微型计算机系统的结构与配置
微型计算机系统的组成
CPU主频、外频和倍频系数关系如下： CPU主频 = CPU外频 × 倍频系数 （5）前端总线频率。前端总线（FSB：Front Side Bus） 指主板芯片组中的北桥芯片与CPU之间传输数据的通 道，因此也可以称为是CPU的外部总线。
图 2-5 80486
图 2 -6 P en tiu m P ro
微型计算机系统的组成
2.2 中央处理器CPU
2.2.1 CPU主要指标、技术和发展 3、CPU的发展
几种CPU的外观图如下所示。
图 2 -7 C elero n
图 2 -8 P en tiu m 4
图 2 -9 Itan iu m
微型计算机系统的组成
输出设备
机 外存储器
系
统
操作系统
的
语言处理系统
系统软件
组
系统服务程序
成
软件系统
数据库管理系统
文字处理软件
应用软件
表格处理软件 辅助设计软件
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微型计算机系统的组成实时控制软件
2.2 中央处理器CPU
2.2.1 CPU主要指标、技术和发展 1、CPU主要性能指标 （1）CPU字长：CPU的字长（位数）通常是指
2.1 概述
2.1.2 软件系统
系统软件
监控程序 操作系统 编辑程序 解释程序 编译程序 诊断程序
软件 程序设计语言
机器语言 汇编语言 高级语言
应 用 软 件 ：如 软 件 包 、数 据 库 等
微型计算机系统的组成
主机
中央处理器
运算器 控制器
内存储器
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
第2章微型计算机的组成及应用
2. 微型计算机分类
按主机、I/0接口和系统总线组成部件所在位置 划分为：
① 单片机：组成部件集成在一个超大规模芯片 上，用于控制仪器仪表等。、
② 单板机：各组成部件装配在一块电路板上， 常用于实验控制。
③ 多板机：各组成部件装配在多块电路板上， 如台式微型计算机、便携式PC机。
2.1.2 微型计算机系统的配件
2.4.2 CMOS
“小随机存储器”，靠电池供电。用于保存系统当 前配置，如系统日期和时间、硬盘格式和容量、内存 容量等。这些信息既是系统启动时必读信息，也是更 新硬件时要修改的信息。
2.4.3 高速缓存Cache
为了解决CPU与内存之间速度不匹配的问题，引 入高速缓存技术。高速缓存介于内存和CPU之间，是高 速存取信息的芯片。它存取速度比内存快，但容量不 大，主要用于存放当前使用最多的程序段和数据块， 并以接近CPU的速度向CPU提供程序指令和数据。
AGP（Accelerated Graphics Port）扩展槽：专门用于图形显示 卡，是在PCI总线基础上发展起来的，主要针对图形显示方面 进行了优化。AGP插槽通常是棕色，随着显卡速度的提高， AGP接口已经不能满足显卡传输数据速度的要求，目前AGP 显卡已经逐渐被PCI Express接口显卡所取代。
2.4 微型机系统存储器
内存是微机重要配置之一，内存容量及性能是影响微机性 能的重要因素。在Pentium Ⅲ系列微型计算机中，内存条以使 用168 Pin SDRAM(同步动态随机存取存储器 )型为主，目前在 Pentium 4系列微型计算机中，多数采用DDR内存条。
图2.3.1 微型计算机内存储器（条）
为方便识别主板上的各种接口，PC99技术规格规 范了主板设计要求，提出主板各接口必须采用颜色识 别标识。
第三章 微型计算机系统
只读存储器（Read Only Memory ）简称ROM， 一般不能写入，即机器掉电，这些数据 也不会丢失。用于存放重复使用固定不 变的程序，典型的如ROM BIOS，用于存 放计算机启动所需指令。 另外，PROM为一次可编程ROM，EPRO M为可擦除可编程ROM。新型的FROM 为电可擦除可编程ROM。
声卡
投影机
实物投影机
外存储器
功能和特点：
外存储器用来存放需要永久保存的或相 对来说暂时不用的各种数据和程序。外存储 器不能被CPU直接访问，必须通过专门设备将 存储在外存中的信息先调入内存中才能为CPU 所利用。外存存取速度慢，但存储容量大， 价格低廉，而且大部分可以移动，便于不同 计算机之间进行信息交流。
内存一般采用半导体存储单元，包括随即
存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM ）和闪存和CMOS。
常见的几种内存条
随机存取存储器（Random Access Memory）简称RA M，信息既可以读取，也可以写入，当机器电源 关闭时，存于其中的数据就会丢失。负责临时存 放CPU处理的数据和处理这些数据的程序。 RAM可以分为动态RAM（DRAM）和静态RAM （SRAM），两者区别在于DRAM采用电容上的 电荷有无来表示1和0，所以需要定期刷新，而S RAM采用触发器的开关表示1和0，无需刷新， 速度比DRAM快。
常用输出设备：
微型计算机中常用的输出设备有显示器、 打印机、绘图仪、投影机等。
显示器
显示器由监视器和显示控制适配器（显示 卡）组成。显示器可以分为单色显示器和彩色 显示器两种。有CRT显示器和液晶显示器主要 性能指标为分辨率。目前常用显示器分辩率为 800 × 600、1024 × 768等。
微型计算机由哪几部分组成
1微型计算机由哪几部分组成 ?（一）答：三部分：微型计算机（微处理器，存储器，I/0接口，系统总线），外围设备，电源。
2什么是微机的总线，分为哪三组？答：是传递信息的一组公用导线。
分三组：地址总线，数据总线，控制总线。
3 8086/8088CPU的内部结构分为哪两大模块，各自的主要功能是什么？答：总线接口部件（BIU）功能：根据执行单元EU的请求完成CPU与存储器或IO设备之间的数据传送。
执行部件（EU），作用：从指令对列中取出指令，对指令进行译码，发出相应的传送数据或算术的控制信号接受由总线接口部件传送来的数据或把数据传送到总线接口部件进行算术运算。
4 8086指令队列的作用是什么？答：作用是：在执行指令的同时从内存中取了一条指令或下几条指令，取来的指令放在指令队列中这样它就不需要象以往的计算机那样让CPU轮番进行取指和执行的工作，从而提高CPU的利用率。
5 8086的存储器空间最大可以为多少？怎样用16位寄存器实现对20位地址的寻址？完成逻辑地址到物理地址转换的部件是什么？答：8086的存储器空间最大可以为2^20（1MB）；8086计算机引入了分段管理机制，当CPU寻址某个存储单元时，先将段寄存器内的内容左移4位，然后加上指令中提供的16位偏移地址形成20位物理地址。
6 段寄存器CS＝1200H，指令指针寄存器IP=FF00H，此时，指令的物理地址为多少?指向这一物理地址的CS值和IP值是唯一的吗?答：指令的物理地址为21F00H；CS值和IP值不是唯一的，例如：CS=2100H，IP=0F00H。
7 设存储器的段地址是4ABFH，物理地址为50000H，其偏移地址为多少？答：偏移地址为54100H。
（物理地址=段地址*16+偏移地址）8 8086/8088CPU有哪几个状态标志位，有哪几个控制标志位？其意义各是什么？答：状态标志位有6个： ZF，SF，CF，OF，AF，PF。
其意思是用来反映指令执行的特征，通常是由CPU根据指令执行结果自动设置的；控制标志位有3个：DF，IF，TF。
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。
微型计算机系统的组成
软驱
光驱 显示器
键盘
鼠标
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显示器 键盘
笔记本
主机
鼠标 光驱
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微型计算机系统的组成
1、微机硬件系统 2、微机软件系统
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微机硬件系统
主机 输入设备 输出设备
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主机
主机包括： -电脑主板 -CPU（中央处理器，包括运算器和控
制器） -存储器：内存（RAM和ROM）和外存
（硬盘、光盘等） -输入输出接口
仪, 写字板,数 码像机等;
输出设备有:
显示器,音箱,打印机等.
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输入设备
话筒
手写 板
扫描 仪
数码 相机
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输出设备
打印 机
音 箱
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微机系统的组成
微型计算机由硬件系统和软件系统组成。 硬件指的是所能够看得见的组成计算机的 物理设备，例如：显示器、主机等，是构 成计算机的实体；软件是用来指挥计算机 完成具体工作的程序和数据，是整个计算 机的灵魂。
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硬件 系统
微机 系统
软件 系统
运算器 中央处理器
(CPU) 控制器
只读存储器（ROM） 存储器
随机读写存储器（RAM） 输入设备（键盘、鼠标、扫描仪等） 输出设备（显示器、打印机等）
系统软件（DOS、Windows 等） 应用软件（Office 等）
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微型计算机基本结构
• 从外观上看，微型计算机硬件主要包 括主机箱、显示器、常用 I/O 设备（如 鼠标、键盘等）。其中，主机箱里装 着微型计算机的大部分重要硬件设备， 如 CPU 、主板、内存、硬盘、光驱、 软驱、各种板卡，电源及各种连线等。 • 如果再配置声卡、音箱等，就构成了 一台多媒体计算机。为了特殊用途， 还需配置打印机、扫描仪等常用设备。
微型计算机系统结构图
• 简单地说，微型计算机系统是 由硬件系统和软件系统两大部 分组成。其中硬件系统主要包 括 CPU 、主板、存储器和输入 输出设备等；软件系统主要包 括系统软件和应用软件，它们 也包括了若干种分类。
2、微型计算机硬件系统 • 计算机硬件是指看得见摸得着的物 理装置，即机械器件、电子线路等 设备， 它是计算机系统的物质基 础 ，也是软件系统得以正常运行的 平台。
• 只读存储器用于存储由计算机 厂家为该机编写好的一些基本 的检测、控制、引导程序和系 统配置等，如系统的 BIOS 即 为 ROM 存储器。只读存储器的 特点是存储的信息只能读出， 不能写入，断电后信息不会丢 失。
• 随机存储器的特点是既可以读 出数据，也可以写入数据，因 此随机存储器又称为可读写存 储器。用于存放当前正在使用 或常要使用的程序和数据。随 机存储器只能在加电后保存数 据和程序，一旦断电则其内所 保存的所有信息将自然消失。
电源
2.2 CPU
• CPU(Central Processing Unit) 中文名称是中央处理器，微型计算 机的 CPU 又称为微处理器，是计 算机的核心部件，负责计算机系统 中最重要的算术运算和逻辑运算。 CPU 是判断计算机性能高低的首要 标准，它一般安插在主板的 CPU 插座上。
• CPU 的主要性能指标有芯片型号，如 Pentium P III ；时钟频率，如 800MH Z ；字长，即计算机一次能处 理的二进制位数，通常计算机的字长 为16位（早期），32位、64位，字长 越长，计算机的运算速度和效率越高。 • CPU 目前主要生产厂商有美国的 Intel( 英特尔 ) 、 AMD( 超微 ) 公司等， Intel 公司是 CPU 市场的 老大。
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专题一初识电脑
电脑也就是计算机，它是以电为能源，用来做计算工作的机器。
我们平时使用的一般是指个人电脑（Personal Computer），也称为PC，即微型计算机（Microcomputer），它是以微处理器芯片为核心构成的计算机。
一、微型计算机的概念
1、微型计算机的发展
1946年第一台电子计算机ENIAC的诞生。
⑴计算机定义：是一种进行高速操作、具有内部存储能力、由程序控制操作过
程的电子设备。
⑵发展阶段：从计算机所用的逻辑元件来划分，计算机的发展经历了电子管
（1946~1958）、晶体管（1958~1964）、中小规模集成电路（1964~1971）、大规
模和超大规模集成电路（1971年至今）四个阶段。
⑶发展特点：体积、重量、能耗减少；硬件和软件更新快；功能、速度、存储
容量和可靠性得到了提高。
⑷第四代计算机的一个重要分支是以大规模和超大规模集成电路为基础发展
起来的微处理器和微型计算机。
微处理器是计算机的中央处理单元CPU (Central Processing Unit)，一般包括算术逻辑部件、控制部件、寄存器、时钟发生器、内部总线等，将计算机中的运算器和控制器集成在一块大规模和超大规模集成电路芯片上。
2、计算机系统的组成
一个完整的计算机由硬件和软件两部分组成。
⑴硬件
硬件是指计算机中看得见摸得着的部件，具体来说就是指集成电路芯片、印刷线路板、接插件、电子元件和导线等装配而成的主板、中央处理器、存储器及外部设备。
一台计算机主要由五部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
①运算器ALU（Arithmetic Logical Unit）
负责数据的算术运算和逻辑运算，同时具备存数、取数、移位、比较等功能，是对数据进行加工处理的部件。
②控制器CU（Control Unit）
负责统一指挥计算机各部分协调地工作，能根据事先安排好的指令发出各种控制信号来控制计算机各个部分的工作。
③存储器Memory
是计算机的记忆部件，负责存储程序和数据，并根据命令提供这些程序和数据。
分为内存储器和外存储器两部分。
内存储器容量小、存取速度快
内存划分为若干单元，每个单元可存放一个字节（8位二进制数），每个单元有一个编号，称为地址（用二进制数表示）。
根据工作方式的不同，内存可分为只读存储器和随机存储器两部分。
只读存储器ROM（Read Only Memory）：只能读不能写，断电后数据不丢失。
随机存储器RAM（Randon Access Memory）：内存条，随时读写，可读可写，但断电后数据全部丢失。
外存储器容量大、存取速度慢
主要用来存放用户所需的大量信息，容量大、存取速度慢，常用的外存有：硬盘、软盘、移动盘（U盘）、光盘等。
④输入设备Input Device
是计算机从外部获得信息的设备。
如：键盘、鼠标、扫描仪、手写笔、数码相机、读卡机等。
⑤输出设备（Output Device）
是将计算机内的信息打印或显示出来的设备。
如：显示器、打印机、
⑥输入输出接口（I/O接口）
接口是微机与外部设备之间交换信息的通道。
主要有两种：串行接口、并行接口。
⑦总线
是连接计算机各部件的一簇公用信号线，是计算机各组成部件之间交换信息的公共通道。
总线可分为外部总线（CPU、存储器、I/O接口之间的总线）和内部总线（CPU内部的总线）。
外部总线一般分为控制总线、数据总线和地址总线。
控制总线CB（Control Bus）用于传送控制信息，单向。
数据总线DB（Data Bus）用于传送数据信息，双向。
地址总线AB（Address Bus）用于传送地址信息，单向。
⑵软件
软件是指程序、数据、文档的集合。
分为系统软件和应用软件。
①系统软件
是管理`、监控和维护计算机各种资源，并使其充分发挥作用，提高工作效率，方便用户的各种程序的集合。
主要包括：操作系统、程序设计语言的处理程序（如机器语言、汇编语言、BASIC语言、PASCAL语言、C语言等）、服务性程序（如文本编辑程序、诊断程序、装配连接程序、系统维护程序等）、数据库管理系统（FoxPro、DB2、Oracle、Informix、SQL Server、Sybase等）
②应用软件
是为了解决各种实际问题而编写的计算机程序，由各种应用软件包和面向问题的各种应用程序组成。
（如Office、Visual Basic、Flash、Dreamweaver、CAD、
Photoshop 等）
3、微型计算机的主要技术指标
⑴字长
字长是指计算机能直接处理的二进制数据的位数（bit）。
字长越长，运算精度越高、能表示的地址范围就越大、寻找地址的能力就越强。
8位、16位、32位、64位。
⑵存储容量
容量是衡量存储器所能容纳信息量多少的指标，度量单位是B、KB、M
⑶时钟频率（主频）
单位是MHZ、GHZ ，主频越高，运算速度越快。
⑷运算速度
是衡量计算机进行数值计算或信息处理的快慢程度，度量单位是“次/秒”。
⑸存取周期
存储器完成一次读（取）或写（存）信息所需的时间称为存储器的存取（访问）时间。
连续两次读或写所需的最短时间，称为存储器的存取周期。
⑹其它指标：兼容性（Compatibility）、可靠性（Reliability）、可维护性
（Maintainability）、输入/输出数据的传输率等。
二、微型计算机系统的结构：主机、外设
1、主机：由CPU、主板、内存条、显卡、硬盘、光驱、声卡、网卡和软驱
等硬件设备组成。
①CPU（Central Prosessing Unit）
中央处理器：采用大规模集成电路把近亿个晶体管集成到一块小小的硅片上，是计算机的心脏，控制和管理电脑内部各个配件，指挥调度电脑的所有工作。
主流CPU型号：Intel的Pentium 4、Celeron 4、和Amd的Athlon XP。
②主板（MainBoard）
又称系统板或电脑母板，是安装在机箱内部的一块多层印制电路板，是电脑内部各种配件的载体。