微型计算机基础知识

微型计算机基础知识微型计算机，简称微机，我们通常又称为电脑。

它是现代计算机枝术发展的产物，它的设计汲取了大、中、小型机中所采用的先进技术，使用功能强大、性能优良的微处理器作为其核心部件。

它的主要部件都是大规模集成电路芯片和先进的输入输出电子设备，同其它各类计算机相比，微机体积小、重量轻、功耗低，并且现代微机系统产品都趋于标准化、模块化，这样，可以根据实际需求方便、灵活地组成各种不同的系统，可以通过自诊断、在线检测等现代化手段，及时地发现系统故障，因而适应性强，对环境要求较低，组装、维修方便。

微机组装和维修维护是从事计算机操作和应用以及电脑爱好者应该具备的知识，在我们日常使用微机的过程，总会出现这样那样的问题，这些问题多半与微机硬件配置及相关驱动软件设置有关，而少有硬件损坏或软件错误，因此了解和掌握微机硬件的工作原理，学习相关软件的设置是十分必要的。

一微机的发展状况计算机是二十世纪中叶诞生的，被称为人类最重要的发明之一。

半个世纪以来，计算机及相关技术取得了惊人的发展，是二十世纪发展最为迅速，应用最为广泛，普及程度最高的一种科学技术。

早期计算机使用的元器件是电子管（真空管），晶体管，因而体积非常庞大。

自二十世纪70年代开始，采用了集成电路技术，并且把计算机各部件按功能分类，相关部件集成在一块芯片上（例如微处理器），或一块电路板上（例如主板、显示卡、网卡等），这样，计算机的功能越来越强，速度越来越高，体积急剧减少，而成本也急剧下降，同时也便于进行组装和维修维护。

对于计算机硬件高速发展状况，有个著名的摩尔（Moore）定律，它是这样描述的：集成电路的复杂性（性能）大约每隔18个月提高一倍，成本则下降一半。

例如，1990年到1996年的6年中，每块芯片上的晶体管数量增加了16倍，电路速度的增长也超过了4倍，磁盘的密度每年以大约60%的速度提高。

估计这个定律在今后若干年左右仍可适用。

最早的微型计算机诞生于70年代，而现在市场上的主流产品是PC系列微型计算机，它起源于美国IBM公司1981年推出的IBM-PC机，由于IBM公司在计算机领域所占有的强大地位，它的PC机一经推出，世界各公司纷纷向其靠拢。

同时，由于PC机采用了“开放式体系结构”，且公开了其技术资料，因此各计算机公司先后为PC机推出了各种版本的系统软件，丰富多样的应用软件，以及种类繁多的硬件配套产品。

同时，一些公司还先后竟相推出与IBM系列PC机兼容的各种PC兼容。

IBM 公司的举措促进了兼容机的发展和微机的规模生产，由于微型计算机领域的发展极其迅速，竞争激烈，形成各家兼容机生产公司各领风骚的局面，使IBM公司渐渐淡出了PC 机市场，而涌现了各种兼容机的品牌，比较著名的有AST、COMPAQ、HP、DELL等，国内的有宏基、联想、清华同方等，同时不那么有名的品牌机可以说是遍地开花。

由于PC 机采用了模块化的板卡插接件，业内各种标准统一，因而又为广大个人爱好者自己装机和维护升级提供了极大的方便，促使自己动手装机（英文简称DIY，同时自己装机者称为DIYer）的市场无比繁荣。

微型计算机的核心部件是微处理器，也称为中央处理器（英文简称CPU）。

1971年美国Intel公司成功地把算术运算器和逻辑控制电路集成在一起，发明了世界上第一片4位微处理器芯片（Intel 4004），它包括寄存器、算术逻辑部件、控制部件、时钟发生器、内部总线等。

同年，第一台使用4004芯片的微型计算机（MCS-4 系统）宣告诞生。

当年的IBM-PC机也是采用了Intel公司的8088微处理器，以后Intel公司又陆续推出了80286，80386，80486微处理器芯片，与此同时，AMD公司和Cyrix 等公司也生产了Intel80x86系列的兼容产品而成为Intel公司的主要竞争对手。

兼容微处理器产品以更高的性能价格比赢得了一定的市场份额。

我们目前所说的兼容机更多地是指其CPU采用的是非Intel公司生产的而与之相兼容的微处理器。

1993年，Intel公司推出了替换80486的产品，没有沿袭以往的命名方法叫80586，而是称为Pentium微处理器（中文名为奔腾），并且其下一代产品随之而被称为Pentium II（奔腾二代，简称P2）、Pentium III（奔腾三代，简称P3）和Pentium IV（奔腾四代，简称P4）。

同时，Intel公司为了同竞争对手抢占市场份额，对各代奔腾处理器经过一定简化（去掉某些不常用部件，性能在某特定运行时会有一定降低，但价格大大降低）而推出了Celeron处理器（中文名为赛扬），Celeron是Pentium II的简化，Celeron II是Pentium III的简化，而Pentium IV的简化就叫Pentium IV Celeron。

同样，兼容的微处理器厂商也不沿用x86命名的习惯（如AMD386，AMD486，AMDK5，Cyrix486，6x86等），而重新命名了新的产品，如K6-2，K7，Thunderbird(雷鸟系列)，Duron（毒龙系列），Cyrix III。

一般来说，某一代微处理器都有不同主频系列型号，如P4 1.4/1.5/1.6/1.7/1.8/1.9/2.0GHz，主频越高，意味着微处理器速度越快，性能越好，但这不是衡量微处理器的唯一指标，如P4 Celeron 1.7GHz在很多方面就不如P4 1.5GHz 的性能好。

目前微处理器的主频已高达3.2GHz。

由于微型计算机价格低廉，用途广泛，在政府管理、军事、工业、商业、教育、科研以及服务业等已达到了“无处不在”的地步。

特别是连入了因特网后，使人们与世界的联系、交流方式发生了根本性的变革，人们会越来越多的使用微机，而能否透彻地了解微机，熟练地组装、操作和维护维修微机，是一个人掌握计算机水平的重要标志。

二微机的分类微机分类的方式很多，按常见的综合方式分类，可以分为以下几类：1．单片机和单板机(1)单片机利用大规模集成电路工艺将微型机的三大组成部分(CPU、内存和I/O 接口电路)集成在一片硅片上，这就是单片机。

目前4位机多做成单片机，8位机有单片和多片之分*使用简单的开发装置可以对它进行在线开发。

单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到广泛的应用。

(2)单板机若将微型机的CPU、内存、I/O接口电路多个芯片安装在一块印制电路板上就组成了单板机。

单板机结构简单，价格低廉，性能较好，经过开发后，可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等，且普遍用作学习“微型机原理”的实验机型。

2．个人台式微机个人台式计算机(desktop)成为目前微型计算机（或个人计算机）的通称。

按其CPU的种类，包括Intel系列（及其兼容处理器系列）、Motorola系列（PowerPc）、RISC处理器系列。

台式计算机适应性强，配套软件众多，涵盖各种应用领域且对环境要求较低，得到了极广泛的应用。

另外，由于台式计算机各部件设计都很标准化和模块化，市场上很易购买，因此自己组装很方便。

3．服务器服务器是在多机环境，即网络环境中，存放共享资源及提供运算能力的计算机。

这类微机要求运算能力强，存储容量大，处理输入输出数据的速度快，专用服务器一般对内部的总线结构和接口控制有专门的设计，高档的服务器还采用了多CPU、磁盘阵列及热拔插等技术，因此服务器一般都是品牌机，价格昂贵。

4．便携式微机便携式微机是一种体积极小、重量极轻，但功能很强的便携式微型机。

从便携式微机又衍生出膝上微型机（又称为笔记本计算机）和掌上微型机（又称为个人数字助手(PDA)、掌上电脑）。

便携式计算机的特点是：可移动性、轻便和可携带。

三微机的档次微机的核心部件是中央处理器（CPU），各种档次的微机即是以其CPU的不同档次来划分的，也就是说CPU是各种档次的微机的代名词，CPU的性能基本上就反映出一台微机的的性能。

目前市场主流微机是属于PC系列的个人微机，都采用了Intel 公司的系列微处理器或其他公司生产的兼容微处理器作为CPU，因此CPU芯片发展了多少代，对应地微机就产生了多少代，例如有PC/XT机、PC/A T机、386系列机、486系列机、奔腾系列机、奔腾二代系列机、奔腾三代系列机、奔腾四代系列机，参见表1-1。

表1-1 微机的档次虽然微机所采用的CPU的不同决定了它的档次，但其综合性能在很大程度上取决于系统的其他配置。

其中最重要的配置包括内存的容量，外存储器的种类、容量和速度，显示系统的类型和速度等。

相同档次的微机，由于配置不同，性能也不相同，价格也会有很大差异。

1.2.3 微机的性能指标微机系统的性能通常用以下主要技术指标来评价：●字长：这是由CPU决定的。

计算机可以把复杂的问题分解成多个简单的情况来逐步完成（如把表示较复杂的数据分成多段简单的数据，把过程较复杂的操作分成一系列简单的操作），字长就是计算机每一次能直接处理的二进制数据的位数，一般一台计算机的字长取决于它的通用寄存器、内存储器、算术逻辑单元（ALU）的位数和数据总线的宽度。

字长越长，一个字所能表示的数据精度就越高；在完成同样精度的运算时，数据处理速度越高。

●主频：是指计算机的时钟频率，单位一般用MHz（百万次/秒）。

主频在很大程度上决定了计算机的运算速度，主频越高，运算速度越快。

如现在微机的主频已达3.2GMHz。

●运算速度：是指每秒钟能执行多少条指令，单位一般用MIPS（百万条/秒）。

由于执行不同指令所需的时间不同，因而有不同的计算运算速度的方法。

可以用各条指令的统计平均方法来计算运算速度；也可以用执行时间最短的指令来计算运算速度；还可以直接给出每条指令的执行时间来计算运算速度。

●内存容量：是指内存中能存储信息的总字节数。

内存容量的大小反映了计算机的信息处理能力，容量越大，能力越强。

●存取周期：存储器进行一次完整的读/写操作所需的时间，也就是存储器连续两次读（或写）所需的最短时间间隔。

存取周期越短，则存取速度越快，直接影响运算速度越快。

如DDR内存比SDRAM、EDO等内存快，而Cache（高速缓存）又比一般内存快得多。

●外存容量及速度：计算机的所有文件（包括程序，数据及文本）都保存在外部存储器中，如硬盘，软盘及光盘等。

外存容量要比内存大得多且在关机后会永久保存，由于一般外存都带有机电装置，因此存取速度比内存慢的多。

●系统的兼容性、可靠性和可维护性，以及外围设备扩展能力：这主要指计算机系统配接各种外围设备的可能性、灵活性和适应性。

一台计算机允许配接多少外围设备，对于系统接口和软件研制都有重大影响。

在微型机系统中，打印机型号、显示屏幕分辨率、外存储器容量等，都是外围设备配置中需要考虑的问题。

●软件的配备：软件是计算机系统必不可少的重要组成部分，它配置是否齐全，直接关系到计算机性能的好坏和效率的高低。