第一章 计算机系统
第1章 微型计算机系统概述
【学习目标】 了解微型计算机的发展。 了解微型计算机的特点。 认识微型计算机系统的组成。 了解微型计算机的主要性能指标。
1.1 微型计算机概况
世界上第一台电子计算机早在1946年就诞生了，然而微 型计算机在1971年才问世，它具有众多优点，其应用更 加广泛。微型计算机（见图1-1）具有体积小、重量轻、 耗电少、性价比最优、可靠性高、结构灵活等特点，其 应用深入到社会生活中的各个领域，并取得了飞速的发 展。计算机不仅能够完成数学运算，而且还可以进行逻 辑运算，同时还具有推理判断的能力。因此，人们又称 它为电脑。现在，科学家们正在研究具有思维能力的智 能计算机。随着科学技术的发展，人们对计算机的认识 也在不断地深入
操作系统方面
主流的操作系统有Linux、UNIX （System Ⅴ、UNIX BSD、SCO UNIX、 Solaris等）、Windows系列（现在主要有 Windows 98、Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows 2003、 Windows CE等）等。
图1-1 现代微型计算机
1.1.1 微型计算机的发展
现将有关计算机中央处理器（CPU）的一些基本概念介绍 如下： 中央处理器（CPU）是指把运算和控制功能集成在一起的 那块芯片，这块芯片俗称主机。 微型计算机系统是由中央处理器（CPU）配上一定容量的 存储器（或内存）、接口电路以及必要的外部设备组成。 单板机是指把CPU、一定数量的存储器芯片和I/O接口芯 片装在一块印刷电路板上，并在该板上配以具有一定功能的 输入、输出设备。 单片机是指把CPU、一定容量的存储器和必要的I/O接口 电路集成在一个硅片上。有的单片机还包括模数（A/D）和 数模（D/A）转换器。
第1章 计算机系统基础
采用二进制和程序存储
John von Neumann 冯•诺依曼
精品资料
冯·诺依曼计算机结构(jiégòu)注意：其中5-10是个
模型
重复的过程
1
程序+ 数据
10
反 馈 信 号
输入
设备 4
请响
2
求 信
应 信
号 号3
运算器
8
存9
取数
数
（内）存储器
(dìzh ǐ)
7
地
பைடு நூலகம்
指 令
5
址
控制器
操 作 命 令
什么(shén me)是现代计算机？
计算机是一种无须人工干预，能对各种信息进 行存储和快速(kuài sù)处理的电子设备。
现代计算机是电子驱动的，其本质特征是存储 控制，即将事先编好的“程序”（指令和数据） 存入“存储器”中，然后计算机就可以按照程 序步骤自动连续执行。
? 思考：计算器和计算机的区别。
精品资料
4. 主要(zhǔyào)性能指标：
➢ 字长 CPU一次所能处理的数据(shùjù)的二进制位数；CPU字长有8bit，16bit， 32bit，64bit等，目前流行的微机主要采用32bit。
➢ 工作频率
➢ 即CPU每秒所能执行的指令条数，常用主频表示，CPU主频通常以MH （兆赫）和GH（千兆赫）为单位，１MH 指每秒执行１百万条指令。目前 流行的CPU的主频均已达GH 数量级
三大芯片 北桥芯片－决定主板性能高
低(gāodī) 南桥芯片－决定主板功能多
少
精品资料
CPU插座 (chāzuò)
目前CPU均采用Socket插座(chāzuò)，Socket插座 (chāzuò)根据CPU引脚的多少进行编号。
第一章 计算机系统概述(四)
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2、总线接口部件（BIU）
总线接口部件由指令指针存器（即程序列、地址产生及总线控制逻辑等部分组成。
的全部总线操作，按照EU的要求，向存储器和I/O器件传送数据。
BIU具有预取指令的功能。
在
指令其间，BIU提前从存储器取出一些指令，按执行的顺利，装入指令队列中。
该队列共有
保存一个字节的指令，队列按“ 先进先出”的原则组织。
EU执行完当前指令后，指令队列中的指令依次送入EU，EU又开始执行下一条指令。
在8位微型机中，一般CPU都是按“ 取指令1，执行指令1，取指令2，执行指令
【例】各段相互重叠情况示例。
设CS=0200H、DS=0400H、SS=0480H，这样代码段、数据段和堆栈段的物理首地址分别为04000H和04800H。
其中代码段占8KB地址空间，数据段占2KB，堆栈段占
所示。
3、堆栈
堆栈是在主存中开辟的一片数据存储区，这片存储区采用的存储方式是一端固定，另一端堆活动。
堆。
第一章-任务1-认识计算机系统的组成
图 １-13 U盘和存储卡
1.2计算机系统的组成
⑤ 移动硬盘如图 １-１４ 所示,是以硬盘为存储介质, 能在计算机之间交换大容量 数据、便携的存储产品.移 动硬盘多采用 USB 等传输 速度较快的接口,能以较高 的速度与系统进行数据传输 .
图 １-14 移动硬盘
1.2计算机系统的组成
输入和输出设备简称为 I / O 设备,又称外部设备,是计算机系统的重要组成部分.各 种类型的信息通过输入设备输入到计算机里,计算机处理的结果则由输出设备输出. 3、输入设备 输入设备用于把原始数据和处理这些数据的程序通过输入接口输入到计算机的存储 器中.常见输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、手绘板、麦克风、数码相机等. 键盘 键盘(图 １-１７ )是计算机输入设备的基本配置,是实现数据和命令输入到计算机的 重要设备.常用的键盘有 １０１ 或 １０４ 个按键,分别排列在四个主要部分:主键盘 区、功能键区、编辑键区、小键盘区.
计算机系统的组成
1.1 计算机的硬件系统
微型计算机硬件系统由五大部分组成,它们分别是运算器、存储器、控制器、输入和 输出装置,本节将从应用的角度,以台式计算机为例,具体介绍微型计算机硬件系统. １. 中央处理器 中央处理器,简称 CPU,包括运算器和控制器两个部件. CPU 是计算机的核心,负责处理、运算计算机内部所有的数据..计算机选用什么样的 CPU 决定了计算机的性能,甚至决定了能够运行什么样的操作系统和应用软件.
连(图 １-１８ ).
图 １-１8 鼠标
1.2计算机系统的组成
扫描仪 扫描仪(图 １-１９ )是利用光电技术和数字处理 技术,以扫描方式将照片、图片信息转换为数字 信号的装置.扫描仪通常被用于计算机外部仪器 设备,是通过捕获图像并将之转换成计算机可以 显示、编辑、存储和输出的数字信息的输入设 备.扫描仪可以分为滚筒式扫描仪和平面扫描仪, 近几年又出现笔式扫描仪、便携式扫描仪.其主 要技术指标有分辨率、灰度级、色彩级、扫描 幅面和扫描速度等.
第1章计算机系统概论
ENIAC
ENIAC
ENIAC
ENIAC的特点： ENIAC的特点：十进制表示 的特点 程序用插线开关实现
为了改进程序的输入方式： 为了改进程序的输入方式： 二进制表达方 美国数学家冯.诺依曼，提出二进制 美国数学家冯.诺依曼，提出二进制表达方 式和存储程序控制计算机构想。 存储程序控制计算机构想 式和存储程序控制计算机构想。提出并描述一 个计算机模型EDVAC 个计算机模型EDVAC
•它采用了间接寻址技术。在这种技术中，间接寻址指令所 它采用了间接寻址技术。在这种技术中， 它采用了间接寻址技术 形成的地址，不是存放操作数的地址， 形成的地址，不是存放操作数的地址，而是用来形成操作 数地址的地址。这种寻址技术在分类、 数地址的地址。这种寻址技术在分类、排序中是非常有用 的； •采用了专用的程序控制指令，这种指令对应于不同程序 采用了专用的程序控制指令， 采用了专用的程序控制指令 间的控制转移，如它的LINK/TRA指令对， LINK/TRA指令对 间的控制转移，如它的LINK/TRA指令对，即后来人们常 称的调用子程序/子程序返回指令对， 称的调用子程序/子程序返回指令对，对调用子过程等是 十分有效的； 十分有效的； •I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制，并且在I/O处 I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制，并且在I/O处 I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制 I/O 理机中采用字的拆、装技术以使得CPU I/O设备间的字 CPU和 理机中采用字的拆、装技术以使得CPU和I/O设备间的字 长能够匹配； 长能够匹配； •采用了DMA技术。即当I/O处理机请求访问主存储器时， 采用了DMA技术。即当I/O处理机请求访问主存储器时， 采用了DMA技术 I/O处理机请求访问主存储器时 可能使CPU的主存访问请求延迟一个存储周期， CPU的主存访问请求延迟一个存储周期 可能使CPU的主存访问请求延迟一个存储周期，但是并不 中断CPU的操作，只是使CPU操作推迟一个存储周期； CPU的操作 CPU操作推迟一个存储周期 中断CPU的操作，只是使CPU操作推迟一个存储周期；
第一章微型计算机系统概述
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器，内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力；
以上只是一些主要性能指标，还须综合考虑其他因素。
一、 二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点：
1. 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数：数制所使用的数码的个数
*权：数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中，10称为十进制数的基数，i表示数的某一位，10i 称该位 的权，Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示，则对于二进制，R=2, Ki为0或1， 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
4. 按体积大小分：
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
四、微型计算机的主要性能指标
1. 运算速度
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS) 来描述。
第1章 计算机系统概论第二版课后习题详细讲解
第1章计算机系统概论1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：P3计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。
计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
2. 如何理解计算机的层次结构？答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。
（1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。
（2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。
（3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。
通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。
各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。
3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。
答：机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言，汇编语言是机器语言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。
高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）之后才能被执行。
4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？答：计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O 机理等。
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。
5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么？解：冯•诺依曼计算机的特点是：P8●计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；●指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；●指令和数据均用二进制表示；●指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；●指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；●机器以运算器为中心（原始冯•诺依曼机）。
计算机组成原理：第一章-计算机系统体系结构
一计算机系统体系结构1.1 什么是计算机体系结构本章的第一个概念是计算机系统(computer system)。
计算机系统包括读取并执行程序的中央处理单元(CPU，保存程序和数据的存储器以及将芯片转换为实用系统的其他子系统。
这些子系统会使CPU与显示器、打印机、Internet等外部设备之间的通信变得更加容易。
•cpu(处理器): 计算机实际执行程序的部分•微处理器: 在单个硅片上实现的CPU•微机: 围绕微处理器构建的计算机计算机的性能既取决于CPU；也取决于其他子系统。
如果不能高效进行数据传输，仅仅提高CPU的性能是毫无意义的。
Figure 1:•信息(程序和数据): 保存在存储器中；计算机会使用不同类型的存储器，达到不同的目的。
–如果不能叫信息保存在正确的存储器，那么CPU的速度再快也将毫无意义–Cache: 保存常用的数据是高速专用的存储器。
–主存: 存放大量的工作数据，断电消失–辅存: 指磁盘等，用于存储海量的数据。
永久存储•组成计算机的各个子系统通过总线连接在一起，数据通过总线从计算机中的一个位置传递到另一个位置。
什么是计算机Figure 2:•输入: 指用户交给计算机的信息•输出: 指计算机返回给用户的信息可编程计算机接收两种类型的输入: 它将要处理的数据，以及准确描述要如何处理输入数据的程序。
程序不过是计算机所执行的完成给定任务的操作序列。
Figure 3:•CPU读程序并完成程序指定的操作。
内部使用寄存器来保存数据•存储器系统保存两类信息:程序，程序处理或产生的数据计算机从存储器中读出指令并执行这些指令(即完成或执行指令定义的动作)。
执行指令时，可能要从存储器中读出数据，对数据进行操作，将数据写回存储器。
寄存器是CPU内部用来存放数据的存储单元。
时钟提供了脉冲流,所有内部操作都在时钟脉冲的触发下进行。
时钟频率是决定计算机速度的一个因素程序执行过程Figure 4:CPU先读取一条指令；在CPU分析或解码指令；从存储器中读出这条指令所需的所有数据。
第一章 计算机系统概论
第一章计算机系统概论（一）选择题1.有些计算机将一部分软件永恒地存于只读存储器中，称之为A.硬件B.软件C.固件D.辅助存储器E.以上都不对2.输入、输出装置以及外接的辅助存储器称为A.操作系统B.存储器C.主机D.外部设备3.计算机系统中的存储系统是指A. RAM存储器B. ROM存储器C.主存D.主存和辅存4.计算机与日常使用的袖珍计算器的本质区别在于A.运算速度的高低B.存储器容量的大小C.规模的大小D.自动化程度的高低5.冯·诺伊曼机工作方式的基本特点是A.多指令流单数据流B.按地址访问并顺序执行指令C.堆栈操作D.存储器按内容选择地址6.用户与计算机通信的界面是A. CPU B外部设备 C.应用程序 D 系统程序7.下列属于应用软件。
A.操作系统 B 编译程序 C.连接程序D文本出来程序8下列不是输入设备。
A.画笔与图形板 B 键盘 C.鼠标器 D 打印机9.下列各装置中，具有输入及输出功能。
A.键盘 B 显示器 C.磁盘驱动器 D 打印机10.下列设备中不属于输出设备。
A.打印机 B 磁带机 C.光笔 D 绘图仪11下列语句中是正确的。
A.数据库属于系统软件B.磁盘驱动器只有输入功能C.评估计算机的执行速度可以用每秒执行的指令数为判断依据D.个人计算机是小型机12.计算机只懂机器语言，而人类熟悉高级语言，故人机通信必须借助A.编译程序B.编辑程序C.连接程序D.载入程序13.计算机的算术逻辑单元和控制单元合称为A. ALUB. UPC. CPUD. CAD14.只有当程序要执行时，它才会去将源程序翻译成机器语言，而且一次只能读取、翻译并执行源程序中的一行语句，此程序称为A.目标程序B.编译程序C解释程序 D.汇编程序15下列语句中是正确的。
A. 1 KB= 1024x1024 BB. 1 KB=1024 MBC. 1 MB = 1024 x1024 BD. 1 MB = 1 024 B16.一片1 MB的磁盘能存储的数据。
第一章 计算机系统概论
1．2．1 计算机硬件 ． ．
1．运算器 ． 用于信息加工的部件，又称执行部件。它对数据信息进行算术运算 和逻辑运算。它由算术逻辑部件 ALU 和一系列寄存器组成。 算术运算指加、减、乘、除和其他复合运算，逻辑运算指与、或、 非、异或、比较、移位。 运算器包含多个寄存器，称为通用寄存器组，使用它们可减少访问 存储器的次数，提高运算速度。寄存器用于存放运行指令和运算操作 数，累加器除了存放运算操作数外，还存放中间结果和最终结果。 计算机采用二进制计数。二进制 二进制的运算规律非常简单，易于用物 二进制 易于用物 理的方式实现。 理的方式实现 二进制数的位数越多，计算精度就越高，但是位数越多，所需的电 子器件也越多。计算机运算器的运算宽度（ 机器字长 ） 通常为 8×2n 计算机运算器的运算宽度（机器字长） 计算机运算器的运算宽度 × （n 为自然数，目前最大为 3），即 8 位、16 位、32 位或 64 位。 即
9
1．2．1 计算机硬件 ． ．
指令和数据均以二进制信息形式存放在内存，按读取时间和存放 空间区分。取指周期中从内存中读出的信息流是指令流，它流向控制 取指周期中从内存中读出的信息流是指令流， 取指周期中从内存中读出的信息流是指令流 执行周期中从内存中读出的信息流是数据流 它流向运算器。 数据流， 器；执行周期中从内存中读出的信息流是数据流，它流向运算器 3．存储器 ． 存放程序和数据。分为若干个带地址的存储单元，数据以二进制 方式按地址存储。 读写过程：传送存储单元地址 → 地址译码器译码 → 选中存储单 元 → 从存储单元读出数据或向存储单元写入数据。 主板上的存储器为半导体触发器，每一个存储元（触发器）可存 储一位二进制信息。一个半导体触发器的 Q 输出端有两种电平状态， 输出高电平为 “1”，输出低电平为 “0”，通过输入端电平和时钟的控 制可改变触发器的输出状态，分别输出 “1” 或 “0”。
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90％的命中率
Cache
RAM
Caห้องสมุดไป่ตู้he的命中率
总结归纳：内存储器
RAM
中文名称 存储介质 特点
Cache
ROM
2. 外存
存储大本营：硬盘(Harddisk)
硬盘片由涂有磁性材料的铝合金构成 读写硬盘时，磁头悬浮在盘面上
控制磁头在盘片上高速工作的“手”是硬盘主轴上的马达
解密硬盘工作：/show/fDjabjlyf4jAcPLW.html
此 为 CPU 内 核， 被 封 装 在陶瓷或有机物的电路 基板上，便于运输及性 能保障 （a）CPU正面 （b）CPU反面 （c）主板上的 CPU插座
中 央 处 理 器 CPU
控制器 运算器 寄存器
控制整个计算机所有部件的工作
加、减、乘、除等算术运算 与、或、非等逻辑运算
暂存中间结果
CPU的性能指标
2.当CPU需要存储在内存地址位为M1的数据 时，它就通过地址总线发出请求
3. 存储器将内存地址M1的数据取出 4. 总线将各位数据通过数据总线传送到CPU
系统总线
PCI（外设部件互连）常用于图形卡、声卡、网卡。最大数据传输
率为 266MB/s
PCI-E（3GIO），是由英特尔提出的，代表下一代I/O接口标准。最大数据
外部存储器
访问速度慢
信息永久性
相对价格低
随机存储器 RAM
只读存储器 ROM
1.内存
（1）随机存取存储器（RAM）：随机存储，断电内容消
失。
内存颗粒
内存条的引脚
RAM
程序通常存储在外存(如硬盘)上
程序执行后被加载到 RAM 中
CPU 从内存中获取并执行程序
存储单元
单元内容
38F04H 内存地址
数据总线:传输数据信息 控制总线:传输控制信息
连 接 对 象
内部总线：连接CPU的各个组成部件（芯片内部）
系统总线：连接计算机中各大部件:PCI/AGP/PCI-E
外部总线：连接计算机和外部设备
总线工作示意图
请结合内存的 “读”和“写” 操作加深对总线 的理解
1.CPU通过控制总线发出读（R）信号
第二章 信息在计算机中的表示
信息的传输和检索
第六章 计算机网络
1.2.1 计算工具的发展历程
帕斯卡及其发明的加法器
莱布尼兹及其发明的乘法器器
巴贝奇及分析机
乔治·布尔 逻辑代数 所有可能出现的数只有0和1两个 基本运算只有“与”、“或”、“非”三种
图灵及其设想的图灵机
仙农首次阐述了如何将布尔代数运用于逻辑电路
主频
指提供基准时间信号的时钟脉冲发生器每秒发出的脉冲信 号的数目。例如：酷睿2 E6750主频高达2.66GHz
* 外频：总线频率，决定着整块主板的运行速度。
例如：酷睿E6300 主频1860（1.86GHZ）= 外频 266 *倍频7
倍频技术使CPU内部工作频率变为外部频率的倍数，使外部
设备可以工作在一个较低外频上，而CPU主频是外频的倍数。
10110110
字节Byte
7 6 5 4 3 2 1 0
位bit
每个记忆单元由8位二进制位组成，按“地址”进行存取。
存储器的容量单位
字节Byte 7 6 5 4 3 2 1 0 位Bit 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB
一个Gif图片文件大小为10KB 一首周杰伦的 双节棍.avi（现场版）视频文件为12MB 内存容量一般有1GB、 2GB 硬盘的容量有320GB、1TB等 CD光盘的容量约为650MB DVD光盘的容量约为4.7GB 蓝光光盘的容量为24GB
磁技术通过磁化磁盘或者磁带表面上细小的粒子来存储数 据。硬盘、软盘的存储技术可归类为磁存储。
磁表面 读写头
在存储数据之前，磁表面 上的粒子方向是随机的 磁盘驱动器的读写头磁化磁表面的粒 子。粒子的正极指向读写头的负极
聚酯盘
读写头可以翻转磁表面粒子的磁向。 磁表面粒子的磁向排列表示了数据
读写头：利用特定的磁粒子的极性来记录数据。磁头在读取数据时，将磁粒子的不同极性 -------不同的电脉冲信号------计算机可以使用的数据。
（1）移动硬盘
移动硬盘直接由台式电脑硬盘或者由笔记本电脑硬盘改装而成， 这类产品性价比非常好，使用USB接口类型。
移动存储产品
（2）Flash存储设备 (闪存)
用Flash Memory芯片构成的存储介质，被广泛地应用于数字摄像 机、数码相机、MP3 播放器、数字录音机、个人数字助理和计算机等 方面。
存储器的读操作Read
任务1：读出内存地址为44H的单元中存放的数据54，并送给CPU
存储器的写操作Write
任务2：将内存地址为48H的单元中的数据改写为35
内存
（2）只读存储器(ROM)
ROM中存放BIOS（基本输入输出系统），其信息用户无法修 改。断电时信息不会丢失。
（3）互补金属氧化物半导体CMOS
磁盘结构
磁道（cylinders）：0 磁道中存有文件分配表（FAT）信息 扇区：512B 簇:簇是空间分配和回收的基本单位，一个文件总是占用若干个整簇(FAT32系
统一簇对应8个逻辑相邻的扇区 )
硬盘接口 IDE
IDE接口
PK SATA
SATA接口
并行接口 连接IDE硬盘/DVD
串行接口 SATA 3.0 数据传 输率达600MBps
CPU的性能指标
高速缓冲存储器Cache
介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决它们 之间的速度冲突问题。
Cache
90％的命中率
CPU的性能指标
字长
指计算机一次能够并行处理的二进制代码的位数， 如32位、64位等，字长越长精度越高，速度越快。
……..
生产工艺
（1972年）4004微处理器芯片10微米； （1974年）8080微处理器芯片6微米； （1979年）8086微处理器芯片3微米； （1985年）80386微处理器芯片1.5微米； （1990年）80486微处理器芯片0.8微米；
扫描仪、硬盘驱动器、 CD- ROM 驱动器、磁 带备份设备等 SCSI C-50F 连接数码摄像机 和外部硬盘等 IEEE 1394 显示器 VGA DB-15
US B
MIDI/操 纵杆端口 网络 端口
南桥芯片：主要负责I/O接口控制、IDE设备（硬盘等）控制以及高级能源管理等
北桥芯片：负责与CPU的联系并控制内存、PCI数据在北桥内部传输，由于北桥芯 片的发热量较高，所以芯片上会装有散热片。
CPU 前端总线 FSB
显卡
PCI-E
内存
硬盘
SATA
PCI
适配卡 ……
USB 等 接 外设 A 口
十大主板品牌榜中榜
条取出指令和执行指令
1.2.2 现代计算机的发展历程
第四代计算机 超大规模集成电路
第三代计算机 集成电路
第二代计算机 晶体管
第一代计算机 电子管
计算机发展方向
微型机
巨型机
中国 “天河一号”超级计算机 美国“美洲豹”
1.1.5 计算机的新技术
1．嵌入式技术
系统和功能软件固化起来，类似BIOS的工作方式。
十大显卡品牌榜中榜（详见第九章）
总线
地址总线 AB
CPU
存 储 器
I/O 接 口
输 入 设 备
I/O 接 口
输 出 设 备
数据总线 DB
控制总线 CB
微机的硬件由CPU、存储器、输入/输出设备构成； 输入/输出设备通过I/O接口与系统相连； 各部件通过总线连接。
总线分类
传 输 对 象
地址总线:传输地址信息
主要硬件
…… 主板 存储器 CPU
探访秘密基地：主板
内存插槽 芯片组，运算量大， 因此安装散热片 硬盘、光驱等 设备的 SATA 接口 CPU 底座
CMOS 电池
各种接口 PCI-E X16 显卡插槽 PCI-E X1 插槽 ROM
PCI 插槽
主板上的芯片组:如Intel 865/875/925系列
• ENIAC：5厘米；
• • • • •
•
•
（1993年）80586微处理器芯片0.6微米；
（1995年）“奔腾”0.5微米……突破0.2微米的记录……
英特尔：淘汰一代65纳米酷睿（Core）处理器-----45纳米的 “酷睿2”处理器过渡----2011～2012年开始启用22纳米技术
摩尔定律:每18个月，集成度翻一翻，速度提高一倍，而其价格将降低一半
Core2
4004
Pentuim奔腾
Core2
2亿… 32纳米
3,500,000 0.2微米
晶体管数
3.0GHz
2,300
10微米
108KHz
生产工艺
Intel：30 多 年 的 发 展 历 程
…… 主板 存储器 CPU
1.3.3 计算机的存储系统
存储器（Memory）
内部存储器
访问速度快 信息暂时性 相对价格高
数据传输率达133MBps
连接线更窄（7芯），可为1米长； 有效减小干扰； 数据传输率－－600MB/S
硬盘的参数
• 容量：一般用G或T来做单位，如1TB。
• 转速：指磁盘式硬盘在工作时的转速，较高的转速可缩
短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间，从而提高硬盘 的读写速度，如7200转/分。
扩展---磁性存储原理
磁盘格式化:重新划分磁道/扇区
低级格式化：将空白的磁盘划分出柱面和磁道，再将磁