冯·诺依曼型计算机是一种基于存储程序原理和程序控制原理的计算机设计方案,其特点主要有以下几点:
1. 采用二进制数表示数据和指令;
2. 将指令和数据存储在内部存储器中,并且按照一定的顺序自动依次执行指令;
3. 由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成基本硬件系统;
4. 控制器负责控制程序和数据的存取及程序的执行;
5. 运算器是整个计算机系统的核心。
微处理器和微型计算机的发展经历了六个阶段,各阶段典型芯片的特点如下:
1. 第一代:4位、8位低档微处理器,以Intel 4004为代表,其特点是集成2300多个晶体管,主频108KHz,寻址范围为640Byte,指令系统简单;
2. 第二代:8位中高档微处理器,以Intel 8080为代表,其特点是集成6000晶体管,主频2MHz,指令系统较为完善,寻址能力有所增强;
3. 第三代:16位微处理器,以Intel 8086为代表,其特点是集成29000晶体管,主频5MHz/8MHz/10MHz,寻址能力达到1MB;
4. 第四代:32位微处理器,以Intel 80386为代表,其特点是集成27.5万个晶体管,主频33MHz,可以进行4GB物理寻址,拥有分段存储和分页存储部件,能够管理64TB的虚拟存储空间;
5. 第五代:超级32位微处理器,以Intel Pentium系列为代表,采用新式处理器结构,性能在数据加密、视频压缩和对等网络等方面有较大幅度提升;
6. 第六代:64位微处理器,以Intel公司与HP公司联合开发的Merced为代表,采用全新的IA-64结构设计,使用长指令字、指令预测、分支消除、推理装入等先进技术。
微型计算机具有运算速度快、计算精度高、记忆能力和逻辑判断能力、可自动连续工作等特点,并且功能强大、可靠性高、价格低廉、结构灵活、适应性强、体积小、重量轻、功耗低。其性能指标与系统结构、指令系统、硬件组成、外部设备以及软件配备等因素相关。常用的性能指标包括:字长、主频、内存容量、指令数、基本指令执行时间、可靠性、兼容性、维护方便以及性能价格比等。
微型计算机硬件通常由微处理器、内存储器、外存储器、系统总线、接口电路、输入/输出设备等部件组成。主要组成部件的功能和特点如下:
1. 微处理器:是微型计算机的核心,由运算单元、控制单元、寄存器组和总线接口部件等组成,负责统一协调、管理和控制各个部件的工作;
2. 内存储器:存放计算机工作过程中需要的操作数据和程序,分为随机存储器RAM和只读存储器ROM。RAM用于存放当前运行的程序和数据,特点是信息可读可写,但断电后会丢失;而ROM用于存放固定程序和数据,关机后信息依然保持;
3. 系统总线:包括数据总线、地址总线和控制总线,是CPU与其它部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道;
4. 输入/输出接口电路:完成微型计算机与外部设备之间的信息交换;
5. 主机板:由CPU插座、芯片组、内存插槽、系统BIOS、CMOS、总线扩展槽、串行/并行接口、各种跳线和一些辅助电路等硬件组成;
6. 外存储器:使用最多的是磁盘存储器(软盘、硬盘)和光盘存储器。外存储器容量大,保存的信息不会丢失;
7. 输入/输出设备:是微型计算机系统与外部进行通信联系的主要装置,常用设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机和扫描仪等。
系统总线是CPU与其它部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道,主要分为三类:
1. 数据总线:用来传送数据,主要实现CPU与内存储器或I/O设备之间的数据交换;
2. 地址总线:用来传送地址,主要实现CPU向内存储器和I/O设备发送地址信号;
3. 控制总线:用来传送控制信息,主要实现CPU对内存储器和I/O设备的控制。
微型计算机的原理与技术特点涉及了其基本架构、发展历程、核心部件的功能与特点,以及计算机硬件的组成与总线技术等多方面内容,是理解和应用微型计算机所必须掌握的基础知识。
- 1
- 2
- 3
前往页