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1、微型机系统的组成2.微处理器(CPU)微处理器（CPU）包括运算器和控制器两个部件，它是微型机系统的核心。CPU的主要功能是按照程序给出的指令，执行指令，完成对数据的加工处理。微型机所发生的全部动作都受CPU的控制。微处理器的主要性能指标是字长和主频。字长是指微型机内部一次可以处理的二进制的位数，反映了微处理器处理数据的能力。主频是指CPU内数字脉冲信号震荡的速率，即CPU内核工作的时钟频率。主频的大小在很大程度上决定了微型机的运行速度。CPU的主频越高，一个时钟周期内完成的指令数越多，CPU的运行速度也越快。主频的单位是赫兹（Hz）目前CPU的主频已经超过了3GHz。为缓解微型机型系统的“瓶
2、颈”问题，在CPU与内存之间的设计增加了临时存储器单元，称为高速缓存（Cache Memory）,它的容量比内存小但交换速度快。高速缓存分为一级缓存（L1 Cache）和二级缓存（L2 Cache）两部分，L1 Cache集成在CPU，早期的L2 Cache制作在主板上，从Pentium2处理器问世起，L2 Cache 也集成了CPU内部了。目前，Intel和MAD两大生产厂家推出的CPU系列均有高端和低端两大类产品，主要区别就在于L2 Cache的容量，一般同主频的低端产品的L2 Cache容量仅为高端产品一半或更低，价格也因此大大降低。Intel公司的高端产品是奔腾（Pentium）系列，
3、低端产品是赛扬（Celeron）系列；公司的高端产品是皓龙（Opteron）和速龙（Althlon）系列，低端产品是闪龙（Sempron）系列。自1971年微处理器诞生以来，人们习惯以CPU主频的不断提升来衡量CPU的更新速度和技术性能。但近两年来，CPU主频的继续提升受到技术条件的制约，另外，紧靠提升CPU的处理速度，而整机的瓶颈问题得不到有效地解决，微型机性能也不能显著改善。目前CPU的前沿技术主要有：1.超前程（Hyper-Threading,HT）技术。利用特殊的硬件指令，在逻辑上将处理器内核模拟成两个物理芯片使得单个处理器能够同时执行两个线程并计算，进而支持多线程操作系统和应用软件，
4、减少了CPU的闲置时间，提高了处理器的资源利用，增加了CPU的吞吐量。但当两个线程同时需要某一个资源时，其中一个要暂时停止，并让出资源，直到这些资源闲置后才能继续。因此，超线程技术的性能并不是绝对等于两个CPU的性能。2.64位技术。微处理器的通用寄存器的数据宽度扩展为64位，采用64位指令集，即处理器的某一个寄存器一次可以同时处理64位数据。可以进行更大范围的数值运算，计算精度更高，支持更大的内存。3.双核技术。双核技术是基于同一个集成电路芯片制作相互关联的两个功能相同的处理器核心，即两个物理处理器核心整合在一个内核中，将原来有单一处理器执行的任务分给两个处理器来完成；再次基础上，利用超线程
5、技术，在逻辑上相当于拥有4个处理单元。图1.15所示是Intel的Pentium处理器的图片。图1.16所示是AMD的Athlon64处理器图片。我国于2002研发了“龙芯一号“CPU，2005年正式发布”龙芯“2号CPU，”龙芯“2号性能与Intel公司的Pentium4差不多。存储器(1)高速缓冲存储器（Cache）高速缓冲存储器是介于CPU与内存之间的存储器，其速度很快，可以与CPU的速度相匹配，通常是由静态随机存储器SRAM构成的，容量较小（几十KB至几MB）。其作用是把正在执行的指令地址附近一部分指令或数据从主存调入Cache中，供CPU在短时间内使用。CPU在读写数据时，首先访问C
6、ache，如果Cache中有要读取的数据，就从Cache中读取数据。只有Cache当中没有所需数据时，CPU采取访问内存。由于Cache得读写速度快，因此CPU能迅速的完成数据的读写，进而提高计算机整体的工作速度，以解决高速的CPU与低速的内存速度差异问题，对提高程序的运行速度有很大的帮助。Cache又分为一级缓存（L1 Cache）。二级缓存（L2 Cache）和三级缓存(L3 Cache)。现在的微型计算机都把一级缓存集成在CPU内部了，而且在主板上又集成了三级缓存。3.存储器项目缓存主存辅存速速度度快快快快中中慢慢容容量量小小中中大大价价格格高高中中低低存储器是微型机用来存放程序和数据的
7、记忆部件。微型机的程序和数据都是以二进制的代码形式存放在存储器中的，微型机要执行的程序和使用的数据必须先存放在存储器中，在实际的微型机系统中，采用分级的方法设计整个存储系统。将存储系统从内到外分为三级，即告诉缓冲存（缓存），内部存储器（主存）和外部存储器（辅存）。该分级顺序的存取，速度依次递减，存储容量依次递增，价格依次递减，如表1.2所示。表1.2 缓存，主存和辅存的性能及价格(2)内部存储器内部存贮器简称”内存“或”主存“。内存是由成千上万个存储单元构成的（每个存储单元的大小为一个字节），每个存储单元都有唯一的编号，称为存储单元地址。内存储器依据性能特点，可分为只读存储器（ROM）和随机存
8、储器（RAM）。.只读存储器（ROM）只读存储器ROM中的信息是由生产厂商在制造时就写入并永久保存的，只能独处，不能写入。只读存储器通常用来存放系统的一些监控程序，管理程序，检测程序及其他一些信息。必须在电源电压正常时才能工作。断电后，其中信息不会丢失。随机存储器（RAM）随机存储器又称为“读写存储器”，其中的信息既能读出，又能写入，但断电后信息会全部丢失。RAM用来存放运行过程中的程序和数据。RAM又分为静态RAM（SRAM）和RAM动态（DRAM）。内存条就是将集成块集中在一起的一小块电路板，插在主机板中的内存条上，如图1.17所示。静态RAM用普通触发器存放一位二进制信息，只要不断电，信
9、息会长时间保存，不需要刷新，具有集成度低，容量小，速度快，价格高等特点，通常用来做高速缓冲存储器Cache。动态RAM由动态的MOS管组成，用电容上充电电荷表示一位二进制信息，由于电容上的电荷会随着时间的延续而消失，因此要定时对所存的信息进行刷新。动态具有集成度高，容量大，速度慢，价格低廉等特点，适宜作为大容量存储器。通常所说的计算机内存的大小一般是指RAM的大小，不包括ROM容量。随着微型机档次的提高，内存容量也不断增加。目前微型机的内存容量已达512MB以上。(3)外部存储器外部存储器也称为辅助存储器，简称“辅存”。由于微型机系统的内存容量有限，且不能长期保存数据，断电后信息就会消失。因此
10、微型机系统都配置大容量且能长期保存数据的外部存储器。目前，常用的外部存储器有软盘，硬盘，光盘存储器，U盘和移动硬盘等。软盘存储器软盘存储器由软盘盘片和软盘驱动器组成。软盘盘片时一种两面都涂有磁性薄膜的聚酯塑料圆盘。为了保护软盘盘片，将其封装在一个方形保护套内，构成一个整体。目前常用的软盘，如图1.18所示。其读写窗口由一金属挡板盖住，因此盘片无裸露。当把软盘插入软盘驱动器后，金属挡板自动移开，露出盘片，从而进行读写操作。在软盘背面，有些保护窗口，窗口中有一个可以动的开关（小塑料块）。当移开开关使窗口透光时，软盘处于写保护状态。此时只能从软盘中读出数据，不能写入数据；当移动开关使窗口不透光时，可
11、对软盘进行读写操作。3.5英寸软盘的两面都可以存储信息，每面划分为80个磁道，从外向内编号，依次为079磁道，每个磁道划分为18个扇区，每个扇区中存储512B的信息。3.5英寸软盘容量的计算公式为：存储容量=2面80磁道18扇区512 B=1.44B硬盘存储器硬盘存储器由硬磁盘和硬盘驱动器组成。硬盘由若干张盘片叠加而成。每张盘片的两面都涂有磁性材料，用来存放微型机的操作系统，应用软件，文档，数据等。没面都对应一个读写磁头。硬盘驱动器由磁盘盘片，主轴，反力矩弹簧装置，读写磁头，传动手臂和传动轴组成。硬磁盘和硬盘驱动器中的其他部件都密封在一个金属腔体中，用户通常看不到，只有外部接口露在外面，如图1
12、.19所示。硬盘的每个盘面被划分为若干个同心圆，称为“磁道”，所有盘片的同一个磁道称为柱面。每个磁道再划分为若干个扇区，数据就记录在扇区中（每个扇区存放512B的数据）。硬盘工作时，盘片绕中心轴高速旋转，同时磁头沿着盘面径向方向移动，完成数据的读写操作。硬盘的容量取决于硬盘的磁头数，柱面数和每个磁道的扇区数，计算公式为:硬盘容量=磁头数柱面数每道扇区数512B目前市场上主流的硬盘容量只有80GB，120GB，160GB，目前市场还有1000GB等更大容量的硬盘。盘片转速为720转分，磁盘缓存为8MB，个人计算机的硬盘接口主要有IDE和SATA接口。主要的硬盘生产厂家有Sesgate(希捷），Maxtor（迈拓），WD西部数据等。