第1章微型计算机概述
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。
第1章-微型计算机简介
（3）打印机 激光打印机、喷墨打印机和针式打印机， 如图1 12所示。 如图1-12所示。
(4) 其他外部设备 电脑音箱，如图1 13。 电脑音箱，如图1-13。
扫描仪，图1 14。 扫描仪，图1-14。
投影机，图1 15。 投影机，图1-15。
绘图仪，图1 16所示。 绘图仪，图1-接音箱 3. 连接键盘 如图1 23所示。 如图1-23所示。
4. 连接鼠标 如图1 24所示。 如图1-24所示。
5. 连接主机电源 6. 开机测试
1.4.2 微机的启动与关闭 1. 冷启动 2. 关闭电脑 3. 重新启动 4. 复位启动
1.4 实训
1.4.1 微机外部线缆的连接 对微机用户来说，最基本的要求就是微机 外部线缆的连接，即主机箱与显示器、键 盘、鼠标之间通过线缆连接起来。机箱后 部的接口如图1 20所示。 部的接口如图1-20所示。
如图1 21所示是连接好显示器、键盘、鼠标 如图1-21所示是连接好显示器、键盘、鼠标 和音箱后的图示。
1.2 微型计算机的硬件和软件
1.2.1 微型计算机的硬件 图1-1是从外部看到的、典型的台式微机。
1. 主机 主机是安装在一个主机箱内所有部件的统 一体，如图1 一体，如图1-2所示。
(1) 中央处理器 Intel公司主流CPU产品是Coro 2双核、四核 Intel公司主流CPU产品是Coro 2双核、四核 （中文名为酷睿2），如图1 （中文名为酷睿2），如图1-3所示。
5．第五代微机 1993年Intel公司推出了第五代微处理器Pentium 1993年Intel公司推出了第五代微处理器Pentium （中文名“奔腾” （中文名“奔腾”） 6．第六代微机 1998年Intel公司推出了Pentium 1998年Intel公司推出了Pentium Ⅱ、Celeron，后来 Celeron，后来 推出了Pentium 推出了Pentium Ⅲ、Pentium 4，其他公司也推出了 4，其他公司也推出了 相同档次的CPU，如K6、 相同档次的CPU，如K6、Athlon XP、VIA C3等。 XP、 C3等。 7．第七代微机 2003年 月，AMD公司发布了面向台式机的64位处 2003年9月，AMD公司发布了面向台式机的64位处 理器Athlon 64，标志着64位微机的到来。 理器Athlon 64，标志着64位微机的到来。 2005年 月，Intel和AMD相继推出了台式机的双核 2005年6月，Intel和AMD相继推出了台式机的双核 心处理器。 2006年，Intel和AMD都发布了四核心处理器，处 2006年，Intel和AMD都发布了四核心处理器，处 理器将向多核心发展。第七代微机是目前最流行 的档次。
七年级信息技术上册 第一章 微型计算机概述课件课件
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、I/O接口及系统总线。
微处理器的主要功能部件 （1）算术逻辑部件（ALU）：用来进行算术和逻辑运算。
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)
四.微处理器、微型计算机和微型计算机系统（续）
（Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System）
1.Moore定律： “晶体管的大小将以指数速率变小，
而集成到芯片上的晶体管数目将2－3年【18－24个月】翻 一番。”
－－Gordon Moore，1965
总线是计算机的部件与部件之间传输信息的公共通路，它 能分时地发送和接收各部件的信息。总线不仅仅是一组传输 线，它还包括与数据传输有关的控制逻辑。所以，在一个计 算机系统中，总线应被看成一个独立的部件。
五.微型计算机（续）
4.微型计算机的主要技术指标 (1)字长:参与运算的数的位数.它决定着计算机的内部寄存器、 加法器及数据总线（数据通路）的位数。有4位，8位，16位， 32位，64位等。 (2)主存容量:主存储器所能存储信息的总量。通常以字节数 (Byte)来表示。例：内存128MB。有时也用到“位容量”---2pXq. (3)运算速度:有不同的计量方法和测试标准。 MIPS(Million Instruction Per Second) (4)平均无故障运行时间(可靠性) MTBF(Mean Time Between Failures),平均无故障间隔时间 (5)性能/价格比
第1章 微型计算机简介
1.2.3 微型计算机的结构形式
1．台式个人微机 最初的个人微机都是台式的，至今这仍是它的主 要形式。如图1-18所示。
2．便携式个人微机 便携式个人微机又称笔记本电脑，如图1-19 所示。
2002年11月，微软在全球推出Tablet PC（平 板计算机）后，其他厂商也纷纷推出自己 的Tablet PC。图1-20所示是几款Tablet PC。
4．比尔· 盖茨与微软公司 1955年10月28日，比尔· 盖茨（Bill Gates）出 生于美国华盛顿州的西雅图。 1975年，比尔· 盖茨只是一个不到19岁的大 学生，他主动与罗伯茨联系，与保罗· 艾伦 一起用了几周的时间，设计出了用于“牛 郎星”的BASIC解释程序。 1975年7月成立了微软（Microsoft）公司， 简称MS，专门从事微机软件的开发。
1.3 微型计算机系统的组成
微机系统的组成，通常是先分成硬件和软 件两大部分，然后再根据每一部分功能进 一步划分，如图1-21所示。
1.3.1 微型计算机的硬件系统
构仍然是按照冯· 诺依曼（John Von Neumann）提出的“存储程序方式”原理设计的， 故称为冯· 诺依曼计算机。其基本思想是，计算机 至少应具备以下5种部件才能完成用户所需的基本 功能。 输入设备。 存储器。 运算器。 输出设备。 控制器。
1987年，推出MacⅡ机，其CPU采用摩托罗拉的32 位MC68020，CPU速度为16MHz，运算速度达到 2MIPS（百万条指令每秒）。它的新型总线结构 使其总线速度可与工作站相媲美，而10倍于当时 的PC/AT机（16位的286微机）。Mac II机如图1-3 所示。
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。
微机
第一章概论本章内容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.微型计算机的特点学习目的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1.1 微型计算机系统概述微型计算机是指以大规模、超大规模集成电路为主要部件的微处理器为核心，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。
一、微型计算机的应用领域二、微型计算机的发展Intel 8086,8088Intel 80386,80486PIII三、微型计算机的分类按处理器同时处理数据的位数或字长分：8位机 16位机 32位机 64位机按其结构分：PC机、单片微型机、单板微形机1.2 微型计算机组成现代计算机结构仍然是在冯·诺依曼提出的计算机逻辑结构和存储程序概念基础上建立起来的。
一、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。
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。
外部设备微机的存储器分为：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)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。
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。
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。
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。
微机(微型计算机技术及应用)选择题及答案(最终版)
第1章微型计算机概述1.微型计算机的硬件系统包括____A____.A．控制器、运算器、存储器和输入输出设备 B控制器、主机、键盘和显示器C．主机、电源、CPU和输入输出 D CPU、键盘、显示器和打印机2.CPU是由___B__组成的。
A．内存储器和控制器B．控制器和运算器C．内存储器和运算器D．内存储器、控制器和运算器3.中央处理器英文缩写是___B___。
A．MP B．CPU C．CU D．ALU4.微型计算机各部件之间是用__A___连接起来的。
A．系统总线B．AB C．CB D．DB5.通常计算机系统中的外围设备是指__A___A．外存储器、输入设备、输出设备B．外存储器、输入设备C．外存储器、输出设备D．输入设备、输出设备6.若把组成计算机中的运算器和控制器集成在一块芯片上成为___C__A．微型计算机B．单片机C．微处理器D．单板机7.8086是_C_A．单片机B．单板机C．微处理器D．微机系统8.将微处理器、内存储器及I/O接口连接起来的总线是__C_____。
A.片总线B.外总线C.系统总线D.局部总线9.微型计算机是以__B___为核心部件。
A．寄存器 B．微处理器 C．逻辑部件 D．控制部件10.微型计算机系统以__C__为主体。
A．系统软件 B．外部设备 C．微型计算机 D．操作系统11.目前微型机系统上广泛使用的机械式鼠标是一种___A___A．输入设备 B．输出设备C．输入输出设备 D．显示设备组成之一12.计算机系统总线中，用于传送读、写信号的是__C__。
A.地址总线B、数据总线C、控制总线D、以上都不对13.不属于微机应用特点的是__D__。
A.轻便、功耗低B.性能可靠C.结构灵活适宜性好D.应用面窄第2章 16位和32位微处理器1.当8086CPU的INTR=“1”时，且中断允许位IF=“1”，则CPU完成_C____后，响应该中断请求，进行中断处理。
A．当前时钟周期 B．当前总线周期 C．当前指令周期 D．下一个指令周期2.CPU的ALU主要完成_D_A．地址指针的变换B．中断管理C．产生各种时序D．算术，逻辑运算及移动操作3.8086/8088微机处理器的内部（C ），只负责指令的译码和执行.A.ALUB.BIUC.EUD.IEU4.8086CPU是__B___CPU。
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。
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。
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。
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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。
第1章 微型计算机的基础知识
在微型计算机中，既可以实现定点运算，又 在微型计算机中，既可以实现定点运算， 有浮点运算部件实现浮点运算。 有浮点运算部件实现浮点运算。
1. 定点数的表示法
在计算机中， 在计算机中，约定二进制数据的小数点位置固定在某 一位，原理上讲，小数点的位置固定在哪一位都行，但是， 一位，原理上讲，小数点的位置固定在哪一位都行，但是， 通常有两种定点格式， 通常有两种定点格式，一是将小数点固定在数的最左边 即纯小数），二是固定在数的最右边（即纯整数）， ），二是固定在数的最右边 ），前 （即纯小数），二是固定在数的最右边（即纯整数），前 者通常用作浮点数的尾数，后者通常被用在定点运算中。 者通常用作浮点数的尾数，后者通常被用在定点运算中。
7.Intel 64结构 7.Intel 64结构
AMD公司于2003年率先推出了支持64位、兼容 AMD公司于2003年率先推出了支持64位 公司于2003年率先推出了支持64 80X86指令集结构的64位处理器 2004年 Intel公 指令集结构的64 80X86指令集结构的64位处理器 2004年，Intel公 司基于AMD公司64位处理器推出的压力下， AMD公司64位处理器推出的压力下 司基于AMD公司64位处理器推出的压力下，于是推 出了扩展存储器64位技术（ 64位技术 出了扩展存储器64位技术（Extened Memory 64 Technology，EM64T），EM64T技术是IA-32结构的 ），EM64T技术是IA Technology，EM64T），EM64T技术是IA-32结构的 64位扩展，由于EM64T技术的出现与应用，IA-32 64位扩展，由于EM64T技术的出现与应用，IA位扩展 EM64T技术的出现与应用 指令系统也就扩展成为64 64位 称其为Intel 64结 指令系统也就扩展成为64位，称其为Intel 64结 构。
微型计算机技术及应用共51页word资料
第一章微型计算机概述1.1微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？答：①微处理器是微型计算机的核心，是微型计算机的一部分。
它是集成在一块芯片上的CPU，由运算器和控制器组成。
②微型计算机包括微处理器、存储器、I/O接口和系统总线，是微型计算机系统的主体。
③微型计算机系统包括微型计算机、外设及系统软件三部分。
1.2CPU在内部结构上由哪几部分组成？CPU应具备哪些主要功能？答：1.CPU在内部结构上由以下几部分组成：①算术逻辑部件(ALU)；②累加器和通用寄存器组；③程序计数器(指令指针)、指令寄存器和译码器；④时序和控制部件。
2.CPU应具备以下主要功能：①可以进行算术和逻辑运算；②可保存少量数据；③能对指令进行译码并执行规定的动作；④能和存储器、外设交换数据；⑤提供整个系统所需要的定时和控制；⑥可以响应其他部件发来的中断请求。
1.3累加器和其他通用寄存器相比，有何不同？答：许多指令的执行过程以累加器为中心；输入/输出指令一般也以累加器来完成。
1.4微处理器的控制信号有哪两类？答：一类是通过对指令的译码，由CPU内部产生的。
这些信号由CPU送到存储器、I/O接口电路和其他部件。
另一类是微型机系统的其他部件送到CPU的。
通常用来向CPU发出请求。
如中断请求、总线请求等。
1.5微型计算机采用总线结构有什么优点？答：首先是系统中各功能部件之间的相互关系变为各个部件面向总线的单一关系。
其次是一个部件只要符合总线标准，就可以连接到采用这种总线标准的系统中，使系统功能得到扩充。
1.6数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处？如果一个系统的数据和地址合用一套总线或者合用部分总线，那么，要靠什么来区分地址或数据？答：1.数据总线是双向三态；地址总线是单向输出三态。
2.数据和地址复用时，必须有一个地址选通信号来区分该总线上输出的是地址还是数据。
1.7控制总线传输的信号大致有哪几种？答：包括CPU送往存储器和I/O接口的控制信号，如读信号、写信号、中断响应信号、存储器和I/O接口区分信号等。
微型计算机的基础知识
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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
第一章微型计算机基础知识
CPU
内容
读写控制
…
1023 10100111
（3）存储器的分类 ROM：只读存储器。 工作时从ROM中读出信息，不能随意改写。 断电后信息不会丢失。ROM常用作程序存储器， 存放已调试好的固定程序和常数。 RAM：随机读写存储器。 能方便读出和改写信息，但失电后信息将不 复存在。 RAM 常用作数据存储器，暂存各种现 场数据、运算结果和正在调试的程序。
指令代码3
… 指令代码n
2、存储器
位 b (bit)：一个二进制位，信息最小单位 字节 B (Byte)：8位为一个字节
字长 W (Word Length)：一个字包含的二 进制位数
（1）存储器结构
存储器功能：存放程序和数据等信息 存储内容：程序或数据的二进制代码 存储地址：存储器每个单元的位置编 号 存储器容量：指存储单元的多少，如 存储器容量为1KB = 1024×8位 1KB存储器 地址 存储内容 0 1 10011010 01101011
微处理器
微处理器是用一片或少数几片大规模集成电路组 成的中央处理器（CPU，Central Processing Unit）。 这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处 理器的基本组成部分有：寄存器堆、运算器、时序控 制电路以及数据和地址总线。微处理器能完成取指令、 执行指令以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操 作，是微型计算机的运算控制部分，它可与存储器和 外围电路芯片组成微型计算机。
第1章 微型计算机基础知识
1.1计算机中的数和数制
一、计算机中的数制 表示:最简单,可靠；运算规则最简单。 （一）二进制数 特点：1．具有两个不同的数字符号，即0和1。 2．逢二进位。 例如： 111．11 （二）十六进制数 特点： 1．具有16个数字符号，采用0～9和A～F。 2．逢16进位 小数点左边的权是16的正次幂 小数点右边的权是16的负次幂
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
第1章 微型计算机概述
计算机按体积、性能可划分为巨型 机、大型机、中型机、小型机。 但就其计算机的硬件而言，它的发 展历经了电子管、晶体管、中小规模 集成电路、大规模和超大规模集成电 路时代。
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2.微型计算机的发展过程
（1）4位微处理器
1971年，Intel公司推出了第一片4位微处 理器Intel4004，集成了2250个晶体管，工作 频率为108KHz，寻址空间640字节。
（2）将十进制数与十六进制数 之间的相互转换
例1-3 将十进制数 76.125转换成十六 进制数。
商 余数 76÷16 = 4 C 4÷16 = 0 4 乘积 整数部分 0.125×16 = 2.0 2 转换结果为: 76.125 = 4C.2H
（3）二进制数与十六进制数的 相互转换
依据: 二进制数与十六进制数对照表
二进制数 十六进制数 二进制数 十六进制数 0000 0 1000 8 0001 1 1001 9 0010 2 1010 A 0011 3 1011 B 0100 4 1100 C 0101 5 1101 D 0110 6 1110 E 0111 7 1111 F
例1-5 将二进制数101111010 . 0111001B转换成十六进制数。 101111010 . 0111001B =0001 0111 1010 . 0111 0010B = 17A.72H
(1)CPU
CPU是采用超大规模集成电 路芯片，芯片内集成了运算器 和控制器的功能。
（2）内存
微型计算机的工作就是执行 程序，不论指令还是指令处理 的数据都需要存放在内存储器 中。
（3）I/O接口
I/O（Input／Output）接口是外设与 微型计算机之间的连接电路。外设实现 信息的输入/输出。外设处理数据的速度 远低于计算机，且信息格式、信号电平 一般不满足计算机的要求，故外设需要 接口电路与计算机相连接。
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。
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通信教研室
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一、微型计算机的硬件结构
运算器和控制器集成在CPU中，运算器完成 算术和逻辑运算，控制器负责全机的控制工 作 存储器是计算机的记忆部件，分为ROM和 RAM 输入/输出接口是微机与外设之间的桥梁，用 于数据类型的转换和速度不匹配引起的数据 缓存 总线是计算机中各功能部件间传送信息的公 共通道
通信教研室 32
2013年8月7日
第4 节计算机中信息的表示和 运算
一、进位计数制
一个数值，可以用不同进制的数表示。 通常用数字后面跟一个英文字母来表示该数 的数制 十进制数： D Decimal D可以省略不用. 二进制数： B Binary 八进制数： O Octal 十六进制数：H Hexadecimal. 例：1001B=09H=9D
2013件系统：
操作系统 Dos, Windows, UNIX, LINUX 语言处理程序 Turbo C 数据库系统 FoxPro、Oracle
系统软件 软件分类
文字处理软件 Wps、Word 表格处理软件 Excel 应用软件 辅助设计软件 Auto CAD 用户编制的实际程序
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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 i K-1×10-1+K-2×10-2+··+K-m×10-m = Ki 10 ·· ··
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状 态 数 据
运算器
命 令 结 果
程序
输 入 设 备
存储器
输 出 设 备
结果
请 求
命 令
地 址
指 令
命 令
请 求
控制器
冯· 诺依曼计算机的基本结构
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冯诺依曼存储程序工作原理
存储程序工作原理是指把程序存储在计算机内， 使计算机能像快速存取数据一样地快速存取 组成程序的指令。为实现控制器自动连续地 执行程序，必须先把程序和数据送到具有记 忆功能的存储器中保存起来，然后给出程序 中第一条指令的地址，控制器就可依据存储 程序中的指令顺序周而复始地取指令、译码、 执行，直到完成全部指令操作为止，即控制 器通过指令流的串行驱动实现程序控制
采用0.6 m -0.18m工艺，集成度550万-750万 晶体管，时钟频率166MHz-1GHz，采用二级高 速缓存，2级超标量流水线结构，一个时钟周期 可以执行3条指令
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第2 节 微型机的特点与主要技 术指标
一、微型机特点
计算机的基本结构 现代计算机结构仍然是在冯· 诺依曼提出的计 算机逻辑结构和存储程序概念基础上建立起 来的。 基本原理：程序存储和程序控制
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冯诺依曼体系结构特点
使用单一的部件来完成计算、存储和通信功 能 线形组织的定长存储单元，并对存储单元进 行直接寻址 使用低级机器语言 对计算机进行顺序控制
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通信教研室
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二、微型机的主要性能指标
字长
微型机在信息处理中，一次存取、传送或加工的数据长 度。不仅标志着计算精度，也反映了信息处理能力。8、 16、 32、 64 在数量上与CPU内部寄存器和内部数据总线的宽度一致
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二、80x86微处理器的发展及性能特点
第一代：8086/8088（1978年-1981年） 1978年--8086
采用了3m工艺，集成了29,000个晶体管，工作频率 为4-8 MHz。它的寄存器和数据总线均为16位，地址 总线为20位，从而使寻址空间达1MB。同时，CPU的 内部结构也有很大的改进，采用了流水线结构，并设 置了6字节的指令预取队列 主要由执行部件EU和总线接口部件BIU组成
2013年8月7日
通信教研室
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微型计算机系统的三个层次
微型计算机系统 以微型计算机为中心，配以相应的外围设备 以及控制微型计算机工作的软件，就构成了 完整的微型计算机系统。
微型计算机如果不配有软件，通常称为裸机 软件分为系统软件和应用软件两大类。
微型计算机系统的三个层次： 微处理器 微型计算机 微型计算机系 统
2013年8月7日 通信教研室 28
硬件系统：
微型计算机 (单片、单板)
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 D/A I/O接口 开关量接口
2013年8月7日 通信教研室 8
第四代微处理机 以Intel公司1984年10月推出的 80386CPU和1989年4月推出的80486CPU为代 表， 32位微处理器和微型计算机 第五代微处理机的发展更加迅猛，1993年3月被命 名为PENTIUM的微处理机面世，98年PENTIUM 2又被推向市场。64位微处理器和微型计算机
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通信教研室
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第二代：80286（1982年-1984年）
采用1.5m工艺，集成了134,000个晶体管，工 作频率为8-10MHz。80286的数据总线仍然为16 位，但是地址总线增加到24位，使存储器寻址空 间达到16MB。 1985年IBM公司推出以80286为CPU的微型计算 机IBM PC/AT，并制定了一个新的开放系统总线 结构，这就是的工业标准结构（ISA）。该结构 提供了一个16位、高性能的I/O扩展总线。 由4个部件组成：执行部件、地址部件、总线部 件、指令部件
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第三代：80386（1985年-1988年）
第一个实用的32位微处理器，采用了1.5m工艺， 集成了275,000个晶体管，工作频率达到16MHz。 80386的内部寄存器、数据总线和地址总线都是 32位的。通过32位的地址总线，80386的可寻址 空间达到4GB。这时由32位微处理器组成的微型 计算机已经达到超级小型机的水平。 内部由6个部件组成：执行部件、总线接口部件、 指令译码部件、预取部件、分段部件、分页部件 具有实模式、受保护的虚地址模式和虚拟8086模 式三种管理方式
2013年8月7日 通信教研室 15
Pentium技术的特点
超标量双流水线 U流水线V流水线 16Kcache（8K代码8K数据） 采用顺序方式预取指令和转移方式预取指令 两个预取缓冲器 高性能的浮点运算器 指令硬件化 等等
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通信教研室
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第六代：P6（1996-今） Pentium Pro、Pentium II、Pentium III
董海燕
江苏科技大学电子信息学院
通信教研室
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课程目标
微机原理课是工科学生学习和掌握微机硬件知识的汇编语言程 序设计的入门课程，课程的任务是使学生从理论和实践上掌握 微机的基本组成、工作原理、接口电路及硬件的连接建立微机 系统的整机概念，使学生具有微机系统软硬件开发的初步能力
教材
韩雁主编，微机原理与接口技术，电子工业出版社，2005.12
2013年8月7日
通信教研室
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1979年--8088
除了它的数据总线为8位以外，其余均与8086相同。 8088采用8位数据总线是为了利用当时现有的8位设备 控制芯片。由于8088内部支持16位运算，而与I/O之 间传输为8位，故8088称为准16位微处理器。
1981年8月，IBM公司推出以8088为CPU的 世界上第一台16位微型计算机IBM 5150 Personal Computer，即著名的IMB PC。
2013年8月7日 通信教研室 7
一、微处理器及微型计算机的发展概况
第一代微处理器是以Intel公司1971年推出的 4004，4040为代表的四位微处理机。 第二代微处理机（1973年~1977年），典型代 表有：Intel 公司的8080、8085；Motorola公 司的M6800以及Zlog公司的Z80。 第三代微处理机 第三代微机是以16位机为代 表，基本上是在第二代微机的基础上发展起来 的。其中Intel公司的8088。8086是在8085的 基础发展起来的；M68000是Motorola公司在 M6800 的基础发展起来的；
主存容量
主存储器的所能存储的二进制信息的总量，反映了微机 处理时可容纳数据的能力 最大存储量受CPU所支持的物理空间范围的限制 存储容量越大，其处理数据的范围就越广，并且运算速 度一般也越快
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指令执行时间
取决于微处理器的指令执行时间和时钟频率 指令执行时间是指执行一条指令所需的平均时间。 一般用百万次／秒（MIPS）来描述。 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）为单位。 时钟频率越高，其运算速度就越快。
2013年8月7日
通信教研室
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三、微型计算机的应用
科学计算 数据处理 实时控制 计算机辅助设计 智能模拟
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通信教研室
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第3 节微型计算机系统的组成
微型计算机系统包括硬件系统和软件系统 硬件系统：组成计算机所有物理设备的总称， 主要包括运算器、控制器、存储器、输入/输 出设备等 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。