微机原理论文

微机原理与接口技术论文

浅谈微机原理的应用

学院：物理与电子工程学院

班级： 09通信6班

专业：通信工程

学号：

姓名：

浅谈微机原理

引言

自1981年美国IBM公司推出了第一代微型计算机IBM-PC/XT以来，以微处理器为核心的微型计算机便以其执行结果精确、处理速度快捷、小型、廉价、可靠性高、灵活性大等特点迅速进入社会各个领域，且技术不断更新、产品不断换代，先后经历了80286、80386、80486乃至当前的80586 (Pentium)微处理器芯片阶段, 并从单纯的计算工具发展成为能够处理数字、符号、文字、语言、图形、图像、音频和视频等多种信息在内的强大多媒体工具。如今的微型计算机产品无论从运算速度、多媒体功能、软硬件支持性以及易用性方面都比早期产品有了很大的飞跃，便携式计算机更是以小巧、轻便、无线联网等优势受到了越来越多的移动办公人士的喜爱，一直保持着高速发展的态势。

1微型计算机的发展历史

第一台微型计算机—— 1974年，罗伯茨用8080微处理器装配了一种专供业余爱好者试验用的计算机“牛郎星”（Altair）。

第一台真正的微型计算机——1976年，乔布斯和沃兹尼克设计成功了他们的第一台微型计算机，装在一个木盒子里，它有一块较大的电路板，8KB的存储器，能发声，且可以显示高分辨率图形。1977年，沃兹尼克设计了世界上第一台真正的个人计算机——Apple Ⅱ，并“追认”他们在“家酿计算机俱乐部”展示的那台机器为Apple Ⅰ。1978年初，他们又为AppleⅡ增加了磁盘驱动器。从微型计算机的档次来划分，它的发展阶段又可以分为以下几个阶段：第一代微机——第一代PC机以IBM公司的IBM PC/XT机为代表，CPU是8088，诞生于1981年，如图1-3所示。后来出现了许多兼容机。

第二代微机——IBM公司于1985年推出的IBM PC/AT标志着第二代PC机的诞生。它采用80286为CPU，其数据处理和存储管理能力都大大提高。

第三代微机——1987年，Intel公司推出了80386微处理器。386又进一机器，称为该档次的微机，如386DX。

第四代微机——1989年，Intel公司推出了80486微处理器。486也分为SX和DX两档，即486SX、486DX。486档次的微机也已很少使用。

第五代微机——1993年Intel公司推出了第五代微处理器Pentium（中文名“奔腾”）。Pentium实际上应该称为80586，但Intel公司出于宣传竞争方面的考虑，改变了“x86”传统的命名方法。

其他公司推出的第五代CPU还有AMD公司的K5、Cyrix公司的

6x86。1997年Intel公司推出了多功能Pentium MMX。奔腾档次的微机由于可运行Windows 95，所以现在仍有部分在使用。

第六代微机——1998年Intel公司推出了Pentium Ⅱ、Celeron，后来推出了Pentium Ⅲ、Pentium 4，主要用于高档微机。其他公司也推出了相同档次的CPU，如K6、Athlon XP、VIA C3等，第六代CPU是目前最流行的档次。

第七代微机——2003年9月，AMD公司发布了面向台式机的64位处理器：Athlon 64和Athlon 64 FX，标志着64位微机的到来。

2微型计算机系统结构及发展现状

我们通常所说的微型计算机简称微机，俗称电脑。其准确的称谓应是微型计算机系统，可以简单定义为：在微型计算机硬件系统的基础上配置必要的外部设备和软件构成的实体。系统构架如下图所示：

微处理器

内存储器

微计算机

I/O接口电路

硬件系统总线

外围设备

外围设备

过程I/O 通道

微型计算机系统从全局到局部存在三个层次：微型计算机系统——微型计算机——微处理器。

微处理器（Microprocessor）也常称为微处理机，它包括算术逻辑部件ALU（Arithmetic Logic Unit），控制部件CU（Control Unit）和寄存器组 R（Registers）三个基本部分和内部总线，相当于一般计算机系统结构中的运算器和控制器的组合。通常是利用大规模集成电路(LSI)或超大规模集成电路(VLSI)技术将这些功能制作在一块集成电路芯片上，即一般计算机系统概念的中央处理器（CPU）。微处理器先后经历了4位、8位、16位、32位和64位的发展阶段，目前生产的微型计算机所用的微处理器主要是64位Pentium4芯片，除Intel公司之外, AMD、Motorola及Cyrix公司也有类似的产品。

微型计算机（Micro Computer）是以微处理器为核心，加上由LSI制作的内存储器M（ROM、RAM）、I/O（输入／输出）接口和系统总线（包括地址总线AB、数据总线DB、控制总线CB）组成的裸机。该层次也就是我们所说的主板, 它已安装了CPU和内存条。微型计算机系统（Micro Computer System）是以微型计算机为核心，再配以相应的外部设备、电源、辅助电路和控制微型计算机工作的软件而构成的完整的计算系统。

由此可见，单纯的微处理器不是计算机，单纯的微型计算机也不是完整的微型计算机系统，它们都不能独立工作，只有微型计算机系统才是完整的（数值的及非数值的）信息处理系统，才具有实用意义。

事实上，台式机和笔记本计算机以及各种掌上电脑之间的界线开始变得模糊，于是，许多人将微型计算机按照其从事的工作进行等级划分。

以往，人们对微型计算机的认识大都是从台式个人计算机与笔记本计算机的使用而来：速度不断提升的CPU，功能不断创新的软件，竞争激烈而不断推陈出新的外部设备等等。至于微型计算机的等级划分大都局限于商用和消费用两类通用计算机。其实不然，除了这两类外，还有工业用、军用与航天用等微型计算机，它们都属于专用计算机的范畴。

根据不同的用途，微型计算机采用的标准也不同。例如，在家庭、办公室、学校、商场等室内运行的一般消费性和商用微型计算机可以在常温和平均湿度下运行，但在非常温地区或湿度较大的环境中，就需要用高一个等级的工业微型计算机了。

工业微型计算机的标准一般要求操作系统的工作温度在0℃～60℃之间，存储温度在20℃～80℃之间，湿度则在10%～90%之间。而且要求计算机有更强的稳定性、多种兼容软件、远程控制能力等。

军用微型计算机是指应用于军事领域的微型计算机，必须满足相应的军事规范。有定制的全军规计算机，也有通过对商用成熟技术（Commerical-off-the-shelf，COTS）产品进行特殊处理，使之能够用于军事环境的加固计算机。军用微型计算机面对的环境比工业微型计算机更苛刻，例如酷热的沙漠、炮弹横飞的战场、振动和冲击力強大的坦克车等。因此许多国家在军用计算机方面都制定了自己的标准，如法国的GAM-EG13、德国的VG和英国的DefStd等, 其中美国的Mil-Std是使用最为广泛的标准，其他国家的军方常以此衡量产品的质量。尽管各国的标准不尽相同，但防水、防沙、防热、防寒、防振、防摔、防压、防霉菌、防盐雾等都是军用微型计算机必须满足的标准。

不过军用微型计算机不仅仅局限于军事应用，也可应用于类似的环境，如伴随潜水员进入海底或水底、民用机载和船载以及野外操作等等。航天微型计算机比军用微型计算机要高一等級。对它的要求并非是“运算能力超强”，而是能“适用于航天用途”。例如，星载计算机要求耗电小，因此耗电超过70W的Pentium(R) 4就不适用。