微型计算机系统概述.ppt
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1微型计算机系统概述
• 第一阶段（1971~1973）：
典型的微型机以Intel 4004和Intel 4040 为基础。微处理器和存储器采用PMOS工 艺，工作速度很慢。微处理器的字长4位， 时钟频率500KHz～2MHz，存储器的容量 很小，只有几百字节；指令系统不完整， 没有操作系统，只有汇编语言。主要用于 工业仪表、过程控制或计算器中。
倒退回70年代中期，那时PC还没有面世，那时猜测计算机会在每 张办公桌上出现简直是不可能的，即使在我们创办微软公司的时 候，也无法预料以后会发生什么样的变化。在21世纪，PC会向上 百万的人传输金融数据，人们利用它学习、工作、它的潜力无 穷。”
微型计算机
• 微机概念：以大规模、超大规模集成电路
为主要部件，以集成了计算机的主要部 件——控制器和运算器的微处理器为核心， 配以存储器、输入/输出接口电路及系统总 线所制造出的计算机系统。 • 划分阶段的标志：以字长（即数据位数） 和微处理器芯片。
1. 2.1 微型计算机的特点
• 1．体积小、重量轻、价格低廉 • 2．简单灵活、可靠性高、使用环境要
求不高 • 3．功耗低
1.2.2 微型机的应用范围
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、数据处理 （信息处理） 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、PC机（Personal Computer ） :面向个人单独使用的一类微 机，实现各种计算、数据处理及信息管理等。
1.3 微型计算机的基本组成
微型计算机系统
微处理器
微型计算机
运算器
控制器
寄存器组 内存储器 总线
输入输出输出 接口电路
第2章微型计算机硬件系统-PPT精选文档
15
第2章 微型计算机硬件系统
第一代：8086和8088
时间
1978～1981年
1978年-- 8086
16位微处理器 寄存器和数据总线均为16位 地址总线为20位 设置了6字节的指令预取队列
1979年– 8088
外部数据总线为8位 设置了4字节的指令预取队列。
芯片组产品：
Intel芯片(如865、915、945、955、975系列等） VIA（威盛，中国台湾） nVIDIA（美国） ATI（加拿大） AMD（美国）
9
第2章 微型计算机硬件系统
2.1 微型计算机的主要性能指标
基本字长
指参与运算的数的基本长度，用二进制数位的长度来衡量
决定着寄存器、加法器、数据总线等部件的位数，直接影响着硬件 的代价
主存容量
以字节为单位来计算
1B=8bit
1KB=1024B
1MB=1024KB 1GB=1024MB
运算速度
用每秒能执行的指令条数来表示
单位—MIPS (Million Instructions Per Second, 每 秒百万条指令)
28
内存储器(简称内存或主存) 存取速度快 成本高、容量相对较小
直接与CPU连接，CPU(指令)可以 对内存中的指令及数据进行读、写 操作
属于挥发性存储器(volatile)，用 于临时存放正在运行的程序和数据
第2章 微型计算机硬件系统
2.3.1 存储器的结构
三级存储结构
（1）高速缓冲存储器 （2）主存储器 （3）外存储器
第2章 微型计算机硬件系统
台式PC机(立式)的主机箱
第1章 微型计算机系统概述
1.1.1 微型计算机硬件
通常在一些书中介绍，微型机的硬件由运算 器、控制器、存储器以及输入和输出设备五个部 分组成，这种划分的方法是从组成计算机的功能 模块的角度出发。对于微型机的硬件组成还可以 用另外的分解方法。图1.2给出的微型机系统硬件 组成框图更直观、更切合实际。
1.1.2 微型计算机软件
状态寄存器的6个状态标志位的含义如下： 进位标志位（Carry Flag，CF）：ALU结果的最高 位有进位或借位，CF=1；无进位或借位，CF=0。 奇偶标志位（Parity Flag，PF）：指令执行后， ALU的结果的低8位中1的个数为偶数，PF=1；若为奇数， PF=0。 辅助进位标志位（Auxiliary Carry Flag，AF）：加、 减算术指令执行后，最低4位D 3 D 0位有进位或借位， AF=1；无进位或借位，AF=0。该标志用于系统进行BCD 码的算术运算结果的调整。 零标志位（Zero Flag，ZF）：指令执行后，ALU的 结果为零，ZF=1；结果不为零，ZF=0。 符号标志位（Sign Flag，SF）：该位总是和ALU结 果的最高位相同。因为在带符号数运算时，最高位是符 号位，所以运算结果为负时，SF=1；否则SF=0。 溢出位（Overflow Flag，OF）：在带符号的加、 减算术指令执行后，ALU的结果超出数据的量程，则产生 溢出，OF=1；否则OF=0。一旦OF=1，则运算结果是错 误的。
BIU：负责从存储器或外部设备中读取指令和读/写数
据，即完成总线操作。 这两个单元处于并行工作状态，可以同时进行执行指 令和读/写操作。这样大大提高了CPU的指令执行速度， 从而提高计算机的工作速度。
由图1.3可知，Intel 8086的程序设计模型如图1.5所示。
七年级信息技术上册 第一章 微型计算机概述课件课件
微处理器具有运算和控制功能，是整个微型计算机的核心，也称中央处理器CPU（Central Processing Unit）。
注意，微处理器并不是一台完整的计算机，要构成一台完整的计算机（主机），还需要有： 存储器、I/O接口及系统总线。
微处理器的主要功能部件 （1）算术逻辑部件（ALU）：用来进行算术和逻辑运算。
1985年
80386
32万
1990年
80486
120万
1993年
Pentium 320万
1996年
Pentium Pro 550万
1997年2月 Pentium II 750万，300MHz
1999年
Pentium III
2000年(4季度) Pentium IV 4200万，1.4GHz(0.18um工艺)
四.微处理器、微型计算机和微型计算机系统（续）
（Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System）
1.Moore定律： “晶体管的大小将以指数速率变小，
而集成到芯片上的晶体管数目将2－3年【18－24个月】翻 一番。”
－－Gordon Moore，1965
总线是计算机的部件与部件之间传输信息的公共通路，它 能分时地发送和接收各部件的信息。总线不仅仅是一组传输 线，它还包括与数据传输有关的控制逻辑。所以，在一个计 算机系统中，总线应被看成一个独立的部件。
五.微型计算机（续）
4.微型计算机的主要技术指标 (1)字长:参与运算的数的位数.它决定着计算机的内部寄存器、 加法器及数据总线（数据通路）的位数。有4位，8位，16位， 32位，64位等。 (2)主存容量:主存储器所能存储信息的总量。通常以字节数 (Byte)来表示。例：内存128MB。有时也用到“位容量”---2pXq. (3)运算速度:有不同的计量方法和测试标准。 MIPS(Million Instruction Per Second) (4)平均无故障运行时间(可靠性) MTBF(Mean Time Between Failures),平均无故障间隔时间 (5)性能/价格比
注意，微处理器并不是一台完整的计算机，要构成一台完整的计算机（主机），还需要有： 存储器、I/O接口及系统总线。
微处理器的主要功能部件 （1）算术逻辑部件（ALU）：用来进行算术和逻辑运算。
1985年
80386
32万
1990年
80486
120万
1993年
Pentium 320万
1996年
Pentium Pro 550万
1997年2月 Pentium II 750万，300MHz
1999年
Pentium III
2000年(4季度) Pentium IV 4200万，1.4GHz(0.18um工艺)
四.微处理器、微型计算机和微型计算机系统（续）
（Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System）
1.Moore定律： “晶体管的大小将以指数速率变小，
而集成到芯片上的晶体管数目将2－3年【18－24个月】翻 一番。”
－－Gordon Moore，1965
总线是计算机的部件与部件之间传输信息的公共通路，它 能分时地发送和接收各部件的信息。总线不仅仅是一组传输 线，它还包括与数据传输有关的控制逻辑。所以，在一个计 算机系统中，总线应被看成一个独立的部件。
五.微型计算机（续）
4.微型计算机的主要技术指标 (1)字长:参与运算的数的位数.它决定着计算机的内部寄存器、 加法器及数据总线（数据通路）的位数。有4位，8位，16位， 32位，64位等。 (2)主存容量:主存储器所能存储信息的总量。通常以字节数 (Byte)来表示。例：内存128MB。有时也用到“位容量”---2pXq. (3)运算速度:有不同的计量方法和测试标准。 MIPS(Million Instruction Per Second) (4)平均无故障运行时间(可靠性) MTBF(Mean Time Between Failures),平均无故障间隔时间 (5)性能/价格比
第一章 微型计算机系统概述(戴梅萼)
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
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
《微型计算机原理》课件
详细描述
微型计算机通常采用集成电路技术，将计算机的各个部件集成在一块或几块芯片 上，具有体积小、重量轻、低功耗等特点。由于其体积小巧，微型计算机通常用 于对空间和能源有限制的环境，如航空航天、工业控制、智能家居等。
微型计算机的发展历程
总结词
微型计算机的发展经历了从原型机到个人电脑、再到便携式电脑和智能手机等不同阶段 。
网络化与智能化
总结词
网络化与智能化是微型计算机发展的未来趋势，它将 计算机技术与网络通信、人工智能等技术相结合，拓 展了微型计算机的应用领域。
详细描述
随着网络通信和人工智能技术的不断发展，微型计算机 正朝着网络化与智能化的方向发展。通过网络通信技术 ，微型计算机可以实现远程控制和数据传输，拓展了其 应用领域。同时，与人工智能技术的结合，使得微型计 算机能够具备更强大的数据处理和分析能力，为各种智 能化应用提供了可能。未来，网络化与智能化将成为微 型计算机发展的重要趋势，推动着微型计算机技术的不 断创新和应用领域的拓展。
存储器
01
存储器是微型计算机中用于存 储数据和程序的部件。
02
存储器分为内存储器和外存储 器两类，内存储器包括RAM和 ROM，外存储器包括硬盘、U 盘、光盘等。
03
存储器的容量和速度也是微型 计算机的重要性能指标，直接 影响着计算机的运行速度和存 储能力。
输入输出设备
01
输入输出设备是微型计算机中用于输入和输出数据 的部件。
谢谢
THANKS
主频与外频
主频
指计算机的时钟频率，即CPU的工作频率。主频越高，计算 机的运算速度越快。
外频
指计算机主板的总线频率。外频越高，计算机的数据传输速 率越快。
内存容量与速度
微型计算机通常采用集成电路技术，将计算机的各个部件集成在一块或几块芯片 上，具有体积小、重量轻、低功耗等特点。由于其体积小巧，微型计算机通常用 于对空间和能源有限制的环境，如航空航天、工业控制、智能家居等。
微型计算机的发展历程
总结词
微型计算机的发展经历了从原型机到个人电脑、再到便携式电脑和智能手机等不同阶段 。
网络化与智能化
总结词
网络化与智能化是微型计算机发展的未来趋势，它将 计算机技术与网络通信、人工智能等技术相结合，拓 展了微型计算机的应用领域。
详细描述
随着网络通信和人工智能技术的不断发展，微型计算机 正朝着网络化与智能化的方向发展。通过网络通信技术 ，微型计算机可以实现远程控制和数据传输，拓展了其 应用领域。同时，与人工智能技术的结合，使得微型计 算机能够具备更强大的数据处理和分析能力，为各种智 能化应用提供了可能。未来，网络化与智能化将成为微 型计算机发展的重要趋势，推动着微型计算机技术的不 断创新和应用领域的拓展。
存储器
01
存储器是微型计算机中用于存 储数据和程序的部件。
02
存储器分为内存储器和外存储 器两类，内存储器包括RAM和 ROM，外存储器包括硬盘、U 盘、光盘等。
03
存储器的容量和速度也是微型 计算机的重要性能指标，直接 影响着计算机的运行速度和存 储能力。
输入输出设备
01
输入输出设备是微型计算机中用于输入和输出数据 的部件。
谢谢
THANKS
主频与外频
主频
指计算机的时钟频率，即CPU的工作频率。主频越高，计算 机的运算速度越快。
外频
指计算机主板的总线频率。外频越高，计算机的数据传输速 率越快。
内存容量与速度
微型计算机系统概述
I/O接口的概念将在第7章介绍，常用接口芯片在第9、第10以及第11章介绍。
6、输入输出接口、鼠标等
微型计算机系统的工作原理
1、指令、指令系统和程序 指令： 指令是指示计算机执行某种操作的命令，它由一串二进制代码组成。 一条指令通常由操作码和操作数两个部分组成。
操作码
操 作 数
指明该指令要完成的操作的类型或性质，如取数、加法、减法或逻辑乘等。
汇编语言：
2、机器语言、汇编语言和高级语言
高级程序设计语言接近人类自然语言的语法习惯，易被用户掌握和使用。
高级语言程序“看不见”机器的硬件结构，不能用于编写直接访问机器硬件资源的系统软件或设备控制软件。为此，一些高级语言提供了与汇编语言之间的调用接口。用汇编语言编写的程序，可作为高级语言的一个外部过程或函数，利用堆栈来传递参数或参数的地址。
用机器语言编写的程序是计算机惟一能够直接识别并执行的程序，而用其他语言编写的程序必须经过翻译才能变换成机器语言程序，所以，机器语言程序被称为目标程序。
机器语言是直接用二进制代码指令表达的计算机语言；
机器语言：
一条机器指令控制计算机完成一个基本操作；
计算机能够直接识别的数据是由二进制数0和1组成的代码；
ROM BIOS
硬 盘
RAM
② 执行自举程序
⑥执行 引导 程序
序
读
出
引
导
程
④
CPU
① 执行加电自检程序
⑤ 装入引导程序
⑦ 装入操作系统
CMOS
？
从
何
处
启
动
③
⑧运行 操作 系统
显示初始界面
DOS
DOS（Disk Operating System）是磁盘操作系统的简称，MS-DOS则是最普遍使用的PC兼容DOS。 MS-DOS采用模块结构，它由五部分组成： ROM中的BIOS模块 IO.SYS模块 MSDOS.SYS模块 模块 引导程序。
微型计算机系统概述
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1.2.2 微型计算机
微型计算机是指以CPU为核心，配以存储器、 输入/输出接口电路、系统总线及相应的外设而 构成的完整的、可独立工作的计算机。
单片机：把CPU、存储器、I/O接口及时钟发生 器集成在一块芯片上，即单片机。
单板机：把CPU、存储器、I/O接口简单的外设 和辅助设备通过总线装配在一块印刷电路板上， 就构成了单板机。
返回
1.1.3 微型计算机系统
1.硬件系统：看得见、摸得着的物理实体。 2.软件系统：计算机运行的所有程序、数据、文档的集
合。 软件系统按功能可分为系统软件和应用软件。 衡量微机的常用性能指标有：字长、存储容量、运算速 度、总线及接口、系统软件配置件：由计算机厂家和软件制造商作为系 统资源提供给用户的软件，是使用、管理计算 机以及为其它软件服务的软件。在系统软件的 支持下，用户可方便地开发其所需软件。
微型计算机原理及应用
1.1 概述
1.1.1 计算机的发展 1.1.2 微型计算机的发展
返回
1.1.1 计算机的发展
计算机的发展经历了四个阶段： 电子管时代 晶体管时代 集成电路时代 大规模、超大规模集成电路时代 返回
1.1.2 微型计算机的发展
微型计算机属于第四代计算机 微型计算机的发展以微处理器的发展为
主要特征 微处理器的发展经历了4位、8位、16位、
32位和64位的阶段。
返回
1.2 微型计算机系统
1.2.1 微处理器 1.2.2 微型计算机 1.1.3 微型计算机系统
返回
1.2.1 微处理器
微处理器也称为中央处理器，简称CPU。 微处理器中集成的部件主要有：运算器、
控制器、寄存器以及协处理器、高速缓 冲存储器、接口和控制部件等。
1.2.2 微型计算机
微型计算机是指以CPU为核心，配以存储器、 输入/输出接口电路、系统总线及相应的外设而 构成的完整的、可独立工作的计算机。
单片机：把CPU、存储器、I/O接口及时钟发生 器集成在一块芯片上，即单片机。
单板机：把CPU、存储器、I/O接口简单的外设 和辅助设备通过总线装配在一块印刷电路板上， 就构成了单板机。
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1.1.3 微型计算机系统
1.硬件系统：看得见、摸得着的物理实体。 2.软件系统：计算机运行的所有程序、数据、文档的集
合。 软件系统按功能可分为系统软件和应用软件。 衡量微机的常用性能指标有：字长、存储容量、运算速 度、总线及接口、系统软件配置件：由计算机厂家和软件制造商作为系 统资源提供给用户的软件，是使用、管理计算 机以及为其它软件服务的软件。在系统软件的 支持下，用户可方便地开发其所需软件。
微型计算机原理及应用
1.1 概述
1.1.1 计算机的发展 1.1.2 微型计算机的发展
返回
1.1.1 计算机的发展
计算机的发展经历了四个阶段： 电子管时代 晶体管时代 集成电路时代 大规模、超大规模集成电路时代 返回
1.1.2 微型计算机的发展
微型计算机属于第四代计算机 微型计算机的发展以微处理器的发展为
主要特征 微处理器的发展经历了4位、8位、16位、
32位和64位的阶段。
返回
1.2 微型计算机系统
1.2.1 微处理器 1.2.2 微型计算机 1.1.3 微型计算机系统
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1.2.1 微处理器
微处理器也称为中央处理器，简称CPU。 微处理器中集成的部件主要有：运算器、
控制器、寄存器以及协处理器、高速缓 冲存储器、接口和控制部件等。
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第1章 微型计算机系统概述
本章要点 1.1 概述 1.2 硬件系统 1.3 微型计算机的一般工作原理 1.4算机的发展 掌握计算机系统组成 掌握计算机系统的层次结构 理解微型计算机的工作原理及指令执行过程 掌握微型计算机常用术语
本章重点与难点
重点： ➢ 微型计算机的基本组成 ➢ 微型计算机的工作原理 ➢ 微型计算机常用术语
16位机
Intel 8086、Z8000、80286
第四代
（1984-1992）
32位机
特点：
80386、80486
第五代
（1993-1999）
1、速度越来越快。 2、容量越来越大。 3、功能越来越强。
32位机
Intel Pentium第六代（2000年以后） 64位机和双核
Intel Intanium、Pentium D、Pentium EE、
1.3.2 存储程序工作原理
存储程序和程序控制原理的基本点就是指令驱动， 即按照任务要求事先编好程序，然后把程序和所需的 数据输入计算机存储器中保存起来。当机器启动时， 根据内部指令指针给出的程序第一条指令的地址，控 制器就可依据程序指定的逻辑顺序从存储器中一条条 周而复始地读取指令、分析指令、执行指令，直到完 成全部指令操作为止。这样就能自动连续地完成程序 所描述的全部工作，即控制器通过指令流的串行驱动 实现程序控制。
图 1-6 冯·诺依曼计算机结构示意图
1.3.1 程序和指令
所谓程序，就是为实现某项既定的任务而向计算 机发出的一组有一定顺序的基本操作命令的集合。这 些基本操作命令就称为指令。指令由操作码和操作数 两部分组成，即操作性质（如加、减、乘、除、比较 大小等）和参加操作的对象（如数据或数据存放的地 址等）。机器指令的集合称为指令系统。
➢ PC机：目前人们广泛使用的个人计算机
1.1.3 微型计算机系统的组成
1.1.4 微型计算机系统的层次结构
应用程序
高
操作系统
BIOS
硬件逻辑电路
低
1.2 硬件系统
1.2.1 中央处理器的组成 1.2.2 存储器 1.2.3 总线（Bus) 1.2.4 输入／输出接口(Input/Output Interface)
ALU
数据 寄存 器1#
数据 寄存 器2#
存 储
外
器
设
图1-4 运算器的逻辑结构
1.2.1 中央处理器的组成
2.控制器 控制器具有控制和指挥计算机内各功能部件协同动
作，完成计算机程序的功能。它包括：
➢ 程序计数器（PC）：存放下一条将要执行的指令所在存储 单元的地址。
➢ 指令寄存器（IR）：保存当前正在执行的一条指令。 ➢ 指令译码器（ID）：将指令的操作码翻译成机器能识别的
难点： ➢ 微型计算机的工作原理
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1.1 概述
1.1.1 计算机的发展概况 1.1.2 微型计算机的分类 1.1.3 微型计算机系统的组成 1.1.4 微型计算机系统的层次结构
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1.1.1 计算机的发展概况
1946年，第一台计算机在美国诞生。60多年来， 根据计算机采用的逻辑元件来分，计算机经历了电子 管计算机时代、晶体管计算机时代、集成电路计算机 时代、大规模及超大规模集成电路计算机时代，如图 1-1所示。
图1-5 微型计算机的硬件系统功能模块
1.3 微型计算机的一般工作原理
1.3.1 程序和指令 1.3.2 存储程序工作原理 1.3.3 微型计算机的工作过程
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1.3.1 程序和指令
冯·诺依曼提出计算机由5个部分组成，即运算器、 控制器、存储器、输人设备和输出设备；计算机内采 用二进制；计算机采用程序存储和程序控制的工作方 式，即事先把程序加载到计算机的存储器中，当机器 加电并启动后，计算机便会自动按照程序的要求进行 工作。
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1.2.1 中央处理器的组成
中央处理器（CPU）由运算器、控制器和寄 存器阵列组成，是整个硬件系统的核心。微型机 中将运算器、控制器和寄存器等相关部件集成在 一块芯片中，又叫微处理器，通过专门的CPU插 座安置在主板上。
1.2.1 中央处理器的组成
1.运算器
计算机中加工和处理数据的功能部件。主 要包括算术逻辑部件（ALU），用于对数据进行 加工处理，进行算术和逻辑运算。
1. 按总线的层次结构
➢ 微处理器级总线 ➢ 系统级总线 ➢ 外设总线
2．按总线传送信息的类别
➢ 地址总线 ➢ 数据总线 ➢ 控制总线
1.2.4 输入／输出接口(Input/Output Interface)
主机与外部设备之间的信息交换是通过输入/输 出接口来进行的。输人/输出接口简称I/O接口，由图 1-5可以看出，接口在这里起着主机与外部设备之间 数据通信的“桥梁”的作用。
1.1.2 微型计算机的分类
微型计算机按照它的应用对象可以分为以下三类：
➢ 单片机：将微处理器、部分存储器、输入输出接口都集成在一 块集成电路芯片上，一块芯片就构成了一台计算机，它被广泛 应用于汽车、家电、工业过程控制、智能仪器仪表等领域。
➢ 单板机：将计算机的各个部分都组装在一块印制电路板上，包 括微处理器/存储器/输入输出接口，还有简单的七段发光二极 管显示器、小键盘、插座等。它适于进行生产过程的控制，也 可以直接在实验板上操作，适用于教学。
第一代
4位和低档8位机
（1971-1973）主要应用于各种袖珍计算器、家电、 交通灯控制等简单控制领域
Intel 4004/8008
第二代 中高档8位机
（1973-1978）广泛用于数据处理、工 业控制智能仪器仪表及家电等各个领域
8080/8085、Z80、MC6800
第三代
（1978-1983）
图1-1 计算机采用的逻辑元件
1.1.1 计算机的发展概况
20世纪70年代初，随着大规模集成电路的出现， 原来体积很大的中央处理器电路集成为一个只有十几 平方毫米的半导体芯片，其称为微处理器。微处理器 的出现，开创了微型计算机的新时代。微型计算机是 第四代计算机的典型代表。
微处理器是计算机的核心部件，它的性能在很大 程度上决定了微型计算机的性能。因此，微型计算机 的发展是以微处理器的发展来更新换代的。
命令信号。 ➢ 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。
1.2.2 存储器
存储器是计算机系统中的一种记忆设备， 用来存放程序、数据、运算结果以及各种需要 保存的信息。包括：
➢内存 ➢高速缓存 ➢外存
1.2.3 总线（Bus)
本章要点 1.1 概述 1.2 硬件系统 1.3 微型计算机的一般工作原理 1.4算机的发展 掌握计算机系统组成 掌握计算机系统的层次结构 理解微型计算机的工作原理及指令执行过程 掌握微型计算机常用术语
本章重点与难点
重点： ➢ 微型计算机的基本组成 ➢ 微型计算机的工作原理 ➢ 微型计算机常用术语
16位机
Intel 8086、Z8000、80286
第四代
（1984-1992）
32位机
特点：
80386、80486
第五代
（1993-1999）
1、速度越来越快。 2、容量越来越大。 3、功能越来越强。
32位机
Intel Pentium第六代（2000年以后） 64位机和双核
Intel Intanium、Pentium D、Pentium EE、
1.3.2 存储程序工作原理
存储程序和程序控制原理的基本点就是指令驱动， 即按照任务要求事先编好程序，然后把程序和所需的 数据输入计算机存储器中保存起来。当机器启动时， 根据内部指令指针给出的程序第一条指令的地址，控 制器就可依据程序指定的逻辑顺序从存储器中一条条 周而复始地读取指令、分析指令、执行指令，直到完 成全部指令操作为止。这样就能自动连续地完成程序 所描述的全部工作，即控制器通过指令流的串行驱动 实现程序控制。
图 1-6 冯·诺依曼计算机结构示意图
1.3.1 程序和指令
所谓程序，就是为实现某项既定的任务而向计算 机发出的一组有一定顺序的基本操作命令的集合。这 些基本操作命令就称为指令。指令由操作码和操作数 两部分组成，即操作性质（如加、减、乘、除、比较 大小等）和参加操作的对象（如数据或数据存放的地 址等）。机器指令的集合称为指令系统。
➢ PC机：目前人们广泛使用的个人计算机
1.1.3 微型计算机系统的组成
1.1.4 微型计算机系统的层次结构
应用程序
高
操作系统
BIOS
硬件逻辑电路
低
1.2 硬件系统
1.2.1 中央处理器的组成 1.2.2 存储器 1.2.3 总线（Bus) 1.2.4 输入／输出接口(Input/Output Interface)
ALU
数据 寄存 器1#
数据 寄存 器2#
存 储
外
器
设
图1-4 运算器的逻辑结构
1.2.1 中央处理器的组成
2.控制器 控制器具有控制和指挥计算机内各功能部件协同动
作，完成计算机程序的功能。它包括：
➢ 程序计数器（PC）：存放下一条将要执行的指令所在存储 单元的地址。
➢ 指令寄存器（IR）：保存当前正在执行的一条指令。 ➢ 指令译码器（ID）：将指令的操作码翻译成机器能识别的
难点： ➢ 微型计算机的工作原理
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1.1 概述
1.1.1 计算机的发展概况 1.1.2 微型计算机的分类 1.1.3 微型计算机系统的组成 1.1.4 微型计算机系统的层次结构
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1.1.1 计算机的发展概况
1946年，第一台计算机在美国诞生。60多年来， 根据计算机采用的逻辑元件来分，计算机经历了电子 管计算机时代、晶体管计算机时代、集成电路计算机 时代、大规模及超大规模集成电路计算机时代，如图 1-1所示。
图1-5 微型计算机的硬件系统功能模块
1.3 微型计算机的一般工作原理
1.3.1 程序和指令 1.3.2 存储程序工作原理 1.3.3 微型计算机的工作过程
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1.3.1 程序和指令
冯·诺依曼提出计算机由5个部分组成，即运算器、 控制器、存储器、输人设备和输出设备；计算机内采 用二进制；计算机采用程序存储和程序控制的工作方 式，即事先把程序加载到计算机的存储器中，当机器 加电并启动后，计算机便会自动按照程序的要求进行 工作。
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1.2.1 中央处理器的组成
中央处理器（CPU）由运算器、控制器和寄 存器阵列组成，是整个硬件系统的核心。微型机 中将运算器、控制器和寄存器等相关部件集成在 一块芯片中，又叫微处理器，通过专门的CPU插 座安置在主板上。
1.2.1 中央处理器的组成
1.运算器
计算机中加工和处理数据的功能部件。主 要包括算术逻辑部件（ALU），用于对数据进行 加工处理，进行算术和逻辑运算。
1. 按总线的层次结构
➢ 微处理器级总线 ➢ 系统级总线 ➢ 外设总线
2．按总线传送信息的类别
➢ 地址总线 ➢ 数据总线 ➢ 控制总线
1.2.4 输入／输出接口(Input/Output Interface)
主机与外部设备之间的信息交换是通过输入/输 出接口来进行的。输人/输出接口简称I/O接口，由图 1-5可以看出，接口在这里起着主机与外部设备之间 数据通信的“桥梁”的作用。
1.1.2 微型计算机的分类
微型计算机按照它的应用对象可以分为以下三类：
➢ 单片机：将微处理器、部分存储器、输入输出接口都集成在一 块集成电路芯片上，一块芯片就构成了一台计算机，它被广泛 应用于汽车、家电、工业过程控制、智能仪器仪表等领域。
➢ 单板机：将计算机的各个部分都组装在一块印制电路板上，包 括微处理器/存储器/输入输出接口，还有简单的七段发光二极 管显示器、小键盘、插座等。它适于进行生产过程的控制，也 可以直接在实验板上操作，适用于教学。
第一代
4位和低档8位机
（1971-1973）主要应用于各种袖珍计算器、家电、 交通灯控制等简单控制领域
Intel 4004/8008
第二代 中高档8位机
（1973-1978）广泛用于数据处理、工 业控制智能仪器仪表及家电等各个领域
8080/8085、Z80、MC6800
第三代
（1978-1983）
图1-1 计算机采用的逻辑元件
1.1.1 计算机的发展概况
20世纪70年代初，随着大规模集成电路的出现， 原来体积很大的中央处理器电路集成为一个只有十几 平方毫米的半导体芯片，其称为微处理器。微处理器 的出现，开创了微型计算机的新时代。微型计算机是 第四代计算机的典型代表。
微处理器是计算机的核心部件，它的性能在很大 程度上决定了微型计算机的性能。因此，微型计算机 的发展是以微处理器的发展来更新换代的。
命令信号。 ➢ 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。
1.2.2 存储器
存储器是计算机系统中的一种记忆设备， 用来存放程序、数据、运算结果以及各种需要 保存的信息。包括：
➢内存 ➢高速缓存 ➢外存
1.2.3 总线（Bus)