微机系统_02在线视频

内存储器

相对于外存来讲

它的工作速度要快很多

它的容量相对要小很多

内存储器

这就是我们在

如果打开主机箱的话

我们能够看到的一种

内存的外边的形式

这个叫称为内存条

如果你仔细的看一下

你会发现内存条上

有一块一块的黑框框

这个就是内存芯片

我们去观察一下这个内存条

我们会发现

这个芯片实际上有八片

而不是一片

为什么有八片？

我们到后边会给大家解释

今天先给大家

一个直观的概念好了

这是内存

在物理上的一个表现形式

那么内存在逻辑上

是怎么样的组织的呢？

它是这样子的一种形式

未来我们在课堂上

我们都会

用这样子的一个图

来描述一个内存

一个一个的格格

这个格格

我们称为一个内存单元

一个内存单元

或者说一个内存

就相当于一栋摩天大楼一样

一个摩天大楼

我们说里面有很多很多的房间

那么

这个一个内存里

就有很多很多的单元

所以 单元

我们如果可以和大楼的房间去对应

而内存就可以和这个大楼去对应

我们想

一个大楼里

每一个房间一定要有门牌号码

我们才能找得到它

而门牌号码的长度

取决于你这个大楼里

一共有多少个房间

再一个

我们门牌号码的编制方式

也有很讲究

我们说

如果这个大楼不会超过十层

比如只有九层的话

我们用一位十进制数

来表示这个楼层号就可以了

假设

有个人告诉你他家住在801

你肯定不会在一楼去找

肯定要在八楼去找

对吧

因此

内存单元也一样

每一个单元要有地址

我们一栋大楼里

每个房间不一定一样大

这个房间可能只坐一个人

那个房间可能能坐一百个人

但是内存单元里

每个单元里都是一样大小

每个单元都放的是

八位二进制码

这个八位二进制码

就称为

内存的单元的内容

而内存单元的地址

我们就叫它单元的地址

这个地址的编码方式

也和大楼的那种编码方式

非常接近

我们到后边也会来给大家解释

所谓内存单元的

内存的容量

就是内存单元的个数

我们就把它叫做

内存的容量

因此内存容量

也是表征着

内存对数据的存储的量的大小

因为

每一个内存单元都是一样大的

里面都是八位二进制码

而八位二进制码

我们已知道 它叫一个字节

因此内存单元的容量

我们通常也用字节来表征

就像有人问你

你的内存有多大呀？

你可能告诉他8G

8G什么呢？

8G是什么意思呢？

实际上意味着

你的内存里有8G个单元

因为每个单元里都是一字节数

所以也称为8G字节

这样的一个存储容量

对内存存储器

既然它是放数据的

所以无非是把数据放进去

或者把数据取出来

所以

对内存的操作

就读和写两种

所谓读

就是我们

CPU把数据从内存里读回来

读操作的含义是

把那个数据

copy一份复制回来

所以对内存的读操作

我们称为

是一个非破坏性的操作

就是一个copy粘贴的工作

内存单元原来那个数据

它依然在那里没有动

但是写操作

是CPU把数据送给内存

写到内存的某个单元里

所以它是一个覆盖操作

因此

它是一个破坏性的操作

不论是读还是写

都是一种信息交换

因此 我们说

对内存的读写

就相当于

对内存进行的一次信息交换

因此我们有时候说

对内存的操作

也称为对内存的一次访问

不论是读还是写

内存从总体上来讲

或者说按照它的工作方式上来讲

它分成两种类型

一种我们称为随机存取存储器

一种称为只读存储器

随机存取存储器简称RAM

这个字面意思上来讲

就可以看出

它是随时想读就读想写就写

我们今天的内存

大多数是用

这种随机存取存储器RAM来做的

它的主要优势

就是想读就读想写就写

非常的方便

那么它的不足的地方是什么呢？

也就是它的另外一个特点是什么？

就是它需要有后备电源

我们其实已经能够感觉

如果我们正在

敲论文敲得很开心的时候

突然掉电了

我们刚才没有来得及保存中

就没有了

也就是说内存的东西

一定要有后备电源的支撑

一旦掉电 里面的内容就没有了

另外一种内存芯片

我们称为ROM

这种存储器

我们从名字上可以看到

它叫只读存储器

也就是Read Only

虽然

今天的只读存储器

多数也是可读写的只读存储器

但是

它的写操作是有条件的

是受限的

它完全不能像RAM那样

随时就可以写

但是这种存储器

它的一个巨大的好处是

它不需要后备电源

也就是说

当掉电以后

它里面的信息依然是会保留

我们今天使用的U盘

我们的数码照相机里面的存储棒

我们今天手机里面的内存的存储器设备

都是属于这种可读写的只读存储器

这样的性质的芯片

好

我们主机的第三个部分

我们称为输入输出接口

我们可以用这个图

非常形象的能够看出来

接口在系统中的一个位置

它一头担着CPU

一头担着外部设备

为什么外设和CPU之间

要有这么样一个部件呢？

实际上

我们用一个简单的例子

我们就可以理解

就假设

你走路

要和一个开着车的人

要直接聊天

就是不通过任何电子设备来直接聊天

那么怎么聊法？

你跑得再快也赶不上汽车

那么一种就是让汽车开慢点

怠速前进

就这样你可能还要一路小跑

要连跑带走

你才能跟他说上话

那么 车在这里就是CPU

也就是CPU这么高速的一个部件

要想和一个外部设备

那么低速的部件

来直接进行信息交换

那么唯一的办法

就是即使外设所有所有条件

都满足CPU的这种信号要求的话

CPU也只好非常非常的慢

那么 如果这样的话

我们就没有必要

一代一代的升级CPU的性能

去研究它怎么样提高了

对吧

因此 能为了平滑这样一个

高速和低速设备之间的信息交互

所以我们中间要有一个接口

所以接口第一大功能

就是它要有这样的

平滑速度上差异

这样的功能

怎么个平滑法？

先给大家简单做个例子

比如我们现在的外部设备

要把数据传到CPU

外设传到CPU

外设速度很慢

所以就说它要一步一步一步地走

那么 但是

它可以先一步一步地

把这个数据走到接口

因为接口是它专用的

所以

它们之间传多长时间没有关系

等把数据传到接口以后

接口再告诉CPU

好 我这里已经有数据

你可以来拿了

CPU一个周期就取走了

反过来也一样

CPU一个周期

把数据写到接口里

你接口

需要用多长时间把它送到外设

你们自己去送

CPU可以不管了

它转身做它的加减乘除了

因此

接口在这里就平滑了

一个高速的CPU

和一个低速的外部设备之间

进行信息交互时

它们所存在的巨大的

速度上的差异

当然

外部设备我们刚才说到

它的品种实在太多了

它可能是数字的

它也可能是模拟信号的

它可能是按位传输的信息

也可能是按帧传输的信息

等等

它们传输信息的格式 类型

这种等等各种方面都不一样

再加上

它们CPU的驱动能力也非常有限

要让它去直接去控制那么多的部件

是不可能的

因此

我们必须要借助于输入输出接口

顺便说一下

输入输出在英文里就是Input Output

所以输入输出接口

很多时候我们也简称I/O接口

这个是它的第三大部件

这一个部件

我们从第六章开始往后

一直要去学到它了

因为

在今天的计算机

我们没有人认为

你会抱一个主机箱

刚才我们说

如果你只抱了一个主机箱

你这个意思就你等于抱了一个废铁

什么用也没有

我们至少要有

鼠标 键盘 显示器

这样基本的外部设备的配置

因此

今天的计算机系统中

输入输出系统

是非常非常重要的一个部分

有人给输入输出系统起了一个

虽然不恰当

但是非常能说明它的意义的

这样的一个定义

什么是I/O系统？

就是在计算机系统中

除了CPU和内存

我们所有的都可以属于I/O系统

这个不是很严谨

但是它说明了I/O系统的重要性

因此我们这门课

也会花很多的时间

来介绍I/O系统

以及它的应用

主机的第四个部件

我们称为总线

总线从名字上来看

相当于一组导线

实际上总线不仅仅是一组导线

它是一组导线

加上一堆控制电路的集合

总线在生活中

我们可以简单的比喻为

类似于我们现在的传输带

就传送带你可以站到上面

就自动的把你传走了

所以它有一组驱动电路

另外总线作为一个通道

它上面可能有

就意味着有多个部件

会共用这个通道

多个部件共用

就一定会存在这个争用的问题

大家都抢

那么到底归谁用？

所以总线还要有一定的

做裁判的这样一个功能

总线今天依然是计算机系统中的

瓶颈技术之一

因为它有多个部件

大家速度都很高

但是大家又要共用这个通道

那么这个通道的速度

就直接影响了整个系统的性能

虽然它很重要

但是我们没有太多的时间来解释它

而且我觉得

作为一个计算机过程控制

这样一个学习

为主要目标的课程

我们也没有必要

把总线来更多的深入地去剖析去研究

所以有关总线的一些概念

我们除了今天之外

我们后边会再简单的做一些

它的概述性的介绍

大家了解一下就可以了

总线上跑的信息

肯定都是0和1

高电平 低电平

但这些高电平低电平

它们的属性不一样

有的可能一组高低电平

或者说一组01

表示着某一个房间的门牌号码

或者说某一个内存单元的地址

还有时候它有一组01 01

可能代表着单元里的内容

还有一组01 01

它可能代表着一些控制信息

就比如说

你要到别人家去借东西

你总是要敲门

要跟人家打招呼

对吧

你要是想给人家还东西

你也要敲门才能进去

这些就属于控制信息

因此

从传输信息的类型上来讲

总线分为

传输地址的地址总线

传输数据的数据总线

以及控制总线三种类型

我们后边学习的时候

这三种分类方法

这三种类型的这种总线

我们会一直贯穿到我们后面的学习

就是大家要理解

地址总线上

永远传输的是地址信息

数据总线上

永远传输的是数据信息

虽然这个数据可能意义很广大

但是它还是数据

另外

还有一种

可能控制总线上

就只能传输的是各种控制信息

虽然我们这门课

是讲硬件系统的课程

但是我们还是对软件

做一个简单的介绍

软件

大家不要马上想到是程序

软件一定不等于程序

虽然程序属于软件

软件除了程序之外

它还包括程序所运行的数据

以及它的各种相关文档资料的总和

这种文档资料

对于初学者

可能没有太深的理解它的重要性

实际上

做一个非常简单的事例说明

大家就理解了

我们像Windows操作系统

可能很多很多人

大家整天都去接触

Windows从几十年前的Win3.01

一直到今天的Win10

这样子一直发展到今天

风格上总体来讲

它是一致的

是协调的

但是实际上

当初开发Win3.0 的人

可能今天早已离开微软公司

但是为什么这种风格

能够一直延续下来

就是因为

最早它就建立了

非常完善的文档资料的管理

和它的这种变形

也就是说

比如我们做个简单的介绍

就是说编写的程序里

整个程序的功能是什么？

你的程序中主要模块

这个每个模块的功能是什么？

你是不是每个模块中

一些关键语句后面

这个语句的含义是什么？

这些注释都要有

再一个

你什么时候？

什么时间点？

因为什么原因？

修改了哪一个功能

你这些所有的都记录下来

它们就构成

一个文档的不同的版本

后人再去做他

对它进行性能的改善

功能的完善的时候

他只需要去看它前面的这些文档

他就很容易读懂前面的程序

所以文档资料的管理

就是说这种版本管理

在软件工程这个角度来讲

是非常重要的

软件也可以有两种类型

总体来讲它分为

系统软件跟硬软件

系统软件

可能大家接触的非常多的

就是操作系统

除了操作系统以外

其实还有各种系统应用程序

比如像网络管理系统

编译系统

数据库管理系统等等

这些都属于系统软件的范畴

我们作为就是计算机的应用

为主要学习目标的

这样的学习人群来讲

我们可能未来

大家编的更多的

是和你的专业应用相结合的

各种应用程序

总之我们一个计算机系统

包括了软件系统

和我们看得见摸得着

物理上存在的硬件系统

而硬件系统

又分为主机系统

跟外部设备两大部分

我们这门课

会主要的介绍

主机系统的四大功能

从第二章开始的CPU

一直到最后一章

结束的各种I/O接口

还有总线

我们都会介绍给大家

软件系统

又分为 系统软件跟应用软件

而整个这样一个图

我们就称为

微机系统的概念结构

最后

我们来强调一下

什么是主机系统？

主机系统的特征

就是说凡是能够跟CPU

直接进行信息交换的部件

我们都说它属于主机系统

而不能跟CPU

直接进行信息交换

而必须通过接口

才能够实现信息交换的

通通属于外部设备

这个希望大家注意

好 这一讲我们就讲到这里