计算机硬件
总线系统
总线是CPU与外围设备之间传输信息的一组公用信号线。如果每种设备都分别引入一组线路与CPU相连将会导致系统线路杂乱无章。为简化硬件电路和系统结构,计算机引入了一组可供多种设备共同使用的数据传输线路,这就是总线
总线分串行和并行之分,串行总线在不同硬件设备之间一位一位地传输数据;而并行总线在不同硬件之间能够同时传输多位数据。
总线的主要性能参数有:
1、总线的带宽(总线数据传输速率)
总线的带宽指的是单位时间内总线上传送的数据量,即每秒钟传送MB的最大稳态数据传输率。与总线密切相关的两个因素是总线的位宽和总线的工作频率,它们之间的关系:
·总线的带宽=总线的工作频率*总线的位宽/8或者
2、总线的位宽
总线的位宽指的是总线能同时传送的二进制数据的位数,或数据总线的位数,即32位、64位等总线宽度的概念。总线的位宽越宽,每秒钟数据传输率越大,总线的带宽越宽。
3、总线的工作频率
总线的工作时钟频率以MHZ为单位,工作频率越高,总线工作速度越快,总线带宽越宽。
总线在计算机系统中按层次划分,通常分为 3 层,每一层总线的工作频率不同,能够兼容响应速度不同的各种设备。
- 片内总线:CPU内部各功能单元的连线。
- 系统总线:主机内部的总线,用于连接CPU、主存和 I/O 接口。
- 外部总线:主机外部的总线,用于连接设备或者其他不同的计算机系统。如 USB 总线、ATA总线等。
端口和连接电缆
端口是系统单元和外部设备的连接插槽,也就是接口中的寄存器。根据需要一个接口可以由多个端口,每一个接口可以有多个端口,每一个端口都有地址,方便主机寻址。有些端口专门用于连接特定的设备,如键盘和鼠标端口,而多数端口则具有通用性,可连接各种外设,如 USB 接口。连接电缆是端口与输入输出设备之间的连接线。
常用的端口:
- 串口
- 并口
- USB接口
- AGP接口
- PCI接口
- 音频接口
计算机的基本工作原理
计算机是按照事先编制的程序执行的,程序是指令的集合,按照一定的逻辑结构安排指令顺序,按照这个顺序执行指令即可解决某个应用任务或某种具体操作。
指令和数据是不分区别地以二进制代码形式放在内存中, CPU 能够识别哪些是指令,哪些是数据指令被送往控制器进行译码分析,产生相应的命令去控制计算机的各个部件;数据被送往运算器参加各种操作。一个指令执行完, CPU 会自动取下一条指令,如此循环下去。
指令
指令是能被计算机识别并执行的二进制编码,由两部分组成,即操作码和操作数。
操作码字段指明该指令操作数的地址,即参加运算的数据应从储存区的哪个单元取,运算结果应放在哪个单元。
一条指令必须包含下列信息:
操作码:具体说明了操作的性质和功能。
操作数的地址:CPU通过该地址就可以取得所需的操作数。
操作结果的存储地址:把对操作数的处理所产生的结果保存在该地址中,以便再次使用。