微型计算机系统
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
微机原理
1、微型计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成。
2、从编程结构上看，8086CPU是由指令执行部件和总线接口部件两部分组成。
3、8086CPU有16根数据线，20根地址线，具有1MB字节的存储器寻址空间。
4、逻辑地址为2000H：1234H的存储单元的物理地址是21234H。
5、8086CPU写入一个规则字，数据线的高8位写入奇存储体，低8位写入偶存储体。
6、8086CPU有最小模式和最大模式两种工作模式，当MN/MX0V时，8086工作在最大模式。
7、CPU和外设之间的数据传送方式有：程序方式、中断方式和DMA方式三种。
（×）1、8088CPU与8086CPU一样，有16根数据线。
（×）2、段内转移指令执行结果要改变IP、CS的值。
（∨）3、在串操作指令执行时，若DF=0，则地址值会自动增加。
（×）4、8086CPU从内存中读取一个字（16位）必须用两个总线周期。
（×）5、MOV AX，[BP]的源操作数物理地址为16d ×（DS）+(BP)。
（×）6、指令MOV CS，AX是正确的。
（×）7、REP的判断重复条件是（CX）=0。
（×）8、指令RCR AL，2是错误的。
（√）9、当8086CPU响应中断时，会从INTA输出两个连续的负脉冲应答信号。
（√）10、堆栈指令的操作数均为字。
1、8086CPU复位后，程序的起始物理地址为：（B）A、00000HB、FFFF0HC、10000HD、F0000H2、8086CPU的中断相量表位于：（A）A、00000H~003FFH区B、10000H~103FFH区C、0F000H~0F3FFH区D、F0000H~F03FFH区3、8086CPU可屏蔽中断的使能位为：（B）A、DFB、IFC、TFD、PF4、下面哪个运算符是用来取地址的段值：（B）A、OFFSETB、SEGC、SEGMENTD、ASSUME 5、标志寄存器压栈指令为：（C）A、SAHFB、LAHFC、PUSHFD、POPF6、指令MOVSB的功能是：（A）A、将DS：[SI]所指出的存储单元的字节送到ES：[DI]所指出的存储单元。
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。
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。
小型微型计算机系统
小型微型计算机系统1. 简介小型微型计算机系统（Small-Scale Microcomputer Systems）是指在硬件配置、功能规模、应用场景等方面都相对较小的计算机系统。
它通常包括一台微型计算机（Microcomputer）、相关外设以及运行在其上的软件系统。
小型微型计算机系统具有体积小、成本低、便携性强等特点，因此被广泛应用在个人办公、个人娱乐、教育培训等领域。
本文将从硬件构成、软件支持以及应用领域等方面对小型微型计算机系统进行详细介绍。
2. 硬件构成小型微型计算机系统的硬件构成主要包括以下几个方面：2.1 微型计算机微型计算机是小型微型计算机系统的核心部件，它包括：•中央处理器（CPU）：负责执行计算机指令，进行数据的处理和运算。
•内存（RAM）：用于存储程序和数据，提供临时存储空间。
•硬盘（Hard Disk）：用于长期存储数据和程序。
•输入/输出设备（Input/Output Devices）：如键盘、鼠标、显示器、音响等，用于与计算机进行信息的输入和输出。
2.2 外部设备外部设备是为了满足用户需求而与微型计算机系统相连的设备，包括但不限于：•打印机：用于将计算机处理后的数据打印出来。
•扫描仪：用于将纸质文件转换成电子格式。
•摄像头：用于视频聊天、摄影等。
•音响设备：如音箱、耳机等，用于播放音频信息。
2.3 网络连接设备小型微型计算机系统通常也会与网络相连，以便于获取互联网资源和与其他计算机进行通信。
常见的网络连接设备包括：•调制解调器（Modem）：通过电话线连接网络，实现网络访问。
•无线网卡（Wireless Network Card）：通过无线信号连接网络。
•路由器（Router）：用于实现多台计算机之间的互联，提供网络连接服务。
3. 软件支持小型微型计算机系统需要运行相关软件来实现不同的功能，常见的软件支持包括：3.1 操作系统操作系统是小型微型计算机系统的基础软件，它能够管理计算机硬件资源、运行应用程序，提供用户界面等。
微型计算机系统原理及应用3篇
微型计算机系统原理及应用第一篇: 微型计算机系统的概述随着计算机技术的发展，计算机已经成为了我们日常生活中不可或缺的一部分。
微型计算机系统是我们日常使用的计算机中最为常见的一种，它广泛应用于个人和工业领域。
本文将对微型计算机系统进行概述，包括其定义、结构、组成部分以及应用。
一、微型计算机系统的定义微型计算机系统是指由微型计算机和相关设备组成的计算机系统，它是一种小型的、使用方便的数字计算机。
微型计算机系统可以单独应用，也可以联网使用，使用者既可以是个人也可以是企业、学校等机构。
二、微型计算机系统的结构微型计算机系统主要由三部分组成：硬件、软件和数据。
其中，硬件包括计算机主机、输入设备、输出设备、存储设备等组成部分；软件包括操作系统、应用软件等；数据则是指微型计算机系统中处理的信息和数据。
三、微型计算机系统的组成部分1.计算机主机计算机主机是微型计算机最重要的一个组成部分，它包含了CPU、内存、主板、BIOS等重要部件。
计算机主机的选购需要根据使用需求和预算做出决策。
2.输入设备输入设备是指微型计算机系统中用于输入数据和指令的设备，主要包括键盘、鼠标、扫描仪、数码相机等。
不同的输入设备适用于不同的场合和需求。
3.输出设备输出设备是指微型计算机系统中用于输出计算结果或其他数据的设备，主要包括显示器、打印机、语音设备等。
输出设备的质量和性能对于提高用户体验至关重要。
4.存储设备存储设备是指微型计算机系统中用于存储大量数据和程序的设备，包括硬盘、U盘、光盘等。
存储设备的选择需要考虑数据存储容量、数据传输速度和价格等因素。
四、微型计算机系统的应用微型计算机系统在日常生活和工业领域都有广泛的应用。
在个人领域，微型计算机可以用于处理文档、玩游戏、浏览网页等。
在工业领域，微型计算机可以应用于自动化、数据采集和控制等领域。
总之，微型计算机系统已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分，了解微型计算机系统的结构和应用对于提高用户体验和使用效率至关重要。
第二章 微型计算机系统
16
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
13
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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
2
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7
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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。
第2章微型计算机系统的组成及工作原理
2.5.6 ISA总线的定义与应用
2. ISA总线的信号线定义 ——98芯插槽，包括地址线、数据线、控制线、时钟和电源线 (1)地址线：SA019和LA1723 (2)数据线：SD015 (3)控制线：AEN、BALE、 IOR 和 IOW、 SMEMR和 SMEMW
MEMR 和 MEMW、 MEM CS16 和 I/O CS16 、SBHE
2.1.2 微机系统的软件配置
系统软件、工具软件、应用软件、用户应用程序
.3 微机系统中的信息流与信息链
1. 微机系统中信息流与信息链的构成 信息流：存储器中的数据、程序代码；接口寄存器中的I/O数据、 状态、I/O命令 信息链：信息流在系统中流动的路径； 包括物理(硬件)环节和逻辑(软件)环节 2. 微机系统中信息流与信息链 ——早期微机系统/现代微机系统中的信息链 3. 研究信息流与信息链的意义 ——通过信息流从整体上认识微机体系结构和组成微机系统的各 部件之间的关系
2.5.7 现代微机总线技术的新特点
3. 总线桥 (1) 总线桥 ——总线转换器和控制器，是两种不同总线间的总线接口 内部包含兼容协议及总线信号和数据缓冲电路；把一条总线映 射到另一条总线上 北桥：连接CPU总线和PCI总线的桥 南桥：连接PCI总线和本地总线(如ISA)的桥 (2) PCI总线芯片组 ——实现总线桥功能的一组大规模集成专用电路 保持主板结构不变前提下，改变这些芯片组的设计，即可适应 不同微处理器的要求 4. 多级总线结构中接口与总线的连接
2.4 I/O设备与I/O设备接口
2.4.1 I/O设备及其接口的作用
1. I/O设备的作用 2. I/O设备接口的作用——连接与转换
2.4.2 I/O设备的类型及设备的逻辑概念
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(全)
第 二 章 微型计 算 机系统 第 一 章：计 算 机 基 础 知 识
2.2.4 微机总线
1．按层次结构分类 （1）内部总线 内部总线是微机内部各芯片与CPU之间的连线，用于芯片一级的 互连。 （2）系统总线 系统总线是微机中各插件板与主板之间的连线，用于插件板一级 的互连。 ① PCI总线 （3）外部总线 外部总线是微机与外部设备之间的连线。 ② AGP总线
第 二 章 微型计 算 机系统 第 一 章：计 算 机 基 础 知 识
2.3.3 输出设备
1 显示器：显示器由监视器和显示适配卡组成，是 最常用的输出设备。 2 打印机：打印机也是计算机中最常用的输出设备。 按输出方式可分为击打式和非击打式，击打式以针 式打印机为主要代表，非击打式以激光打印机和喷 墨打印机为主流。
高级语言 源程序 编译
机器语言 目标程序 运行
执行 结果
高级语言 源程序 解释并执行
执行 结果
编译过程示意图
解释过程示意图
第 二 章 微型计 算 机系统 第 一 章：计 算 机 基 础 知 识
2．应用程序 应用程序是用各种高级语言编写出来的具有 特定功能的程序，例如：Word、NetAnt、金山解 霸等。应用程序是面向用户的最高层程序。 （1）文字处理软件 （2）信息管理软件 （3）辅助设计软件 （4）实施控制软件
第 二 章 微型计 算 机系统 第 一 章：计 算 机 基 础 知 识
2．按功能分类
（1）数据总线（Data Bus，DB） 数据总线用于传递数据信息。 （2）地址总线（Address Bus，AB） 地址总线用于传送CPU发出的地址信息，如要访问的内存 地址、外部设备地址等。 （3）控制总线（Control Bus，CB） 控制总线是用来传送控制信号、命令信号和定时信号的， 这些信号是由CPU发出的，因此是单向的。
微型计算机系统(简称微机系统)与传统的计算机系统一样,也是由硬件系统和软件系统两大
微型计算机系统(简称微机系统)与传统的计算机系统一样，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。
计算机硬件系统由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件构成。
软件系统由系统软件和应用软件两大部分组成。
系统软件包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、网络通信管理程序等部分。
应用软件包括的面非常广，它包括用户利用系统软件提供的系统功能、工具软件和其它实用软件开发的各种应用软件。
当前使用比较多的操作系统有UNIX、Linux，MS-DOS 和Windows操作系统。
内存又称为主存，分为随机存储RAM和只读存储器ROM两种，速度比外存快由于CPU比内存速度快，目前，在计算机中还普遍采用了一种比主存储器存取速度更快的超高速缓冲存储器，即Cache，置于CPU 与主存之间，以满足CPU 对内存高速访问的要求。
有了CaChe 以后，CPU 每次读操作都先查找CaChe，如果找到，可以直接从Cache中高速读出；如果不在CaChe中再由主存中读出在微型计算机中，常用的外存有磁盘、光盘和磁带，磁盘又可以分为硬盘和软盘。
基数是指该进制中允许选用的基本数码的个数。
每一种进制都有固定数目的计数符号。
十进制：基数为10，10个记数符号，0、1、2、……9。
每一个数码符号根据它在这个数中所在的位置(数位)，按“逢十进一”来决定其实际数值。
二进制：基数为2，2 个记数符号，0 和1。
每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢二进一”来决定其实际数值。
八进制：基数为8，8个记数符号，0、1、2、……7。
每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢八进一”来决定其实际的数值。
十六进制：基数为16，16个记数符号，0-9，A，B，C，D，E，F。
其中A～F对应十进制的10～15。
每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢十六进一”决定其实际的数值。
字节简写为B，人们采用8位为1个字节。
1个字节由8个二进制数位组成。
字节是计算机中用来表示存储空间大小的基本容量单位。
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
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。
微型计算机原理
微型计算机原理
1.什么是微型计算机系统？
答案：微型计算机系统是指由微处理器、存储器、输入输出设备以及系统总线等组成的一种计算机系统。
2.微型计算机中常见的指令类型有哪些？
答案：常见的指令类型有数据传输指令、算术指令、逻辑指令和控制指令。
3.什么是微处理器的时序？
答案：微处理器的时序是指微处理器执行各种操作所需要的时间顺序和控制关系。
4.描述微处理器的数据通路。
答案：微处理器的数据通路由数据总线、地址总线、控制总线和其他一些部件构成。
5.什么是时钟信号？
答案：时钟信号是微处理器和其他设备工作节拍的基准信号，用于同步数据传输和操作。
6.什么是指令周期？
答案：指令周期是微处理器执行一条指令所需要的时间，包括取指周期、译码周期、执行周期和访存周期。
7.什么是直接寻址方式？
答案：直接寻址方式是指指令中指定的操作数的地址直接表示操作数
在存储器中的地址。
8.什么是寄存器寻址方式？
答案：寄存器寻址方式是指指令中指定的操作数存在寄存器中，通过
寄存器的名称来访问操作数。
9.什么是立即寻址方式？
答案：立即寻址方式是指操作数的数值直接包含在指令中。
10.什么是数据传送指令？
答案：数据传送指令是指将数据从一个地方传送到另一个地方的指令，它可以用于寄存器、存储器和输入输出设备之间的数据传输。
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图1.7 计算机输入/输出设备
软件是为了运行、管理和维护计算机而人工编制的各种程序的集合。如图1.8所 示，软件系统建立在硬件系统之上，通过基本输入/输出系统（BIOS）作用于硬件， 执行相应功能。
图1.8 软件系统建立在硬件之上
1．基本输入/输出系统 基本输入/输出系统（Basic Input and Output System，BIOS），是最基本的直 接操作、测试和管理计算机硬件（裸机）的一组程序集。BIOS放在系统主板ROM 芯片中。BIOS包含下列功能： （1）系统配置分析。分析CPU型号、内存容量、软驱/硬盘的数量与型号、 I/O设备等，作为计算机运行的重要参考信息。 （2）开机自测试（Power-on Self Test），也称加电自检。用来测试CPU、内 存、芯片组、外设等工作是否正常，并对主机和有关外设进行初始化操作。当计 算机通电后，“开机自测试”程序被执行，测试情况在显示器上用文字、图形显 示，蜂鸣器发出声音通知用户。开机测试正常，才会执行BIOS的“载入操作系统” 程序。 （3）输入/输出中断服务程序。建立BIOS中断向量表，并使相关的中断服务 程序常驻内存，以供操作系统或应用程序调用。 （4）载入操作系统。当开机自我测试完成后，该程序找出操作系统在硬盘 上的位置并载入内存，之后BIOS将控制权交给操作系统，完成开机操作。
2．系统软件 系统软件是管理、监控和维护计算机资源的软件，是扩展计算机的功能、提高 计算机的工作效率、方便用户使用计算机的软件。系统软件是计算机正常运转不可 缺少的，一般由计算机生产厂商或专门的软件公司开发研制，出厂时写入ROM芯片 或存入存储介质（如光盘等），供用户选购。 系统软件中最常用的就是操作系统，任何用户都必须使用操作系统，因为其他 程序都要在操作系统支持下运行。目前，常用的操作系统有Windows、Linux等。系 统软件还包括语言处理系统、数据库管理系统、网络管理系统和计算机性能测试程 序等。
图1.2 以存储器为中心的现代计算机组织结构
如图1.3所示，微型ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ算机硬件系统根据计算机的结构分为主机和外部设备两大 部分。存储器包括内存和外存，输入包括输入设备和输入设备接口，输出包括输出 设备和输出设备接口，输入设备和输出设备统称为外部设备，简称外设。
图1.3 微型计算机硬件系统
多媒体计算机就是在普通微型计算机上增加了多媒体处理设备的计算机，这些 设备包括声音处理设备、图像处理设备等，如图1.4所示。
图1.6 计算机机箱内包含的设备
常用输入设备有键盘、鼠标等。有时也会用到光笔、扫描仪、游戏控制杆、 数码相机、麦克风、摄像头、条码阅读机和读卡机等输入设备。 常用的输出形式有文字、声音、图像、动画（或视频）、动作和状态等。常 见的输出设备有显示器、打印机、音箱、绘图仪等，如图1.7所示为典型的输入/ 输出设备。
1.1 1.2 1.3
微型计算机系统的组成 微型计算机系统的发展历程 微型计算机系统的运行
计算机分为巨型、大型、小型和微型计算机。一般而言，微型计算机是使用微 处理器（Microprocessor）作为CPU的计算机。微型计算机的大多数部件都紧密地安 装在机箱中，作为人机交互的I/O设备则连接在机箱之外，如显示器、键盘、鼠标 等。它体积小，适合于日常计算及商务用途。台式计算机、笔记本电脑、Tablet PC 以及各种电子手持设备都属于微型计算机的范畴，如图1.1所示。
1.2.1 微型计算机的发展 1．第1代：4位及低档8位微处理器 第一个微处理器是美国Intel（英特尔）公司于1971年生产的4位微处理器4004， 如图1.9所示。 Intel 4004/4040体积小、价格低，立即引起了相关机构和企业的兴趣。 1972年，Intel公司又生产了8位微处理器8008，人们将Intel 4004、4040、8008称为 第一代微处理器。这些微处理器的字长为4位或8位，集成度大约为2000个晶体管/ 片，时钟频率为1 MHz，平均指令执行时间约为20μs。
3．应用软件 应用软件是完成某种特定应用功能的软件。用户平时见到和使用的大部分软件 均为应用软件，如Microsoft Office、Adobe Photoshop、Macromedia Flash、杀毒软 件、学习软件、游戏软件和上网软件等。应用软件一般在操作系统安装后根据用户 的需要安装，不再使用的应用软件应及时卸载。有些应用软件随操作系统同时启动， 如病毒监控软件，与系统结合较紧密，所以应用软件和系统软件的划分并不是绝对 的。
图1.1 各种类型的微型计算机
微处理器将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片中。 同时，随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量和存取速度成倍地增长，需要 计算机处理、加工的信息量与日俱增，为适应发展的需要，现代计算机组织结构从 以运算器为中心逐步转向以存储器为中心，如图1.2所示。尽管如此，现代计算机 基本结构仍然遵循冯· 诺依曼原理。
（a） （b） 图1.9 Intel 4004（a）和8008处理器（b）
2．第2代：中、低档8位微处理器 20世纪70年代中期，微处理器生产厂商群雄逐鹿，生产了多种型号的微处理器， 其中设计最成功、应用最广泛的是Intel公司的8080/6085系列，Rockwell公司的6502， Zilog公司的Z80，Motorola公司的6800/6802等，称为第二代微处理器。它们的时钟频 率为2～4 MHz，平均指令执行时间为l～2ms，集成度超过5000个晶体管/片。在这一 时期，微处理器的设计和生产技术已相当成熟，配套的各类器件也很齐全。图1.10所 示为1974年罗伯茨用8080微处理器装配的一种专供业余爱好者试验用的“牛郎星”计 算机（Altair）。
图1.4 多媒体计算机的组成
如图1.5所示，是从侧面观察的机箱内部，各种设备通过接口、插座、插槽等 方式安装在一起。
图1.5 计算机机箱内部
可将主要设备从机箱中拆卸出来，摆放在一起，如图1.6所示。 主板作为整个计算机的基板，是CPU、内存、I/O接口的载体。主板是否稳定关 系着整个计算机是否稳定，主板的速度在一定程度上制约着整机的速度。