第1章 微型计算机概述(1)
第01章 微型计算机概述
第1章微型计算机概述本章要点●微型计算机的概念、发展历史、特点和分类●微型计算机的硬件系统和软件系统●微型计算机的主要性能指标第1章微型计算机概述1.1 微型计算机简介1.2 微型计算机的发展1.2.1计算机的发展历程1.2.2微型计算机的发展历程1.3 微型计算机的特点及分类1.3.1 微型计算机的特点1.3.2 微型计算机的分类第1章微型计算机概述1.4 微型计算机系统的组成1.4.1微型计算机的硬件系统1.4.2微型计算机的软件系统1.4.3硬件系统和软件系统的关系1.5 微型计算机的主要性能指标1.6实验及实训1.6.1实验及实训1-拆机并识别微机内部的组成部件1.6.1实验及实训2-网上查询1.7本章小结1.8习题1.9习题参考答案第1章微型计算机概述1.1微型计算机简介微型计算机，简称微机，微计算机，也叫个人计算机(Personal Computer,PC)，是指以微处理器为基础，配以内存储器及输入输出(I/O)接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。
第1章微型计算机概述微型计算机具有体积小、重量轻、耗电少、性价比高、可靠性高和结构灵活等优点。
它不仅能够完成算术运算，还能进行逻辑运算，其应用深入到社会生活中的各个领域，并取得了飞速的发展。
随着科学技术的进一步发展，微型计算机的功能也在不断的强大。
目前，科学家们正在研究具有“思维能力”的智能计算机。
第1章微型计算机概述1.2 微型计算机的发展1946年诞生了世界上第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator，电子数字积分计算机），如图1-1所示。
该计算机的字长为12位，加法运算速度为5000次／秒，乘法运算速度为56次／秒，比先前的继电器计算机快1000倍，比人工计算快20万倍。
ENIAC的诞生，为计算机和信息产业的发展奠定了基础。
第1章微型计算机概述图1-1 ENIAC（埃尼阿克）第1章微型计算机概述1.2.1 计算机的发展历程1.第一代计算机20世纪40年代末到50年代中期的计算机都采用电子管作为主要元件，称为第一代计算机，也就是电子管时代的计算机，主要用于科学计算。
七年级信息技术上册 第一章 微型计算机概述课件课件
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
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器，内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力；
以上只是一些主要性能指标，还须综合考虑其他因素。
一、 二，八，十，十六进制数
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。 2. 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
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数：数制所使用的数码的个数
*权：数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中，10称为十进制数的基数，i表示数的某一位，10i 称该位 的权，Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示，则对于二进制，R=2, Ki为0或1， 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
4. 按体积大小分：
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
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)，是指每秒 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS) 来描述。
ch01微型计算机系统概述资料
第1章微型计算机系统概述1.1微型计算机发展及应用■第一台数字式电子计算机诞生于1946年2月，简称ENIAC （电子数据和计算器）。
冯诺依曼型计算机结构及特点特点：（1） 计算机内部釆用二进制表示数据和指令。
（2） 工作原理的核心为：“存储程序”和“程 序控制”程序 数据输入设备存储器 |控制器_U指令二=＞输出设备E结果数据运算器 卜计算机发展史微型机发展过程Pentium 32・64位4004 (8008・・8位)4位第一台个人电脑8080(Z80,MC6800)8位」8086M 6809和Z800082年80286及803116位8038680486 . .—(M68020 )/1993 Pentium,隹"亠/64位32位/ 1995年11月/ Pentium Pro o1997年1月Pentium MMX 此后pn/m/41971 ・72 | 1973-74 一代70年代初1978 1985二代三代四代70任代70任代末~ 80任代初80年代1993 五代时间90任代■微型计算机体积小■价格低,耗电少和可靠性高, 主要有如下几个应用方向：□科学计算和信息处理□计算机辅助设计,辅助制造,辅助教育及计算机辅助测试多媒体应用及网络应用□过程控制□嵌入式应用方向■两个方向发展：□高性能,多功能的方向□价格低廉,功能专一的方向1.2微型计算机系统的组成■硬件系统,人设备中央MS CPU存岫RAMROMI ■出设备・出tt 口數制怠线堆址总城控制怠纹主机中央处理器■微机的核心,控制中心，中央处理器CPU ■大规模集成电路VLSI芯片，集成□控制器□运算器（整数运算器）□寄存器（高速存储单元）■高性能微处理器内部还有曰浮点处理单元甚至多媒体数据运算单元□存储管理单元、代码保护机制□ Cache□ ...。
第1章 微型计算机概述
进制计算 进制计算主要有加减乘除等算术运算和与或非等逻 辑运算。 辑运算。其他进制加减乘除等算术运算的运算方法与十 进制的运算方法类似， 要点是逢N进一 借一等于N。 进一、 进制的运算方法类似 ， 要点是逢 进一 、 借一等于 。 与或非等逻辑运算一般是指二进制的逻辑运算， 与或非等逻辑运算一般是指二进制的逻辑运算 ， 将 1当 当 成真， 当成假。 成真，将0当成假。 当成假
1.1 微型计算机发展简史与展望(续) .
4、 80年代以后 ， 微处理器进入第四代产品 ， 向系列 、 年代以后 微处理器进入第四代产品， 年代以后， 化方向发展， 公司相继推出了性能更高、 化方向发展，Intel公司相继推出了性能更高、功能更 公司相继推出了性能更高 强的80186和80286，它们与 向上兼容。 强的 和 ，它们与8086向上兼容。 向上兼容 5、1993年3月，Intel公司发布了最新微处理器产品 、 年 月 公司发布了最新微处理器产品 Pentium，它可以称为第五代微处理器产品，其使用亚微 ，它可以称为第五代微处理器产品， 米级的CMOS技术，使集成度高达 技术， 万个晶体管/片 米级的 技术 使集成度高达310万个晶体管 片。 万个晶体管
1.1 微型计算机发展简史与展望 (续) .
3、 1978—1980年出现了第三代微处理器 ， Intel的 、 年出现了第三代微处理器， 年出现了第三代微处理器 的 8086/8088， Motorola的 M68000 和 Zilog的 Z8000作 ， 的 的 作 为典型代表相继问世， 其集成度高达29000个晶体 为典型代表相继问世 ， 其集成度高达 个晶体 管/片，成为当时国内外市场上最流行的三种微处理 片 器。
微处理器、 1.3 微处理器、微型计算机和微型计算机系统 微处理器、 1.3.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统 微处理器 简称µP或 ），是指由一片 简称 或M P （Microprocessor），是指由一片 ）， 或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能 的中央处理器部件，又称为微处理机。 的中央处理器部件，又称为微处理机。它本身并不等于 微型计算机，而只是其中央处理器。 微型计算机，而只是其中央处理器。
微机(微型计算机技术及应用)选择题及答案(最终版)
第1章微型计算机概述1.微型计算机的硬件系统包括____A____.A．控制器、运算器、存储器和输入输出设备 B控制器、主机、键盘和显示器C．主机、电源、CPU和输入输出 D CPU、键盘、显示器和打印机2.CPU是由___B__组成的。
A．内存储器和控制器B．控制器和运算器C．内存储器和运算器D．内存储器、控制器和运算器3.中央处理器英文缩写是___B___.A．MP B．CPU C．CU D．ALU4.微型计算机各部件之间是用__A___连接起来的。
A．系统总线B．AB C．CB D．DB5.通常计算机系统中的外围设备是指__A___A．外存储器、输入设备、输出设备B．外存储器、输入设备C．外存储器、输出设备D．输入设备、输出设备6.若把组成计算机中的运算器和控制器集成在一块芯片上成为___C__A．微型计算机B．单片机C．微处理器D．单板机7.8086是_C_A．单片机B．单板机C．微处理器D．微机系统8.将微处理器、内存储器及I/O接口连接起来的总线是__C_____。
A.片总线B.外总线C.系统总线D.局部总线9.微型计算机是以__B___为核心部件。
A．寄存器 B．微处理器 C．逻辑部件 D．控制部件10.微型计算机系统以__C__为主体。
A．系统软件 B．外部设备 C．微型计算机 D．操作系统11.目前微型机系统上广泛使用的机械式鼠标是一种___A___A．输入设备 B．输出设备C．输入输出设备 D．显示设备组成之一12.计算机系统总线中，用于传送读、写信号的是__C__。
A.地址总线B、数据总线C、控制总线D、以上都不对13.不属于微机应用特点的是__D__。
A。
轻便、功耗低 B.性能可靠 C.结构灵活适宜性好 D.应用面窄第2章 16位和32位微处理器1.当8086CPU的INTR=“1”时，且中断允许位IF=“1”，则CPU完成_C____后，响应该中断请求,进行中断处理。
A．当前时钟周期 B．当前总线周期 C．当前指令周期 D．下一个指令周期2.CPU的ALU主要完成_D_A．地址指针的变换B．中断管理C．产生各种时序D．算术，逻辑运算及移动操作3.8086/8088微机处理器的内部(C )，只负责指令的译码和执行。
微型计算机概述
第一章微型计算机概述回顾计算机系统的基础知识，包括计算机系统的组成(包括硬件与软件)、结构、发展历程、分类及其功能实质。
本讲重点微处理器及微机系统的发展历程，微机系统与一般意义上的计算机系统的联系与差别，强调微型计算机系统是具有独特结构的计算机系统，由此决定了微机系统所具有的功能及其特点。
【讲授内容】1.1 微机发展概述计算机系统是能够自动地、快速地、准确地进行信息处理的电子工具，其工作过程的实质是电子器件状态的快速变化。
1946年，世界上出现了第一台由电子管构成的，能够按照人们事先的安排，快速完成所要求计算任务的ENIAC电子计算机，计算机及其相关技术经历了一个快速发展的过程。
一般来说，电子计算机发展历程的各个阶段，是以所采用的电子器件的不同来划分的，即电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模及超大规模集成电路计算机。
微型计算机属于第四代电子计算机产品，即大规模及超大规模集成电路计算机，是电路技术不断发展，芯片集成度不断提高的产物。
主机按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类，从其工作原理上来讲，微型机与其它几类计算机并没有本质上的差别。
所不同的是由于采用了集成度较高的器件，使得其在结构上具有独特的特点，即将组成计算机硬件系统的两大核心部分—运算器和控制器，集成在一片集成电路芯片上，显然该芯片是整个微机系统的核心，称为中央处理器CPU，或者微处理器MPU。
微处理器是微机系统的核心部分，自70年代初出现第一片微处理器芯片以来，微处理器的性能和集成度几乎每两年翻一番，其发展速度大大超过了前几代计算机。
微机系统及相关技术的发展，主要涉及到以下几个方面：CPU、主频、缓存、新技术。
一、微机的发展微机系统的核心部件为CPU，因此我们主要以CPU的发展、演变过程为线索，来介绍微机系统的发展过程，主要以Intel公司的CPU为主线。
第一代：4位及低档8位微处理器✧1971年，Intel公司推出第一片4位微处理器Intel4004，以其为核心组成了一台高级袖珍计算机。
微型计算机系统概述
1
1.1 计算机的发展与应用 人类第一台数字电子计算机：1946 年，美国宾夕法尼亚大学研 制出。取名为：ENIAC（Electronic numerical integrator and calculator）。 由著名数学家：冯· 诺依曼，推出了新的计算机系统结构，提出采 用二进制、存储程序及在程序控制下执行的理念 。 第一代：1946年－1957年。 器件：电子管，磁芯和磁鼓存储器。
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系统软件中还有语言处理程序，计算机语言是使用者与计算 机之间进行交流的工具；人们将要计算机来完成的事件编写成程序输 入给计算机；计算机通过执行用户的程序来完成用户的工作。其中广 泛使用的语言有 C 语言、VB、VC、Java 等，机器只能运行机器语 言。 返回本章目录
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1．3 PC 机系列体系结构 1.3.1 基于 8088 PC 总线的微机结构 8088 微处理机，作为第一代机的 CPU，通过地址总线、数据总线和控制总线对整 个机器进行调试和控制，其体系结构,如图 1.3 。 1. 8088 处理器：采用 4.77M 的工作频率，该频率通过 8284 对14.31818MHz 的晶 体振荡 3 分频而得到的；每个时钟周期 210nm。 2. 8087 协处理器：8088 在最大模式下可配接 8087协处理器用来进行浮点运算，使 浮点运算速度提高 100 倍。 3. 存储器：64K 的 ROM 早期存放 32K 的 Basic 解释程序，另 32K 固化 BIOS，包 括上电自检程序、系统引导程序、日时钟管理程序和基本的 I/O 设备的驱动程序 4. RAM 内存：IBM PC/XT 的主板上可接插 640K 的内存。 5. 8253/8254 可编程定时计数器：该片提供 3 个通道。通道 0 每 55ms 向 CPU 发一个时钟中断信号，通过计数，用来计算时 钟的时间；通道1 用于 DRAM 的刷新；通道2 输出方波到扬声器。
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信息学院：郭金玲
第一章 微型计算机概述
• 微型计算机的概念 • 微处理器的产生和发展 • 计算机系统的软硬件组成 • 接口基础 • CPU与外设传输控制方式 • 系统总线
1.1
1.2
微型计算机概念、产生、发展
微型计算机的发展
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，每秒可进行6万次 运算，成本约为200美元。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。
232接口：串行数据接口。
USB接口：通用串行接口。
四、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。
• 微机概念：以微处理器为核心，配以由 大规模集成电路制作的存储器、输入/输 出接口电路及系统总线所组成的计算机。 • 划分阶段的标志：以微处理器的字长和 功能。
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
把用汇编语言编写的源程序翻译成机器语言表
示的目标程序。
b.编译程序
把用高级语言编写的源程序翻译成为机器语言
的目标程序。编译程序也需经服务程序的加工
才能得到可执行的程序文件。
(3)服务程序
用汇编程序和程序设计语言编好程序后，需 要对程序进行编辑、连接、调试并将程序装 配到计算机中去执行，在此过程中，还需要 一些其他的辅助程序，这类辅助程序称为服 务程序。 微机中常用的服务程序有：文本编辑程序、 连接程序、调试程序和排错程序等。
1.3.2
微型计算机的软件
一、系统软件 （1）操作系统 （2）语言处理程序 （3）服务程序
（1）操作系统 –操作系统是由许多控制程序所组成 的大型程序系统
–合理地组织整个计算机的工作流程， 管理和调度各种软、硬件资源和软 件，检查程序和机器的故障
– 是用户和裸机间的接口
（2）语言处理程序
a.汇编程序
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： a 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。 b 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。 c 通过总线插槽来与接口板连接。
• 高级语言 – 高级语言又称为算法语言。
– 用高级语言编写的源程序需翻译成 机器语言表示的目标程序后，计算 机才能执行，需要相应的解释程序 或编译程序。
• 面向对象的语言 –利用面向对象中的封装、继承、多 态等机制，可以提高程序的正确性、 易维护性、可读性和可重用性，有利 于程序开发中的分工合作。 –常用的面向对象语言如JAVA、C#等。
十进制数字 8421BCD码 十进制数字 8421BCD码
0 1
0000 0001
5 6
0101 0110
2
3
0010
0011
7
8
0111
1000
4
0100
9
1001
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1#
数据 寄存 器2#
存 储 器
外 设
B 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）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。
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。
三、应用软件
（1）应用软件包：满足同类应用的许多用 户需要的软件。 （2）用户程序：是用户为了解决自己特定 的具体问题而开发的软件，在系统软件和应 用软件包的支持下进行开发。
补充内容：字符数据
• 1．ASCII码 • 2．BCD码
1．ASCII码
• 标准ASCII码用7位二进制数编码，共有128 个。 • 计算机存储器基本单位为8位，ASCII码的最 高位通常为0，通信时，最高位用作奇偶校 验位。 • 重要的一些ASCII码：数字0-9；大小写字母 等。
二、存储器 功能：存放程序和数据。
RAM
内存（主存）
SRAM DRAM
ROM EPROM E2PROM
ROM
存储器 外存（辅存） 软盘 硬盘 光盘
三、I/O设备和I/O接口
（1）I/O设备：微机配备的输入/输出设备（外设）。
标准输入/输出设备（控制台）：键盘和显示器（CRT）。
键盘 鼠标 扫描仪、数码相机 I/O设备
（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。
C 寄存器陈列
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 .
二、程序设计语言
• 机器语言
– 机器语言是能够直接被计算机识别 和执行的语言 – 用二进制代码编写的代码序列
– 机器语言因难于交流，在实际应用 中很不方便，很少直接采用。
• 汇编语言 – 用助记符表示的机器语言 – 用汇编语言编写的程序，称源程序
– 将汇编语言源程序翻译成与之对应 的机器语言程序（称目标程序）， 需要用汇编程序。
2．BCD码
• 虽然二进制数实现容易,但不符合人 们的使用习惯,且书写阅读不方便，所以 在计算机输入输出时通常还是采用十进 制来表示数，这就需要实现十进制与二 进制间的转换。为了转换方便,常采用二 进制编码的十进制,简称为BCD码。 • BCD码就是用4位二进制数表示1位十 进制整数。
表 十进制数字的8421BCD码
1.3.1 微型计算机的硬件 AB
CPU
存储器 DB CB
I/O接口
外 设
（微型计算机组成框图）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、 微处理器的组成
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。
A 运算器：计算机中加工和处理数据的功能部件。
第三代 16位机
（1978-1984） 第四代 32位机
Intel 8086、Z8000、MC6800
特点：
1、速度越来越快。
（1985-1992）
80386、80486
2、容量越来越大。
3、功能越来越强。
第五代 64位机
（1993后）
Intel Pentium
1、3 计算机系统的组成
• 1.3.1 微型计算机的硬件 • 1.3.2微型计算机的软件
输入设备
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。