⑴ 计算机内的存储器呈现出一种层次结构形式包括哪三层结构
第一层:通用寄存器堆
第二层:指令与数据缓冲栈
第三层:高速缓冲存储器
第四层:主储存器(DRAM)
第五层:联机外部储存器(硬磁盘机)
第六层:脱机外部储存器(磁带、光盘存储器等)
这就是存储器的层次结构~~~ 主要体现在访问速度~~~
⑵ 多媒体计算机系统中的声音,按存储形式划分可分为( )。
1按存储介质半导体存储器:用半导体器件组成的存储器。磁表面存储器:用磁性材料做成的存储器。 2按存储方式随机存储器:任何存储单元的内容都能被随机存取,且存取时间和存储单元的物理位置无关。顺序存储器:只能按某种顺序来存取,存取时间和存储单元的物理位置有关。 3按读写功能只读存储器(ROM):存储的内容是固定不变的,只能读出而不能写入的半导体存储器。各存储器之间的关系随机读写存储器(RAM):既能读出又能写入的半导体存储器。 4按信息保存性存储系统的分级结构非永久记忆的存储器:断电后信息即消失的存储器。永久记忆性存储器:断电后仍能保存信息的存储器。 5按用途根据存储器在计算机系统中所起的作用,可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。为了解决对存储器要求容量大,速度快,成本低三者之间的矛盾,通常采用多级存储器体系结构,即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。 6用途特点高速缓冲存储器Cache 高速存取指令和数据存取速度快,但存储容量小主存储器内存存放计算机运行期间的大量程序和数据存取速度较快,存储容量不大外存储器外存存放系统程序和大型数据文件及数据库存储容量大,位成本低
⑶ 计算机结构组成
主要分为五个部分:控制器,运算器,存储器,输入设备,输出设备。
1,控制器(Control):是整个计算机的中枢神经,其功能是对程序规定的控制信息进行解释,根据其要求进行控制,调度程序、数据、地址,协调计算机各部分工作及内存与外设的访问等。
2.,运算器(Datapath):运算器的功能是对数据进行各种算术运算和逻辑运算,即对数据进行加工处理。
3.,存储器(Memory):存储器的功能是存储程序、数据和各种信号、命令等信息,并在需要时提供这些信息。
4, 输入(Input system):输入设备是计算机的重要组成部分,输入设备与输出设备合称为外部设备,简称外设,输入设备的作用是将程序、原始数据、文字、字符、控制命令或现场采集的数据等信息输入到计算机。
5,输出(Output system):输出设备与输入设备同样是计算机的重要组成部分,它把外算机的中间结果或最后结果、机内的各种数据符号及文字或各种控制信号等信息输出出来。
(3)计算机存储器系统结构的形式扩展阅读:
计算机组件必须解决的问题是如何以期望的性能和价格将各种倍数和组件最佳地和合理地组合到计算机中,并且已经实现了所确定的ISA。由计算机组件设计决定的方面应包括:
(1)数据路径宽度:数据总线上并行传输的信息的位数。
(2)特殊部件的设置:是否设置乘法除法,浮点计算,字符处理,地址计算等特殊部件,设置数量与特殊部件的使用速度,价格和使用频率有关。
(3)各种操作的组件共享程度:分时共享率高,虽然速度有限,但价格低廉。设置部件以降低共享程度,随着并行度的增加,速度可以提高,但价格也会增加。
(4)功能组件的并行性:是使用顺序序列化,还是使用重叠,流水线或分布式控制和处理。
(5)控制机构的组成:无论是硬盘还是微程序控制,无论是单机加工还是多机加工或功能分配加工。
(6)缓冲和排队技术:如何设置和设置组件之间大容量的缓冲区以协调它们的速度差异;通过随机,先进先出,高级,优先或循环来安排事件处理的顺序。
(7)估算和预测技术:使用哪些原则来预测未来优化性能的行为。
(8)可靠性技术:使用何种冗余和容错技术来提高可靠性
⑷ 计算机存储系统分为哪几个层次
在计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级。高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题。辅助存储器用于扩大存储空间。
存储系统的性能在计算机中的地位日趋重要,主要原因是:
1、冯诺伊曼体系结构是建筑在存储程序概念的基础上,访存操作约占中央处理器(CPU)时间的70%左右。
2、存储管理与组织的好坏影响到整机效率。
3、现代的信息处理,如图像处理、数据库、知识库、语音识别、多媒体等对存储系统的要求很高。
(4)计算机存储器系统结构的形式扩展阅读:
移动存储特点:
1、获国家保密局认证,安全可靠;
2、与加密系统无缝结合,防护能力倍增;
3、 国内首创,将普通U盘变为加密U盘,彻底解决U盘的方便性带来的风险;
4、 采用双因子认证技术;
5、专用加密移动存储与系统无缝结合,管理更流畅;
6、功能多样,可满足各种不同需求的保密要求;
7、 完善的审计功能,随时掌握U盘持有人的行为。
移动存储功能:
1、集中注册与授权。可通过注册信息实现U盘身份识别和介质追踪;
2、主机身份认证。所有安装客户端的计算机都须经管理员分配实名信息后方可使用;
3、加密上锁。对加密上锁后的U盘需要用户进行身份认证;
4、访问控制。可灵活控制移动存储介质注册策略和信息,设定允许使用的计算机或租;
5、外出拷贝。拷入U盘内的数据可与外界的计算机进行数据交互使用,也可实现定向拷贝;
6、用户审计。移动管理存储系统提供详细的审计记录及审计报告。
主存储器:
存放指令和数据,并能由中央处理器直接随机存取的存储器,有时也称操作存储器或初级存储器。主存储器的特点是速度比辅助存储器快,容量比高速缓冲存储器大。
计算机存储介质:
计算机存储介质是计算机存储器中用于存储某种不连续物理量的媒体。计算机存储介质主要有半导体、磁芯、磁鼓、磁带、激光盘等。
⑸ 计算机系统的层次结构
计算机系统的层次结构:
1、微程序设计级 ---- 第1级
该级的编程工具是微指令集,程序员用微指令编写的微程序,由硬件直接执行。(如图中最下一行右边的PCWrite =1表示对PC寄存器的写控制,详细内容在控制器部分将详细学习)
2、传统机器级 ---- 第2级
该级的编程工具是计算机的机器语言指令集,程序员用机器指令编写的程序由微程序进行解释执行
3、操作系统级 --- 第3级
从操作系统的基本功能来看,一方面它直接管理传统机器中的软硬件资源,另一方面它又是传统机器的延伸
4、汇编语言级 --- 第4级
该级的编程工具是汇编语言指令集。与第二层所采用的机器语言编程工具相比,采用汇编语言编写程序便于理解与记忆
5、高级语言级 --- 第5级
该集的编程工具是各种高级语言如C语言等,高级语言源程序通常用编译程序来完成高级语言翻译后才能被底层的硬件执行
6、层次之间的关系
1)各层次之间的关系十分密切,高层是低层功能的扩展,低层是高层实现的基础。
2)站在不同的层次观察计算机系统,到关于计算机不同的概念。上图第二列分别对应地给出了从高级语言、汇编语言、机器语言和微程序设计级所看到的计算机的不同编程工具。
拓展:
计算机系统指用于数据库管理的计算机硬软件及网络系统。数据库系统需要大容量的主存以存放和运行操作系统、数据库管理系统程序、应用程序以及数据库、目录、系统缓冲区等,而辅存则需要大容量的直接存取设备。此外,系统应具有较强的网络功能。
计算机系统的特点是能进行精确、快速的计算和判断,而且通用性好,使用容易,还能联成网络。①计算:一切复杂的计算,几乎都可用计算机通过算术运算和逻辑运算来实现。②判断:计算机有判别不同情况、选择作不同处理的能力,故可用于管理、控制、对抗、决策、推理等领域。③存储:计算机能存储巨量信息。④精确:只要字长足够,计算精度理论上不受限制。
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⑹ 1.试说明计算机系统中存储器的三种主要分类方法及分类情况。
1按存储介质
半导体存储器:用半导体器件组成的存储器。
磁表面存储器:用磁性材料做成的存储器。
2按存储方式
随机存储器:任何存储单元的内容都能被随机存取,且存取时间和存储单元的物理位置无关。
顺序存储器:只能按某种顺序来存取,存取时间和存储单元的物理位置有关。
3按读写功能
只读存储器(ROM):存储的内容是固定不变的,只能读出而不能写入的半导体存储器。
各存储器之间的关系
随机读写存储器(RAM):既能读出又能写入的半导体存储器。
4按信息保存性
存储系统的分级结构
非永久记忆的存储器:断电后信息即消失的存储器。
永久记忆性存储器:断电后仍能保存信息的存储器。
5按用途
根据存储器在计算机系统中所起的作用,可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。
为了解决对存储器要求容量大,速度快,成本低三者之间的矛盾,通常采用多级存储器体系结构,即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。
6用途特点
高速缓冲存储器Cache 高速存取指令和数据存取速度快,但存储容量小
主存储器内存存放计算机运行期间的大量程序和数据存取速度较快,存储容量不大
外存储器外存存放系统程序和大型数据文件及数据库存储容量大,位成本低
⑺ 浅谈计算机系统层次结构原理
计算机系统的基本组成
完整的计算机系统系统包括:硬件系统和软件系统。硬件系统和软件系统互相依赖,不可分割,两个部分又由若干个部件组成(如图所示)。
硬件系统是计算机的“躯干”,是物质基础。而软件系统则是建立在这个“躯干”上的“灵魂”。
(一)计算机硬件
计算机硬件系统由五大部分组成:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。(如下图所示)
* 中央处理器( CPU —— Central Processing Unit )
CPU由运算器、控制器和一些寄存器组成;
1.运算器
运算器是计算机中进行算术运算和逻辑运算的部件,通常由算术逻辑运算部件(ALU)、累加器及通用寄存器组成。
2.控制器
控制器用以控制和协调计算机各部件自动、连续地执行各条指令,通常由指令部件、时序部件及操作控制部件组成。
运算器和控制器是计算机的核心部件,这两部分合称中央处理单元(Centre Process Unit,简称CPU),如果将CPU集成在一块芯片上作为一个独立的部件,该部件称为微处理器(Microprocessor,简称MP)。
运算器进行各种算术运算和逻辑运算;控制器是计算机的指挥系统;
CPU 的主要性能指标是主频和字长。
字长表示CPU每次计算数据的能力。如80486及Pentium系列的CPU一次可以处理32位二进制数据。
时钟频率主要以MHz为单位来度量,通常时钟频率越高,其处理速度也越快。目前的主流CPU的时钟频率已发展到500MHz以上,甚至高达2GHz以上。
*存储器
存储器的主要功能是用来保存各类程序的数据信息。
存储器可分为主存储器和辅助存储器两类。
①主存储器(也称为内存储器),属于主机的一部分。用于存放系统当前正在执行的数据和程序,属于临时存储器。
①辅助存储器(也称外存储器),它属于外部设备。用于存放暂不用的数据和程序,属于永久存储器。
存储器与 CPU的关系可用 (图 1)来表示。
( 图 1)
( 1)内存储器
一个二进制位( bit)是构成存储器的最小单位。实际上,常将每 8位二进制位组成一个存储单位,简称字节( Byte)。字节是数据存储的基本单位。为了能存取到指定位置的数据,给每个存储单元编上一个号码,该号码称为内存地址。
度量内存主要性能指标是存储容量和存取时间。
存储容量是指存储可容纳的二进制信息量,描述存储容量的单位是字节。
存取时间是指存储器收到有效地址到在输出端出现有效数据的时间间隔。通常存取时间用纳秒 为单位。存取时间愈短,其性能愈好。
内存储器按其工作方式可分为随机存储器( Random Acess Memory,简称 RAM)和只读存储器( Read Only Memory,简称 Rom)两类。
①RAM
RAM在计算机工作时,既可从中读出信息,也可随时写入信息,所以, RAM是一种在计算机正常工作时可读 /写的存储器。在随机存储器中,以任意次序读写任意存储单元所用时间是相同的。目前所有的计算机大都使用半导体随机存储器。半导体随机存储器是一种集成电路,其中有成千上万个存储单元。
根据元器体结构的不同,随机存储器又可分为静态随机存储器( Static RAM,简称 SARM)和动态随机存储器( Dynamic RAM,简称 DRAM)两种。
静态随机存储器( SARM)集成度低,价格高。但存取速度快,它常用作高速缓冲存储器( Cache)。
Cache是指工作速度比一般内存快得多的存储器,它的速度基本上与 CPU速度相匹配,它的位置在 CPU与内存之间 (如图 2所示)。在通常情况下, Cache中保存着内存中部分数据映像。 CPU在读写数据时,首先访问 Cache。如果 Cache含有所需的数据,就不需要访问内存;如果 Cache中不含有所需的数据,才去访问内存。设置 Cache的目的,就是为了提高机器运行速度。
动态随机存储器使用半导体器件中分布电容上有无电荷来表示 “ 0”和 “ 1”的,因为保存在分布电容上的电荷会随着电容器的漏电而逐步消失,所以需要周期性的给电容充电,称为刷新。这类存储器集成度高、价格低、存储速度慢。
随机存储器存储当前使用的程序和数据,一旦机器断电,就会丢失数据,而且无法恢复。因此,用户在操作计算机过程中应养成随时存盘的习惯,以免断电时丢失数据。
( 图 2)
②ROM
只读存储器( ROM)只能做读出操作而不能做写入操作。只读存储器中的信息是在制造时用专门的设备一次性写入的,只读存储器用来存放固定不变重复执行的程序,只读存储器中的内容是永久性的,即使关机或断电也不会消失。
目前,有多种形式的只读存储器,常见的有如下几种:
PROM:可编程的只读存储器。
EPROM:可擦除的可编程只读存储器。
EEPROM:可用电擦除的可编程只读存储器。
CPU(运算器和控制器)和主存储器组成了计算机的主机部分。
( 2)外存储器
外存储器大都采用磁性和光学材料制成。与内存储器相比,外存储器的特点是存储容量大,价格较低, ,而且在断电的情况下也可以长期保存信息,所以称为永久性存储器。缺点是存取速度比内存储器慢,常见的外存储器有以下几种:
磁盘
磁盘是微型计算机系统中最重要的外部存储器 ,同时定它又是重要的输入输出设备,它即可作为输入设备,又可作为输出设备。它一般包括软磁盘存储器和硬磁盘存储器。磁盘属于磁表面存储设备。它的信息存储是一种电磁转换过程,它是通过磁头与磁盘片的相对运动来实现。
软盘驱动器
软盘驱动器简称软驱。软驱是数据和程序进入微型计算机的门户。软驱所用的软盘直径通常有 3.5英寸和 5.25英寸两中 .现在的微型计算机一般都配置 3.5英寸驱动器一个,其容量为 1.44MB,盘符为 “A: ”。
软盘的特点是成本低,重量轻,价格便宜,便于携带,缺点是存储容量小,且软盘容易损坏。
硬盘
硬盘也称固定盘。硬盘的存储容量,读 /写速度均比软盘高得多。磁盘是按柱面磁头号和扇区的格式组织存取信息的, (如图 4所示 )的柱面由一组盘片的同一磁道在纵向上所形成的同心圆柱面构成。柱面从外想内编号,同一柱面上的各个磁道和扇区的划分与软盘基本相同。 数据在硬盘上的位置通过柱面号,磁头号和扇区号三个参数来确定的,硬盘与硬盘驱动器固定在一起,硬盘格式化后,其使用方式与软盘一样,也是通过盘符标识符来确认。硬盘的盘符通常为 “C: ”,若系统配有多个硬盘或将一个物理硬盘划分为多个逻辑硬盘,则盘符可依次为 “C: ”、 “D”、 “E”、 “F”等。
( 图 4)
目前微型计算机中普遍使用了 3英寸和 5英寸硬盘,大都采用温切斯特( wenchester) 技术,所以有时称这类硬盘为温盘。
硬盘的特点是可靠性高,存储容量大,读写速度快,对环境要求不高。缺点是不便于携带,切工作时应避免振动。
光盘
光盘是用光学的方式制成的,光盘盘片上有一层可塑材料。写入数据时,永高能激光束照射光盘片,可在可塑层上灼出极小的坑,并以有无小坑表示数字 “ 0”和 “ 1”,当数据全部写入光盘后,再在可塑层上喷涂一层金属材料,这样光盘就不能再写入数据。再读出数据时,永低能激光束入射光盘,利用盘表面上的小坑和平面处的不同反射来区分 “ 0”和 “ 1”。
目前微型计算机中大都配有只读式光盘( COMPACT DISK READ ONLY MEMORY,简称 CD-ROM),每张关盘容量可达 650MB,可存放程序,文本,图象,音乐和电影等各种信息。
光盘需要语光盘驱动器配合使用。光盘驱动器(简称光驱)是多媒体电脑的重要输入设备。光驱的盘符一般为紧邻着硬盘盘符后的那一个英文字母来表示。
根据使用方式及性能的不同,可将光盘分为三类:
①只读式关盘( CD-ROM):用户只能读取而无法修改其中的数据。
②一次性写入光盘( Write Once Read Many time,简称 WORM):用户可以写入一次,但可多次读取。
③可擦除光盘:用户可以像用软盘一样对其进行多次读 /写操作。
④光盘的特点 :
1) 存储容量大 ,价格低 ;
2) 不怕电磁干扰 ,存储密度高 ,可靠性高 ;
3) 存取速度在不断增高。
*输入设备
• 键盘( Keyboard ):目前大多使用 104 或 107 键盘
• 鼠标( Mouse ):主要有机械型鼠标和光电型鼠标两种
• 手写笔
• 触摸屏
• 麦克风
• 扫描仪( Scanner )
• 视频输入设备
• 条形码扫描
*输出设备
• 显示器( Monitor ):目前主要有 CRT (阴极射线管)显示器和 LCD 液晶显示器。
• 打印机( Printer ):主要有针式打印机、喷墨打印机、激光打印机。
• 绘图仪
• 音箱
*总线
计算机总线是一组连接各个部件的公共通信线。计算机中的各个部件是通过总线相连的,因此各个部件间的通信关系变成面向总线的单一关系 (如图所示)。但是任一瞬间总线上只能出现一个部件发往另一个部件的信息,这意味着总线只能分时使用,而这是需要加以控制的。总线使用权的控制是设计计算机系统时要认真考虑的重要问题。
总线是一组物理导线,并非一根。根据总线上传送的信息不同,分为地址总线、数据总线和控制总线。
① 地址总线
地址总线传送地址信息。地址是识别信息存放位置的编号,主存储器的每个存储单元及 I/O接口中不同的设备都有各自不同的地址。地址总线是 CPU向主存储器和 I/O接口传送地址信息的通道,它是自 CPU向外传输的单向总线。
②数据总线
数据总线传送系统中的数据或指令。数据总线是双向总线,一方面作为 CPU向主存储器和 I/O接口传送数据的通道。另一方面,是主存储器和 I/O接口向 CPU传送数据的通道,数据总线的宽度与 CPU的字长有关。
③控制总线
控制总线传送控制信号。控制总线是 CPU向主存储器和 I/O接口发出命令信号的通道,又是外界向 CPU传送状态信息的通道。
我们通常用总线宽度和总线频率来表示总线的特征。总线宽度为一次能并行传输的二进制位数,即 32位总线一次能传送 32位数据, 64位一次能传送 64位数据。总线频率则用来表示总线的速度,目前常见的总线频率为 66MHZ, 100MHZ, 133MHZ或更高。
总线在发展过程中已逐步形成标准化,常见的总线标准有 ISA总线 PCI总线、 EISA总线和 AGP总线。
•ISA( Instry Standard Archiitecture,工业标准) 总线是一种 16位的总线结构,适用范围广,因为很多的接口卡都是根据 ISA标准生产的。
•CI( Peripheral Component Interconnection,外部设备互连)总线是一种 32位的高性能总线,可扩展到 64位,与 ISA 总线兼容。目前,高性能微型机主板上都设有 PCI总线。该总线标准性能先进,成本较低,可扩充性好,特别是对于微软提出的 “即插即用 ”方案的很好支持,现已成为奔腾级以上普遍采用的外设接插总线。
•AGP( Accelerated Graphics port,图形加速接口)总线是随着三维图形的应用而发展起来的一种总线标准。三维图形对计算机速度提出了很高的要求,使得 PIC总线传送速度变得很紧张, AGP在图形与内存之间提供了一条直接的访问途径。
•EISA( Extended Instry Standard Architecture,扩展工业标准结构)总线是对 ISA总线的扩展。
(二)计算机软件
计算机软件可分为系统软件和应用软件两大类。
• •系统软件:系统软件是计算机必备的,用以实现计算机系统的管理、控制、运行、维护,并完成应用程序的装入、编译等任务的程序。系统软件与具体应用无关,是在系统一级上提供的服务。
常用的系统软件:操作系统、编译程序、语言处理程序和数据库管理系统等。
例如:
操作系统:DOS 、 Windows95/98/2000 、 Unix 、 Linux 、 WindowsNT ;
编译系统:机器语言,汇编语言和高级语言
数据库系统:Foxpro,Access,Orale,Sybase,DB2和Informix
• •应用软件:应用软件是为了解决计算机应用中的实际问题而编制的程序。它包括商品化的通用软件和实用软件,也包括用户自己编制的各种应用程序。
按照应用软件的应用领域与开发方式,可以把应用软件分为三类:
① 定制软件
定制软件是针对某些具体应用问题而研制的软件。这类软件完全按照用户自己的特定需求而专门进行开发的,应用面相对较窄,运行效率较高。如:股票分析软件、工资管理软件、学籍管理软件和企业经营管理软件等。
② 应用软件包
在某个应用领域中有一定通用性的软件,通常称为应用软件。应用软件包可能不能满足该领域内的所有用户的需要,通常用户购买这类软件后,需要经过二次开发后才能投入实际使用。如财务管理软件包、统计软件包和生物医用软件包等。
③流行应用软件
在一些相对广泛使用的领域中有着相当多用户的流行应用软件,这些软件不断推出新的版本,不断改进其功能,效率和使用的方便性。如:文字处理软件、电子表格软件和绘图软件等。
⑻ 计算机存储系统有哪些部分组成,各自特点
计算机的存储系统
一、存储器:是计算机的重要组成部分.
它可分为:
计算机内部的存储器(简称内存)
计算机外部的存储器(简称外存)
内存储器从功能上可以分为:读写存储器
RAM、只读存储器ROM两大类
计算机存储容量以字节为单位,它们是:字节B(
1Byte=8bit)、千字节(1KB=1024B)、兆字节(1MB=1024KB)、千兆字节(1GB=1024MB)、1TB=1024GB
二、计算机的外存储器一般有:软盘和软驱、硬盘、CD-ROM、可擦写光驱即CD-RW光驱还有USB接口的移动硬盘、光驱、或可擦写电子硬盘(优盘)等。
三、存储器的容量的基本单位是字节(Byte),并有下列的运算换算关系:
1KB=1024Bytes
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
1个汉字在计算机内需要2个字节来存储;
1个英文字符(即ASCII码)在计算机中需要1个字节来存储;
1个字节相当于8个二进制位。
⑼ 计算机存储系统的分类及其特点
计算机存储器的种类和特点 一、RAM(Random Access Memory,随机存取存储器) RAM的特点是:电脑开机时,操作系统和应用程序的所有正在运行的数据和程序都会放置其中,并且随时可以对存放在里面的数据进行修改和存取。它的工作需要由持续的电力提供,一旦系统断电,存放在里面的所有数据和程序都会自动清空掉,并且再也无法恢复。 根据组成元件的不同,RAM内存又分为以下十八种: 01.DRAM(Dynamic RAM,动态随机存取存储器) 这是最普通的RAM,一个电子管与一个电容器组成一个位存储单元,DRAM将每个内存位作为一个电荷保存在位存储单元中,用电容的充放电来做储存动作,但因电容本身有漏电问题,因此必须每几微秒就要刷新一次,否则数据会丢失。存取时间和放电时间一致,约为2~4ms。因为成本比较便宜,通常都用作计算机内的主存储器。 02.SRAM(Static RAM,静态随机存取存储器) 静态,指的是内存里面的数据可以长驻其中而不需要随时进行存取。每6颗电子管组成一个位存储单元,因为没有电容器,因此无须不断充电即可正常运作,因此它可以比一般的动态随机处理内存处理速度更快更稳定,往往用来做高速缓存。 03.VRAM(Video RAM,视频内存) 它的主要功能是将显卡的视频数据输出到数模转换器中,有效降低绘图显示芯片的工作负担。它采用双数据口设计,其中一个数据口是并行式的数据输出入口,另一个是串行式的数据输出口。多用于高级显卡中的高档内存。 04.FPM DRAM(Fast Page Mode DRAM,快速页切换模式动态随机存取存储器) 改良版的DRAM,大多数为72Pin或30Pin的模块。传统的DRAM在存取一个BIT的数据时,必须送出行地址和列地址各一次才能读写数据。而FRM DRAM在触发了行地址后,如果CPU需要的地址在同一行内,则可以连续输出列地址而不必再输出行地址了。由于一般的程序和数据在内存中排列的地址是连续的,这种情况下输出行地址后连续输出列地址就可以得到所需要的数据。FPM将记忆体内部隔成许多页数Pages,从512B到数KB不等,在读取一连续区域内的数据时,就可以通过快速页切换模式来直接读取各page内的资料,从而大大提高读取速度。在96年以前,在486时代和PENTIUM时代的初期,FPM DRAM被大量使用。 05.EDO DRAM(Extended Data Out DRAM,延伸数据输出动态随机存取存储器) 这是继FPM之后出现的一种存储器,一般为72Pin、168Pin的模块。它不需要像FPM DRAM那样在存取每一BIT 数据时必须输出行地址和列地址并使其稳定一段时间,然后才能读写有效的数据,而下一个BIT的地址必须等待这次读写操作完成才能输出。因此它可以大大缩短等待输出地址的时间,其存取速度一般比FPM模式快15%左右。它一般应用于中档以下的Pentium主板标准内存,后期的486系统开始支持EDO DRAM,到96年后期,EDO DRAM开始执行。。 06.BEDO DRAM(Burst Extended Data Out DRAM,爆发式延伸数据输出动态随机存取存储器) 这是改良型的EDO DRAM,是由美光公司提出的,它在芯片上增加了一个地址计数器来追踪下一个地址。它是突发式的读取方式,也就是当一个数据地址被送出后,剩下的三个数据每一个都只需要一个周期就能读取,因此一次可以存取多组数据,速度比EDO DRAM快。但支持BEDO DRAM内存的主板可谓少之又少,只有极少几款提供支持(如VIA APOLLO VP2),因此很快就被DRAM取代了。 07.MDRAM(Multi-Bank DRAM,多插槽动态随机存取存储器) MoSys公司提出的一种内存规格,其内部分成数个类别不同的小储存库 (BANK),也即由数个属立的小单位矩阵所构成,每个储存库之间以高于外部的资料速度相互连接,一般应用于高速显示卡或加速卡中,也有少数主机板用于L2高速缓存中。 08.WRAM(Window RAM,窗口随机存取存储器) 韩国Samsung公司开发的内存模式,是VRAM内存的改良版,不同之处是它的控制线路有一、二十组的输入/输出控制器,并采用EDO的资料存取模式,因此速度相对较快,另外还提供了区块搬移功能(BitBlt),可应用于专业绘图工作上。 09.RDRAM(Rambus DRAM,高频动态随机存取存储器) Rambus公司独立设计完成的一种内存模式,速度一般可以达到500~530MB/s,是DRAM的10倍以上。但使用该内存后内存控制器需要作相当大的改变,因此它们一般应用于专业的图形加速适配卡或者电视游戏机的视频内存中。 10.SDRAM(Synchronous DRAM,同步动态随机存取存储器) 这是一种与CPU实现外频Clock同步的内存模式,一般都采用168Pin的内存模组,工作电压为3.3V。 所谓clock同步是指内存能够与CPU同步存取资料,这样可以取消等待周期,减少数据传输的延迟,因此可提升计算机的性能和效率。 11.SGRAM(Synchronous Graphics RAM,同步绘图随机存取存储器)DRAM的改良版,它以区块Block,即每32bit为基本存取单位,个别地取回或修改存取的资料,减少内存整体读写的次数,另外还针对绘图需要而增加了绘图控制器,并提供区块搬移功能(BitBlt),效率明显高于SDRAM。 12.SB SRAM(Synchronous Burst SRAM,同步爆发式静态随机存取存储器) 一般的SRAM是异步的,为了适应CPU越来越快的速度,需要使它的工作时脉变得与系统同步,这就是SB SRAM产生的原因。 13.PB SRAM(Pipeline Burst SRAM,管线爆发式静态随机存取存储器) CPU外频速度的迅猛提升对与其相搭配的内存提出了更高的要求,管线爆发式SRAM取代同步爆发式SRAM成为必然的选择,因为它可以有效地延长存取时脉,从而有效提高访问速度。 14.DDR SDRAM(Double Data Rate二倍速率同步动态随机存取存储器) 作为SDRAM的换代产品,它具有两大特点:其一,速度比SDRAM有一倍的提高;其二,采用了DLL(Delay Locked Loop:延时锁定回路)提供一个数据滤波信号。这是目前内存市场上的主流模式。 15.SLDRAM (Synchronize Link,同步链环动态随机存取存储器) 这是一种扩展型SDRAM结构内存,在增加了更先进同步电路的同时,还改进了逻辑控制电路,不过由于技术显示,投入实用的难度不小。 16.CDRAM(CACHED DRAM,同步缓存动态随机存取存储器) 这是三菱电气公司首先研制的专利技术,它是在DRAM芯片的外部插针和内部DRAM之间插入一个SRAM作为二级CACHE使用。当前,几乎所有的CPU都装有一级CACHE来提高效率,随着CPU时钟频率的成倍提高,CACHE不被选中对系统性能产生的影响将会越来越大,而CACHE DRAM所提供的二级CACHE正好用以补充CPU一级CACHE之不足,因此能极大地提高CPU效率。 17.DDRII (Double Data Rate Synchronous DRAM,第二代同步双倍速率动态随机存取存储器) DDRII 是DDR原有的SLDRAM联盟于1999年解散后将既有的研发成果与DDR整合之后的未来新标准。DDRII的详细规格目前尚未确定。 18.DRDRAM (Direct Rambus DRAM) 是下一代的主流内存标准之一,由Rambus 公司所设计发展出来,是将所有的接脚都连结到一个共同的Bus,这样不但可以减少控制器的体积,已可以增加资料传送的效率。
⑽ 简要说明计算机系统的构成与工作原理
计算机的工作原理
半个世纪以来,计算机已发展成为一个庞大的家族,尽管各种类型的性能、结构、应用等方面存在着差别,但是它们的基本组成结构却是相同的。现在我们所使用的计算机硬件系统的结构一直沿用了由美籍着名数学家冯?诺依曼提出的模型,它由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大功能部件组成。
随着信息技术的发展,各种各样的信息,例如:文字、图像、声音等经过编码处理,都可以变成数据。于是,计算机就能够实现多媒体信息的处理。
各种各样的信息,通过输入设备,进入计算机的存储器,然后送到运算器,运算完毕把结果送到存储器存储,最后通过输出设备显示出来。整个过程由控制器进行控制。
计算机系统的基本硬件组成及工作原理示意图
动态随机存储器使用半导体器件中分布电容上有无电荷来表示 “0”和 “1”的,因为保存在分布电容上的电荷会随着电容器的漏电而逐步消失,所以需要周期性的给电容充电,称为刷新。这类存储器集成度高、价格低、存储速度慢。
随机存储器存储当前使用的程序和数据,一旦机器断电,就会丢失数据,而且无法恢复。因此,用户在操作计算机过程中应养成随时存盘的习惯,以免断电时丢失数据。
②ROM
只读存储器(ROM)只能做读出操作而不能做写入操作。只读存储器中的信息是在制造时用专门的设备一次性写入的,只读存储器用来存放固定不变重复执行的程序,只读存储器中的内容是永久性的,即使关机或断电也不会消失。
目前,有多种形式的只读存储器,它们在特定条件下可以擦除,重写信息,常见的有如下几种:
PROM:可编程的只读存储器。 (Programmable ROM)
EPROM:可擦除的可编程只读存储器。(Erasable ROM)
EEPROM:可用电擦除的可编程只读存储器。(Electronic Erasable ROM / E2PROM )
CPU(运算器和控制器)和主存储器组成了计算机的主机部分。
(2)外存储器
外存储器大都采用磁性和光学材料制成。与内存储器相比,外存储器的特点是存储容量大,价格较低,而且在断电的情况下也可以长期保存信息,所以称为永久性存储器。缺点是存取速度比内存储器慢(依靠机械转动选择数据区域),常见的外存储器有以下几种:
硬盘:硬盘的特点是可靠性高,存储容量大,读写速度快,对环境要求不高。缺点是不便于携带,切工作时应避免振动。
光盘:光盘是用光学的方式制成的,光盘盘片上有一层可塑材料。写入数据时,永高能激光束照射光盘片,可在可塑层上灼出极小的坑,并以有无小坑表示数字 “ 0”和 “ 1”,当数据全部写入光盘后,再在可塑层上喷涂一层金属材料,这样光盘就不能再写入数据。再读出数据时,永低能激光束入射光盘,利用盘表面上的小坑和平面处的不同反射来区分 “ 0”和 “ 1”。目前微型计算机中大都配有只读式光盘(COMPACT DISK READ ONLY MEMORY,简称 CD-ROM),每张关盘容量可达 650MB,DVD可达4G,可存放程序,文本,图象,音乐和电影等各种信息。
4、输入设备
键盘(Keyboard )、鼠标(Mouse )、手写笔、触摸屏、麦克风 、扫描仪(Scanner )、条形码扫描、视 频输入设备。
5、输出设备
o显示器(Monitor ):目前主要有 CRT (阴极射线管)显示器和 LCD 液晶显示器。
o打印机(Printer ):主要有针式打印机、喷墨打印机、激光打印机。
o绘图仪 o音箱
*总线
计算机总线是一组连接各个部件的公共通信线。计算机中的各个部件是通过总线相连的,因此各个部件间的通信关系变成面向总线的单一关系。但是任一瞬间总线上只能出现一个部件发往另一个部件的信息,这意味着总线只能分时使用,而这是需要加以控制的。总线使用权的控制是设计计算机系统时要认真考虑的重要问题。
总线是一组物理导线,并非一根。根据总线上传送的信息不同,分为数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus)和控制总线CB(Control Bus)。
① 地址总线
地址总线传送地址信息。地址是识别信息存放位置的编号,主存储器的每个存储单元及 I/O接口中不同的设备都有各自不同的地址。地址总线是 CPU向主存储器和 I/O接口传送地址信息的通道,它是自 CPU向外传输的单向总线。 地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小,比如8位微机的地址总线为16位,则其最大可寻址空间为2^16=64KB,16位微型机的地址总线为20位,其可寻址空间为2^20=1MB。一般来说,若地址总线为n位,则可寻址空间为2n字节。
②数据总线
数据总线传送系统中的数据或指令。数据总线是双向总线,一方面作为 CPU向主存储器和 I/O接口传送数据的通道。另一方面,是主存储器和 I/O接口向 CPU传送数据的通道,数据总线的宽度与 CPU的字长有关。通常与微处理的字长相一致。例如Intel 8086微处理器字长16位,其数据总线宽度也是16位。需要指出的是,数据的含义是广义的,它可以是真正的数据,也可以指令代码或状态信息,有时甚至是一个控制信息,因此,在实际工作中,数据总线上传送的并不一定仅仅是真正意义上的数据。
③控制总线
控制总线传送控制信号。控制总线是 CPU向主存储器和 I/O接口发出命令信号的通道,又是外界向 CPU传送状态信息的通道。
我们通常用总线宽度和总线频率来表示总线的特征。总线宽度为一次能并行传输的二进制位数,即 32位总线一次能传送 32位数据, 64位一次能传送 64位数据。总线频率则用来表示总线的速度。