1.2计算机硬件组成
考点5 CPU芯片的发展历史
在计算机系统中,CPU是最重要的,它直接影响着计算机的性能:
早期的CPU都是8位机,如Intel 8080,它是第一台微型计算机的CPU。当时的8位芯片还有摩托罗拉的6800和Zilog公司的Z80。
中期的CPU都是16位机,如Intel 8088(严格意义上说,它是一块准16位芯片,它的内部体系结构是16位的,但与外围设备的通信却采用8位总线)。
近期的CPU则是32位机,如Intel公司的奔腾芯片,它的诞生是计算机史上的一大革命,它为运行大型应用软件提供了重要的硬件平台,此时其他公司的芯片有AMD的K6、Cyrix公司的MII及IDT公司的WinChip芯片等。如今的CPU已经进入了64位时代,如AMD公司的速龙64芯片。
考点6 奔腾芯片的技术特点
1超标量技术
超标量技术的实质是牺牲空间换取时间,它通过内置多条流水线同时执行多个处理。奔腾的多条流水线由U指令流水线和V指令流水线,以及一条浮点指令流水线组成,这两条整数指令流水线都包括ALU、地址生成电路及与高速缓冲器的接口。流水线U可以执行精简指令,也可以执行复杂指令,而流水线V只能执行精简指令。这两条流水线如果同时工作,则它们必须都执行精简指令。
2超流水线技术
超流水线技术的实质是牺牲时间换取空间,它在一个机器周期内完成一个或者多个操作。奔腾的流水线一般分为整数流水线和浮点流水线。整数流水线分为4级,即指令预取、译码、执行、写回结果;浮点流水线可以分为8级,除了与整数流水线相同的4级以外,还包括2级浮点操作、1级四舍五入及写回浮点运算结果和1级出错报告。
3分支预测
在奔腾芯片上内置了一个分支目标缓存器,用来动态地预测程序分支的转移情况,从而使流水线的吞吐率能保持较高的水平。
4双Cache的哈佛结构
哈佛结构的特点是CPU有两个缓存:一个用于缓存指令,一个用于缓存数据。这就大大提高了访问Cache的命中率,从而不必搜寻整个存储器,就能得到所需的指令与数据。哈佛结构对于保持流水线的持续流动有重要意义。
5固化常用指令
因为硬件的速度比软件快得多,所以奔腾把一些常用指令固化,用硬件来实现,这使指令的速度进一步地加快。
6增强的64位数据总线
虽然我们说奔腾是32位的,这是因为它的内部总线是32位的。但是它与存储器之间的外部总线却是64位的,这大大提高了其处理数据的能力。
7总线周期通道技术
总线周期通道技术能使CPU在第一周期完成之前就开始第二周期,这样内存子系统就有更多的时间对地址进行译码。
8采用局部总线技术
局部总线技术有两个标准,一个是PCI标准,另一个是VESA标准奔腾采用了PCI标准,采用该标准能容纳较先进的硬件设计,能支持多处理、多媒体及数据量很大的应用。采用该标准以后,主板与芯片集的设计将大大简化。
9能源效率技术
当系统不工作时,出于节省能源的考虑,CPU被设计为自动进入低耗电的睡眠模式。而且系统恢复到全速状态只需毫秒级的时间。
10错误检测及功能冗余校验技术
奔腾具有内部错误检测功能和功能冗余校验技术。前者可以在内部多处设置奇偶校验,保证了数据传送的正确性;后者能通过比较双工系统的运算结果,判断系统是否出现异常操作。
11支持多重处理
奔腾支持几个CPU同时工作。由于奔腾提供了数据一致性及存储器的定序存取功能,使它适合于多机环境下数据的交换和任务的分配,从而通过多机合作能够共同解决一些比较复杂的问题。
考点7 主板技术
1主板的组成
主板是计算机主机的主要部件,由5部分组成:CPU、存储器、总线、插槽和电源。CPU是最重要的部分,控制着整个机器的运行;存储器用来存储临时数据和一些需要执行的程序;总线则负责各个部件之间信息的传递;插槽用来扩展计算机的功能;电源则为各个部件提供能源。
2主板的分类
主板的分类方法很多,下面介绍常用的分类方法。
(l)按CPU芯片分类,如386主板、PⅡ主板、PⅢ主板、P4主板等。
(2)按CPU插座分类,如Socket 7主板、Slot 1主板等。
(3)按主板的规格分类,如AT主板、Baby-AT主板、ATX主板等
(4)按芯片集分类,如TX主板、LX主板、BX主板等。
(5)按数据端口分类,如SCSI主板、EDO主板、AGP主板等。
(6)按是否即插即用分类,如PnP主板、非PnP主板等。
(7)按扩展槽分类,如EISA主板、PCI主板、USB主板等
3网卡
网卡又叫网络适配器,它的主要功能包括:实现与主机总线的通信连接,解释并执行主机的控制命令;实现数据链路层的功能,如形成数据帧、差错校验、发送、接收等;实现物理层的功能,如对发送信号的传输驱动、对进来信号进行侦听与接收、对数据的缓存及串行、并行转换等。