1、教育信息化第二章計算機組成原理教育信息化第二章計算機組成原理2. 2.1 1 計算機的組成與分計算機的組成與分類類 2. 2.2 2 cpu cpu的結構與原理的結構與原理2. 2.3 3 pc pc機的主機機的主機2.4 2.4 常用輸入設備常用輸入設備2.5 2.5 常用輸出設備常用輸出設備2.6 2.6 外存儲器外存儲器2.1 計算機的組成與分類1、計算機的發(fā)展與作用2、計算機的組成3、計算機的分類4、微處理器和嵌入式計算機2.1.1 計算機的發(fā)展與作用什么是計算機？計算機是一種能按照事先計算機是一種能按照事先存儲存儲的程序，的程序，自動自動、高速高速進行大量進行大量數(shù)值計算數(shù)值計算和各

2、種和各種信息處理信息處理的現(xiàn)代化智能電的現(xiàn)代化智能電子裝置。子裝置。對計算機的簡單描述 計算機(電腦)是一種能夠接收信息，并按照存儲在其內(nèi)部的程序（程序表達了某種規(guī)則）對輸入信息進行處理，并產(chǎn)生輸出結果的高度自動化的數(shù)字電子設備。處處理理輸輸入入輸輸出出輸入信息輸入信息 計算機計算機 輸出信息輸出信息計算機是通用的信息處理工具 計算機的信息處理功能： 信息的收集（信息獲?。?信息的儲存（信息存儲） 信息的加工（信息處理） 信息的傳遞（通信） 信息的施用（展現(xiàn)與控制）計算機的特點具有記憶和邏輯判斷能力具有記憶和邏輯判斷能力計算機內(nèi)部自動化操作計算機內(nèi)部自動化操作通用性好通用性好存儲量大存儲量大精

3、確度高精確度高運 算 速 度 快運 算 速 度 快計算機的應用f 科學計算科學計算f 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理f 過程控制過程控制f 人工智能人工智能f 計算機輔助工程計算機輔助工程(cad/cam/cai)(cad/cam/cai) f 電子設計自動化電子設計自動化(eda)(eda)f 電子商務電子商務f 娛樂娛樂6計算機系統(tǒng)崩潰給社會帶來不可預測的嚴重后果計算機系統(tǒng)崩潰給社會帶來不可預測的嚴重后果6信息欺騙和計算機犯罪增加信息欺騙和計算機犯罪增加6知識產(chǎn)權保護更加困難知識產(chǎn)權保護更加困難6個人隱私受到威脅個人隱私受到威脅6不良和有害信息肆意傳播和泛濫不良和有害信息肆意傳播和泛濫6大量電子垃圾污染

4、環(huán)境、破壞生態(tài)大量電子垃圾污染環(huán)境、破壞生態(tài)6長期沉迷于計算機游戲、網(wǎng)絡聊天等給青少年生理和長期沉迷于計算機游戲、網(wǎng)絡聊天等給青少年生理和心理帶來嚴重危害心理帶來嚴重危害 計算機引發(fā)的計算機引發(fā)的社會問題和某社會問題和某些潛在的危機：些潛在的危機：計算機有什么負面影響？計算機的發(fā)展1946年研制成功第1臺數(shù)字數(shù)字電子電子計算機各代計算機發(fā)展：各代計算機發(fā)展：發(fā)展：發(fā)展：普適計算模式（？）普適計算模式（？）大、超大規(guī)模集成電路大、超大規(guī)模集成電路四網(wǎng)絡計算模式網(wǎng)絡計算模式中、小規(guī)模集成電路中、小規(guī)模集成電路三分散計算模式分散計算模式晶體管磁芯晶體管磁芯二集中計算模式集中計算模式電子管磁鼓電子管磁

5、鼓一應用模式應用模式使用的元器件使用的元器件代代第1臺數(shù)字電子計算機1946年eniac計算機公布 eniac（電子數(shù)字積分機與計算機）： 研制單位：美國賓夕法尼亞大學 用 途： 軍事計算 運算速度：5000次/秒 體積價格：170平方米，30噸，140千瓦，40萬美元計算機的分代(按使用的元器件)u 第一代（約第一代（約1946-19571946-1957）電子管計算機）電子管計算機 速度：幾十幾萬次速度：幾十幾萬次/ /秒秒 內(nèi)存：磁鼓，千字內(nèi)存：磁鼓，千字 外設：磁帶外設：磁帶 機器語言或匯編語言編程機器語言或匯編語言編程美國于美國于20世紀世紀50年代生產(chǎn)的年代生產(chǎn)的ibm704型采用

6、電子管的第一代型采用電子管的第一代電子計算機電子計算機第一代電子計算機中使用的磁第一代電子計算機中使用的磁鼓存儲器鼓存儲器u 第二代（約第二代（約1957-19641957-1964） 晶體管計算機晶體管計算機 速度：幾十萬次速度：幾十萬次/ /秒，秒， 內(nèi)存：磁芯，十萬字內(nèi)存：磁芯，十萬字 外設：磁盤外設：磁盤 高級語言編程高級語言編程電子管晶體管計算機的分代(按使用的元器件) 第三代（約1965-1973）中小規(guī)模集成電路(ssi,msi)計算機 速度：幾十萬次幾百萬次/秒 內(nèi)存：半導體存儲器 高級語言, os, dbms 第四代（1974年起）大規(guī)模(lsi)和vlsi計算機 速度：幾百

7、萬次億次/秒 內(nèi)存：半導體存儲器 軟件工程，分布式處理等第14代計算機的對比 代 別年 代使用的元器件使用的軟件類型主要應用領域第1代20世紀40年代中期50年代末期cpu：電子管內(nèi)存：磁鼓使用機器語言和匯編語言編寫程序科學和工程計算第2代20世紀50年代中、后期60年代中期cpu：晶體管內(nèi)存：磁芯使用fortran等高級程序設計語言開始廣泛應用于數(shù)據(jù)處理領域第3代20世紀60年代中期70年代初期cpu：ssi，msi內(nèi)存：ssi，msi的半導體存儲器操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等開始使用在科學計算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制等領域得到廣泛應用第4代20世紀70年代中期以來cpu：lsi、vlsi內(nèi)存：l

8、si、vlsi的半導體存儲器軟件開發(fā)工具和平臺、分布式計算、網(wǎng)絡軟件等開始廣泛使用深入到各行各業(yè)，家庭和個人開始使用計算機2.1.2 計算機的組成計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)的組成軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)（程序、文檔）（程序、文檔）硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)（設備）（設備）硬件：硬件：是指有形的物理設是指有形的物理設備，是計算機系統(tǒng)備，是計算機系統(tǒng)中實際物理裝置的中實際物理裝置的總稱?？偡Q。軟件：軟件：是指在硬件上運是指在硬件上運行的程序和相關行的程序和相關的數(shù)據(jù)及文檔。的數(shù)據(jù)及文檔。計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)計算機硬件計算機硬件計算機軟件計算機軟件運算器運算器控制器控制器輸入設備輸入設備存儲器存儲器輸出設備輸出設備系

9、統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應用軟件應用軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)程序語言處理系統(tǒng)程序語言處理系統(tǒng)文字處理文字處理通信通信娛樂娛樂計算機是一個復雜系統(tǒng) 計算機是一個復雜的系統(tǒng)復雜性：硬件由數(shù)以億計的元器件組成，軟件由數(shù)以億計的指令組成多樣性：硬件與光、機、電、聲等有關，軟件與數(shù)學、邏輯等有關層次性：分層(hierarchical) 結構輸出設備內(nèi)存（rom / /cache）cpu運算器控制器硬件主機主機外部設備外部設備i/oi/o接口外存儲器輸入設備總線硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)計算機硬件的邏輯結構 1 經(jīng)典計算機的邏輯結構（馮.諾依曼計算機）（注：邏輯結構意指概念上（即功能上）的結構）（注：

10、邏輯結構意指概念上（即功能上）的結構）輸入設備輸入設備內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器運算器運算器控制器控制器運算命令輸入命令原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)命令命令/ /程序程序取數(shù)讀結果存數(shù)寫數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)線：控制線：控制線：存取命令輸出設備輸出設備取指令輸出命令5主機主機箱箱臺式機箱臺式機箱機箱內(nèi)部構造機箱內(nèi)部構造打印機打印機顯示器顯示器鼠標鼠標鍵盤鍵盤輸入設備輸入設備輸出設備輸出設備外存儲器外存儲器硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟軟 盤盤硬硬 盤盤光盤光盤(1) 輸入設備輸入(input)的雙重含義：1.把信息送入計算機的過程; 2.向計算機輸入的內(nèi)容輸入設備(input devices) 功能：用來向計算機輸入信息 輸入設備有多種

11、，例如: 鍵 盤 輸入文字、符號和命令 鼠標器輸入鼠標器移動的位置信息及按鈕命令 掃描儀輸入圖片 麥克風輸入聲音 輸入設備的共性：不論信息的原始形態(tài)如何，輸入到計算機中的信息都使用二進位來表示(2) 中央處理器(運算控制器)什么是處理器(processor)？ 能高速執(zhí)行指令，完成二進制數(shù)據(jù)的算術或邏輯運算和數(shù)據(jù)傳送等操作的部件，特點是： 由數(shù)字電路組成，結構非常復雜 所有電路都制作在大規(guī)模集成電路芯片上(僅幾個平方厘米)，稱為“微處理器” (microprocessor)intel 4004 chipintel 8080 chip什么是中央處理器(cpu)？ 計算機中通常有多個不同的處理器，

12、各有計算機中通常有多個不同的處理器，各有不同的分工和任務不同的分工和任務 用于執(zhí)行系統(tǒng)軟件和應用軟件的處理器用于執(zhí)行系統(tǒng)軟件和應用軟件的處理器稱稱為為cpucpu，cpucpu是計算機必不可少的核心組成是計算機必不可少的核心組成部件部件 多數(shù)個人計算機只有多數(shù)個人計算機只有1 1個個cpucpu，但有一些計，但有一些計算機包含有算機包含有2 2個、個、4 4個、個、8 8個甚至成百上千個個甚至成百上千個cpucpu 問題：問題： 除了除了cpucpu之外，計算機中還有哪些處理器？之外，計算機中還有哪些處理器？(3) 存儲器功能：功能：儲存以二進位形式表示的程序和數(shù)據(jù)儲存以二進位形式表示的程序和

13、數(shù)據(jù)分類：內(nèi)存儲器分類：內(nèi)存儲器/ /外存儲器外存儲器內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器( (簡稱內(nèi)存或主存簡稱內(nèi)存或主存) )外存儲器外存儲器( (簡稱簡稱外存外存或輔存或輔存) )存取速度存取速度很快很快較慢較慢存儲容量存儲容量較小較小( (因單位成本較高因單位成本較高) ) 很大很大( (因單位成本較低因單位成本較低) ) 性質(zhì)性質(zhì)斷電后信息消失斷電后信息消失斷電后信息保持斷電后信息保持用途用途存放已經(jīng)啟動運行的程序和需要立存放已經(jīng)啟動運行的程序和需要立即處理的數(shù)據(jù)即處理的數(shù)據(jù)長期存放計算機系統(tǒng)中幾乎所有的信息長期存放計算機系統(tǒng)中幾乎所有的信息與與cpucpu關系關系cpucpu所處理的指令及數(shù)據(jù)直接從所

14、處理的指令及數(shù)據(jù)直接從內(nèi)存中取出內(nèi)存中取出程序及相關數(shù)據(jù)必須先送入內(nèi)存后才程序及相關數(shù)據(jù)必須先送入內(nèi)存后才能被能被cpucpu使用使用存儲單元地址存儲單元地址0000h0001h0002hffffh存儲體結構圖存儲體結構圖存儲位存儲位存儲單元存儲單元（字節(jié)）（字節(jié)）存儲體存儲體(4) 輸出設備輸出輸出(output)(output)的雙重含義：的雙重含義：1. 1.把信息送出計算機的過程把信息送出計算機的過程; 2.; 2.從計算機輸出的內(nèi)容從計算機輸出的內(nèi)容輸出設備輸出設備(output devices)(output devices) 功能：從計算機輸出信息功能：從計算機輸出信息 輸出設備

15、有多種，例如輸出設備有多種，例如: 顯示器顯示器輸出文字、符號和圖形輸出文字、符號和圖形 打印機打印機打印文字、符號和圖形打印文字、符號和圖形 揚聲器揚聲器輸出聲音輸出聲音 ( (多數(shù)多數(shù)) )輸出設備的共性：把計算機中的二進位信息轉(zhuǎn)換成人可感知的輸出設備的共性：把計算機中的二進位信息轉(zhuǎn)換成人可感知的形式形式( (文字、符號、圖形、聲音等文字、符號、圖形、聲音等) )(5) 總線(bus) 功能：功能： 用于連接用于連接cpucpu、內(nèi)存、外存和各種、內(nèi)存、外存和各種i/oi/o設備并在設備并在它們之間傳輸信息的一組它們之間傳輸信息的一組共享的共享的傳輸線及其控傳輸線及其控制電路制電路 分類：

16、分類： cpucpu總線（或前端總線）總線（或前端總線） ：用于連接：用于連接cpucpu和內(nèi)和內(nèi)存的總線存的總線 i/oi/o總線：連接內(nèi)存和總線：連接內(nèi)存和i/oi/o設備（包括外存）的設備（包括外存）的總線總線計算機硬件的邏輯結構 2 現(xiàn)代計算機的邏輯結現(xiàn)代計算機的邏輯結構構與經(jīng)典計算機結構相比的與經(jīng)典計算機結構相比的3 3個變化：個變化： 集中控制集中控制分散控制分散控制 存儲器存儲器內(nèi)存儲器外存儲器內(nèi)存儲器外存儲器 通過通過cpucpu通信通信通過總線進行通信通過總線進行通信中央處理器中央處理器(運算器及其控制運算器及其控制)外存儲器外存儲器內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器輸出設備輸出設備總線總線(

17、bus)輸入設備輸入設備i/o接口接口i/o接口接口外存儲器接口外存儲器接口控制器控制器控制器控制器控制器控制器cpu控制器控制器memory 存儲存儲i/oi/o設備通過設備通過i/oi/o接接口口與各自的控制器與各自的控制器連連接，然后由控制器與接，然后由控制器與i/oi/o總線相連總線相連2.1.3 計算機的分類計算機的分類（1）按內(nèi)部邏輯結構分類按內(nèi)部邏輯結構分類 8 8位位/16/16位位/32/32位位/64/64位位 單單cpu/cpu/多多cpucpu 按性能和價格分類按性能和價格分類 巨型計算機巨型計算機 (supercomputer)(supercomputer) 大型計算

18、機大型計算機 小型計算機小型計算機 個人計算機個人計算機 (personal computer)(personal computer) 筆記本筆記本pcpc 臺式臺式pcpc 工作站工作站 (workstation)(workstation)作為服務器作為服務器(server)使用使用獨立使用或作為獨立使用或作為客戶機客戶機(client)使用使用曙光曙光4000a巨型巨型計算機計算機計算機的分類nec sx-6/64mb巨型計算機外形小型機大型機小型機臺式機筆記本電腦掌上計算機手持式計算機（掌上機)微型機筆記本筆記本計算機的分類（2） 按計算機服務的對象和作用劃分：按計算機服務的對象和作用劃

19、分：類型類型服務對服務對象象應用性應用性質(zhì)質(zhì)主要特點主要特點分類或應用舉例分類或應用舉例軟件特點軟件特點個人個人計算計算機機服務服務器器嵌入嵌入式計式計算機算機直接為直接為用戶服用戶服務務通用通用性能性能/ /價格比高價格比高多媒體性能好多媒體性能好有通用性和可擴展性有通用性和可擴展性 工作站工作站 臺式機臺式機 筆記本筆記本種類多種類多, ,功功能豐富能豐富, ,用用戶可自行裝戶可自行裝卸卸為其它為其它計算機計算機服務服務半通半通用用吞吐率吞吐率(throughput)(throughput)高高可用性可用性(availability)(availability)好好有可擴展性有可擴展性(s

20、calability)(scalability)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫服務器服務器webweb服務器服務器打印服務器打印服務器( (企業(yè)級企業(yè)級, ,部門部門級級) )實時處理和并實時處理和并發(fā)工作能力強，發(fā)工作能力強，可靠性和安全可靠性和安全性好性好為其它為其它設備服設備服務務專用專用價格便宜價格便宜功耗低功耗低實時實時(real time)(real time)處理處理軟件固化軟件固化, , 擴展性差擴展性差 手機手機 數(shù)碼相機數(shù)碼相機 mp3mp3播放器播放器 功能專用、單功能專用、單一、結構緊湊，一、結構緊湊，固化在芯片中，固化在芯片中，不易修改和擴不易修改和擴充充 2.1.4 微處理器和嵌入式

21、計算機什么是微處理器？ 微處理器（微處理器（p ）是使用單片大規(guī)模集成電路制成的、具有運）是使用單片大規(guī)模集成電路制成的、具有運算和控制功能的電子部件，例如算和控制功能的電子部件，例如: p是各種類型計算機的核心組成部分是各種類型計算機的核心組成部分 用于執(zhí)行系統(tǒng)軟件和應用軟件的用于執(zhí)行系統(tǒng)軟件和應用軟件的p 稱為稱為“ “cpu” 目前幾乎所有計算機的目前幾乎所有計算機的cpucpu使用的都是微處理器使用的都是微處理器 除了用作除了用作cpucpu的通用微處理器之外，的通用微處理器之外， 還有許多專用的微處理器產(chǎn)還有許多專用的微處理器產(chǎn)品：繪圖處理器、通信處理器等品：繪圖處理器、通信處理器等

22、intel 4004intel 8086intel 奔騰奔騰4intel 酷?？犷?微處理器的發(fā)展非常迅速 處理器主要參數(shù)400480808086802868038680486奔騰高能奔騰奔騰奔騰奔騰4推出時間(年)1971197419781982198519891993199619951997199719981999200320002006主頻 (mhz)0.10824.7762016333310060200150200233333450140015003800前端總線頻率(mhz)0.10824.77620163325或3350或666666100或133400, 533或800，1066

23、外部數(shù)據(jù)線數(shù)目48161632326464646464地址線數(shù)目1016202432323236363636存儲空間大小640b64kb1mb16mb4gb4gb4gb64gb64gb64gb64gb晶體管數(shù)目(萬)0.230.452.913.427.51203105507509504200制造工藝(m)10621.51.51.01.00.80.80.350.60.350.350.250.250.130.130.065芯片引腳數(shù)目1640,4068132168273或296387242370478或775什么是嵌入式計算機？ 把運算器、控制器、存儲器、輸入把運算器、控制器、存儲器、輸入/ /輸

24、出控制、接口電路全都輸出控制、接口電路全都集成在一塊芯片上，這樣的超大規(guī)模集成電路稱為集成在一塊芯片上，這樣的超大規(guī)模集成電路稱為“單片計算單片計算機機”或或“嵌入式計算機嵌入式計算機” 用途舉例：內(nèi)嵌在其他設備中作為信息處理的核心裝置，例如用途舉例：內(nèi)嵌在其他設備中作為信息處理的核心裝置，例如 數(shù)碼相機、數(shù)碼相機、mp3mp3播放器、手機、計算機外圍設備、汽車、機頂盒播放器、手機、計算機外圍設備、汽車、機頂盒等等 特點：特點： 功能固定、專用，軟件固化在芯片上，通常不能改變功能固定、專用，軟件固化在芯片上，通常不能改變 大多應滿足實時信息處理的要求大多應滿足實時信息處理的要求 以最低成本滿足

25、應用要求以最低成本滿足應用要求 能適應惡劣工作環(huán)境能適應惡劣工作環(huán)境附 錄附錄1：計算機的處理速度 巨型計算機： 幾萬億幾十萬億次 基本運算/秒 個人計算機： 幾千萬幾億次 基本運算/秒（其中，基本運算指的是： ，等四則運算 ，等邏輯運算） 與cpu主頻有什么關系？ 原則上主頻越高速度越快，但不是正比關系！附錄2：計算機存儲器的容量 千字節(jié)(kilobyte，簡寫為kb)， 1kb = 210字節(jié) = 1024 b（大寫k表示1024）1kb = 101kb = 103 3字節(jié)字節(jié) = 1000 b= 1000 b（小寫（小寫k k 表示表示10001000） 兆字節(jié)(megabyte，簡寫為

26、mb) 1mb = 220字節(jié) = 1024 kb 或或 10 106 6字節(jié)字節(jié) = 1000 kb = 1000 kb 吉字節(jié)(gigabyte，簡寫為gb) （千兆字節(jié)） 1gb = 230字節(jié) = 1024 mb 或或10 109 9字節(jié)字節(jié) = 1000 mb = 1000 mb 太字節(jié)(terabyte，簡寫為tb) （兆兆字節(jié)） 1tb = 240字節(jié) = 1 024 gb 或或10 1012 12字節(jié)字節(jié) = 1000 gb = 1000 gb 注：紅色為外存儲器容量的計算單位注：紅色為外存儲器容量的計算單位2.2 cpu的邏輯結構與工作原理fcpucpu的邏輯結構的邏輯結構

27、f指令與指令系統(tǒng)指令與指令系統(tǒng)fcpucpu的性能指標的性能指標2.2.1 cpu的邏輯結構馮諾依曼計算機的結構與原理(1) (1) 計算機的工作由程序控制，程序是一個指令序列，指令是能被計算機理解和執(zhí)行的操計算機的工作由程序控制，程序是一個指令序列，指令是能被計算機理解和執(zhí)行的操作命令；作命令；(2) (2) 程序程序( (指令指令) )和數(shù)據(jù)均以二進制編碼表示，均存放在存儲器中；和數(shù)據(jù)均以二進制編碼表示，均存放在存儲器中；(3) (3) 存儲器中存放的指令和數(shù)據(jù)按地址進行存取存儲器中存放的指令和數(shù)據(jù)按地址進行存取 ；(4) (4) 指令是由指令是由cpucpu一條一條順序執(zhí)行的。一條一條順

28、序執(zhí)行的。輸入設備輸入設備內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器運算器運算器控制器控制器運算命令輸入命令原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)命令命令/ /程序程序取數(shù)讀結果存數(shù)寫數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)線：控制線：控制線：存取命令輸出設備輸出設備取指令輸出命令“存儲程序控制” 原理 將問題的解算步驟編制成為程序程序，程序連同它所處理的數(shù)據(jù)都用二進位表示二進位表示并預先存放在存儲器存放在存儲器中 程序運行時，cpu從內(nèi)存中一條一條地取出指令和相應的數(shù)據(jù)，按指令操作碼的規(guī)定按指令操作碼的規(guī)定，對數(shù)據(jù)進行運算處理，直到程序執(zhí)行完畢為止 cpu從內(nèi)存中逐條從內(nèi)存中逐條讀取該程序的指令及讀取該程序的指令及相關的數(shù)據(jù)相關的數(shù)據(jù)將指令的運算處理將指令的運算處理

29、結果送回內(nèi)存保存結果送回內(nèi)存保存任務完成后，將處任務完成后，將處理得到的全部結果成理得到的全部結果成批傳送到外存以長久批傳送到外存以長久保存保存外存儲器外存儲器內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器cpu任務啟動時，執(zhí)行任務啟動時，執(zhí)行該任務的程序和數(shù)據(jù)該任務的程序和數(shù)據(jù)從外存成批傳送到內(nèi)從外存成批傳送到內(nèi)存存指令1指令2指令k指令n程序程序數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)m數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)cpu逐條逐條執(zhí)行指令執(zhí)行指令,按按指 令 要 求 完指 令 要 求 完成 對 數(shù) 據(jù) 的成 對 數(shù) 據(jù) 的運算和處理運算和處理存儲器存儲器中央中央處理器處理器存儲數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)和指令和指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令處理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)指令，數(shù)據(jù)指令，數(shù)據(jù)處理結果處理

30、結果cpu的任務 cpu的主要任務是執(zhí)行指令，它按指令的規(guī)定對數(shù)據(jù)進行操作寄存器組運算器控 制 器指 令數(shù) 據(jù)運算結果 中中 央央 處處 理理 器器操作信號內(nèi)內(nèi) 存存 儲儲 器器控制信號 cpucpu組成及與內(nèi)存的關系組成及與內(nèi)存的關系cpu的結構和任務cpucpu主要由運算器、控制器和寄存器組主要由運算器、控制器和寄存器組3 3個部分組成個部分組成cpucpu的任務：取指令并完成指令所規(guī)定的操作的任務：取指令并完成指令所規(guī)定的操作寄寄存存器器組組運運算算器器中央處理器中央處理器指令計數(shù)器指令計數(shù)器指令寄存器指令寄存器控制器數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)程序程序指令指令1指令指令2指令指令k指令指令n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)1數(shù)

31、據(jù)數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)m數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器指指 令令 指令地址指令地址 操作數(shù)地址操作數(shù)地址存放待執(zhí)行存放待執(zhí)行指令的地址指令的地址已經(jīng)啟動運已經(jīng)啟動運行的程序和行的程序和數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存放待執(zhí)行的存放待執(zhí)行的指令并進行譯指令并進行譯碼碼完成規(guī)定的運完成規(guī)定的運算算暫存等待處暫存等待處理的數(shù)據(jù)理的數(shù)據(jù)操作命令操作命令內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器ac927balu0 1 2 3 4 5 6 7運算器(alu)與通用寄存器(gpr)運算器用來對數(shù)據(jù)進行各種算術或邏輯運算，所以稱為算術邏輯運算器用來對數(shù)據(jù)進行各種算術或邏輯運算，所以稱為算術邏輯部件部件 (alu)，參加參加alualu運算的操作數(shù)通常來自通用寄存器運

32、算的操作數(shù)通常來自通用寄存器gpr gpr ，運算結果也送回運算結果也送回gprgprstorer1內(nèi)存地址內(nèi)存地址c例3：存數(shù)指令9例例2：加法指令：加法指令addr1r3r5(3寄存器內(nèi)容與寄存器內(nèi)容與5寄存器內(nèi)容相寄存器內(nèi)容相加，并把和數(shù)寫入加，并把和數(shù)寫入1寄存器寄存器)例1:取數(shù)指令loadr3內(nèi)存地址內(nèi)存地址aloadr5內(nèi)存地址內(nèi)存地址b27362793636通用寄存器通用寄存器gpr2.2.2 指令與指令系統(tǒng)instruction setsoftwarehardware指令是什么？指令就是命令，它用來規(guī)定cpu執(zhí)行什么操作。指令是構成程序的基本單位，程序是由一連串指令組成的指令

33、采用二進位表示，大多數(shù)情況下，指令由兩個部分組成： 操作碼操作碼操操 作作 數(shù)數(shù) 地地 址址指出cpu應執(zhí)行何種操作的一個命令詞，例如加、減、乘、除、取數(shù)、存數(shù)等 指出該指令所操作(處理)的數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)所在位置 舉例舉例: 10 02 06把把02存儲單元和存儲單元和06存儲單元中的內(nèi)存儲單元中的內(nèi)容相加，和數(shù)保存在容相加，和數(shù)保存在02單元單元指令在計算機中的執(zhí)行過程1. 1. 取指令取指令：cpucpu的控制器從存儲的控制器從存儲器讀取一條指令并放入指令寄器讀取一條指令并放入指令寄存器。存器。2. 2.指令譯碼指令譯碼：指令寄存器中的指：指令寄存器中的指令經(jīng)過譯碼，決定該指令應進令經(jīng)過譯碼

34、，決定該指令應進行何種操作、操作數(shù)在哪里行何種操作、操作數(shù)在哪里3. 3.執(zhí)行指令執(zhí)行指令3.1 3.1 取操作數(shù)取操作數(shù)3.2 3.2 進行運算進行運算4. 4.修改指令計數(shù)器修改指令計數(shù)器，決定下一條，決定下一條指令的地址指令的地址1 取指令取指令4 修改指修改指令計數(shù)器令計數(shù)器3 執(zhí)行指令執(zhí)行指令2 指令譯碼指令譯碼指令執(zhí)行周期指令執(zhí)行周期問題：問題：cpu的時鐘頻率的時鐘頻率(主頻主頻)與指令執(zhí)行速度是什么關系？與指令執(zhí)行速度是什么關系？關于指令的操作功能 指令系統(tǒng)中的指令分成許多類，例如奔騰4處理器中共有七大類指令： 數(shù)據(jù)傳送類 算術運算類 邏輯運算類 移位操作類 位(位串)操作類

35、控制轉(zhuǎn)移類 輸入/輸出類等 每一類指令（如數(shù)據(jù)傳送類、算術運算類）又按照操作數(shù)的性質(zhì)（如整數(shù)還是實數(shù)）、長度（16位、32位、64位、128位等）而區(qū)分為許多不同的指令，因此cpu往往有數(shù)以百計的不同的指令2.2.3 cpu的性能指標計算機的性能指標計算機的性能指標n 外圍設備的配置外圍設備的配置n 指令系統(tǒng)的功能指令系統(tǒng)的功能n 系統(tǒng)軟件的配置情況系統(tǒng)軟件的配置情況n 診斷能力與容錯能力診斷能力與容錯能力內(nèi)存容量內(nèi)存容量字長字長主頻主頻其它其它運算速度運算速度如何衡量cpu的性能？ 計算機的性能主要表現(xiàn)在程序執(zhí)行速度的快慢，它由許多因素決定，例如cpu、內(nèi)存、硬盤、顯卡等，但通常cpu是主要

36、因素 cpu性能高低的主要指標是cpu的速度，有2種衡量方法：1. 計算每秒鐘可執(zhí)行的指令數(shù)目（單位：mips、mflops）2. 使用常用軟件（辦公軟件、數(shù)字媒體處理軟件和3d游戲等）的執(zhí)行速度來衡量cpu的性能 （1 1）字長）字長（位數(shù)）（位數(shù)） cpucpu中定點運算器的寬度。即一次能同時運算或存儲時的二進制中定點運算器的寬度。即一次能同時運算或存儲時的二進制整數(shù)位數(shù)。整數(shù)位數(shù)。 字長決定了計算的精度，字長決定了計算的精度， 字長通常是字長通常是2 2的整數(shù)次冪。的整數(shù)次冪。 微處理器字長演變：微處理器字長演變：intel 4004: 4intel 4004: 4位位 (1971(19

37、71年，世界第一個微處理器年，世界第一個微處理器) )intel 8008,8080:intel 8008,8080: 8 8位位intel 8086: 16intel 8086: 16位位intel 80386,80486, intel 80386,80486, pentiumpentium：3232位位目前目前pcpc使用的使用的cpucpu大多是大多是3232位處理器，新一代的位處理器，新一代的pcpc機將使用機將使用6464位處位處理器理器cpucpu的性能指標的性能指標（2 2）主頻（）主頻（cpucpu時鐘頻率）時鐘頻率） cpucpu中電子線路的工作頻率。中電子線路的工作頻率。

38、主頻決定了主頻決定了cpucpu芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸與芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸與操作速度的快慢，主頻越高，操作速度的快慢，主頻越高，cpucpu的處的處理速度就越快。理速度就越快。（3 3）cpucpu總線總線（前端總線）（前端總線）速度速度 總線的工作頻率和數(shù)據(jù)線的寬度決定總線的工作頻率和數(shù)據(jù)線的寬度決定著著cpucpu與內(nèi)存間傳輸數(shù)據(jù)的快慢，總線與內(nèi)存間傳輸數(shù)據(jù)的快慢，總線速度快訪存速度就越快。速度快訪存速度就越快。（4 4）高速緩存（）高速緩存（cachecache）的容量與結構）的容量與結構cachecache容量越大、級數(shù)越多，其效用就越顯容量越大、級數(shù)越多，其效用就越顯著著 cpucpu的性能

39、指標的性能指標（5 5）指令系統(tǒng)）指令系統(tǒng) 指令的類型、數(shù)目和指令的功能都會影響程序的執(zhí)行指令的類型、數(shù)目和指令的功能都會影響程序的執(zhí)行速度速度。（6 6）邏輯結構）邏輯結構 cpucpu的邏輯結構會影響指令的執(zhí)行速度，甚至還會影響某些特定應用的邏輯結構會影響指令的執(zhí)行速度，甚至還會影響某些特定應用。 cpucpu包含的定點運算器和浮點運算器數(shù)目包含的定點運算器和浮點運算器數(shù)目 是否流水線結構，流水線的條數(shù)和級數(shù)是否流水線結構，流水線的條數(shù)和級數(shù) 有無指令預測和數(shù)據(jù)預測功能有無指令預測和數(shù)據(jù)預測功能 是否具有數(shù)字信號處理功能是否具有數(shù)字信號處理功能 是否多核，有幾個內(nèi)核是否多核，有幾個內(nèi)核 c

40、pucpu的性能指標的性能指標小結：pentium4提高速度的措施擴展擴展cpucpu的字長：的字長：6464位存儲擴展位存儲擴展提高提高cpucpu的主頻：已經(jīng)從的主頻：已經(jīng)從1.5ghz1.5ghz逐步提高到逐步提高到3ghz3ghz以上，目前最高已經(jīng)接近以上，目前最高已經(jīng)接近4ghz4ghz； 加快加快cpucpu前端總線的數(shù)據(jù)傳輸速度：前端總線的數(shù)據(jù)傳輸速度： cpucpu總線寬度增加為總線寬度增加為6412864128位位 cpucpu總線頻率從總線頻率從400mhz400mhz、533 mhz533 mhz提高到提高到800mhz800mhz和和1066mhz1066mhz 因此，

41、傳輸速率也相應地從因此，傳輸速率也相應地從3.2gb/s3.2gb/s、4.3gb/s4.3gb/s提高到提高到6.4gb/s6.4gb/s和和8.6gb/s8.6gb/s 采用采用cachecache存儲器存儲器 增大增大cachecache容量：容量： l2 cachel2 cache的容量從的容量從256kb256kb也已經(jīng)增大為也已經(jīng)增大為1mb1mb或或2mb2mb 增加增加cachecache的級數(shù)：有些處理器采用的級數(shù)：有些處理器采用l3 cachel3 cache采用超標量運算器結構和超流水線技術采用超標量運算器結構和超流水線技術提供和支持向量運算指令（提供和支持向量運算指令（

42、simdsimd指令）指令）采用超線程技術，提高執(zhí)行部件的工作效率采用超線程技術，提高執(zhí)行部件的工作效率采用雙采用雙( (多多) )核處理器技術核處理器技術 2.3 pc機的主機f主板、芯片組與主板、芯片組與biosbios f內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器fi/oi/o總線和總線和i/oi/o接口接口1 音箱音箱 5 cpu 2 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 6 鍵盤鍵盤3 麥克風麥克風 7 鼠標器鼠標器 4 內(nèi)存條內(nèi)存條 8 cd驅(qū)動器驅(qū)動器9 軟驅(qū)軟驅(qū)10 硬盤驅(qū)動器硬盤驅(qū)動器11 打印機打印機12 i/o接口接口13 crt顯示器顯示器14 擴展卡擴展卡 臺式機臺式臺式pc主機主機外部設備外部設備機箱、電源

43、機箱、電源主板主板cpu內(nèi)存條內(nèi)存條顯示卡顯示卡芯片組芯片組bios romcmospci插槽插槽(i/o總線總線)網(wǎng)卡網(wǎng)卡輸入設備輸入設備外存儲器外存儲器鍵盤鍵盤鼠標器鼠標器麥克風麥克風攝像頭攝像頭輸出設備輸出設備u盤、移動硬盤盤、移動硬盤顯示器顯示器打印機打印機音箱音箱/耳機耳機聲卡聲卡插頭和插座插頭和插座(i/o接口接口)硬盤、軟驅(qū)硬盤、軟驅(qū)光盤驅(qū)動器光盤驅(qū)動器結構圖結構圖2.3.1 主板、芯片組與bios臺式pc機(立式)的主機箱擴展擴展空間空間教育信息化i/o插槽插槽cpu接口接口接口接口接口接口接口接口鍵盤鍵盤硬盤硬盤鼠標鼠標打印機打印機顯示器顯示器用戶電路用戶電路光驅(qū)光驅(qū)軟驅(qū)軟驅(qū)

44、總總 線線控制電路控制電路串行接口串行接口并行接口并行接口鍵盤接口鍵盤接口時鐘時鐘ramrom總線總線主機板主機板5微機主板示例微機主板示例(1) 主板主板的作用：安裝所有的電子器件、電路與連接件主板的作用：安裝所有的電子器件、電路與連接件主板安裝內(nèi)容：見上圖主板安裝內(nèi)容：見上圖rom biosrom bios：存放最基礎的軟件：存放最基礎的軟件基本輸入基本輸入/ /輸出系統(tǒng)輸出系統(tǒng)(bios) (bios) cmoscmos存儲器：存放系統(tǒng)的基本參數(shù)（日期、時間、口令等）存儲器：存放系統(tǒng)的基本參數(shù)（日期、時間、口令等） 存儲器插座存儲器插座 處理器處理器插槽插槽外部設備插口外部設備插口(i/

45、o接口接口)軟驅(qū)及硬盤的軟驅(qū)及硬盤的ide連接器連接器電源連接器電源連接器 pci總線槽總線槽 cpu插座插座顯示卡的顯示卡的agp插槽插槽南橋南橋芯片芯片 rom bios cmos 存儲器存儲器北橋北橋芯片芯片cpucpu插座插座內(nèi)存條插座內(nèi)存條插座軟驅(qū)、硬盤軟驅(qū)、硬盤ideide連接器連接器電源連接器電源連接器pcipci總線插槽總線插槽 芯片組芯片組 i/oi/o端口端口例：華碩p4t主板照片 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(nèi)，是構成主板電路的核心主板電路的核心。是pc機各組成部分相互連接和通信的樞紐 一定意義上講，它決定了主板的級別

46、和檔次。一定意義上講，它決定了主板的級別和檔次。(2) 芯片組的作用芯片組舉例北橋芯片：北橋芯片：1. 1. 存儲器控制功能；存儲器控制功能；2. 2. 連接連接cpucpu、存儲器、顯卡、南橋芯片的樞紐、存儲器、顯卡、南橋芯片的樞紐南橋芯片：南橋芯片：1. 1. 多種多種i/oi/o設備的控制功能；設備的控制功能；2. i/o2. i/o總線總線(pci(pci總線總線) ) 功能；功能；3. 3. 提供了各種提供了各種i/oi/o接口接口pentium 4cpu前端總線前端總線北橋北橋82865pmch圖形卡接口圖形卡接口雙通道雙通道南橋南橋82801e ich5usb 2.0接口接口(x

47、8)以太網(wǎng)接口以太網(wǎng)接口pci 插槽插槽(6個個)rom bios硬盤接口硬盤接口(x2)音頻音頻codecsuper i/o鍵盤鍵盤,鼠標鼠標,軟驅(qū)軟驅(qū),并并口口,串口等串口等電話電話modemddr 2電源管理、時鐘生成電源管理、時鐘生成ddr 2存儲器存儲器cpu關于芯片組的一些說明 芯片組與cpu芯片同步發(fā)展，有什么樣功能和速度的cpu，就有什么樣的芯片組與之配套 由于集成電路集成度越來越高，為降低系統(tǒng)成本，芯片組中集成了越來越多的功能，包括網(wǎng)卡、顯卡、聲卡等功能 芯片組產(chǎn)品： intel芯片(如865、915、945、955、975系列等） via（威盛，中國臺灣） nvidia（美

48、國） ati（加拿大） amd（美國）(3) bios 什么是bios （basic input/output system） ？ 中文名為“基本輸入/輸出系統(tǒng)”，它是存放在主板上只讀存儲器（rom）芯片中的一組機器語言程序 功能： 診斷計算機故障 啟動計算機工作 控制基本的輸入輸出操作(鍵盤、鼠標、磁盤讀寫、屏幕顯示等) bios 芯片 保存bios的只讀存儲器(rom)芯片bios 芯片中包含的程序 加電自檢程序程序（post） (power on self test)用于檢測計算機硬件故障 系統(tǒng)自舉程序（boot） 啟動計算機工作，加載并進入操作系統(tǒng)運行狀態(tài) cmos設置程序 設置系統(tǒng)參

49、數(shù)：日期、時間、口令、配置參數(shù)等 常用外部設備的驅(qū)動程序（driver） 實現(xiàn)對鍵盤、顯示器、軟驅(qū)和硬盤等常用外部設備輸入輸出操作的控制pc機的啟動工作過程1.接通電源時接通電源時cpu自動執(zhí)行自動執(zhí)行bios中的中的post程序程序1.1 按按cmos中的內(nèi)容來識別硬件的配置中的內(nèi)容來識別硬件的配置, 測試各部件的工作狀態(tài)測試各部件的工作狀態(tài) (發(fā)發(fā)現(xiàn)錯誤則報錯現(xiàn)錯誤則報錯)1.2 初始化初始化cpu、內(nèi)存、內(nèi)存、rom、主板、主板、cmos、顯示卡、鍵盤、軟驅(qū)、顯示卡、鍵盤、軟驅(qū)和硬盤等設備和硬盤等設備2.cpu自動執(zhí)行自動執(zhí)行自舉程序自舉程序 按照按照cmos中預先設定的啟動順序，搜尋外

50、存儲器（軟、硬盤或中預先設定的啟動順序，搜尋外存儲器（軟、硬盤或光盤）光盤）3.從外存儲器讀出引導程序，然后由引導程序讀出操作系統(tǒng)并裝入內(nèi)存從外存儲器讀出引導程序，然后由引導程序讀出操作系統(tǒng)并裝入內(nèi)存4.最后，將控制權交給操作系統(tǒng)，整個計算機由操作系統(tǒng)所控制最后，將控制權交給操作系統(tǒng)，整個計算機由操作系統(tǒng)所控制cmos 芯片特點特點 cmos是一種半導體是一種半導體ram存儲器芯片，存儲器芯片，為非易失性存儲器。為非易失性存儲器。由電池供電由電池供電，即，即使計算機關機后也不會丟失所存儲的信息以及時鐘停走。使計算機關機后也不會丟失所存儲的信息以及時鐘停走。作用：作用： 存放計算機硬件的參數(shù)（稱

51、為存放計算機硬件的參數(shù)（稱為“配置信息配置信息”），包括日期和時間、口令），包括日期和時間、口令、軟盤軟盤/ /硬盤硬盤/ /光盤驅(qū)動器的數(shù)目、類型及參數(shù)、光盤驅(qū)動器的數(shù)目、類型及參數(shù)、顯卡類型、顯卡類型、cache使用狀使用狀況、啟動機器時訪問外存的順序等，供況、啟動機器時訪問外存的順序等，供bios程序使用程序使用設置和修改設置和修改cmoscmos參數(shù)的方法：參數(shù)的方法： 在開機啟動在開機啟動bios工作時，按下工作時，按下del鍵鍵(或或f2或或f8健健)，即可進入，即可進入bios中的中的cmos設置程序設置程序：lpcpc機組裝好之后第一次加電機組裝好之后第一次加電l系統(tǒng)增加、減少

52、或更換硬件或系統(tǒng)增加、減少或更換硬件或i/oi/o設備設備lcmoscmos芯片因掉電、病毒侵害、放電等原因芯片因掉電、病毒侵害、放電等原因造成其內(nèi)容丟失或被錯誤修改造成其內(nèi)容丟失或被錯誤修改l用戶希望更改或設置系統(tǒng)的口令用戶希望更改或設置系統(tǒng)的口令l系統(tǒng)因某種需要而調(diào)整某些設置參數(shù)系統(tǒng)因某種需要而調(diào)整某些設置參數(shù)cmos 芯片2.3.2 內(nèi)存儲器復習：內(nèi)存與外存的關系及比較內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器( (簡稱內(nèi)存或主存簡稱內(nèi)存或主存) )存取速度快存取速度快成本高、容量相對較小成本高、容量相對較小直接與直接與cpucpu連接，連接，cpu(cpu(指令指令) )可以對可以對內(nèi)內(nèi)存中的指令及數(shù)據(jù)進行讀、

53、寫操作存中的指令及數(shù)據(jù)進行讀、寫操作 屬于揮發(fā)性存儲器屬于揮發(fā)性存儲器( (volatilevolatile) )，用于，用于臨臨時存放正在運行的程序和數(shù)據(jù)時存放正在運行的程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器外存儲器外存儲器cpu指令指令1指令指令2指令指令k指令指令n程序程序數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)m數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)任務啟動時，執(zhí)行任務啟動時，執(zhí)行該任務的程序和數(shù)據(jù)該任務的程序和數(shù)據(jù)將從外存成批傳送到將從外存成批傳送到內(nèi)存內(nèi)存cpu從內(nèi)存中逐條從內(nèi)存中逐條讀取該程序的指令及讀取該程序的指令及相關的數(shù)據(jù)相關的數(shù)據(jù)將指令的運算處理將指令的運算處理結果送回內(nèi)存保存結果送回內(nèi)存保存任務完成后，將處任務完成后，將處

54、理得到的全部結果成理得到的全部結果成批傳送到外存以長久批傳送到外存以長久保存保存 逐 條 執(zhí) 行 逐 條 執(zhí) 行指 令 ， 按 指指 令 ， 按 指令 要 求 完 成令 要 求 完 成對 數(shù) 據(jù) 的 運對 數(shù) 據(jù) 的 運算和處理算和處理外存儲器外存儲器( (簡稱簡稱外存外存或輔存或輔存) )存取速度慢存取速度慢成本低、容量很大成本低、容量很大不與不與cpucpu直接連接，計算機運行程序時，直接連接，計算機運行程序時，外存中的程序及相關數(shù)據(jù)必須先傳送到內(nèi)外存中的程序及相關數(shù)據(jù)必須先傳送到內(nèi)存，然后才能被存，然后才能被cpucpu使用。使用。屬于不揮發(fā)性存儲器屬于不揮發(fā)性存儲器(nonvolati

55、le)(nonvolatile)，用于長，用于長久存放系統(tǒng)中幾乎所有的信息久存放系統(tǒng)中幾乎所有的信息計算機中存儲器的層次結構cache存儲器存儲器主存儲器主存儲器(ram和和rom)外存儲器（軟盤、硬盤、光盤）外存儲器（軟盤、硬盤、光盤）后備存儲器（磁帶庫、光盤庫）后備存儲器（磁帶庫、光盤庫）內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器外存儲器外存儲器寄存器寄存器典型容量典型容量1kb1mb256mb-1gb40gb-200gb10tb-100tb典型存取時間典型存取時間1 ns2 ns10 ns10 ms10 s 分析：速度越快，成本較高。分析：速度越快，成本較高。 為了獲得好的為了獲得好的性能性能/價格比價格比，計算

56、機中各，計算機中各種存儲器組成一個層狀的塔式結構，取長補短，協(xié)調(diào)工作種存儲器組成一個層狀的塔式結構，取長補短，協(xié)調(diào)工作 工作過程：工作過程：1）cpu運行時，需要的操作數(shù)大部分來自寄存器運行時，需要的操作數(shù)大部分來自寄存器2）如需要從）如需要從(向向)存儲器中取存儲器中取(存存) 數(shù)據(jù)時，先訪問數(shù)據(jù)時，先訪問cache，如在，取自，如在，取自cache3）如操作數(shù)不在）如操作數(shù)不在cache，則訪問，則訪問ram，如在，如在ram中，則取自中，則取自ram4）如操作數(shù)不在）如操作數(shù)不在ram，則訪問硬盤，操作數(shù)從硬盤中讀出，則訪問硬盤，操作數(shù)從硬盤中讀出ram cache內(nèi)存儲器的分類及應用

57、內(nèi)存由半導體存儲器芯片組成，芯片有多種類型：半導體半導體存儲器存儲器只只 讀讀存儲器存儲器(rom)隨機存取隨機存取存儲器存儲器(ram)靜態(tài)隨機存取存儲器靜態(tài)隨機存取存儲器sram動態(tài)隨機存取存儲器動態(tài)隨機存取存儲器dram 不可在線改寫內(nèi)容的不可在線改寫內(nèi)容的rom快擦除存儲器（快擦除存儲器（flash rom）（用作（用作cache存儲器存儲器） （用作（用作主存儲器）主存儲器） 每個存儲單元每個存儲單元(cell)由由6個晶體管組成個晶體管組成 只要加上電源，信息就能一直保持只要加上電源，信息就能一直保持 對電器干擾相對不很敏感對電器干擾相對不很敏感 比比dram更快，也更貴更快，也更

58、貴 每個存儲單元由每個存儲單元由1個電容和個電容和1個晶體管組成個晶體管組成. 每每10-100 ms必須刷新一次必須刷新一次 對電器干擾比較敏感對電器干擾比較敏感 比比sram慢，但便宜慢，但便宜（用作（用作bios存儲器）存儲器）(圖形卡、硬盤控制器圖形卡、硬盤控制器)主存儲器(ram)特點：特點：、編址、編址以字節(jié)為單位進行以字節(jié)為單位進行連續(xù)編址連續(xù)編址，每個存，每個存儲單元為儲單元為1 1個字節(jié)（個字節(jié)（8 8個二進位）個二進位）、地址、地址：每個存儲單元的編號。：每個存儲單元的編號。、存儲容量：、存儲容量：主存儲器中所包含的存儲單元主存儲器中所包含的存儲單元的總數(shù)（單位：的總數(shù)（單

59、位：mbmb或或gbgb）0110100110101010存存儲儲內(nèi)內(nèi)容容00001000000001000011001001111011111存儲存儲單元單元地址地址主存是主存是cpucpu可直接訪問的可直接訪問的存儲器，用于存放供存儲器，用于存放供cpucpu處理的指令和數(shù)據(jù)處理的指令和數(shù)據(jù)、存取時間：從、存取時間：從cpu送出內(nèi)存單元的地址碼開始，到主存讀出數(shù)據(jù)送出內(nèi)存單元的地址碼開始，到主存讀出數(shù)據(jù)并送到并送到cpu（或者是把（或者是把cpu數(shù)據(jù)寫入主存）所需要的時間（單位：數(shù)據(jù)寫入主存）所需要的時間（單位：ns，1 ns = 10-9 s）pc機主存儲器的物理結構 主存儲器由若干內(nèi)存

60、條組成 內(nèi)存條的組成：把若干片dram芯片焊裝在一小條印制電路板上制成 內(nèi)存條必須插在主板上的內(nèi)存條插槽中才能使用 目前流行的是ddr和ddr2內(nèi)存條： 均采用雙列直插式，其觸點分布在內(nèi)存條的兩面 ddr條有184個引腳，ddr2有240個引腳 pc機主板中一般都配備有2個或4個dimm插槽 什么是cache(高速緩存)？cachecache是一種小容量高速緩沖存儲器，它是一種小容量高速緩沖存儲器，它由由sramsram組成組成cachecache直接制作在直接制作在cpucpu芯片內(nèi)，速度幾乎芯片內(nèi)，速度幾乎與與cpucpu一樣快一樣快程序運行時，程序運行時，cpucpu使用的一部分數(shù)據(jù)使用