计算机硬件体系结构
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第三章 计算机硬件体系结构
3.1 计算机系统的构成
3.2 微型计算机主机结构
3.3 外部存储器 3.４ 常用的外部设备 3.5 计算机指令系统
3.1 计算机系统的构成
3.1.1 计算机的硬件系统
3.1 计算机系统的构成
I/O设备怎么和主机相连的？ I/O接口有什么作用？ 地址总线（AB）
CPU （含运算器 和控制器）
Intel公司的cpu为代表：
• • • • • 第一代：4位及8位微处理器（intel4004,4040,8008,8085） 第二代：16位微处理器(intel的8086,8088，80286) 第三代：低档32位微处理器(intel的80386，80486) 第四代：高档32位微处理器（奔腾系列） 2005开始，64位cpu开始崭露头角，与64位应用交相辉映的 还有“双核”。目前，intel和amd公司的cpu产品已经全面 迈入64位时代，双核处理器也得到了迅速的普及
BIOS中主要存放：
● 主要I／O设备的驱动程序和中断服务：它是微机系统软、 硬件之间的一个可编程接口，用于程序软件功能与微机 硬件实现的衔接。 DOS/Windows操作系统对软、硬盘、 光驱与键盘、显示器等外围设备的管理即建立在系统 BIOS的基础上。 ● CMOS设置程序：引导过程中，用特殊热键启动，进行 设置后，存入CMOS RAM中；
Intel公司
• Intel公司创建于1968年，是生产 CPU的“老大”。
• Intel领导着CPU的世界潮流，从 286、386、486、Pentium、 Pentium Pro、PentiumⅡ、 PentiumⅢ， Pentium 4到现在主
流的酷睿2 ，可以说intel公司的
发展史就是pc机的发展史。
3.1 计算机系统的构成
3.1.3 微型计算机的诞生与发展
微型机属于第四代电子计算机产品，即大规模及超大规模集成电 路计算机。微机的核心部件是CPU，因此我们主要以CPU的发展、 演变过程为线索，来介绍微机系统的发展过程，以Intel公司的CPU 为主线。
开始时间 1971 1978 1982 1985 1989 1993 1997 1999 2000 CPU芯片 4004 8086/8088 80286 80386 80486 Pentium Pentium Ⅱ Pentium III Pentium 4 集成度 2300 2.9万 14.3万 27.5万 125万 310万 750万 2800万 4200万 主频 108KHz 4.77-10MHz 6-20MHz 12.5-33MHz 33-133MHz 60-233MHz 233-450MHz 450-800MHz 400M-3.2GHz 字长(b) 4 16 16 32 32 32 32 32 32/64 最大内存 640B 1MB 16MB 4GB 4GB 4GB 4GB 64GB 64GB
(1)运算逻辑部件：核心是 加法器 (2)寄存器部件：由独立的 快速存储器组成，用来 临时存放指令和数据。 如数据寄存器（如R1Rn），指令寄存器（I）， 和程序计数器（PC） (3) 控制器
3.2 微型计算机主机结构
3.2.1中央处理器 CPU
CPU的主要性能指标 ： (1) 主频/外频（主频=外频×倍频，即CPU工作频率） (2) 数据总线宽度（即字长，指CPU传输数据的位数） (3) 地址总线宽度（决定了CPU可访问的地址空间） (4) 工作电压（低电压可减少CPU过热，降低功耗） (5) 高速缓存Cache（加速CPU与内存间数据交换） (6) 运算速度（CPU每秒能处理的指令数）
AMD公司
• AMD创办于1969年，AMD是目前惟一 能与Intel竞争的CPU生产厂家，AMD公 司的产品形成了以Duron(毒龙), Athlon (速龙), Sempron(闪龙)为核心的一系列产 品。速龙和奔腾一样是高端,闪龙和赛扬 一样是低端产品,毒龙以前的代号,现在 基本不用 • Intel的工艺更好，所以同档次的、同时 期的CPU当中，AMD比Intel稍微差一点。 不过AMD的性价比更好。
2，连接CPU和内存的插座插槽 3，总线：
• • 低速总线ISA,中速总线PCI/AGP,高速总线PCIE 对应的总线扩展插槽
4，I/O接口：如软驱（FDC）接口，硬盘和光驱接口(IDE, EIDE,SATA,SCSI)，串/并口，PS/2接口，USB接口等。有 些主板还内置了声卡，显卡，网卡等接口。
数据总线（DB）
控制总线（CB）
RAM
ROM
I/O接口
I/O设备
3.1 计算机系统的构成
3.1.2 冯· 诺依曼计算机的结构
冯· 诺依曼体系所组织的计算机结构的主要 特点是：
(1)采用二进制形式表示程序和数据。
(2)由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大 基本部件组成 。
(3) 程序存储方式。 (4) 程序控制。
3.2Baidu Nhomakorabea微型计算机主机结构
微型机基本是由显示器、键盘和主机构成。 在主机箱内有CPU、主板、内存、硬盘、光驱、 电源等。
硬 件
运算器 控制器 存储器
输入设备 输出设备
CPU
内存储器
外存储器
主 机
外部设备
3.2 微型计算机主机结构
3.2.1中央处理器 CPU
CPU：运算器部件、寄存器部件和控制器部件。 CPU从存储器取出指令，放入CPU内部的指令寄存器，并对指令译码。它把指 令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作系列，从而完成一 条指令的执行。
3.2 微型计算机主机结构
3.2.3 主板
主板是电脑中各种设备的连接载体。它提供了CPU、各种 接口卡、内存条和硬盘、软驱、光驱的插槽，其它的外部设备 也会通过主板上的I/O接口连接到计算机上。
3.2 微型计算机主机结构
3.2.3 主板
主板上的主要部件： 1，三大芯片：
• • • 北桥芯片：主桥。负责CPU和内存及显卡之间的数据传输。 南桥芯片（包含了CMOS芯片） ：负责CPU和低速设备之间的数据 传输。 BIOS芯片：BIOS程序；CMOS参数设置程序；自检自举；。
3.1 计算机系统的构成
3.2 微型计算机主机结构
3.3 外部存储器 3.４ 常用的外部设备 3.5 计算机指令系统
3.1 计算机系统的构成
3.1.1 计算机的硬件系统
3.1 计算机系统的构成
I/O设备怎么和主机相连的？ I/O接口有什么作用？ 地址总线（AB）
CPU （含运算器 和控制器）
Intel公司的cpu为代表：
• • • • • 第一代：4位及8位微处理器（intel4004,4040,8008,8085） 第二代：16位微处理器(intel的8086,8088，80286) 第三代：低档32位微处理器(intel的80386，80486) 第四代：高档32位微处理器（奔腾系列） 2005开始，64位cpu开始崭露头角，与64位应用交相辉映的 还有“双核”。目前，intel和amd公司的cpu产品已经全面 迈入64位时代，双核处理器也得到了迅速的普及
BIOS中主要存放：
● 主要I／O设备的驱动程序和中断服务：它是微机系统软、 硬件之间的一个可编程接口，用于程序软件功能与微机 硬件实现的衔接。 DOS/Windows操作系统对软、硬盘、 光驱与键盘、显示器等外围设备的管理即建立在系统 BIOS的基础上。 ● CMOS设置程序：引导过程中，用特殊热键启动，进行 设置后，存入CMOS RAM中；
Intel公司
• Intel公司创建于1968年，是生产 CPU的“老大”。
• Intel领导着CPU的世界潮流，从 286、386、486、Pentium、 Pentium Pro、PentiumⅡ、 PentiumⅢ， Pentium 4到现在主
流的酷睿2 ，可以说intel公司的
发展史就是pc机的发展史。
3.1 计算机系统的构成
3.1.3 微型计算机的诞生与发展
微型机属于第四代电子计算机产品，即大规模及超大规模集成电 路计算机。微机的核心部件是CPU，因此我们主要以CPU的发展、 演变过程为线索，来介绍微机系统的发展过程，以Intel公司的CPU 为主线。
开始时间 1971 1978 1982 1985 1989 1993 1997 1999 2000 CPU芯片 4004 8086/8088 80286 80386 80486 Pentium Pentium Ⅱ Pentium III Pentium 4 集成度 2300 2.9万 14.3万 27.5万 125万 310万 750万 2800万 4200万 主频 108KHz 4.77-10MHz 6-20MHz 12.5-33MHz 33-133MHz 60-233MHz 233-450MHz 450-800MHz 400M-3.2GHz 字长(b) 4 16 16 32 32 32 32 32 32/64 最大内存 640B 1MB 16MB 4GB 4GB 4GB 4GB 64GB 64GB
(1)运算逻辑部件：核心是 加法器 (2)寄存器部件：由独立的 快速存储器组成，用来 临时存放指令和数据。 如数据寄存器（如R1Rn），指令寄存器（I）， 和程序计数器（PC） (3) 控制器
3.2 微型计算机主机结构
3.2.1中央处理器 CPU
CPU的主要性能指标 ： (1) 主频/外频（主频=外频×倍频，即CPU工作频率） (2) 数据总线宽度（即字长，指CPU传输数据的位数） (3) 地址总线宽度（决定了CPU可访问的地址空间） (4) 工作电压（低电压可减少CPU过热，降低功耗） (5) 高速缓存Cache（加速CPU与内存间数据交换） (6) 运算速度（CPU每秒能处理的指令数）
AMD公司
• AMD创办于1969年，AMD是目前惟一 能与Intel竞争的CPU生产厂家，AMD公 司的产品形成了以Duron(毒龙), Athlon (速龙), Sempron(闪龙)为核心的一系列产 品。速龙和奔腾一样是高端,闪龙和赛扬 一样是低端产品,毒龙以前的代号,现在 基本不用 • Intel的工艺更好，所以同档次的、同时 期的CPU当中，AMD比Intel稍微差一点。 不过AMD的性价比更好。
2，连接CPU和内存的插座插槽 3，总线：
• • 低速总线ISA,中速总线PCI/AGP,高速总线PCIE 对应的总线扩展插槽
4，I/O接口：如软驱（FDC）接口，硬盘和光驱接口(IDE, EIDE,SATA,SCSI)，串/并口，PS/2接口，USB接口等。有 些主板还内置了声卡，显卡，网卡等接口。
数据总线（DB）
控制总线（CB）
RAM
ROM
I/O接口
I/O设备
3.1 计算机系统的构成
3.1.2 冯· 诺依曼计算机的结构
冯· 诺依曼体系所组织的计算机结构的主要 特点是：
(1)采用二进制形式表示程序和数据。
(2)由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大 基本部件组成 。
(3) 程序存储方式。 (4) 程序控制。
3.2Baidu Nhomakorabea微型计算机主机结构
微型机基本是由显示器、键盘和主机构成。 在主机箱内有CPU、主板、内存、硬盘、光驱、 电源等。
硬 件
运算器 控制器 存储器
输入设备 输出设备
CPU
内存储器
外存储器
主 机
外部设备
3.2 微型计算机主机结构
3.2.1中央处理器 CPU
CPU：运算器部件、寄存器部件和控制器部件。 CPU从存储器取出指令，放入CPU内部的指令寄存器，并对指令译码。它把指 令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作系列，从而完成一 条指令的执行。
3.2 微型计算机主机结构
3.2.3 主板
主板是电脑中各种设备的连接载体。它提供了CPU、各种 接口卡、内存条和硬盘、软驱、光驱的插槽，其它的外部设备 也会通过主板上的I/O接口连接到计算机上。
3.2 微型计算机主机结构
3.2.3 主板
主板上的主要部件： 1，三大芯片：
• • • 北桥芯片：主桥。负责CPU和内存及显卡之间的数据传输。 南桥芯片（包含了CMOS芯片） ：负责CPU和低速设备之间的数据 传输。 BIOS芯片：BIOS程序；CMOS参数设置程序；自检自举；。