第二章中央处理器

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微型计算机原理与接口技术》电子教案

《微型计算机原理与接口技术》电子教案第一章：微型计算机概述1.1 微型计算机的发展历程1.2 微型计算机的组成与结构1.3 微型计算机的性能指标1.4 微型计算机的应用领域第二章：中央处理器（CPU）2.1 CPU的结构与功能2.2 指令与指令集2.3 寄存器与寄存器组2.4 CPU的工作原理与工作周期第三章：存储器3.1 内存概述3.2 随机存取存储器（RAM）3.3 只读存储器（ROM）3.4 存储器层次结构与缓存技术第四章：微机系统中的输入/输出接口4.1 I/O接口的基本概念4.2 I/O端口与地址映射4.3 I/O指令与DMA传输4.4 中断与中断处理第五章：总线与接口技术5.1 总线的概念与分类5.2 总线标准与协议5.3 接口技术与接口电路5.4 常用接口设备及其驱动程序第六章：微机系统的扩展接口6.1 扩展接口的分类与功能6.2 ISA、EISA、PCI和PCI Express总线6.3 扩展槽与扩展卡6.4 声卡、显卡、网卡等常见扩展接口设备第七章：外部设备7.1 微机系统的外部设备概述7.2 输入设备：键盘、鼠标、扫描仪等7.3 输出设备：显示器、打印机、音箱等7.4 存储设备：硬盘、固态硬盘、光盘等第八章：嵌入式系统8.1 嵌入式系统的基本概念8.2 嵌入式系统的组成与结构8.3 嵌入式处理器与实时操作系统8.4 嵌入式系统的应用案例第九章：接口编程基础9.1 接口编程的基本概念9.2 接口编程的常用方法与工具9.3 汇编语言接口编程9.4 C语言与接口编程第十章：实战项目与案例分析10.1 微机系统接口设计概述10.2 实战项目一：设计一个简单的并行接口10.3 实战项目二：基于PCI总线的数据采集系统10.4 实战项目三：嵌入式系统设计与开发10.5 案例分析：接口技术在现代计算机系统中的应用第十一章：串行通信接口11.1 串行通信的基本概念11.2 串行通信的协议与标准11.3 串行通信接口电路11.4 串口通信编程与应用第十二章：USB接口技术12.1 USB概述与历史12.2 USB接口的物理结构12.3 USB协议与数据传输12.4 USB设备驱动程序开发第十三章：网络接口与通信协议13.1 计算机网络基础13.2 局域网与广域网接口技术13.3 TCP/IP协议簇13.4 网络接口卡（NIC）与网络通信第十四章：无线通信接口14.1 无线通信技术概述14.2 Wi-Fi接口与IEEE 802.11标准14.3 Bluetooth技术与蓝牙接口14.4 移动通信接口与4G/5G网络第十五章：现代接口技术发展趋势15.1 云计算与虚拟化接口技术15.2 物联网（IoT）接口技术15.3 边缘计算与接口技术15.4 与机器学习接口技术重点和难点解析本《微型计算机原理与接口技术》电子教案涵盖了微型计算机的基本概念、组成结构、性能指标、接口技术、外部设备、嵌入式系统、接口编程以及实战项目等多个方面。

操作系统ppt chapter2处理器管理

√ f. Modify entries in device-status table.
g. Switch from user to kernel mode.
h. Access I/O device.
9
处理器状态（内核态和用户态）
• 处理器怎么知道当前是操作系统还是一般用户程序在运行呢?
• 处理器状态标志: 管理状态（内核态、特权状态、系
操 PSW（Program Status Word）来区别不同的处理器作工作状态
系
统 • PSW用来控制指令执行顺序并保留和指示与程序有关的系统状态，主要作用是实现程序状态的保护和恢复
• 每个程序都有一个与其执行相关的PSW，每个处理器都设置一个PSW寄存器。程序占有处理器执行，它的PSW将占有PSW寄存器
系
统，停止处理器运行，将故障信息向操作员报告，并对故障所造成的破坏进行估计和恢复。
30
程序错误包括：语法错误、逻辑错误和
操执行过程中产生的异常（定点溢出、阶码下
作溢、除数为0等）
系
统
操作系统主要处理第三类错误，操作系
统可以借助信号机制，将捕获的中断事件交
由程序自行处理
31
产生I/O中断的情况：操 ➢ I/O操作正常结束
操值、返回点以及子程序的局部变量。
作
系核心栈：内存中属于操作系统空间的一块区域，统用于保存中断现场和操作系统程序间相互调用的
参数、返回值、返回点以及程序的局部变量。
12
2.1.2 程序状态字寄存器(1)
• 计算机如何知道当前处于何种工作状态？这时能否执行特权指令？通常操作系统都引入程序状态字
统和分布存储(松散耦合)多处理

第2章中央处理器

5.倍频 CPU的倍频，全称是倍频系数。 CPU的主频（核心运行的频率）= 外频×倍频系数 6.前端总线前端总线是CPU与主板北桥芯片之间连接的通道，前端总线也称为CPU总线，是PC系统中最快的总线，也是芯片组与主板的核心。

7.HT（HyperTransport，超级传输通道）总线 2003年AMD推出了HyperTransport（简称HT）来完成CPU与主板北桥芯片组之间的连接。

8.QPI（Quick Path Interconnect，快速通道互连）总线 CPU集成内存控制器后，Intel把CPU与主板北桥芯片组之间的连接总线命名为QPI（与AMD的HT总线相似）。QPI是Intel用来取代FSB(Front Side Bus，前端总线)的新一代高速总线。

13.字长及64位技术 CPU在单位时间内能一次同时处理的二进制数的位数叫字长或位宽。 14．核心数多核心处理器就是在一块CPU基板上集成多颗处理器的核心，并通过并行总线将各处理器核心连接起来的处理器。在服务器领域，多核心都早已经实现。对于多核心处理器，又有原生核心和非原生核心之分，原生核心是在设计和制造核心时就把多个核心做在一起，非原生核心的多个核心是独立的，只是在封装时将多个核心整合到同一块基板上，其结构示意图如图2-48所示。原生核心的处理器的性能要优于非原生核心的处理器。

18.节能技术随着CPU的性能越来越强大，也带来了更高的功耗，为减少CPU在闲置时的能量浪费，Intel和 AMD推出了各自降低CPU功耗的技术：Intel的 EIST（Enhanced Intel SpeedStep Technology，智能降频技术）和AMD的C&Q（Cool and Quiet，冷又静）技术。 19.TDP热设计功耗 TDP（Thermal Design Power，热设计功耗）是指 CPU负荷最大时释放出的热量，单位是瓦（W），它主要是作为散热器厂商的参考标准。

CPU简介LYF

双核心处理器的引入有效地提高了处理器的性能，同时也很好的控制了处理器的功耗与发热。而相对单核心处理器来说，双核的优势在于支持多线程的系统和软件，这些系统与软件可以充分利用两个内核中的所有可执行单元，理论上可以达到单核处理器性能的两倍。在多媒体应用广泛的今天，双核心处理器确实有很大的实
用意义。而厂商同样看到了双核心处理器的无限商机，
CPU需要通过某个接口与主板连接才能进行工作。目
前，CPU采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚
式等。而目前CPU的接口都是针脚式的，对应到主板上就有相应的插槽类型。CPU接口类型不同，在插孔数、体积、形状方面都有变化，所以不能互相接插。当前主流的接口方式主要有：Socket AM2接口，Socket 478接口， Socket
送以及输入输出的控制。
CPU和外围芯片都是集成电路（Integrate Ciruit，IC）器件。自从1971年Intel公司制造出4位微处理器芯片以来， CPU从Intel 4004，8088，80286一直发展到今天的P4，其性
能和功能都越来越强，结构越来越复杂，制造工艺也越来
越精细。
二. CPU的接口类型
比较高，非常超值，如图所示。
Athlon 64 X2 3600+处理器
千元以上的市场最值得购买的就是E6300了，E6300
实际主频为1.86 GHz，前端总线为1 066 MHz，二级缓存容量为2 MB，外频为265.8 MHz，倍频为7，支持 MMX/SSE/SSE2/SSE3/SSE4/EM64T指令集。在媒体的测试中，这款E6300在多项评测中都超过了AMD的旗舰产
目前双核心市场上主流的CPU产品有Pentium D，Pentium EE，酷睿和X2 K8。

《认识计算机计算机的硬件组成》教案设计

《认识计算机-计算机的硬件组成》教案设计第一章：引言1.1 教学目标让学生了解计算机的基本概念。

激发学生对计算机硬件组成的学习兴趣。

1.2 教学内容计算机的定义与历史。

计算机的基本组成部分。

1.3 教学方法采用讲授法，讲解计算机的基本概念和历史。

通过图片和实例展示，激发学生的学习兴趣。

1.4 教学评估观察学生的课堂表现，了解他们对计算机基本概念的理解程度。

收集学生的课堂作业，评估他们对计算机硬件组成的基本了解。

第二章：中央处理器（CPU）2.1 教学目标让学生了解中央处理器（CPU）的基本功能和作用。

让学生掌握CPU的主要组成部分。

2.2 教学内容CPU的基本功能。

CPU的主要组成部分：控制单元、算术逻辑单元、寄存器等。

2.3 教学方法采用讲授法，讲解CPU的基本功能和主要组成部分。

通过实物模型或图解，帮助学生直观地理解CPU的结构。

2.4 教学评估提问学生对CPU的基本功能和主要组成部分的理解。

让学生完成相关的练习题，评估他们对CPU知识的掌握程度。

第三章：存储器3.1 教学目标让学生了解计算机存储器的基本功能和种类。

让学生掌握不同类型存储器的特点和应用。

3.2 教学内容存储器的基本功能。

主要存储器类型：RAM、ROM、硬盘、固态硬盘等。

3.3 教学方法采用讲授法，讲解存储器的基本功能和不同类型存储器的特点。

通过实物展示或图解，帮助学生直观地理解存储器的结构和功能。

3.4 教学评估提问学生对存储器的基本功能和不同类型存储器的特点的理解。

让学生完成相关的练习题，评估他们对存储器知识的掌握程度。

第四章：输入设备4.1 教学目标让学生了解计算机输入设备的基本功能和种类。

让学生掌握不同类型输入设备的使用方法和特点。

4.2 教学内容输入设备的基本功能。

主要输入设备类型：键盘、鼠标、摄像头、扫描仪等。

4.3 教学方法采用讲授法，讲解输入设备的基本功能和不同类型输入设备的使用方法和特点。

通过实物展示或图解，帮助学生直观地理解输入设备的结构和功能。

简述计算机硬件的五大基本组成部分

简述计算机硬件的五大基本组成部分
计算机硬件通常由五个基本组成部分组成：中央处理器（CPU）、内存（RAM）、存储设备（硬盘、固态硬盘等）、输入设备（键盘、鼠标等）和输出设备（显示器、打印机等）。

第一章：中央处理器（CPU）
中央处理器（CPU）是计算机的大脑，它负责处理计算机中的各种运算和逻辑操作。

CPU通常被称为计算机的“心脏”，一般包括控制器和算术逻辑单元两部分。

第二章：内存（RAM）
内存（RAM）是计算机中存储数据和程序的临时存储器。

内存的主要作用是提供给CPU快速读取和写入数据的场所，是计算机的重要组成部分。

第三章：存储设备（硬盘、固态硬盘等）
存储设备是计算机中用于存储数据和程序的设备，包括硬盘、固态硬盘、U盘等。

它们的作用是保存计算机中的各种数据、程序和操作系统等内容。

第四章：输入设备（键盘、鼠标等）
输入设备是计算机中用于输入信息的设备，包括键盘、鼠标、扫描仪等。

输入设备将人类语言、图像、声音等形式的信息转化为计算机可以处理的数字信息。

第五章：输出设备（显示器、打印机等）
输出设备是计算机中用于输出信息的设备，包括显示器、打印机、音箱等。

输出设备将计算机处理后的数字信息转化为人类可以识别的形式。

以上是计算机硬件的五大基本组成部分。

五部分相互协作，构成了计算机的核心部件，为计算机提供了强大的计算能力和数据处理能力。

2-中央处理器

第一节中央处理器基础知识一、中央处理器的概念中央处理器就是我们常说的CPU ，英文全名是Central Processing Unit ，中文也就是中央处理器。

中央处理器是由各种功能电路组成的指令处理系统，由数百万个晶体管所构成，其结构图2-1 Inter 公司的中央处理器奔腾III 系列中央处理器奔腾III(slot1)系列中央处理器 Celeron (赛扬)系列中央处理器奔腾4系列中央处理器可分为控制单元，逻辑单元和存储单元三大部分，负责完成计算机各种指令的解释、执行及控制功能，是计算机系统的核心。

如果把计算机比作一个人，CPU 就是心脏。

二、CPU 主要的性能指标1. 主频、外频和倍频主频就是CPU 的时钟频率，也就是CPU 运算时的工作频率，它的英文全称是CPU Clock Speed ，单位是MHz （兆赫兹）。

一般说来，主频越高，CPU 的速度越快。

但是由于内部结构不同，时钟频率相同的CPU 的性能并不一样。

我们一般所说的CPU 频率就是指CPU 的主频。

外频就是系统总线的工作频率，是CPU 的基准频率，也叫前端总线频率，目前使用最广泛的是66MHz 和100MHz 。

CPU 的外频越高，CPU 与L2Cache 和系统内存交换速度也就越快。

图 2-2 AMD 公司的中央处理器K6系列中央处理器 K6-2系列中央处理器Duron 系列中央处理器Athlon 中央处理器倍频系数，也简称倍频，是CPU外频与主频相差的倍数。

例如当某CPU的外频为120MHz，主频是360MHz时，CPU的倍频系数即为3。

主频、外频、倍频系数三者的关系是：主频= 外频x倍频系数。

例如Intel Celeron 300A CPU 的主频为300MHz，其外频为66MHz，则使用时应将倍频系数设置为4.5，即66.67 x 4.5 = 300 MHz。

当外频改为100MHz时，如CPU的倍频系数仍设为4.5，则主频将达到450MHz。

中央处理器CPU

同的封装做简单介绍。
1．DIP封装 DIP（Dual In-line Package，双列直插式封装）是20世纪70年代中小规模集成电路主流封装。它们的引脚直立在矩形集成电路的两个长边上，通常为8～40脚。当时主要有
多层陶瓷双列直插式DIP，单层陶瓷双列直插式DIP，引线
框架式DIP等。由于其封装度很低，占去了很多有效的安装面积，所以它的性能很差。例如Intel公司当时的4004， 8086，80286，如图2.1.1所示为Intel公司的第一代处理器 4004。
图2.1.1 DIP封装的Intel 4004处理器
2．PQFP封装 PQFP（Plastic Quad Flat Package，塑料四方扁平封装）是20世纪80年代大规模集成电路封装技术，引脚由方形集
成电路的四边引出扁平封装PQFP。它有208根I/O引脚，0.5
mm的焊区中心距和28 mm×28 mm大小的外形，使其封装度大大提高，适应了高频的需要。例如当时的Intel 80286，它也是当时的最后一款16位的处理器，如图2.1.2所示。
仅暂时存储原始数据，而原始指令只由一级指令缓存来存
储。
由于L2 Cache是CPU晶体管总数中占得最多的一个部
分，高容量的L2 Cache成本相当高。所以Intel和AMD都是以L2 Cache容量的差异作为高端和低端产品的分界标准。 5．指令系统 CPU是靠执行指令来计算和控制系统的，每种CPU在
3．存储单元存储单元包括寄存器和内部数据总线。寄存器用于暂时存放数据，由于控制单元访问寄存器所用的时间比访问内存的时间短，采用寄存器可以减少其访问内存的次数，
从而提高CPU的工作速度。
通常用户对计算机发出的各种指令（包括外部设备输

第二章TEC-9计算机组成

第二章 TEC-9计算机组成计算机是由若干硬件组件和软件系统构成的复杂机器。

在这一章中，我们将重点介绍TEC-9计算机的组成。

1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，它承担着执行计算机程序中的各种指令的任务。

在TEC-9计算机中，CPU由控制单元（Control Unit，CU）、算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）和寄存器（Registers）组成。

•控制单元（CU）负责从内存中取指令、解码指令并控制其他组件的操作。

•算术逻辑单元（ALU）执行各种算术和逻辑运算，例如加法、减法和比较操作。

•寄存器（Registers）是CPU内部的高速存储器，用于存储指令、数据和中间结果。

2. 内存单元内存单元是用于存储数据和程序的地方。

在TEC-9计算机中，内存单元被划分为若干个存储单元，每个存储单元都有一个唯一的地址。

•主存储器（Main Memory）是CPU直接访问的存储器，用于存储正在执行的程序和相关数据。

•辅助存储器（Secondary Storage）是用于长期存储数据和程序的设备，例如硬盘、光盘和闪存。

3. 输入输出设备输入输出设备用于实现计算机与外部世界之间的数据交互。

TEC-9计算机支持多种输入输出设备，包括但不限于：•键盘（Keyboard）：用于接收用户的输入。

•鼠标（Mouse）：用于与计算机进行交互，如控制光标移动等。

•显示器（Monitor）：用于显示计算机处理结果。

•打印机（Printer）：用于将计算机处理结果输出到纸张上。

4. 总线系统总线系统是计算机中各个组件之间的通信通道。

TEC-9计算机的总线系统由三个主要部分组成。

•地址总线（Address Bus）用于传输CPU发出的地址信号，指示要读取或写入的内存单元。

•数据总线（Data Bus）用于在CPU和内存单元之间传输数据。

•控制总线（Control Bus）用于传输控制信号，指示各个组件进行特定的操作，如读取数据、写入数据或执行算术操作。

计算机硬件基础入门教程

计算机硬件基础入门教程第一章：计算机硬件的基本概念计算机硬件指的是计算机系统中的物理组件，包括中央处理器(CPU)、内存、硬盘、显卡、显示器等等。

这些硬件组件相互协同工作，使计算机能够执行各种任务。

第二章：中央处理器(CPU)的作用和分类中央处理器是计算机的核心部件，负责执行各种指令和处理数据。

按照架构分类，主要有CISC和RISC两种类型。

CISC架构多功能强大，而RISC架构则更注重指令的执行速度。

第三章：内存的作用和种类内存是计算机用来存储数据和程序的临时存储设备。

按照存储方式分类，主要分为DRAM和SRAM两种。

DRAM存取速度较慢但价格便宜，而SRAM存取速度快但价格昂贵。

第四章：硬盘和固态硬盘(SSD)的区别硬盘和固态硬盘(SSD)都是计算机的存储设备，但工作原理和性能有所不同。

硬盘通过机械运动读取数据，而SSD则使用闪存芯片实现数据的存取，因此读写速度更快。

第五章：显卡和显示器的关系与原理显卡是计算机中的图形处理设备，负责将计算机产生的数据转换成显示器可以显示的图像。

显示器则是将来自显卡的信号转换成人眼可识别的图像，并通过屏幕展示出来。

第六章：主板及其功能主板是计算机硬件的母板，上面集成了CPU插槽、内存插槽、扩展插槽等重要接口。

它还提供了稳定的电源和信号传输，确保各硬件组件能够正常工作。

第七章：输入输出设备及其作用键盘、鼠标、打印机等是计算机的输入输出设备。

键盘和鼠标用于向计算机输入指令和数据，打印机则将计算机处理的结果输出成纸质格式。

第八章：计算机硬件的散热问题计算机长时间运行会产生大量热量，如果不及时散热，硬件可能会过热导致损坏。

因此，散热系统是计算机硬件中非常重要的组成部分，包括散热器、风扇等。

第九章：硬件的性能测试与优化为了提高计算机的性能，我们需要进行硬件性能测试与优化。

例如，可以使用CPU-Z等工具测试CPU的频率和核心数，通过超频和降温等手段进行优化。

第十章：硬件的维护与保养计算机硬件的维护与保养非常重要，可以延长硬件的使用寿命。

第二章参考答案

1.CPU指什么?它由哪些部分组成?答：CPU指中央处理器，它是计算机的核心部件，其作用很像“人脑”。

中央处理器是由计算机的运算器和控制器所组成。

2. 控制器有哪些部件组成，简要说明各个部件的功能。

答：控制器由指令部件（程序计数器、指令寄存器、指令译码器及地址形成器等）、时序部件和微操作控制部件。

程序计数器：用来存放将要执行的指令在存储器中的存放地址。

指令寄存器：用来存放从存储器取出的指令指令译码器：用来实现对指令操作码译码。

地址形成器：实现程序计数器的内容自动加1；转移地址的形成以及形成操作数的有效地址。

时序部件：将一条指令所包含的一系列微操作安排在不同的“节拍”中即可实现对微操作的定时。

微操作部件：综合时序部件所产生的时表信号和指令译码器所产生的译码信号，发出取指令所需要的一系列微操作信号。

3．什么是RAM？什么是ROM？说明四种ROM的特点答：RAM是一种可读写存储器，在程序执行过程中，该存储器中的每个存储单元可随机的写入或读出信息。

ROM是一种在程序执行过程中只能将内部信息读出而不可以写入的存储器。

①固定掩模型ROM：这类ROM的内部信息是在制作集成电路新芯片时，用定做的掩模"写入"的，制作后用户不能再修改。

②可编程序只读存储器PROM：这类ROM的内部信息是由用户按需要写入的，但只允许编程一次。

③可擦除可编程只读存储器EPROM：这类ROM的内部信息可多次改写。

当用户自行写入的信息不需要时，可用“擦除器”（紫外线照射或通以大电流）将原存的信息擦掉，再写入新的内容。

④电擦除可编程只读存储器E2PROM：它包含了EPROM的全部功能，而在擦除与编程方面更加方便．这就使E2PROM比EPROM有更大的灵活性和更广泛的适应性。

4．什么是辅助存储器?目前常用的辅助存储器有哪几种?答：辅助存储器用于存放当前不立即使用的信息。

一旦需要，辅存便与主存成批交换数据，或将信息从辅存调入主存，或将信息从主存调出到辅存。

第二章习题答案

第二章主机习题答案一、名词解释1.中央处理器：又叫做CPU，它是微型计算机的核心部件，它反映了不同时代微型计算机的档次和基本性能2.主频：CPU的时钟频率称为主频, 主频越高, 则计算机工作速度越快。

3.外频：系统的前端总线频率（FSB）也就是所谓的外频，是由主板为CPU提供的基准的时钟频率。

4.倍频：倍频即主频与外频之比。

5.BIOS：即计算机的基本输入输出系统(Basic Input-Output S ystem)，是集成在主板上的一个ROM芯片，其中保存有计算机重要的基本输入/输出程序、系统信息设置、开机通电自检程序和系统启动自检程序。

6.CMOS：本意是指互补金属氧化物半导体，一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料。

在计算机中是指微机主板上的一块可擦写的RAM芯片，用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。

7.只读存储器：它是一种存储芯片，其中的内容一经写入就不能修改，并且在主机关掉后内容也不会消失。

8.随机存储器：它是一种可以通过在紫外线的照射或者使用电来擦除其中内容的特殊的PROM芯片。

其中的内容被擦除后，可以重新写入新内容。

9.SDRAM：SDRAM是同步动态存储器的缩写，其时钟频率与CPU前端总线的系统时钟频率相同，利用一个单一的系统时钟同步所有的地址数据和控制信号。

使用SDRAM不但能提高系统表现，还能简化设计、提供高速的数据传输。

在功能上，它类似常规的DRAM，且也需时钟进行刷新。

可以说，SDRAM是一种改善了结构的增强型DRAM。

目前的SDRAM有10ns和8ns两种参数类型。

10.DDR SDRAM：DDR SDRAM是双速同步动态存储器，是内存的一种，它支持数据在每个时钟周期的两个边沿进行数据传输，从而使内存芯片的数据吞吐率提高了一倍。

DDR-SDRAM还降低了能耗，是目前主流的内存。

二、填空题1.CPU的主频与外频的关系：主频是cpu的频率，外聘是主板的频率。

《中央处理器》课件

量子计算处理器
总结词
量子计算处理器是一种基于量子力学原理的处理器，具有超强的计算能力和处理复杂问题的潜力。
详细描述
量子计算处理器利用量子比特作为信息的基本单位，通过量子叠加和量子纠缠等量子力学现象，实现高度并行计算和指数级加速。它有望解决一些经典计算机无法处理的复杂问题，如化学反应模拟、优化问题等。目前量子计算技术仍处于发展初期，但未来有望
人工智能集成
人工智能和机器学习技术在中央处理器中的应用将更加广泛，集成AI功能的处理器将逐渐
普及。
未来中央处理器的技术挑战与机遇
制程技术瓶颈
随着制程技术逐渐接近物理极限，如何进一步提升中央处理器的性能面临挑战。
数据安全与隐私保护
随着中央处理器广泛应用于各种设备，数据安全和隐私保护成为亟待解决的问题。
内存管理
负责内存空间的分配、回收和保护等操作，保证程序的正常运行。
03 中央处理器的技术指标
主频与外频
主频
中央处理器的主频，也称为时钟频率，是指CPU内核工作的时钟频率。主频越高，CPU处理速度越快。
外频
外频是指CPU与外部元件进行数据交换的速度，通常以MHz （兆赫兹）为单位。外频越高，CPU与外部设备的数据交换速度越快。
中央处理器的性能优化
01
02
03
指令集优化
针对特定应用领域，设计更高效的指令集，提高指令执行速度。
流水线技术
通过流水线技术，将指令执行过程划分为多个阶段，并行处理多个指令，提高处理器的工作效率。
缓存技术
利用缓存存储常用数据和指令，减少对内存的访问延迟，提高数据和指令的存取速度。
多核处理器的编程模型与优化

第二章 C P U

第二章 CPU
(5)Socket 939插座 Socket 939是AMD公司2004年6月发布的 64位桌面平台标准,是目前高端的Athlon 64,Athlon 64 FX及Athlon 64 X2处理器所使用的插槽标准,如图2-40所示,具有939 个CPU针脚插孔.
第二章 CPU
(5)Socket T(LGA 775)插座 Socket 775又称为Socket T,如图2-41所示.
前端总线(FSB) 400MHz 533MHz 800MHz
带宽的计算 64bit×400MHz / 8bit=3.2GB/s 64bit×533MHz / 8bit=4.2GB/s 64bit×800MHz / 8bit=6.4GB/s
第二章 CPU
(5) 超频能力(Over-frequency Capability) 与锁频
第二章 CPU
四,工作电压(Work Voltage)
CPU的工作电压分别为内核电压(Core Voltage) 和I/O电压两种,其中内核电压根据CPU生产工艺的线宽(单位为微米)而定,一般微米数值越小, 内核工作电压就越低;I/O工作电压一般都在3V左右,具有数值根据各厂家各自的CPU型号规格确定.
第二章 CPU
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3. Celeron D系列转到PCI-E平台后,Intel开始陆续推出采用 LGA 775接口的Celeron D处理器,除接口不同外,其他均与Socket 478产品相同,如型号,频率,缓存以及核心等. 在命名上,LGA 775接口Celeron D的编号一般比Socket 478接口Celeron D多了个 "J",如Celeron D 330表示Socket 478, 而Celeron D 330J则代表LGA 775.Celeron D J系列加入了Intels Execute Disable Bit (硬件防病毒功能)及Thermal Monitor 2 (防CPU烧死)功能.

处理器管理

处理器如何知道当前运行的是操作系统还是一应用软件？执行时有不同的权限。有赖于处理器状态。
8
四、处理器的状态
根据运行程序对资源和机器指令的使用权限将处理器设置为不同状态，处理器状态又称为处理器模式。
多数系统将处理器工作状态划分为核心态和用户态。
1.核心态（Kernel Mode)
CPU执行操作系统程序时所处的状态。较高的特权级别，又称为特权态（特态）、系统态、管态。
26
2.中断屏蔽
在CPU上运行的程序，有时由于种种原因，不希望其在执行过程中被别的事件所中断，称为中断屏蔽。
在PSW中设置中断屏蔽位以屏蔽某些指定的中断类型各设备接口中也有中断禁止位，以禁止该设备的中断
27
3.多个中断的处理
若中断处理过程中又发生中断，引起多中断处理问题。
两种策略方法：
一、进程的概念
计算机出现以来，“程序”是使用广泛的一个概念，在多道程序设计技术出现之前，程序是顺序执行的。
1.程序的顺序执行
例：在系统中有n个作业，每个作业都有三个处理步骤：首先输入用户的程序和数据（Ii），然后进行计算（Ci），最后将结果打印出来（Pi ）。
在计算机系统中只有一个程序在运行，这个程序独占系统中所有资源，其执行不受外界影响。一道程序执行完后另一道才能开始。
5
三、特权指令和非特权指令 1.处理器执行指令过程
处理器依据在程序计数器中的指令地址从存储器中取一条指令取到的指令放在指令寄存器（IR）中处理器解释并执行指令自动将程序计数器的值变成下条指令的地址
6
2.五类指令
(1)数据处理类指令； (2)转移类指令； (3)数据传送类指令； (4)移位与字符串类指令； (5)I/O类指令。

计算机二级第二章

固态驱动器（SSD）
采用闪存技术存储信息，具有速度快、价格高、容量适中的特点。
网络存储
通过网络连接远程服务器进行数据存储和访问，具有灵活性高、可扩展性强的特点。
04
输入输出系统
输入输出原理
输入输出系统的基本概念
输入输出系统是计算机与外部设备之间的接口，负责数据的输入和输出。
输入输出操作的过程
处理方法。
移位运算
包括算术移位、逻辑移位和循环移位等运算的规则和性质。
数据加密与解密运算
包括常见加密算法如DES、AES等的基本原理和实现方法，以及数据加密标准的发展历程和趋势。
03
存储系统
存储器的层次结构
寄存器
位于CPU内部，速度最快，容量最小，用于暂存指令和数据。
主存储器（内存）
位于主机内部，速度与Cache相比较慢，容量较大，用于存放正在运行的程序和数据。
Mac OS系列
由苹果公司开发的专有操作系统，具有优雅的界面设计和强大的多媒体处理能力，广泛应用于苹果计算机和移动设备领域。
Android系列
由Google公司和开放手机联盟联合开发的基于Linux的开源移动操作系统，具有广泛的应用软件支持和良好的用户体验，广泛应用于智能手机和平板电脑等领域。
操作系统的分类和特点
批处理操作系统
将用户提交的作业成批地处理，分为单道和多道批处理系统。
分时操作系统
允许多个用户通过终端同时与计算机交互，共享主机资源。
操作系统的分类和特点
80%
实时操作系统
对外部输入的信息在规定的时间内做出响应，适用于实时控制和实时信息处理等领域。
100%
网络操作系统

《计算机的硬件系统》教案

《计算机的硬件系统》教案第一章：计算机硬件概述1.1 教学目标1. 了解计算机硬件的基本概念和组成2. 掌握计算机硬件的主要组成部分及其功能3. 理解硬件系统与软件系统的相互关系1.2 教学内容1. 计算机硬件的基本概念2. 计算机硬件的主要组成部分2.1 中央处理器（CPU）2.2 主板2.3 内存2.4 输入/输出设备3. 硬件系统与软件系统的相互关系1.3 教学方法1. 讲授法2. 案例分析法1.4 教学活动1. 导入：通过讲解计算机硬件的基本概念，引导学生了解计算机硬件的重要性。

2. 讲解：详细介绍计算机硬件的主要组成部分及其功能。

3. 互动：组织学生讨论硬件系统与软件系统的相互关系。

4. 总结：对本章内容进行归纳总结。

第二章：中央处理器（CPU）2.1 教学目标1. 了解中央处理器的概念和作用2. 掌握中央处理器的性能指标3. 理解中央处理器与计算机硬件系统的相互关系2.2 教学内容1. 中央处理器的概念和作用2. 中央处理器的性能指标2.1 核心频率2.2 核心数量2.3 缓存2.4 制程技术3. 中央处理器与计算机硬件系统的相互关系2.3 教学方法1. 讲授法2. 案例分析法2.4 教学活动1. 导入：通过讲解中央处理器的概念和作用，引导学生了解中央处理器的重要性。

2. 讲解：详细介绍中央处理器的性能指标。

3. 互动：组织学生讨论中央处理器与计算机硬件系统的相互关系。

4. 总结：对本章内容进行归纳总结。

3.1 教学目标1. 了解主板的定义和功能2. 掌握主板的主要组成部分3. 理解主板与计算机硬件系统的相互关系3.2 教学内容1. 主板的定义和功能2. 主板的主要组成部分2.1 芯片组2.2 内存插槽2.3 扩展槽2.4 电源接口2.5 硬盘接口3. 主板与计算机硬件系统的相互关系3.3 教学方法1. 讲授法2. 案例分析法3.4 教学活动1. 导入：通过讲解主板的定义和功能，引导学生了解主板的重要性。

《中央处理器—CPU》教案修改

计算机组装与维护第二章课题名称：《中央处理器——CPU》教学时间：4课时讲课教师：李天平教学目标：1．知识目标：了解中央处理器——CPU的品牌，型号，性能以及如何选购CPU。

2. 技能目标：学会如何安装和拆卸CPU。

3．能力目标：培养学生通过观察和亲身经历去寻找解决问题的最佳办法；培养学生自我探索、自我激励、自主学习和团队协作能力。

4．情感目标：培养学生的责任意识，让他们在实践中实现自我激励，体验成功的乐趣，从而激发学生的求知欲和探索的兴趣。

5．拓展目标：通过实践，让学生将课堂学习与专业技能实践结合起来，帮助学生养成自主学习，自觉实践的习惯，锻炼专业技能，增强“乐学好学”意识。

职业技能教学点：随着计算机的普及推广，计算机已经成为日常工作和生活中必不可少、且最具效率的数据管理工具，让学生学会中央处理器——CPU的品牌，型号，性能以及如何选购CPU，能够组装和拆卸CPU，并结合学生的生活和学习实际设计问题，在活动过程中培养学生应用所学知识解决问题的能力，可以为今后解决相关问题打下基础。

如：购买电脑不会上当，能优化电脑配置，使其在生活，工作和学习中受益。

教学设计：组织教学——引入新课——讲授新课——动手实践——本课小结——课后作业在课程设计中，不仅要着眼于知识的传授和传递，更重要的是运用知识解决具体问题的能力培养，要注重学生思维品质的形成和认知技能的发展。

在以上循序渐进的任务体系中，学生作为教学活动的主体，主动经历了知识的发生、发展和形成结论的思考、探索过程，通过意义建构，不断地积累知识、提高学习能力。

教师在活动中起着关键的启发、引导作用。

教学手段：我主要采用案例教学法、提问法、任务驱动法、讲授法、实践法来组织教学。

通过设计记录启动大型软件所需时间，使学生感性的认识了解CPU在计算机中的地位，激发他们对后续步骤的探索兴趣，培养学生的观察、分析力还有总结问题的能力。

从解决问题出发，让学生亲历处理信息、开展交流、相互合作的过程。