1、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： 体积小、重量轻价格低廉 可靠性高、结构灵活应用面广,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20s。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
2、8位二进制数，集成了 5000个晶体管，时钟频率 24 MHz， 执指时间12s。,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 48 MHz， 执指时间0.5s。,（1971-1973）,（1974-1978）,（1978-1981）,（1981-1992）,（1993后）,特点： 1、速度越来越快。 2、容量越来越大。 3、功能越来越强。,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
3、处理器（8086，80286）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,微处理器,存储器（ROM、RAM）,输入输出接口,系统总线,微型计算机,外围设备,系统软件,微型计算机系统,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
4、令寄存器和指令译码器*时序和控制部件,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1#,数据寄存器2#,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）、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
5、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,1、3 、2 微型计算机的组成,AB,DB,CB,CPU,存储器,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
6、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。,存储器,内存（主存）,外存（辅存）,RAM,ROM,SRAM,DRAM,ROM,EPROM,E2PROM,软盘、硬盘、光盘,3、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）。,I/O设备,输入设备,输出设备,键盘,鼠标,扫描仪、数码相机,显示器,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。
7、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。,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 M
8、B。1K = 1024B 1M = 1024 KB 1G = 1024 MB,（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。,控制总线的部件（总线主控设备）：CPU 和
9、 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。,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
10、据功能的不同，软件分为系统软件和应用软件两大类。,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
11、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。,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?,8.数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处?如果一
12、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,
