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，它是第一臺微型計(jì)算機(jī)的CPU。當(dāng)時的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，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)。
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，此時其他公司的芯片有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)是犧牲空間換取時間，它通過內(nèi)置多條流水線同時執(zhí)行多個處理。奔騰的多條流水線由U指令流水線和V指令流水線，以及一條浮點(diǎn)指令流水線組成，這兩條整數(shù)指令流水線都包括ALU、地址生成電路及與高速緩沖器的接口。流水線U可以執(zhí)行精簡指令，也可以執(zhí)行復(fù)雜指令，而流水線V只能執(zhí)行精簡指令。這兩條流水線如果同時工作，則它們必須都執(zhí)行精簡指令。
2超流水線技術(shù)
超流水線技術(shù)的實(shí)質(zhì)是犧牲時間換取空間，它在一個機(jī)器周期內(nèi)完成一個或者多個操作。奔騰的流水線一般分為整數(shù)流水線和浮點(diǎn)流水線。整數(shù)流水線分為4級，即指令預(yù)取、譯碼、執(zhí)行、寫回結(jié)果；浮點(diǎn)流水線可以分為8級，除了與整數(shù)流水線相同的4級以外，還包括2級浮點(diǎn)操作、1級四舍五入及寫回浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)果和1級出錯報告。
3分支預(yù)測
在奔騰芯片上內(nèi)置了一個分支目標(biāo)緩存器，用來動態(tài)地預(yù)測程序分支的轉(zhuǎn)移情況，從而使流水線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有兩個緩存：一個用于緩存指令，一個用于緩存數(shù)據(jù)。這就大大提高了訪問Cache的命中率，從而不必搜尋整個存儲器，就能得到所需的指令與數(shù)據(jù)。哈佛結(jié)構(gòu)對于保持流水線的持續(xù)流動有重要意義。
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
雖然我們說奔騰是32位的，這是因?yàn)樗膬?nèi)部總線是32位的。但是它與存儲器之間的外部總線卻是64位的，這大大提高了其處理數(shù)據(jù)的能力。
7總線周期通道技術(shù)
總線周期通道技術(shù)能使CPU在第一周期完成之前就開始第二周期，這樣內(nèi)存子系統(tǒng)就有更多的時間對地址進(jìn)行譯碼。
8采用局部總線技術(shù)
局部總線技術(shù)有兩個標(biāo)準(zhǔn)，一個是PCI標(biāo)準(zhǔn)，另一個是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)將大大簡化。
9能源效率技術(shù)
當(dāng)系統(tǒng)不工作時，出于節(jié)省能源的考慮，CPU被設(shè)計(jì)為自動進(jìn)入低耗電的睡眠模式。而且系統(tǒng)恢復(fù)到全速狀態(tài)只需毫秒級的時間。
10錯誤檢測及功能冗余校驗(yàn)技術(shù)
奔騰具有內(nèi)部錯誤檢測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CPU同時工作。由于奔騰提供了數(shù)據(jù)一致性及存儲器的定序存取功能，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，從而通過多機(jī)合作能夠共同解決一些比較復(fù)雜的問題。
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、存儲器、總線、插槽和電源。CPU是最重要的部分，控制著整個機(jī)器的運(yùn)行；存儲器用來存儲臨時數(shù)據(jù)和一些需要執(zhí)行的程序；總線則負(fù)責(zé)各個部件之間信息的傳遞；插槽用來擴(kuò)展計(jì)算機(jī)的功能；電源則為各個部件提供能源。
2主板的分類
主板的分類方法很多，下面介紹常用的分類方法。
(l)按CPU芯片分類，如386主板、PⅡ主板、PⅢ主板、P4主板等。
(2)按CPU插座分類，如Socket 7主板、Slot 1主板等。
(3)按主板的規(guī)格分類，如AT主板、Baby-AT主板、ATX主板等
(4)按芯片集分類，如TX主板、LX主板、BX主板等。
(5)按數(shù)據(jù)端口分類，如SCSI主板、EDO主板、AGP主板等。
(6)按是否即插即用分類，如PnP主板、非PnP主板等。
(7)按擴(kuò)展槽分類，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、差錯校驗(yàn)、發(fā)送、接收等；實(shí)現(xiàn)物理層的功能，如對發(fā)送信號的傳輸驅(qū)動、對進(jìn)來信號進(jìn)行偵聽與接收、對數(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，它是第一臺微型計(jì)算機(jī)的CPU。當(dāng)時的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，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)。
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，此時其他公司的芯片有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)是犧牲空間換取時間，它通過內(nèi)置多條流水線同時執(zhí)行多個處理。奔騰的多條流水線由U指令流水線和V指令流水線，以及一條浮點(diǎn)指令流水線組成，這兩條整數(shù)指令流水線都包括ALU、地址生成電路及與高速緩沖器的接口。流水線U可以執(zhí)行精簡指令，也可以執(zhí)行復(fù)雜指令，而流水線V只能執(zhí)行精簡指令。這兩條流水線如果同時工作，則它們必須都執(zhí)行精簡指令。
2超流水線技術(shù)
超流水線技術(shù)的實(shí)質(zhì)是犧牲時間換取空間，它在一個機(jī)器周期內(nèi)完成一個或者多個操作。奔騰的流水線一般分為整數(shù)流水線和浮點(diǎn)流水線。整數(shù)流水線分為4級，即指令預(yù)取、譯碼、執(zhí)行、寫回結(jié)果；浮點(diǎn)流水線可以分為8級，除了與整數(shù)流水線相同的4級以外，還包括2級浮點(diǎn)操作、1級四舍五入及寫回浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)果和1級出錯報告。
3分支預(yù)測
在奔騰芯片上內(nèi)置了一個分支目標(biāo)緩存器，用來動態(tài)地預(yù)測程序分支的轉(zhuǎn)移情況，從而使流水線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有兩個緩存：一個用于緩存指令，一個用于緩存數(shù)據(jù)。這就大大提高了訪問Cache的命中率，從而不必搜尋整個存儲器，就能得到所需的指令與數(shù)據(jù)。哈佛結(jié)構(gòu)對于保持流水線的持續(xù)流動有重要意義。
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
雖然我們說奔騰是32位的，這是因?yàn)樗膬?nèi)部總線是32位的。但是它與存儲器之間的外部總線卻是64位的，這大大提高了其處理數(shù)據(jù)的能力。
7總線周期通道技術(shù)
總線周期通道技術(shù)能使CPU在第一周期完成之前就開始第二周期，這樣內(nèi)存子系統(tǒng)就有更多的時間對地址進(jìn)行譯碼。
8采用局部總線技術(shù)
局部總線技術(shù)有兩個標(biāo)準(zhǔn)，一個是PCI標(biāo)準(zhǔn)，另一個是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)將大大簡化。
9能源效率技術(shù)
當(dāng)系統(tǒng)不工作時，出于節(jié)省能源的考慮，CPU被設(shè)計(jì)為自動進(jìn)入低耗電的睡眠模式。而且系統(tǒng)恢復(fù)到全速狀態(tài)只需毫秒級的時間。
10錯誤檢測及功能冗余校驗(yàn)技術(shù)
奔騰具有內(nèi)部錯誤檢測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CPU同時工作。由于奔騰提供了數(shù)據(jù)一致性及存儲器的定序存取功能，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，從而通過多機(jī)合作能夠共同解決一些比較復(fù)雜的問題。
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、存儲器、總線、插槽和電源。CPU是最重要的部分，控制著整個機(jī)器的運(yùn)行；存儲器用來存儲臨時數(shù)據(jù)和一些需要執(zhí)行的程序；總線則負(fù)責(zé)各個部件之間信息的傳遞；插槽用來擴(kuò)展計(jì)算機(jī)的功能；電源則為各個部件提供能源。
2主板的分類
主板的分類方法很多，下面介紹常用的分類方法。
(l)按CPU芯片分類，如386主板、PⅡ主板、PⅢ主板、P4主板等。
(2)按CPU插座分類，如Socket 7主板、Slot 1主板等。
(3)按主板的規(guī)格分類，如AT主板、Baby-AT主板、ATX主板等
(4)按芯片集分類，如TX主板、LX主板、BX主板等。
(5)按數(shù)據(jù)端口分類，如SCSI主板、EDO主板、AGP主板等。
(6)按是否即插即用分類，如PnP主板、非PnP主板等。
(7)按擴(kuò)展槽分類，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、差錯校驗(yàn)、發(fā)送、接收等；實(shí)現(xiàn)物理層的功能，如對發(fā)送信號的傳輸驅(qū)動、對進(jìn)來信號進(jìn)行偵聽與接收、對數(shù)據(jù)的緩存及串行、并行轉(zhuǎn)換等。