第一章 微型计算机系统概述(戴梅萼)
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计算机组装与维护第一章
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第1章 微型计算机系统概述 3) I/O接口与输入/输出设备 I/O接口是微型计算机与输入/输出设备之间进行信息交换的 桥梁。I/O设备是微型计算机系统的重要组成部分。程序、数据 及现场信息都要通过输入设备输入给计算机。计算机的处理结果 要通过输出设备输出，以便用户使用(shǐyòng)。常用的输入设备 有键盘、鼠标、数字化仪、扫描仪和A/D转换器等。常用的输出 设备有显示器、打印机、绘图仪和D/A转换器等。
简单地说，系统软件是与计算机硬件直接联系的软件，它与计 算机的具体应用领域无关，并为各种应用软件使用计算机系统的资 源提供接口。系统软件是应用软件工作的基础，应用软件利用系统 软件提供的功能和接口，在系统软件的支持下运行。
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第1章 微型计算机系统概述
2) 应用(用户)软件 应用软件是指在计算机硬件和系统软件的支持下，为解决各 类专业和实际问题而设计的软件。近年来，微机迅速普及的原因 除了硬件的性能价格比提高之外，更重要的原因是丰富而实用的 应用软件满足了各类计算机专业人员和非计算机专业人员的需要。 计算机由于安装了各种应用软件，因此已从过去只能够从事 一般业务操作的计算工具，逐渐演变为几乎(jīhū)无所不能、包 罗万象、功能强大的应用集合体系。通过这些应用软件的使用， 缩短了用户与世界沟通的距离，使用户足不出户即可完成经济业 务的操作，制作形象逼真的动画效果，在行业范围内进行高效率 管理。
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第1章 微型计算机系统概述 1982年，Intel公司在8086的基础上研制出了性能更优越的 16位微处理器芯片80286。它具有24位地址总线，并具有多任 务系统所必需的任务切换功能、存储器管理功能以及各种保 护功能。同时，Intel公司以80286为CPU组成(zǔ chénɡ)了IBM PC/AT高档16位微型计算机。
第1章 微型计算机系统概述 3) I/O接口与输入/输出设备 I/O接口是微型计算机与输入/输出设备之间进行信息交换的 桥梁。I/O设备是微型计算机系统的重要组成部分。程序、数据 及现场信息都要通过输入设备输入给计算机。计算机的处理结果 要通过输出设备输出，以便用户使用(shǐyòng)。常用的输入设备 有键盘、鼠标、数字化仪、扫描仪和A/D转换器等。常用的输出 设备有显示器、打印机、绘图仪和D/A转换器等。
简单地说，系统软件是与计算机硬件直接联系的软件，它与计 算机的具体应用领域无关，并为各种应用软件使用计算机系统的资 源提供接口。系统软件是应用软件工作的基础，应用软件利用系统 软件提供的功能和接口，在系统软件的支持下运行。
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第1章 微型计算机系统概述
2) 应用(用户)软件 应用软件是指在计算机硬件和系统软件的支持下，为解决各 类专业和实际问题而设计的软件。近年来，微机迅速普及的原因 除了硬件的性能价格比提高之外，更重要的原因是丰富而实用的 应用软件满足了各类计算机专业人员和非计算机专业人员的需要。 计算机由于安装了各种应用软件，因此已从过去只能够从事 一般业务操作的计算工具，逐渐演变为几乎(jīhū)无所不能、包 罗万象、功能强大的应用集合体系。通过这些应用软件的使用， 缩短了用户与世界沟通的距离，使用户足不出户即可完成经济业 务的操作，制作形象逼真的动画效果，在行业范围内进行高效率 管理。
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第1章 微型计算机系统概述 1982年，Intel公司在8086的基础上研制出了性能更优越的 16位微处理器芯片80286。它具有24位地址总线，并具有多任 务系统所必需的任务切换功能、存储器管理功能以及各种保 护功能。同时，Intel公司以80286为CPU组成(zǔ chénɡ)了IBM PC/AT高档16位微型计算机。
微型计算机技术与应用(戴梅萼_4)习题答案
微型计算机技术及应用习题答案第一章微型计算机概述1.1微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？答：①微处理器是微型计算机的核心，是微型计算机的一部分。
它是集成在一块芯片上的CPU，由运算器和控制器组成。
②微型计算机包括微处理器、存储器、I/O接口和系统总线，是微型计算机系统的主体。
③微型计算机系统包括微型计算机、外设及系统软件三部分。
1.2CPU在内部结构上由哪几部分组成？CPU应具备哪些主要功能？答：1.CPU在内部结构上由以下几部分组成：①算术逻辑部件(ALU)；②累加器和通用寄存器组；③程序计数器(指令指针)、指令寄存器和译码器；④时序和控制部件。
2.CPU应具备以下主要功能：①可以进行算术和逻辑运算；②可保存少量数据；③能对指令进行译码并执行规定的动作；④能和存储器、外设交换数据；⑤提供整个系统所需要的定时和控制；⑥可以响应其他部件发来的中断请求。
1.3累加器和其他通用寄存器相比，有何不同？答：许多指令的执行过程以累加器为中心；输入/输出指令一般也以累加器来完成。
1.4微处理器的控制信号有哪两类？答：一类是通过对指令的译码，由CPU内部产生的。
这些信号由CPU送到存储器、I/O接口电路和其他部件。
另一类是微型机系统的其他部件送到CPU的。
通常用来向CPU发出请求。
如中断请求、总线请求等。
1.5微型计算机采用总线结构有什么优点？答：首先是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。
其次是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，使系统功能得到扩充。
1.6数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处？如果一个系统的数据和地址合用一套总线或者合用部分总线，那么，要靠什么来区分地址或数据？答：1.数据总线是双向三态；地址总线是单向输出三态。
2.数据和地址复用时，必须有一个地址选通信号来区分该总线上输出的是地址还是数据。
1.7控制总线传输的信号大致有哪几种？答：包括CPU送往存储器和I/O接口的控制信号，如读信号、写信号、中断响应信号、存储器和I/O接口区分信号等。
第1章微型计算机系统概述-文档资料
第1 章 微型计算机系统
5、外存储器
也称辅存或外存，用来存储大量暂时不参加运算或处 理的数据和程序，是主存的后备和补充。 常见的外存储器主要有： 硬盘：安装在主机箱内，常见容量有：80GB、 120GB、250GB等。 光盘：信息读取要借助于光驱，其容量为650MB。 DVD光盘：存储密度高，存储容量大，容量一般为 4.7GB。 优盘：是利用闪存在断电后还能保持存储的数据不 丢失的特点而制成的，特点是重量轻、体积小。 移动硬盘：可以通过USB接口即插即用，特点是体 积小、重量轻、容量大、存取速度快。
第1 章 微型计算机系统
1.2.1 微型计算机系统的硬件组成
现代微型计算机系统硬件组成：
显示器 微处理器 协处理器 RAM ROM 总 线 控 制 逻 辑 输 入 输 出 接 口 键 盘 打印机 鼠 标 外存储器 其他设备
第1 章 微型计算机系统
1、微处理器
微处理器包含运算器和控制器，微处理器的性能基本决 定了计算机的性能，是微型计算机的核心。 随着微电子技术的发展，微型计算机的发展基本遵循摩 尔定律。 1971年，Intel公司研制成功了第1台微处理器Intel 4004； 1973年，Intel公司又研制成功了8位微处理器Intel 8080； 1978年，Intel公司推出了首枚16位微处理器8086； 同年，IBM公司基于Intel 8088芯片推出的IBM-PC计 算机，使微型计算机进入到了一个迅速发展的使用时 期。 8086微处理器将在第3章介绍。
3、内存储器
也称主存或内存，用于存放计算机正在运行的程序 和用到的数据等 内存储器分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器 （ ROM）两大类。 随机存储器：RAM接受程序的控制，可由用户写 入数据或读出数据，但是断电后数据会消失。 RAM可以用来临时存放程序、输入数据和中间结 果等。 只读存储器：ROM中的信息由厂家预先写入，一 般用来存放自检程序、配置信息等。通常只能读 出而不能写入，断电后信息不会丢失。 内存储器将在第6章介绍。
5、外存储器
也称辅存或外存，用来存储大量暂时不参加运算或处 理的数据和程序，是主存的后备和补充。 常见的外存储器主要有： 硬盘：安装在主机箱内，常见容量有：80GB、 120GB、250GB等。 光盘：信息读取要借助于光驱，其容量为650MB。 DVD光盘：存储密度高，存储容量大，容量一般为 4.7GB。 优盘：是利用闪存在断电后还能保持存储的数据不 丢失的特点而制成的，特点是重量轻、体积小。 移动硬盘：可以通过USB接口即插即用，特点是体 积小、重量轻、容量大、存取速度快。
第1 章 微型计算机系统
1.2.1 微型计算机系统的硬件组成
现代微型计算机系统硬件组成：
显示器 微处理器 协处理器 RAM ROM 总 线 控 制 逻 辑 输 入 输 出 接 口 键 盘 打印机 鼠 标 外存储器 其他设备
第1 章 微型计算机系统
1、微处理器
微处理器包含运算器和控制器，微处理器的性能基本决 定了计算机的性能，是微型计算机的核心。 随着微电子技术的发展，微型计算机的发展基本遵循摩 尔定律。 1971年，Intel公司研制成功了第1台微处理器Intel 4004； 1973年，Intel公司又研制成功了8位微处理器Intel 8080； 1978年，Intel公司推出了首枚16位微处理器8086； 同年，IBM公司基于Intel 8088芯片推出的IBM-PC计 算机，使微型计算机进入到了一个迅速发展的使用时 期。 8086微处理器将在第3章介绍。
3、内存储器
也称主存或内存，用于存放计算机正在运行的程序 和用到的数据等 内存储器分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器 （ ROM）两大类。 随机存储器：RAM接受程序的控制，可由用户写 入数据或读出数据，但是断电后数据会消失。 RAM可以用来临时存放程序、输入数据和中间结 果等。 只读存储器：ROM中的信息由厂家预先写入，一 般用来存放自检程序、配置信息等。通常只能读 出而不能写入，断电后信息不会丢失。 内存储器将在第6章介绍。
微机原理第1章微型计算机概述
(3) 字节：8位二进制数约定为1字节
位号2
MSB
图1.6 字节的定义
LSB
一个字节可表示28个值（0～255） LSB： 最低有效位，D0位 MSB：最高有效位，D7位
(4) 字：2字节，16位二进制数 一个字有216个值（0~65535） LSB： 最低有效位， D0位 MSB： 最高有效位， D15位
= 16362 D = 16362
(2) 十进制数转换成十六进制数 与十进制数转换成二进制数类似，
十进制整数部分采用“除16取余逆排法”， 十进制小数部分采用“乘16取整顺排法”。
例1.6 将3901.76171875转换成十六进制数。 ∴ 3901.76171875=F3D.C3H
1.2 二进制数的运算
1．二进制数与十六进制数的转换 （1） 二进制数转化成十六进制数
采用四位二进制数合成一位十六进制数的方 法，以小数点开始分成左侧整数部分和右侧小数 部分。 例1.1 把10111110100.0011101B转换成十六进制数 。 解：101 1111 0100 . 0011 1010 B = 5F4.3AH
方式实现CPU和内存的配合。 ➢ SSE2指令扩展，处理128位SIMD的整数和双精度浮点
Intel台式机微处理器的发展年表
代
发表 年份
字长
(bits)
型号
一
1971 1972
4 4004/4040 8 8008
二 1974
8 8080
三
1978 1982
四
1985 1989
16
8086/8088 80286
3．十六进制数
在微机软件编程时，十六进制数常用于代码 和数据的缩写，其主要特点是：
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。
微型计算机系统概述讲解
巨大规模集成电路实现的单片机开始出现
12
微处理器发展过程
13
第一代 4位和低档8位机 （1971-1973）
Intel 4004 第二代
中高档8位机
（1974-1978）
8080/8085、Z80、MC6800
第三代 16位机
（1978-1981）
Intel 8086、Z8000、MC6800
特点：
10
世界上第一台晶体管 计算机TRADIC
11
▪1971年开始的第四代大规模集成电路计算机 出现微型计算机、单片微型计算机，外部设备多
样化，可靠性更进一步提高，体积更进一步缩小， 成本更进一步降低，速度提高到每秒几百万次至几 千万次
▪1986年开始的第五代巨大规模集成电路计算机 运算速度提高到每妙几亿次至上百亿次。由一片
<<微机原理与接口技术>>课程教学安排
• 教材:微机原理与接口技术
• 主编:
• 理论学时:40学时 • 实验学时:8学时
1
课程目标
掌握： 微型计算机的基本工作原理 汇编语言程序设计方法 微型计算机接口技术 建立微型计算机系统的整体概念，形成微机 系统软硬件开发的初步能力
2
参考书目
➢ 李正华 ， 微型计算机原理与接口, 中南大学出版社,2006.8
21
1.3 微型计算机系统的三个层次
微型计算机系统从全局到局部 分为三个层次：
1.微型计算机系统 2.微型计算机 rocessor）简称µP或MP，或 MPU（Microprocessing Unit）。MPU是采用大规 模和超大规模集成电路技术将算术逻辑部件ALU （Arithmetic Logic Unit）、控制部件CU （Control Unit）和寄存器组R（Registers）三 个基本部分以及内部总线集成在一块半导体芯片 上构成的电子器件。又称为“中央处理单元” （Central Processor Unit），简称CPU
12
微处理器发展过程
13
第一代 4位和低档8位机 （1971-1973）
Intel 4004 第二代
中高档8位机
（1974-1978）
8080/8085、Z80、MC6800
第三代 16位机
（1978-1981）
Intel 8086、Z8000、MC6800
特点：
10
世界上第一台晶体管 计算机TRADIC
11
▪1971年开始的第四代大规模集成电路计算机 出现微型计算机、单片微型计算机，外部设备多
样化，可靠性更进一步提高，体积更进一步缩小， 成本更进一步降低，速度提高到每秒几百万次至几 千万次
▪1986年开始的第五代巨大规模集成电路计算机 运算速度提高到每妙几亿次至上百亿次。由一片
<<微机原理与接口技术>>课程教学安排
• 教材:微机原理与接口技术
• 主编:
• 理论学时:40学时 • 实验学时:8学时
1
课程目标
掌握： 微型计算机的基本工作原理 汇编语言程序设计方法 微型计算机接口技术 建立微型计算机系统的整体概念，形成微机 系统软硬件开发的初步能力
2
参考书目
➢ 李正华 ， 微型计算机原理与接口, 中南大学出版社,2006.8
21
1.3 微型计算机系统的三个层次
微型计算机系统从全局到局部 分为三个层次：
1.微型计算机系统 2.微型计算机 rocessor）简称µP或MP，或 MPU（Microprocessing Unit）。MPU是采用大规 模和超大规模集成电路技术将算术逻辑部件ALU （Arithmetic Logic Unit）、控制部件CU （Control Unit）和寄存器组R（Registers）三 个基本部分以及内部总线集成在一块半导体芯片 上构成的电子器件。又称为“中央处理单元” （Central Processor Unit），简称CPU
戴梅萼-微型计算机技术及应用(一).
第3版教材的改进
• 讲深讲透基础技术和关键技术，深入理解、牢 固掌握、灵活应用，注重提高分析问题和解决 问题的能力。 • 讲清讲好最新的技术，在此过程中，注重其与 基础技术之间的承上启下关系和创新点，以此 让学生在拓展知识的同时，跟踪微型机技术的 更新思路，培养和提高接受新技术的能力和创 新能力。 • 删去了陈旧内容和过细说明，删除单片机一章； • 对各个部分尽量结合当前最先进的技术作充实 和优化，并尽可能通俗易懂地阐述每个新技术 的设计思想和创新点。
对电子类专业的教学建议：
和计算机专业类似，但有差别。
对于非计算机专业的教学建议1：
非计算机专业的《微型机原理》和计算机 专业同类课程的差别是：
• 不必讲那么多章节。如，CPU、汇编语言部分… • 不必讲得太细。比如，存储器部分，总线部分……
对于非计算机专业的教学建议2：
非计算机专业的学时一般为48：
第4版
内容安排的考虑2
③ 对于32位微型机的先进技术，先用概述 性语言讲述，再对最重要的技术仔细讲 述。 ④ 对输入/输出设备，针对自学安排进行 编写，所以，叙述比较详细，又不太深。 但如果读者从事这方面的深入工作，又 起到了引导和入门作用。 ⑤ 最后讲述当前的Pentium微型机系统。
一共16章内容1
本书在教学使用中，可根据三 种专业作选择2
对于安排有汇编语言课程的专业，不必讲第3章， 但读者仍可读一遍这章，此为笔者设计20000多 行汇编语言程序基础上所总结编写。 对于没有列入必选部分的章节，笔者在编写时为自 学作了更充分的考虑。
对于计算机专业的教学建议1
计算机专业的《微型机技术》课程一般对 应64学时，主要内容是： • 微处理器（重点是编程结构、操作时序、工作 方式、描述符）（学时：连同第1章，一共8学 时） • 存储器技术（重点是体系结构、连接、虚拟存 储、两级存储管理、三类地址和Cache技术） （6学时） • 数据传输接口技术（串行接口、并行接口、计 数器/定时器、中断控制器和DMA控制器（重点 是信号分类、数据传输方式、地址错位连接、 编程结构、工作方式和使用方法）24学时)
第1讲 计算机系统概述
第一章 计算机系统概论
1.2
1.2.1
计算机的分类及应用
计算机的分类
1. 按信息的表示形式和处理方式分类 数字计算机： 处理离散的、数字化的信息 模拟计算机： 处理连续变化的模拟量信息 数字模拟混合计算机： 处理的信息既有数字量 又有模拟量 通常所说的计算机都指的是数字计算机 。
第一章 计算机系统概论
1946年由美国宾夕法尼 亚大学研制的ENIAC 重达30吨 占地170m2 18000个电子管 1500个继电器 耗电150kW
第一台电子数字积分计算机 Electronic Numerical Integrator And Calculator
第一章 计算机系统概论
ENIAC与现代微型机的比较：
第一章 计算机系统概论
注： （1）存储器有很多存储单元，每个存储单元存放 一个数据。为区分不同的存储单元，为每个存储单 元进行编号，这个编号就称为存储单元的地址。 （2）输入设备和输出设备常合称为输入/输出设 备，简称I/O（Input/Output）设备。 （3）运算器和控制器合在一起称为中央处理单 元——CPU(Central Processing Unit)。
解释方式 将用户编写的源程序的一条语句翻译成机器
语言后，立即执行它，且不保留机器语言， 然后，再翻译下一条语句，如此重复，直到 程序结束。它的特点是翻译一次只能执行一 次，当第二次重复执行时，又要重新翻译， 因而效率较低。
第一章 计算机系统概论
2．计算机系统的层次结构
计算机系统的多级层次结构如下图所示：
（3）采用二进制码表示数据和指令。 （4）指令由操作码和地址码组成。
（5）以运算器为中心，输入输出设备与存储 器间的数据传送都通过运算器。
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32位微处理器（80386，80486） （Pentium，P2,P3,P4 ）
1、3 微处理器、微型计算机微型计算机系统
算术逻辑部件 累加器、寄存器 控制部件 内部总线 存储器（ROM、RAM） 输入输出接口 系统总线 外围设备 系统软件 微 处 理 器
微 型 计 算 机
微 型 计 算 机 系 统
1、4 微型计算机的应用
1、科学计算和科学研究
计算机主要应用于解决科学研究和工程技术中所提出 的数学问题（数值计算）。 2、信息处理 （数据处理） 主要是利用计算机的速度快和精度高的特点来对数字 信息进行加工。 3、工业过程控制
用微型计算机实现工业生产控制。
4、计算机辅助系统 计算机辅助系统主要有计算机辅助教（CAI）、计算 机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算 机辅助测试（CAT）、计算机集成制造（CIMS）等系 统。 5、人工智能 人工智能主要就是研究解释和模拟人类智能、智能行 为及其规律的一门学科，包括智能机器人，模拟人的 思维过程，计算机学习等等。其主要任务是建立智能 信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智 能行为的计算系统。
1、3、3 微型计算机系统的组成 一个微型计算机系统包括硬件系统和软件系统。硬件和 软件的结合，才能使计算机正常工作运行。
计算机硬件系统是一个为执行程序建立物质基础的物理 装置，称为硬件或裸机。
计算机软件系统指为运行、管理、应用、维护计算机所 编制的所有程序及文档的总和。
依据功能的不同，软件分为系统软件和应用软件两大类。
1、3、1 微处理器
微处理器（CPU）由运算器和控制器组成。
• 必须具备功能： *可以进行算术和逻辑运算 *可保存少量的数据 *能对指令进行译码并执行 *能和存储器及外设交换数据 *能提供系统所需的定时和控制 *可以相应其它部件发来的中断请求
• 基本组成： *算术逻辑部件 *累加器和寄存器组 *指令指针、指令寄存器和指令译码器 *时序和控制部件
习
题
1.微型计算机有何特点？ 2.微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间 有什么不同? 3. CPU在内部结构上由哪几部分组成?CPU应具备哪 些主要功能? 4.微处理器的分类方法有哪些，最能反映其性能的是 什么？ 计算机是由哪几部分组成的？阐述每部分的作用。 5.累加器和其他通用寄存器相比，有何不同? 6.微处理器的控制信号有哪两类?控制总线传输的信 号大致有哪几种? 7 . 16位微型机和32位微型机的内存容量最大时分别 为多少?
4、系统总线 （1）、总线：传递信息的一组公用导线。 （2）、系统总线：从处理器引出的若干信号线，CPU 通过它们与存储器或I/O设备进行信息交换。系统总线 分为： （A）、地址总线：传递地址信息的总线，即AB。 CPU在地址总线上输出将要访问的内存单元或I/O端口 的地址，该总线为单向总线。 内存容量的计算：16条地址线可访问 216 = 64 KB。 20条地址线可访问 220 = 1 MB。 1K = 1024B 1M = 1024 KB 1G = 1024 MB
控制总线的部件（总线主控设备）： CPU 和 DMA 控制器。
被总线控制的部件（总线控制设备）： 存储器 和 I/O设备。 总线的使用特点： 1、在某一时刻，只能由一个总线主控设备来控制总线， 其它总线主控设备此时必须放弃对总线的控制。 2、在连接系统的各个设备中，在某一时刻只能有一发 送者发送信号，但可以有多个设备从总线上同时获得 信号。 3、通过总线插槽来接口板连接。
8.数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处?如果 一个系统的数据和地址合用一套总线或者合用部分总 线，那么，要靠什么来区分地址和数据? 9.将下列各十进制数转换成为二进制数 （1）221 （2）12.375 （3）123.25 （4）123 10.以十六进制形式，给出下列十进制数对应的8位二 进制补码表示。 （1）46 （2）-46 （3）-128 （4）127 11.给出下列数对应的压缩和非压缩BCD码形式。 （1）58 D （2）1624D（3）0.01101011 B （4）11101010.0011B 12.将下列各二进制数转换成为八 十和十六进制数 （1）10101011（2）1011110011（3）0.01101011 （4） 11101010.0011 13.分别写出下列字符串的ASCII码 （1）17abc（2）EF98（3）HELLO
Intel 8086、Z8000、MC6800
（1981-1992）
第五代 32位机
Intel Pentium
（1993后）
1、2 微型机的分类
按机器组成分为：位片式、单片式、多片式
按制造工艺分为：MOS型和双极型
按字长分为：4位微处理器（4004）
8位微处理器（8080）
16位微处理器（8086，80286）
1、3 、2 微型计算机的组成 AB
CPU
存储器 DB CB
I/O接口
外 设
（微型计算机组成框图）
1、微处理器
微处理器（CPU）是大规模集成电路技术做成的芯片， 芯片内集成有控制器、运算器和寄存器等相关部件， 完成对计算机系统内各部件进行统一协调和控制。 2、存储器 功能：存放程序和数据。 内存（主存） SRAM DRAM ROM EPROM E2PROM
（B）、数据总线：传递数据信息的总线，即DB。
在CPU进行读操作时，内存或外设的数据通过数据总 线送往CPU； 在CPU进行写操作时，CPU数据通过数据总线送往内 存或外设，数据总线是双向总线。
（C）、控制总线：传递控制信息的总线，即CB。 控制总线的方向： 一部分是从CPU输出：通过对指令的译码，由CPU内 部产生，由CPU送到存储器、输入/输出接口电路和其 它部件。如时钟信号、控制信号等。 另一部分是由系统中的部件产生，送往CPU，如：中 断请求信号、总线请求信号、状态信号。
第一代 4位和低档8位机 （1971-1973） Intel 4004 第二代 中高档8位机 （1974-1978）
8080/8085、Z80、MC6800
第三代 16位机
特点： 1、速度越来越快。 2、容量越来越大。 3、功能越来越强。
（1978-1981） 第四代 32位机
80386、80486
（1）、程序计数器（IP）：程序指令所在单元地址。 （2）、指令寄存器（IR）：保存当前正在执行的一条 指令。
（3）、指令译码器（ID）：将指令的操作码翻译成机 器能识别的命令信号。
（4）、时序信号发生器：根据指令译码器（ID）产生 的命令信号产生具体的控制信号。
3.寄存器阵列 包括一组通用寄存器组和专用寄存器。通用寄存器 用于暂存参加运算的一个操作数，例如数据寄存器 可以用来存放8位或16位的二进制操作数。这些操 作数可以是参加操作的数据，操作的中间结果，也 可以是操作数的地址，大部分算术和逻辑运算指令 都可以使用这些数据寄存器。专用寄存器通常有指 令指针IP或程序计数器PC和堆栈指针SP等
RAM ROM
存储器 外存（辅存） 软盘、 硬盘、 光盘
3、I/O设备和I/O接口 （1）、I/O设备：微机配盘和显示器（CRT）。 键盘
输入设备
I/O设备
鼠标 扫描仪、数码相机
显示器
输出设备 打印机
绘图仪
（2）、I/O接口：连接外设备和系统总线，完成信号 转换、数据缓冲、与CPU进行信号联络等工作。 显示器卡：完成显示器与总线的连接。 声卡：完成声音的输入/输出。 网卡：完成网络数据的转换。 扫描卡：连接扫描仪到计算机。 调制解调器卡：模拟信号与数字信号相互转换。 键盘接口、打印机接口等。 232接口：串行数据接口。 USB接口：通用串行接口。
第一章 微型计算机系统概述
本章学习目标
• 了解微型计算机的发展、分类 • 掌握计算机的组成结构
1、1 微型计算机的特点和发展 • 计算机按体积、性能、价格分为:
• 巨型机、大型机、中型机、小型机、微机
• 微型机的特点：
• ①体积小、重量轻②价格低廉 • ③可靠性高、结构灵活④应用面广
1971年，美国Intel公司研究并制造了I4004微处理器芯 片。该芯片能同时处理4位二进制数，集成了2300个晶 体管，时钟频率 1 MHz，执指时间20μs。它是世界上 第一个微处理器芯片，以它为核心组成的MCS-4计算 机，标志了世界第一台微型计算机的诞生。 1972年，美国Intel公司制造了8080/8085微处理器芯片。 该芯片能同时处理8位二进制数，集成了5000个晶体管， 时钟频率 2~4 MHz，执指时间1~2μs。 1978年，美国Intel公司制造了8086/8088微处理器芯片。 该芯片能同时处理16位二进制数，集成了20000个晶体 管，时钟频率 4~8 MHz，执指时间0.5μs。
1、运算器：计算机中加工和处理数据的功能部件。 功能：（1）、对数据进行加工处理，主要包括算术和 逻辑运算，如加、减、乘、与、或、非运算等。 （2）、暂时存放参与运算的数据和中间结果。
ALU
数据 寄存 器2#
数据 寄存 器1#
存 储 器
外 设
2、控制器
控制和指挥计算机内各功能部件协同动作，完成计算机 程序功能。 由程序计数器（IP）、指令寄存器（IR）、指令译码 器（ID）和时序信号发生器组成。
1、3 微处理器、微型计算机微型计算机系统
算术逻辑部件 累加器、寄存器 控制部件 内部总线 存储器（ROM、RAM） 输入输出接口 系统总线 外围设备 系统软件 微 处 理 器
微 型 计 算 机
微 型 计 算 机 系 统
1、4 微型计算机的应用
1、科学计算和科学研究
计算机主要应用于解决科学研究和工程技术中所提出 的数学问题（数值计算）。 2、信息处理 （数据处理） 主要是利用计算机的速度快和精度高的特点来对数字 信息进行加工。 3、工业过程控制
用微型计算机实现工业生产控制。
4、计算机辅助系统 计算机辅助系统主要有计算机辅助教（CAI）、计算 机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算 机辅助测试（CAT）、计算机集成制造（CIMS）等系 统。 5、人工智能 人工智能主要就是研究解释和模拟人类智能、智能行 为及其规律的一门学科，包括智能机器人，模拟人的 思维过程，计算机学习等等。其主要任务是建立智能 信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智 能行为的计算系统。
1、3、3 微型计算机系统的组成 一个微型计算机系统包括硬件系统和软件系统。硬件和 软件的结合，才能使计算机正常工作运行。
计算机硬件系统是一个为执行程序建立物质基础的物理 装置，称为硬件或裸机。
计算机软件系统指为运行、管理、应用、维护计算机所 编制的所有程序及文档的总和。
依据功能的不同，软件分为系统软件和应用软件两大类。
1、3、1 微处理器
微处理器（CPU）由运算器和控制器组成。
• 必须具备功能： *可以进行算术和逻辑运算 *可保存少量的数据 *能对指令进行译码并执行 *能和存储器及外设交换数据 *能提供系统所需的定时和控制 *可以相应其它部件发来的中断请求
• 基本组成： *算术逻辑部件 *累加器和寄存器组 *指令指针、指令寄存器和指令译码器 *时序和控制部件
习
题
1.微型计算机有何特点？ 2.微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间 有什么不同? 3. CPU在内部结构上由哪几部分组成?CPU应具备哪 些主要功能? 4.微处理器的分类方法有哪些，最能反映其性能的是 什么？ 计算机是由哪几部分组成的？阐述每部分的作用。 5.累加器和其他通用寄存器相比，有何不同? 6.微处理器的控制信号有哪两类?控制总线传输的信 号大致有哪几种? 7 . 16位微型机和32位微型机的内存容量最大时分别 为多少?
4、系统总线 （1）、总线：传递信息的一组公用导线。 （2）、系统总线：从处理器引出的若干信号线，CPU 通过它们与存储器或I/O设备进行信息交换。系统总线 分为： （A）、地址总线：传递地址信息的总线，即AB。 CPU在地址总线上输出将要访问的内存单元或I/O端口 的地址，该总线为单向总线。 内存容量的计算：16条地址线可访问 216 = 64 KB。 20条地址线可访问 220 = 1 MB。 1K = 1024B 1M = 1024 KB 1G = 1024 MB
控制总线的部件（总线主控设备）： CPU 和 DMA 控制器。
被总线控制的部件（总线控制设备）： 存储器 和 I/O设备。 总线的使用特点： 1、在某一时刻，只能由一个总线主控设备来控制总线， 其它总线主控设备此时必须放弃对总线的控制。 2、在连接系统的各个设备中，在某一时刻只能有一发 送者发送信号，但可以有多个设备从总线上同时获得 信号。 3、通过总线插槽来接口板连接。
8.数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处?如果 一个系统的数据和地址合用一套总线或者合用部分总 线，那么，要靠什么来区分地址和数据? 9.将下列各十进制数转换成为二进制数 （1）221 （2）12.375 （3）123.25 （4）123 10.以十六进制形式，给出下列十进制数对应的8位二 进制补码表示。 （1）46 （2）-46 （3）-128 （4）127 11.给出下列数对应的压缩和非压缩BCD码形式。 （1）58 D （2）1624D（3）0.01101011 B （4）11101010.0011B 12.将下列各二进制数转换成为八 十和十六进制数 （1）10101011（2）1011110011（3）0.01101011 （4） 11101010.0011 13.分别写出下列字符串的ASCII码 （1）17abc（2）EF98（3）HELLO
Intel 8086、Z8000、MC6800
（1981-1992）
第五代 32位机
Intel Pentium
（1993后）
1、2 微型机的分类
按机器组成分为：位片式、单片式、多片式
按制造工艺分为：MOS型和双极型
按字长分为：4位微处理器（4004）
8位微处理器（8080）
16位微处理器（8086，80286）
1、3 、2 微型计算机的组成 AB
CPU
存储器 DB CB
I/O接口
外 设
（微型计算机组成框图）
1、微处理器
微处理器（CPU）是大规模集成电路技术做成的芯片， 芯片内集成有控制器、运算器和寄存器等相关部件， 完成对计算机系统内各部件进行统一协调和控制。 2、存储器 功能：存放程序和数据。 内存（主存） SRAM DRAM ROM EPROM E2PROM
（B）、数据总线：传递数据信息的总线，即DB。
在CPU进行读操作时，内存或外设的数据通过数据总 线送往CPU； 在CPU进行写操作时，CPU数据通过数据总线送往内 存或外设，数据总线是双向总线。
（C）、控制总线：传递控制信息的总线，即CB。 控制总线的方向： 一部分是从CPU输出：通过对指令的译码，由CPU内 部产生，由CPU送到存储器、输入/输出接口电路和其 它部件。如时钟信号、控制信号等。 另一部分是由系统中的部件产生，送往CPU，如：中 断请求信号、总线请求信号、状态信号。
第一代 4位和低档8位机 （1971-1973） Intel 4004 第二代 中高档8位机 （1974-1978）
8080/8085、Z80、MC6800
第三代 16位机
特点： 1、速度越来越快。 2、容量越来越大。 3、功能越来越强。
（1978-1981） 第四代 32位机
80386、80486
（1）、程序计数器（IP）：程序指令所在单元地址。 （2）、指令寄存器（IR）：保存当前正在执行的一条 指令。
（3）、指令译码器（ID）：将指令的操作码翻译成机 器能识别的命令信号。
（4）、时序信号发生器：根据指令译码器（ID）产生 的命令信号产生具体的控制信号。
3.寄存器阵列 包括一组通用寄存器组和专用寄存器。通用寄存器 用于暂存参加运算的一个操作数，例如数据寄存器 可以用来存放8位或16位的二进制操作数。这些操 作数可以是参加操作的数据，操作的中间结果，也 可以是操作数的地址，大部分算术和逻辑运算指令 都可以使用这些数据寄存器。专用寄存器通常有指 令指针IP或程序计数器PC和堆栈指针SP等
RAM ROM
存储器 外存（辅存） 软盘、 硬盘、 光盘
3、I/O设备和I/O接口 （1）、I/O设备：微机配盘和显示器（CRT）。 键盘
输入设备
I/O设备
鼠标 扫描仪、数码相机
显示器
输出设备 打印机
绘图仪
（2）、I/O接口：连接外设备和系统总线，完成信号 转换、数据缓冲、与CPU进行信号联络等工作。 显示器卡：完成显示器与总线的连接。 声卡：完成声音的输入/输出。 网卡：完成网络数据的转换。 扫描卡：连接扫描仪到计算机。 调制解调器卡：模拟信号与数字信号相互转换。 键盘接口、打印机接口等。 232接口：串行数据接口。 USB接口：通用串行接口。
第一章 微型计算机系统概述
本章学习目标
• 了解微型计算机的发展、分类 • 掌握计算机的组成结构
1、1 微型计算机的特点和发展 • 计算机按体积、性能、价格分为:
• 巨型机、大型机、中型机、小型机、微机
• 微型机的特点：
• ①体积小、重量轻②价格低廉 • ③可靠性高、结构灵活④应用面广
1971年，美国Intel公司研究并制造了I4004微处理器芯 片。该芯片能同时处理4位二进制数，集成了2300个晶 体管，时钟频率 1 MHz，执指时间20μs。它是世界上 第一个微处理器芯片，以它为核心组成的MCS-4计算 机，标志了世界第一台微型计算机的诞生。 1972年，美国Intel公司制造了8080/8085微处理器芯片。 该芯片能同时处理8位二进制数，集成了5000个晶体管， 时钟频率 2~4 MHz，执指时间1~2μs。 1978年，美国Intel公司制造了8086/8088微处理器芯片。 该芯片能同时处理16位二进制数，集成了20000个晶体 管，时钟频率 4~8 MHz，执指时间0.5μs。
1、运算器：计算机中加工和处理数据的功能部件。 功能：（1）、对数据进行加工处理，主要包括算术和 逻辑运算，如加、减、乘、与、或、非运算等。 （2）、暂时存放参与运算的数据和中间结果。
ALU
数据 寄存 器2#
数据 寄存 器1#
存 储 器
外 设
2、控制器
控制和指挥计算机内各功能部件协同动作，完成计算机 程序功能。 由程序计数器（IP）、指令寄存器（IR）、指令译码 器（ID）和时序信号发生器组成。