1.2計(jì)算機(jī)硬件組成
考點(diǎn)5 CPU芯片的發(fā)展歷史
在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU是最重要的，它直接影響著計(jì)算機(jī)的性能：
早期的CPU都是8位機(jī)，如Intel 8080，它是第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的CPU。當(dāng)時(shí)的8位芯片還有摩托羅拉的6800和Zilog公司的Z80。
中期的CPU都是16位機(jī)，如Intel 8088(嚴(yán)格意義上說(shuō)，它是一塊準(zhǔn)16位芯片，它的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)是16位的，但與外圍設(shè)備的通信卻采用8位總線(xiàn))。
近期的CPU則是32位機(jī)，如Intel公司的奔騰芯片，它的誕生是計(jì)算機(jī)的一*，它為運(yùn)行大型應(yīng)用軟件提供了重要的硬件平臺(tái)，此時(shí)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已經(jīng)進(jìn)入了64位時(shí)代，如AMD公司的速龍64芯片。
考點(diǎn)6 奔騰芯片的技術(shù)特點(diǎn)
1超標(biāo)量技術(shù)
超標(biāo)量技術(shù)的實(shí)質(zhì)是犧牲空間換取時(shí)間，它通過(guò)內(nèi)置多條流水線(xiàn)同時(shí)執(zhí)行多個(gè)處理。奔騰的多條流水線(xiàn)由U指令流水線(xiàn)和V指令流水線(xiàn)，以及一條浮點(diǎn)指令流水線(xiàn)組成，這兩條整數(shù)指令流水線(xiàn)都包括ALU、地址生成電路及與高速緩沖器的接口。流水線(xiàn)U可以執(zhí)行精簡(jiǎn)指令，也可以執(zhí)行復(fù)雜指令，而流水線(xiàn)V只能執(zhí)行精簡(jiǎn)指令。這兩條流水線(xiàn)如果同時(shí)工作，則它們必須都執(zhí)行精簡(jiǎn)指令。
2超流水線(xiàn)技術(shù)
超流水線(xiàn)技術(shù)的實(shí)質(zhì)是犧牲時(shí)間換取空間，它在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成一個(gè)或者多個(gè)操作。奔騰的流水線(xiàn)一般分為整數(shù)流水線(xiàn)和浮點(diǎn)流水線(xiàn)。整數(shù)流水線(xiàn)分為4級(jí)，即指令預(yù)取、譯碼、執(zhí)行、寫(xiě)回結(jié)果；浮點(diǎn)流水線(xiàn)可以分為8級(jí)，除了與整數(shù)流水線(xiàn)相同的4級(jí)以外，還包括2級(jí)浮點(diǎn)操作、1級(jí)四舍五入及寫(xiě)回浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)果和1級(jí)出錯(cuò)報(bào)告。
3分支預(yù)測(cè)
在奔騰芯片上內(nèi)置了一個(gè)分支目標(biāo)緩存器，用來(lái)動(dòng)態(tài)地預(yù)測(cè)程序分支的轉(zhuǎn)移情況，從而使流水線(xiàn)的吞吐率能保持較高的水平。
4雙Cache的哈佛結(jié)構(gòu)
哈佛結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是CPU有兩個(gè)緩存：一個(gè)用于緩存指令，一個(gè)用于緩存數(shù)據(jù)。這就大大提高了訪(fǎng)問(wèn)Cache的命中率，從而不必搜尋整個(gè)存儲(chǔ)器，就能得到所需的指令與數(shù)據(jù)。哈佛結(jié)構(gòu)對(duì)于保持流水線(xiàn)的持續(xù)流動(dòng)有重要意義。
5固化常用指令
因?yàn)橛布乃俣缺溶浖斓枚啵员简v把一些常用指令固化，用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，這使指令的速度進(jìn)一步地加快。
6增強(qiáng)的64位數(shù)據(jù)總線(xiàn)
雖然我們說(shuō)奔騰是32位的，這是因?yàn)樗膬?nèi)部總線(xiàn)是32位的。但是它與存儲(chǔ)器之間的外部總線(xiàn)卻是64位的，這大大提高了其處理數(shù)據(jù)的能力。
7總線(xiàn)周期通道技術(shù)
總線(xiàn)周期通道技術(shù)能使CPU在第一周期完成之前就開(kāi)始第二周期，這樣內(nèi)存子系統(tǒng)就有更多的時(shí)間對(duì)地址進(jìn)行譯碼。
8采用局部總線(xiàn)技術(shù)
局部總線(xiàn)技術(shù)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是PCI標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)是VESA標(biāo)準(zhǔn)奔騰采用了PCI標(biāo)準(zhǔn)，采用該標(biāo)準(zhǔn)能容納較先進(jìn)的硬件設(shè)計(jì)，能支持多處理、多媒體及數(shù)據(jù)量很大的應(yīng)用。采用該標(biāo)準(zhǔn)以后，主板與芯片集的設(shè)計(jì)將大大簡(jiǎn)化。
9能源效率技術(shù)
當(dāng)系統(tǒng)不工作時(shí)，出于節(jié)省能源的考慮，CPU被設(shè)計(jì)為自動(dòng)進(jìn)入低耗電的睡眠模式。而且系統(tǒng)恢復(fù)到全速狀態(tài)只需毫秒級(jí)的時(shí)間。
10錯(cuò)誤檢測(cè)及功能冗余校驗(yàn)技術(shù)
奔騰具有內(nèi)部錯(cuò)誤檢測(cè)功能和功能冗余校驗(yàn)技術(shù)。前者可以在內(nèi)部多處設(shè)置奇偶校驗(yàn)，保證了數(shù)據(jù)傳送的正確性；后者能通過(guò)比較雙工系統(tǒng)的運(yùn)算結(jié)果，判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常操作。
11支持多重處理
奔騰支持幾個(gè)CPU同時(shí)工作。由于奔騰提供了數(shù)據(jù)一致性及存儲(chǔ)器的定序存取功能，使它適合于多機(jī)環(huán)境下數(shù)據(jù)的交換和任務(wù)的分配，從而通過(guò)多機(jī)合作能夠共同解決一些比較復(fù)雜的問(wèn)題。
考點(diǎn)7 主板技術(shù)
1主板的組成
主板是計(jì)算機(jī)主機(jī)的主要部件，由5部分組成：CPU、存儲(chǔ)器、總線(xiàn)、插槽和電源。CPU是最重要的部分，控制著整個(gè)機(jī)器的運(yùn)行；存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)和一些需要執(zhí)行的程序；總線(xiàn)則負(fù)責(zé)各個(gè)部件之間信息的傳遞；插槽用來(lái)擴(kuò)展計(jì)算機(jī)的功能；電源則為各個(gè)部件提供能源。
2主板的分類(lèi)
主板的分類(lèi)方法很多，下面介紹常用的分類(lèi)方法。
(l)按CPU芯片分類(lèi)，如386主板、PⅡ主板、PⅢ主板、P4主板等。
(2)按CPU插座分類(lèi)，如Socket 7主板、Slot 1主板等。
(3)按主板的規(guī)格分類(lèi)，如AT主板、Baby-AT主板、ATX主板等
(4)按芯片集分類(lèi)，如TX主板、LX主板、BX主板等。
(5)按數(shù)據(jù)端口分類(lèi)，如SCSI主板、EDO主板、AGP主板等。
(6)按是否即插即用分類(lèi)，如PnP主板、非PnP主板等。
(7)按擴(kuò)展槽分類(lèi)，如EISA主板、PCI主板、USB主板等
3網(wǎng)卡
網(wǎng)卡又叫網(wǎng)絡(luò)適配器，它的主要功能包括：實(shí)現(xiàn)與主機(jī)總線(xiàn)的通信連接，解釋并執(zhí)行主機(jī)的控制命令；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的功能，如形成數(shù)據(jù)幀、差錯(cuò)校驗(yàn)、發(fā)送、接收等；實(shí)現(xiàn)物理層的功能，如對(duì)發(fā)送信號(hào)的傳輸驅(qū)動(dòng)、對(duì)進(jìn)來(lái)信號(hào)進(jìn)行偵聽(tīng)與接收、對(duì)數(shù)據(jù)的緩存及串行、并行轉(zhuǎn)換等。
考點(diǎn)5 CPU芯片的發(fā)展歷史
在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU是最重要的，它直接影響著計(jì)算機(jī)的性能：
早期的CPU都是8位機(jī)，如Intel 8080，它是第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的CPU。當(dāng)時(shí)的8位芯片還有摩托羅拉的6800和Zilog公司的Z80。
中期的CPU都是16位機(jī)，如Intel 8088(嚴(yán)格意義上說(shuō)，它是一塊準(zhǔn)16位芯片，它的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)是16位的，但與外圍設(shè)備的通信卻采用8位總線(xiàn))。
近期的CPU則是32位機(jī)，如Intel公司的奔騰芯片，它的誕生是計(jì)算機(jī)的一*，它為運(yùn)行大型應(yīng)用軟件提供了重要的硬件平臺(tái)，此時(shí)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已經(jīng)進(jìn)入了64位時(shí)代，如AMD公司的速龍64芯片。
考點(diǎn)6 奔騰芯片的技術(shù)特點(diǎn)
1超標(biāo)量技術(shù)
超標(biāo)量技術(shù)的實(shí)質(zhì)是犧牲空間換取時(shí)間，它通過(guò)內(nèi)置多條流水線(xiàn)同時(shí)執(zhí)行多個(gè)處理。奔騰的多條流水線(xiàn)由U指令流水線(xiàn)和V指令流水線(xiàn)，以及一條浮點(diǎn)指令流水線(xiàn)組成，這兩條整數(shù)指令流水線(xiàn)都包括ALU、地址生成電路及與高速緩沖器的接口。流水線(xiàn)U可以執(zhí)行精簡(jiǎn)指令，也可以執(zhí)行復(fù)雜指令，而流水線(xiàn)V只能執(zhí)行精簡(jiǎn)指令。這兩條流水線(xiàn)如果同時(shí)工作，則它們必須都執(zhí)行精簡(jiǎn)指令。
2超流水線(xiàn)技術(shù)
超流水線(xiàn)技術(shù)的實(shí)質(zhì)是犧牲時(shí)間換取空間，它在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成一個(gè)或者多個(gè)操作。奔騰的流水線(xiàn)一般分為整數(shù)流水線(xiàn)和浮點(diǎn)流水線(xiàn)。整數(shù)流水線(xiàn)分為4級(jí)，即指令預(yù)取、譯碼、執(zhí)行、寫(xiě)回結(jié)果；浮點(diǎn)流水線(xiàn)可以分為8級(jí)，除了與整數(shù)流水線(xiàn)相同的4級(jí)以外，還包括2級(jí)浮點(diǎn)操作、1級(jí)四舍五入及寫(xiě)回浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)果和1級(jí)出錯(cuò)報(bào)告。
3分支預(yù)測(cè)
在奔騰芯片上內(nèi)置了一個(gè)分支目標(biāo)緩存器，用來(lái)動(dòng)態(tài)地預(yù)測(cè)程序分支的轉(zhuǎn)移情況，從而使流水線(xiàn)的吞吐率能保持較高的水平。
4雙Cache的哈佛結(jié)構(gòu)
哈佛結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是CPU有兩個(gè)緩存：一個(gè)用于緩存指令，一個(gè)用于緩存數(shù)據(jù)。這就大大提高了訪(fǎng)問(wèn)Cache的命中率，從而不必搜尋整個(gè)存儲(chǔ)器，就能得到所需的指令與數(shù)據(jù)。哈佛結(jié)構(gòu)對(duì)于保持流水線(xiàn)的持續(xù)流動(dòng)有重要意義。
5固化常用指令
因?yàn)橛布乃俣缺溶浖斓枚啵员简v把一些常用指令固化，用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，這使指令的速度進(jìn)一步地加快。
6增強(qiáng)的64位數(shù)據(jù)總線(xiàn)
雖然我們說(shuō)奔騰是32位的，這是因?yàn)樗膬?nèi)部總線(xiàn)是32位的。但是它與存儲(chǔ)器之間的外部總線(xiàn)卻是64位的，這大大提高了其處理數(shù)據(jù)的能力。
7總線(xiàn)周期通道技術(shù)
總線(xiàn)周期通道技術(shù)能使CPU在第一周期完成之前就開(kāi)始第二周期，這樣內(nèi)存子系統(tǒng)就有更多的時(shí)間對(duì)地址進(jìn)行譯碼。
8采用局部總線(xiàn)技術(shù)
局部總線(xiàn)技術(shù)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是PCI標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)是VESA標(biāo)準(zhǔn)奔騰采用了PCI標(biāo)準(zhǔn)，采用該標(biāo)準(zhǔn)能容納較先進(jìn)的硬件設(shè)計(jì)，能支持多處理、多媒體及數(shù)據(jù)量很大的應(yīng)用。采用該標(biāo)準(zhǔn)以后，主板與芯片集的設(shè)計(jì)將大大簡(jiǎn)化。
9能源效率技術(shù)
當(dāng)系統(tǒng)不工作時(shí)，出于節(jié)省能源的考慮，CPU被設(shè)計(jì)為自動(dòng)進(jìn)入低耗電的睡眠模式。而且系統(tǒng)恢復(fù)到全速狀態(tài)只需毫秒級(jí)的時(shí)間。
10錯(cuò)誤檢測(cè)及功能冗余校驗(yàn)技術(shù)
奔騰具有內(nèi)部錯(cuò)誤檢測(cè)功能和功能冗余校驗(yàn)技術(shù)。前者可以在內(nèi)部多處設(shè)置奇偶校驗(yàn)，保證了數(shù)據(jù)傳送的正確性；后者能通過(guò)比較雙工系統(tǒng)的運(yùn)算結(jié)果，判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常操作。
11支持多重處理
奔騰支持幾個(gè)CPU同時(shí)工作。由于奔騰提供了數(shù)據(jù)一致性及存儲(chǔ)器的定序存取功能，使它適合于多機(jī)環(huán)境下數(shù)據(jù)的交換和任務(wù)的分配，從而通過(guò)多機(jī)合作能夠共同解決一些比較復(fù)雜的問(wèn)題。
考點(diǎn)7 主板技術(shù)
1主板的組成
主板是計(jì)算機(jī)主機(jī)的主要部件，由5部分組成：CPU、存儲(chǔ)器、總線(xiàn)、插槽和電源。CPU是最重要的部分，控制著整個(gè)機(jī)器的運(yùn)行；存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)和一些需要執(zhí)行的程序；總線(xiàn)則負(fù)責(zé)各個(gè)部件之間信息的傳遞；插槽用來(lái)擴(kuò)展計(jì)算機(jī)的功能；電源則為各個(gè)部件提供能源。
2主板的分類(lèi)
主板的分類(lèi)方法很多，下面介紹常用的分類(lèi)方法。
(l)按CPU芯片分類(lèi)，如386主板、PⅡ主板、PⅢ主板、P4主板等。
(2)按CPU插座分類(lèi)，如Socket 7主板、Slot 1主板等。
(3)按主板的規(guī)格分類(lèi)，如AT主板、Baby-AT主板、ATX主板等
(4)按芯片集分類(lèi)，如TX主板、LX主板、BX主板等。
(5)按數(shù)據(jù)端口分類(lèi)，如SCSI主板、EDO主板、AGP主板等。
(6)按是否即插即用分類(lèi)，如PnP主板、非PnP主板等。
(7)按擴(kuò)展槽分類(lèi)，如EISA主板、PCI主板、USB主板等
3網(wǎng)卡
網(wǎng)卡又叫網(wǎng)絡(luò)適配器，它的主要功能包括：實(shí)現(xiàn)與主機(jī)總線(xiàn)的通信連接，解釋并執(zhí)行主機(jī)的控制命令；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的功能，如形成數(shù)據(jù)幀、差錯(cuò)校驗(yàn)、發(fā)送、接收等；實(shí)現(xiàn)物理層的功能，如對(duì)發(fā)送信號(hào)的傳輸驅(qū)動(dòng)、對(duì)進(jìn)來(lái)信號(hào)進(jìn)行偵聽(tīng)與接收、對(duì)數(shù)據(jù)的緩存及串行、并行轉(zhuǎn)換等。