微机系统组成
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
返回本章目录
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
(整理)第三节微型计算机的系统组成
项目三选购和维护一台计算机第三节微型计算机的系统组成【教学目标】⏹了解微机主机的组成⏹了解微机外存储器的分类及特点⏹了解微机输入设备的分类及特点⏹了解微机输出设备的分类及特点【教学时序】一、微型计算机的系统组成下图所示为一台多媒体微型计算机的系统组成，它包括主机、显示器、键盘、鼠标、音箱和耳机等。
1．主机微机的主机箱内一般安装着系统主板（包括CPU和内存等）、外存（软盘、硬盘和光盘）、总线扩展槽、输入输出接口电路（显示适配卡、打印适配卡、声音卡、视频卡和Modem卡）等。
（1）主板主板也称系统主板或母板，它是一块电路板，用来控制和驱动整个微型计算机，是微处理器与其他部件连接的桥梁。
主板主要组成：■CPU插座■内存插槽■总线扩展槽■外设接口插座■串行和并行端口（2）CPU■CPU是微型计算机的心脏，主要包括运算器和控制器。
■微型计算机的处理功能是由CPU来完成的。
■CPU芯片决定了计算机的档次，CPU的性能直接决定了微型计算机的性能。
■CPU的主要性能指标有两个：字长和主频。
字长(位)：指CPU一次能处理的二进制数的位数。
CPU字长越长，性能越强。
PC机的字长，已由8088的准16位(运算用16位，I／O用8位)发展到现在的32位、64位。
主频(Mhz)：CPU工作的时钟频率，单位为MHz（兆赫兹）。
主频越高处理数据速度越快。
如Pentium III 800表示CPU型号为Pentium III，主频为800MHz。
Pentium 4 2.0G表示CPU型号为Pentium 4，主频为2.0GHz。
（3）内存（主存储器或主存）内存用于存放计算机当前正在运行的程序和数据，它可被CPU访问，直接与CPU交换信息。
其特点是：读写速度快，但容量较小，价格也较高。
内存储器目前大多采用半导体存储器，按功能分为RAM（Random Access Memory，随机存储器）和ROM（read only Memory，只读存储器）两类。
《微型计算机系统原理及应用》课后答案-(第3版)清华大学出版社--杨素行
第一章微型计算机基础题 1-1 计算机发展至今，经历了哪几代？答：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。
题 1-2 微机系统由哪几部分组成？微处理器、微机、微机系统的关系是什么？答：1、微机系统分硬件和软件，硬件包括CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口，软件包括系统软件和应用软件。
2、微处理器是指微机的核心芯片CPU；微处理器、存储器和输入输出设备组成微机；微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。
题 1-3 微机的分类方法包括哪几种？各用在什么应用领域中？答：按微处理器的位数，可分为1 位、4 位、8 位、32 位和64 位机等。
按功能和机构可分为单片机和多片机。
按组装方式可分为单板机和多板机。
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了广泛的应用。
单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。
题 1-4 微处理器有哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。
运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算；控制器的功能是根据指令的要求，对微型计算机各部分发出相应的控制信息，使它们协调工作，从而完成对整个系统的控制；寄存器用来存放经常使用的数据。
题 1-5 微处理器的发展经历了哪几代？Pentium 系列微处理器采用了哪些先进的技术？答：第一代4 位或低档8 位微处理器、第二代中高档8 位微处理器、第三代16 位微处理器、第四代32 位微处理器、第五代64 位微处理器、第六代64 位高档微处理器。
Pentium 系列微处理器采用了多项先进的技术，如：RISC 技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX 技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线DIB 技术、一级高速缓冲存储器采用双cache 结构、二级高速缓冲存储器达256KB 或512KB、支持多微处理器等。
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
微机系统组成及工作原理
VS
输出设备
是计算机硬件系统的终端设备，用于接收 计算机数据的输出显示、打印、声音、控 制外围设备操作等。也是把各种计算结果 数据或信息以数字、字符、图像、声音等 形式表现出来。常见的输出设备有显示器 、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音 输出系统、磁记录设备等。
总线与接口
总线
是各种功能部件之间传送信息的公共通信干 线，它是由导线组成的传输线束， 按照计 算机所传输的信息种类，计算机的总线可以 划分为数据总线、地址总线和控制总线，分 别用来传输数据、数据地址和控制信号。总 线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、 输出设备传递信息的公用通道，主机的各个 部件通过总线相连接，外部设备通过相应的 接口电路再与总线相连接，从而形成了计算 机硬件系统。
微机系统组成及工作原理
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目 录
• 微机系统概述 • 微机硬件组成 • 微机软件组成 • 微机工作原理 • 典型微机系统举例分析 • 总结回顾与拓展延伸
目 录
• 微机系统概述 • 微机硬件组成 • 微机软件组成 • 微机工作原理 • 典型微机系统举例分析 • 总结回顾与拓展延伸
设备驱动程序
连接和控制系统硬件设备的软件，如显卡驱动 、打印机驱动等。
数据库管理系统
存储、管理和检索数据的软件，如MySQL、 Oracle等。
系统软件
操作系统
管理硬件资源，提供程序运行环境，如 Windows、Linux等。
设备驱动程序
连接和控制系统硬件设备的软件，如显卡驱动 、打印机驱动等。
数据库管理系统
开发工具
辅助程序员进行软件开发和调试 的工具，如集成开发环境（IDE）、
编译器、调试器等。
版本控制工具
微型计算机系统(简称微机系统)与传统的计算机系统一样,也是由硬件系统和软件系统两大
微型计算机系统(简称微机系统)与传统的计算机系统一样，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。
计算机硬件系统由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件构成。
软件系统由系统软件和应用软件两大部分组成。
系统软件包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、网络通信管理程序等部分。
应用软件包括的面非常广，它包括用户利用系统软件提供的系统功能、工具软件和其它实用软件开发的各种应用软件。
当前使用比较多的操作系统有UNIX、Linux，MS-DOS 和Windows操作系统。
内存又称为主存，分为随机存储RAM和只读存储器ROM两种，速度比外存快由于CPU比内存速度快，目前，在计算机中还普遍采用了一种比主存储器存取速度更快的超高速缓冲存储器，即Cache，置于CPU 与主存之间，以满足CPU 对内存高速访问的要求。
有了CaChe 以后，CPU 每次读操作都先查找CaChe，如果找到，可以直接从Cache中高速读出；如果不在CaChe中再由主存中读出在微型计算机中，常用的外存有磁盘、光盘和磁带，磁盘又可以分为硬盘和软盘。
基数是指该进制中允许选用的基本数码的个数。
每一种进制都有固定数目的计数符号。
十进制：基数为10，10个记数符号，0、1、2、……9。
每一个数码符号根据它在这个数中所在的位置(数位)，按“逢十进一”来决定其实际数值。
二进制：基数为2，2 个记数符号，0 和1。
每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢二进一”来决定其实际数值。
八进制：基数为8，8个记数符号，0、1、2、……7。
每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢八进一”来决定其实际的数值。
十六进制：基数为16，16个记数符号，0-9，A，B，C，D，E，F。
其中A～F对应十进制的10～15。
每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢十六进一”决定其实际的数值。
字节简写为B，人们采用8位为1个字节。
1个字节由8个二进制数位组成。
字节是计算机中用来表示存储空间大小的基本容量单位。
微型计算机的基本组成
一、微型计算机的基本组成：两大部分，硬件和软件。
1、中央处理器（CPU）：它由运算器、控制器和寄存器3大部分组成。
2、存储器：主要是存储代码和运算数据的。
3、接口：是连接主机和外设的桥梁。
4、输入/输出（I/O）设备：能把外部信息传送到计算机的设备叫输入设备。
将计算机处理完的结果转换成人和设备都能识别的和接收的信息的设备叫输出设备。
5、总线：连接各硬件部分的线路。
一组是用来传递数据信息的叫数据总线简称DB；第二组是用来传递地址信息的简称AB；第三组是专门用来传递控制信息简称CB。
二、微机常用术语：1、位（Bit）：位是指计算机中使用的二进制数的一位，它是存储信息中的最小单位。
只有“0”和“1”两种状态。
2、字节（Byte）:计算机存储数据时，通常把8位二进制数作为一个存储单元，一个存储单元也叫一个字节。
字节的长度固定，它是存储器存取信息的最小单位。
3、字（Word）：字是计算机中处理和传送信息的最基本单位。
它通常与寄存器、运算器、传输线的宽度一致。
4、字长：一个字所包含二进制数的长度称为字长。
实际上字长所表示的是CPU并行处理的最大位数。
如16位机字长为16位，占2个字节。
32位机的字长为32位，占4个字节。
5、存储容量：存储单元以字节为单位。
存储容量是指CPU构成的系统所能访问的存储单元数。
6、指令：计算机能识别和执行的基本操作命令。
有两种方式：机器码和助记符。
7、指令系统：计算机所能执行的全部指令的集合，称为该计算机的指令系统。
8、程序：为完成某一任务所作的指令（或语句）的有序集合称为程序。
9、运算速度：计算机完成一个具体任务所用的时间就是完成该任务的时间指标，计算机的速度越高，所用的时间越短。
三、8086/8088微处理器的结构：按功能可分成两大部分：执行单元（EU）和总线接口单元（BIU）。
1、执行单元（EU）：由8个通道寄存器，、1个标志寄存器、算术逻辑运算单元ALU及EU控制单元组成。
微型计算机系统的组成
微型计算机系统的组成
计算机语言分为高级语言和低级语言
机器语言：是一种最低级的计算机语言，用二进制代码表示
每一条指令，计算机能够直接执行。 汇编语言：介于机器语言和高级语言之间的一种采用助记符来 编写程序的伪代码语言。机器语言和汇编语言都要求熟悉计算 机的内部结构，对程序员要求较高。 高级语言：采用人类较熟悉的代码来编写程序的语言，此种语 言编写的程序不能直接运行，必须通过编译或解释才能被计算 机识别并运行。
应用程序是面向用户的最高层程序。
多媒体技术应用基础
一. 基本概念
媒体: 是指表示和传播信息的载体。 多媒体： 指当这种载体可表示和传播两种或两
种以上的信息时，称之为多媒体。 多媒体技术：是指可以将文本、图形、图像、音
频、视频等多媒体信息经过计算机设 备的获取操作、编辑、存储等综合处 理后以单独或合成的形态表现出来的 技术和方法。
盘安装在主机内，成为C盘，是计算机的主要外存储设备。
硬盘容量=柱面数×磁头数×扇区数×512B
目 前 硬 盘 的 转 速 为 3600 转 / 分 -7200 转 / 分 ， 容 量 为 30G40G。硬盘的质量是衡量微机性能的一项重要指标。
微型计算机系统的组成
U盘：是一种携带更加方便、使用简单的可移动数据存储器。 可移动硬盘：是一种具有很强的移动性能的存储器。 光盘：是一种常用的外存储器，它的容量为650MB。光盘分
多媒体技术应用基础
二、多媒体信息的表示 （1）声音信息的表示
声音波形表示文件：.WAV 声音符号表示文件：.MID （2）视觉信息的表示 静态图像：位图图像（.BMP） 动态图像：视频图像（.AVI）
多媒体技术应用基础
三、多媒体系统的硬件
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I/O 接 口
输 入 设 备
输
I/O 出 接设 口备
器
数据总线 DB
控制总线 CB
构 微机的硬件由CPU、存储器、输入/输出设备构成；
成 输入/输出设备通过输入/输出接口与系统相连；
部
( 输入/输出接口简称I/O接口 )
件 各部件通过总线连接。
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第二章 80X86系列微机的系统组成
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§2.１ 8086存储器组织
第二章 80X86系列微机的系统组成
四.存储器的层次结构
➢ 虚拟存储器 Vitural Memory
1.物理存储器和虚拟存储器
物理存储器: 微机中实际配置的内存。 虚拟存储器: 程序员编程可用的地址空间。
通过存储管理机制将速度较快容量较小的内
存与速度较慢但容量很大的外存有机灵活地
➢ 虚拟存储器 Vitural Memory
3. 80386／486的三种工作模式
(1) 实地址模式
寻址能力及物理地址的计算同8086，相当于 一个可进行32位操作的8086。
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§2.１ 8086存储器组织
第二章 80X86系列微机的系统组成
四.存储器的层次结构
➢ 虚拟存储器 Vitural Memory
段基址： 该单元所在段的起始物理 地址的高十六位。
偏移地址: 该单元相对于该段起始单 元的偏移量
物理地址=段基址24＋偏移地址
20位 16位
16位
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§2.１ 8086存储器组织
第二章 80X86系列微机的系统组成
四.存储器的层次结构
➢ 高速缓存器 Cache
1. 程序访问的局部性
•非对准存放方式:
存放字（或双字）数据时，从 奇地址开始存放。
•对准存放方式比非对准存放方式在访问时速度更快
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§2.1 8086存储器组织
二. 存储器的分段
第二章 80X86系列微机的系统组成
1.问题的提出 2.解决办法 3.分段原则：
•各段起始单元的20位地址能被16整除。
•每段长度≤64K（216）字节
1945年，美籍匈牙利数学家John Von Neumann提 出, 冯•诺依曼型计算机
输
存储器
输
入
出
运算器ALU
设
设
备
控制器
备
CPU
基本工作原理 “存储程序” + “程序控制”
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第二章 80X86系列微机的系统组成ຫໍສະໝຸດ 2. 微机系统组成(系统总线)
地址总线 AB
微 处 理
存 储 器
低四位为0
•段与段之间相对位置可任意。
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§2.1 8086存储器组织
三. 存储器的分段
第二章 80X86系列微机的系统组成
4.段的类型：
•代码段： 放程序代码
•数据段： 放程序运行所需要的数据
•堆栈段： 特殊的数据区，存取数据按先进后 出的顺序
•附加段： 辅助的数据区
当前段: 当前正在使用的段称为当前段
2. Cache及原理
介于主存和CPU之间设置的一个高速小容量
的存储器
DRAM
CPU
Cache
SRAM
主存
Cache控制器
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§2.１ 8086存储器组织
第二章 80X86系列微机的系统组成
四.存储器的层次结构
➢ 高速缓存器 Cache
3. 高性能微机存储系统的层次结构
快 CPU内部寄存器 小
第二章 微型计算机系统组成
• 8086存储器组织 • 8086CPU内部结构 • 80X86微处理器的寄存器结构 • (80X86微处理器引脚功能) • 系统总线 • (输入/输出接口)
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第二章 80X86系列微机的系统组成
§2.0 微型计算机系统硬件组成
1.冯•诺依曼型计算机的基本组成
片内高速缓存
速 度
片外高速缓存
容 量
主存储器(内存)
慢 外部存储器 大
•80386系统的Cache在片外，从486开始增加了片内Cache
•从Pentium开始，片内Cache被分离为代码Cache和数据 Cache(双路Cache结构），可以同时存取。数据Cache与 两条独立工作的流水线相连，能同时接受两条流水线的访 问。
FFFFEH FFFFFH
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§2.1 8086存储器组织
第二章 80X86系列微机的系统组成
一.数据在存储器中的存放
1.存放原则：字节数据顺序存放;多字节数 据存放在连续的单元中,且高地址存数据高 字节
2. 对准存放方式与非对准存放方式
存放字（或双字）数据时，从偶 •对准存放方式: 地址开始存放。
§2.1 8086存储器组织
一.8086系统存储器结构
➢关于8086:
• 8086有20根地址信号线，可 以寻址的地址空间为220字节， 即1M字节。
• 8086是16位的CPU，有16根数 据总线。
• 8086的存储器以字节为单位 进行编址。
字节 00000H 12H 00001H 24H 00002H
3. 80386／486的三种工作模式
(2) 保护模式 •32根地址线有效,可寻址4G 字节的物理地址 空间，64TB字节的虚拟地址空间 •采用分段管理和分页管理机制为程序的共享 和保护以及虚拟存储器提供了硬件支持
•“保护”主要是指在多任务系统中对存储空 间的保护，通过多种措施形成各任务之间以 及用户程序与操作系统之间的隔离和保护。
结合在一起。以满足运行大容量存储器要求
的程序。
虚拟存储技术
虚拟地址到物理地址的转换由MMU完成。
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§2.１ 8086存储器组织
第二章 80X86系列微机的系统组成
四.存储器的层次结构
➢ 虚拟存储器 Vitural Memory
2.从80286开始,实现了虚拟存储管理，CPU支持 对虚拟存储器的访问。
80286CPU支持两种工作模式： •实地址模式 同8086， 寻址能力1M 字节
（220）
•保护模式（保护虚拟地址模式）
寻址能力 物理空间：16M字节 （224） 虚拟空间：1G字节 （230）
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§2.１ 8086存储器组织
第二章 80X86系列微机的系统组成
四.存储器的层次结构
段寄存器: 存放当前段起始地址的高十六位 （称为段基址）。 CS、DS、SS、ES
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§2.1 8086存储器组织
三. 存储器的分段
第二章 80X86系列微机的系统组成
5.物理地址与逻辑地址的关系： •物理地址：存储单元的真实地址，20位。
•逻辑地址：程序中涉及的地址，16位。 包括段基址和偏移地址