第二章计算机硬件系统与信息存储 2.1计算机系统组成 中央处理器、计算机、计算机系统这三者的概念是不同的,是计算机从局部到全局的三 个不同的层次。中央处理器一般也称为CPU,是计算机的核心,具有运算能力和控制功能 计算机由CPU、内存储器、输入输出接口电路和系统总线构成,通常称为计算机主机:以 计算机为主体,配上外设和系统软件之后,才构成了计算机系统。我们通常所说的”计算机 其准确的名称应该是计算机系统。 2.1.1计算机系统的基本构成 个完整的计算机系统包括两大部分,即硬件系统和软件系统。其基本组成如下图所示: 中央处理器(CPU)了运算器 控制器 主机〈内存储器 总线 硬件系统 输入输出接口电路 外存储器 外设〈输入设备 计算机系统 输出设备 操作系统 系统软件〈语言处理程序 数据库管理系统 软件系统 网络管理软件 应用软件」应用软件包 用户程序 图2-1计算机系统组成 1.计算机硬件系统 计算机硬件系统是指构成计算机的物理装置,看得见、摸得着,是一些实实在在的有形 实体。从硬件体系结构来看,计算机硬件系统采用的基本上还是计算机的经典结构—一冯·诺 依曼结构,即由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成,采用总线结 构将各部分连接起来,见图2-2所示,其中的运算器和控制器构成了计算机的核心部件 中央处理器( Center Process Unit,简称CPU) 运算器用来对数据进行各种算术运算和逻辑运算;控制器是CPU的指挥中心,它能翻 译指令的含义,控制并协调计算机的各个部件完成指令指定的操作;存储器是具有记忆功能 的部件,用于存放程序和数据:输入设备是把程序和数据输入计算机的硬件装置,常用的有:
第二章 计算机硬件系统与信息存储 2．1 计算机系统组成 中央处理器、计算机、计算机系统这三者的概念是不同的，是计算机从局部到全局的三 个不同的层次。中央处理器一般也称为 CPU，是计算机的核心，具有运算能力和控制功能； 计算机由 CPU、内存储器、输入输出接口电路和系统总线构成，通常称为计算机主机；以 计算机为主体，配上外设和系统软件之后，才构成了计算机系统。我们通常所说的”计算机”， 其准确的名称应该是计算机系统。 2．1．1 计算机系统的基本构成 一个完整的计算机系统包括两大部分，即硬件系统和软件系统。其基本组成如下图所示： 1．计算机硬件系统 计算机硬件系统是指构成计算机的物理装置，看得见、摸得着，是一些实实在在的有形 实体。从硬件体系结构来看，计算机硬件系统采用的基本上还是计算机的经典结构——冯·诺 依曼结构，即由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 5 大部分组成，采用总线结 构将各部分连接起来，见图 2-2 所示，其中的运算器和控制器构成了计算机的核心部件—— 中央处理器（Center Process Unit，简称 CPU）。 运算器用来对数据进行各种算术运算和逻辑运算；控制器是 CPU 的指挥中心，它能翻 译指令的含义，控制并协调计算机的各个部件完成指令指定的操作；存储器是具有记忆功能 的部件，用于存放程序和数据；输入设备是把程序和数据输入计算机的硬件装置，常用的有： 中央处理器（CPU） 内存储器 总线 输入输出接口电路 计算机系统 硬件系统 软件系统 主机 外设 运算器 控制器 ROM RAM 外存储器 输入设备 输出设备 系统软件 操作系统 语言处理程序 数据库管理系统 网络管理软件 应用软件 图 2-1 计算机系统组成 应用软件包 用户程序
键盘、鼠标、扫描仪、条形码阅读器、光笔:输出设备负责将运算的结果输岀,常用的有 显示器、打印机、绘图仪等 运算器 输入信启/入 输出设备 输出信息 设 存储器 备 控制器 图2-2计算机硬件系统 2.计算机软件系统 只有硬件而没有任何软件支持的计算机称为“裸机”,裸机几乎是不能工作的。要使计算 机能正常工作还必须要有相应的软件支撑。我们把计算机的程序、要处理的数据及其有关的 文档统称为软件。计算机功能的强弱不仅取决于它的硬件构成,也取决于软件配备的丰富程 度 计算机软件系统分为系统软件和应用软件两大类。系统软件是计算机系统必备的软件, 主要功能是管理、控制和维护计算机软、硬件资源,由计算机厂商或软件公司提供。系统软 件包括:操作系统、各种语言处理程序、数据库管理系统、网络管理软件。 操作系统是系统软件中最重要的部分,其功能是对计算机系统的全部硬件和软件资源进 行统一管理、统一调度、统一分配。操作系统通过进行处理机管理、存储器管理、设备管理 文件管理和作业管理这五大管理功能实现对计算机各种资源的合理调度与分配,改善资源的 共享和利用状况,最大限度地发挥计算机的效率,提高计算机在单位时间内处理工作的能力 操作系统为用户提供了一个操作方便的环境,是用户与计算机的接口,同时又是用户进行软 件开发的基础,其他的系统软件和应用软件必须在操作系统的支持下才能合理调度工作流 程,正常的工作 应用软件:为解决某个实际问题而由软件公司或用户自己编写的程序。可分为用户程序 和应用软件包。一般有文字处理软件、表格处理软件、图形处理软件、计算机辅助软件(CAD CAM、CAI) 2.1.2计算机的基本工作原理 存储程序和程序控制原理 冯.诺依曼( Von neumann)是美籍匈牙利数学家、现代电子计算机的奠基人之一,他 在1946年提出了关于计算机组成和工作方式的基本设想,就是“存储程序和程序控制
键盘、鼠标、扫描仪、条形码阅读器、光笔；输出设备负责将运算的结果输出，常用的有： 显示器、打印机、绘图仪等。 2．计算机软件系统 只有硬件而没有任何软件支持的计算机称为“裸机”，裸机几乎是不能工作的。要使计算 机能正常工作还必须要有相应的软件支撑。我们把计算机的程序、要处理的数据及其有关的 文档统称为软件。计算机功能的强弱不仅取决于它的硬件构成，也取决于软件配备的丰富程 度。 计算机软件系统分为系统软件和应用软件两大类。系统软件是计算机系统必备的软件， 主要功能是管理、控制和维护计算机软、硬件资源，由计算机厂商或软件公司提供。系统软 件包括：操作系统、各种语言处理程序、数据库管理系统、网络管理软件。 操作系统是系统软件中最重要的部分，其功能是对计算机系统的全部硬件和软件资源进 行统一管理、统一调度、统一分配。操作系统通过进行处理机管理、存储器管理、设备管理、 文件管理和作业管理这五大管理功能实现对计算机各种资源的合理调度与分配，改善资源的 共享和利用状况，最大限度地发挥计算机的效率，提高计算机在单位时间内处理工作的能力。 操作系统为用户提供了一个操作方便的环境，是用户与计算机的接口，同时又是用户进行软 件开发的基础，其他的系统软件和应用软件必须在操作系统的支持下才能合理调度工作流 程，正常的工作。 应用软件：为解决某个实际问题而由软件公司或用户自己编写的程序。可分为用户程序 和应用软件包。一般有文字处理软件、表格处理软件、图形处理软件、计算机辅助软件（CAD、 CAM、CAI）等。 2．1．2 计算机的基本工作原理 1. 存储程序和程序控制原理 冯．诺依曼（Von Nenmann）是美籍匈牙利数学家、现代电子计算机的奠基人之一，他 在 1946 年提出了关于计算机组成和工作方式的基本设想，就是“存储程序和程序控制”。这 输入信息 输出信息 输 入 设 备 输 出 设 备 运 算 器 存 储 器 控 制 器 图 2-2 计算机硬件系统
种设想的具体化,使当代电子计算机的发展发生了质的变化,它使电子计算机不但能对操作 数进行快速的运算,而且也能快速地解释和执行构成程序的指令:同时提供了可以随意或者 根据当前运算结果进行程序转移的的灵活性。这种灵活性的意义,可以说远远超过了快速性, 因为它赋予计算机逻辑判断的能力,突破了把电子计算机只用作一种快速计算工具的局限。 几十年来,尽管计算机制造技术已经发生了极大的变化,但是就其体系结构而言,仍然是根 据他的设计思想制造的,这样的计算机称为冯诺依曼结构计算机。冯诺依曼体系结构的思 想可以概括为以下几点 ①由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大基本部分组成计算机系统 并规定了这五部分的基本功能。 ②计算机内部采用二进制来表示数据和指令。 ③将程序和数据存入内部存储器中,计算机在工作时可以自动逐条取出指令并加以执 行 计算机能够自动地完成各种数值运算和复杂的信息处理过程的基础就是存储程序和程 序控制原理 2.指令和程序 计算机之所以能自动、正确地按人们的意图工作,是由于人们事先已把计算机如何工作 的程序和原始数据通过输入设备送到计算机的存储器中。当计算机执行时,控制器就把程序 中的“命令”一条接一条地从存储器中取出来,加以翻译,并按“命令”的要求进行相应的操作, 当人们需要计算机完成某项任务的时候,首先要将任务分解为若干个基本操作的集合, 计算机所要执行的基本操作命令就是指令,指令是对计算机进行程序控制的最小单位,是一 种采用二进制表示的命令语言。一个CPU能够执行的全部指令的集合就称为该CPU的指令 系统,不同CPU的指令系统是不同的。指令系统的功能是否强大、指令类型是否丰富,决 定了计算机的能力,也影响着计算机的硬件结构。 每条指令都要求计算机完成一定的操作,它告诉计算机进行什么操作、从什么地址取数、 结果送到什么地方去等信息。计算机的指令系统一般应包括数据传送指令、算术运算指令、 逻辑运算指令、转移指令、输入输出指令和处理机控制指令等。一条指令通常由两个部分组 成,即操作码和操作数。操作码用来规定指令应进行什么操作,而操作数用来指明该操作处 理的数据或数据所在存储单元的地址 操作码 图2-3指令格式 人们为解决某项任务而编写的指令的有序集合就称为程序。指令的不同组合方式,可以 构成完成不同任务的程序。 3.计算机的工作过程 计算机的工作过程就是执行程序的过程。在运行程序之前,首先通过输入设备将编好的 程序和原始数据输送到计算机内存储器中,然后按照指令的顺序,依次执行指令。执行一条 指令的过程是 ①取指令:从内存储器中取出要执行的指令送到CPU内部的指令寄存器暂存; ②分析指令:把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器,译出该指令对应的操作 ③执行指令:CPU向各个部件发出相应控制信号,完成指令规定的操作
种设想的具体化，使当代电子计算机的发展发生了质的变化，它使电子计算机不但能对操作 数进行快速的运算，而且也能快速地解释和执行构成程序的指令；同时提供了可以随意或者 根据当前运算结果进行程序转移的的灵活性。这种灵活性的意义，可以说远远超过了快速性， 因为它赋予计算机逻辑判断的能力，突破了把电子计算机只用作一种快速计算工具的局限。 几十年来，尽管计算机制造技术已经发生了极大的变化，但是就其体系结构而言，仍然是根 据他的设计思想制造的，这样的计算机称为冯·诺依曼结构计算机。冯·诺依曼体系结构的思 想可以概括为以下几点： ①由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大基本部分组成计算机系统， 并规定了这五部分的基本功能。 ②计算机内部采用二进制来表示数据和指令。 ③将程序和数据存入内部存储器中，计算机在工作时可以自动逐条取出指令并加以执 行。 计算机能够自动地完成各种数值运算和复杂的信息处理过程的基础就是存储程序和程 序控制原理。 2．指令和程序 计算机之所以能自动、正确地按人们的意图工作，是由于人们事先已把计算机如何工作 的程序和原始数据通过输入设备送到计算机的存储器中。当计算机执行时，控制器就把程序 中的“命令”一条接一条地从存储器中取出来，加以翻译，并按“命令”的要求进行相应的操作。 当人们需要计算机完成某项任务的时候，首先要将任务分解为若干个基本操作的集合， 计算机所要执行的基本操作命令就是指令，指令是对计算机进行程序控制的最小单位，是一 种采用二进制表示的命令语言。一个 CPU 能够执行的全部指令的集合就称为该 CPU 的指令 系统，不同 CPU 的指令系统是不同的。指令系统的功能是否强大、指令类型是否丰富，决 定了计算机的能力，也影响着计算机的硬件结构。 每条指令都要求计算机完成一定的操作，它告诉计算机进行什么操作、从什么地址取数、 结果送到什么地方去等信息。计算机的指令系统一般应包括数据传送指令、算术运算指令、 逻辑运算指令、转移指令、输入输出指令和处理机控制指令等。一条指令通常由两个部分组 成，即操作码和操作数。操作码用来规定指令应进行什么操作，而操作数用来指明该操作处 理的数据或数据所在存储单元的地址。 操作码 操作数 人们为解决某项任务而编写的指令的有序集合就称为程序。指令的不同组合方式，可以 构成完成不同任务的程序。 3．计算机的工作过程 计算机的工作过程就是执行程序的过程。在运行程序之前，首先通过输入设备将编好的 程序和原始数据输送到计算机内存储器中，然后按照指令的顺序，依次执行指令。执行一条 指令的过程是： ①取指令：从内存储器中取出要执行的指令送到 CPU 内部的指令寄存器暂存； ②分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令对应的操作； ③执行指令：CPU 向各个部件发出相应控制信号，完成指令规定的操作。 图 2-3 指令格式
重复上述步骤,直到遇到结束程序的指令为止。其过程如图2-4所示。 取指令分析指令山执行指令山取指令2分析指令2执行指令2 图2-4程序的顺序执行 程序的这种执行方式称为顺序执行方式,早期的计算机系统均采用这样的执行方式。该 方式的优点是控制系统简单,设计和实现容易:缺点是处理器执行程序的速度比较慢,因为 只有在上一条指令执行完后,才能取出下一条指令并执行,而且计算机各个功能部件的利用 率较低。在计算机中,取指令、分析指令、执行指令是由不同的功能部件完成的,如果按照 图2-4的流程工作,则在取指令时,分析指令和执行指令的部件处于空闲状态,同样,在执 行指令时,取指令和分析指令的操作也不能进行。这样,计算机各个部件的功能无法充分发 挥,致使计算机系统的工作效率较低 指令、分析指令和执行指令的部件并行工作。其程序执行过程如图2-5所示大,使负责取 为了提高计算机的运行速度,在现代计算机系统中,引入了流水线控制技术,使负责取 取指部件 「而七人;p 取指令2取指令3取指令4取指令5 分析部件 分析指令凵分析指令2分析指令3分析指令4 执行部件 执行指令1执行指令2执行指令3 图2-5程序的并行流水线执行方式 假如这三个功能部件的完成操作所用的时间相等,那么,当第一条指令进入执行部件时, 分析部件开始对第二条指令进行分析,取指部件也开始从内存取第三条指令。如果不考虑程 序的转移情况,程序的顺序执行方式所需要的时间大约为并行方式的3倍。 4.兼容性 某一类计算机的程序能否在其他计算机上运行,这就是计算机“兼容性”问题。比如, Intel 公司和AMD公司的生产的CPU,指令系统几乎一致,因此它们相互兼容。而苹果公司生 产的 Macintosh计算机,其CPU采用 Motorola公司的 PowerPC微处理器,指令系统大相径 庭,因此无法与采用 Intel公司和AMD公司CPU的PC机兼容。 即便是同一公司的产品,由于技术的发展,指令系统也是不同的。如Inte公司的产品 经历8088802868038680486→ Pentium→ Pentium→ PentiumIII-→ PentiumIv。每种新处 理器包含的指令数目和种类越来越多,通常采用“向下兼容”的原则,即新类型的处理器包含 旧类型处理器的全部指令,从而保证在旧类型处理器上开发的系统能够在新的处理器中被正 确执行。 2.2微型计算机的结构 在对计算机的体系结构和工作原理有了整体了解的基础上,本节我们将对计算机的各个 部分的构成和基本工作原理进行介绍。由于在各种类型的计算机中,应用最广泛、也是我们 接触最多的是微型计算机,因此本节我们以微型计算机为对象来介绍 2.2.1微型计算机的主机结构 1.微型机主机的逻辑构成
重复上述步骤，直到遇到结束程序的指令为止。其过程如图 2-4 所示。 程序的这种执行方式称为顺序执行方式，早期的计算机系统均采用这样的执行方式。该 方式的优点是控制系统简单，设计和实现容易；缺点是处理器执行程序的速度比较慢，因为 只有在上一条指令执行完后，才能取出下一条指令并执行，而且计算机各个功能部件的利用 率较低。在计算机中，取指令、分析指令、执行指令是由不同的功能部件完成的，如果按照 图 2-4 的流程工作，则在取指令时，分析指令和执行指令的部件处于空闲状态，同样，在执 行指令时，取指令和分析指令的操作也不能进行。这样，计算机各个部件的功能无法充分发 挥，致使计算机系统的工作效率较低。 为了提高计算机的运行速度，在现代计算机系统中，引入了流水线控制技术，使负责取 指令、分析指令和执行指令的部件并行工作。其程序执行过程如图 2-5 所示。 取指令 1 取指令 2 取指令 3 取指令 4 取指令 5 …… 分析指令1 分析指令2 分析指令3 分析指令4 …… 执行指令1 执行指令2 执行指令3 …… 假如这三个功能部件的完成操作所用的时间相等，那么，当第一条指令进入执行部件时， 分析部件开始对第二条指令进行分析，取指部件也开始从内存取第三条指令。如果不考虑程 序的转移情况，程序的顺序执行方式所需要的时间大约为并行方式的 3 倍。 4．兼容性 某一类计算机的程序能否在其他计算机上运行，这就是计算机“兼容性”问题。比如，Intel 公司和 AMD 公司的生产的 CPU ，指令系统几乎一致，因此它们相互兼容。而苹果公司生 产的 Macintosh 计算机，其 CPU 采用 Motorola 公司的 PowerPC 微处理器，指令系统大相径 庭，因此无法与采用 Intel 公司和 AMD 公司 CPU 的 PC 机兼容。 即便是同一公司的产品，由于技术的发展，指令系统也是不同的。如 Intel 公司的产品 经历 8088→80286→80386→80486→Pentium→PentiumII→PentiumIII→PentiumIV。每种新处 理器包含的指令数目和种类越来越多，通常采用“向下兼容”的原则，即新类型的处理器包含 旧类型处理器的全部指令，从而保证在旧类型处理器上开发的系统能够在新的处理器中被正 确执行。 2．2 微型计算机的结构 在对计算机的体系结构和工作原理有了整体了解的基础上，本节我们将对计算机的各个 部分的构成和基本工作原理进行介绍。由于在各种类型的计算机中，应用最广泛、也是我们 接触最多的是微型计算机，因此本节我们以微型计算机为对象来介绍。 2．2．1 微型计算机的主机结构 1．微型机主机的逻辑构成 取指令 1 分析指令 1 执行指令 1 取指令 2 分析指令 2 执行指令 2 …… 图 2-4 程序的顺序执行 取指部件 分析部件 执行部件 图 2-5 程序的并行流水线执行方式
微型计算机主要由微处理器、内存储器、输入腧输出接口、各种输入/输出设备组成,由 总线将各部分连接在一起。其逻辑构成如图2-6所示 微型计算机的主机系统主要由微处理器、内存储器、输入/输出接口和总线四个部分组 成 中央微处理器 内存储器 数据总线 地址总线 控制总线 I/0接口 I/O设备 外部存储器 图2-6微型计算机的逻辑构成 1)微处理器( Microprocessor) 微处理器是计算机硬件系统的核心部件,负责控制和协调整个计算机系统的工作。利用 大规模集成电路技术把运算器、控制器及内部寄存器组集成在一块半导体芯片上,也称为中 央处理单元(CPU),现代微处理器中还包含高速缓冲存储器( Cache)。 目前大多数微型计算机的CPU都是美国 Intel公司的产品,其系列产品由早期的 8088/8086到现在最新型的 PentiumⅣV CPU主要包括以下三部分: 控制器 控制器是计算机的控制指挥中心,它协调和指挥整个计算机系统的操作。它的主要功能 是识别和翻译指令代码,安排操作的先后顺序,产生相应的操作控制信号,控制数据的流动 方向,保证计算机各部件有条不紊的协调工作。控制器由指令计数器、指令寄存器、指令译 码器、操作控制器等部分组成 运算器 运算器是对数据进行加工、运算的部件,它接受控制器的指示,按照算术运算规则进行 加、减、乘、除、比较等算术运算,还进行与、或、非等逻辑运算。运算器由算术逻辑部件、 数据寄存器、累加器等部分组成。 内部寄存器 微处理器有多种寄存器:指令寄存器IR,用于存放要执行指令的操作数:数据寄存器 DR,用于暂时存放数据或指令:地址寄存器AR,用于存入指令或操作数的地址;还有若干 通用寄存器,用于暂存数据或地址。 (2)内存储器 内存储器(简称内存),又称为主存储器,是微型计算机主机的组成部分,用来存放当 前正在使用的或随时要使用的程序或数据。CPU可以直接访问内存。 内存由半导体存储器组成,存取速度较快,由于价格上的原因,一般容量较小。内存中
微型计算机主要由微处理器、内存储器、输入/输出接口、各种输入/输出设备组成，由 总线将各部分连接在一起。其逻辑构成如图 2-6 所示。 微型计算机的主机系统主要由微处理器、内存储器、输入/输出接口和总线四个部分组 成。 （1） 微处理器（Microprocessor） 微处理器是计算机硬件系统的核心部件，负责控制和协调整个计算机系统的工作。利用 大规模集成电路技术把运算器、控制器及内部寄存器组集成在一块半导体芯片上，也称为中 央处理单元（CPU），现代微处理器中还包含高速缓冲存储器（Cache）。 目前大多数微型计算机的 CPU 都是美国 Intel 公司的产品，其系列产品由早期的 8088/8086 到现在最新型的 Pentium Ⅳ。 CPU 主要包括以下三部分： ➢ 控制器 控制器是计算机的控制指挥中心，它协调和指挥整个计算机系统的操作。它的主要功能 是识别和翻译指令代码，安排操作的先后顺序，产生相应的操作控制信号，控制数据的流动 方向，保证计算机各部件有条不紊的协调工作。控制器由指令计数器、指令寄存器、指令译 码器、操作控制器等部分组成。 ➢ 运算器 运算器是对数据进行加工、运算的部件，它接受控制器的指示，按照算术运算规则进行 加、减、乘、除、比较等算术运算，还进行与、或、非等逻辑运算。运算器由算术逻辑部件、 数据寄存器、累加器等部分组成。 ➢ 内部寄存器 微处理器有多种寄存器：指令寄存器 IR，用于存放要执行指令的操作数；数据寄存器 DR，用于暂时存放数据或指令；地址寄存器 AR，用于存入指令或操作数的地址；还有若干 通用寄存器，用于暂存数据或地址。 （2）内存储器 内存储器（简称内存），又称为主存储器，是微型计算机主机的组成部分，用来存放当 前正在使用的或随时要使用的程序或数据。CPU 可以直接访问内存。 内存由半导体存储器组成，存取速度较快，由于价格上的原因，一般容量较小。内存中 图 2-6 微型计算机的逻辑构成
含有很多的存储单元,每个单元可以存放一个8位的二进制数,即一个字节。通常一个字节 可以存放0到255之间的一个无符号整数或一个字符的代码,而对于其他的大部分数据可以 用若干个连续字节按一定规则进行存放。内存中的每个字节各有一个固定的编号,这个编号 称为地址。CPU在存取内存储器中的数据时是按地址进行的。所谓存储器容量即指存储器 中所包含的字节数,通常用KB(1KB=1024字节)、MB(MB=1024KB)和GB(1GB=1024MB) 作为存储器容量单位。 内存储器按其工作特点分为:只读存储器ROM和随机存取存储器RAM。 只读存储器 只读存储器( Read Only memory)缩写为ROM,只能读出而不能写入数据,常用来存 放固定不变、重复使用的程序或数据,如存放汉字库、各种专用设备的控制程序等。最典型 的是 ROM BIOS(基本输入输出系统),其中部分内容适用于启动计算机的指令,内容固定 但每次开机时都要执行。 只读存储器除了ROM外,还有PROM( Programmable ROm)、 EPROM( Erasable Programmable ROM)、 EEPROM、闪速存储器( Flash Memory)等类型。PROM是可编程只 读存储器,它在制造时不把数据和程序写入,而是由用户根据需要自行写入,一旦写入,就 不能再次修改; EPROM是可光擦除可编程只读存储器,与PROM器件相比, EPROM器件 是可以反复多次擦除原来写入的内容,重新写入新内容的只读存储器,但 EPROM与RAM 不同,虽然其内容可以通过擦除而多次更新,但只要更新固化以后,就只能读出,而不能象 RAM那样可以随机读出和写入信息: EEPROM是电可擦除可编程只读存储器,它与 EPROM 的功能相同,但其擦除与编程方面却更加方便。不论哪种ROM,其中存储的信息不受断电 的影响,具有永久保存的特点 随机存取存储器 随机存储器( Random Access Memory)缩写为RAM,它是一种读写存储器,其内容可 以根据需要随时读出,也可以随时重新写入新的信息,其存取任一单元所需的时间相同。在 微机中RAM主要用来存放正在执行的程序和临时数据。随机存储器可以分为静态RAM和 动态RAM两种 ①静态存储器SRAM( Static RAM):静态RAM是利用双稳态的触发器来存储“1”和“0 的。“静态”的意思是指它不需要像DRAM那样经常刷新。所以,SRAM比任何形式的DRAM 都快得多,也稳定得多。但SRAM的价格比DRAM贵得多,所以只用在特殊场合(如高速 缓冲存储器 Cache) ②动态存储器DRAM( Dynamic RAM):动态RAM是利用MOS管极间电容来保存信 息的,因此随着电容的漏电,信息会逐渐丢失,为了补偿信息的丢失,需要周期性地给电容 充电(称为刷新)。这种存储器集成度较高、价格较低,但由于需要周期性地刷新,存取速 度较慢。一种叫做 SDRAM的新型DRAM,由于采用与系统时钟同步的技术,所以比普通 DRAM快的多。当今,多数计算机的内存用的都是DDR( Doubel data rate双倍数据速率) SDRAM 不论是静态RAM还是动态RAM,断电后,RAM中保存的信息都将全部丢失。 (3)输入输出接口(nput/ Output Interface,简称lO接口) 计算机仅有主机是没有意义的,必须要配置相应的外部设备。但主机与外设之间不能直 接进行信息交换,必须通过IO接口才能完成信息传送。IO接口所起的作用是 ①数据缓冲解决高速主机与低速外设间的矛盾; ②信号格式配合处理外设与CPU之间的不同的信息格式,如A/D、DA转换,串/ 并、并/串转换
含有很多的存储单元，每个单元可以存放一个 8 位的二进制数，即一个字节。通常一个字节 可以存放 0 到 255 之间的一个无符号整数或一个字符的代码，而对于其他的大部分数据可以 用若干个连续字节按一定规则进行存放。内存中的每个字节各有一个固定的编号，这个编号 称为地址。CPU 在存取内存储器中的数据时是按地址进行的。所谓存储器容量即指存储器 中所包含的字节数，通常用 KB（1KB=1024 字节）、MB（1MB=1024KB）和 GB（1GB=1024MB） 作为存储器容量单位。 内存储器按其工作特点分为：只读存储器 ROM 和随机存取存储器 RAM。 ➢ 只读存储器 只读存储器（Read Only Memory）缩写为 ROM，只能读出而不能写入数据，常用来存 放固定不变、重复使用的程序或数据，如存放汉字库、各种专用设备的控制程序等。最典型 的是 ROM BIOS（基本输入/输出系统），其中部分内容适用于启动计算机的指令，内容固定 但每次开机时都要执行。 只读存储器除了 ROM 外，还有 PROM（Programmable ROM）、EPROM（Erasable Programmable ROM）、EEPROM、闪速存储器（Flash Memory）等类型。PROM 是可编程只 读存储器，它在制造时不把数据和程序写入，而是由用户根据需要自行写入，一旦写入，就 不能再次修改；EPROM 是可光擦除可编程只读存储器，与 PROM 器件相比，EPROM 器件 是可以反复多次擦除原来写入的内容，重新写入新内容的只读存储器，但 EPROM 与 RAM 不同，虽然其内容可以通过擦除而多次更新，但只要更新固化以后，就只能读出，而不能象 RAM 那样可以随机读出和写入信息；EEPROM 是电可擦除可编程只读存储器，它与 EPROM 的功能相同，但其擦除与编程方面却更加方便。不论哪种 ROM，其中存储的信息不受断电 的影响，具有永久保存的特点。 ➢ 随机存取存储器 随机存储器（Random Access Memory）缩写为 RAM，它是一种读写存储器，其内容可 以根据需要随时读出，也可以随时重新写入新的信息，其存取任一单元所需的时间相同。在 微机中 RAM 主要用来存放正在执行的程序和临时数据。随机存储器可以分为静态 RAM 和 动态 RAM 两种。 ①静态存储器 SRAM（Static RAM）：静态 RAM 是利用双稳态的触发器来存储“1”和“0” 的。“静态”的意思是指它不需要像 DRAM 那样经常刷新。所以，SRAM 比任何形式的 DRAM 都快得多，也稳定得多。但 SRAM 的价格比 DRAM 贵得多，所以只用在特殊场合（如高速 缓冲存储器 Cache）。 ②动态存储器 DRAM（Dynamic RAM）：动态 RAM 是利用 MOS 管极间电容来保存信 息的，因此随着电容的漏电，信息会逐渐丢失，为了补偿信息的丢失，需要周期性地给电容 充电（称为刷新）。这种存储器集成度较高、价格较低，但由于需要周期性地刷新，存取速 度较慢。一种叫做 SDRAM 的新型 DRAM，由于采用与系统时钟同步的技术，所以比普通 DRAM 快的多。当今，多数计算机的内存用的都是 DDR（Doubel Data Rate-双倍数据速率） SDRAM。 不论是静态 RAM 还是动态 RAM，断电后，RAM 中保存的信息都将全部丢失。 （3）输入/输出接口（Input/Output Interface，简称 I/O 接口） 计算机仅有主机是没有意义的，必须要配置相应的外部设备。但主机与外设之间不能直 接进行信息交换，必须通过 I/O 接口才能完成信息传送。I/O 接口所起的作用是： ① 数据缓冲 解决高速主机与低速外设间的矛盾； ② 信号格式配合 处理外设与 CPU 之间的不同的信息格式，如 A/D、D/A 转换，串/ 并、并/串转换；
③电平和驱动能力配合使外设和主机的信号电平一致,并提高CPU信号的驱动能 力 ④时序配合使主机与外设协调工作; ⑤设备选择每台外设都有设备地址,用于与其他设备区别 因此,外部设备必须通过IO接口才能与主机(确切地讲是与系统总线)进行数据交换 例如,我们通过键盘、鼠标、扫描仪等设备向计算机输入需要处理的信息,而通过显示器、 打印机、绘图仪等来查看处理的结果,这些外部设备与主机之间的信息交换均需通过IO接 口来实现,在这里,IO接口起着连接主机与外设的“桥梁”的作用。 IO接口一般做成电路插卡的形式,所以通常把它们称为适配卡,如软盘驱动器适配卡 硬盘驱动器适配卡(IDE接口)、并行打印机适配卡(并口)、串行通讯适配卡(串口),还 包括显示接口、音频接口、网卡接口、调制解调器使用的电话接口等。图2-7所示为计算机 后面板的一些O接口 鼠标 LAN 并行端口 Midi游戏杆 oammmmn ol ●● e oj⊙⊙ 键盘USB接口COMA CO B L-out L-in hic 图2-7计算机后面板IO接口 (4)总线 经常听人说他的计算机硬盘是IDE总线的,光驱是SCSI总线的,主板是PCI总线的 显卡是AGP总线的,那么总线是什么?这些总线都代表什么含义呢? 计算机的总线是计算机传输指令、数据和地址的通道,是计算机各部件联系的纽带 按照传送信息的类型分类,总线分为:数据总线、地址总线和控制总线 数据总线是用于在CPU与内存或输入输出接口电路之间传送数据。控制总线是传送控 制器的各种控制信号,它基本上分为两类:一类是由CPU向内存或输入输出接口发送的控 制信号:另一类是由内存或有关接口电路向CPU送回的状态信号。地址总线用来传送存储 单元或输入输出接口的地址信号,地址总线的位数一般反映了一个计算机系统的最大内存容 量。如24位总线的寻址数为24=16M个地址,即内存最大容量为16MB 按照总线在计算机中的位置可以分为内部总线和外部总线两类 内部总线是计算机内部各部件通信的总线,也称为系统总线,按照发展的过程分为以下 几种:ISA总线、EISA总线、VESA总线、PCl总线和AGP总线。ISA总线是用于286计 算机的总线标准,EISA总线是用于386计算机的总线标准,VESA是用于486计算机的总 线标准,PCI总线是用于586计算机及更高机型的总线标准。AGP总线只负责控制芯片和A GP显卡之间的指令,数据和地址的传输,可以和PCI总线共存 外设总线是计算机主机与外设进行通讯的总线,分为IDE总线,SCSI总线和USB总 线。IDE总线是PC机上用得最多的总线,其造价比较便宜。SCSI总线的速度比DDE总线 要快得多,不过成本比较高。IDE总线和SCSI总线一般只于硬盘、光驱和扫描仪等,而US
③ 电平和驱动能力配合 使外设和主机的信号电平一致，并提高 CPU 信号的驱动能 力； ④ 时序配合 使主机与外设协调工作； ⑤ 设备选择 每台外设都有设备地址，用于与其他设备区别。 因此，外部设备必须通过 I/O 接口才能与主机（确切地讲是与系统总线）进行数据交换。 例如，我们通过键盘、鼠标、扫描仪等设备向计算机输入需要处理的信息，而通过显示器、 打印机、绘图仪等来查看处理的结果，这些外部设备与主机之间的信息交换均需通过 I/O 接 口来实现，在这里，I/O 接口起着连接主机与外设的“桥梁”的作用。 I/O 接口一般做成电路插卡的形式，所以通常把它们称为适配卡，如软盘驱动器适配卡、 硬盘驱动器适配卡（IDE 接口）、并行打印机适配卡（并口）、串行通讯适配卡（串口），还 包括显示接口、音频接口、网卡接口、调制解调器使用的电话接口等。图 2-7 所示为计算机 后面板的一些 I/O 接口。 （4）总线 经常听人说他的计算机硬盘是 IDE 总线的，光驱是 SCSI 总线的，主板是 PCI 总线的， 显卡是 AGP 总线的，那么总线是什么？这些总线都代表什么含义呢？ 计算机的总线是计算机传输指令、数据和地址的通道，是计算机各部件联系的纽带。 按照传送信息的类型分类，总线分为：数据总线、地址总线和控制总线。 数据总线是用于在 CPU 与内存或输入输出接口电路之间传送数据。控制总线是传送控 制器的各种控制信号，它基本上分为两类：一类是由 CPU 向内存或输入输出接口发送的控 制信号；另一类是由内存或有关接口电路向 CPU 送回的状态信号。地址总线用来传送存储 单元或输入输出接口的地址信号，地址总线的位数一般反映了一个计算机系统的最大内存容 量。如 24 位总线的寻址数为 2 16M 24 = 个地址，即内存最大容量为 16MB。 按照总线在计算机中的位置可以分为内部总线和外部总线两类。 内部总线是计算机内部各部件通信的总线，也称为系统总线，按照发展的过程分为以下 几种：ISA 总线、EISA 总线、VESA 总线、PCI 总线和 AGP 总线。ISA 总线是用于 286 计 算机的总线标准，EISA 总线是用于 386 计算机的总线标准，VESA 是用于 486 计算机的总 线标准，PCI 总线是用于 586 计算机及更高机型的总线标准。AGP 总线只负责控制芯片和 A GP 显卡之间的指令，数据和地址的传输，可以和 PCI 总线共存。 外设总线是计算机主机与外设进行通讯的总线，分为 IDE 总线，SCSI 总线和 USB 总 线。IDE 总线是 PC 机上用得最多的总线，其造价比较便宜。SCSI 总线的速度比 IDE 总线 要快得多,不过成本比较高。IDE 总线和 SCSI 总线一般只于硬盘、光驱和扫描仪等，而 US 图2-7 计算机后面板I/O接口
B总线则可以用于更多的外设,且速度更快。一般来说,这三种外设总线是不可以混合使用 的,但如果有总线转换器则可以在一定程度上混合使用,如SCSI总线就可以有向IDE总线进 行转换的转换器 PCI( Peripheral Component Interconnect外围设备互连)总线是由美国 Intel公司推出的 32/64位标准总线,是一种不依附于某个具体处理器的局部总线。从结构上看,PCI是在CPU 和原来的系统总线之间插入的一级总线,具体由一个桥接电路实现对这一层的管理,并协调 上下之间的接口以实现数据的传送。这种总线适应性强、速度快、数据传输率为13MB/s, 可满足图形操作系统和高速网络的要求,适用于 Pentium以上的微型计算机 AGP( Accelerated Graphics Port,加速图形端口)是 Intel公司推出的新一代图形显示卡 专用总线,它将AGP显示卡同主板芯片组直接相连,进行点对点传输,大幅提高了电脑对 3D图形的显示能力,也将原先占用的大量PCI带宽资源留给了其它PQ1插卡。AGP的工作 频率为66.6MHz,是现行PCI总线的一倍,最高可以提高到133MHz或更高。在AGP插槽 上的AGP显示卡,其视频信号的传送速率可以从PCI总线的133MBs提高到266MBs、 533MB/s、1.064GB/s和2.128GB/s AGP的实现依赖两个方面,一是支持AGP的芯片组/主板,二是AGP显示卡 图2-8是现代微型计算机中的结构示意图。图中的“北桥芯片”和“南桥芯片”是芯片组的 两个部分,它们的概念和作用将在后续内容中介绍。 CPU AGP显卡<少北桥芯片 内存 PCI插槽 键盘/鳳鼠标,USB 串/并口 南桥芯片K磁盘控制器 ISA总线 图2-8微机的结构示意图 2.微型机主机的物理构成 计算机主机部分的大多数部件安装在主机箱内的主机板上,外部设备通过IO接口与主 机板相连 主机板通常简称主板,它几乎集中了系统的主要核心部件,控制着整个系统中各部件之 间信息的流动,能够根据系统的需要,有机地调度微机各个子系统,并为实现系统的科学管 理提供充分的硬件保证
B 总线则可以用于更多的外设，且速度更快。一般来说,这三种外设总线是不可以混合使用 的，但如果有总线转换器则可以在一定程度上混合使用,如 SCSI 总线就可以有向 IDE 总线进 行转换的转换器。 PCI（Peripheral Component Interconnect 外围设备互连）总线是由美国 Intel 公司推出的 32/64 位标准总线，是一种不依附于某个具体处理器的局部总线。从结构上看，PCI 是在 CPU 和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并协调 上下之间的接口以实现数据的传送。这种总线适应性强、速度快、数据传输率为 133MB/s， 可满足图形操作系统和高速网络的要求，适用于 Pentium 以上的微型计算机。 AGP（Accelerated Graphics Port，加速图形端口）是 Intel 公司推出的新一代图形显示卡 专用总线，它将 AGP 显示卡同主板芯片组直接相连，进行点对点传输，大幅提高了电脑对 3D 图形的显示能力，也将原先占用的大量 PCI 带宽资源留给了其它 PCI 插卡。AGP 的工作 频率为 66.6MHz，是现行 PCI 总线的一倍，最高可以提高到 133MHz 或更高。在 AGP 插槽 上的 AGP 显示卡，其视频信号的传送速率可以从 PCI 总线的 133MB/s 提高到 266 MB/s、 533MB/s、1.064 GB/s 和 2.128GB/s。 AGP 的实现依赖两个方面，一是支持 AGP 的芯片组/主板，二是 AGP 显示卡。 图 2-8 是现代微型计算机中的结构示意图。图中的“北桥芯片”和“南桥芯片”是芯片组的 两个部分，它们的概念和作用将在后续内容中介绍。 2．微型机主机的物理构成 计算机主机部分的大多数部件安装在主机箱内的主机板上，外部设备通过 I/O 接口与主 机板相连。 主机板通常简称主板，它几乎集中了系统的主要核心部件，控制着整个系统中各部件之 间信息的流动，能够根据系统的需要，有机地调度微机各个子系统，并为实现系统的科学管 理提供充分的硬件保证。 北桥芯片 CPU AGP显卡 内存 PCI 插槽 南桥芯片 键盘/鼠标，USB 串/并口 磁盘控制器 ISA 总线 图 2-7 微机的结构示意图 图 2-8 微机的结构示意图
主板上的部件主要包括CPU、控制芯片组、 Cache、内存储器插槽、IO接口、总线扩 展槽、键盘/鼠标接口、软盘接口、IDE接口(用于连接硬盘和光驱)、可充电电池以及各种 和跳线等。一体化主板还集成了显示卡、声卡、网络卡等部件,使用户不用再购买这类接口 卡就可以组成一台多媒体个人计算机。图2-9是一个实际的主机板图。 CPU插座 内存条插槽 北桥 串行接口 AGP扩展槽 PCI扩展槽 南桥 图2-9微型计算机的主机板 下面简要介绍微型计算机系统主机板上的主要部件。 (1)CPU及CPU插座 CPU是整个计算机系统的核心,在主机板上它被安置在专门的CPU插座上。CPU在工 作时会产生大量的热量,因此CPU安装散热器与散热风扇是必须的,不安装这些散热装置 可能导致处理器过热并且会损坏CPU。由于集成化程度和制造工艺的不断提高,越来越多 的功能被集成到CPU中去,使CPU管脚数量不断增加,导致插座尺寸也越来越大。CPU 插座主要分为 Socket和Slot两大工业标准。目前的 PentiumⅣ微处理器采用的是 Socket478 插座,将来会过渡到 Socket T(LGA775) inte 图2-10CPU外观图 (2)芯片组 人们通常把CPU看作计算机的大脑或心脏,将各种外部设备(键盘、鼠标、显示器、 打印机等)视为计算机的五官和四肢,那么计算机主板上的芯片组( Chipset)就可称为计 算机的神经系统。芯片组实现CPU与计算机中的所有部件互相沟通,用于控制和协调计算 机系统各部件的运行,在CPU与内存、外设之间架起了一座桥梁 就目前流行的主板结构来说,芯片组一般由两个超大规模集成电路芯片组成,按照它们 在主板的不同位置,通常把两个芯片分别称作“南桥( South bridge)”和“北桥( North bridge” 南北桥结构是386以来就开始采用的一种主板芯片组架构,其中北桥芯片提供对CPU、内 存、AGP显卡等高速部件的支持,以及与PCⅠ总线的桥接;南桥芯片则提供对键盘接口、 鼠标接口、实时时钟控制器、串行口、并行口、USB接口及磁盘驱动器接口的支持,以及 与ISA总线的桥接
主板上的部件主要包括 CPU、控制芯片组、Cache、内存储器插槽、I/O 接口、总线扩 展槽、键盘/鼠标接口、软盘接口、IDE 接口（用于连接硬盘和光驱）、可充电电池以及各种 和跳线等。一体化主板还集成了显示卡、声卡、网络卡等部件，使用户不用再购买这类接口 卡就可以组成一台多媒体个人计算机。图 2-9 是一个实际的主机板图。 下面简要介绍微型计算机系统主机板上的主要部件。 （1）CPU 及 CPU 插座 CPU 是整个计算机系统的核心，在主机板上它被安置在专门的 CPU 插座上。CPU 在工 作时会产生大量的热量，因此 CPU 安装散热器与散热风扇是必须的，不安装这些散热装置 可能导致处理器过热并且会损坏 CPU。由于集成化程度和制造工艺的不断提高，越来越多 的功能被集成到 CPU 中去，使 CPU 管脚数量不断增加，导致插座尺寸也越来越大。CPU 插座主要分为 Socket 和 Slot 两大工业标准。目前的 Pentium Ⅳ微处理器采用的是 Socket 478 插座，将来会过渡到 Socket_T（LGA775）。 （2）芯片组 人们通常把 CPU 看作计算机的大脑或心脏，将各种外部设备（键盘、鼠标、显示器、 打印机等）视为计算机的五官和四肢，那么计算机主板上的芯片组（Chipset）就可称为计 算机的神经系统。芯片组实现 CPU 与计算机中的所有部件互相沟通，用于控制和协调计算 机系统各部件的运行，在 CPU 与内存、外设之间架起了一座桥梁。 就目前流行的主板结构来说，芯片组一般由两个超大规模集成电路芯片组成，按照它们 在主板的不同位置，通常把两个芯片分别称作“南桥（South Bridge）”和“北桥（North Bridge）”。 南北桥结构是 386 以来就开始采用的一种主板芯片组架构，其中北桥芯片提供对 CPU、内 存、AGP 显卡等高速部件的支持，以及与 PCI 总线的桥接；南桥芯片则提供对键盘接口、 鼠标接口、实时时钟控制器、串行口、并行口、USB 接口及磁盘驱动器接口的支持，以及 与 ISA 总线的桥接。 CPU 插座 串行接口 AGP 扩展槽 PCI 扩展槽 内存条插槽 北桥 南桥 图 2-9 微型计算机的主机板 图 2-10 CPU 外观图
芯片组是主板上最昂贵的部件。在南桥和北桥两个芯片中,北桥芯片的集成度和工作频 率都比南桥芯片高,所以一些主板在北桥芯片上也设置了散热片。北桥芯片比起南桥芯片要 贵许多,它决定了主板的档次和质量,因此也叫做主桥( Host bridge),芯片组的名称往往 就是以北桥芯片的型号命名的(比如 Intel845芯片组中北桥芯片的型号为Inte82845GE) 南桥芯片则往往可以根据需要任意搭配。 早期的微机由于功能比较单一,其整体性能主要决定于CPU的性能。但是,随着计算 机技术的高速发展,情况已经有所变化。一台高性能的微机仅有高性能的CPU是远远不够 的,芯片组作为主板的核心部分,对电脑的整体性能有着至关重要的影响。 近几年来,随着CPU频率急速攀升,芯片组速度也不断提高,以便为CPU和RAM、 显示卡等部件提供高速通道。此外,芯片组的功能也在不断扩展,一些芯片组把显卡、声卡 和网卡等许多功能电路都集成到了芯片组中。有了这种整合型的芯片组,主板上只要提供简 单的控制器就能得到许多额外功能。这种整合主板不仅造价低廉,而且使整机故障率大大降 (3)内存储器插植 在微型计算机的主机板上,都安装有若干个内存插槽,只要插入相应的内存条,就可构 成所需容量的内存储器 主板上内存插槽的数量和类型对系统内存的扩展能力和扩展方式有很大影响。内存插槽 的线数常见的有30线、72线、168线和184线等。现在主板上大多采用184线插槽,所以 配置的内存条也必须是184个引脚的。 (4)高速缓冲存储器 为了解决CPU与主存储器速度上的差异,提高计算机系统的处理速度,当今计算机中 大都配有高速缓冲存储器( Cache),简称缓存 现代微型计算机都配有两级缓存。一级缓存也叫主缓存,或内部缓存,直接设计在CPL 芯片内部。一级缓存容量很小,通常在8KB~64KB之间。二级缓存也叫外部缓存,不在CPL 内部而是独立的SRAM芯片,其速度比一级缓存稍慢,但容量较大,多在64KB~2MB之 间,甚至可达到4MB。 当CUP需要指令或数据时,实际检索存储器的顺序是:首先检索一级缓存,然后二级 缓存,再往后是RAM (5)CMOS存储器 CMOS(本意是指互补金属氧化物半导体——一种大规模应用于集成电路芯片制造的原 料)是微机主板上的一块可读写的RAM芯片,用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些 参数的设定。CMOS可由主板的电池供电,即使系统掉电,信息也不会丢失。由于CMOS RAM芯片本身只是一块存储器,只具有保存数据的功能,所以对CMOS中各项参数的 设定要通过专门的程序。现在多数厂家将CMOS设置程序做到了BlOS芯片中,在开机时 通过特定的按键就可进入CMOS设置程序方便地对系统进行设置,因此CMOS设置又被叫 做BIOS设置 (6)基本输入输出系统BIOS( BasicInput-OutputSystem) 所谓BOS,实际上是一组固化在微机主板上的一个ROM芯片上的软件,主要保存 着有关微机系统最重要的基本输入输出程序,有开机上电自检程序、系统启动自举程序 和系统信息设置等。BIOS功能主要包括以下方面
芯片组是主板上最昂贵的部件。在南桥和北桥两个芯片中，北桥芯片的集成度和工作频 率都比南桥芯片高，所以一些主板在北桥芯片上也设置了散热片。北桥芯片比起南桥芯片要 贵许多，它决定了主板的档次和质量，因此也叫做主桥（Host Bridge），芯片组的名称往往 就是以北桥芯片的型号命名的（比如 Intel 845 芯片组中北桥芯片的型号为 Intel 82845GE）， 南桥芯片则往往可以根据需要任意搭配。 早期的微机由于功能比较单一，其整体性能主要决定于 CPU 的性能。但是，随着计算 机技术的高速发展，情况已经有所变化。一台高性能的微机仅有高性能的 CPU 是远远不够 的，芯片组作为主板的核心部分，对电脑的整体性能有着至关重要的影响。 近几年来，随着 CPU 频率急速攀升，芯片组速度也不断提高，以便为 CPU 和 RAM、 显示卡等部件提供高速通道。此外，芯片组的功能也在不断扩展，一些芯片组把显卡、声卡 和网卡等许多功能电路都集成到了芯片组中。有了这种整合型的芯片组，主板上只要提供简 单的控制器就能得到许多额外功能。这种整合主板不仅造价低廉，而且使整机故障率大大降 低。 （3）内存储器插槽 在微型计算机的主机板上，都安装有若干个内存插槽，只要插入相应的内存条，就可构 成所需容量的内存储器。 主板上内存插槽的数量和类型对系统内存的扩展能力和扩展方式有很大影响。内存插槽 的线数常见的有 30 线、72 线、168 线和 184 线等。现在主板上大多采用 184 线插槽，所以 配置的内存条也必须是 184 个引脚的。 （4）高速缓冲存储器 为了解决 CPU 与主存储器速度上的差异，提高计算机系统的处理速度，当今计算机中 大都配有高速缓冲存储器（Cache），简称缓存。 现代微型计算机都配有两级缓存。一级缓存也叫主缓存，或内部缓存，直接设计在 CPU 芯片内部。一级缓存容量很小，通常在 8KB ~ 64KB 之间。二级缓存也叫外部缓存，不在 CPU 内部而是独立的 SRAM 芯片，其速度比一级缓存稍慢，但容量较大，多在 64KB ~ 2MB 之 间，甚至可达到 4MB。。 当 CUP 需要指令或数据时，实际检索存储器的顺序是：首先检索一级缓存，然后二级 缓存，再往后是 RAM。 （5）CMOS 存储器 CMOS（本意是指互补金属氧化物半导体——一种大规模应用于集成电路芯片制造的原 料）是微机主板上的一块可读写的 RAM 芯片，用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些 参数的设定。CMOS 可由主板的电池供电，即使系统掉电，信息也不会丢失。由于 CMOS RAM 芯片本身只是一块存储器，只具有保存数据的功能，所以对 CMOS 中各项参数的 设定要通过专门的程序。现在多数厂家将 CMOS 设置程序做到了 BIOS 芯片中，在开机时 通过特定的按键就可进入 CMOS 设置程序方便地对系统进行设置，因此 CMOS 设置又被叫 做 BIOS 设置。 （6）基本输入输出系统 BIOS（BasicInput-OutputSystem） 所谓 BIOS，实际上是一组固化在微机主板上的一个 ROM 芯片上的软件，主要保存 着有关微机系统最重要的基本输入输出程序，有开机上电自检程序、系统启动自举程序 和系统信息设置等。BIOS 功能主要包括以下方面：