,控制总线)

  总线带宽的计算公式:数据线宽度/8×总线有效工作频率(MHz)

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