第二章计算机组成原理

CPU、Cache及主存储器的关系
第二章计算机组成原理
内存储器
SDRAM 内存条模块 DDR第二S章D计RA算M机组内成原存理条模块
I/O操作三种方式：
• 1、程序查询方式 • 2、中断处理方式
• 3、DMA(Direct Memory Access直接存储器存取)传 送方式
第二章计算机组成原理
芯片组
PCI总线插槽
华硕P第二4章T计主算机组板成原实理 物照片
电源连接器
CPU插座 内存条插座
I/O端口
BIOS: Basic Input/Output System 基本输入/输出系统
它是放在主板上只读存储器（FLASH ROM）芯片 中的一组机器语言程序，具有启动计算机工作、诊断计 算机故障及控制低级输入输出操作的功能。
第二章计算机组成原理
CMOS芯片(互补金属氧化物半导体存储器)
Complementary Metal Oxide Semiconductor
存放用户对计算机硬件所设置的一些参数 (称为“配置信息”)，包括当前的日期和时间等。 CMOS是一种半导体存储器芯片，使用电池供电， 成为易失性存储器，但只要电池供电正常，即使 计算机关机后它也不会丢失所存储的信息以及时 钟停走。
计算机存储器体系结构
2ns 10ns 10ms
Cache存储器
主存储器(RAM和ROM)
内存储器 1MB (使用半导体 存储器芯片) 64-512MB
外存储器(软盘、硬盘、光盘) 外存储器 20-80GB
100s
后备存储器(磁带、光盘)
50-100GB
第二章计算机组成原理
半导体存储器芯片的类别
•RAM(Random Access Memory随机存取存储器)： 多采用MOS(金属氧化物半导体)型半导体集成电 路芯片制成。易失性。
I/O总线P49
• I/O总线上的信号类别 数据信号、 地址信号、 控制信号
• I/O总线上线路类别 数据线 、 地址线、 控制线
• 总线控制器 位于主板的芯片组中，协调与管理I/O总线操作
• I/O总线的带宽（总线的数据传输速率） 单位时间内总线上可传送的数据量(字节数)
计算公式： 总线带宽（MB/s）= （数据线宽度/8）×总线有效工作频率（MHz） × 每个总线周期的传输次数
失所存储的信息。
第二章计算机组成原理
BIOS—BIOS ROM芯片（只读存储器芯片）P44
• BIOS（Basic Input/Output System） 基本输入/输出系统，是操作系统的最底层部分的机器 语言程序。 BIOS存放在只读存储器芯片(ROM)中,一般称为BIOS芯片。
• BIOS主要包含4部分的程序, 一般情况下是不能被修改 的 –POST(Power On Self Test，加电自检)程序（检测 计算机故障） –系统自举（装入）程序（启动计算机） –CMOS设置程序 –基本外围设备的驱动程序（实现常用外部设备输入 输出操作的控制程序）
–DRAM（动态随机存取存储器，主存储器） –SRAM（静态随机存取存储器，cache）
第二章计算机组成原理
半导体存储器芯片的类别
•ROM（Read Only Memory只读存储器）
–Mask ROM（掩膜ROM）
–PROM（Programmable ROM）和EPROM（
Erasable Programmable ROM）
第二章计算机组成原理
高速缓冲存储器Cache
Cache是使用SRAM芯片组成的一种高速缓冲存储器，简称 快存。
Cache (SRAM)
Cache
一级缓存（L1 Cache） (容量：几KB—几十KB)
二级缓存（L2 Cache）（ 容量：128KB—1MB）
CPU
Cache 控制器
主存储器 DRAM
ROM:Read Only Memory 只读存储器
CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor
互补金属氧化物半导体
它用来存放用户对计算机硬件所设置的一些参数
（称为“配置信息”，包括当前的日期和时间、已安装
的软驱和硬盘的个数及类型等。它是一种易失性的存储
器，必须使用电池供电，才能使计算机关机后也不会丢
2.4 PC 机的组成
2.4.1 概述
•PC机的物理组成 –机箱、显示器、键盘、 鼠标器等
•机箱内包含 –主板、硬盘、软驱、光 驱、 电源、风扇等
•主板 –CPU、芯片组、内存条、 总线插槽、I/O控制器、 I/O、扩充卡等部件
第二章计算机组成原理
扩充卡及其与主板的关系
•扩充卡(适配器或控制器)
种类：
第二章计算机组成原理
主板上的扩展槽与I/O总线直接连接
PCI总线扩展槽
第二章计算机组成原理
I/O端口分类 概念：P48
串行端口第二章计算机组成原理
并行端口
I/O端口分类P50
• 从是否能连接多个设备来分 –总线式（可连接多个设备，被多个设备共享， 例如，USB接口） –独占式（只能连接1个设备）
–图形卡
–声音卡
–视频卡等
显示接口卡
•扩充卡与主板及外部设备连接
PC机常用外围设备、cpu和内存通过扩充卡和主板连接。
许多扩充卡的功能可以部分或全部集成在主板上(例如， 软盘、硬盘、串行口、并行口、声音、图形显示、网 络连接等控制电路都可以集成在主板上)
第二章计算机组成原理
软驱、硬盘 IDE连接器
第二章计算机组成原理
芯片组（ wenku.baidu.comhipset ）P43
芯片组：pc机各部分相连的枢纽。 芯片组作用
集中了主板上几乎所有的控制功能，把以 前复杂的控制电路和元件最大限度地集成在 几个芯片内，是构成主板电路的核心。一定 意义上讲，它决定了主板的级别和档次。
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2.4.2 内存储器p46
–Flash ROM（快擦除ROM，或闪速存储器
）
–Flash ROM:非易失，可在线写，用于
BOIS程序
第二章计算机组成原理
主存储器
一般使用DRAM芯片组成 • 存储容量
含义：指存储器所包含的存储单元的总数 单位：MB(1MB＝220字节)或GB(1GB＝230字节) 每个存储单元(一个字节)都有一个地址，CPU按 地址对存储器进行访问 • 存取时间 含义：在存储器地址被选定后，存储器读出数 据并送到CPU（或者是把CPU数据写入存储器）所 需要的时间 单位：ns（1ns = 10-9秒）