专转本计算机第2章2.3 PC机的主机.ppt

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,2.3 PC,机的主机,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,2.3 PC,机的主机,2.3 PC,机的主机,2.3.,1,主板、芯片组与,BIOS,2.3.2,内存储器,2.3.,3,I/O,总线和,I/O,接口,2.3.,1,主板、芯片组与,BIOS,台式,PC,机,(,立式,),的主机箱,扩展空间,(1),主板,主板的作用：安装所有的电子器件、电路与连接件,主板安装内容：见上图,ROM BIOS,：存放最基础的软件,基本输入,/,输出系统,(BIOS),CMOS,存储器：存放系统的基本参数（日期、时间、口令等）,存储器插座,处理器,插槽,外部设备插口,(I/O,接口,),软驱及硬盘的,IDE,连接器,电源连接器,PCI,总线槽,CPU,插座,显示卡的,插槽,南桥,芯片,ROM BIOS,CMOS,存储器,北桥,芯片,例：华硕,P4T,主板照片,CPU,插座,内存条插座,软驱、硬盘,IDE,连接器,电源连接器,PCI,总线插槽,芯片组,I/O,端口,显卡插槽,(2),芯片组的作用,y,ALU,寄存器组,CPU,总线接口,R6,CPU(,前端,),总线,I/O,总线,主板扩展槽,PCI,接口,南桥芯片,I/O,总线,寄存器组,运算器,中央处理器,指令计数器,指令寄存器,控制器,磁盘控制器,以太网卡,USB,控制器和接口,鼠标器,键盘,网线,disk,声卡,视频卡,光驱,主存储器,0,A,北桥芯片,y,存储器总线,显卡,芯片组举例,芯片组的作用：,是,PC,机各组成部分相互连接和通信的枢纽,北桥芯片：,1.,存储器控制功能；,2.,连接,CPU,、存储器、显卡、南桥芯片的枢纽,南桥芯片：,1.,多种,I/O,设备的控制功能；,2.I/O,总线,(PCI,总线,),功能；,3.,提供了各种,I/O,接口,Pentium 4,CPU,前端总线,北桥,MCH,图形卡接口,双通道,南桥,ICH5,USB 2.0,接口,(x8),以太网接口,PCI,插槽,(,6,个,),ROM BIOS,硬盘接口,(x2),音频,Codec,Super I/O,键盘,鼠标,软驱,并口,串口等,电话,Modem,DDR 2,电源管理、时钟生成,DDR 2,存储器,CPU,(3)BIOS,什么是,BIOS（Basic Input/Output System）,？,中文名为“基本输入/输出系统”，,它是存放在主板上,只读存储器,（,ROM,）,芯片中的,一组机器语言程序,功能：,诊断计算机故障,启动计算机工作,控制基本的输入输出操作,(,键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等,),BIOS,芯片,保存,BIOS,的只读存储器,(ROM),芯片,BIOS,芯片中包含的程序,加电自检程序,程序,（,POST）,(Power On Self Test,),用于,检测计算机硬件故障,系统自举程序,（,Boot,）,启动计算机工作，加载并进入操作系统运行状态,CMOS,设置程序,设置系统参数：日期、时间、口令、配置参数等,常用外部设备的驱动程序,（,Driver,）,实现对键盘、显示器、软驱和硬盘等常用外部设备输入输出操作的控制,PC,机的启动工作过程,接通电源时,CPU,自动执行,BIOS,中的加电自检程序,1.1,按,CMOS,中的内容来识别硬件的配置,测试各部件的工作状态,(,发现错误则报错,),1.2,初始化,CPU,、内存、,ROM,、主板、,CMOS,、显示卡、键盘、软驱和硬盘等设备,CPU,自动执行,自举程序,按照,CMOS,中预先设定的启动顺序，搜寻外存储器（软、硬盘或光盘）,从外存储器读入引导程序，然后由引导程序读出操作系统并装入内存,最后，将控制权交给操作系统，整个计算机由操作系统所控制,关于,CMOS,芯片,这是一个容量很小的,RAM,存储器，由电池供电,，即使计算机关机后也不会丢失所存储的信息,作用：,存放计算机硬件的参数（称为“配置信息”），包括日期和时间、口令、,软盘,/,硬盘,/,光盘驱动器的数目、类型及参数、,显卡类型、,cache,使用状况、启动机器时访问外存的顺序等，供,BIOS,程序使用,设置和修改,CMOS,参数的方法：,在开机启动,BIOS,工作时，按下,Del,键,(,或,F2,或,F8,健,),，即可进入,BIOS,中的,CMOS,设置程序,2.3.2,内存储器,复习：内存与外存的关系及比较,内存储器(简称内存或主存),存取速度快,成本高、容量相对较小,直接与,CPU,连接，,CPU(,指令)可以对,内存中的指令及数据进行读、写操作,属于挥发性存储器(,volatile,)，用于,临时存放正在运行的程序和数据,内存储器,外存储器,CPU,指令1,指令2,指令,k,指令,n,程序,数据1,数据2,数据,m,数据,任务启动时，执行该任务的程序和数据将从外存成批传送到内存,CPU,从内存中逐条读取该程序的指令及相关的数据,将指令的运算处理结果送回内存保存,任务完成后，将处理得到的全部结果成批传送到外存以长久保存,逐条执行指令，按指令要求完成对数据的运算和处理,外存储器(简称,外存,或辅存),存取速度慢,成本低、容量很大,不与,CPU,直接连接，,计算机运行程序时，外存中的程序及相关数据必须先传送到内存，然后才能被,CPU,使用。,属于不挥发性存储器(,Nonvolatile,)，用于长久存放系统中几乎所有的信息,计算机中存储器的层次结构,cache,存储器,主存储器,(RAM,和,ROM),外存储器（软盘、硬盘、光盘）,后备存储器（磁带库、光盘库）,内存储器,外存储器,寄存器,典型容量,1KB,1MB,256MB-1GB,40GB-200GB,10TB-100TB,典型存取时间,1 ns,2 ns,10 ns,10 ms,10 s,分析：速度越快，成本较高。为了获得好的,性能,/,价格比,，计算机中各种存储器组成一个层状的塔式结构，取长补短，协调工作,工作过程：,1,）,CPU,运行时，需要的操作数大部分来自寄存器,2,）如需要从,(,向,),存储器中取,(,存,),数据时，先访问,cache,，如在，取自,cache,3,）如操作数不在,cache,，则访问,RAM,，如在,RAM,中，则取自,RAM,4,）如操作数不在,RAM,，则访问硬盘，操作数从硬盘中读出,RAM cache,内存储器的分类及应用,内存由半导体存储器芯片组成，芯片有多种类型：,半导体存储器,只 读,存储器(,ROM),随机存取存储器(,RAM),静态随机存取存储器,SRAM,动态随机存取存储器,DRAM,不可在线改写内容的,ROM,快擦除存储器（,Flash ROM）,（用作,Cache,存储器,）,（用作,主存储器）,每个存储单元(,cell),由6个晶体管组成,只要加上电源，信息就能一直保持,对电器干扰相对不很敏感,比,DRAM,更快，也更贵,每个存储单元由1个电容和1个晶体管组成.,每10-100,ms,必须刷新一次,对电器干扰比较敏感,比,SRAM,慢，但便宜,（用作,BIOS,存储器）,(,图形卡、硬盘控制器,),主存储器,(RAM),的功能与原理,主存是,CPU,可直接访问的,存储器，用于存放供,CPU,处理的指令和数据,特点：,以字节为单位进行,连续编址,，每个存储单元为,1,个字节（,8,个二进位）,存储容量：,主存储器中所包含的存储单元的总数（单位：,MB,或,GB,）,存取时间：从,CPU,送出内存单元的地址码开始，到主存读出数据并送到,CPU,（或者是把,CPU,数据写入主存）所需要的时间（单位：,ns,，,1 ns=10,-9,s,）,01101001,10101010,存储内容,00001,00000,00010,00011,00100,11110,11111,存储,单元,地址,地址码,存储单元,地址寄存器,地址译码器,地址线,读写控制电路,数据线,控制线,读,/,写的数据,读,/,写控制信号,(64,位,),(36,位,),2.3.3,I/O,控制与,I/O,接口,输入的任务：,将输入设备输入的信息送到内存储器的指定区域,输出的任务：,将内存储器指定区域的内容送出到输出设备,I/O,操作也包括将外存储器的内容传输到内存，或将内存中的内容传输到外存储器,I/O,操作的任务,I/O,操作,的特点,I/O,操作与,CPU,的运算可并行进行,多个,I/O,设备可同时进行工作,配置的,I/O,设备数量和品种可经常增减或变换,每类,I/O,设备都有各自的控制器，它们按照,CPU,的,I/O,操作命令，独立地控制,I/O,操作的全过程,关于总线,总线的定义：,用于在,CPU,、,内存、外存和各种输入输出设备之间传输信息的一个共享的信息传输通路及其控制部件。,总线的特点：,1,共享；,2,高速,总线的性能：数据通路宽度；总线工作频率；传输次数,总线带宽,(,数据通路宽度,/8)x,总线工作频率,x,传输次数,总线的类型：,CPU,总线,存储器总线,I/O,总线,关于,I/O,总线,I/O,总线,是各类,I/O,控制器与,CPU,、内存之间传输数据的一组公用信号线，这些信号线在物理上与主板扩展槽中插入的扩展卡（,I/O,控制器）直接连接。,目前,PC,机使用的,I/O,总线,PCI,总线,PCI-Express(,高速,PCI,总线,),I/O,总线的带宽,总线的数据传输速率,(MB/s)=,数据线位数,/8,总线工作频率（,MHz,）,每个总线周期的传输次数,背景：什么是,PCI-E,？,由英特尔提出，原名为“,3GIO”,，改名为“,PCI-Express”,（,PCI-E,或,PCIe,）。目标是全面取代现行的,PCI,和,AGP,，实现总线接口的统一,采用高速串行传输，以点对点的方式与主机进行通信,背景：,PCI-E,的优点,传输速率高：,x1,速率可达,250MB/s,，,x16,速率可达,4GB/s,（,2.0,版速率提高为,2,倍,3.0,版为,4,倍）,适应性好：包括,x1,、,x4,、,x8,及,x16,，,关于,I/O,接口,I/O,接口：,I/O,设备与,I/O,控制器之间的连接器,包括：插头/插座的形式、通讯规程和电器特性等,分类：,从数据传输方式来分：,串行（一次只传输1位）,并行（多位一起进行传输）,从是否能连接多个设备来分：,总线式（可连接多个设备）,独占式（只能连接1个设备）,从是否符合标准来分：,标准接口（通用接口）,专用接口（专用接口）,串行口,并行口,常用的,I/O,接口及其性能参数,名 称,数据传输方式,数据传输速率,标 准,插头,/,插座形式,可连接的设备数目,通常连接的设备,串行口,串行,双向,50,19200,b/s,EIA-232,或,EIA-422,DB25F,或,DB9F,1,鼠标器，,MODEM,并行口,(,增强式,),并行,双向,1.5MB/s,IEEE 1284,DB25M,1,打印机，扫描仪,USB(1.0),USB(1.1),串行,双向,1.5Mb/s(,慢速,),1.5MB/s(,全速,),USB-IF,A,型，,B,型,最多,127,键盘，鼠标器，数码相机，移动盘等,USB(2.0),串行,双向,60MB/s(,高速,),USB-IF,A,型，,B,型，,Mini,型,最多,127,外接硬盘，数字视频设备，扫描仪等,IEEE 1394a,IEEE 1394b,串行,双向,50MB/s,100MB/s,200MB/s,FireWire(i.Link,),最多,63,数字视频设备,IDE,并行,双向,66MB/s,100MB/s,133MB/s,Ultra,ATA/66,Ultra,ATA/100,Ultra,ATA/133,(E-IDE),14,硬盘，光驱，软驱,SATA,串行,双向,150MB/s,300MB/s,SATA1.0,SATA2.0,7,针插头,/,插座,1,硬盘,显示器输出接口,并行,单向,200,500MB/s,VGA,HDB15,1,显示器,PS/2,接口,串行,双向,低速,IBM,1,键盘或鼠标器,红外线接口,(IrDA),串行,双向,115,000 bps,或,4 Mbps,红外线数据协会,不需要,1,键盘，鼠标器，打印机等,关于,USB,接口,通用串行总线式接口,（,Universal Serial Bus,）,高速、可连接多个设备、串行传输,传输速率：,USB,的,1.1,版：,1.5 Mb/s,和,12 Mb/s,USB2.0,版：高达,480Mb/s,（,60MB/s,）,使用,4,线连接器，体积小，符合即插即用规范（,Plug&Play,即,PnP,）,使用“,USB,集线器”扩展机器的,USB,接口，最多连接,127,个设备,可通过,USB,接口由主机向外设提供电源（,5V,，,100,500,mA,）。,USB,接口的,3,种类型,接口类型,A,通常在,PC,上出现,接口类型,B,通常在,USB,设备上出现,Mini-USB,数码相机、移动硬盘等设备经常使用,USB,集线器,可扩展,PC,机的,USB,接口,黑,地,GND,4,绿,数据,DATA,3,白,数据,DATA,2,红,电源,VCC,1,导线颜色,名 称,信 号,引 脚,小结,1,：,I/O,总线,I/O,控制器,I/O,接口与,I/O,设备的关系,I/O,设备通常都是物理上相互独立的设备，它们一般通过,I/O,接口与,I/O,控制器,(,或,I/O,总线,),连接,I/O,控制器通过扩展卡或者南桥芯片与,I/O,总线连接,I/O,总线经过北桥芯片与内存、,CPU,连接,打印机,扫描仪,显示器,麦克风,网线,I/O,总线,I/O,接口,硬盘光驱,I/O,设备,CPU,主板,I/O,设备,I/O,控制器,（扩充卡）,机箱插座,板卡插座,I/O,控制器,PCI,插槽,内存,主板插槽,机 箱,芯片组,IDE,接口,机箱插座,I/O,设备,键盘,鼠标器,小结,2,：,I/O,总线,I/O,控制器,I/O,接口与,I/O,设备的关系,y,ALU,寄存器组,CPU,总线接口,R6,CPU(,前端,),总线,I/O,总线,主板扩展槽,PCI,接口,南桥芯片,I/O,总线,磁盘控制器,以太网卡,USB,控制器和接口,鼠标器,键盘,网线,disk,声卡,视频卡,光驱,主存储器,0,A,北桥芯片,y,存储器总线,显卡,