CHT152-1-计算机硬件概述

Intel 8008，1972
性能提升，2倍
4004→8008
8位数据处理 集成度：3500只晶体管 200KHz~800KHz
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计 算 中 心
主板 连接
芯片组
处理器 北桥 南桥 外设
三级总线
CPU总线 PCI总线 计ISA总线
算 中 心
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计算机主板内部连接结构图
中央处理器
存储器
USB
CCPPUU
RRAAMM--内内存存条条
磁盘 网络 音箱
4位→8位→16位→32位→64位
集成度：芯片内部包含的晶体管数量
1晶体管=1受控开关 控制点带电→上下导通（开通），否则截止（关闭）
工艺（制程技术、制造工艺）
信号线的最小线宽→影响面积、速度、功耗 1um→0.6→0.35→0.25→0.18→0.13→0.1 90nm→65→45→32→22→14→10→7
计 芯片核心（die）面积
算 中 心
2.部件 及连接
计算机部件
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个人计算机，Personal Computer，PC 主机内部：机箱、电源、主板、磁盘等
外部设备：打印机、音箱、USB设备等
计 算 中 心
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微型计算机主机的内部结构
CPU
主
板
电源
I/O接口
显卡
计 算 中 心
内存条
光驱
软驱 硬盘
部件连接图，模块结构
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部件的主要层次及其连接关系 箭头表示信号/数据的传输方向
网络 光驱 硬盘
主板
含含CCPPUU++RRAAMM
显卡 IO接口
显示器 鼠标键盘
计
机箱
卧室1 卧室2 阳台
大门
玄关
客厅
餐厅
厨房
计 算
卫生1
卫生2
中
心
3.发展及趋势
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计算机核心，重量级芯片公司
CPU，中央处理器（微处理器芯片）
Intel公司/英特尔
AMD公司/超微半导体
GPU，图形处理器（显卡核心处理芯片）
nVIDIA公司/英伟达
ATI公司/冶天→被AMD收购（54亿美元，2006年）
算
中
心
电源
主板结构
PCI插槽
PCI-E插槽 南桥
SATA接口 计 算 中 心
IDE硬盘接口 软驱接口
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I/O接口区 CPU插座 北桥 内存插槽
电源插槽
主板结构，《计算机技术导论》上海大学 Shanghai University 实验1 微型计算机的安装与设置
计算机硬件技术基础 （00864093）
第1讲 计算机硬件概述
计算机硬件概述
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1 计算机“常识”（计量）
2 计算机部件与连接结构
3 微计算机发展、当前架构
4 计算机分类、超级计算机
计 算
5 CPU与GPU比较
中
心
1.计算机 计量
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计 算 中 心
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第一台微处理器——Intel 4004（1）
该款处理器原先是为一家名为 Busicom 的日本 公司而设计，用来生产电算机。 微处理器之父：特德·霍夫(Hoff)
对于集成电路，能否在外部软件的操纵下以简单的指令 进行复杂的工作呢？为什么不可将这个计算机上的所有逻 辑集成到一个芯片上并在上面编制简单通用的程序呢？
Hz、KHz（千）、MHz（兆，百万）、
GHz（吉，十亿）、THz（太，万亿）、PHz（千万亿）
计 1KHz=103Hz，1MHz=103KHz，……
算 中
设CPU主频＝3GHz，一个执行时钟究竟有多快?
心
计算机制造，参数
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处理器字长：计算机一次运算的位数（位宽）
趋势：APU = CPU + GPU
来自百度文库
FPGA，现场可编程门阵列（硬件逻辑芯片）
Xilinx公司/赛灵思
计
Altera公司→被Intel收购（167亿美元，2015年）
算
趋势：软硬件协同设计
中
心
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第一台计算机，ENIAC，1946
18000电子管 5000次/秒 30平方米
空间计量，使用二进制计算
内存、硬盘、U盘等存储容量
bit（位，小写b），二进制最小单位
Byte（字节，大写B），1Byte=23bit=8bit
1KB，1MB，1GB，1TB，1PB
1KB=210Byte=1024B，1MB=1024KB，……
区别：标称容量、实际容量、可用容量
吞吐率（带宽）：每秒钟可传输的数据量
时间计量，使用十进制计算
时钟信号，CPU基准信号，固定频率0-1变化
主频、外频、超频、频率倍数
时钟周期，单位：秒，s
时钟信号0-1变化需要的时间
毫秒ms、微秒us、纳秒ns、皮秒ps、飞秒fs
1s=103ms=106us=109ns=1012ps=1015fs
时钟频率，单位：赫兹，Hz
每秒钟发生的时钟周期次数
通道 配置
高速通道
北北桥桥
显卡
GGPPUU--图图形形处处理理器器
高速扩展槽
PPCCII--EExxpprreessss总总线线
键盘
计 算
鼠标
中
心
低速通道
南南桥桥
低速扩展槽
IISSAA总总线线
“原理性”连接示意图
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居室示例：2室2厅2卫，以客厅为中心 无朝向布局、无形状面积、非实际连接通道
计 算 中 心
Intel 4004（2）
世界上第一个商用微处理器
1971年11月15日 4位数据，8位指令，12位地址 指令数量：45条 时钟速度：108KHz~740KHz 集成度：2300只晶体管 工艺：10微米 芯片：16根引脚 尺寸：3mm×4mm（核心）
计 算 中 心
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1bps（bit per second），每秒钟传输的位（bit）数
用于衡量网络传输速度，如100Mbps
1Bps（Byte per second），每秒钟字节（Byte）数
计 算
用于衡量内存、总线、硬盘传输速度，如DDR4内存条 64GB/s
宽带：支持较高带宽的网络传输介质
中
心
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