微型计算机硬系统概要.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1,第2章 微型计算机硬件系统,主要内容,2.1 微机系统的组成,2.2 微型计算机主机系统,2.3 外存储器及其工作方式,2.4 常用外部设备及设备驱动程序,2,2.1 微型计算机系统的组成,硬件系统,（设备）,软件系统,（程序、文档）,计算机系统,3,硬件系统,硬,件,主机,外部设备,内存,（,ROM/,RAM,/Cache,）,I/O,接口,外存储器,输入设备,输出设备,CPU,运算器,控制器,总线,4,硬件系统,以,运算器,为核心、以,存储程序原理,为基础,控制命令,指令流,数据流,运算器,输出设备,控制器,输入设备,存储器,指令驱动,冯,诺依曼计算机结构:由,五大部件,构成,5,软件系统,服务程序,语言处理程序,操作系统,用户程序,应用软件包,工具软件,系统软件,应用软件,软,件,系,统,6,软硬件关系,硬 件,操作系统,软件开发工具,应用软件,用 户,7,微型计算机系统的,三个层次,2.微型计算机,3.微型计算机系统,*只有微型计算机系统才是完整的计算机,系统软件,应用软件,计算机系统：硬件+软件,硬 件,软 件,1.微处理器,CPU(MPU),8,微机的一般工作过程,指令：,指令系统：,程序：,计算机的一般工作过程：,执行程序的过程，而程序则是有一条条指令组成的。,计算机能够识别的,“,命令,”,计算机能够识别的所有指令的集合,按一定顺序组织在一起的指令序列。（为了解决某一问题而编写的指令序列）,9,指令的一般格式,例:(1),ADD AH,BH,(2)MOV CH,8AH,(3),PUSH AX,(4)RET,指令码,目标操作数,源操作数,说明指令操作的对象,说明指令的功能,10,程序的执行过程,程序,指令,1,指令,2,指令,3,指令,4,指令,n,取指令,指令译码,取操作数,执行指令,存结果,指令周期,操作码,操作数,执行,11,计算机的工作过程,计算机工作过程就是执行程序的过程,12,2.2 微机主机系统,主机系统,内存,（,ROM/,RAM,/Cache,）,I/O,接口,CPU,运算器,控制器,总线,系统的核心,记忆设备,信息的,传输设备,与外设进行信息交换的,“,桥梁,”,13,系统主板,内存,总线插槽,接口卡,CPU,串行接口,USB,接口,芯片组,14,微处理器（中央处理器）,1.中央处理器（,CPU），,又称为微处理单元（,MPU）,2.主要组成,1)运算器（主要,ALU),2)控制器（分析、传送、时序信号）,3)寄存器组（通用、专用）,3.主要功能,完成各种算术及逻辑运算，并控制个部件协调工作。,15,处理器基本结构,CPU,内部总线,控制器,运算器,内部寄存器组,数据,地址,控制信号,16,4.,主要技术指标,1)主频:(,Mhz),CPU,内核电路实际运行频率,2)字长:8位,16位,32位等,CPU,在单位时间内能一次处理的二进制数的位数,3),指令系统:,CISC:,复杂指令集计算机（提高能力）,RISC:,精简指令集计算机（提高速度）,微处理器（中央处理器）,17,内存储器,脱 机 外 存,联 机 外 存,主 存 储 器,高 速 缓 存,通用寄存器,存储系统,通过硬件、软件或软硬件结合的方式将不同类型的,存储器,组合在一起。,18,存储系统,在一般计算机中主要有两种存储系统,Cache,存储系统,主存储器,高速缓冲存储器,Cache,虚拟存储系统,主存储器,磁盘存储器,19,存储器,分类,内存储器,:,概念：直接与,CPU,交换信息的存储器。,功能：用来存放计算机运行时所需信息。,组成：,RAM,、,ROM,、,Cache,外存储器,:,功能：长期存放程序、数据文件。,种类：磁介质存储器、光介质存储器、,Flash,存储设备,20,内部存储器,访问速度快,信息暂时性,相对价格高,外部存储器,访问速度慢,信息永久性,相对价格低,存储器,内部存储器与外部存储器的比较,21,存储器,半导体存储器,随机存储器,只读存储器,SRAM,DRAM,ROM,PROM,EPROM,EEPROM,22,高速缓冲存储器,Cache:,介于,CPU,与内存之间的一种可高速存,取信息的芯片,.,结构,:,二,(,三,),级,Cache,构成：,SRAM,三级,Cache,二级,Cache,一级,Cache,CPU,内核,板载或片载,主板,23,Cache,的工作原理,CPU,Cache,主 存,DB,24,总线,处理器,存储子,系统,I/O,子,系统,总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路,25,三类：数据总线,DB,地址总线,AB,控制总线,CB,总线按层次结构分三个层次,1)CPU,总线:地址总线（,AB）,数据总线（,DB）,控制总线（,CB）,总线,26,常用系统总线标准,2)系统总线:,I/O,通道，也有类,系统总线的设计与,CPU,的型号无关,ISA（8/16,位）:工业标准体系结构总线,PCI（32/64,位）:外设不见互联总线,A,GP:,加速图形端口，用于提高图形处理能力,27,外部总线:主机与外设的接口,IDE:,Integrated Device Electronics,EIDE:,Enhanced IDE,主要用于硬盘、光驱等,SCSI（,小型计算机系统接口）,USB（,通用串行总线）,IEEE 1394,可连接多种外设,常用系统总线标准,28,三总线结构,AGP,显卡,北桥,主存储器,CPU,磁盘控制器,网络卡,声效卡,modem,ISA,接口,PCI,接口,USB,南桥,键盘、鼠标、串并行口,THANK YOU,SUCCESS,2025/8/18 周一,29,可编辑,30,接口要解决的问题(作用),速度,匹配,(Buffer),信号,的驱动能力,(,电平转换器、驱动器,),信号,形式和电平的匹配,(A/D,、,D/A),时序,匹配,(,定时关系,),信息格式问题（位流、数据块、并行等）,输入/输出接口,31,输入/输出接口,接口是,CPU,与外部设备间的桥梁,CPU,I/O,接口,外设,32,接口的分类,(1)按传送信息方式,并行接口（按数据总线位数传送）,串行接口（按位传送,）,(2)按充当的角色,输入接口和输出接口,(3)按传送信息类型,数字接口和模拟接口,33,2.3 外存储器,联机外存,脱机外存,硬磁盘,软磁盘,光盘,可移动磁盘,磁带机,34,硬盘的磁道、扇区、柱面,柱面,扇区,磁道,硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成,读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面,硬盘容量视具体类型而定,硬盘片,读写磁头,一.硬磁盘,结构,35,一.硬磁盘,1.磁盘工作原理,2.信息存储格式,1)记录面=磁头数,(编号),2)磁道:记录面上的同心圆,(编号),柱面：所有记录面上同一编号的磁道,3)扇区：每个磁道划分为扇区,(编号),3.每个扇区容量:512字节,36,4.硬盘存储容量,计算公式：,扇区容量,扇区数,柱面数,磁头数,例：已知某硬盘磁头数为16，柱面数为4096，扇区数为63，扇区容量为,512,字节,硬盘容量,=512,63,4096,16,=2.1,GB,一.硬磁盘,37,二.软盘,1.存储格式,与硬盘类似,2.格式化,按标准格式划分磁道,扇区,分配区域,Boot：,引导区,FAT：,文件分配表,FDT：,文件目录区,数据区,38,读写软盘时，磁头直接接触盘面。常用软盘容量为1.44,MB,80磁道*18扇区*512字节*2面1.44,MB,新型磁盘具有100,MB250MB,容量,二.软盘,39,三.光盘,1.光盘的种类,(1),CD-ROM:,只读光盘(650,MB,左右),(2),CD-R:,一次性刻录光盘,(3)CD-RW:,可擦写光盘,(4)DVD:,数字视盘(4.7,GB17.7GB),2.主要技术指标,容量、传输率、读写时间,40,倍速：,衡量光盘驱动器传输数据速率的指标,一倍速率:150,KB/,秒,常用：只读型光盘,CD-ROM,一次性可写入光盘,CD-R：,需要光盘刻录机完成数据的写入,后继产品,DVD-ROM,：,DVD-ROM,一倍速率是1.3,MB/,秒,三.光盘,41,四.可移动外存储器,1.分类,1)优盘,2)USB,硬盘,2.通过,USB,接口使用,42,移动存储产品,43,2.4,常用外部设备,掌握：,输入输出系统的特点,基本输入输出方法,常用外部设备的一般工作原理,44,一、输入输出系统,1.,I/O,系统,(1)计算机系统中除,CPU,和内存储器之外的部分,(2)组成 1)输入输出设备,2)输入输出接口,3)输入输出软件,(3)特点:复杂性,异步性,实时性,45,2.基本输入输出方法,程序控制方式,中断控制方式,DMA,方式,通道控制方式,低中速外设,高速外设,46,(1)程序控制方式,CPU,效率低，数据传送的实时性差，速度较慢,适用于简单、低速外部设备,READY?,与外设进,行数据交换,读入并测试外设状态,N,Y,N,传送完？,N,Y,结 束,主要工,作流程,47,(2)中断控制技术,中断,因某种随机或异常事件，引起,CPU,暂时中断正在运行的程序，转去执行处理该事件的特殊程序(称为中断服务程序或中断处理程序)，在事件处理完后返回原中断处继续原程序的执行，这一过程称为中断处理。,48,中断控制技术,中断源,引起,CPU,中断的事件，发出中断请求的来源。,分类：内部中断和外部中断,49,中断控制技术,特点：,外设在需要时向,CPU,提出请求，,CPU,再去为它服务，服务结束后或在外设不需要时，,CPU,可执行自己的程序,优点：,CPU,效率高，实时性好，速度快。,缺点：程序编制较为复杂。,50,(3)DMA,控制方式,外设直接与存储器进行数据交换,，,CPU,不再担当数据传输的中介者；,可由硬件直接实现数据的传送。,DMA,控制器,外设,接口,CPU,DMA,请求,存储器,应答,总线请求,总线响应,控制信号,BUS,51,(4),通道控制方式,通道：,具有专门指令系统,能独立进行操作并控制完成整个输入输出过程的,硬件装置.,CPU,存储器,BUS,I/O,通道,I/O,接口,外设,I/O,接口,外设,52,常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、,光笔、数字化仪等。,常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。,二、输入输出设备,53,三、设备驱动程序,1.,概念：,对连接到计算机系统的设备进行控制驱动，以使其正常工作的一种软件。,(1)通过一组预先定义好的软件接口为操作系统或应用程序提供控制硬件的能力；,(2)对连接到计算机系统的设备进行控制驱动、以使其能正常工作。,54,2.即插即用(,PnP),(1)概念:自动处理硬件设备安装的工业标准,(2)要求以下各项都支持,“,即插即用,”,1)BIOS,2),操作系统,3)硬件 4)设备驱动程序,三、设备驱动程序,55,CMOS,CMOS,：,是一个存储器芯片，由电池供电，断电不消失。,作用,（,1）存储系统的配置信息(,setup),（2）计数和提供日历时间,56,系统,BIOS,BIOS,:,是被固化在,E,2,PROM,中的一组软件,BIOS,内容：,上电自检：,CPU,从0,FFFF0H,处读取并执行指令,系统初始化：,将,OS,中初始引导程序装入内存，,从而启动,OS,系统设置：,加电时，按,Del,可以进入,Setup,更新,CMOS,信息,THANK YOU,SUCCESS,2025/8/18 周一,57,可编辑,