微机原理与接口技术
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1.3 微型计算机的主要性能指标和应用

1.3.1 微型计算机的主要性能指标

微型计算机性能的高低直接影响用户的体验度。微型计算机的性能指标用于评价微型计算机性能的高低,和普通计算机一样,运算速度、字长、内存容量、系统总线、外部设备配置及系统软件配置是其最基本、最重要的性能指标。

1. 运算速度

运算速度是衡量计算机性能的一项重要指标。通常所说的计算机运算速度(平均运算速度),是指每秒钟能执行的指令条数,一般用百万条指令/秒(Millions of Instructions Per Second,MIPS)来描述,其大小反映了计算机执行一条指令运行速度的快慢。它一方面取决于微处理器工作的时钟频率;另一方面取决于计算机指令系统的设计、微处理器的体系结构等。微处理器工作的时钟频率指标可表示为多少兆(吉)赫兹,即M(G)Hz;微处理器指令执行速度指标则表示每秒运行几百万条指令。微型计算机一般采用主频来描述运算速度。例如,Pentium/133的主频为133MHz,Pentium/800的主频为800MHz,PentiumⅣ 1.5G的主频为1.5GHz。一般说来,主频越高,微型计算机运算速度就越快。

2. 字长

微型计算机的字长是指微处理器内部一次可以并行处理二进制代码的位数。它与微处理器内部寄存器及内部数据总线宽度是一致的,字长越长,表示的数据精度就越高。在完成同样精度的运算时,字长较长的微处理器比字长较短的微处理器运算速度快。大多数微处理器内部的数据总线与微处理器的外部数据引脚宽度是相同的,但也有例外。例如,Intel 8088微处理器内部数据总线为16位,而微处理器外部数据引脚只有8位,Intel 80386微处理器内部数据总线为32位,而微处理器外部数据引脚为16位。对这类微处理器芯片仍然以它们的内部数据总线宽度为字长,但把它们称作“准××位”芯片。例如,8088微处理器芯片被称为“准16位”微处理器芯片,80386微处理器芯片被称为“准32位”微处理器芯片。当前流行的Pentium IV微处理器具有32位内部数据总线和64位外部数据总线,因此,它仍是32位微处理器。

3. 内存容量

存储器分为内部存储器和外部存储器两类。内部存储器简称内存或主存,是CPU可以直接访问的存储器,需要执行的程序与需要处理的数据都被存放在内存中。内存容量是内存能存储的二进制信息的总量,它反映了微型计算机处理信息时,容纳数据量的能力。内存容量越大,微型计算机工作时,内、外存储器间的数据交换次数就越少,处理速度也就越快。内存容量常以字节(B)为单位,并定义了KB、MB、GB、TB等派生单位,有1KB=1024B、1MB=1024KB、1GB=1024MB、1TB=1024GB。

内存容量的大小反映了计算机即时存储信息的能力。随着操作系统的升级,应用软件的不断丰富及其功能的不断扩展,人们对计算机内存容量的需求也不断提高。Windows XP需要128MB以上的内存容量,Windows 10需要2GB以上内存。内存容量越大,系统功能就越强大,能处理的数据量就越大。

80x86系列微型计算机能配置的最大内存容量受CPU所支持的物理地址空间范围的限制,一般配置为1MB~16GB。

4. 系统总线

系统总线是连接微型计算机系统各功能部件的公共数据通道。系统总线支持的数据传送位数和时钟频率直接影响微型计算机的性能。数据传送位数越大,总线工作时钟频率越高,微型计算机的性能就越强。目前,微型计算机系统采用了多种系统总线标准,如ISA、EISA、VESA、PCI、PCI-Express等。

5. 外部设备配置

在微型计算机系统中,外部设备具有非常重要的地位。计算机外部信息的输入和存储、处理信息的输出都必须由外部设备完成,微型计算机系统一般都配置了显示器、打印机、键盘、扫描仪等外部设备。微型计算机系统配置的外部设备的速度快慢、容量大小、分辨率高低等技术指标都直接影响微型计算机系统的整体性能。

6. 系统软件配置

系统软件也是计算机系统不可或缺的组成部分。微型计算机硬件系统仅是一个裸机,它本身并不能运行。若要运行,必须有基本的系统软件支持,如Windows XP等操作系统。微型计算机系统是软硬件结合的整体。没有软件的计算机称为“裸机”,不能做任何实质性的工作。操作系统软件为裸机提供了可供应用软件或程序运行的平台环境,应用程序在计算机中运行时,受操作系统的管理和监控,在必要的系统软件协助下,完成用户交给它的任务。系统软件中,各种语言处理程序为应用软件的开发和运行提供了方便,用户可以通过友好的软件界面进行操作。