典型微型计算机组成结构图微处理器
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第2章微型计算机硬件系统-PPT精选文档
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第2章 微型计算机硬件系统
第一代：8086和8088
时间
1978～1981年
1978年-- 8086
16位微处理器 寄存器和数据总线均为16位 地址总线为20位 设置了6字节的指令预取队列
1979年– 8088
外部数据总线为8位 设置了4字节的指令预取队列。
芯片组产品：
Intel芯片(如865、915、945、955、975系列等） VIA（威盛，中国台湾） nVIDIA（美国） ATI（加拿大） AMD（美国）
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第2章 微型计算机硬件系统
2.1 微型计算机的主要性能指标
基本字长
指参与运算的数的基本长度，用二进制数位的长度来衡量
决定着寄存器、加法器、数据总线等部件的位数，直接影响着硬件 的代价
主存容量
以字节为单位来计算
1B=8bit
1KB=1024B
1MB=1024KB 1GB=1024MB
运算速度
用每秒能执行的指令条数来表示
单位—MIPS (Million Instructions Per Second, 每 秒百万条指令)
28
内存储器(简称内存或主存) 存取速度快 成本高、容量相对较小
直接与CPU连接，CPU(指令)可以 对内存中的指令及数据进行读、写 操作
属于挥发性存储器(volatile)，用 于临时存放正在运行的程序和数据
第2章 微型计算机硬件系统
2.3.1 存储器的结构
三级存储结构
（1）高速缓冲存储器 （2）主存储器 （3）外存储器
第2章 微型计算机硬件系统
台式PC机(立式)的主机箱
微型计算机的硬件组成PPT课件
▪ 1982年的80286芯片虽然是16位芯片，但是其内部已包含13.4万个晶体 管，时钟频率也达到了前所未有的20MHz。其内、外部数据总线均为 16位，地址总线为24位，可以使用16MB内存，可使用的工作方式包括 实模式和保护模式两种。
▪ 三十二位微处理器的代表产品首推Intel公司1985年推出的80386，这是 一种全三十二位微处理器芯片，也是X86家族中第一款三十二位芯片， 其内部包含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，后逐步提高到 33MHz。8 0386的内部和外部数据总线都是32位，地址总线也是32位， 可以寻址到4GB内存。它除了具有实模式和保护模式 以外，还增加了 一种虚拟86的工作方式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多 任务能力。1989年Intel公 司又推出准三十二位处理器芯片80386SX。 它的内部数据总线为三十二位，与80386相同，外部数据总线为十六 位。 也就是说，80386SX的内部处理速度与80386接近，也支持真正的多任 务操作，而它又可以接受为80286开发 输入/输出接口芯片。80386SX 的性能优于80286，而价格只是80386的三分之一。386处理器没有内 置协处理器，因此不能执行浮点运算指令，如果您需要进行浮点运算时， 必须额外购买昂贵的80387协处理器芯片。
2.1.1 CPU的发展
▪ CPU从最初发展至今已经有二十多年的历史了，这期间，按照其处理 信息的字长，CPU可以分为：四位微处 理器、八位微处理器、十六位
微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。
➢ INTEL
▪ 1971年，早期的Intel公司推出了世界上第一台微处理器4004，这便是 第一个用于计算机的四位微处理器， 它包含2300个晶体管
▪ 三十二位微处理器的代表产品首推Intel公司1985年推出的80386，这是 一种全三十二位微处理器芯片，也是X86家族中第一款三十二位芯片， 其内部包含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，后逐步提高到 33MHz。8 0386的内部和外部数据总线都是32位，地址总线也是32位， 可以寻址到4GB内存。它除了具有实模式和保护模式 以外，还增加了 一种虚拟86的工作方式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多 任务能力。1989年Intel公 司又推出准三十二位处理器芯片80386SX。 它的内部数据总线为三十二位，与80386相同，外部数据总线为十六 位。 也就是说，80386SX的内部处理速度与80386接近，也支持真正的多任 务操作，而它又可以接受为80286开发 输入/输出接口芯片。80386SX 的性能优于80286，而价格只是80386的三分之一。386处理器没有内 置协处理器，因此不能执行浮点运算指令，如果您需要进行浮点运算时， 必须额外购买昂贵的80387协处理器芯片。
2.1.1 CPU的发展
▪ CPU从最初发展至今已经有二十多年的历史了，这期间，按照其处理 信息的字长，CPU可以分为：四位微处 理器、八位微处理器、十六位
微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。
➢ INTEL
▪ 1971年，早期的Intel公司推出了世界上第一台微处理器4004，这便是 第一个用于计算机的四位微处理器， 它包含2300个晶体管
微机原理 第三章 微处理器
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表3.1 通用寄存器的特定用法
寄存器 操作 寄存器 操作 在移位指令中作 移位次数计数器
AX
字乘，字除，字I/O
CL
AL
字节乘，字节除，字节I/O， 查表转换，十进制运算
字节乘，字节除
DX
字乘，字除指令 中作辅助累加器
堆栈操作，做堆 栈指针
AH
SP
BX
查表转换,做基址寄存器
SI
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2）逻辑地址与物理地址
逻辑地址（LA）和物理地址（PA）：
物理地址：就是存储器的实际地址，它是指CPU和存储器 进行数据交换时所使用的地址（20位）。
逻辑地址：是在程序中使用的地址，它由段基址和偏移地
址两部分组成（16位）。
物理地址=段基址（左移4位）＋偏移量
形成20位段 起始地址 16位
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2 . 8086/8088CPU的寄存器结构
8086/8088CPU中可供编程使用的有14个16位寄存器， 按其用途可分为3类：通用寄存器、段寄存器、指针和标 志寄存器，如所示。
AH BH CH DH SP BP SI DI FLAGS IP CS DS SS ES AL BL CL DL 累加器 基址寄存器 计数寄存器 数据寄存器 数据寄存器 通用寄存器 地址指针和 变址寄存器
2
3 4 5
6
存取一般变量（除3、4、5项外）
DS
有效地址EA
根据寻址方式计算出来的偏移量又叫操作数的有效地址EA
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4. CPU对堆栈的设置与操作
堆栈的功能：用于暂存数据和现场保护 （特别是在过程调用或中断处理时暂存断 点信息） 堆栈的解释：实际上是由特定存储单元 构成的一个存储区，只是在这个存储区中 信息的出入严格按照“先进后出”或“后 进先出”的规则进行。
七年级信息技术上册 第一章 微型计算机概述课件课件
微处理器具有运算和控制功能，是整个微型计算机的核心，也称中央处理器CPU（Central Processing Unit）。
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
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
2微型计算机基础
❖2.1.2 微处理器（CPU）
运算器、控制器和一组寄存器，合在一个芯 片上称之为CPU （Central Processing Unit）。
功能：进行算术运算、逻辑运算。 ❖下图是各种类型的CPU。
图2-6 8086
图2-7 8088
Sunday, April 12, 2020
计算机基础教研室
图2-8 80286
Company Lo2g1o
2.2 外存储器
❖外存储器用于存储暂时不用的程序和数据，外存储器有 磁存储器、光存储器、和U盘存储器等。它们存储容量大， 访问时间相对内存也要慢得多。
图2-16 硬盘
图2-17 光驱
图2-18 U盘
Sunday, April 12, 2020
计算机基础教研室
Company Lo2g2o
计算机基础教研室
Company Lo3g0o
2.3 输出输入设备
❖外围设备中显示器、键盘和鼠标是必须选择的部件。 除了这些还有其他的一些设备如下图：
图2-19 显示器
图2-20 键盘
图2-21 鼠标
Sunday, April 12, 2020
计算机基础教研室
Company Lo3g1o
图2-22 打印机
Sunday, April 12, 2020
计算机基础教研室
Company Lo2g9o
其他外存
❖2.U盘（优盘）或Flash盘（闪盘）： ❖是利用Flash闪存芯片为存储介质，采用USB接口， 可擦写100万次的新型移动存储产品。 ❖存储容量由256MB-1GB等
Sunday, April 12, 2020
2.2.1 硬盘存储器
❖硬盘 ❖硬盘的盘片由多个平行的圆形磁盘片组成。每片 磁盘都有读写磁头，在控制器的统一控制下沿着磁 盘表面径向同步移动。 ❖柱面：将几层盘片上具有相同半径的磁道看成是 一个柱面。
第一章 微型计算机系统的基本组成
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4
CMOS
主板
ISA插槽
主板电池 控制芯片 PCI插槽 / 串行 并口插 槽 Socket7 插槽 键盘插座 CACHE 内存插槽
Pentium （奔腾）主板 奔腾）
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外围设备连接口
PS/2 鼠标接口 打印机接口(25 针孔)
键盘接口
COM1 USB 接口 (9 针孔)
COM2 (9 针孔)
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1．系统软件
系统软件是管理、监控、维护计算机 系统软件是管理、 监控 、 资源（包括硬件与软件）的软件。包括： 资源（包括硬件与软件）的软件。包括： ⑴ 操作系统 ⑵ 程序设计语言 ⑶ 各种程序设计语言的处理程序 ⑷ 工具软件
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2．应用软件 ．
应用软件是用户为了解决实际问题 而编制的各种程序。如各种工程计算、 而编制的各种程序。如各种工程计算、模 拟过程、辅助设计和管理程序、文字处理 拟过程、辅助设计和管理程序、 和各种图形处理软件等等。 和各种图形处理软件等等。
光盘驱动器
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DVD外形 外形
返回本节
6 输入设备 键盘
功能键 主键盘和 打字键 控制键 小数字键 编辑键 状态显示灯
104键盘 键盘
返回本节
键 Shift
名
功
能
又称上档键， 又称上档键，利用此键来输入上档字符 大写字母锁定键， 大写字母锁定键，利用此键来输入大写字母 位于键盘最下面的一个最长的键，按下空格键， 位于键盘最下面的一个最长的键，按下空格键，将输入一个空 格字符 按下此键可使光标回退一格， 按下此键可使光标回退一格，删除光标左边的一个字符 回车键。按下此键，表示前面的输入结束 回车键。按下此键， 制表定位键 转换键， 转换键，此键通常和其他键组成特殊功能键 控制键， 控制键，通常和其他键组合在一起使用 系统的热启动， 使用的方法是： 按住Ctrl和 Alt键不放 ， 再击 键不放， 系统的热启动 ， 使用的方法是 ： 按住 和 键不放 打Del键 键 返回本节
微型计算机组成计算机硬件结构图
从前端表面上可以分为 球面、柱面、平面、平面直 角和完全平面等类型。 ■
评价显示器指标
（1）分辨率 指像素数，在屏幕上共有多少行扫描线，每一 行扫描线中共有多少个点 如 640×480 800×600 1024×768 1280×1024等 （2）点距 像素中心与像素中心之间的距离，电子束每扫描 两 个 点 之 间 的 距 离 , 一 般 有 0.31mm 0.28mm 0.26mm 0.25mm等 （3）扫描方式 逐行扫描 （有绿色环保标志，同时可防静电低发热防幅射 消磁） 隔行扫描 （4）尺寸(指屏幕对角线长度) 一般有14，15，17，19、21 英寸或更大 ■
位置
主机箱内
（内存条）
机箱内（硬盘） 机箱外（磁盘/ 光盘/ 散存 / 移动硬盘…）
半导体 物理介质 (电子设备) 临时存放 存储时效 断电后信息消失 快 存取速度
与CPU直接交换信息
容量
较小
磁设备 光设备 永久存储 信息不受电源影响 慢 难与CPU速度匹配 大（无限）
功能
存放系统当前正在 处理和执行的信息
I/O总线
DB 数据总线 AB 地址总线 CB 控制总线
总线
I/O控制器
外存储器
输入设备
输出设备
系统板 上有多个扩 展槽，用来 连接各种接 口板，扩展 槽与Ｉ/O总 线相连。
中央处理器 CPU
（Central Processing Unit）
CPU都集成在 一块芯片上称之为 微处理器，它是微 机的核心部件。
打印机
• 针式打印机 点阵 9针 16针 24针 • 喷墨打印机 使用专用墨水 • 激光打印机 无噪声 、 分 辨 率 高、 打 印速度快
微型计算机组成
微型计算机的硬件组成
微型计算机的硬件组成一、CPU、内存、接口和总线的概念点击折叠视频：CPU、内存、接口和总线的概念1微型计算机的结构微型计算机包含了多种系列、档次和型号等。
这些计算机的共同特点是体积小，适合放在办公桌上使用，而且每个时刻只能一人使用，因此又称为个人计算机（PC）。
图1-3是PC的典型结构。
2主板主板是固定在微型计算机主机箱箱体上的一块电路板。
主板上装有大量的有源电子元件。
其中主要组件有CMOS、基本输入输出系统（BIOS）、高速缓冲存储器（cache）、内存插槽、CPU插槽、键盘接口、软盘驱动器接口、硬盘驱动器接口、总线扩展插槽（提供ISA、PCI 等扩展槽）、串行接口（COM1、COM2）、并行接口（打印机接口LPT1）、USB接口等。
因此，主板是计算机各种部件相互连接的纽带和桥梁。
3中央处理器中央处理器（CPU）是计算机的核心，包括运算器、控制器和寄存器等。
计算机的运转是在CPU的指挥控制下实现的，所有的算术运算和逻辑运算都是由它完成的。
因此，CPU是决定计算机速度、处理能力和产品档次的关键部件。
图1-3 PC的典型结构4内存储器存储器分为内存储器和外存储器，通常分别简称为内存和外存。
内存是计算机的主要工作存储器，是计算机用于直接存取程序和数据的地方。
计算机在执行程序前必须将程序和数据装入内存中，这种装入信息的操作称为“写入”；所执行的指令及处理的数据，也必须从内存取出，这种取出信息的操作称为“读出”。
存储器读出信息后，原内容保持不变；向存储器写入信息，则原内容被新内容所代替。
由于内存是由半导体器件构成的，没有机械装置，所以内存的读写速度远远高于外存，但容量也相对较小，主要用来存放计算机正在使用的程序和数据。
内存又分如下两种：（1）只读存储器ROM只读存储器（Read Only Memory，ROM）存储的内容由厂家一次性写入，并永久保存下来，用户只能从ROM读出原有内容，不能再向其写入新内容，因此称为只读存储器。
微型计算机硬件
ROM: 存放内容只能读不能写。（用特殊方法写入）
特点：ROM中的数据断电后仍然保存。 （2）随机存取存储器（RAM —Random Access Memory ）
RAM：存放用户数据和程序。断电后内容丢失，RAM中的内容 可随时读写。
系统对内存的识别是以Byte（字节）为单位，每个字节由8位二进制数组成。
CPU插槽 芯片组 内存插槽 系统BIOS，提供最基本的硬件控制功能板的板载功能 随着主板技术的发展，主板已经不单一的是搭 载CPU、内存、硬盘以及外设的平台，而是可以附加 许多原来由各种类型的卡所承担的功能。这些功能 称为板载功能。
限变得模糊，大、小、微型计算机的工作原理和系 统结构相类似。
微型计算机可分为IBM-PC兼容机和苹果机两大类。
微型计算机硬件
微机系统结构示意图
微型计算机硬件系统是由中央处理器、存储器、 I/O （输入/输出）设备及其接口电路和总线组成。
中 央 处 理 器 内存插槽 主存储器 外存接口 硬盘等 I/O接口 键盘显示 其他I/O 各种外设
CPU
Cache
RAM
外存
（3）外部存储器（硬盘、光盘、移动盘）
外存特点：顺序存取/块存取，容量大，速度慢，价格低；不能 由CPU直接访问，存放暂时不用的数据和程序。 1）硬盘 硬盘存储器的基本组成是硬盘盘片和硬盘驱动器，硬盘盘片由 涂有磁性材料的铝合金构成。 磁道 柱面
扇区
特点：工作速度较快、存储容量大，已超过 1TB，一般配置的硬盘容量为几百GB。 硬盘驱动器:常用字母C:、D: ……来标识。 柱面：磁盘上同一编号的磁道构成柱面
学习的重点是理解和掌握计算机硬件系统的组
成，了解和认识微型计算机的各部分设备。初步掌 握微型计算机硬件设备的正确连接方法及购机常识。
特点：ROM中的数据断电后仍然保存。 （2）随机存取存储器（RAM —Random Access Memory ）
RAM：存放用户数据和程序。断电后内容丢失，RAM中的内容 可随时读写。
系统对内存的识别是以Byte（字节）为单位，每个字节由8位二进制数组成。
CPU插槽 芯片组 内存插槽 系统BIOS，提供最基本的硬件控制功能板的板载功能 随着主板技术的发展，主板已经不单一的是搭 载CPU、内存、硬盘以及外设的平台，而是可以附加 许多原来由各种类型的卡所承担的功能。这些功能 称为板载功能。
限变得模糊，大、小、微型计算机的工作原理和系 统结构相类似。
微型计算机可分为IBM-PC兼容机和苹果机两大类。
微型计算机硬件
微机系统结构示意图
微型计算机硬件系统是由中央处理器、存储器、 I/O （输入/输出）设备及其接口电路和总线组成。
中 央 处 理 器 内存插槽 主存储器 外存接口 硬盘等 I/O接口 键盘显示 其他I/O 各种外设
CPU
Cache
RAM
外存
（3）外部存储器（硬盘、光盘、移动盘）
外存特点：顺序存取/块存取，容量大，速度慢，价格低；不能 由CPU直接访问，存放暂时不用的数据和程序。 1）硬盘 硬盘存储器的基本组成是硬盘盘片和硬盘驱动器，硬盘盘片由 涂有磁性材料的铝合金构成。 磁道 柱面
扇区
特点：工作速度较快、存储容量大，已超过 1TB，一般配置的硬盘容量为几百GB。 硬盘驱动器:常用字母C:、D: ……来标识。 柱面：磁盘上同一编号的磁道构成柱面
学习的重点是理解和掌握计算机硬件系统的组
成，了解和认识微型计算机的各部分设备。初步掌 握微型计算机硬件设备的正确连接方法及购机常识。
第2章 微型计算机和微处理器的结构
2.1.1 微处理器（微处理机）
微处理器：是微型计算机的中央处理部件，是由一片 或几片大规模集成电路组成的中央处理器，一般也称 CPU（Center Process Unit）。其内部通常包括算术逻辑 部件，累加器、通用寄存器组，程序计数器，时序和控制 逻辑部件，内部总线等等。 2.1.2 存储器
存储结果 1
取指令 4
……
EU
……
译码 1
执行 1
译码 2
执行 2
……
（b）流水处理
如图： 8086/8088 CPU 由于指令执行部件EU和总线接口 部件BIU相互独立，可并行操作，进行流水线处理。若一条指 令执行过程中不需要从存储器取操作数和向存储器存储结果， 即不占CPU总线时间，总线接口部件便可对下一条要执行的指 令预取。可见。采用流水线技术提高了指令执行速度。
2.2.3 8086/8088微处理器的功能结构 从功能上来看，8086/8088 CPU可分为两部分，即总线接 口部件BIU（Bus Interface Unit）和执行部件EU（Execution Unit）。
图2.3 8086/8088CPU内部功能结构图
(1) 执行部件（EU）
功能：负责指令的执行。(主要进行8位及16位的各种运算) 组成：①ALU(算术逻辑单元)； ②通用寄存器组； ③标志寄存器（ FLAGS ）。 ①通用寄存器（AX、BX、CX、DX） 8086 有4个16位的通用寄存器（AX、BX、CX、DX）， 可以存放16位的操作数，也可分为8个8位的寄存器（AL、AH； BL、BH；CL、CH；DL、DH）来使用。其中AX称为累加器， BX称为基址寄存器，CX称为计数寄存器，DX称为数据寄存 器。这些寄存器在具体使用上有一定的差别，如表2-1所示。
微型计算机硬件组成
3. 内存插槽
此插槽是主板 上用来安装内 存条的地方， 如图3.15所示。
图3.15 主板上的内存插槽
4．PCI 插槽 PCI扩展槽 的长度较短， 呈白色，一 般有2个至6 个，通常用 来安装声卡、 网卡、电视 卡等等，如 图3.16所示。
图3.16 主板上的PCI插槽
5．IDE 驱动器和软驱接口 6．SATA 硬盘数据线接口
图3.4 液晶一体 机
图3.5 准系统机
图3.6 笔记本电脑 图3.7 平板电脑
主机系统
主机系统是微机的主要组成部件，一般包括中 央处理器、主板、内存、硬盘、软驱、光驱等。
中央处理器CPU
在微型计算机中，运算器和控制器被制作在同一 块半导体芯片内，被称为中央处理器，也称微处理器， 如图3.8所示。CPU是整个微机硬件系统的核心，是 计算机的重要部件，负责对信息和数据进行运算和处 理，并实现本身运行过程的自动化。其作用相当于人 的大脑，控制着整台电脑的运行。
总线与接口
任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接， 但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直 接连接，那么连线将会错综复杂，甚至难以实现。为了简化硬 件电路设计、简化系统结构，常用一组线路，配置以适当的接 口电路，与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路被称 为总线。 采用总线结构便于部件和设备的扩充，尤其制定了统一的 总线标准则容易使不同设备间实现互连。按总线的功能可分为： 地址总线、数据总线、控制总线 。通常所说的总线都包括上述 三个组成部分，地址总线用来传送地址信息，数据总线用来传 送数据信息，控制总线用来传送各种控制信号。
1．硬盘的性能指标
（1）容量 （2）转速 （3）平均寻道时间 （4）单碟容量 （5）缓存 （6）数据传输率
微型计算机及其体系结构
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1.2.2 微型计算机的软件系统
微机的软件系统由系统软件、应用软件和支撑 软件组成。
1．系统软件 系统软件通常包括：操作系统、语言处理程序、
诊断调试程序、设备驱动程序以及为提高机器 效率而设计的各种程序。在系统软件中，最重 要的软件当属操作系统，即OS（Operating System），所有的应用程序，包括系统软件 中的一些程序，都要在操作系统构筑的平台上 运行。
机等。 按用途分：工业过程控制机与数据处理机等。 按芯片型号分：286机，386机，486机与
Pentium机等。 按组装形式分：单片机、单板机与多板微型计
算机等。
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（1）单片机：如果将构成微型计算机的各 功能部件（CPU，RAM，ROM及I/O接口 电路）集成在同一块大规模集成电路芯片 上，一个芯片就是一台微型机，则该微型 机就称为单片微型计算机，简称单片机。
（3）自动化仪器、仪表及装置。在仪器、仪表及装 置中使用微处理器或微型计算机，可明显增强功能， 提高性能，减小重量和体积。
（4）信息管理与办公自动化。现代企事业单位和政 府、军队各部门要管理的内容，如财务管理、人事 档案管理、情报资料管理、仓库材料管理、生产计 划管理、信贷业务管理等。
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4．系统总线（System Bus）
所谓“总线”，是指传递信息的一组公用总线。系 统总线可分为3组：
（1）传送地址信息的总线称“地址总线”，即AB。 （2）传送数据信息的总线称“数据总线”，即DB。 （3）传送控制信息的总线称“控制总线”，即CB。
在一个系统中，除了CPU有控制使用总线的能力 外，DMA控制器和协处理器等一些设备也有控制和使 用总线的能力，它们被称为“总线主控设备”或 “总线请求设备”；而连在总线上的存储器和I/O设 备是被访问和控制的对象，它们被称为“总线被控 设备”。
第02章 微型计算机系统中的微处理器
主要引线（最小模式下）：
8088是工作在最小还是最大模式由MN/MX端状态决 定。MN/MX=0工作于最大模式，反之工作于最小模式
AD7---AD0：低8位地址和数据信号分时复 用。在传送地址信号时为单 向，传送数据信号时为双向。 A19--- A16：高4位地址信号，分时复用。 A15--- A8 ：输出8位地址信号。
第2章 微型计算机系统中的微处理器
2.1 微型计算机的组成及工作原理 2.1.1微型计算机基本结构（冯诺依曼结构）
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
2.1.2微处理器CPU
1、寄存器组 2、算术逻辑单元ALU 3、控制器 （1）程序计数器PC （2）地址寄存器AR （3）数据寄存器DR （4）指令寄存器IR和指令译码器ID （5）时许部件
2.1.3 总线
1、DB 2、AB 3、CB
2.1.4 存储器----P11 通常指内存，有读、写操作
图2-13 8086CPU最小模式下的典型配置
2．最大工作模式
由图2-4可知， 最大模式配 置和最小模 式配置有一 个主要的差 别： 最大模 式下多了 8288总线控 制器。
图2-4 8086CPU最大工作 模式下的典型配置
2.6 8086的总线时序
1．读周期的时序 2．写周期的时序
1．读周期的时序（图2-9）
第2章
微型计算机系统的组成
微型计算机组成仍然遵循冯•诺伊曼结构，它由微处理器、内存储器、输入输出接口和系统总线组成，它采用总线（Bus）结构，如图1所示。
微处理器的性能决定了整个微型计算机的各项关键指标，输入输出接口电路是主机与外部设备连接的逻辑控制部件，总线为CPU和其他部件之间提供信息传输通道，包括数据总线（Data Bus，DB）、地址总线（Address Bus，AB）和控制总线（Control Bus，CB）。
图1微型计算机的总线结构1．地址总线AB传送CPU发出的地址信息，用于传送内存、输入输出接口地址信号，CPU按此地址寻找数据，是单向总线。
地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小，一般来说，若地址总线为n位，则可寻址空间为2n字节。
2．数据总线DB传送数据信号，是CPU与内存及输入输出接口之间传输数据的通道，是双向总线，CPU既可通过DB从内存或输入设备接口电路读入数据，又可通过DB将CPU内部数据送至内存或输出设备接口电路。
3．控制总线CB用来传送控制信号和时序信号。
控制信号中，有的是CPU向内存及外设I/O接口电路发出的信息，如读/写信号、片选信号、中断响应信号等；有的是外设等其他部件发送给CPU信息的。
因此，控制总线的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控制需要而定。
实际上控制总线的具体情况主要取决于CPU。
由于把大规模集成电路技术引入微型计算机的设计中，使得微型计算机中的器件高度集成，器件功能相对独立。
特别要提到的是微型计算机的总线结构，它是一个独特的结构。
有了总线结构以后，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，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，使系统功能得到扩展。
以微型计算机为主体，配上系统软件和外设之后，就组成了微型计算机系统。
微型计算机的硬件主要有：1．主板主板（Main board）又称系统板（System board）或母板（Mother board），是微机系统中最大的一块电路板。
微型计算机的结构体系
第一节
计算机图形学概述
微型计算机系统的基本结构体系
基本概念
（1）微处理器
它通常指的是一个能独立工作的中央处理器CPU （Central Processing Unit）。它包括运算器ALU （Arithmetic Logic Unit）、控制器CU（Control Unit）和一 组寄存器堆。为了与大、中、小型机的中央处理器（CPU） 区分，微处理器通常简称为MP（Microprocessor）或MPU （Microprocessing Unit）。微处理器通常集成封装在一块 芯片中，这块芯片称为微处理器芯片。微处理器是微型计 算机的中央处理器。
第一节
计算机图形学概述
微型计算机系统的基本结构体系
基本概念
（2）微型计算机主机（简称：微型计算机） 用总线将微处理器、内存储器、输入输出接口连接起
来，再配以电源、地、时钟等，就构成了微型计算机主 机，简称为MC（Microcomputer：微型计算机）。
（3）微型计算机系统 微型计算机主机再配上相应的软件、输入输出设备，
计算机图形学概述
接口与通信
第一章
计算机图形学概述
概述
1.1 微型计算机系统的基本结构体系
1.2 接口与通信的基本概念
1.3 IBM PC系列机系统
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目录
计算机图形学概述
1.1微型计算机系统的基本结构体系
（1）微型计算机系统的基本结构
（）微型计算机的结构体系
1.2接口与通信的基本概念
（1）接口（Interface） （2）通信（Communication）
（一）微型计算机系统的基本结构
1-1.典型微型计算机系统的结构
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课程内容与学时分配
章 节 内 容 绪论 8086系统结构 8086的寻址方式和指令系统 学 时 4 6 12 第一章 第二章 第三章
第四章
第五章 第六章
汇编语言程序设计
存储器 输入/输出接口
10
6 2
第七章
第八章 第九章 第十一章
微型计算机中断系统
可编程计数器/定时器8253及 其应用 可编程外围接口芯片8255A及 其应用 模数和数模转换
6
4 4 自学
第一章
微型计算机概述
1.1 微型计算机的发展概况 1.2 微型计算机的基本结构 1.3 微型计算机系统 1.4 微型计算机的应用
1.1
微型计算机的发展概况
微型计算机的发展历史
计算机是20世纪发展最为迅速，普及程度最高、应 用最为广泛的科学技术之一。自1946年世界第一台计算 机在美国诞生至今，经过半个多世纪的发展，计算机已 经渗透到国民经济和社会生活的各个领域，极大地改变 着人们的工作方式和生活方式，转化为推动社会前进的 巨大的生产力。
大型机：指令多、速度快、存储容量大、可连接数以百 计终端机，快速处理巨量的资料
中型机、小型机：规模小、结构简单、便于推广
微型机：体积小、重量轻、价格低廉 ；
采用大规模和超大规模集成电路；
可靠性好、结构灵活；内部元件少、、仪表、
教学、医疗、家电
在50多年的发展历史中，计算机经历了采用电 子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路以及超 大规模集成电路的发展历程。未来将为人工智能计 算机，模拟人脑的思维。 但是计算机真正的辉煌时期是从1971年第一片 微处理器（Microprocessor）诞生之日起，计算机 便以惊人的速度发展，在此后的30多年时间里，微 处理器发展：从美国Intel公司的4004、8008、 8080、8085、8086、80186、80286、80386、80486 发展到Pentium、 Pentium Pro、PentiumⅡ、 Pentium Ⅲ、 Pentium Ⅳ、Itanium 等。
本 课程是我校电气信息类非计算机专业必修的 主干专业基础课程之一，针对人才培养目标，课程 体系和教学内容紧紧围绕“厚基础，重能力”的培 养目标，强调理论与实践并重，注重培养学生知识 应用能力和适应课程特点的学习方法。通过课程学 习，不仅使学生掌握微机的基本组成结构和工作原 理，更重要的是通过实践环节的训练，加深对理论 知识理解，着重掌握计算机接口软硬件设计能力， 为学生后续专业课程的学习奠定厚实的理论基础， 培养学生分析问题、解决问题的能力。为嵌入式系 统开发打下良好的基础。
集成度：2000管/片 价格低廉、使用方便，主要应用于简单计算与控制。
第二代（1973－1978年）：中高档8位微处理器时代
1973年，Intel公司推出了性能更好的8位微处理器8080。 Motorola公司的M6800，Zilog公司的Z80，Intel公司的8085，Rockwell与 MOS Technology的6502等。 通常人们把这一时期的微处理器称为第二代微处理器。 特点 字长： 8位 时钟频率： 2～4MHz 平均执行指令时间： 1～2 μs 集成度：5000 ～ 10000管/片
这一时期推出的微型计算机，在系统设计上考虑了机器间的兼容性，接口 的标准化和通用性，外围配套电路种类齐全、功能完善。在系统软件方面， 除可使用汇编语言外，还配用高级语言和操作系统。已经广泛用于数据处 理、工业控制、汽车、电子、智能仪器仪表和家电等领域。
第三代（1978-1980年）：16位微处理器时代
Intel公司的8086/8088、Motorola公司的M68000和 Zilog 公司的Z8000 特点 字长： 16位 时钟频率： 4～40MHz 平均执行指令时间： 0.5 μs
集成度：20000 ～ 60000管/片
第四代（1983-1993年）：32位微处理器时期
Intel公司推出80186、80286 1985年， Intel公司推出能进行多任务处理的32位微处 理器80386，同时有Motorola公司的M68020 1989年， Intel公司推出80486，同期有Motorola公司的 M68040 特点 字长： 32位
课程名称 技术） 学 时
微型计算机原理（微机原理与接口 52/12（48/15）
选用教材 技术 学出版社.
主讲教师 授课对象 授课方式
吴秀清主编.微型计算机原理与接口 [M]（第三版）.合肥：中国科技大
叶爱芹 电子信息工程、机械自动化 多媒体与板书相结合
前修课程：电路原理、模拟电子电路、数字电子
课程在专业学科中的地位与作用
第六代（1997至今）：加强型Pentium时代
1997年到1999年，Intel公司的Pentium Ⅱ 、Pentium Ⅲ AMD公司的AMD-K7，这些芯片的集成度高达750万管/片， 时钟频率达到750MHz。 2000年， Intel公司的Pentium Ⅳ 2001年底， Pentium Ⅳ主频高达2GHz，具有4200万只晶 体管，主流高端32位CPU市场的佼佼者。 AMD公司的Athlon CPU，1.33GHz主频及2GHz主频。 2006年，Core系列。支持64位计算。
第一代（1971-1973年）：4位和低档8位微处理器时代
典型产品有Intel 4004(1971年、4位)和Intel 8008（1972 年、8位）。 通常人们把Intel 4004(4位)和Intel 8008（8位）称为第一 代微处理器。
特点
字长： 4位或8位 时钟频率：1MHz
平均执行指令时间：20μs
时钟频率： 10～120MHz
平均执行指令时间： 0.2μs 集成度：几十万～上百万管/片
第五代（1993～1996）：Pentium微处理器的时代
1993年3月，Intel公司的奔腾（Pentium）
时钟频率：60/66MHz
运行速度：112MIPS 集成度：310万管/片 1995年2月， Intel公司的Pentium Pro 时钟频率：166MHz以上 集成度：550万管/片 1996年 Intel公司的Pentium MMX （多能奔腾）
计算机按其性能、价格和体积等的不同，可分为巨 型机、大型机、中型机、小型机、微型机
巨型机：功能最强、精度最高、速度最快、价格最贵 高科技难题、每秒十几万亿次浮点运算（太拉级） 131万亿次 日本 模拟气候实现精确的气象预报 模拟与设计可控核聚变 模拟核武器行为及破译密码 应用纳米技术模拟与设计新的电子器件