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首页 电脑内部是怎麽运作的教学课件.ppt

台媒称美参议院通过“台湾旅行法” 鼓吹双方官员“互访”

电脑内部是怎麽运作的教学课件.ppt

上传者: 坚持 2018-10-19 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报
  此前,在腾讯AILab(人工智能实验室)第二届学术论坛上,腾讯发布其在人工智能方面的三大战略方向:打造通用AI(人工智能)之路;成立机器人实验室;聚焦“AI+医疗”战略,探索落地场景……  从连续两次写入政府工作报告,到业内积极部署推进智能产业,“人工智能”无疑已经成为当下热门话题。

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電腦內部是怎麼運作的學習目的講解中央處理器的各個組成元件說明他們彼此間如何運作以及與記憶體的溝通描述電腦如何執行程式指令解釋電腦如何表示資料描述電腦如何找到指令和資料講解微電腦系統單元上的主機板的各個元件明瞭電腦處理速度的計量方式以及增加速度的方法電腦的五大單元輸入單元(Inputunit)控制單元(CUunit)算術與邏輯單元(ALUunit)記憶單元(Memory)輸出單元(OutputUnit)ALUunitCUunitMemoryInputunitOutputunit電腦的五大單元CPUCentralProcessingUnit主要功能:抓取指令和執行指令執行儲存在記憶體(RAM)中的程式指令分成兩個主要部分控制單元(CU)算術邏輯單元(ALU)控制單元CU(ControlUnit)硬體的一部分負責控制控制資料流向,例如資料或指令進出CPU控制ALU的動作指示電腦系統執行程式指令負責CPU與硬體其它部分的溝通算術邏輯單元ALU(ArithmeticLogicUnit)負責執行算術運算動作負責執行邏輯運算動作算術運算加法(ADD)減法(SUB)乘法(MUL)除法(DIV)算術運算的例子算術運算(cont)A()B()ALU()Y()兩個運算子(和)分別放在暫存器(register)A和B中,而結果()就放在暫存器Y中例如:=邏輯運算評估條件值進行比較可以比較數字字母特別字元邏輯運算(cont)邏輯運算例子A()B()ALU()Y()兩個運算子(和)分別放在暫存器(register)A和B中,而結果()就放在暫存器Y中例如:IfABthenY=例如:IfA!=BthenY=真值表TruthtableABAandBNotAAorBTTTFTFTFTTTFFFTFFFTF暫存器各有特殊的用途速度快是個暫時存放的地方位於CPU中指令暫存器儲存目前正在執行的指令資料暫存器儲存正等著被處理的資料儲存處理過後的結果InstructionCycle一個指令通常分成四步驟來執行擷取解碼執行儲存結果()()稱為Itimecycle()()稱為Etimecycle執行指令流程CU從記憶體擷取指令放進CPU中CU將此指令解碼CU通知硬體相關部分準備採取行動執行工作將計算結果寫回記憶體ItimeCU從記憶體中擷取(fetch)指令然後放進暫存器中CU將此指令解碼(decode)並決定所需要的資料在記憶體中的位置機器循環週期Etime執行CU將資料從記憶體搬移到ALU內的暫存器中由ALU負責控制與執行指令控制權回到CUCU將運算後的結果存放在記憶體或暫存器中機器循環週期電腦系統大部分ALUunitCUunitMemory介紹InputunitOutputunit儲存體容量的測量單位KBndashkilobyte()個位元組有些磁片快取記憶體MBndashmegabyte約百萬()個位元組RAMGBndashgigabyte約十億()個位元組硬碟CD和DVDTBndashterabytes約一兆()個位元組大型硬碟Q:Gbytes=Mbytes例如MRAM表示此RAM可儲存*bytes大小資料G硬碟表此硬碟可存放*bytes資料儲存體容量的測量單位Remark::bit:bits=byte在記憶體中尋找資料記憶體中的每個位置都會被標示一個獨一無二的位址(address)位址不會改變內容可能會改變每個記憶體位置可以保存一條指令或一個資料記憶體(memory)介紹階層式記憶體由不同的記憶裝置所組成的,非由單一記憶裝置所構成的CPUCacheMainmemorySecondarymemory目前電腦系統至少有這三層:cache,mainmemory,secondarymemory速度:Cachemainmemorysecondarymemory容量大小:Cachemainmemorysecondarymemory階層式記憶體輔助儲存體(secondarymemory)儲存以後要用到的資料長期儲存例如硬碟,光碟片記憶體(mainmemory)儲存最近要使用的資料暫時儲存存取速度比輔助儲存體快例如RAMROMCachememory它是一塊小但非常快速的記憶體存放著最近用過或最常被使用到的資料和指令存取速度記憶體快CPUCacheMainmemorySecondarymemory快取(Cachememory)第步處理器要求擷取資料或指令第步到主記憶體中的該位址去讀取第步傳送到CPU和快取中下一次微處理器需要資料或指令時先到記憶體快取中尋找找不到再到記憶體中尋找處理器RAM快取CPUCacheMainmemorySecondarymemoryregisterCacheMainmemorySecondarymemoryCPU暫存器(Register)暫存器(register)各有特殊的用途速度快是個暫時存放的地方位於CPU中指令暫存器儲存目前正在執行的指令資料暫存器儲存正等著被處理的資料儲存處理過後的結果隨機存取記憶體(RAM)(RandomAccessMemory)唯讀記憶體(ROM)(ReadOnlyMemory)MainMemery的主要類型CPUCacheMainmemorySecondarymemoryReview:階層式記憶體Mainmemory分類有DRAM和SRAM種類需要電流才能保持資料揮發性(Volatile)可以讀取及修改裡面的指令和資料使用者通常是指這種記憶體有DRAM和SRAMRAMRAM的種類SRAM只要有電力儲存內容就會依舊存在速度比DRAM快用在CachememoryDRAM必須持續充電因為它的體積與價格的優勢大多數的PC記憶體都使用它SDRAM比較快的一種DRAMRambusDRAM速度比SDRAM快價格較貴DDR,DDRIIRAM的種類RAM裡有什麼作業系統目前正在執行中的程式上述程式需要的資料等著要輸出的中間結果ROMReadOnlyMemory非揮發性(Nonvolatile)負責開機的指令裡面的指令和資料可以讀取但不能修改這些指令通常是在工廠裡燒錄進去的又有EPROM和EEPROMhellip種類EPROMEEPROMEPROM(ErasableProgrammableReadOnlyMemory)利用高壓將資料寫入抹除時將線路曝光於紫外線下EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableReadOnlyMemory)利用高壓將資料寫入不需要用紫外線照射用特定的電壓來擦拭晶片上的資訊,以便寫入新的資料Flashmemory快閃記憶體(Flashmemory)由EEPROM進化來例如MS,SD,大拇哥隨身碟使用在行動電話數位相機(SONY採用MS,其它大都採用SD)數位錄音器PDABasicInputOutputSystem功能載入作業系統:從儲存裝置中載入作業系統到隨機存取記憶體。初始化動作:針對記憶體、主機板晶片組、顯示卡及週邊裝置做初始化動作開機自我測試:檢查中央處理器(CPU)及各控制器之狀態是否正常。BIOS簡介目前主機板BIOS幾乎清一色都是透過FlashMemory儲存因應設定即時變更的需求代表甚麼意思呢INTELCoreiGHz系統時鐘(clock)系統時鐘以固定的速率製造脈波(clock)一個程式指令可能是由一串小指令所組成每一個指令CPU至少須要花一個脈波(clock)才能完成每一種類型的CPU都有一組指令集ndash也就是它能了解與處理的指令INTELCoreiGHz表示每秒可產生億個clock何謂效能反應時間(ResponseTime)把一件工作丟給CPU,從送進去到完成工作,兩者的時間差反應時間越短,表示CPU效能越好CPU效能的評估兩個常用指標MIPS每秒可執行多少百萬個指令MFLOPS每秒可執行多少百萬個浮點運算指令高效能計算機目標想辦法讓CPU的速度愈快越好,因此儘量提高MIPS讓CPU的速度愈快管線(pipelining)Review(p)一個指令通常分成四步驟來執行擷取解碼執行儲存結果擷取解碼執行儲存擷取解碼執行儲存擷取解碼執行儲存nsnsnsns指令指令指令*()=ns採用管線(pipelining)技術不採用管線(pipelining)技術(N)*nsns=()*ns=ns採用管線技術,執行個指令所須時間快ns效能提高了(=)微處理器的種類IntelPentiumCeleronXeonCoreDuoCoreQuadiiAMDAMAthlonAMPhenomAMSempronALUunitCUunitMemoryInputunitOutputunit電腦系統大部分系統匯流排(ProcessorBus)一組傳送電子訊號的電路系統匯流排負責在CPU與記憶體之間傳送資料匯流排寬度電腦一次可以傳輸的資料位元數通常會和CPU的字組(word)大小一致速度是用megahertz(MHz)來衡量系統匯流排CPU可以支援較大的數字精確度以及更多種類的指令匯流排寬度越大=電腦的運算能力越強CPU一次可以傳輸更多的資料=電腦速度變快CPU能參考到更大的記憶體位址=有更多的記憶體擴充IOPC上常見IO介面PS用在慢速的裝置如滑鼠或鍵盤PCIPCIExpress適用於連接高速的裝置如硬碟和網路卡上AGP連接記憶體與圖形卡以提供更快速的視訊效能USB支援ldquodaisychainingrdquo功能省去需要多張擴充卡的麻煩可以ldquo熱切換rdquo(hotswappable)IEEE(FireWire)一種高速的匯流排通常是用在連接視訊設備到你的電腦上PCCard信用卡般大小的PCCard裝置通常是用在筆記型電腦上

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