微机系统组成和基本结构
(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。
第二章 微型计算机系统
16
外存：永久性存储器 外存：永久性存储器
存储器与存储系统
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存储器是一种具有保存和存取信息（程序、数据） 存储器是一种具有保存和存取信息（程序、数据） 是一种具有保存和存取信息 的设备/器件，是计算机系统不可或缺的资源。 的设备/器件，是计算机系统不可或缺的资源。 现代微型计算机的存储系统结构： 现代微型计算机的存储系统结构： 高速缓存--主存 外存 主存-高速缓存--主存--外存 为什么采用这种结构？ 为什么采用这种结构？ 指令执行速度依赖于内存读写速度 高速CPU需配置高速内存 高速CPU需配置高速内存 大软件需配置大容量内存 高速度 大容量 17
13
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问：内存与外存是一回事吗？
• 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存； 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存； • 通过I/O接口才能被 接口才能被CPU控制的存储器称为外存。 控制的存储器称为外存。 通过 接口才能被 控制的存储器称为外存
第2章 微型计算机系统
硬件和软件系统
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软件 程序及其配套的 数据、文档等
软件
计算机 系统
硬件 “看得见、摸得着 ”的物理载体
硬件
2
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7
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问：主机包含哪些部件？ CPU又是什么意思？ 又是什么意思？ 主机包含哪些部件？ CPU又是什么意思 答：
微型计算机基础
2.1
微型计算机基础
微型计算机基本结构
微型计算机又称为PC机，由硬件系统和软件系统两大部分组 成。
2.1.1微型计算机的概念结构 如图所示，是微型计算机的典型 组成结构示意图，从图中我们 可以看出，微型计算机由微处理 器CPU①、一定容量的内部存储 器（包括②ROM、RAM）、 ③输入/输出接口电路组成。 各功能部件之间通过④总线有机地 连接在一起，其中微处理器是整个微型计算机的核心部件。
②数据总线(Data Bus) 数据总线是CPU用来传送数据信息的信号线（双向、三 态）。数据总线是双向三态总线，即数据既可以从CPU送到 其它部件，也可以从其它部件传送给CPU，数据总线的位数 和处理器的位数相对应。 ③控制总线(Control Bus) 控制总线是用来传送控制信号的一组总线。这组信号线比较 复杂，由它来实现CPU对外部功能部件（包括存储器和I/O 接口）的控制及接收外部传送给CPU的状态信号，不同的微 处理器采用不同的控制信号。 控制总线的信号线，有的为单向，有的为双向或三态，有的 为非三态，取决于具体的信号线，但作为整体是双向的，以 双向线表示。
4 ）总线 微型计算机大多采用总线结构，因为在微型计算机系统中， 无论是各部件之间的信息传送，还是处理器内部信息的传 送，都是通过总线进行的，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。 问题：什么是总线 所谓总线，是连接多个功能部件或多个装置的一组公 共信号线，用作微机各部分传递信息所共同使用的“高速 信息公路”。 按在系统中的不同位置，总线可以分为内部总线和外 部总线。内部总线是CPU内部各功能部件和寄存器之间 的连线；外部总线是连接系统的总线，即连接CPU、存 储器和I/O接口的总线，又称为系统总线。
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
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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
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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
第一章 微型计算机及其体系结构
控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等
1.2.2 微型计算机的软件系统
操作系统 汇编程序 文本编辑程序 调试程序
MS-DOS MASM和LINK DEBUG.EXE
为什么采用汇编语言？
1.3 微型计算机的工作过程
8088的内部结构
AH AL
BH BL
通用 寄存器
CH CL DH DL
由于微型计算机具有如下特点
体积小、价格低 工作可靠、使用方便、通用性强……
所以，可以分为两个主要应用方向
1.1.1 微型计算机的应用
用于数值计算、数据处理及信息管理方向
通用微机，例如：PC微机 功能越强越好、使用越方便越好
用于过程控制及嵌入应用方向
专用微机，例如：工控机、单片机、数字信号 处理器
• Pentium III（奔腾3） — 32位微处理器 - 增加了70条SSE (Streaming SIMD Extensions)指令 SSE:单指令多数据流式扩展技术 （128位整数，浮点 - 首次内置序列号
1.1.1 微型计算机的发展（续）
第6代之后：
• Pentium 4 — 32位微处理器(非P6第六代X86 系列CPU核心结构) - 超级管道技术 - 增加了144条SSE2指令 - 简单ALU运行在2倍的处理器核心频率下
1.4.7 PentiumIII 中心结构
1.4.8 PentiumIV 中心结构
Intel公司于2000年11月推出了Pentium4微处理 器，至今主频已达到2GHz。Intel公司的Pentium4 采用NetBurst体系结构架构，也带来了体系结构总 线与支持芯片组的改变。虽然Pentium 4依然支持 AGTL+总线协议，但它与同样支持该协议的 Pentium Ⅲ最大不同是，它能够支持400MHz的体系 结构总线，这就意味着Pentium 4可提供高达 3．2GB／s的体系结构带宽，目前能够支持 Pentium 4新总线的只有i850等少数几种芯片组， i850有着非常出色的特性。
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
简述微机的基本结构及主要部件的功能
简述微机的基本结构及主要部件的功能微机是一种小型计算机，也被称为个人计算机（PC）。
它由众多主要部件组成，每个部件都扮演着至关重要的角色，以确保计算机的正常运行。
本文将逐步介绍微机的基本结构及主要部件的功能，并深入探讨每个部件的作用。
一、微机的基本结构微机的基本结构包括中央处理器（CPU）、内存、输入设备、输出设备和存储设备。
（一）中央处理器（CPU）中央处理器是微机的核心部件，负责执行计算机的所有计算和控制任务。
它由控制单元（CU）和算术逻辑单元（ALU）组成。
控制单元负责指令的解码和执行，而算术逻辑单元负责处理数字和逻辑运算。
CPU是微机中最关键的组件，其性能直接影响到计算机的运行速度和处理能力。
（二）内存内存是计算机中用于存储数据和程序的地方。
它分为主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、闪存等）。
主存储器是CPU能够直接访问的存储器，存储器种类包括静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）。
RAM是临时存储器，用于暂时存储正在运行的程序和数据。
而辅助存储器则用于保存永久信息，如操作系统、应用程序和文件等。
（三）输入设备输入设备用于将外部信息输入到计算机中，使计算机能够接受用户的指令和数据。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪和摄像头等。
键盘用于输入文本和命令，鼠标用于控制光标和进行选择，扫描仪和摄像头用于将纸质文件、照片或视频转换为电子文件。
（四）输出设备输出设备用于将计算机处理的信息呈现给用户。
常见的输出设备包括显示器、打印机和音频设备等。
显示器用于显示图像和文本，打印机用于把计算机中的数据打印到纸上，音频设备用于播放声音。
（五）存储设备存储设备用于长期保留和保存计算机程序、数据和文件。
常见的存储设备包括硬盘驱动器、光盘驱动器和闪存驱动器等。
硬盘驱动器是计算机的主要存储设备，用于保存操作系统、应用程序和数据文件。
光盘驱动器通过读取CD或DVD上的光学数据来存取信息。
闪存驱动器使用闪存技术，是一种可擦写且非易失性的存储设备，适用于移动设备和数据传输。
微型计算机硬件组成.ppt
计算机文化基础
5
常见微机系统
平板电脑 移动计算机
计算机、电视、影 音三模式
家庭网络计算机
6
微机基本结构 显示器、键盘和主机
7
2.1.2 微型计算机的分类
1 按组成结构分类 单片机 组成部分集成在一个超大规模芯片上，广泛 用于控制、仪器仪表、通信、家用电器等领域。 单板机 各组成部分装配在一块印刷电路板上，常用 于过程控制或作为仪器仪表的控制部件 。 多板机 各组成部分装配在多块印刷电路板上，如台 式、便携式PC 机。
2
计算机系统的组成
运算器
CPU
寄存器 控制器
硬件
主机
内存
随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器
计
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪
算 机
外部设备
输出设备：显示器、打印机 外 存：软、硬盘、光盘、闪存
系
网络设备：网卡、调制解调器等
统
操作系统：Windows、Unix、Linux
系统软件 语言处理程序：C、Pascal、VB等
使用单片机芯片构成的仿真系统。
有镜像功能的单板机
2019/12/17
计算机文化基础
9
微型计算机的发展方向
① 高速化 处理器主频
② 超小型化 典型的标志是笔记本电脑和PDA的流行。
③ 多媒体化 全新的多媒体处理芯片、多媒体和超媒体系 统的开发和标准化、虚拟现实技术和发展多媒体通信等。
④ 网络化 网络计算机、具有联网功能的PDA以及各种类 型的个人计算机等正在飞速发展。
主板板载了四条DDR2内存插槽，支持 最高8GB DDR2-800内存容量和双通道 技术。另外，内存插槽的周围布满了不 少铝壳固态电容，内存的工作稳定性完 全得以保障。
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三个基本概念
微处理器
也叫CPU或中央处理器
微型计算机
CPU+内存+I/O接口+系统总线
微型计算机系统
微型计算机+外围设备等+软件系统
完整的计算机系统应由计算机硬件和计算机软件组 成，缺一不可
2020/3/3
1
微机系统组成示意图
2020/3/3
2
计算机的五大组成部件
总线接口部件：指令流字节队列缓冲器、存储器 地址形成部件等。
2020/3/3
5
存储器
内存储器：
随机读写存储器(RAM) 只读存储器(ROM)
外存储器
软磁盘 硬磁盘 光盘
2020/3/3
6
存储层次结构图Leabharlann 2020/3/37
输入输出接口
I/O接口连接到I/O设备
CPU数据输入、输出是并行的，外部设备可能要 求串行数据，需要信号转换。
返回
10
输入设备 运算器 控制器 存储器 输出设备
将运算器和控制器做在一个芯片上，称CPU
2020/3/3
3
CPU
在主机箱内有一块面积较大的印刷电路板叫主板
，它上面有一块面积比名片还小的集成电路芯片
，这就是微机的微处理器—CPU，芯片上标有生产
厂家和型号。
所以人们习惯以CPU编号来表示微机的等级。比如 PC-586 (Pentium586) 、PⅡ、 PIII、 PIV 等
外部I/O设备的结构不同 有数字式、模拟式等 有CMOS电路、TTL电路
2020/3/3
8
总线
计算机传送信息的一组信号线
单向总线：只能向一个方向传送信息的总线 地址总线
双向总线：能向两个方向传送信息的总线 数据总线 控制总线
2020/3/3
9
微型计算机结构图
2020/3/3
主要生产厂家有 INTEL、AMD、Cyrix。
2020/3/3
4
CPU的组成
运算器：主要进行算术和逻辑运算，主要包括算 术逻辑部件ＡＬＵ等部件
控制器：发布各种操作命令、控制信号等,主要包 括，指令寄存器、指令译码及机器周期编码器、 定时及操作控制部件
寄存器组：通用寄存器组、程序计数器及状态标 志寄存器、指示器和变址寄存器、段寄存器组等