第1章 微型计算机系统概述
数字电路与逻辑设计教程-第1章
1.2 数制和码制
【例1-4】求十进制数(26)10所对应的二进制数。
因此(26)10=(11010)2。
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1.2 数制和码制
【例1-5】求十进制数(357 ) 10所对应的八进制数。 解
因此(357 )10=(545)8。
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1.2 数制和码制
上一节介绍了数字信号的两种取值，实际生活中的数字表示 大多采用进位计数制。
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1.2 数制和码制
1.2.1 进位计数制与常用计数制
用数字量表示物理量大小时，仅用一位数码往往不够用，经 常需要用进位计数的方法组成多位数码表示。把多位数码中 每一位的构成方法以及从低位到高位的进位规则称为计数制 。在生产实践中除了人们最熟悉的十进制以外，还大量使用 各种不同的进位计数制，如八进制、十六进制等。在数字设 备中，机器只认识二进制代码，由于二进制代码书写长，所 以在数字设备中又常采用八进制代码或十六进制代码。
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1.2 数制和码制
任何进制数的值都可以表示为该进制数中各位数字符号值与 相应权乘积的累加和形式，该形式称为按权展开的多项式之 和。一个J进制数(N为按权展开的多项式的普遍形式可表示为 :
式中，K为任意进制数中第i位的系数，可以为0~ (J-1)数码中 的任何一个;i是数字符号所处位置的序号;m和n为整数，m为 小数部分位数(取负整数)，n为整数部分位数(取正整数);.J为 进位基数，Ji为第i位的权值。例如，十进制数(123.75 )10表示 为:
第1章 微型计算机系统概述
1.1 数字电路概述 1.2 数制和码制 1.3 逻辑代数基础 本章小结
1.1 数字电路概述
第一章 微型计算机系统概述(戴梅萼)
1、3 微处理器、微型计算机微型计算机系统
算术逻辑部件 累加器、寄存器 控制部件 内部总线 存储器（ROM、RAM） 输入输出接口 系统总线 外围设备 系统软件 微 处 理 器
微 型 计 算 机
微 型 计 算 机 系 统
1、4 微型计算机的应用
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、信息处理 （数据处理） 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、工业过程控制
用微型计算机实现工业生产控制。
4、计算机辅助系统 计算机辅助系统主要有计算机辅助教（CAI）、计算 机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算 机辅助测试（CAT）、计算机集成制造（CIMS）等系 统。 5、人工智能 人工智能主要就是研究解释和模拟人类智能、智能行 为及其规律的一门学科，包括智能机器人，模拟人的 思维过程，计算机学习等等。其主要任务是建立智能 信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智 能行为的计算系统。
1、3、3 微型计算机系统的组成 一个微型计算机系统包括硬件系统和软件系统。硬件和 软件的结合，才能使计算机正常工作运行。
计算机硬件系统是一个为执行程序建立物质基础的物理 装置，称为硬件或裸机。
计算机软件系统指为运行、管理、应用、维护计算机所 编制的所有程序及文档的总和。
依据功能的不同，软件分为系统软件和应用软件两大类。
1、3、1 微处理器
微处理器（CPU）由运算器和控制器组成。
• 必须具备功能： *可以进行算术和逻辑运算 *可保存少量的数据 *能对指令进行译码并执行 *能和存储器及外设交换数据 *能提供系统所需的定时和控制 *可以相应其它部件发来的中断请求
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。
16、32位微机原理、汇编语言和接口技术教程课后习题答案解析
《16/32 位微机原理、汇编语言及接口技术教程》部分习题参考解答第1 章微型计算机系统概述〔习题1.2 〕什么是通用微处理器、单片机（微控制器）、芯片、嵌入式系统？〔解答〕通用微处理器：适合较广的应用领域的微处理器，例如装在机、笔记本电脑、工作站、服务器上的微处理器。
单片机：是指通常用于控制领域的微处理器芯片，其内部除外还集成了计算机的其他一些主要部件，只需配上少量的外部电路和设备，就可以构成具体的应用系统。
芯片：称数字信号处理器，也是一种微控制器，其更适合处理高速的数字信号，内部集成有高速乘法器，能够进行快速乘法和加法运算。
嵌入式系统：利用微控制器、数字信号处理器或通用微处理器，结合具体应用构成的控制系统，其典型的特点是把计算机直接嵌入到应用系统之中。
〔习题1.5 〕说明微型计算机系统的硬件组成及各部分作用。
〔解答〕：也称处理器，是微机的核心。
它采用大规模集成电路芯片，芯片内集成了控制器、运算器和若干高速存储单元（即寄存器）处理器及其支持电路构成了微机系统的控制中心，对系统的各个部件进行统一的协调和控制。
存储器：存储器是存放程序和数据的部件。
外部设备：外部设备是指可与微机进行交互的输入（）设备和输出（）设备，也称设备。
设备通过接口与主机连接。
总线：互连各个部件的共用通道，主要含数据总线、地址总线和控制总线信号。
习题1.6 〕什么是总线？微机总线通常有哪3 组信号？各组信号的作用是什么？〔解答〕总线：传递信息的共用通道，物理上是一组公用导线。
3 组信号线：数据总线、地址总线和控制总线。
（1）地址总线：传输将要访问的主存单元或端口的地址信息。
（2）数据总线：传输读写操作的数据信息。
（3）控制总线：协调系统中各部件的操作。
习题1.7 〕简答如下概念：（1）计算机字长（2）取指－译码－执行周期（3）（4）中断（5）总线解答〕（1）处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。
（2）指令的处理过程，即指处理器从主存储器读取指令（简称取指），翻译指令代码的功能（简称译码），然后执行指令所规定的操作（简称执行）的过程。
七年级信息技术上册 第一章 微型计算机概述课件课件
第十四页，共二十二页。
五.微型(wēixíng)计算机（续）-- Intel 微处理器性能评估
微处理器种类日趋繁多，应用也日益广泛，单靠CPU型号和主频已远不能充 分说明处理器的性能。为此，Intel制定并发展了iCOMP指数体系，通过它希望
（Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System）
微处理器具有运算和控制功能，是整个微型计算机的核心，也称中央处理器CPU（Central Processing Unit）。 注意，微处理器并不是一台完整的计算机，要构成一台完整的计算机（主机），还需要有：存储器、
1982年
80286
13.5万
1985年
80386
32万
1990年
80486
120万
1993年
Pentium
320万
1996年
Pentium Pro 550万
1997年2月 Pentium II 750万，300MHz
1999年
Pentium III
2000年(4季度) Pentium IV 4200万，1.4GHz(0.18um工艺)
Pentitum,Pentium II(P6),Pentium III,Pentium IV. Zilog Z80; Z8000; Z80000. Motorola MC6800(8位),MC68000（16位）,MC68020(32位)
Power PC 620(64位)
第七页，共二十二页。
60
倍频因子 1
iCOMP1.0 指数
510
Pentium-66
计算机维修与维护试题及参考答案
计算机维修与维护网试题第一章微型计算机系统概述一、名词解释1、扩展插槽：2、CMOS：3、ROM：4、主机板：二、填空1、目前微型机外形常见有如下几种式样：（）、( )和( )。
2、主存储器分为:（）和( ).3、RAM分为: ( )和( ).4、目前，CACHE有两种类型:（）与（）。
5、目前，微机中常用的总线(扩展插槽)有四种: ( )、( )、( )和( )。
6、常用的驱动器接口类型有如下三种: （）、（）、（）。
7、显示器大致可分为:（）、（）、（）、（）和（）等几种类型。
8、打印机的种类很多，从印字原理上讲可分为（）和（）。
其中击打式打印机主要以针式打印机为主，而（）、（）、（）、（）等打印机都是非击打式打印机。
9、扫描仪可分为（）、（）、（）和（）。
三、判断题1、软盘驱动器是驱动和读写软磁盘的设备。
（）2、目前常见的ROM只有PROM和EPROM。
（）3、lDE接口又称为AT BUS接口，该接口是当前硬盘驱动器特别采用的一种接口。
（）4、打印机的主要技术指标有打印速度、印字质量、打印噪声和打印机寿命等。
（）5、点阵式打印机虽然有许多种，但基本结构差不多是相同的，主要可分为两大部分：机械部分和电路部分。
（）6、激光打印机和喷墨打印机是目前市场上最主要的两种非击打式打印机。
（）四、简答题1、系统总线有哪几种标准？它们各自有哪些特点？2、软磁盘保护套的作用？3、硬盘驱动器的工作过程？4、扫描仪的主要技术指标？5、画出ISA总线标准的微机结构图？结合结构图来说明产生“瓶颈”的原因？第二章微型计算机系统硬件的配置与组装一、名词解释1、刷新速率：2、点距：3、显示器分辨率：二、填空1、对于微机的选购一般有两种方法: （）和( )。
2、就当前市场上的微机而言有两类:( )和( )。
3、主板按所配用的微处理器来分类，可分为:( )、( )、( )和( )主板等类型。
4、主板按尺寸大小与机械结构来分，可分为两种:( )与( )。
第1章微型计算机控制系统概述
PIO：并行I/O接口
接口电路
SIO：串行I/O接口 中断控制器
DMA
的
操作设备：由显示器、键盘、指示灯等组成
组
成
系统软件：OS、编译诊断程序、监控程序
软件 应用软件：针对过程编写的控制、管理程序
包括输入、控制、输出及显示打印程序
第一章 微型计算机控制系统概述
1.2 微型计算机控制系统的组成
4、检测元件及执行机构
在微机控制系统中，为了对生产过程进行控制，首先必须对各种数据，如 温度、压力、流量、液位、成分等进行采集。为此，必须通过检测元件，即 传感器，把非电量参数转换成电量。此外，为了控制生产过程，还必须有执 行机构。它们的作用就是控制各参数的流入量。
5、通用外部设备
主要为了扩大主机的功能而设置的，是实现微机和外界交换信息的功能的设备。 常规外部设备可分为输入设备，输出设备和存储设备，并根据控制系统的规 模和要求来配置。
第一章 微型计算机控制系统概述
1.1 微型计算机控制系统的结构原理
给定信号
微型计算机 微处理器
D\A转换器
执行机构
被控参数 被控对象
A\D转换器
1、控制过程 图1.3 计算机控制系统基本框图
从本质上看，微型计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下四 点： （1）实时数据采集：对被控参数的瞬时值进行检测，并且将采样 结果输入计算机； （2）实时决策：对输入的实时给定值与被控量的数值进行处理后， 按照预先规定的控制规律进行运算，则称为实时决策，或简称决策；
（3）保护重要数据的后备存贮体
Watchdog和掉电保护功能均要有能保存重要数据的存贮体支持， 后备存贮体容量不大，在系统掉电时数据不会丢失，故常采用 NOVRAM，EEPROM或常有后备电池的SRAM，为了保证可靠、安 全，系统存贮器工作期间，后备存贮体应处于上锁状态。
微型计算机概述
第一章微型计算机概述回顾计算机系统的基础知识，包括计算机系统的组成(包括硬件与软件)、结构、发展历程、分类及其功能实质。
本讲重点微处理器及微机系统的发展历程，微机系统与一般意义上的计算机系统的联系与差别，强调微型计算机系统是具有独特结构的计算机系统，由此决定了微机系统所具有的功能及其特点。
【讲授内容】1.1 微机发展概述计算机系统是能够自动地、快速地、准确地进行信息处理的电子工具，其工作过程的实质是电子器件状态的快速变化。
1946年，世界上出现了第一台由电子管构成的，能够按照人们事先的安排，快速完成所要求计算任务的ENIAC电子计算机，计算机及其相关技术经历了一个快速发展的过程。
一般来说，电子计算机发展历程的各个阶段，是以所采用的电子器件的不同来划分的，即电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模及超大规模集成电路计算机。
微型计算机属于第四代电子计算机产品，即大规模及超大规模集成电路计算机，是电路技术不断发展，芯片集成度不断提高的产物。
主机按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类，从其工作原理上来讲，微型机与其它几类计算机并没有本质上的差别。
所不同的是由于采用了集成度较高的器件，使得其在结构上具有独特的特点，即将组成计算机硬件系统的两大核心部分—运算器和控制器，集成在一片集成电路芯片上，显然该芯片是整个微机系统的核心，称为中央处理器CPU，或者微处理器MPU。
微处理器是微机系统的核心部分，自70年代初出现第一片微处理器芯片以来，微处理器的性能和集成度几乎每两年翻一番，其发展速度大大超过了前几代计算机。
微机系统及相关技术的发展，主要涉及到以下几个方面：CPU、主频、缓存、新技术。
一、微机的发展微机系统的核心部件为CPU，因此我们主要以CPU的发展、演变过程为线索，来介绍微机系统的发展过程，主要以Intel公司的CPU为主线。
第一代：4位及低档8位微处理器✧1971年，Intel公司推出第一片4位微处理器Intel4004，以其为核心组成了一台高级袖珍计算机。
微型计算机系统概述
1
1.1 计算机的发展与应用 人类第一台数字电子计算机：1946 年，美国宾夕法尼亚大学研 制出。取名为：ENIAC（Electronic numerical integrator and calculator）。 由著名数学家：冯· 诺依曼，推出了新的计算机系统结构，提出采 用二进制、存储程序及在程序控制下执行的理念 。 第一代：1946年－1957年。 器件：电子管，磁芯和磁鼓存储器。
16
系统软件中还有语言处理程序，计算机语言是使用者与计算 机之间进行交流的工具；人们将要计算机来完成的事件编写成程序输 入给计算机；计算机通过执行用户的程序来完成用户的工作。其中广 泛使用的语言有 C 语言、VB、VC、Java 等，机器只能运行机器语 言。 返回本章目录
17
1．3 PC 机系列体系结构 1.3.1 基于 8088 PC 总线的微机结构 8088 微处理机，作为第一代机的 CPU，通过地址总线、数据总线和控制总线对整 个机器进行调试和控制，其体系结构,如图 1.3 。 1. 8088 处理器：采用 4.77M 的工作频率，该频率通过 8284 对14.31818MHz 的晶 体振荡 3 分频而得到的；每个时钟周期 210nm。 2. 8087 协处理器：8088 在最大模式下可配接 8087协处理器用来进行浮点运算，使 浮点运算速度提高 100 倍。 3. 存储器：64K 的 ROM 早期存放 32K 的 Basic 解释程序，另 32K 固化 BIOS，包 括上电自检程序、系统引导程序、日时钟管理程序和基本的 I/O 设备的驱动程序 4. RAM 内存：IBM PC/XT 的主板上可接插 640K 的内存。 5. 8253/8254 可编程定时计数器：该片提供 3 个通道。通道 0 每 55ms 向 CPU 发一个时钟中断信号，通过计数，用来计算时 钟的时间；通道1 用于 DRAM 的刷新；通道2 输出方波到扬声器。
汇编语言程序设计习题答案
第一章微型计算机系统概述1.3习题与综合练习1.解释和区别下列名词术语(1)微处理器（MP）:具有中央处理器功能的大规模集成电路器件微型计算机（MC）微型计算机系统（MCS）(2)硬件：硬件是计算机系统的躯体，由控制器，运算器，存储器，输入设备，输出设备5大部分组成。
软件：软件是计算机的头脑和灵魂，可分为系统软件和应用软件。
(3)字节：8位二进制是一个字节。
字：16位二进制构成一个字。
字长：计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。
(4)指令指针：存放BIU要取的下一条指令的偏移地址。
指令寄存器：指令译码器：状态寄存器：(5)存储单元：存储内容：存储地址：存储容量：(6)RAM:ROM:软件固化：2.冯·诺依曼计算机结构的特点是什么？(1)采用二进制数的形式表示数据和指令。
(2)将指令和数据存放在存储器中。
(3) 计算机硬件由控制器，运算器，存储器，输入设备和输出设备5大部分组成。
3.件数计算机系统中复杂指令集和精简指令集的特点和用途。
复杂指令集（CISC）：在微型计算机的体系结构组成结构上是以复杂指令为设计的计算机，在指令的运行过程中按指令的复杂程度来指挥计算机完成各条指令，由于各条指令复杂程度不同分配的时钟周期各不相同，执行指令所需时间就不相同。
CISC体系的指令集由微程序来实现，即每一个操作由若干微操作的程序组合来实现。
所以CISC可以使用微指令编程的方式实现多种和功能复杂的指令。
精简指令系统（RISC）：不管计算机的指令如何复杂，在一个计算机时钟周期内完成，计算速度快，指令集简单。
每一条指令直接有硬布线实现，即它的每条指令原则上有自己的一套逻辑时序电路直接实现，所以单条指令的实现所占用的硬件资源较多。
因为该体系没有能采用增加单条指令的功能或高位的指令语义，也没有增加指令的条数，而是集中于它的精简指令集上。
4.CPU是计算机系统中的重要部件，试说明CPU的结构和功能。
微处理器是计算机中最关键的部件，由控制器，运算器，寄存器组和辅助部件组成。
(完整版)微机原理答案1
第 1 章微型计算机系统概述习题参考答案1-1．微型计算机包括哪几个主要组成部分，各部分的基本功能是什么？答：微型计算机由CPU、存储器、输入/输出接口及系统总线组成。
CPU是微型计算机的核心部件，一般具有下列功能：进行算术和逻辑运算。
暂存少量数据。
对指令译码并执行指令所规定的操作。
与存储器和外设进行数据交换的能力。
提供整个系统所需要的定时和控制信号。
响应其他部件发出的中断请求；总线是计算机系统各功能模块间传递信息的公共通道，一般由总线控制器、总线发送器、总线接收器以及一组导线组成；存储器是用来存储数据、程序的部件；I/O接口是微型计算机的重要组成部件，在CPU和外设之间起适配作用。
1-2．CPU 执行指令的工作过程。
答：指令执行的基本过程：（1）开始执行程序时，程序计数器中保存第一条指令的地址，指明当前将要执行的指令存放在存储器的哪个单元。
（2）控制器：将程序计数器中的地址送至地址寄存器MAR，并发出读命令。
存储器根据此地址取出一条指令，经过数据总线进入指令寄存器IR。
（3）指令译码器译码，控制逻辑阵列发操作命令，执行指令操作码规定的操作。
（4）修改程序计数器的内容。
1-3．果微处理器的地址总线为20 位，它的最大寻址空间为多少？答：220=1048576=1MB1-4．处理器、微型计算机和微型计算机系统之间有什么关系？答：微处理器是微型计算机的核心部件。
微处理器配上存储器、输入/输出接口及相应的外设构成完整的微型计算机。
以微型计算机为主体，配上系统软件和外部设备以后，就构成了完整的微型计算机系统。
1-5．下面十进制数分别转换为二进制、八进制和十六进制数：128，65535，1024答：128，二进制：10000000B，八进制：200O，十六进制：80H65535，二进制：1111111111111111B，八进制：177777O，十六进制：FFFFH1024，二进制：10000000000B，八进制：2000O，十六进制：400H1-6．下面二进制数分别转换为十进制及十六进制数：1011.1010B，1111101.11 B答：1011.1010B，十进制：11.625，十六进制：B.AH111101.11B，十进制：125.75,十六进制：7D.CH1-7．(5487)10＝（0101010010000111）BCD＝1010101101111 B1-8．设字长为8 位，请写出下列数的原码、反码、补码和移码：15，－20，－27/32 答：[+15]原=00001111，[+15]反=00001111，[+15]补=00001111，[+15]移=10001111 [-20]原=10010100，[-20]反=11101011，[-20]补=11101100，[-20]移=01101100 [-27/32]原=1.1101100，[-27/32]反=1.0010011，[-27/32]补=1.0010100，[-27/32]移=0.0010100第 2 章微型计算机系统的微处理器习题参考答案2-1．086／8088 CPU 的功能结构由哪两部分组成？它们的主要功能是什么？答：8086/8088 CPU 的功能结构由以下两部分组成：总线接口单元BIU（Bus Interface Unit），执行部件EU （Execution Unit）。
微型计算机的基础知识
编辑ppt
7
1.1 微型计算机系统概述
（1）位（bit） 二进制数的一位，简写b
（2）字节（Byte） 8位二进制数组成一个字节，简写B
（3)还有千字节（KB)，兆字节（MB），千兆字节（GB）等。
换算关系如下：
1B=8b 1GB=1024MB
例如：X86指令集、MMX（多媒体扩展指令集）、SSE(数 据流单指令扩展指令集）、SSE2、SSE3、SEE4(SSE4.1和 SSE4.2)等。
3、程序：
设计者为解决某一问题而设计的一系列指令集合。
计算机程序可分为：
机器语言程序、汇编语言编程辑p序pt 和高级语言程序。
21
1.3 微型计算机基本工作原理
1.2 计算机硬件基本结构
3、存储器：
存储器分为内存储器(主存）和外存储器（辅存）。内存储器简称内 存或主存，它的存储容量一般较小，与CPU直接相连，存取速度快，主要 用于暂时存放当前执行的程序和相关数据；外存储器称为外存或辅存， 作为内存的辅助存储器，它的存储容量大，但存取速度远比内存慢，主 要用于存放需长期保存的程序和数据。
取指令——分析指令——执行指令
编辑ppt
23
1.3 微型计算机基本工作原理
6、计算机系统
主机 硬件
中央处理器 内存储器 外存储器
运算器 控制器
外设
输入设备
微型计算机系统
系统软件
输出设备
操作系统 服务软件 编译或解释系统
软件
信息管理软件
辅助设计软件
应用软件
文字处理软件
图形软件
各种程序包
如图：一个编完辑整pp的t 计算机系统
微机原理与接口技术(田辉)第一章
1-3-1 微型计算机
2、微型计算机分类
从微型计算机的结构形式来分，为单片机、单板 机和多板机。
单片微型计算机（即单片机）。把微型计算机的主要部件CPU、一 定容量的存储器、I／O接口及时钟发生器集成在一块芯片上的单 芯片式微型计算机。具有体积小、指令系统简单、性价比高等优 点，广泛应用于工业控制、智能仪器仪表等领域。 单板微型计算机，即单板机。是将微处理器、一定容量的存储器、 输入／输出接口、简单的外部设备、辅助设备通过总线装配在一 块印刷电路板上的微型计算机。主要用于实验室以及简单的控制 场合。
变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语言
第三代 中小规模集成电路时代(1965-1970) 存储容量大，运算速度快，几十至几百万次/秒
第四代 大规模、超大规模集成电路时代(1971至今)
向大型机和微型机两个方向发展 现代计算机发展方向 巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化
微型计算机的发展
• 十进制数转换为R进制数：整数和小数部分分 别进行转换
1、整数部分 “除R取余”：十进制整数不断除以转换进制基数，直至商 为 0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。
二. 进位计数制之间的转换
例：39转换成二进制数 39 =100111B 2 39 2 19 1 （ b0） 2 9 1 （ b1） 2 4 1 （ b2） 2 2 0 （ b3） 2 1 0 （ b4） 0 1 （ b5 ）
1-2 微处理器--- CISC与RISC
精简指令集计算机
提出背景：使用指令的80％，只占处理器指令集的20％ RISC的基本思想 简化指令功能，指令集中只包含使用频度高、功能简单、能够 在一个节拍内执行完成的指令 将较复杂的功能用一段子程序来实现 大量使用寄存器，优化 CPU的控制逻辑，提高程序执行的速度
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
《微机原理与接口技术》课程教学大纲
《微机原理与接口技术》课程教案大纲一、课程说明二、学时分配表三、教案目的与要求1.本课程总体教案目的和要求通过本课程的学习、上机操作，使学生较熟练地掌握微机的基本结构、基本工作原理，初步掌握汇编语言程序设计及微机接口技术，具有微机应用系统设计开发能力，并为其它后续课程奠定基础。
教案要求是通过课堂教案与演示，课后习题练习等环节，掌握微型计算机的基本组成与工作原理的基础知识，包括理解计算机硬件原理，能够设计或调试基本的微机硬件接口及驱动程序等多方面的技能。
2.各章教案要求和知识考核点（一）微型计算机系统概述目的和要求：主要了解微型计算机系统的构造及微型计算机工作过程。
重点：微型计算机的基本组成难点：微型计算机工作过程（二）微处理器目的和要求:掌握寄存器结构、作用、引脚功能、存储器分段与物理地址形成、最小最大模式的概念和系统组建、系统总线形成；理解存储器读写时序；了解微处理器的发展。
重点：微处理器的基本结构，寄存器、堆栈，引脚及其功能；最小最大模式下系统总线形成；存储器分段与物理地址形成难点：的内部结构、典型时序分析（三）寻址方式和指令系统目的和要求:掌握有关寻址的概念；的种基本的寻址方式及有效地址的计算；掌握指令系统重点：掌握寻址方式；掌握常用指令的功能和用法难点：区别指令的正确与错误。
（四）汇编语言程序设计目的和要求：了解汇编语言特点、汇编程序功能、汇编语言结构；掌握汇编语言中的表达式、伪指令、宏定义的含义和用法；掌握功能调用基本，返回方法，了解文件管理；理解顺序程序、分支程序、循环程序、含子程序的程序设计的基本方法，能编写、运行、调试简单的汇编语言程序。
教案重点：汇编的概念及其方法, 掌握汇编程序的基本格式，常用运算符的使用方法，汇编的步骤；顺序程序、分支程序、循环程序、含子程序的程序设计的基本方法。
教案难点：伪指令、宏定义的用法；程序设计算法与流程图。
（五）输入输出接口目的与要求:掌握输入输出的基本概念；的编址方法、特点；与外设数据传递的方式及接口技术；理解程序控制传送方式、中断传送方式；掌握特点。
第01章 微型计算机系统简介V1.1分析
1.2 微型计算机系统的组成
1.2.2 计算机硬件系统组成 3. 存储器。存储器是计算机中用来存放程序和数据 的地方，并根据指令要求提供给有关部件使用。 4. 输入设备。输入设备的主要作用是把程序和数据 等信息转换成计算机所能识别的编码，并按顺序送往内 存。常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、数码相机、 摄像机、卡片输入机等。 5. 输出设备。输出设备的主要作用是把计算机处理 的数据、计算结果（或中间过程）等内部信息按人们要 求的形式输出。常见的输出设备主要有显示器、打印机、 绘图仪等。通常把输入设备和输出设备合称为I/O（输 入／输出）设备。
2018年10月14日星期日
1.2 微型计算机系统的组成
1.2.3 微型计算机的软件系统
(1) 操作系统。操作系统（Operating System，简称OS） 是对计算机全部软、硬件资源进行控制和管理的大型程序，是直 接运行在裸机上的最基本的系统软件，如图1.10所示。 操作系 统是硬件的第一级扩充，是软件中最基础的部分，是用户和计算 机之间的接口。也只有在有了操作系统之后，用户才可以非常方 便地使用计算机。其它软件都是在操作系统中运行的，它的发展 是随着硬件的发展而发展的。目前，大多数计算机用户使用的都 是微软公司的Windows 系列操作系统，如Windows 98、 Windows 2000／2003、Windows XP、Windows Vista等，还有一部分用户使用Linux系统软件，采用开放标准。
2018年10月14日星期日
1.2 微型计算机系统的组成
1.2.2 计算机硬件系统组成
运算器
数据 程序
输入设备
存储器
输出设备
输 出 信 息 数据信息流向 控制信息流向
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【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。
20世纪70年代初期，出现了以大规模集成电路为 主体的第四代计算机。这一代计算机的体积进一步缩小， 性能进一步提高，发展了并行技术和多机系统，出现了 精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer， RISC）。微型计算机也是在第四代计算机时代产生的。 所谓的第五代计算机，其主要目标是采用超大规 模集成电路，在系统结构上要类似人脑的神经网络，在 材料上使用常温超导材料和光器件，在计算机结构上采 用超并行的数据流计算等。
1.2 微型计算机系统的组成
完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。 硬件是指计算机系统中的各种物理装置，包括控制器、 运算器、内存储器、I/O设备以及外存储器等，它是计算 机系统的物质基础。 软件是相对于硬件而言的。从狭义的角度讲，软件是指 计算机运行所需的各种程序；而从广义的角度讲，软件 还包括手册、说明书和有关的资料。软件系统着重解决 管理和使用机器的问题。没有硬件，谈不上应用计算机。 但是，光有硬件而没有软件，计算机也不能工作。这正 如乐团和乐谱的关系，如果只有乐器、演奏员这类“硬 件”而没有乐谱这类“软件”，乐团就很难演奏出动人 的音乐。所以，硬件和软件是相辅相成的。只有配上软 件的计算机才能成为完整的计算机系统。
（4）第四阶段
这一阶段（1981年以后）为高性能的16位 机和32位微处理器和微型计算机时代。典型产品 是Intel公司的80386/80486、Motorola公司的MC 68030/68040和Zilog公司的Z 80000等微处理器， 它们具有32位数据总线和32位地址总线。各阶段 微处理器的主要特点如表1-1所示。
1．微型计算机各组成部分的功能 （1）运算器
运算器是完成二进制数据的算术运算和逻辑运算 的部件，它由算术逻辑部件（Arithmetic Logic Unit，ALU）、累加器和暂存寄存器组成。ALU 是运算器的核心，具体完成算术运算和逻辑运算。 累加器的字长和位数相同，用于存放参加运算的 操作数和连续运算的中间结果以及最后结果。从 累加器的功能上来看，它也是一种寄存器。暂存 寄存器的字长和位数也相同，它用来暂存总线送 来的操作数。
2．微型计算机的分类
微型计算机的分类方法很多，可以从不同的角度 对微型计算机进行分类。 按微处理器的字长可分为4位、8位、16位、32 位、64位微型计算机。 按微型计算机的组装形式可分为单片、单板、 多板微型计算机等。 按应用领域可分为控制用、数据处理用微型计 算机等。 按微处理器的制造工艺可分为由MOS型器件和 由双极型器件组成的微型计算机。
64位的操作系统
以64位CPU芯片为前提，为充分发挥 该芯片的性能而实行64位扩展的操作系统， 如Digital UNIX 4.0和Open VMS 7.0的64位 操作系统（DEC公司）、Solaris的64位操 作系统（SUN公司）、 Server和Windows Server 2003操作系统 （Microsoft 公司）等。
计算机网络
网络的高速化、网络的综合化（将电 信网络、计算机网络及有线电视网络汇集 到统一的IP网络，即“三网”融合）、网 络的智能化、网格计算机等。
1.1.2 微型计算机的特点及分类
微型计算机和应用在天文测量、天气 预报、核能以及人造卫星轨迹计算等的大 中型计算机不同，它们有自己的特点和更 加广泛的应用领域。
（2）微型计算机领域未来的几大热点
进入21世纪后，微型计算机将在人们 的日常生活和工作中产生更重要的作用， 微型计算机将会具有更快的运算速度、功 能更加强大的操作系统和更加便利的网络 传输等。
微处理器方面
在计算模式上，Intel IA-64（Itanium） 微处理器是基于EPIC计算模式的，AMD X86-64微处理器（64位处理器）提供了长 模式，解决了与32位处理器的兼容性问题； 在计算平台上，以64位计算模式为基础， 加上相应的系统软件支持构成全64位计算 平台。
3．微型计算机技术发展过程中的热点问题
（1）微型计算机自20世纪90年代以来发展的热点 问题 自20世纪90年代以来，随着计算机在各个方 面的广泛应用，微型计算机技术有了突飞猛进的发 展，主要表现在以下几个方面。
微处理器方面
以市场上占有率较高的典型代表Intel系列微处理器为例， 有Pentium基本型、Pentium MMX、Pentium Pro、 Pentium Ⅱ、Pentium Ⅱ Xeon、Pentium Ⅲ、Pentium Ⅳ；以技术先进性的典型代表为例，有DEC公司的Alpha 系列处理器Alpha 21064/21164/21264/21364等。在集成技 术领域，CMOS工艺和SOI制造工艺极大地提高了处理器 的速度，降低了功耗，并且采用的SOI技术有望使CPU的 主频提高到T级，在微型计算机系统结构上由原来的单一
1946年在美国诞生了世界上第一台电子计算机ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Calculator， 电子数字积分计算机），如图1-2所示。该计算机加法 速度为5000次/秒，乘法速度为56次/秒，比先前的继电 器计算机快1000倍，比人工计算快20万倍。ENIAC的 诞生为计算机和信息产业的发展奠定了基础。
1．微型计算机的特点
由于微型计算机广泛采用了集成度相当高的器件 和部件，因此具有以下特点。 体积小、重量轻、耗电少。因为现在多采用超 大规模集成电路和CMOS工艺，微型计算机的芯 片在体积减小的同时，集成度和运算速度也迅速 提高。基于此特点，它们在航空、航天等领域应 用更广泛。 可靠性高。微型计算机的芯片集成度高，基本 不需要人工焊点，降低了故障发生的概率，提高 了可靠性。
2．微型计算机的发展历程
微型计算机是以微处理器为核心的计算机，属于 第四代计算机。它具有体积小、功耗低、重量轻、价格 低、可靠性高以及使用方便等一系列优点，因此得到了 广泛的应用和迅速的发展。微型计算机的发展从1971年 Intel公司首先研制成功的4位Intel 4004微处理器算起，已
有30多年，经历了如下几个阶段的演变。
（3）第三阶段
这一阶段（1978—1981年）为16位微处理 器和微型计算机时代。典型产品是Intel公司的 8086/8088、Motorola公司的MC 68000和Zilog公 司的Z 8000等微处理器。指令系统更加丰富、完 善，采用多级中断系统、多种寻址方式、段式存 储器结构、硬件乘除部件等，并配有强有力的软 件系统。
总线结构变为多总线结构等。
计算机网络方面
主要表现为网络协议、网络技术、PC 与NC、网络软件（如WWW浏览器、网络 管理软件、网络游戏软件、中间件软件、 Java编程语言等）、网络应用（如电子商 务、电子政务、远程教育、远程医疗、网 络化的办公自动化系统、视频会议系统、 虚拟图书馆、虚拟实验室等）等。
（1）第一阶段
这一阶段（1971—1973年）为4位或低档8 位微处理器和微型计算机时代。典型产品是Intel 4004和Intel 8008微处理器以及由它们分别组成的 MCS-4和MCS-8微型计算机。系统结构和指令系 统均比较简单，主要用于家用电器和简单的控制 场合。
（2）第二阶段
这一阶段（1974—1978年）为中高档8位微 处理器和微型计算机时代。典型产品是Intel公司 的8080/8085、Motorola公司的MC 6800和Zilog 公司的Z 80等微处理器以及各种8位的单片机。
1.2.1 计算机硬件系统
微型计算机的硬件系统主要由输入设备、输出设 备、运算器、存储器和控制器5部分组成，这种 结构称为冯· 诺依曼结构。现代绝大多数微型计 算机的结构均为冯· 诺依曼结构，其示意图如图15所示，可以与图1-6所示的主板结构实际对应。
图1-5 微型计算机的基本组成
图1-6 计算机主板结构
第1章 微型计算机系统概述
1.1
微型计算机概况
1.2
微型计算机系统的组成世纪人类最伟大的发明之一。随 着计算机的广泛应用，人类社会生活的各个方面 都发生了巨大的变化，特别是随着微型计算机技 术和网络技术的高速发展，计算机逐渐走进了人 们的家庭，改变了人们的生活方式。在21世纪， 不会使用计算机的人会被认为是文盲。计算机逐 渐成为人们生活和工作不可缺少的工具，掌握计 算机的使用也成为人们必不可少的技能。本章的 主要任务是从基本软硬件上认识微型计算机的系 统结构，了解系统的组成。