第2章 计算机组成原理(3)

2019-04-23 19:32

计算机硬件故障

? 系统主引导记录的装入程序(Boot):将主引导程序装入内存,并由引导程序加载操作系统,成功后进入操作系统运行状态

? CMOS设置程序:设置系统参数,包括日期、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 ? CMOS存储器:是一个容量很小的RAM存储器,存放与计算机硬件相关的一些参数(配置信息),包括系统的日期、时间、口令,已安装的软盘、硬盘、光盘驱动器的数目、类型及参数、显卡类型、启动机器时访问外存的顺序等,供BIOS程序使用

? CMOS芯片是一种易失性存储器,必须使用电池供电,才能使计算机关机后它也不会丢失所存储的信息 ? PC机的启动工作过程:

? 接通电源时CPU首先执行BIOS中的加电自检程序,按CMOS中的内容来识别硬件的配置,根据系统的配置信息对各部件进行测试(发现错误则报错,系统将不能继续启动或不能正常工作)和初始化,初始化包括CPU、内存、ROM、主板、CMOS、显示卡、键盘、软驱和硬盘等设备; ? 若用户按下某一热键(Del或F1、F2、F8)可启动BIOS

中的CMOS设置程序,允许用户对系统的硬件配置信息进行修改;

? 若用户没有按下某一热键,而且加电自检无致命错误,CPU自动执行主引导记录装入程序,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),将其第一扇区的内容(主引导记录)读出并装入到内存; ? 控制权交给操作系统引导程序,由引导程序继续将操作系统装入内存;

? 操作系统装入成功后,将控制权交给操作系统,整个计算机由操作系统所控制 内存储器

? 计算机中的存储器分为内存和外存两大类

? 通常,存取速度较快的存储器成本较高,存取速度较慢的存储器成本较低。为了获得好的性能/价格比,计算机中各种内存储器和外存储器组成一个层状的塔式结构(P52页),取长补短,协调工作

? 内存储器从应用角度可分为:主存储器(内存条)、cache存储器和寄存器

? 内存储器由半导体存储器芯片组成,芯片有多种类型: ? 随机存储器RAM:关机或断电时,其中的信息随之丢失。根据其保存数据的机理可分为:

? 动态随机存取存储器(DRAM):电路简单,集成度高,

功耗小,成本低,一般用于做主存

? 静态随机存取存储器(SRAM):电路复杂,集成度低,功耗较大,成本高,一般用于做cache高速缓冲存储器

? 只读存储器ROM:能够永久或半永久地保存数据的存储器,即使掉电后,存放在ROM中的数据也不会丢失。按照ROM中的内容是否能够在线改写,可分为:

? 不可在线改写的ROM:如掩膜ROM、PROM和EPROM ? Flash ROM:在低电压下,存储的信息可读不可写;在较高电压下,所存储的信息可以更改和删除,可用于存储BIOS程序或用在数码相机和优盘中

? 主存储器(RAM)由DRAM芯片组成,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

? 主存1个字节(8个二进位)为一个存储单元,对每个存储单元进行连续编址,CPU按地址对存储器进行访问

? 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)

? 存储器存取时间:从CPU给出存储器地址开始,到存储器读出数据并送到CPU(或者是把CPU数据写入存储器)所需要的时间(单位:ns,1ns=10s)

? PC机主存储器由1~4个内存条组成,内存条是把若干片DRAM芯片焊装在一小条印制电路板上制成,内存条必须插在主板

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上的内存条插槽中才能使用 ? 主存中的常见术语:

SDRAM:单速率同步DRAM

DDR SDRAM:简称DDR,双倍数据速率的同步DRAM,采用双列直插式内存条(DIMM)

DDR2 SDRAM:简称DDR2,四倍数据速率的同步DRAM,采用双列直插式内存条(DIMM)

DDR3 SDRAM:简称DDR3,八倍数据速率的同步DRAM ? Cache:是一种小容量高速缓冲存储器,由SRAM组成,速度几乎与CPU一样快

? 程序运行时,CPU使用的一部分数据/指令会预先成批拷贝在cache中,cache的内容是主存储器中部分内容的映象;当CPU需要从内存读(写)数据或指令时,先检查cache中有没有,若有,就直接从cache中读取,而不用访问主存储器 I/O总线与I/O接口

? I/O操作的任务:将输入设备输入的信息送到内存储器的指定区域,或将内存储器指定区域的内容送出到输出设备 ? I/O操作的特点:

? I/O操作速度比CPU慢很多,因此I/O与CPU数据处理往往是并行处理;

? 多个I/O设备必须同时进行工作

? 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

? I/O设备、I/O接口、I/O控制器和I/O总线的关系:

I/O控制器:是控制I/O设备正常运行的一组电子线路,可

制成扩充卡插在主板的插槽中,也可集成在芯片组中

I/O控制器通过I/O总线与CPU、内存相连 I/O设备通过I/O接口与I/O控制器相连

? I/O总线: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及相关控制电路,这些信号线在物理上与主板扩展槽中插入的I/O控制器扩展卡直接连接。

? I/O总线中包括了三种信号:数据信号、地址信号和控制信号 ? I/O总线的带宽:也称总线的数据传输率,是指单位时间内总线上可传输的最大数据量,是总线的最重要的性能指标。其计算公式:

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

? 目前PC机使用的I/O总线:

PCI总线

PCI-Express(高速PCI总线):采用高速串行传输,以点

对点的方式与主机进行通信。目标是全面取


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