1-微型计算机构成和工作特点
第1章 微型计算机系统概述
【学习目标】 了解微型计算机的发展。 了解微型计算机的特点。 认识微型计算机系统的组成。 了解微型计算机的主要性能指标。
1.1 微型计算机概况
世界上第一台电子计算机早在1946年就诞生了，然而微 型计算机在1971年才问世，它具有众多优点，其应用更 加广泛。微型计算机（见图1-1）具有体积小、重量轻、 耗电少、性价比最优、可靠性高、结构灵活等特点，其 应用深入到社会生活中的各个领域，并取得了飞速的发 展。计算机不仅能够完成数学运算，而且还可以进行逻 辑运算，同时还具有推理判断的能力。因此，人们又称 它为电脑。现在，科学家们正在研究具有思维能力的智 能计算机。随着科学技术的发展，人们对计算机的认识 也在不断地深入
操作系统方面
主流的操作系统有Linux、UNIX （System Ⅴ、UNIX BSD、SCO UNIX、 Solaris等）、Windows系列（现在主要有 Windows 98、Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows 2003、 Windows CE等）等。
图1-1 现代微型计算机
1.1.1 微型计算机的发展
现将有关计算机中央处理器（CPU）的一些基本概念介绍 如下： 中央处理器（CPU）是指把运算和控制功能集成在一起的 那块芯片，这块芯片俗称主机。 微型计算机系统是由中央处理器（CPU）配上一定容量的 存储器（或内存）、接口电路以及必要的外部设备组成。 单板机是指把CPU、一定数量的存储器芯片和I/O接口芯 片装在一块印刷电路板上，并在该板上配以具有一定功能的 输入、输出设备。 单片机是指把CPU、一定容量的存储器和必要的I/O接口 电路集成在一个硅片上。有的单片机还包括模数（A/D）和 数模（D/A）转换器。
1微型计算机系统概述
• 第一阶段（1971~1973）：
典型的微型机以Intel 4004和Intel 4040 为基础。微处理器和存储器采用PMOS工 艺，工作速度很慢。微处理器的字长4位， 时钟频率500KHz～2MHz，存储器的容量 很小，只有几百字节；指令系统不完整， 没有操作系统，只有汇编语言。主要用于 工业仪表、过程控制或计算器中。
倒退回70年代中期，那时PC还没有面世，那时猜测计算机会在每 张办公桌上出现简直是不可能的，即使在我们创办微软公司的时 候，也无法预料以后会发生什么样的变化。在21世纪，PC会向上 百万的人传输金融数据，人们利用它学习、工作、它的潜力无 穷。”
微型计算机
• 微机概念：以大规模、超大规模集成电路
为主要部件，以集成了计算机的主要部 件——控制器和运算器的微处理器为核心， 配以存储器、输入/输出接口电路及系统总 线所制造出的计算机系统。 • 划分阶段的标志：以字长（即数据位数） 和微处理器芯片。
1. 2.1 微型计算机的特点
• 1．体积小、重量轻、价格低廉 • 2．简单灵活、可靠性高、使用环境要
求不高 • 3．功耗低
1.2.2 微型机的应用范围
1、科学计算和科学研究
计算机主要应用于解决科学研究和工程技术中 所提出的数学问题（数值计算）。
2、数据处理 （信息处理） 主要是利用计算机的速度快和精度高的特点来 对数字信息进行加工。
3、PC机（Personal Computer ） :面向个人单独使用的一类微 机，实现各种计算、数据处理及信息管理等。
1.3 微型计算机的基本组成
微型计算机系统
微处理器
微型计算机
运算器
控制器
寄存器组 内存储器 总线
输入输出输出 接口电路
微型计算机硬件系统的基本组成
微型计算机硬件系统的基本组成微型计算机是由硬件和软件两部分组成的，其中硬件系统是微型计算机的基本组成部分之一。
一般来说，微型计算机硬件系统主要包括以下几个方面：
1.中央处理器（CPU）：中央处理器是微型计算机的心脏，它承担着所有计算和处理的任务。
CPU由控制单元和算术逻辑单元组成，其中控制单元控制CPU的操作流程，算术逻辑单元则执行具体的数学、逻辑运算。
2.存储器：存储器是微型计算机的重要组成部分，它用来存储程序和数据，为CPU提供必要的信息。
存储器一般包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
其中RAM用来存储程序和数据，ROM则用来存储不变的程序代码和数据。
3.输入设备：输入设备用来接受用户的输入信息，为计算机提供数据和指令。
常用的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等。
4.输出设备：输出设备用来将计算机处理的结果显示给用户。
常用的输出设备包括显示器、打印机、音箱等。
5.存储设备：存储设备是用来存储长期数据的设备。
常见的存储设备包括硬盘、光盘、U盘等。
6.总线：总线是用来传输信息的通路，包括数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线用来传输数据，地址总线用来指定数据的存储位置，控制总线用于控制各种设备的操作。
以上是微型计算机硬件系统包括的基本组成部分，这些组成部分相互连接，构成一个完整的计算机系统。
在计算机中，硬件系统起着至关重要的作用，而软件则是微型计算机得以发挥作用的关键。
因此，掌握计算机硬件系统组成结构和工作原理是计算机专业人士的必修课程，对学习和应用计算机技术具有重要的指导意义。
微型计算机的特点
由于微型计算机是采用LSI和VLSI组成的，所以它除了具有一般计算机的运算速度快、计算精度高、记忆功能和逻辑判断力强、自动工作等常规特点外，还有它自己的独特优点。
（1）体积小、重量轻、功耗低由于采用了大规模和超大规模集成电路，从而使构成微型计算机所需的器件数目大为减少，体积大为缩小。
一个与小型机CPU功能相当的16位微处理器MC68000，由13,000个标准门电路组成，其芯片面积仅为6.25×7.14mm²，功耗为1.25W。
32位的超级微处理器80486，有120万个晶体管电路，其芯片面积仅为16×11mm²，芯片的重量仅十几克。
工作在50MHz时钟频率时的最大功耗仅为3W。
随着微处理器技术的发展，今后推出的高性能微处理器产品体积更小、功耗更低而功能更强，这些优点对于航空、航天、智能仪器仪表等领域具有特别重要的意义。
（2）可靠性高、对使用环境要求低微型计算机采用大规模集成电路以后，使系统内使用的芯片数大大减少，接插件数目大幅度减少，简化了外部引线，安装更加容易。
加之MOS电路芯片本身功耗低、发热量小，使微型计算机的可靠性大大提高，因而也降低了对使用环境的要求，普通的办公室和家庭环境就能满足要求。
（3）结构简单、设计灵活、适应性强微型计算机多采用模块化的硬件结构，特别是采用总线结构后，使微型计算机系统成为一个开放的体系结构，系统中各功能部件通过标准化的插槽和接口相连，用户选择不同的功能部件（板卡）和相应外设就可构成不同要求和规模的微型计算机系统。
由于微型计算机的模块化结构和可编程功能，使得一个标准的微型计算机在不改变系统硬件设计或只部分地改变某些硬件时，在相应软件的支持下就能适应不同的应用任务的要求，或升级为更高档次的微机系统，从而使微型计算机具有很强的适应性和宽广的应用范围。
（4）性能价格比高随着微电子学的高速发展和大规模、超大规模集成电路技术的不断成熟，集成电路芯片的价格越来越低，微型机的成本不断下降，同时也使许多过去只在大、中型计算机中采用的技术（如流水线技术、RISC技术、虚拟存储技术等）也在微型机中采用，许多高性能的微型计算机（如Pentium Pro、Pentium II等）的性能实际上已经超过了中、小型计算机（甚至是大型机）的水平，但其价格要比中、小型机低得多。
微型计算机的组成及应用
外部总线--是微型计算机和外部设备之间的总线，是 一种外设接口标准。
2.5.1 总线基础知识
微型计算机采用开放体系结构，由多个模 块构成一个系统。一个模块往往就是一块电 路板。为方便总线与电路板的连接，在主板 上提供多个总线扩展槽与插座，任何插入扩 展槽的电路板（如显示卡、声卡）均可通过 总线与CPU连接，这为组合可选设备提供了 极大方便。
2. 微型计算机分类
按主机、I/0接口和系统总线组成部件所在位置划分为： ① 单片机：组成部件集成在一个超大规模芯片上，用于控制仪器仪表等。、 ② 单板机：各组成部件装配在一块电路板上，常用于实验控制。 ③ 多板机：各组成部件装配在多块电路板上，如台式微型计算机、便携式PC机。
2.1.2 微型计算机系统的配件
2.4 微型机系统存储器
内存是微机重要配置之一，内存容量及性能是影响微机性 能的重要因素。在Pentium Ⅲ系列微型计算机中，内存条以使 用168 Pin SDRAM(同步动态随机存取存储器 )型为主，目前在 Pentium 4系列微型计算机中，多数采用DDR内存条。
图2.3.1 微型计算机内存储器（条）
第2章 微型计算机的组成及应用
2.1 微型计算机概述 2.2 微型计算机主板介绍 2.3 微处理器 2.4 微型机系统存储器 2.5 微型计算机总线结构与接口 2.6 微型计算机常用外部设备 2.7 微型计算机常用软件
2.1 微型计算机概
2.1.1 微型计算机系统的层次及分类
1. 微型计算机系统的层次
⑵ 位宽：CPU通过外部数据总线与外部设备之间一次 能够传递数据的位数。
⑶ CPU主频：CPU内部的时钟频率，是CPU进行运算时 的工作频率。通常，主频越高，一个时钟周期内完成 的指令数也越多，CPU的运算速度就越快。
第一章微型计算机系统概述
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器，内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力；
以上只是一些主要性能指标，还须综合考虑其他因素。
一、 二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点：
1. 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数：数制所使用的数码的个数
*权：数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中，10称为十进制数的基数，i表示数的某一位，10i 称该位 的权，Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示，则对于二进制，R=2, Ki为0或1， 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
4. 按体积大小分：
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
四、微型计算机的主要性能指标
1. 运算速度
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS) 来描述。
微型计算机硬件系统的组成
微型计算机硬件系统的组成微型计算机硬件系统是由多个不同功能的硬件组件组成的，这些组件共同协作，完成计算机的各种任务和功能。
本文将从不同的角度介绍微型计算机硬件系统的组成。
一、中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）中央处理器是微型计算机的核心部件，负责执行各种指令和计算任务。
它由控制单元和算术逻辑单元组成，控制单元负责指令的解析和控制流程的管理，而算术逻辑单元则负责执行指令中的算术和逻辑运算。
二、主存储器（Main Memory）主存储器是计算机用于存储数据和指令的地方，也被称为随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）。
它具有高速读写的特点，能够快速地存取和读取数据。
三、辅助存储器（Auxiliary Storage）辅助存储器是用于长期存储数据和程序的设备，如硬盘、固态硬盘、光盘等。
与主存储器相比，辅助存储器的容量更大，但读写速度较慢。
四、输入设备输入设备用于将外部信息输入到计算机中，常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等。
这些设备能够将人类的输入信号转化为计算机能够理解的数据。
五、输出设备输出设备用于将计算机处理后的数据显示或输出到外部环境中，常见的输出设备有显示器、打印机、音响等。
这些设备能够将计算机的结果以人类能够理解的方式展现出来。
六、主板（Motherboard）主板是微型计算机的核心电路板，承载了各种硬件组件之间的连接和通信。
它包括中央处理器插槽、内存插槽、扩展插槽等，是所有硬件组件的重要连接点。
七、扩展卡扩展卡是用于扩展计算机功能的插件式设备，如显卡、声卡、网卡等。
它们通过插入到主板的扩展插槽中，与主板和其他硬件设备进行通信。
八、电源供应器（Power Supply Unit，简称PSU）电源供应器为计算机提供稳定的电力，保证各个硬件组件能够正常工作。
它将电能转化为计算机所需的直流电，并为各个硬件设备提供适当的电压和电流。
微型计算机常见的微型计算机由哪五部分组成，并简述各部分的功能
微型计算机常见的微型计算机由哪五部分组成，并简述各部分的功能2011-02-20要具体的微型计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。
其中存储器又分内存储器、外存储器;通常我们把输入设备及输出设备统称为外围设备;而运算器和控制器又称为中央处理器――cpu(centralprocessingunit)。
1.微处理器微型计算机的中央处理器(cpu)习惯上称为微处理器,是微型计算机的核心,由运算器和控制器两部分组成:运算器是微机的运算部件;控制器是微机的指挥控制中心。
随着大规模集成电路的出现,使得微处理器的所有组成部分都集成在一块半导体芯片上,目前广泛使用的微处理器有:intel公司的80486、pentium(奔腾)、pentiumpro(高能奔腾)、pentiummmx(多能奔腾)、pentiumii(奔腾二代)、pentiumiii(奔腾三代)、pentiumiv(奔腾四代);amd公司的amdk5、amdk6、amdk7等。
[我们熟知的286、386、486,指的是80286、80386、80486处理器。
因为在美国数字不能申请为商标,所以从80486以后,intel开始用pentium作为处理器的名称。
]表征微机运算速度的指标是微机cpu的主频,主频是cpu的时钟频率,主频的单位是mhz(兆赫兹)。
主频越高,微机的运算速度越快。
2.内存储器(主存)目前,微型计算机的内存由半导体器件构成。
内存按功能可分为两种:只读存储器(readonlymory,简称rom)和随机(存取)存储器(randomaccessmory,简称ram)。
rom的特点是:存储的信息只能读出(取出),不能改写(存入),断电后信息不会丢失。
一般用来存放专用的或固定的程序和数据。
ram的特点是:可以读出,也可以改写,又称读写存储器;读取时不损坏原有存储的内容,只有写入时才修改原来所存储的内容。
断电后,存储的内容立即消失。
第1章 微型计算机简介
2002年11月微软在全球推出Tablet PC（平板计算机），其 他厂商纷纷推出自己的Tablet PC，Tablet PC被称代表PC产品 未来发展趋势的产品。图1-18所示是几款Tablet PC。
图1-17 便携式个人微机
图1-18 Tablet PC
1.2.4 品牌机与组装机
目前国内市场上各种类型的微机种类繁多，即使相同档次、相 同配置的微机，其价格仍有较大差异，大致可分为进口品牌机、国产 品牌机和组装机几类。 1. 品牌机 2. 组装机 3. 准系统 “准系统”——是指一种在机箱内集成了主板和电源，有时甚 至包括了软驱、光驱，用户在购回后只需安装CPU、硬盘、内存等配 件的一种产品。图1-19所示是准系统的外观及内部结构。
1.2 微型计算机发展简介
1.2.1 微型计算机的诞生
1. 第一台微型计算机——牛郎星 2. 第一台真正的微型计算机 3. IBM-PC的诞生 4. 比尔盖茨与微软公司
1.2.2 微型计算机的两大流派及其档次
微型计算机从诞生至今有两大流派： 一个是由苹果公司独家设计的Apple系列； 另一个是采用IBM开放技术，由众多公司 一起组成的PC系列。 Apple机与PC的分代方法不相同，但 其本质都是一样的，如果按CPU的位数来 分，它们都经历了8位、16位、32位和64 位四代。
(6) 第六代PC（32位） 1998年，Intel公司推出了Pentium II、Celeron CPU，后来 推出了Pentium III、Pentium 4。其他公司也推出了相同档次的 CPU，如K6、Athlon XP、VIA C3等，配置了第六代CPU的PC 是目前最流行的档次。目前流行微机的外观，如图1-16所示。 (7) 第七代64位PC 2003年9月23日，AMD发布了面向台式机和笔记本的64位 处理器：Athlon 64和Athlon 64 FX，标志着64位PC时代的到来。
计算机硬件技术基础第1章计算机概述
硬盘 光盘驱动器
调制解 调器
软盘驱动器
串行接口 并行接口 USB
键盘
扫描仪 鼠标器 打印机
扬声器
总线插槽
显示卡 声卡
显示器 音箱
网卡
局域网
1.3计算机的基本结构——PC机的模块结构
现在的PC机模块结构
1.3计算机的基本结构——PC机的模块结构
➢ 微处理器——作为其他设备的控制中心 体积小、低功耗、专用化
1.1计算机类型——微型计算机
微型计算机的特点 ➢ 体积桌面化――→掌上化 ➢ 通用化，满足多种使用要求 ➢ 操作简单化，用户平民化，维护简单化 ➢ 价格低廉化 ➢ 多媒体化 ➢ 网络化
1.1计算机类型——中大型计算机
中大型计算机的特点 ➢ 结构：为多个机柜，主机系统、硬盘机、磁带机、打印机、
➢ 网络化 多种接入方式——在目前计算机网络已经比较普及的情况下， 逐步普及无线接入方式（无线公网或无线局域网） 主干通信实现三网合一——整合计算机网、电信网和广播电 视网，实现数据包交换。
1.2 计算机的性能与发展趋势——摩尔定律
Intel公司的创 办人之一摩尔发 现了一个具有历 史意义的现象： “在相等面积(制 作成本)的晶片上 集成的晶体管数 量以每18个月增 加一倍的趋势增 加，执行性能的 提升大体也符合 这个趋势。”这 就是著名的摩尔 定律 。
➢ 影响计算机运算速度的主要因素 • CPU时钟频率 • 指令系统 • CPU的构造技术，流水线、Cache、超标量、超线程等 • 多CPU并行技术 • 存储器速度
1.2 计算机的性能与发展趋势——性能
➢计算机的存储容量 以二进制位为最小存储单位（bit） 以字节为最小访问单位（Byte），8位构成一个字节 1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB ➢内存和外存 内部存储器——由半导体器件构成
微机原理第1章 微型计算机简介
1.1.2 微机系统的主要性能指标
微型计算机的主要性能指标有以下一些内容: 字长 字长以二进制位为单位，是CPU能够同时处理的二进制数据的位数， 它直接关系到计算机的计算精度、功能和运算能力。微机字长一般都 是以2的幂次为单位，如4位、8位、16位、32位和64位等。 运算速度 计算机的运算速度（平均运算速度）是指每秒钟所能执行的指令条数， 一般用百万条指令/秒（MIPS）来描述。因为微机执行不同类型指令 所需时间是不同的，通常用各类指令的平均执行时间和相应指令的运 行比例综合计算，作为衡量微机运行速度的标准。目前微机的运行速 度已达数万MIPS。 时钟频率（主频） 时钟频率是指CPU在单位时间（秒）内发出的脉冲数。通常，时钟频 率以兆赫（MHz）或吉赫（GHz）为单位。一般的时钟频率越高，其 运算速度就越快。
2、微型计算机的外部设备 微型计算机的外部设备包括外存储器、输入设备和输出设备等，如图 1.3所示。
外存储器 硬盘 软盘 光盘 键盘 鼠标 扫描仪、数码相机等 显示器 打印机
外部 设备
输入设备
输出设备
图 1.3 微型计算机的外部设备 图 1.4 微型计算机的外部设备
1.1.1 微型计算机的体系结构和系统构成
1.1.1 微型计算机的体系结构和系统构成
输入设备 输入设备是计算机外部设备之一，是向计算机输送数据的设备。其功 能是将计算机程序、文本、图形、图像、声音以及现场采集的各种数 据转换为计算机能处理的数据形式并输送到计算机。常见的输入设备 有键盘和鼠标等。 输出设备 输出设备是将计算机中的数据信息传送到外部媒介，并转化成某种人 们所认识的表示形式。在微型计算机中，最常用的输出设备有显示器 和打印机。
地址总线 数据总线 控制总线
微型计算机的基本组成
一、微型计算机的基本组成：两大部分，硬件和软件。
1、中央处理器（CPU）：它由运算器、控制器和寄存器3大部分组成。
2、存储器：主要是存储代码和运算数据的。
3、接口：是连接主机和外设的桥梁。
4、输入/输出（I/O）设备：能把外部信息传送到计算机的设备叫输入设备。
将计算机处理完的结果转换成人和设备都能识别的和接收的信息的设备叫输出设备。
5、总线：连接各硬件部分的线路。
一组是用来传递数据信息的叫数据总线简称DB；第二组是用来传递地址信息的简称AB；第三组是专门用来传递控制信息简称CB。
二、微机常用术语：1、位（Bit）：位是指计算机中使用的二进制数的一位，它是存储信息中的最小单位。
只有“0”和“1”两种状态。
2、字节（Byte）:计算机存储数据时，通常把8位二进制数作为一个存储单元，一个存储单元也叫一个字节。
字节的长度固定，它是存储器存取信息的最小单位。
3、字（Word）：字是计算机中处理和传送信息的最基本单位。
它通常与寄存器、运算器、传输线的宽度一致。
4、字长：一个字所包含二进制数的长度称为字长。
实际上字长所表示的是CPU并行处理的最大位数。
如16位机字长为16位，占2个字节。
32位机的字长为32位，占4个字节。
5、存储容量：存储单元以字节为单位。
存储容量是指CPU构成的系统所能访问的存储单元数。
6、指令：计算机能识别和执行的基本操作命令。
有两种方式：机器码和助记符。
7、指令系统：计算机所能执行的全部指令的集合，称为该计算机的指令系统。
8、程序：为完成某一任务所作的指令（或语句）的有序集合称为程序。
9、运算速度：计算机完成一个具体任务所用的时间就是完成该任务的时间指标，计算机的速度越高，所用的时间越短。
三、8086/8088微处理器的结构：按功能可分成两大部分：执行单元（EU）和总线接口单元（BIU）。
1、执行单元（EU）：由8个通道寄存器，、1个标志寄存器、算术逻辑运算单元ALU及EU控制单元组成。
微型计算机原理范文
微型计算机原理范文一、硬件原理1.数据传输：微型计算机通过数据总线、地址总线和控制总线来实现数据的传输。
数据总线用于传输数据信息，地址总线用于传输存储器或外设的地址，控制总线用于传输控制信号。
2.运算：中央处理器是微型计算机的核心组件，主要负责数据的处理和运算。
它由算术逻辑单元（ALU）和控制单元组成。
ALU用于进行算术和逻辑运算，控制单元用于控制指令的执行顺序。
3.存储：主存储器用于存储数据和程序。
它的存取速度较快，但容量较小。
微型计算机还可以连接辅助存储器，如硬盘、光盘和闪存，用于存储大量的数据和程序。
4.控制：微型计算机通过控制单元来控制指令的执行。
控制单元根据指令寄存器中的指令来产生相应的控制信号，实现指令的取指、译码、执行和访存等过程。
5.外围设备：微型计算机可以连接各种外围设备，如显示器、打印机、键盘、鼠标、扫描仪等。
它们通过输入输出端口与计算机系统进行通信。
二、软件原理1.系统软件：系统软件包括操作系统和语言处理程序等。
操作系统是微型计算机的核心软件，负责管理计算机的硬件资源和提供给应用软件的环境。
语言处理程序用于将高级语言转换为计算机可以执行的机器语言。
2.应用软件：应用软件包括各种办公软件、设计软件、娱乐软件等。
它们是根据用户需求来开发的，用于解决特定的实际问题。
三、微型计算机的工作原理1.初始化：当微型计算机通电时，控制单元首先从BIOS（基本输入输出系统）中读取并执行一段特定的程序，进行系统的初始化。
2.取指：控制单元从主存储器中按照程序计数器指定的地址读取指令，存放在指令寄存器中。
3.译码：控制单元对指令进行译码，确定指令的执行类型和操作对象。
4.执行：根据指令的类型和操作对象，控制单元产生相应的控制信号，使算术逻辑单元和主存储器执行相应的操作。
5.存取数据：微型计算机通过数据总线和地址总线将数据和地址传输到相应的部件，实现对数据的存取。
6.结果输出：微型计算机将运算结果通过数据总线和输出接口传输到相应的外围设备，如显示器或打印机。
微型计算机的基础知识
微型计算机的基础知识微型计算机是指体积较小、功能较强大的计算机系统。
它是现代社会中必不可少的工具，被广泛应用于个人和办公环境中。
了解微型计算机的基础知识对于每个人都至关重要。
本文将介绍微型计算机的构成、操作系统、常见的硬件设备以及互联网的相关概念，帮助读者对微型计算机有更全面的了解。
1. 微型计算机的构成微型计算机主要由以下几个核心组件组成：1.1 中央处理器（CPU）：是计算机的大脑，负责执行指令和控制计算机的各个部件。
1.2 内存（RAM）：用于存储临时数据和正在运行的程序。
1.3 存储器（硬盘、固态硬盘或闪存）：用于永久存储数据和程序。
1.4 显示器：用于显示计算机处理的图像和文字。
1.5 键盘和鼠标：用于输入指令和操作计算机。
1.6 声卡和扬声器：用于播放音频。
1.7 网卡：用于连接互联网。
2. 操作系统操作系统是微型计算机的核心软件，负责管理计算机的硬件和软件资源。
常见的操作系统包括Windows、macOS和Linux。
操作系统的功能包括：2.1 提供用户界面，使用户能够与计算机交互。
2.2 管理计算机的文件系统，负责文件的创建、存储和删除。
2.3 管理计算机的内存，分配和释放内存资源。
2.4 调度和管理计算机的进程，确保各个程序能够按照一定的规则共享计算机资源。
2.5 提供网络连接，使计算机能够与其他计算机进行通信。
3. 常见的硬件设备3.1 打印机：用于将计算机中的数据打印成纸质文件。
3.2 扫描仪：用于将纸质文件转换为数字形式以便计算机处理。
3.3 摄像头：用于拍摄照片和视频。
3.4 音箱：用于增强计算机的音频输出效果。
3.5 显卡：用于显示计算机图像和视频内容。
3.6 网络设备：包括调制解调器、路由器和交换机等，用于连接计算机到互联网或局域网。
4. 互联网和相关概念互联网是由全球各地的计算机网络相互连接而成的庞大网络。
它改变了人们的生活和工作方式，并成为信息获取和交流的重要工具。
微型计算机的基本结构
微型计算机的基本结构1. 前言微型计算机是指以微处理器为核心运算器构成的具有输入/输出设备、存储器等外围设备的计算机系统。
它拥有体积小、功耗低、性能稳定等优点，被广泛应用于各行各业的信息化建设。
本文将介绍微型计算机的基本结构，帮助读者更好地认识微型计算机。
2. 微型计算机的基本组成部分微型计算机由以下几个基本部分构成：2.1 中央处理器中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）是微型计算机的核心部件，用于执行计算机指令和控制计算机的各种操作。
它通常由运算器、控制器和寄存器等部件组成。
其中，运算器负责实现各种算术和逻辑运算，控制器则负责控制运算器的操作，寄存器则用于存储指令和数据等信息。
2.2 存储器存储器是微型计算机用来存储指令和数据的设备。
它通常由随机存储器（Random Access Memory，简称RAM）和只读存储器（Read Only Memory，简称ROM）两部分组成。
其中，RAM用于暂存程序和数据，ROM则用于存储计算机的基本指令和系统信息。
2.3 输入/输出设备输入/输出设备是微型计算机与外界进行信息交换的重要接口。
它包括键盘、鼠标、打印机、显示器等设备。
其中，键盘和鼠标用于输入数据和操作命令，打印机和显示器则用于输出结果和显示信息。
2.4 总线总线是微型计算机各部件之间传输数据和信息的通道。
它通常由地址总线、数据总线和控制总线三部分组成。
其中，地址总线用来指定数据的存储位置，数据总线用于传输数据信息，控制总线则用于发出控制信号。
3. 微型计算机的工作原理微型计算机的工作原理可以简述为以下三个步骤：3.1 输入数据输入数据是微型计算机进行任何操作的首要步骤，它通常由键盘、鼠标等输入设备完成。
用户通过这些设备输入指令和数据，微型计算机将其存储在RAM中备用。
3.2 处理数据处理数据是微型计算机执行计算和逻辑操作的核心步骤，它通常由CPU完成。
CPU将存储在RAM中的指令和数据提取出来，根据指令进行相应的运算和操作，并将结果存储在RAM中。
计算机三级考试资料课件-微型计算机的主要部件
自20世纪70年代初诞生以来，微型计算机经历了多个发展阶 段。从最初的4位、8位微处理器，到后来的16位、32位，再 到现在的64位微处理器，微型计算机的性能不断提升，应用 领域也不断扩展。
微型计算机的特点与应用领域
特点 体积小、重量轻，便于携带和移动； 功耗低，节能环保；
微型计算机的特点与应用领域
固定主板
将主板固定在机箱内，确 保主板不会晃动或倾斜。
连接线路
正确连接主板上的电源、 数据线等线路，确保连接 牢固、无松动。
04
内存储器
内存储器的类型及特点
随机存取存储器（RAM） 可读写，断电后数据丢失 分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）
内存储器的类型及特点
01
SRAM速度快、价格高，常用于高速缓冲存储器（Cache）
VS
固态硬盘（SSD）
以闪存芯片为存储介质，通过控制芯片进 行读写操作。具有读写速度快、抗震能力 强、功耗低等优点，但价格相对较高。
固态硬盘（SSD）与机械硬盘（HDD）比较
读写速度
SSD的读写速度远高于HDD，尤其在随机读 写方面表现更为突出。
抗震能力
SSD由于没有机械运动部件，因此抗震能力 更强，适用于移动设备等场景。
主板的选购与安装注意事项
兼容性
选择与CPU、内存等部件兼容的主板。
扩展性
考虑主板提供的接口数量和类型，以 满足未来升级和扩展的需求。
主板的选购与安装注意事项
• 稳定性：选择品牌知名度高、质量可靠的主板，以确保计 算机的稳定运行。
主板的选购与安装注意事项
防静电
在安装主板前，要确保工 作环境的防静电措施到位， 避免静电对主板造成损害。
第一章微型计算机基础知识
第一章微型计算机基础知识第一章微型计算机基础知识§1-11-1.1微型计算机微型计算机的组成微型计算机是大规模集成电路发展的产物，自1971年微型计算机问世以来，经过近30年的发展，它的应用范围之广，已达到了惊人的地步。
计算机除在科学计算领域中大显身手外，还在大到航天技术、人造地球卫星，小到家用电器等控制领域中大显神威，可以讲，计算机在现代社会中已是无孔不入。
而在不同领域和不同场合使用的计算机，其组成的形式和外观差异是很大的，如人们通常所见的微型计算机，由主机箱、键盘和显示器等组成，有的还配有打印机等。
也有一些计算机系统的组成与上述组成差别较大，如微电脑控制的家用洗衣机上的计算机，与洗衣机组成一体，没有通常所见的主机箱、键盘和显示器等，但在洗衣机上有塑料薄膜按键用于操作和选择工作状态，用发光二极管的亮灭来指示洗衣机的工作状态，这也是一种形式的计算机系统。
但是，不管计算机系统的形式和外观如何变化，计算机的基本组成结构还是有一定的模式，可以分为五大部分，如图1-1所示，其中最关键的一大部分就是运算器和控制器，它们组成中央处理单元CPU，从广义的角度来讲，只要具有中央处理单元CPU，其他部分不论如何组合，都可认为这就构成了计算机。
1．运算器运算器是计算机对各种代码信息进行处理的主要部件，这好比是人的大脑。
运算器对各种二进制数据进行运算、逻辑判别最后得出结果。
运算器由算术逻辑单元、寄存器、加法器以及一些控制电路等组成。
1-1 总线BUS 输入设备输出设备运算器存储器输入指令输出指令操作指令存取指令控制器图1-1 微型计算机的组成第一章微型计算机基础知识2．控制器控制器是计算机的总指挥部，由控制器发出控制指令，实现计算机各部分之间的有机联系，使计算机各部分能协调一致地工作。
控制器如同马路上的交通警察，控制器由时序电路和一些逻辑电路构成。
3．存储器计算机的存储器分为内存储器和外存储器二部分。
存储器是用于存放计算机程序、计算机参数设置、原始数据、中间结果或最终结果的部件。
微型计算机由哪几部分组成
1微型计算机由哪几部分组成 ?（一）答：三部分：微型计算机（微处理器，存储器，I/0接口，系统总线），外围设备，电源。
2什么是微机的总线，分为哪三组？答：是传递信息的一组公用导线。
分三组：地址总线，数据总线，控制总线。
3 8086/8088CPU的内部结构分为哪两大模块，各自的主要功能是什么？答：总线接口部件（BIU）功能：根据执行单元EU的请求完成CPU与存储器或IO设备之间的数据传送。
执行部件（EU），作用：从指令对列中取出指令，对指令进行译码，发出相应的传送数据或算术的控制信号接受由总线接口部件传送来的数据或把数据传送到总线接口部件进行算术运算。
4 8086指令队列的作用是什么？答：作用是：在执行指令的同时从内存中取了一条指令或下几条指令，取来的指令放在指令队列中这样它就不需要象以往的计算机那样让CPU轮番进行取指和执行的工作，从而提高CPU的利用率。
5 8086的存储器空间最大可以为多少？怎样用16位寄存器实现对20位地址的寻址？完成逻辑地址到物理地址转换的部件是什么？答：8086的存储器空间最大可以为2^20（1MB）；8086计算机引入了分段管理机制，当CPU寻址某个存储单元时，先将段寄存器内的内容左移4位，然后加上指令中提供的16位偏移地址形成20位物理地址。
6 段寄存器CS＝1200H，指令指针寄存器IP=FF00H，此时，指令的物理地址为多少?指向这一物理地址的CS值和IP值是唯一的吗?答：指令的物理地址为21F00H；CS值和IP值不是唯一的，例如：CS=2100H，IP=0F00H。
7 设存储器的段地址是4ABFH，物理地址为50000H，其偏移地址为多少？答：偏移地址为54100H。
（物理地址=段地址*16+偏移地址）8 8086/8088CPU有哪几个状态标志位，有哪几个控制标志位？其意义各是什么？答：状态标志位有6个： ZF，SF，CF，OF，AF，PF。
其意思是用来反映指令执行的特征，通常是由CPU根据指令执行结果自动设置的；控制标志位有3个：DF，IF，TF。
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第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
PC(Personal Computer)机： 是面向个人单独使 用的一类微机。当今的 微机的许多指标，如存 储容量、运行速度等已 经赶上或超过了以前的 小型机，可以满足各种 不同的应用场合。
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
单片微型机(单片机)： 是一种用于控制的微处理器芯片，其组成 实际是由微型计算机的CPU、部分存储器和输 入/输出接口等部件集成在一块芯片上。换句话 说，一个单片机几乎就是一个专用的计算机， 只要配上少量的外部电路和设备就可以构成具 体的应用系统。 常用于家用电 器、智能化仪表、 工业测量。
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
外部设备 I/O接口电路
存储器 RAM ROM 总线
控制部件
算术逻辑部件
寄存器组
MPU
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
2. 存储器 微机的存储器分为：主存和辅存 主存(内存)：用于存放当前正在运行的程序和正 待处理数据。 (CPU 内部 cache、主 板上的内存 , 造价高，速度快，存 储容量小) 辅存(外存)：存放暂不运行的程序和输入处理的 数据， ( 主机箱内或主机箱外，造 价低，容量大，可长期保存，但 速度慢)
如：企业生产管 理系统、电子商务处 理系统等。
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计算机辅助系统 • CAX(x =D、M、T、I 、 ) CAX(x=D CAD计算机辅助设计 CAM计算机辅助制造 CAT计算机辅助测试 CAI计算机辅助教学 • CMI —计算机管理教学
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
算术逻辑单元 微处理器 控制器 寄存器 ROM ROM EPROM E2PROM 存储器 RAM SRAM DRAM 并行接口 I/O接口 串行接口 辅助接口
硬件
系统总线
数据总线 地址总线 控制总线
外围设备 电源
键盘、显示器、打印机 外部设备 软、硬磁盘 外存储器 光盘 A/D 模拟量I/O接口 I/O接口 开关量接口 D/A
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
二、计算机的工作原理 1. “程序”的概念：一系列基本操作命令 2. “机器指令“的概念 ：有格式的0或1码串 3. 计算机存储程序控制方式的工作原理： 一是能存储程序，二是能自动执行程序。 这一原理决定了人们使用计算机的主要方式— —编写程序和执行程序。
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
第二代 1973~1977
8位
第三代 1978~1983 第四代 1981~1992 第五代 1993后 1995~2001
30000个管/片 16位 以上 （HMOS） 15~100万个管/片 32位 以上（H/C MOS） 高达330万个 32位 管/片 64位 550万个管/片
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
4位机、8位机、16位机、32位机、64位机
2. 按结构类型分： 单片微型机、 单板微型机 微型计算机
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
3. 按用途分：
(1) 个人计算机(PC机) (2) 工作站／服务器 (3) 网络计算机(简称NC)
2. 按体积大小分：
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、 膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
Intel 4004
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
二、微型计算机的特点和应用 1.微型计算机特点 微型计算机除具有一般电子数字计算机的 快速、精确和通用等许多优点外，还具有独自 的特点： (1) 体积小、重量轻、功耗低 (2) 可靠性高、对使用环境要求低 (3) 结构简单、设计灵活、适应性强 (4) 性能价格比高
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
过程控制 如对工业生产领域的过程控制，即对生 产过程进行监视和控制，以提高产品质量与数 量，减轻工人的劳动强度；控制飞机飞行姿 态、地形回避及导弹拦截等。
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
数据处理 对数据进行收集、储存、传递、分类、检 测、排序、计算、打印报表、输出图像等加工 处理。
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
2. 微型计算机的应用领域 科学计算 信息（或数据）处理 计算机辅助技术 CAD，CAM， CAT，CAPP，MIS -〉CIMS 过程控制 人工智能 网络通信 /电子商务
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
科学计算
用于科学与工程领域。
如：的计算、 中长期天气 预报及导弹 发射中的计 算等。
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
3. 输入设备 微型计算机常用的输入设备有键盘、鼠标、 数字化仪、图像扫描仪、数码相机等。
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
4. 输出设备 微型计算机常用的输出设备有 CRT 显 示器、打印机和绘图仪等。
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
注意： 由于各种外设的工作速度、驱动方式差别 很大，无法与 CPU 直接匹配，所以不可能把它们简单 地连到系统总线，需要有一个接口电路充当它们和 CPU 间的桥梁，通过该电路完成信号的变换、数据的 缓冲、与 CPU 联络等工作。在微机系统中，较复杂的 I/O接口电路一般都做在电路板上，这种电路板又称为 “卡(Card)”，由卡的一侧 引出连接外界的插座，另一 侧 做成插入端，只要将它们插入总线槽(I/O通道)就连 到了系统总线。
3. 存储器的容量 存储器分为内存储器和外存储器两类。内 存储器也简称内存或主存，是CPU可以赶接访 问的存储器，内存大小反映了计算机即时存储 信息的能力；外存储器通常是指硬盘 ( 包括内 置硬盘和移动硬盘)。 高速缓存器（Cache） 4 综合考虑其它因素（总线、主板、芯片 组、外设、软件配置）。
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
②微处理器的概念与发展
分代 年份 字 长 芯片的集成度 4/8位 1200个管/片 以上 （PMOS） 9000个管/片 以 （NMOS） 软 件 典型的芯片 Intel 4004 Intel 8008 Intel 8080,8085 MC 6800 Z-80 Intel 8086,8088 MC 68000 Z-8000 Intel 80386,80486 MC 68020 Pentium MMX Pentium PII PIII PIV 第一代 1971~1972 机器语言、简单汇 编语言 汇编程序、高级语言 (FORTRAN、 BASIC PL/M等) 操作系统 汇编语言 高级语言 操作系统 操作系统 高级语言软件硬化 操作系统 高级语言软件硬化 操作系统 高级语言软件硬化
一、微型计算机的系统与系统的层次结构 微型计算机系统包括硬件系统和软件系统。 硬件系统：构成计算机的实体。它包括微处 理器、存储器、 I/O接口、系统总 线、外部设备和电源。 软件系统：在计算机上运行的各种程序。它 包括系统软件和应用软件。
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
硬件系统：
微型计算机 (单片、单板)
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
单板微型机(单板机)： 把微处器芯片、存储器芯片、I/O接口芯 片和小键盘、数码显示器等必要的输入 /输出 设备装配在一块印刷电路板上就构成了单板 微型计算机系统。 常用于过程控制。
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
二、微型计算机的硬件结构 微型计算机由微处理器、存储器、输入/输 出接口构成，它们之间由系统总线连接。
冯·诺依曼计算机的基本结构
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
1946年，冯·诺依曼提出EDVAC计算方案， 体现了五部分的计算设计思想。 冯·诺依曼思想：存储程序原理 • 用二进制表示数据和指令； • 程序与数据事先存储在内存储器中； • 运算器、存储器、控制器、输入与输出 设备组成硬件系统，它是计算机连续工 作的基础。
简介： 1. 微处理器(也称微处理机，Microprocessor) 2. 微型计算机(Microcomputer) 3. 微型计算机系统(Microcomputer System)
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
微型计算机系统从小到大可分为微处理 器、微型计算机、微型计算机系统三个层次结 构，如图所示
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
人工智能 计算机模拟人的高级思维活动,进行逻辑 判断与推理。如机器人、专家系统、语音识 别系统、图形图像等模式识别系统。
第一章பைடு நூலகம்微型计算机的系统结构与工作原理
办公自动化
信息高速公路
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
第一章 概论
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
1.微型计算机的应用 2.微型计算机的发展史 3.微型计算机的组成 4.微型计算机的特点
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
1.掌握微型计算机的概念和基本结构 2.了解微型计算机的产生和发展过程 3.把握微型计算机的发展方向
电源 电源
CPU
时钟脉冲电路 时钟脉冲电路
AB DB CB
RAM RAM
ROM ROM
I/O I/O接口 接口
外部设备 外部设备
第一章 微型计算机的系统结构与工作原理
1. 微处理器 整个微机的核心是微处理器(up, MPU)，也 称 CPU 。它包含算术逻辑部件 ALU 、寄存器组 及控制部件。 ALU ： 算术运算、逻辑运算 寄 存 器：存放操作数、中间结果、地址、标 志等信息 控制部件：整个机器控制中心，包括程序计 数器 IP 、指令寄存器 IR 、指令译 码器ID、控制信息产生电路。