微型计算机系统概述(2)
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
微型计算机系统
微型计算机系统数字电子计算机经历了电子管、晶体管、集成电路为主要部件的时代。
随着大规模集成电路的应用，计算机的功能越来越强大、体积却越来越微小，微型计算机（简称为微型机或微机）应运而生，并获得广泛应用。
本章以Intel 80x86微处理器和微机为实例，介绍微处理器的发展和微型计算机的组成结构。
1.1 微处理器发展在巨型机、大型机、小型机和微机等各类计算机中，微机（Microc- omputer）是性能、价格、体积较小的一类，常应用在科学计算、信息管理、自动控制、人工智能等领域。
工作学习中使用的个人微机，生产生活中运用的各种智能化电子设备都是典型的微机系统。
微机的运算和控制核心，即所谓的中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），被称为微处理器（Microprocessor）。
它是一块大规模集成电路芯片，代表着整个微机系统的性能。
所以，通常就将采用微处理器为核心构造的计算机称为微机。
1.1.1微处理器历史微处理器的性能经常用字长、时钟频率、集成度等基本的技术参数来反映。
字长（Word）表明微处理器每个时间单位可以处理的二进制数据位数，例如一次进行运算、传输的位数。
时钟频率表明微处理器的处理速度，反映了微处理器的基本时间单位。
集成度表明微处理器的生产工艺水平，通常用芯片上集成的晶体管数量来表达。
1．通用微处理器1971年，美国Intel（英特尔）公司为日本制造商设计了一个微处理器芯片。
该芯片成为世界上第一个微处理器4004。
它字长4位，集成了约2300个晶体管，时钟频率为108kHz（赫兹）。
以它为核心组成的MCS-4计算机也就是世界上第一台微型计算机。
4004随后被改进为4040。
1972年Intel公司研制出字长8位的微处理器芯片8008，其时钟频率为500kHz，集成度约3500个晶体管。
随后的几年当中，微处理器开始走向成熟，出现了以Motorola 公司M6800、Zilog公司Z80和Intel公司8080/8085为代表的中、高档8位微处理器。
第2章微型计算机系统基础知识资料
键盘 鼠标 扫描仪 摄象机 数字化仪
键盘
鼠标
其他输入设备
输 入 设 备
扫描仪 摄象机
输出设备
输出设备
将计算机处理和计算后所得 的结果以一种人们便于识别 的形式记录、显示或打印出 来的设备
常输见出输设出备？ 设备？
显示器 打印机 音箱
显示器
打印机
1.3 微型计算机的软件系统
软件是微机的灵魂。
存储容量 内存储器可以容纳的二进制信息量， 以KB、MB、GB为单位
存取周期 存储器两次连续、独立的操作之间所需 的最短时间，以ns为单位
外存储器
外存储器（辅助存储器） 用来长期保存数据、信息； 一般包括存储介质和驱动器。
外存储器有那些种类?
外存器种类
外存储器
软盘存储器 硬盘存储器 光盘存储器 U盘存储器
采用磁性介质进行光 存储的技术 可擦写
光盘存储器分类
光盘存储器
只读型光盘CD－ROM 一次写入型光盘CD－R 可重写刻录型光盘CD－RW
U盘存储器
U盘存储器 USB移动Flash盘，俗称优盘，e盘。
输入设备
输入设备 向计算机输入信息 的设备，是人与计 算机对话的重要工具
常输见入输设入备？ 设备？
硬盘存储器
硬盘存储器构造
盘片
读/写磁头
数据线接口
电源接口
硬盘的存储容量
存存储储容容量量= ？
磁道
柱面
磁头数×柱面数×
扇区
每扇区字节数×扇
区数。
硬盘的主要性能指标
转速 目前硬盘主轴电机的转速为5400r/min 到7200r/min
硬盘的主要性能指标
平均访问时间 磁头从开始到达目标磁道的时间， 硬盘的平均寻道时间为8ms到 12ms。
微型计算机系统包括
微型计算机系统包括微型计算机系统是一个用于处理和存储信息的计算机系统。
它可以通过电子芯片等微型电子技术将信息进行高效的处理和存储，具有体积小、功耗低、成本低、性能高等诸多优点。
本文将从微型计算机系统的概述、硬件构成、操作系统、应用领域等多个方面进行详细介绍，为读者全面了解微型计算机系统提供参考。
一、微型计算机系统概述微型计算机系统（Microcomputer System），也称为个人计算机（Personal Computer，PC），是一种被广泛应用于各种场合的计算机系统，是通用计算机的一种形式。
微型计算机系统的发展历程，可以追溯到20世纪70年代末期，当时的出现了第一台个人电脑——Altair 8800，也标志着个人计算机的兴起。
时至今日，微型计算机系统已经广泛应用于家庭、企事业单位、政府机关、教育机构等各个领域，成为人们生产、生活中必不可少的工具。
二、微型计算机系统硬件构成微型计算机系统的硬件构成包括中央处理器、内存、存储器、输入输出设备四大部分。
1.中央处理器中央处理器（Central Processing Unit，CPU）是微型计算机系统的核心部件，负责处理计算机中的各种运算和控制指令。
CPU有两个核心，分别是运算器和控制器。
其中，运算器主要负责数学运算和逻辑运算等操作，而控制器则是指挥整个计算机活动的中心，以统一的节奏和次序进行各种操作。
目前市场上主流的CPU主要分为英特尔和AMD两大阵营。
英特尔的CPU平台包括主流的酷睿和至强两条产品线，以及面向移动设备的Atom系列。
AMD的CPU平台则包括桌面、笔记本和服务器三个系列，分别是锐龙、赛扬和霄龙系列。
2.内存内存（Random Access Memory，RAM）是CPU可以直接访问的存储介质，是计算机系统中各种数据的临时存储位置，也是计算机系统中最重要的存储设备之一。
内存根据其类型可以分为动态随机存储器（Dynamic RAM，DRAM）和静态随机存储器（Static RAM，SRAM）两种。
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。
第二章 微型计算机系统
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外存：永久性存储器 外存：永久性存储器
存储器与存储系统
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存储器是一种具有保存和存取信息（程序、数据） 存储器是一种具有保存和存取信息（程序、数据） 是一种具有保存和存取信息 的设备/器件，是计算机系统不可或缺的资源。 的设备/器件，是计算机系统不可或缺的资源。 现代微型计算机的存储系统结构： 现代微型计算机的存储系统结构： 高速缓存--主存 外存 主存-高速缓存--主存--外存 为什么采用这种结构？ 为什么采用这种结构？ 指令执行速度依赖于内存读写速度 高速CPU需配置高速内存 高速CPU需配置高速内存 大软件需配置大容量内存 高速度 大容量 17
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问：内存与外存是一回事吗？
• 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存； 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存； • 通过I/O接口才能被 接口才能被CPU控制的存储器称为外存。 控制的存储器称为外存。 通过 接口才能被 控制的存储器称为外存
第2章 微型计算机系统
硬件和软件系统
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软件 程序及其配套的 数据、文档等
软件
计算机 系统
硬件 “看得见、摸得着 ”的物理载体
硬件
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问：主机包含哪些部件？ CPU又是什么意思？ 又是什么意思？ 主机包含哪些部件？ CPU又是什么意思 答：
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。
微型计算机系统的名词解释
微型计算机系统的名词解释在现代科技的飞速发展下，计算机已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
作为计算机的重要组成部分，微型计算机系统也逐渐进入了我们的视野。
本文将对微型计算机系统相关的名词进行解释，帮助读者更好地理解和使用这些概念。
一、微型计算机系统微型计算机系统，简称微机系统，是指在一块芯片上集成了中央处理器（CPU）、内存、输入输出（I/O）接口和其他辅助电路的计算机系统。
与传统的大型计算机系统相比，微型计算机系统具有体积小、成本低和功耗低的特点。
它广泛应用于个人电脑、游戏机、移动设备等领域。
二、中央处理器（CPU）中央处理器是微型计算机系统的核心组成部分，负责执行计算机指令和控制计算机的操作。
CPU由控制器和算术逻辑单元组成。
控制器负责解码指令和控制数据流动，而算术逻辑单元则执行各种算术和逻辑运算。
现代微型计算机系统中常用的CPU有Intel的芯片和AMD的芯片。
三、内存内存是微型计算机系统中用于存储数据和指令的地方。
它被分为主内存和辅助内存两部分。
主内存通常是指计算机中可直接访问的存储空间，常见的有随机存取存储器（RAM），它可以在CPU和外部设备之间进行数据传递。
而辅助内存则是指计算机中的硬盘、光盘等外部存储设备，用于持久地存储数据和程序。
四、输入输出（I/O）接口输入输出接口是微型计算机系统与外部设备进行数据交换的接口。
它使得计算机与键盘、鼠标、打印机、显示器等设备之间能够进行数据传输和控制。
常见的I/O接口有USB接口、HDMI接口、网口等。
通过这些接口，计算机能够与外部设备进行信息交流和数据处理。
五、操作系统操作系统是微型计算机系统中的关键软件之一，它管理和控制计算机的各种资源，并为用户提供友好的界面。
操作系统负责进行任务调度、内存管理、文件管理、设备管理等工作，使得计算机能够高效地运行和协调各种应用程序。
常见的操作系统有Windows、macOS、Linux等。
六、图形处理单元（GPU）图形处理单元是微型计算机系统中专门用于图形计算和显示的处理器。
微型计算机系统概述
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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。
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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
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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）。
微型计算机系统
03
编译器的作用是将源代码转换 成机器码，使其能够在计算机 上运行。
应用软件
01
应用软件是用于完成特定任务的软件，例如办 公软件、图像处理软件和游戏等。
02
应用软件通常由专业的软件公司开发，提供给 用户使用。
03
应用软件的选择取决于用户的需求和计算机的 硬件配置。
04
微型计算机系统的性能指标
字长
微型计算机系统可以作为智能家居的 控制中心，实现家电的远程控制和智 能化管理。
航空航天
微型计算机系统在医疗设备中也有广 泛应用，如监护仪、超声波诊断仪等 。
02
微型计算机系统的硬件组成
中央处理器
中央处理器（CPU）是微型计算 机系统的核心部件，负责执行程 序中的指令，控制计算机的各个
部件协调工作。
微型计算机系统
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目 录
• 微型计算机系统概述 • 微型计算机系统的硬件组成 • 微型计算机系统的软件组成 • 微型计算机系统的性能指标 • 微型计算机系统的未来发展
01
微型计算机系统概述
定义与特点
定义
微型计算机系统是一种体积小、结构 紧凑、功能强大的计算机系统，通常 由微处理器、存储器、输入输出接口 等组成。
接口是用于连接外部设备和计算机的 接口电路，常见的接口类型有HDMI （高清晰度多媒体接口）、 DisplayPort等。
常见的总线类型有PCI（外设组件互 连标准）、USB（通用串行总线）、 SATA（串行高级技术附件）等。
03
微型计算机系统的软件组成
操作系统
操作系统是微型计算机系统的 核心软件，负责管理计算机的 硬件和软件资源，提供用户与 计算机交互的界面。
微型计算机的基本结构3篇
微型计算机的基本结构第一篇：微型计算机的基本结构概述微型计算机（Personal Computer，简称PC）是一种广泛应用于个人日常工作和娱乐等方面的计算机，其基本结构由五个部分构成，分别是中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）、存储器、输入设备、输出设备和系统总线。
1. 中央处理器中央处理器是微型计算机最核心的部分，它是负责处理各种指令和数据的大脑。
CPU的性能直接影响着计算机的整体运行速度，因此在选择CPU时需要根据自己的需求选购合适的型号。
CPU主要由控制器和算术逻辑单元组成，其中控制器负责指导CPU完成各种操作，而算术逻辑单元则负责实现各种算术和逻辑运算。
除此之外，CPU还包括寄存器和高速缓存，它们的作用是缓存一些频繁使用的指令和数据，以提高CPU的运行效率。
2. 存储器存储器是微型计算机中用于存储数据和指令的部分，包括随机存储器（Random Access Memory，简称RAM）和只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）。
RAM是计算机中最常见的存储器，它可以被操作系统和应用程序用来存储临时数据和程序代码。
RAM的容量通常按照兆字节（Megabyte，简称MB）或者千字节（Kilobyte，简称KB）来计算，容量越大，能够同时存储的数据和程序代码就越多。
ROM是一类只能读取，不能写入的存储器，其中记录了一些固定的程序代码和数据。
ROM中的程序和数据不会被操作系统和应用程序改变，因此可以保证系统的稳定性和安全性。
3. 输入设备输入设备是用来输入数据和指令到计算机中的设备，常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。
键盘是计算机最常见的输入设备，可以输入各种文字和命令；而鼠标则可以通过移动鼠标指针来控制计算机的操作。
4. 输出设备输出设备是用来将计算机处理的结果显示给用户的设备，常用的输出设备有显示器、打印机、音响等。
其中显示器可以显示计算机处理的图像和文字，而打印机则可以将计算机处理的结果打印出来。
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。
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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
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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
第2章_微型计算机系统基础(2)
2.2.3 存储器
计算机的存储器用来存放程序和数据，其容量的大 小、存取数据速度的快慢将直接影响到微机系统的性能。
随机存储器 RAM
主存储器 （内 存） 只读存储器 ROM 可编程只读存储器 PROM 可改写只读存储器 EPROM
存 储 器
外存储器 （辅助存储 器）
磁盘存储器：软磁盘、硬磁盘 光盘存储器
（3）控制总线（CB）：用于传送控制信 息和时序信息。控制信息中，有的是 CPU向内存或CPU向I/O接口电路发出的 信号，如读/写信息、片选信号、中断 响应信号等。控制总线上的信息传送方 向由具体控制信号而定，一般是双向的， 控制总线的位数要根据系统的实际需要 确定。
3．外部总线 外部总线是微型计算机和外部设备 之间的总线，微型计算机作为一种设备， 通过该总线和其他设备进行信息与数据 交换。
内存地址
RAM在实际存储的时候被分成 为许多等长的存储单元，在微机 中一般按照字节存储，即按字节 来分存储单元。比如，如果有内 存１kB，则被分为1024个存储单 元。每个存储单元将被赋予一个 编号即内存地址。 注意区分内存地址和内存 地址中的内容。
FFFFH
0002H
0001H
0000H
2、外存
2.2.7 微型计算机的主要性能指标
性能指标
（分32位、64位等几种字长）
重点
字长：计算机一次可并行处理的二进制数码的位数
运算速度（或时钟频率）——MIPS（每秒百万条指令） 主频，即主时钟频率。 80486：33MHZ~66MHZ之间 Pentium 4：2.4GHZ 频率越高，速度越快。 主（内）存贮器的容量：128MB/256MB/512MB/1GB等 外部设备配置 此外，还有功能指标、可靠性指标、兼容性指标等。
微型计算机系统原理及应用
微型计算机系统原理及应用一、微型计算机系统概述微型计算机系统又称为个人计算机系统(PC),是指以微处理器为中心，配合各种存储器、输入输出设备、系统软件等构成的计算机系统。
微型计算机系统具有体积小巧、价格低廉、方便携带、易于操作、功能强大、可编程性好等优点，因此受到广大人们的欢迎，成为现代生活不可或缺的一部分。
微型计算机系统的应用范围十分广泛，在工业、农业、文化、教育、军事、医疗等各个领域都有应用。
下面将详细说明微型计算机系统的原理及应用。
二、微型计算机系统组成微型计算机系统由中央处理器(CPU)、存储器、输入输出设备、总线及系统软件等几个部分组成。
1.中央处理器(CPU)中央处理器是微型计算机系统的核心部分，负责处理系统中的各种数据及控制信号。
CPU包含控制器、算术逻辑单元、寄存器及时钟等部分。
控制器负责程序的控制和执行，算术逻辑单元负责运算和逻辑处理，寄存器负责数据的存储和传输，时钟负责计算机系统中各个部分的同步操作。
2.存储器存储器主要分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两种。
随机存储器用于存储临时数据，只读存储器用于存储程序和数据。
3.输入输出设备输入输出设备主要有键盘、鼠标、显示器、打印机等。
键盘、鼠标用于输入数据，显示器用于输出数据，打印机用于将数据输出到纸张上。
4.总线总线是微型计算机系统中各个部分之间进行数据传输的途径。
总线包括地址总线、数据总线和控制总线三种。
5.系统软件系统软件是微型计算机系统中运行的各种软件程序，包括操作系统、应用软件等。
三、微型计算机系统应用微型计算机系统在工业、农业、文化、教育、军事、医疗等各个领域都有应用。
1.工业应用微型计算机系统在工业中的应用主要体现在生产自动化和控制系统中。
生产自动化和控制系统是利用现代技术对生产过程进行管理和控制的一种手段，可以提高生产效率，降低生产成本。
微型计算机系统在控制系统中可以实现对生产自动化的控制和管理，提高生产效率。
大学计算机基础_微型计算机系统
硬磁盘存储器
• 目前主流硬盘的存储容量为数百GB，硬盘存储 容量计算公式为：
• 硬盘容量=面数×磁道数×每磁道扇区数×每扇 区字节数。
光盘存储器
光盘和光盘驱动器
光盘存储器
• 光盘上有一种非磁性记录介质，经激光照射后可 形成小凹坑，然后利用凹坑来记录信息。这种介 质的吸光能力强、熔点较低，在激光束的照射下， 其照射区域由于温度升高而被熔化，在介质膜张 力的作用下熔化部分被拉成一个凹坑。因此，可 根据凹坑和未烧蚀区对光反射能力的差异，利用 激光读出信息。
CPU的性能指标
3.高速缓存容量：缓存（Cache）是指进行高速数 据交换的存储器，它先于内存及CPU交换数据， 因此速度很快。 CPU一般带有二级缓存，有些 高档CPU已经带有三级缓存。
高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大， 高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复 杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，高速缓 存的容量不可能做得太大。
2.2.3辅助存储器
• 辅助存储器又称外存储器，用于存放系统软件、 各种文件、数据库等大量的程序及数据信息。 CPU只能直接访问内存储器而不能直接访问外存 储器，外存需要经过内存和I/O设备才能交换其 中的信息。外存储器主要有硬磁盘、软磁盘、光 盘、U盘、移动硬盘等。现在的一些数码设备， 如MP3、手机、数码相机等所带的存储卡也可以 连接计算机作为外存。
③按速度分，同一型号CPU按照频率又分为不同 档次，如Pentium 4有2.0 GHz、2.4 GHz、3.0 GHz等；Athlon XP有2200＋、2800＋、3200＋ 等；Athlon 64有3200＋、3800＋、4000＋等。
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计算机已发展了四代
第一代：电子管计算机时代 第二代：晶体管计算机时代 第三代：集成电路计算机时代 第四代：大规模集成电路计算机时代
20世纪60年代，诺伊斯和基尔比分别发明了集成电路。 1968年，诺伊斯和摩尔、格鲁夫成立了英特尔公司，开始了 IT业的一段传奇。 1964年，IBM360标志着第三代电脑正式登上了历史舞台。
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计算机已发展了四代
第一代：电子管计算机时代 第二代：晶体管计算机时代 第三代：集成电路计算机时代 第四代：大规模集成电路计算机时代
1972 年以后的计算机习惯上被称为第四代计算机。基 于大规模集成电路及后来的超大规模集成电路。这一 时期的计算机功能更强，体积更小。 1972年，Intel公司推出8008微处理器，八位机。 1978年，十六位机8086是现代个人电脑微处理器的最 初架运算/秒。
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计算机已发展了四代
第一代：电子管计算机时代 第二代：晶体管计算机时代 第三代：集成电路计算机时代 19第47年四美代国：贝大尔规实模验室集的成肖电克路莱计、算巴丁机和时布代莱顿发明了晶体
管，开辟了电子时代新纪元。 1954年，美国贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的 计算机，取名TRADIC，装有800个晶体管。 1958年，美国的IBM公司制成了第一台全部使用晶体管的计算 机RCA501型。
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计算机走向新时代
计算机的发展方向
第五代：非“冯诺依曼”计算机时代 第六代：神经计算机时代
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国际TOP500组织2011年6月20日 在网站上公布了最新全球超级计 算机250010强年排10行月榜28，日日消本息超，级中计国高性能计算机 算机T“O2P0京1008”0年组以，织每美今秒国天8已1发6研2布万制数亿出据次新，的一“代天全河一号” 实测超运球级算最计速快算度计机跻算二身机期榜，工首最程，大系中运统国算峰的速值度性每能达到每 “天秒河秒4一7100号00万0”万亿排亿次名次，降，其至比运第此算二前速，全度但球与最能快效达到国 中国际进计领入算先榜机水单、平的Ｉ，超Ｂ此级Ｍ举计研将算制为机的我总“国数蓝科色学基研究和经 在全济球因发仅／展次Ｌ注于”入美快强国1大倍。动多力。。，一“个走形鹃象”的比喻：
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计算机发展年代划分依据
计算机发展的年代划分依据其硬件特征和软件特征： 硬件特征指电子计算机采用的物理器件 软件特征指计算机使用的软件环境
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计算机已发展了四代 第一代：电子管计算机时代 第二代：晶体管计算机时代 190第4年三，代英：国集物成理学电家路弗计莱算明机发时明了代人类第一只电子管，标 志19着4第6世年四界，代从第：此一大进台入规真了正模电意集子义成时上电代的路。数计字电算子机计时算代机ENIAC诞生 ，
如一果天说的用计47算00量万相次当的于“地天球河上一6号0亿”来计算 一人天每时周间7，天这、一每天天时24间小所时产不生吃的不计喝算量，
2012年世界第用一用一，计个算I双B器核M红算的4杉台6年式超。P级C机计来算算机的话，，美要国算加62利0 福尼亚 州，160万颗C年P。U ，16.32千万亿次/秒 。 我国的天河-1A 和星云，2012年进入世界前十。
计算机的分类： 巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机
规模小、结构简单、设计试制周期短，软件开发成本 低，易于操作维护。广泛应用于工业自动控制、大型分析 仪器、测量设备、企业管理、大学和科研机构等，也可以 作为大型与巨型计算机系统的辅助计算机。小型机主要采 用的是基于RISC技术的CPU和类UNIX操作系统。
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按性能、价格、体积的不同分类
计算机的分类： 巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机
工作站是一种高档的微型计算机，是一种以个人计算机 和分布式网络计算为基础，主要面向专业应用领域，具 备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程 设计、动画制作、软件开发、模拟仿真等专业领域。如 电影动画特技制作和制造业机械CAD就广泛使用了图形工 作站。
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1946：ENIAC永载史册
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按性能、价格、体积的不同分类
计算机的分类：
1989年由IEEE巨型机委员会提出 的运算速度分类法
巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机
巨型机是国家科技发展水平和综合国力的重要标志 。 通常有极高的速度、极大的容量。
核物理研究、核武器设计、航空航天器设计、国民经济 预测和决策、能源开发、中长期天气预报、卫星图像处理 等。
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按性能、价格、体积的不同分类
计算机的分类： 巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机
微型机标志着一个国家的计算机普及程度。 伴随着超大规模集成电路的应用，小型计算机微型化。 微型机又分通用机（又称PC机或个人计算机）和专用机 微型机已经应用于办公自动化、数据库管理、网络应用、 多媒体技术、工业控制、家用电器等领域。 美国的IBM和苹果公司为PC机的普及起到了重要作用，现 在PC机开始成为普通家庭的一种常规电器。
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按性能、价格、体积的不同分类
计算机的分类： 巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机
具有极强的综合处理能力，一般用于大型事务处理系 统，采用主机+终端的方式，可同时支持上万个用户，可 支持几十个大型数据库。主要应用在政府、银行、大公 司、大企业等。
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按性能、价格、体积的不同分类
计算机诞生
计算机诞生背景：第二次世界大战 计算机诞生时间：1946年2月15日
第一台计算机的名字：ENIAC
Electronic Numerical Integrator And Computer（电子数字积分计算机）
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ENIAC描述
18000多个电子管 1500个继电器 10000只电容和7000个电阻 重量30吨 占地面积170平方米 耗电150千瓦 运算速度每秒5万次 当时价值48万美元