第1章 xxxx微型计算机系统概述.
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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。
微机原理第一章-微型计算机概述
第二代微型计算机
总结词
集成电路计算机
详细描述
第二代微型计算机出现在20世纪60年代末期，采用集成电路作为逻辑元件，体积 减小，功耗降低，可靠性提高。
第三代微型计算机
总结词
大规模集成电路计算机
详细描述
第三代微型计算机出现在20世纪70年代末期，采用大规模集成电路作为逻辑元件，体积进一步减小，性能和可靠 性得到显著提升。
总线分为数据总线、地址总线和控制总 总线的性能指标包括带宽、速度和可靠
线三类，数据总线用于传输数据，地址 性等，带宽越大，传输的数据量越大；
总线用于传输地址信息，控制总线用于 速度越快，传输效率越高；可靠性越高，
传输控制信号。
数据传输越稳定可靠。
03
微型计算机的应用领域
科学计算
科学计算
微型计算机在科学计算领域的应 用非常广泛，如天气预报、地震 数据处理、航天器轨道计算等。
智能化
微型计算机正朝着具有更多智 能功能的方向发展，例如机器 学习、语音识别和图像处理等 。
便携化与移动化
随着移动设备的普及，微型计 算机正变得越来越便携，满足
人们在移动中使用的需求。
微型计算机的未来展望
量子计算
神经网络计算机
随着量子计算技术的发展，未来的微型计 算机可能会采用量子处理器，实现更强大 的计算能力。
结合神经网络技术和计算机技术，未来的 微型计算机可能会具备更高级的智能处理 能力。
生物计算机
可穿戴设备和嵌入式系统
利用生物技术的优势，未来的微型计算机 可能会采用生物材料构建，具有更低的能 耗和更高的运算效率。
随着可穿戴设备和嵌入式系统的普及，未 来的微型计算机将会更加深入到人们的日 常生活中，成为不可或缺的一部分。
(微机原理与接口技术)第1章微型计算机系统概述
运算速度
运算速度：指计算机执行指令或处理数 据的能力，通常以每秒执行的百万条指 令数（MIPS）或浮点运算次数 （FLOPS）来衡量。
提高运算速度的方法：采用高速的处理器、 优化指令集、流水线技术等。
运算速度的限制因素：功耗、散热、 成本等。
存储容量
存储容量
指计算机存储器所能容纳的二进制信息量，通常 以字节为单位。
字长
指计算机运算部件一次能处理的二进制位 数。通常，字长越长，运算精度越高，但 同时成本也越高。
8位字长
常见于早期的微型计算机，如Apple I和 Apple II。
32位字长
随着32位操作系统的出现，32位字长的 微型计算机成为主流，如Pentium系列。
16位字长
随着技术的发展，16位字长的微型计算机 逐渐普及，如IBM PC及其兼容机。
外存容量
指计算机外部存储器（如硬盘、闪存等）的容量， 影响计算机存储能力和数据安全性。
ABCD
内存容量
指计算机内部存储器（RAM）的容量，直接影 响计算机的运行速度和性能。
存储容量的扩展
采用高容量的存储器芯片或增加存储器模块数量。
存取周期
01
存取周期：指计算机存储器完成一次数据读取或写入操作所需的时间。
微型计算机的特点
采用微处理器作为核心部件，具有高 度的可编程性和可扩展性，广泛应用 于办公、学习、娱乐、工业控制等领 域。
微型计算机的发展历程
第一代微型计算机
以8位微处理器为主要特征，代表产品 有Apple I和IBM PC。
第三代微型计算机
以32位微处理器为主要特征，代表产 品有Pentium系列。
应用软件
各种应用程序、数据库管理系统等。
chap01微型计算机系统概述
应 用
16位个人计算机（PC：Personal Computer）
➢ 32位微处理器
80386，80486，Pentium～Pentium 4
32位PC机，APPLE公司的Macintosh机
➢ 64位微处理器
IA-64结构：Itanium（安腾）
x86结构：AMD的64位处理器、Intel 64处理器
IBM PC/AT机
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8088CPU
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Intel公司产品及标志
微 型 计 算 机 系 统 原 理 与 应 用
Pentium
Pentium 4 80386
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微 ➢软件兼容
型 计
同一个软件可以不加修改地运行于体
算 机
系结构相同的各档机器，结果一样、运行时
放。
存储器的主要功能是存放程序和数据。程序是
计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。
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微机的基本硬件构成(续)
微 ➢输入设备与输出设备
型 计 算
称为外设，其作用是进行信息形式的转换， 即外界的语言、文字、图像、机械动作等信息转
机 系
换成计算机能识别的电信号表示的二进制数形式，
机 系
Intel Inside / Microprocessor Inside
统 原
现代计算机三大主要应用形式的主角
理 与
桌面个人微机（PC机）
应 用
服务器
嵌入式计算机系统
➢微处理器、中央处理单元CPU
计算机的运算和控制核心
采用一块大规模集成电路芯片构成
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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 1 章 微型计算机系统概述
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微型计算机
• 微型计算机 (Micro Computer)是以微处理器为 核心，加上由大规模集成电 路制作的存储器(ROM和 RAM)、输入/输出(I/O)接口 和系统总线组成的。有的微 型计算机是将这些组成部分 集成在一个超大规模芯片 上，则称之为单片微型计算 机，简称单片机（Micro Controller)。
• 扩展槽和外设接口
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固件（firmware）
• 固件是一种嵌入到硬件设备中的软件，其中的 代码是与硬件密切相关的特定代码，功能是指 挥硬件去执行高层软件的命令。固件负责理解 高层软件发送来的命令，将其转换成硬件能够 理解命令形式，然后将这些命令发送给硬件； 获取硬件执行命令后的状态，转换成高层软件 能够理解的形式，并将其提供给高层软件。 • 固件通常烧写在非易失存储器（如ROM、 PROM、EPROM、EEPROM、Flash Memeory） 介质中，该非易失存储器直接安装在该设备的 电路板上（如计算机主板、显卡及网卡等）。 可以通过专门的外部硬件进行修改，但是不能 被一般的应用程序改动。
• 微型计算机系统关键技术
• 发展趋势：15年一个大周期
– 1980：个人电脑、局域网 – 1995：Internet – 2010：云计算
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计算机中软件存储位置
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固件：BIOS
• BIOS（Basic Input/Output System）
– 作为系统硬件和操作系统之间的抽象层，主要用来在PC启动期间检 测硬件、初始化和配置系统的硬件，启动操作系统以及提供对系统 设备底层的通讯。 – BIOS是连接CPU、芯片组和操作系统的固件，是IBM兼容计算机中启 动时调用的固件代码。 – 由四部分组成:
微型计算机原理与接口技术：第1章 微型计算机系统概述
第1章 微型计算机系统概述
IBM PC架构
❖ AT尺寸主板：上面有CPU、内存、BIOS与出错就会鸣 叫的喇叭
❖ CPU：x86架构，原有多家厂商制造（NEC、Motorola 等） 后来为Intel与AMD所瓜分
❖ 内存：仍存在，但已经交替好几个世代 ❖ PS/2：后来全面被USB取代 ❖ ISA插槽：后来全面被PCI取代，慢慢进入PCI-E时代 ❖5.25软盘驱动器： 消失 ❖20MB硬盘： 更大的硬盘，正在与SSD时代交替中 ❖MS-DOS 3.0： 被MS Windows取代
⑤ 装入引导程序
硬盘
⑦ 装入操作系统
④
CMOS
ROM BIOS
读
出
引
③
导
从 何②处执启行动自？举程程序序
① 执行加电自检程序
RAM
⑥⑧ 执运 行行 引操 导作 程系 序 统 显示初始界面
CPU
第1章 微型计算机系统概述
DOS
❖DOS（Disk Operating System）是磁盘操作 系统的简称，MS-DOS则是最普遍使用的PC兼 容DOS。
❖ 输入设备（IN）：将程序和数据输入的部件。
❖ 输出设备（OUT）：将结果数据和其它信息输出的部件。
第1章 微型计算机系统概述
1.2.1 微型计算机系统的硬件组成
❖ 计算机五大部件之间有两类信息在流动： ▪ 数据信息：用双线表示，包括原始数据、 中间结果、计算结果和程序指令； ▪ 控制信息：用单线表示，它是由控制器发 出，指挥和协调其它各部件动作的信号。
❖微型计算机系统： ▪ 以微型计算机为主体，配上系统软件和 外设之后，就构成了微型计算机系统。
第1章 微型计算机系统概述
微机的分类
IBM PC架构
❖ AT尺寸主板：上面有CPU、内存、BIOS与出错就会鸣 叫的喇叭
❖ CPU：x86架构，原有多家厂商制造（NEC、Motorola 等） 后来为Intel与AMD所瓜分
❖ 内存：仍存在，但已经交替好几个世代 ❖ PS/2：后来全面被USB取代 ❖ ISA插槽：后来全面被PCI取代，慢慢进入PCI-E时代 ❖5.25软盘驱动器： 消失 ❖20MB硬盘： 更大的硬盘，正在与SSD时代交替中 ❖MS-DOS 3.0： 被MS Windows取代
⑤ 装入引导程序
硬盘
⑦ 装入操作系统
④
CMOS
ROM BIOS
读
出
引
③
导
从 何②处执启行动自？举程程序序
① 执行加电自检程序
RAM
⑥⑧ 执运 行行 引操 导作 程系 序 统 显示初始界面
CPU
第1章 微型计算机系统概述
DOS
❖DOS（Disk Operating System）是磁盘操作 系统的简称，MS-DOS则是最普遍使用的PC兼 容DOS。
❖ 输入设备（IN）：将程序和数据输入的部件。
❖ 输出设备（OUT）：将结果数据和其它信息输出的部件。
第1章 微型计算机系统概述
1.2.1 微型计算机系统的硬件组成
❖ 计算机五大部件之间有两类信息在流动： ▪ 数据信息：用双线表示，包括原始数据、 中间结果、计算结果和程序指令； ▪ 控制信息：用单线表示，它是由控制器发 出，指挥和协调其它各部件动作的信号。
❖微型计算机系统： ▪ 以微型计算机为主体，配上系统软件和 外设之后，就构成了微型计算机系统。
第1章 微型计算机系统概述
微机的分类
第一章 微型计算机系统概述
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 ， 通常所说的计算机运算速度 平均运算速度)，是指每秒 平均运算速度 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／ 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS) 来描述。 来描述。 主频：也叫时钟频率，用来表示处理器的运行速度。 主频：也叫时钟频率，用来表示处理器的运行速度。单 位为MHz。 位为 。
方法：乘基数取整数， 2). 小数转换 方法：乘基数取整数，由上而下排列
例如：将十进制数0.8125转换为二进制小数。 例如：将十进制数0.8125转换为二进制小数。 0.8125转换为二进制小数
整个转换过程如下: 整个转换过程如下: 0.8125 × 2 1.625 0.625 × 2 1.25 0.25 × 2 0.50 0.50 × 2 1.0 整数部分为1 整数部分为1， K - 1 ＝1 K - 2 ＝1 高位
一、 二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点： 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。 有十个不同的数字符号： 。 2. 遵循“逢十进一”原则。 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 = ∑ K i × 10
2. 按结构类型分： 按结构类型分： 单片微型机、 单片微型机、 单板微型机 微型计算机
PC(Personal Computer)机： 机 是面向个人单独使 用的一类微机。 用的一类微机 。 当今的 微机的许多指标， 如存 微机的许多指标 ， 储容量、 储容量 、 运行速度等已 经赶上或超过了以前的 小型机， 小型机 ， 可以满足各种 不同的应用场合。 不同的应用场合。
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。
第1章 微型计算机系统简介
微型计算机(Micro Computer)简称微机，也称为个人计算机 (Personal Computer)、PC或电脑，是电子计算机技术发展到第 4代的产物。
一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的，如图1.1所示。
图1.1 计算机系统的组成
硬件系统是指构成计算机系统的物理实体，主要由各种电子 部件和机电装置组成。
1. 主板 机板又称为系统主板，简称为主板，是一块多层印刷电 路板，是计算机主机内的主要部件，CPU（中央处理器）、 内存（Bank）、显卡、声卡等均要插接在主板上，光盘驱动 器、硬盘则通过缆线与其相连，机箱背后的键盘接口、鼠标 接口、打印机接口、显示器接口、网卡等也是由它引出的。 如图1.13所示。
图1.4 微型计算机系 统组成框图
1.主机箱 主机是微型计算机的运算和指挥中心，从外观上看，主 要由机箱、电源、主板、CPU、内部存储器以及各种电源线 和信号线组成，这些部件都封装在主机箱内部。主机箱一般 由特殊的金属材料和塑料面板制成，通常分为立式和卧式两 种。颜色、形状各异，有防尘、防静电、抗干扰等作用，如 图1.6和图1.7所示。
中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ处理 器
运算器
控制器
图1.2 硬件系统中两种信息流
控制器是整个计算机的指挥中心 。
运算器是一个“信息加工厂” 。
存储器是计算机中用来存放程序和数据的地方，并按顺序送往
内存，如图1.3所示。
图1.3 存储器系统层次结构
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。
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。
软件系统是指为计算机运行提供服务的各种计算机程序和全 部技术资料。
第1讲 微型计算机系统概述 1.1微型计算机组成结构及数据的表示
第1章 微型计算机系统概述
②八进制数 八进制（Octal notation）：用“0、1、2、3、4、5、6、7”八个数字表示。 逢八进一。 表示方法：（5127）8或5127O 权表示法：（5127）8 = 583+182+281+780 ③十进制数 十进制（Decimal notation）：用“0、1、2、3、4、5、6、7、8、 9”十个数字表示。逢十进一。 表示方法：（5927）10或5927D 权表示法：（5927）10 = 5103+9102+2101+7100 ④十六进制数
图1-3 CPU外观图
第1章 微型计算机系统概述
CPU的发展速度相当快，不同时期CPU类型是不同的，从早期的8086、 80286、80386、80486，到中期的Pentium（奔腾）、PentiumⅡ、 Pentium Ⅲ，再到今天的Pentium 4、双核、多核等，经历了很多代的 改进。
3．微型计算机
图1-4 微型计算机典型结构示意图
第1章 微型计算机系统概述
4．微型计算机系统 微型计算机系统是以微型计算机为主体，配备输入/输出设备 以及软件构成的。 微型计算机系统是一个软件与硬件的结合体，没有配置软件 的计算机称为裸机，在实际中无法使用。 硬件是计算机运算功能 的实现基础，软件则是硬件动作的灵魂。
第1章 微型计算机系统概述
如图1-5所示为微处理器、微型计算机、微型计算机系统三者之间的关系。
图1-5 微型计算机系统组成示意图
第1章 微型计算机系统概述
5．微机系统的性能指标 （1）微处理器的性能 微处理器的性能对于微机系统性能指标起着很重要的 作用。随着微处理器技术的不断发展，评价微处理器 的性能可以从多个角度，但最基本的评价指标还是字 长和运算速度。
第1章 微型计算机系统概述
3.微型计算机的分类概述 按组装形式和系统规模划分，常见的微型计算机 有单片机、单板机和个人计算机等。 （1）单片机。即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）。这是一种把构成一个微型计算机的 一些功能部件集成在一块芯片之中的计算机。 （2）单扳机。将微处理器、RAM、ROM以及一些 I/O接口电路,加上相应的外设以及监控程序固件等安装 在一块印刷电路板上所构成的计算机系统。 （3）个人计算机（Personal Computer，PC）。 是指由微处理器芯片装成的，便于搬动而且不需要维 护的计算机系统。
2.微处理器发展概况
2000年6月又推出了新型体系结构的32位微 处理器芯片Pentium 4，其起始主频为1.3～ 1.5GHz，增加了144条SSE2指令，目前用于 PC机的P4的主频已超过3MHz,3.8GHz主频的 P4芯片也已问世。 2000年11月，Intel公司推出了第一代64位 微处理器芯片Itanium（安腾），标志着Intel的 处理器芯片进入64位时代。
1.3.3用三类总线构成的微机系统
习题
1.试述微处理器、微型计算机和微型计算机系 统的关系。 2.什么是单片机？ 3.什么是单板机？ 4.什么是个人计算机？ 5.试从微型计算机的结构说明数据总线、控制 总线、和地址总线的作用。
ch1
•
end
(1)CPU的类型。 (2)内存条的类型。 (3)提供USB接口的数目以及IEEE1394接口的数目是2个、 4个、6个还是8个。(4)存储器总线的最大频率。 (5)PCI总线类型。 (6)对称多处理能力。 (7)对内置PCI、EIDE控制的支持. (8)内置PS/2鼠标、键盘控制器、BIOS以及实时时钟电 路。 芯片组性能的好坏直接影响整个系统的性能，几乎 微机系统的所有功能，包括总线频率、CPU读写模式、 各种外部设备的工作模式、RAM及Cache的工作方式、 电源以及当前微机系统的各种新技术。 芯片组一旦选定，则系统的上述特性就同时固定， 在使用的过程中，芯片组是无法升级的。
第一章1 微型计算机系统概述
16位微机芯片
MACintosh机
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第3代：各公司推出一批16位微机芯片
著名的微机有：IBM PC系列机，包括PC、 PC/XT和PC/AT三个具体型号，Apple公司推 出的MACintosh 机（CPU为M68000），用于 出版印刷领域 PC机可能包含的三层含义：
泛指面向个人应用的微型计算机 泛指采用X86指令体系的16/32位微型计算机，以区 别于Apple公司的MAC机 IBM开发的包括IBM PC/XT /AT等三款机型的PC系 列机
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IBM PC系列机的发展轨迹
IBM PC机
Intel在其8086微处理器基础上推出其简化版本8088，IBM 在1981年用8088做CPU，开发了最早的IBM PC机 微软给IBM PC机编制DOS磁盘操作系统
IBM PC/XT（Expanded Technology）
1982，IBM扩充了IBM PC的内存，发展为IBM PC/XT （Expanded Technology），IBM PC机采用了技术开放策 略，其他公司可围绕他研制配套产品
晶体管：固体半导体器件，可以用于放大、开关、稳压、信号调制和许多其他功能
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CDC1604 IBM-7094
The IBM 7094 computer in the Columbia University Computer Center machine room some time between 1964 and 1968, operator John Szallasi at the console. The IBM 709x series are the 36-bit machines on which LISP was developed; its 18-bit halfwords were perfect for CARs and CDRs. This is the machine that inspired DEC's first 36-bit machine, the PDP-6, which was followed by the PDP-10 and DEC-20.
微型计算机系统概述
第 1 章微型计算机系统概述微型机算计的用途：科学计算数据处理过程控制计算机语言：高级语言：（面向计算，不依赖于机型，编程曾方便，掌握容易）汇编语言：依赖于机型（计算机中的中央处理器CPU）编程复杂运算速度快，实时性强。
本课程包括的三部分内容：1．汇编语言程序设计（软件，CPU指令系统，汇编规定，编程方法等）-------- 30学时2．接口技术（如何构成一台专用的微型机算计）--------- 30学时3．MCS51单片机--------- 10学时特点：概念多（互相独立）--- 难学----本课程非常重要1.1 微型计算机系统的硬件组成和基本工作方法1.1.1 微型系统中的微处理器和主板（微型计算机硬件构成）图1.1 微机系统的硬件组成---- P 21．微处理器和协处理器：微型机算计核心，依靠存储器中的程序（和数据）实现对计算机的全面管理。
2．存储器：随机存取存储器RAM和只读存储器R0M：存放数据和程序等。
3．总线控制逻辑：构成系统总线，支持硬件构成微型计算机。
4．RT/CMOS：在电池的支持下运行时钟和保护一些数据（用户的设置）1.1.2 系统总线：数据总线，地址总线，控制总线。
1.1.3 输入输出接口板：通过其与外设相连。
1.1.4 微型计算机的基本工作方法 1．指令和程序微处理器能执行的命令 ------- 指令，所有的指令构成指令系统。
指令以二进制代码的形式存放在存储器中 完成某特定功能的指令构成 ---- 程序。
2．基本操作过程：微处理器不断地从存储器取指并执行实现对计算机的全面管理（微处理器不断地执行程序）。
注意：一台微型计算机可简化为如下结构微处理器：计算机的核心，依靠存储器中的程序（和数据）实现对计算机的全面管理。
存储器：RAM 随机存取存储器，ROM 只读存储器，存放程序和数据等信息。
I/O 接口：计算机与外设连接的窗口。
外设：CRT （基本输出设备），打印机（辅助输出设备），键盘（基本输出设备）。
第一章微型计算机控制系统概述
DSP 处理器的长处
向量运算、
指针线性寻址等
微机控制技术
1.2.4 嵌入式系统
4、嵌入式片上系统 ( System On Chip ) • 随着 EDI 的推广和 VLSI 设计的普及化，及半
导体工艺的迅速发展，在一个硅片上实现一个 更为复杂的系统的时代已来临，这就是
System On Chip ( SOC )。
• TI 公司亦将其 TMS320C2XXX 系列 DSP 作为 MCU 进行推广。
微机控制技术
1.2.4 嵌入式系统
3、嵌入式 DSP 处理器
( Embedded Digital Signal Processor, EDSP )
（１）ＤＳＰ处理器的特点 DSP 处理器对系统结构和指令进行了特殊设计: 使其适合于执行 DSP 算法，编译效率较高，指令执行速度也 较高。
• 具有软件代码少、高度自动化、响应速度快等特点， 特别适合于要求实时和多任务的体系。
微机控制技术
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器特点:
（1）对实时多任务有很强的支持能力。能完成多任务并且有较 短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核的执行时间 减少到最低限度。
（2）具有很强的存储区保护功能。 由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件 模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保 护功能，同时也有利于软件诊断。
理器。 如：Intel 的 MCS-296
Infineon ( Siemens ) 的 TriCore。
1.2.4 嵌入式系统
（３）推动嵌入式 DSP 处理器发展的因素：
嵌入式系统的智能化。
如：各种带有智能逻辑的消费类产品
生物信息识别终端
微型计算机系统概述
ALU
程序计数器PC
地址寄存器MAR
+1 存储器 标志寄存器
指令译码器ID
数据寄存器MDR 指令寄存器IR
总线（BUS） 图1.1 模型计算机结构
1946 年 世 界 上 第 一 台 电 子 计 算 机 ENIAC （ Electronic Numegrical Intergrator And Calculator）在美国设计并研 制成功。几十年来计算机经历了电子管、晶体管、集 成电路阶段，目前发展到了以大规模和超大规模集成 电路为主要特征的第四代计算机。微处理器的产生开 创了微型计算机的新时代，以微处理器为核心的微型 计算机的发展经过了4位机、8位机、16位机至高性能 的32位机，64位机正在广泛应用。微型计算机由于其 体积小、功耗低、结构简单、可靠性高、使用方便、 性能价格比高等特点，而得到了广泛的应用，其主要 应用方面有：科学计算、信息处理、工业控制、辅助 设计和辅助制造、人工智能等。
算术逻辑单元 控制单元 寄存器
微处理器
• • • • • • •
字长 主存容量 主频 运算速度 系统可靠性 系统的兼容性 性能价格比
存储器 RAM
存储器Rห้องสมุดไป่ตู้M
微处 理器 CPU
地址总线
I/O 接口
外设 图1.2 微型计算机组成
控制总线
数据总线
控制号 （微 操作命 令 ） ····· 控制逻辑阵列 累加器A
地址总线 数据总线 地址总线 外部设备（如键盘、 显示器 、 打印机） 外存储器（如磁盘、光盘） 过程控制I/O通道（如A/D、D/A转换器） 操作系统 监控系统 编辑系统 编译系统 诊断系统 机器语言 程序设计语言 汇编语言 高级语言 图1.4微型计算机系统
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1984年IBM公司推出IBM PC/AT微机。
1985年长城0520微机研制成功，这是中国大陆第一台自行研制 的PC兼容机。
1986年康柏公司推出第一台386微机。 1987年IBM公司推出IBM PS/2微机。 进入Pentium微机时代后，微机的领导权落到了英特尔公司和微 软公司手中。
《计算机系统维护》
四、输入设备 输入设备是计算机用来接收用户输入的程序和数据设 备。PC常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪和数码 相机等。输入设备能把程序、数据、图形、图像、声 音、控制现场的模拟量等信息，通过输入接口转换车 成计算机可以接收的电信号。 五、输出设备 输出设备是将计算机处理后的最后结果或中间结果， 以某种人们能够识别或其他设备所需要的形式表现出 来的设备。PC常用的输出设备有显示仪、打印机和绘 图仪等。
《计算机系统维护》
1.2.1 电脑硬件系统的逻辑构成
按照冯· 诺依曼设计思想，计算机的硬件系统 由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出 设备五大部分组成。
《计算机系统维护》
一、存储器 存储器是计算机系统中的数据存储设备，用来存放指令、数据、运算结果 以及各种需要保存的信息。它是计算机系统中必不可少的重要组成部分。
《计算机系统维护》
第1章 微型计算机系统概述
《计算机系统维护》
1.1 发展概况
世界上第一台计算机是1946在美国推出ENIAC（埃尼阿 克）。 这台计算机耗用 18 800 个电子管，电阻 70000 支、电容 10000 支,开关 6000 个 , 占地170m2，重30t ，耗电 150kw/h ， 运算速度为5 000次/s，价值40万美元。
《计算机系统维护》
《计算机系统维护》
1.2.3 微机系统结构 · 微机结构（Architecture）指微机系统的逻辑设计方案。 · 微机组成（Organization）指微机硬件的物理设计方案。 微机的系统结构： ISA总线（第一代）1981-1983 南北桥结构（多总线的设计方案）286-PII 控制中心分层结构（采用三个HUB芯片：MCH，ICH， FWH） PIII-P4 平台管理控制中心（PCH,单芯片阶段）
1.2 电脑硬件系统
微型计算机的硬件系统主要由主机和外部设备两大部分组成。
本节从总体上对微型计算机系统的硬件作一些介绍，目的是使大
家对微型计算机系统的硬件构成建立起一个完整的印象。
介绍分为三个方面：一是从逻辑角度看微型计算机系统硬件的
逻辑构成；二是从物理角度分析电脑系统硬件的组成；第三方面 介绍微机的系统结构，微机结构是微机系统的逻辑设计方案.
二、运算器 运算器又称为逻辑部件（ALU）。主要任务是执行各种算术运算 和逻辑运算。 三、控制器 控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制和指挥计算机的各 个部件完成一定任务的部件。在控制器的控制下，计算机就能够自 动、连续地按照人们编制好的程序，实现一系列指定的操作，以便 完成一定的任务。
《计算机系统维护》
显示器：单色11.5英寸
操作系统：MS-DOS 1.0 微机价格：3045美元
《计算机系统维护》
IBM PC最成功之处是继承了开放式系统的设计思想，IBM公司 公开了除BIOS之外的全部技术资料。 IBM PC采用总线扩充技术，并且IBM公司放弃了总线专利权。 1982年康柏公司推出第一台IBM PC兼容机。 1983年IBM公司发布IBM PC/XT微机。
《计算机系统维护》
1.2.2 电脑系统的物理（硬件）构成
构成一台微型计算机的物理实体，包括主机和外设 两部分，主机包括主板、中央处理器、内存、各种板 卡（显卡、声卡、网卡）、机箱、电源、硬盘、光驱 等，外设有键盘、鼠标、显示器等必配的外设和音箱、 打印机、摄像头、扫描仪、移动硬盘、U盘、话筒等选 配外部设备。
器，工作频率为2.8GHz、2GB内存、320GB硬盘、20英寸液晶 显示器，配备先进的水冷系统。
《计算机系统维护》
(2)个人计算机的发展
1981年 8月12日年IBM公司推出个人计算机IBM PC 5150 CPU：Intel 8088（16位）
频率：4.77MHz
内存：16KB 软驱：160KB 5.25英寸《Fra bibliotek算机系统维护》
2. 微机发展的历史（30多年） 第一台微机1975年1月是爱德华· 罗伯茨（E. Roberts）发明的 Altair 8800（牛郎星）。 ·Altair 8800计算机包括：一个Intel 8080处理器、256字节的存 储器（后来增加为4KB）、一个电源、一个机箱和有大量开关 和显示灯的面板。
APPLE II
1984年苹果公司推出的Macintosh微机是第一台具备多媒体功能 的微机。
《计算机系统维护》
苹果微机设计目标是：时尚 苹果微机与PC在软件和硬件上不兼容 。 苹果微机主要采用Power PC芯片作为系统核心，少量微机采用 Intel CPU芯片。
2008年推出的iMac Pro微机，采用2个64位4核的Power PC G5处理
Altair 8800（牛郎星）1975年1月
2019/3/7 5
《计算机系统维护》
Altair 8800微机的设计思想： （1）微型化的设计方法 （2）OEM的生产方式 （3）开放式的设计思想 （4）微机软件地开发
《计算机系统维护》
(1)苹果微机的发展
1977年苹果公司推出了经典机型Apple II，微机从此进入发展 史上的黄金时代。
《计算机系统维护》
宾夕法尼亚大学的埃尼阿克计算机（ENIAC）
《计算机系统维护》
电子计算机经过60多年的发展，按照计算机使用的 元器件可分四代。
第一代计算机（1946年～1957年）： 电子管时代, 运算速度：几千次/S，使用机器语言。 第二代计算机（1958年～1964年）： 晶体管时代,运算速度：几万次—几十万次/S。 第三代计算机（1965年～1971年）： 集成电路时代，运算速度：几千万次/S,出现操作系统。 第四代计算机（1972年至今） 大规模集成电路时代，运算速度：几亿次/S。 计算机的发展方向是： 巨型化、微型化、网络化和多媒体化。
1985年长城0520微机研制成功，这是中国大陆第一台自行研制 的PC兼容机。
1986年康柏公司推出第一台386微机。 1987年IBM公司推出IBM PS/2微机。 进入Pentium微机时代后，微机的领导权落到了英特尔公司和微 软公司手中。
《计算机系统维护》
四、输入设备 输入设备是计算机用来接收用户输入的程序和数据设 备。PC常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪和数码 相机等。输入设备能把程序、数据、图形、图像、声 音、控制现场的模拟量等信息，通过输入接口转换车 成计算机可以接收的电信号。 五、输出设备 输出设备是将计算机处理后的最后结果或中间结果， 以某种人们能够识别或其他设备所需要的形式表现出 来的设备。PC常用的输出设备有显示仪、打印机和绘 图仪等。
《计算机系统维护》
1.2.1 电脑硬件系统的逻辑构成
按照冯· 诺依曼设计思想，计算机的硬件系统 由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出 设备五大部分组成。
《计算机系统维护》
一、存储器 存储器是计算机系统中的数据存储设备，用来存放指令、数据、运算结果 以及各种需要保存的信息。它是计算机系统中必不可少的重要组成部分。
《计算机系统维护》
第1章 微型计算机系统概述
《计算机系统维护》
1.1 发展概况
世界上第一台计算机是1946在美国推出ENIAC（埃尼阿 克）。 这台计算机耗用 18 800 个电子管，电阻 70000 支、电容 10000 支,开关 6000 个 , 占地170m2，重30t ，耗电 150kw/h ， 运算速度为5 000次/s，价值40万美元。
《计算机系统维护》
《计算机系统维护》
1.2.3 微机系统结构 · 微机结构（Architecture）指微机系统的逻辑设计方案。 · 微机组成（Organization）指微机硬件的物理设计方案。 微机的系统结构： ISA总线（第一代）1981-1983 南北桥结构（多总线的设计方案）286-PII 控制中心分层结构（采用三个HUB芯片：MCH，ICH， FWH） PIII-P4 平台管理控制中心（PCH,单芯片阶段）
1.2 电脑硬件系统
微型计算机的硬件系统主要由主机和外部设备两大部分组成。
本节从总体上对微型计算机系统的硬件作一些介绍，目的是使大
家对微型计算机系统的硬件构成建立起一个完整的印象。
介绍分为三个方面：一是从逻辑角度看微型计算机系统硬件的
逻辑构成；二是从物理角度分析电脑系统硬件的组成；第三方面 介绍微机的系统结构，微机结构是微机系统的逻辑设计方案.
二、运算器 运算器又称为逻辑部件（ALU）。主要任务是执行各种算术运算 和逻辑运算。 三、控制器 控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制和指挥计算机的各 个部件完成一定任务的部件。在控制器的控制下，计算机就能够自 动、连续地按照人们编制好的程序，实现一系列指定的操作，以便 完成一定的任务。
《计算机系统维护》
显示器：单色11.5英寸
操作系统：MS-DOS 1.0 微机价格：3045美元
《计算机系统维护》
IBM PC最成功之处是继承了开放式系统的设计思想，IBM公司 公开了除BIOS之外的全部技术资料。 IBM PC采用总线扩充技术，并且IBM公司放弃了总线专利权。 1982年康柏公司推出第一台IBM PC兼容机。 1983年IBM公司发布IBM PC/XT微机。
《计算机系统维护》
1.2.2 电脑系统的物理（硬件）构成
构成一台微型计算机的物理实体，包括主机和外设 两部分，主机包括主板、中央处理器、内存、各种板 卡（显卡、声卡、网卡）、机箱、电源、硬盘、光驱 等，外设有键盘、鼠标、显示器等必配的外设和音箱、 打印机、摄像头、扫描仪、移动硬盘、U盘、话筒等选 配外部设备。
器，工作频率为2.8GHz、2GB内存、320GB硬盘、20英寸液晶 显示器，配备先进的水冷系统。
《计算机系统维护》
(2)个人计算机的发展
1981年 8月12日年IBM公司推出个人计算机IBM PC 5150 CPU：Intel 8088（16位）
频率：4.77MHz
内存：16KB 软驱：160KB 5.25英寸《Fra bibliotek算机系统维护》
2. 微机发展的历史（30多年） 第一台微机1975年1月是爱德华· 罗伯茨（E. Roberts）发明的 Altair 8800（牛郎星）。 ·Altair 8800计算机包括：一个Intel 8080处理器、256字节的存 储器（后来增加为4KB）、一个电源、一个机箱和有大量开关 和显示灯的面板。
APPLE II
1984年苹果公司推出的Macintosh微机是第一台具备多媒体功能 的微机。
《计算机系统维护》
苹果微机设计目标是：时尚 苹果微机与PC在软件和硬件上不兼容 。 苹果微机主要采用Power PC芯片作为系统核心，少量微机采用 Intel CPU芯片。
2008年推出的iMac Pro微机，采用2个64位4核的Power PC G5处理
Altair 8800（牛郎星）1975年1月
2019/3/7 5
《计算机系统维护》
Altair 8800微机的设计思想： （1）微型化的设计方法 （2）OEM的生产方式 （3）开放式的设计思想 （4）微机软件地开发
《计算机系统维护》
(1)苹果微机的发展
1977年苹果公司推出了经典机型Apple II，微机从此进入发展 史上的黄金时代。
《计算机系统维护》
宾夕法尼亚大学的埃尼阿克计算机（ENIAC）
《计算机系统维护》
电子计算机经过60多年的发展，按照计算机使用的 元器件可分四代。
第一代计算机（1946年～1957年）： 电子管时代, 运算速度：几千次/S，使用机器语言。 第二代计算机（1958年～1964年）： 晶体管时代,运算速度：几万次—几十万次/S。 第三代计算机（1965年～1971年）： 集成电路时代，运算速度：几千万次/S,出现操作系统。 第四代计算机（1972年至今） 大规模集成电路时代，运算速度：几亿次/S。 计算机的发展方向是： 巨型化、微型化、网络化和多媒体化。